(57)【要約】【課題】  目的の生理活性物質を高効率に固定化可能で、かつ固定化された目的の生理活性物質を高効率に回収可能な機能性粒子を提供することである。【解決手段】  ニッケル粒子又はニッケル合金粒子と、当該ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の表面に形成された貴金属膜とを有し、磁性を帯びていることを特徴とする機能性粒子。貴金属膜は金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル粒子又はニッケル合金粒子と、当該ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の表面に形成された貴金属膜とを有し、磁性を帯びていることを特徴とする機能性粒子。
【請求項２】
前記磁性は、保磁力が０．８０ｋＡ／ｍ〜１５．９２ｋＡ／ｍ（１０エルステッド〜２００エルステッド）の範囲で、飽和磁化が０．５Ａ・ｍ２／ｋｇ〜５５Ａ・ｍ２／ｋｇ（０．５ｅｍｕ／ｇ〜５５ｅｍｕ／ｇ）の範囲であることを特徴とする請求項１記載の機能性粒子。
【請求項３】
前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の平均粒子サイズが０．１μｍ〜５０μｍの範囲であり、前記貴金属膜の厚みが５０ｎｍ〜２μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の機能性粒子。
【請求項４】
前記貴金属膜の表面に形成されたスペーサ層を更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の機能性粒子。
【請求項５】
前記スペーサ層は、一般式、ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは、炭素原子の個数が２０個以下で、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン、チオール基、ニトロ基、アルデヒド基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン酸基、ニトロソ基、アミド基及びアジド基からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を有する、直鎖状または分枝鎖状アルキル基、直鎖状または分岐鎖状アルケニル基、直鎖状または分岐鎖状アルキニル基、脂環族基、芳香族基、縮合環式基または複素環式基である。）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含む化合物を介して下部の貴金属膜に結合することにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の機能性粒子。
【請求項６】
前記貴金属膜は金、金合金、白金及び白金合金からなる群から選択される１種類の貴金属の膜であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の機能性粒子。
【請求項７】
（１）ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面を酸により活性化する工程、
（２）前記酸活性したニッケル粒子又はニッケル合金粒子を置換型無電解貴金属めっき浴に浸漬し、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面に貴金属膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の機能性粒子の製造方法。
【請求項８】
（３）前記貴金属膜の表面にスペーサ層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項６記載の機能性粒子の製造方法。
【請求項９】
前記スペーサ層は、一般式、ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは、炭素原子の個数が２０個以下で、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン、チオール基、ニトロ基、アルデヒド基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン酸基、ニトロソ基、アミド基及びアジド基からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を有する、直鎖状または分枝鎖状アルキル基、直鎖状または分岐鎖状アルケニル基、直鎖状または分岐鎖状アルキニル基、脂環族基、芳香族基、縮合環式基または複素環式基である。）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含む化合物を介して下部の貴金属膜に結合することにより形成されることを特徴とする請求項７記載の機能性粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記貴金属膜は金、金合金、白金及び白金合金からなる群から選択される１種類の貴金属の膜であることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の機能性粒子の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも請求項１〜５の何れかに記載の機能性粒子からなり、前記機能性粒子の表面に生理活性物質を結合させることにより、目標とする生理活性物質を捕捉し、回収及び精製することを特徴とする生理活性物質捕捉・回収・精製キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の生理活性物質を結合するための機能性粒子およびその製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、細菌分離担体、核酸精製担体、タンパク質精製担体、固定化酵素担体、固定化抗体担体として使用するのに有用な機能性粒子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酵素や抗体等の生理活性物質は、特定の物質に対して高い選択性を有しているものが多く、従来より、このような生理活性物質の性質は、特定の生体物質の成分を高い精度で検出するために利用されている。特に、目的物質と反応する生理活性物質を担体に固定化した後、検体を接触させ、さらに目的物質と特異的に結合する標識タンパク質と反応させて目的物質の測定を行う方法（イムノアッセイ法）は、免疫検査においてよく用いられている。
【０００３】
特定の生理活性物質を担体に固定化する方法としては、分子間の特異的な親和性を利用した方法が用いられる。また、生理活性物質を固定化する材料としては、シラノール誘導体からなるものが公知である（例えば、特許文献１参照）。生理活性物質を担体に固定化するには、まず固定化材料をシランカップリング剤により基材に導入し、次いでこれを活性化し、しかる後に活性化された固定化材料に生理活性物質を接触させる。この固定化材料は、鎖長を任意に変えることにより、任意の生理活性物質を基材に固定化できるという利点を有するが、分解されやすい結合を含有しており、固定化材料自身は安定性が悪いという問題点がある。
【０００４】
また、生理活性物質として、酵素、抗体、補酵素等の機能を持つタンパク質、糖タンパク質、糖類等が挙げられるが、その中でも酵素を固定化するための担体が知られている（例えば、特許文献２及び３参照）。前者は、酵素に対して親和性のある官能基と疎水性の官能基を有するカップリング剤を結合した酵素固定化用無機質または有機質担体である。一方、後者は特殊な官能基を持つシランカップリング剤で処理した無機担体であり、これに酵素を固定化し、洗浄、乾燥した後、脂肪酸を含浸させて固定化酵素担体を得ている。
【０００５】
金は、チオール基と親和性を有することが知られており、担体上に金膜を形成することにより、チオール基を介して生理活性物質を固定化することができる。例えば、バイオセンサー等の用途において、平坦な基板上に金属膜を形成したものが用いられる（例えば、特許文献４及び５参照）。前者は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート等の基板に、金、銀、白金等の金属膜を直接形成したもので、生理活性物質はチオール基を介して前記金属膜に固定化される。この生理活性物質の結合性は、表面プラズモン共鳴分析により検出される。後者は、プラスチックから成る微粒子を基板上に配列し、その上から金を蒸著したものである。微粒子表面の一部が金で被覆され、この金表面に生理活性物質を固定化する。しかし、これらは、生理活性物質の結合性の測定には適しているが、目的物質以外の物質まで結合しやすいので、生理活性物質の精製には適していない。
【０００６】
生理活性物質の精製用途としては、ポリマーの表面を金で被覆してなる０．１μｍ〜１０μｍサイズの粒子が公知である（例えば、特許文献６参照）。この機能性粒子は、ポリマー粒子の表面をチオール基と親和性を有する金で被覆してなるので、チオール基を介して生理活性物質を固定化することができると共に、目的物質以外の物質を結合しにくいので、生理活性物質の精製に適する。
【０００７】
しかしながら、特許文献６に記載された生理活性物質精製用途の機能性粒子は、必要に応じて随時凝集が可能な構成を有していないので、検体中に分散された状態から高能率に回収することができず、したがって目的とする生理活性物質の回収効率が低いという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３４４８８５号公報
【特許文献２】特開平５−２１９９５２号公報
【特許文献３】特開平９−２５７号公報
【特許文献４】特開２００３−１９４８２０号公報
【特許文献５】特開平１１−３２６１９３号公報
【特許文献６】特開２００４−１５０８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、目的の生理活性物質を高効率に固定化可能で、かつ固定化された目的の生理活性物質を高効率に回収可能な機能性粒子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として請求項１に係る発明は、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子と、当該ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の表面に形成された貴金属膜とを有し、磁性を帯びていることを特徴とする機能性粒子である。
【００１１】
前記課題を解決するための手段として請求項２に係る発明は、前記磁性は、保磁力が０．８０ｋＡ／ｍ〜１５．９２ｋＡ／ｍ（１０エルステッド〜２００エルステッド）の範囲で、飽和磁化が０．５Ａ・ｍ２／ｋｇ〜５５Ａ・ｍ２／ｋｇ（０．５ｅｍｕ／ｇ〜５５ｅｍｕ／ｇ）の範囲であることを特徴とする請求項１記載の機能性粒子である。
【００１２】
前記課題を解決するための手段として請求項３に係る発明は、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の平均粒子サイズが０．１μｍ〜５０μｍの範囲であり、前記貴金属膜の厚みが５０ｎｍ〜２μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の機能性粒子である。
【００１３】
前記課題を解決するための手段として請求項４に係る発明は、前記貴金属膜の表面に形成されたスペーサ層を更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の機能性粒子である。
【００１４】
前記課題を解決するための手段として請求項５に係る発明は、前記スペーサ層は、一般式、ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは、炭素原子の個数が２０個以下で、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン、チオール基、ニトロ基、アルデヒド基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン酸基、ニトロソ基、アミド基及びアジド基からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を有する、直鎖状または分枝鎖状アルキル基、直鎖状または分岐鎖状アルケニル基、直鎖状または分岐鎖状アルキニル基、脂環族基、芳香族基、縮合環式基または複素環式基である。）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含む化合物を介して下部の貴金属膜に結合することにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の機能性粒子である。
【００１５】
前記課題を解決するための手段として請求項６に係る発明は、前記貴金属膜は金、金合金、白金及び白金合金からなる群から選択される１種類の貴金属の膜であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の機能性粒子である。
【００１６】
前記課題を解決するための手段として請求項７に係る発明は、（１）ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面を酸により活性化する工程、
（２）前記酸活性したニッケル粒子又はニッケル合金粒子を置換型無電解貴金属めっき浴に浸漬し、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面に貴金属膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の機能性粒子の製造方法である。
【００１７】
前記課題を解決するための手段として請求項８に係る発明は、（３）前記貴金属膜の表面にスペーサ層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項７記載の機能性粒子の製造方法である。
【００１８】
前記課題を解決するための手段として請求項９に係る発明は、前記スペーサ層は、一般式、ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは、炭素原子の個数が２０個以下で、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン、チオール基、ニトロ基、アルデヒド基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン酸基、ニトロソ基、アミド基及びアジド基からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を有する、直鎖状または分枝鎖状アルキル基、直鎖状または分岐鎖状アルケニル基、直鎖状または分岐鎖状アルキニル基、脂環族基、芳香族基、縮合環式基または複素環式基である。）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含む化合物を介して下部の貴金属膜に結合することにより形成されることを特徴とする請求項８記載の機能性粒子の製造方法である。
【００１９】
前記課題を解決するための手段として請求項１０に係る発明は、前記貴金属膜は金、金合金、白金及び白金合金からなる群から選択される１種類の貴金属の膜であることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の機能性粒子の製造方法である。
【００２０】
前記課題を解決するための手段として請求項１１に係る発明は、少なくとも請求項１〜６の何れかに記載の機能性粒子からなり、前記機能性粒子の表面に生理活性物質を結合させることにより、目標とする生理活性物質を捕捉し、回収及び精製することを特徴とする生理活性物質捕捉・回収・精製キットである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の機能性粒子は最外表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を有するので、この貴金属膜に対して親和性を有するチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を分子内に含有する生理活性物質を捕捉することができる。しかも、本発明の機能性粒子は磁性を帯びているので、磁界を作用させることにより、機能性粒子に捕捉された生理活性物質を効率的に回収・精製することができる。
【００２２】
チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を分子内に含有しない生理活性物質は金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜に結合しないが、機能性粒子の最外層に特定のスペーサ層を設けることにより、チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を有しない生理活性物質も捕捉することができる。例えば、チオール基を有するメルカプタン化合物を先ず貴金属膜に結合させてスペーサ層を設けておき、スペーサ層を形成するメルカプタン化合物の官能基を介して各種の生理活性物質を捕捉することができる。また、メルカプタン化合物中の官能基を適宜選択することにより、特定の生理活性物質を選択的に捕捉することもできる。このスペーサ層を有する機能性粒子も磁性を帯びているので、磁界を作用させることにより、この機能性粒子に捕捉されたタンパク質などの生理活性物質を効果的に回収・精製することができる。
従って、本発明の機能性粒子は磁性を活用しても、または活用しなくても効率的に特定の生理活性物質を効率的に捕捉したり、回収・精製したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の機能性粒子について具体的に説明する。図１は本発明の機能性粒子の一例の概要断面図である。本発明の機能性粒子１Ａは、基本的に、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５を核とし、該ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の外表面に貴金属膜７を有する。貴金属膜７は金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜である。
【００２４】
図２は本発明の機能性粒子の別の例の概要断面図である。図２に示される機能性粒子１Ｂは、図１に示された機能性粒子１Ａと同様に、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５を核とし、該ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の外表面に貴金属膜７を有するが、機能性粒子１Ａと異なり、貴金属膜７の外表面に、特定の生理活性物質と結合するスペーサ層９を更に有する。
【００２５】
本発明の機能性粒子１Ａ及び１Ｂは、０．８０ｋＡ／ｍ〜１５．９２ｋＡ／ｍ（１０エルステッド〜２００エルステッド）の範囲内の保磁力と、４５Ａ・ｍ２／ｋｇ〜５５Ａ・ｍ２／ｋｇ（４５ｅｍｕ／ｇ〜５５ｅｍｕ／ｇ）の範囲内の飽和磁化の磁気特性を有する磁性粒子である。
【００２６】
ニッケルは磁性金属材料であるので、機能性粒子１Ａ及び１Ｂの核としてニッケル粒子またはニッケル合金粒子５を使用すると、機能性粒子１Ａ及び１Ｂに磁性が付与される。そして、磁性が付与された機能性粒子１Ａ及び１Ｂは、磁界に対して応答性を示し、磁界を操作することによって検体中への分散および検体中での凝集が随時可能になるので、検体中からの回収が容易な機能性粒子となる。なお、機能性粒子１Ａ及び１Ｂの磁気特性を、保磁力が０．８０ｋＡ／ｍ〜１５．９２ｋＡ／ｍ（１０エルステッド〜２００エルステッド）の範囲で、飽和磁化が４５Ａ・ｍ２／ｋｇ〜５５Ａ・ｍ２／ｋｇ（４５ｅｍｕ／ｇ〜５５ｅｍｕ／ｇ）の範囲とすることにより、磁界に対する応答性を実用上十分なものにすることができる。
【００２７】
一方、金、金合金、白金又は白金合金からなる貴金属はチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基と親和性が高い金属材料であり、機能性粒子の最表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を形成することにより、機能性粒子にチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含む化合物を介して生理活性物質を固定化することができる。よって、ニッケル粒子またはニッケル合金粒子５と当該ニッケル粒子またはニッケル合金粒子の表面に形成された金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７とを有する機能性粒子１Ａは、所望の生理活性物質の回収効率を高めることができる。
【００２８】
機能性粒子１Ａの最表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７が存在しても、チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を分子内に含有しない生理活性物質は金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７に結合することができない。そのため、本発明の機能性粒子１Ｂでは、機能性粒子の最外層に特定のスペーサ層９を設けることにより、チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を有しない生理活性物質も捕捉可能にした。例えば、チオール基を有するメルカプタン化合物を先ず金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７に結合させてスペーサ層９を設けておき、スペーサ層を形成するメルカプタン化合物の官能基を介して各種の生理活性物質を捕捉することができる。また、メルカプタン化合物中の官能基を適宜選択することにより、特定の生理活性物質を選択的に捕捉することもできる。
【００２９】
本発明の機能性粒子１Ａ及び１Ｂにおいて、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の平均粒子サイズは０．１μｍ〜５０μｍの範囲である事が好ましい。ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の平均粒子サイズが小さすぎると、磁界を印加しない場合にも粒子同士が凝集しやすくなるため、検体（試料）中への分散性が悪くなる。一方、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の平均粒子サイズが大きすぎると、比表面積が減少するため、生理活性物質の固定化効率が低下する。本発明者等の実験によれば、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子５の平均粒子サイズを０．１μｍ〜５０μｍの範囲にすることにより、検体（試料）中への分散性が良好で、生理活性物質の固定化効率が高い機能性粒子とすることができる。
【００３０】
機能性粒子１Ａ及び１Ｂの磁気特性は、ニッケル粒子またはニッケル合金粒子５の平均粒径に依存して変動する。即ち、ニッケル粒子またはニッケル合金粒子５の平均粒径が０．１μｍ未満の場合、前述した所要の保磁力及び飽和磁化を得られなくなり、ニッケル粒子またはニッケル合金粒子５の平均粒径が５０μｍを超えると、磁界応答性が飽和する。よって、ニッケル粒子またはニッケル合金粒子の平均粒径を０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることにより、磁界に対する応答性が良好で、しかも経済的な機能性粒子とすることができる。平均粒径が０．１〜５０μｍのニッケル粒子及びニッケル合金粒子は一般に市販されており、当業者が容易に入手することができる。
【００３１】
本発明の機能性粒子１Ａにおいて、金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７の厚さは５０ｎｍ〜２μｍの範囲内であることが好ましい。機能性粒子における生理活性物質の固定化効率は、貴金属膜７の厚みに依存して変動する。即ち、貴金属膜７の厚みが５０ｎｍ未満の場合、機能性粒子における生理活性物質の固定化効率が低下する。また、下地のニッケル粒子又はニッケル合金粒子表面を十分の被覆することができないため、Ｎｉイオンが流出したり、Ｎｉ酸化物が粒子表面に形成され、検体中のペプチド結合を切断する場合があるため好ましくない。貴金属膜７の厚みが２μｍを超えると、生理活性物質の固定化効率が飽和する。よって、貴金属膜７の厚みを５０ｎｍ〜２μｍの範囲とすることにより、生理活性物質の固定化効率が高く、しかも経済的な機能性粒子とすることができる。金合金膜は、例えばＡｕＰｄ合金などのチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基と親和性を有する金合金を用いて形成される。白金合金膜は、例えば、ＰｔＲuなどのチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基と親和性を有する白金合金を用いて形成される。
【００３２】
本発明の機能性粒子１Ｂにおいて、スペーサ層９は貴金属膜７にチオール基（−ＳＨ）、スルフィド基（−Ｓ−）或いはジスルフィド基（−Ｓ−Ｓ−）を介して結合する。チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基は金、金合金、白金又は白金合金からなる貴金属と親和性が高く、非常に結合し易いという特性を有する。従って、スペーサ層９としては、一般式、ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは、炭素原子の個数が２０個以下で、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン、チオール基、ニトロ基、アルデヒド基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン酸基、ニトロソ基、アミド基及びアジド基からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を有する、直鎖状または分枝鎖状アルキル基、直鎖状または分岐鎖状アルケニル基、直鎖状または分岐鎖状アルキニル基、脂環族基、芳香族基、縮合環式基または複素環式基である。）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含有する化合物を使用することができる。従って、スペーサ層９は貴金属膜７に対して、例えば、Ａｕ−Ｓ−Ｒ或いはＰｔ−Ｓ−Ｒのように結合している。スペーサ層９を構成するチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含有する化合物の種類に応じて回収可能な生理活性物質を適宜変更することができるので、機能性粒子１Ｂの多用途化を図ることができる。
【００３３】
本発明の機能性粒子１Ａは最外表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜７を有するので、この貴金属膜７に対して親和性を有するチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を分子内に含有する生理活性物質（例えば、グルタチオン等）を捕捉することができる。しかも、機能性粒子１Ａは磁性を帯びているので、磁界を作用させることにより、機能性粒子１Ａに捕捉された生理活性物質を効果的に回収・精製することができる。
【００３４】
機能性粒子１Ａは分子内にチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を有する生理活性物質は捕捉できるが、チオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を有しない生理活性物質を捕捉することはできない。これに対して、機能性粒子１Ｂはスペーサ層９を構成するチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含有する化合物中の様々な官能基により各種の生理活性物質を捕捉することができる。また、この官能基を適宜選択することにより、特定の生理活性物質を選択的に捕捉することもできる。機能性粒子１Ａと同様に、機能性粒子１Ｂも磁性を帯びているので、磁界を作用させることにより、機能性粒子１Ｂに捕捉された生理活性物質を効果的に回収・精製することができる。
【００３５】
本発明の機能性粒子において、前記金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜は、無電解めっき法により形成される事が好ましい。無電解めっき法によれば、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を均一かつ高能率に形成することができるので、高性能の機能性粒子を安価に製造することができる。
【００３６】
従って、本発明の機能性粒子１Ａの製造方法は下記の（１）〜（２）の工程を含む。
（１）ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面を酸により活性化する工程、及び
（２）前記前記酸活性したニッケル粒子又はニッケル合金粒子を置換型無電解貴金属めっき浴に浸漬し、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を形成する工程。
【００３７】
また、本発明の機能性粒子１Ｂの製造方法は下記の（１）〜（３）の工程を含む。
（１）ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面を酸により活性化する工程、
（２）前記前記酸活性したニッケル粒子又はニッケル合金粒子を置換型無電解貴金属めっき浴に浸漬し、前記ニッケル粒子又はニッケル合金粒子の外表面に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を形成する工程、及び
（３）前記貴金属膜と、一般式ＲＳＨ、ＲＳＲ、ＲＳＳＲ（式中、Ｒは前記に定義した通りのものである）で示されるチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含有する化合物を反応させ、スペーサ層を形成する工程。
【００３８】
ニッケル粒子又はニッケル合金粒子を酸に浸漬することにより、金属表面の極薄い錆やスマットは除去され、新鮮な金属表面が現れる。使用する酸としては、希塩酸、希硫酸及び希硝酸などが使用できる。中でも、表面酸化物不動態被膜の除去能力が高く、酸化性を有しない希塩酸を使用することが好ましい。酸活性化処理に続いて、このニッケル粒子又はニッケル合金粒子を無電解貴金属メッキ浴に浸漬すると、ニッケル粒子又はニッケル合金粒子外表面上に金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を形成することができる。貴金属めっきには置換型貴金属めっき浴を使用することが好ましい。例えば、置換型金めっきではニッケルと金のイオン化傾向の差を利用し、下記の反応式（３）に従ってニッケル粒子外表面上に金が析出する。
３Ｎｉ＋２Ａｕ３＋＝３Ｎｉ２＋＋２Ａｕ    ・・・（３）
また、置換型白金めっきではニッケルと白金のイオン化傾向の差を利用し、下記の反応式（４）に従ってニッケル粒子外表面上に白金が析出する。
２Ｎｉ＋Ｐｔ４＋＝２Ｎｉ２＋＋Ｐｔ    ・・・（４）
【００３９】
置換型貴金属メッキでは、基本的にニッケル表面が貴金属で覆われると反応が停止し、その厚さは５０ｎｍ〜１００ｎｍである。１００ｎｍ以上の貴金属めっきを行う場合には、アスコルビン酸（ビタミンＣ）を還元剤とする無電解貴金属めっき浴を使用することにより、約２μｍ程度の厚さの貴金属めっきが可能となる。
一般的な置換型貴金属めっき浴では、その析出速度は０．１ｎｍ／秒〜０．２ｎｍ／秒である。この析出速度をもとに、貴金属の膜厚を制御することができる。１００ｎｍより厚い貴金属膜を得るためには、アスコルビン酸等の還元剤を含むめっき浴を使用する。一般的な還元剤含有型貴金属めっき浴では、貴金属の析出速度は０．３ｎｍ／秒〜０．５ｎｍ／秒であり、この析出速度をもとに貴金属膜の膜厚を制御することができる。
【００４０】
金属Ｆｅ、金属Ｃｏ及びＦｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３等の鉄酸化物も磁性を示すが、本発明で使用することは不適当である。金属Ｆｅは金属Ｎｉに比べてイオン化傾向が高く、陽イオンとして溶出しやすい。金属Ｃｏは金属Ｎｉに比べてコストが高く、安価に製造することができない。一方、Ｆｅ３Ｏ４やγ−Ｆｅ２Ｏ３の酸化鉄粒子では、その外表面を置換型無電解金めっき法により完全に被覆することができない。γ−Ｆｅ２Ｏ３は酸性下で使用されるとイオンとして流出してしまう。Ｆｅ３Ｏ４は耐酸性を有するが、金でその粒子表面を完全に被覆することができないため、露出したＦｅ３Ｏ４表面で生理活性物質のペプチド結合が切断される場合がある。従って、イオン化傾向の高さ、コスト高、金膜での完全被覆不可、生理活性物質の切断分解等の理由により、生理活性物質を回収・精製するときには金属Ｆｅ、金属Ｃｏや酸化鉄がたとえ磁性体であっても、ニッケルの代わりに使用することはできない。
【００４１】
図３は本発明の機能性粒子の使用方法の一例を示す概念図である。ステップ（１）において、ビーカー１１などのような適当な容器内に例えば、実験動物の血液などの分析試料１３を充填する。この分析試料１３には様々なタンパク質１５〜１７が含有されている。この分析試料１３に本発明の機能性粒子１Ａ又は１Ｂを投入し、十分に撹拌混合して、分析試料１３に含まれる特定のタンパク質１５を結合させる。次いで、ステップ（２）において、ビーカー１１の分析試料１３を例えば、分液ロート１９等に移し替え、分液ロート１９の外部から磁石２１などにより磁界を作用させ、本発明の機能性粒子１Ａ又は１Ｂを磁界周辺に集め、ロート１９内の残余の分析試料１３は廃棄する。その後、ステップ（３）において、回収された機能性粒子１Ａ又は１Ｂを別の容器２３に移し、これに分離用液体（例えば、生理食塩水など）２４を加えると、機能性粒子１Ａ又は１Ｂからタンパク質１５が離れるので、上澄み液を回収すれば、特定のタンパク質１５だけを効率的に分離することができる。
【００４２】
図４は本発明の機能性粒子の使用方法の別の例を示す概念図である。本発明の機能性粒子は磁性を有するので図３に示すような磁力選別法で使用するのが好ましいが、こような磁力選別法以外でも使用できる。例えば、ステップ（１）に示されるように、本発明の機能性粒子１Ａ又は１Ｂを公知のマイクロ化学チップ２５のマイクロチャネル２７内に閉じ込めておき、マイクロチャネル２７の上流側から分析試料１３を流す。この分析試料１３には様々なタンパク質１５〜１７が含有されている。次いで、ステップ（２）において、分析試料１３と機能性粒子１Ａ又は１Ｂとを十分に接触させることにより、機能性粒子１Ａ又は１Ｂに特定のタンパク質１５を結合させ、不要な分析試料１３をマイクロチャネル２７外に流し去る。その後、マイクロチャネル２７の上流側から分離用液体（例えば、生理食塩水など）２４を流し、機能性粒子１Ａ又は１Ｂからタンパク質１５を分離させ、分離した特定のタンパク質１５を下流側で回収する。
【００４３】
図５は本発明の機能性粒子の使用方法の他の例を示す概念図である。本発明の機能性粒子は酵素免疫測定（ＥＬＩＳＡ）法のための担体として好適に使用できる。図５はＥＬＩＳＡ法の直接吸着法を説明する概念図である。ステップ（１）において、本発明の機能性粒子１Ａ又は１Ｂの固相表面（すなわち、担体表面）に抗原（例えば、ＨＩＶ抗原）２９を結合させておく。ステップ（２）において、被検サンプル（例えば、血清）を加える。サンプル中に抗体（例えば、抗ＨＩＶ抗体（ＨＩＶに感染すると平均１２週位で産生され、ＨＩＶ抗原に特異的に結合する））３０があれば、抗原２９と反応し、結合する。次いで、ステップ（３）において、標識物質として、酵素付き二次抗体３２を加える。この酵素付き二次抗体３２は被検サンプル中の抗体３０と特異的に結合することができる。その後、ステップ（４）において、酵素付き抗体３２の酵素と反応して発色する物質３４を加える。ステップ（５Ａ）において、反応生成物３６の発色状態を測定する。ステップ（５Ｂ）に示されるように、被検サンプル中に抗体（例えば、抗ＨＩＶ抗体）３０がなければ、発色物質３４を加えても反応しないので発色しない。このような一連の反応は図４に示されるようなマイクロ化学チップ２５のマイクロチャネル２７内で実施することができる。従って、本発明の機能性粒子１Ａ又は１Ｂの固相表面（すなわち、担体表面）に結合できる抗原を予めじめ突き止めておけば、この抗原と特異的に反応する抗体をＥＬＩＳＡ法により容易に検出することができる。
【実施例１】
【００４４】
平均粒径１μｍのニッケル粒子を１．２規定の希塩酸で処理し、酸活性化処理を行った。水洗後、この粒子を置換型無電解金めっき浴に１０分間浸漬し、ニッケル粒子表面に金膜をめっきした。走査型電子顕微鏡観察により、得られた機能性粒子は球状粒子であり、その平均粒子径は約１．２μｍであることが分かった。この機能性粒子の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により露出させ、走査型電子顕徴鏡で観察した結果、金膜の膜厚が０．１μｍであることが分かった。更に、金膜がニッケル粒子表面を完全に被覆していることが分かった。また、振動試料型磁力計を用いて磁気特性を測定した結果、保磁力が３．４２ｋＡ／ｍ（４３エルステッド）で、飽和磁化が４０Ａ・ｍ２／ｋｇ（４０ｅｍｕ／ｇ）であった。保磁力は、７９７ｋＡ／ｍ（１０キロエルステッド）の磁界を印加して磁化した後、磁界をゼロに戻し、さらに磁界を逆方向に徐々に増加させた際、磁化量がゼロになる印加磁界の値から求めた。また、飽和磁化は、７９７ｋＡ／ｍの磁界を印加したときの磁化量から求めた。更に、本機能性粒子を水中に分散させた後、磁石による集磁性が十分ある事が確認された。
【実施例２】
【００４５】
平均粒径１μｍのニッケル粒子を１．２規定の希塩酸で処理し、酸活性化処理を行った。水洗後、この粒子を置換型無電解白金めっき浴に１０分間浸漬し、ニッケル粒子表面に白金膜をめっきした。走査型電子顕微鏡観察により、得られた機能性粒子は球状粒子であり、その平均粒子径は約１．２μｍであることが分かった。この機能性粒子の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により露出させ、走査型電子顕徴鎖で観察した結果、白金膜の膜厚が０．１μｍであることが分かった。更に、白金膜がニッケル粒子表面を完全に被覆していることが分かったまた、振動試料型磁力計を用いて磁気特性を測定した結果、保磁力が３．４２ｋＡ／ｍ（４３エルステッド）で、飽和磁化が４０Ａ・ｍ２／ｋｇ（４０ｅｍｕ／ｇ）であった。保磁力は、７９７ｋＡ／ｍ（１０キロエルステッド）の磁界を印加して磁化した後、磁界をゼロに戻し、さらに磁界を逆方向に徐々に増加させた際、磁化量がゼロになる印加磁界の値から求めた。また、飽和磁化は、７９７ｋＡ／ｍの磁界を印加したときの磁化量から求めた。更に、本機能性粒子を水中に分散させた後、磁石による集磁性が十分ある事が確認された。
【比較例１】
【００４６】
平均粒径５μｍのシリカ粒子２ｇを純水１００ｍｌ中に分散し、１％塩化金酸水溶液１ｍｌと１％クエン酸ナトリウム水溶液５ｍｌを加えて攪拌した。この混合物にクエン酸ナトリウムを加え、さらに攪拌した。８０℃に加熱し３０分間攪拌した後、濾過、乾燥した。走査型電子顕微鏡観察により、得られた機能性粒子は球状粒子であることがわかった。この機能性粒子の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により露出させ、走査型電子顕徴鏡で観察した結果、金膜の膜厚が０．０３μｍであること、更に、シリカ表面全体を金膜が被覆していないことが分かった。
【実施例３】
【００４７】
実施例１，２及び比較例１で得られた機能性粒子について、生理活性物質の吸着実験を行った．生理活性物質としては金及び白金に対して親和性のあるチオール基を有するトリペプチドであるグルタチオンを用いた。一定量の機能性粒子とグルタチオン標準溶液を混合し、攪拌した後に数分間放置した。上清中のグルタチオンの濃度を比色定量し、機能性粒子に吸着したグルタチオン量を算出した。結果を下記の表１に示す。
【００４８】
【表１】
2006225744.tif 000003
【００４９】
前記表１に示された結果より明らかなように、実施例１及び２の機能性粒子は、グルタチオンの吸着効率に優れている。更に実施例１及び２の機能性粒子は、磁性を有しているので、磁石で回収することができ、吸着したグルタチオンを高効率に回収することができた。これに対して、比較例１の機能性粒子は、グルタチオンの吸着効率が低く、しかも磁性を有していないので、吸着したグルタチオンを高効率に回収することができなかった。
【実施例４】
【００５０】
実施例１及び２で得られた機能性粒子にスペーサ層を設け、特定のタンパク質を捕捉した例を示す。まず、実施例１及び２で得られた機能性粒子と末端にアミノ基を有するメルカプタン化合物である８−アミノ−１−オクタンチオールを混合し、機能性粒子表面にアミノ基を導入した。次に、アミノ基を導入した機能性粒子をトリス塩酸バッファー（ｐＨ７．５）に分散し、特定のタンパク質としてペルオキシダーゼを加え、機能性粒子にペルオキシダーゼを捕捉した。捕捉したペルオキシダーゼの量および活性を測定する方法として、ＴＯＯＳ−４−ＡＡ系の発色反応を使用した。この発色反応は、ペルオキシダーゼにより触媒される過酸化水素の還元によって生成した酸素と、ＴＯＯＳ〔Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−３−メチルアニリン〕および４−ＡＡ（４−アミノアンチピリン）の反応により、波長５４６ｎｍに吸収を有する色素が生成することを利用したものである。その結果、この機能性粒子に対するペルオキシダーゼ捕捉率はそれぞれ８３．５％及び８２．９％であることが分かった。
【実施例５】
【００５１】
実施例１及び２で得られた機能性粒子と末端にカルボキシル基を有するメルカプタン化合物である１０−カルボキシ−１−デカンチオールを混合し、機能性粒子表面にカルボキシル基を導入した。次に、カルボキシル基を導入した機能性粒子をリン酸バッファー（ｐＨ７．０）に分散し、カルボジイミド塩酸塩を加え、特定のタンパク質としてウサギ抗体ＩｇＧを加え、機能性粒子に抗体を捕捉した。捕捉した抗体の量は波長２８０ｎｍにおける吸光度から決定した。その結果、この機能性粒子に対するウサギ抗体捕捉率はそれぞれ８１．３％及び８２．０％であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の機能性粒子は磁性を帯有すると共に、最表面にチオール基、スルフィド基或いはジスルフィド基を含有する化合物と親和性が高い金膜、金合金膜、白金膜又は白金合金膜からなる貴金属膜を有するので、タンパク質などの生理活性物質の回収効率が高く、磁場を用いたタンパク質などの生理活性物質の精製に適用することができる。
新薬の開発では実験動物の体液（例えば、血液）などの分析試料から病気に関係するタンパク質を分離し、その性質を詳細に調べたり、その働きを抑える化合物などの新薬候補物質を探索することがあるが、本発明の機能性粒子はこのような目的に好適に使用することができる。また、特定の新薬候補物質と強く結合するタンパク質を探す研究にも使用できる。
更に、本発明の機能性粒子はＢＳＥやアルツハイマー病などのような特定のタンパク質が関連する疾病の検査又は診断などの目的にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の機能性粒子の一例の概要断面図である。
【図２】本発明の機能性粒子の別の例の概要断面図である。
【図３】本発明の機能性粒子の使用方法の一例の概念図である。
【図４】本発明の機能性粒子の使用方法の別の例の概念図である。
【図５】本発明の機能性粒子の使用方法の他の例の概念図である。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ  本発明の機能性粒子
５  ニッケル粒子又はニッケル合金粒子
７  金膜又は金合金膜
９  スペーサ層
１１  容器
１３  分析試料
１５，１６，１７  タンパク質
１９  分液ロート
２１  磁石
２３  容器
２４  分離用液体
２５  マイクロ化学チップ
２７  マイクロチャネル
２９  抗原
３０  抗体
３２  酵素付き二次抗体
３４  発色試薬
３６  反応生成物
【図１】
2006225744.tif 000004
【図２】
2006225744.tif 000005
【図３】
2006225744.tif 000006
【図４】
2006225744.tif 000007
【図５】
2006225744.tif 000008