(57)【要約】【課題】標的物質に特異的に反応する物質でフェライト粒子が十分に被覆されたナノメータサイズの微小粒子であり、標的物質を表面に多量に固定できるとともに、標的以外の物質の非特異的吸着が防止され、粒子に結合した生体レセプターなどのタンパク質の失活が防止されており、飽和磁化が大で残留磁化が小さく、高速バイオスクリーニングのキャリヤーに適したポリマー被覆磁性ビーズとその製造法を提供する。【解決手段】フェライトナノ粒子の表面を疎水性の強い飽和脂肪酸で修飾して表面を強く疎水化し、スチレンなどの疎水性モノマー液中に添加して分散しフェライト分散モノマー液とし、このフェライト分散モノマー液にＧＭＡモノマーを混ぜ合わせ、これを重合開始剤を含む脱イオン水に滴下し、撹拌と超音波照射を行なってエマルションを形成し、これを重合させてマフェライトナノ粒子がポリマーで被覆されたポリマービーズを得る。【選択図】図１
2006131771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー被覆磁性ビーズであって、
平均粒子径が４ｎｍ以上２０ｎｍ以下のフェライトナノ微粒子と、
前記フェライトナノ微粒子の表面を修飾する飽和脂肪酸と、
前記ポリマー被覆磁性ビーズの主構成成分をなし前記飽和脂肪酸に修飾された前記フェライトナノ微粒子を固定する疎水性ポリマーと
を有し、前記ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、前記フェライトナノ微粒子の含有率が３０重量％以上であり、前記ポリマー被覆磁性ビーズの表面が前記ポリマーで構成されていることを特徴とするポリマー被覆磁性ビーズ。
【請求項２】
前記疎水性ポリマーが、スチレンモノマーとメタクリル酸グリシジルモノマーとのソープフリー重合により形成されたポリマーであることを特徴とする請求項１記載のポリマー被覆磁性ビーズ。
【請求項３】
前記飽和脂肪酸がステアリン酸であることを特徴とする請求項１または２記載のポリマー被覆磁性ビーズ。
【請求項４】
フェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し疎水化フェライトナノ微粒子を得る工程と、
前記疎水化フェライトナノ微粒子を疎水性モノマー液に投入して分散しフェライトナノ微粒子分散モノマー液を得る工程と、
親水性の開始剤を含有した水に前記フェライトナノ微粒子分散モノマー液を投入し、乳化液を得る工程と、
前記乳化液のモノマーを重合させてポリマーを形成する重合工程と
を備えたことを特徴とするポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。
【請求項５】
前記疎水性モノマー液が、スチレンモノマー液にメタクリル酸グリシジルモノマー液を添加したモノマー液であることを特徴とする請求項４記載のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。
【請求項６】
前記飽和脂肪酸がステアリン酸であることを特徴とする請求項４または５記載のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー被覆磁性ビーズおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、薬剤候補になり得る化学物質と生体レセプターであるたんぱく質との間、一組のＤＮＡ単鎖との間、ＤＮＡ二重鎖と化学物質との間などに働く特異的吸着を利用して、薬剤候補物質、タンパク質、ＤＮＡなどの単離・同定を行ったり、タンパク質間の相互作用やＤＮＡの単離・塩基配列の同定などを行うために用いるバイオスクリーニングを、磁性ビーズを用いることにより高速で多量の処理を可能にする、即ちハイスループット化することのできる技術開発に対する期待が高まっている。
【０００３】
高速バイオスクリーニング技術が確立されれば、既存の薬剤よりも薬効の優れた新しい薬剤の開発や、患者の疾病や個人の遺伝情報にもとづいて患者に適した治療法を提供するいわゆるテーラーメード治療の開発が可能になると期待されている。このバイオスクリーニングに用いる磁性微粒子には、（１）標的とする物質と特異的に反応する物質をできる限り多く表面に固定するために、なるべく寸法が小さくて、比表面積（単位体積当たりの表面積）が大きいこと、（２）その表面に、標的以外の物質が粒子に吸着することが少ない、すなわち非特異的吸着が起こりにくいこと、（３）表面がタンパク質を失活させないこと、（４）水溶液中で凝集せずに分散するが、磁石を用いて迅速に分離され、かつ磁石を取り去ったときに容易に再分散すること、の４点が必要とされている。
【０００４】
現在実用化されている磁性ポリマービーズは、寸法がミクロンメータのオーダーであり比較的大きく、このため比表面積が比較的小さいことから、バイオスクリーニングに用いた場合に、上記の化学物質や生体リセプターを表面に固定できる量が少なく、スクリーニングの効率が低いという問題点があった。そこで比表面積の大きいナノメータオーダーの粒子サイズを有する磁性ビーズを用いることが望ましいものの、既存の磁性ビーズでナノメータサイズのものはいずれも磁化が弱く、これらを用いた磁気分離が困難であるという問題点があった。
【０００５】
また既存のポリマー被覆磁性ビーズのうち、フェライト粒子がスチレンポリマーで被覆されているものは、生体レセプターであるたんぱく質などとの結合が困難であるという問題点があった。他方フェライト粒子がデキストランで被覆されているものは、でキストランが水酸基を有しており、たんぱく質などとの結合が可能であるが、デキストランとフェライト粒子との間の結合力が弱く、またデキストラン自体も機械的強度が比較的小さいために、使用を重ねるうちにデキストランが粒子から脱離するという問題点があった。
【０００６】
特異的吸着に適したポリマー磁性ビーズとして、Ｄ．  Ｈｏｒａｋらはマグネタイトナノ粒子をメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）エステルを重合してポリマー化したポリグリシジルメタクリル（ｐｏｌｙ−ＧＭＡ）で被覆したものを発表している（非特許文献１）。ｐｏｌｙ−ＧＭＡのグリシジル基は、アミノ基などとよく反応することから、この基を通じて特定の生体レセプターであるたんぱく質などを結合することにより、吸着特異性を持たせることができる。しかしながら、これらの被覆粒子は、ミクロンメータサイズで比較的大きく、しかも磁性を担うマグネタイトの含有量が１０〜２０重量％と少ないため、磁化が弱いという問題点があった。
【０００７】
これに対し、特許文献１のポリマー被覆磁性粒子は、マグネタイトの含有量が３２重量％と多く、粒径も３００ｎｍとナノサイズを実現している。しかし、被覆ポリマーがポリスチレンであるため上記した問題点を有しており、しかも乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いており、このため粒子表面にこの乳化剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが残存し、スクリーニングの際にタンパク質が失活することが懸念されるという問題点を有している。
【特許文献１】特開２００４−９９８４４号公報
【非特許文献１】D. Horak, N. Semenyuk, F. Lednicky, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2003, 41, 1848
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記した各問題点を解決し、標的物質に特異的に反応する物質でフェライト粒子が十分に被覆されたナノメータサイズの微小粒子であり、標的物質を表面に多量に固定できるとともに、標的以外の物質の非特異的吸着が防止されたポリマー被覆磁性ビーズを提供するものである。また本発明のさらなる目的は、乳化剤を使用せずにポリマー被覆磁性ビーズを製造することにより、粒子に結合したタンパク質の失活が防止され、またポリマー被覆磁性ビーズ中のフェライト微粒子の含有率が大きく飽和磁化が大きい一方で残留磁化を小さくし、磁石を用いて迅速に分離でき磁石を取り去ったときに容易に再分散でき、このため高速バイオスクリーニング用のキャリヤーに適したポリマー被覆磁性ビーズおよびその製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記従来技術の問題点を克服したポリマー被覆磁性ビーズを得るために、鋭意研究を行なった結果、次のような結果を得た。
【００１０】
まず、磁性を担う粒子として平均粒径粒径を約７ｎｍに調整したマグネタイト粒子を共沈法により作製した。次にこのマグネタイト粒子の表面を疎水性の強いステアリン酸ナトリウムにより処理し、表面を強く疎水化した。こうして表面がステアリン酸で処理されたマグネタイトをスチレンモノマー液中に添加して分散しマグネタイト分散モノマー液とし、このマグネタイト分散モノマー液にＧＭＡモノマーを混ぜ合わせ、これを重合開始剤として過硫酸アンモニウム（ぺルオクソニ硫酸アンモニウム）などを含む脱イオン水に滴下し、撹拌と超音波照射を行なった結果、乳化剤を用いることなくマグネタイトの分散したモノマー粒子が連続相の水に分散したエマルションを形成することができた。これを重合させ，さらにこの液にＧＭＡを加え重合を進めることにより、マグネタイトをポリマーが被覆したポリマー被覆磁性ビーズを得ることができた。
【００１１】
こうして作られたビーズは、表面が標的物質に特異的に反応する物質と結合するポリマーで被覆されたナノメータサイズの微小ビーズであり、標的物質を表面に多量に固定でき、粒子に結合することによるタンパク質の失活が防止でき、またビーズ中のフェライト微粒子の含有率を大きくでき、ビーズの有する飽和磁化が大きくできることがわかった。そこでこれらの結果に基づいて、この研究の展開を行った結果、以下に述べる発明に到達することができた。
【００１２】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、平均粒子径が４ｎｍ以上２０ｎｍ以下のフェライトナノ微粒子と、フェライトナノ微粒子の表面を修飾する飽和脂肪酸と、ポリマー被覆磁性ビーズの主構成成分をなし飽和脂肪酸に修飾されたフェライトナノ微粒子を固定する疎水性ポリマーとを有し、ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、フェライトナノ微粒子の含有率が３０重量％以上であり、ポリマー被覆磁性ビーズの表面がポリマーで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、ビーズ内に含まれるフェライトナノ粒子の含有比率が大で飽和磁化が大きく、しかもフェライトナノ粒子がポリマーでよく被覆されている。これはフェライトナノ微粒子が、ステアリン酸などの飽和脂肪酸で表面修飾されており疎水性が非常に強く、疎水性のモノマーに対する親和性が高いためと考えられる。
【００１４】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズにおいては、フェライトナノ微粒子の平均粒子径が４ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることにより、高い飽和磁化を有し、しかも磁界をゼロにしたとき、残留磁化をほぼゼロにすることができる。フェライトナノ微粒子の平均粒子径が４ｎｍ未満では、高い飽和磁化地を得ることが困難であり、他方で平均粒子径が２０ｎｍを超えると、残留磁化をほぼゼロにすることが困難になる。このようなフェライトナノ微粒子の平均粒子径は、より好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。
【００１５】
また本発明のポリマー被覆磁性ビーズは平均粒子径が２００ｎｍ以下であって、ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が２００ｎｍ超えると、ビーズの比表面積が小さくなり、高い特異的吸着を得ることができなくなる。より好ましいポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径は１８０ｎｍ以下である。他方、取り扱いの上からポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径は３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
【００１６】
さらに本発明のポリマー被覆磁性ビーズにおいては、フェライトナノ微粒子の含有率が３０重量％以上である。フェライトナノ微粒子の含有率が３０重量％を下回って小さくなると、高飽和磁化が得られなくなり、磁気分離における本発明のポリマー被覆磁性ビーズの優れた特性が得られなくなる。フェライトナノ微粒子の含有率は３５重量％以上であることがさらに好ましい。
【００１７】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズに用いる疎水性ポリマーは、スチレンモノマーとメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）モノマーとのソープフリー重合により形成されたポリマーが好ましい。
【００１８】
この発明のポリマー被覆磁性ビーズのポリマーには、疎水性の強いスチレンを重合して得られるポリスチレンを用いることにより、疎水化されたフェライトナノ粒子との間に強い親和性を得ることができる。またポリスチレンは適度の硬さを有するので、ビーズの主構成材料として好ましい。他方ＧＭＡのグリシジル基はアミノ基などとよく反応することから、この基を通じて生体レセプターであるたんぱく質などを結合することにより、特異的吸着を有するビーズを得ることができる。またビーズ表面のＧＭＡ比率を多くすることにより、ビーズが大きな比表面積を有することを生かしその吸着量を著しく高めることができる。
【００１９】
またこの発明では、界面活性剤などの乳化剤を用いずに乳化を行なうことができ、従ってソープフリーの乳化重合を行なっているので、乳化剤により生理活性物質が失活するおそれがない。
【００２０】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、ビーズ内に含まれるフェライトナノ粒子の比率が大きく飽和磁化が大きい一方で、ポリマービーズ内部にあるマグネタイト粒子はそれぞれにステアリン酸でコートされ粒子同士がよく隔離されており、それ自体が超常磁性を示す粒子径を有していることから、磁界を除いたときの残留磁化は、０．１ｅｍｕ／ｇ程度と小さく、このため磁気分離後の粒子は容易に再分散されるという利点を有する。
【００２１】
またこれら本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、フェライトナノ粒子が完全にポリマー被覆の内部にとじこめられているため、表面はポリマーの性質のみが現れ、フェライトの表面による非特異的吸着やタンパク質の失活などのおそれがない。
【００２２】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法は、フェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し疎水化フェライトナノ微粒子を得る工程と、この疎水化フェライトナノ微粒子を疎水性モノマー液に投入して分散しフェライトナノ微粒子分散モノマー液を得る工程と、親水性の開始剤を含有した水にこのフェライトナノ微粒子分散モノマー液を投入し、乳化液を得る工程と、この乳化液のモノマーを重合させてポリマーを形成する重合工程とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、乳化剤を使用することなく乳化液を得ることができるので、ソープレス乳化重合によりポリマー被覆磁性ビーズを製造することができる。こうしてフェライトナノ微粒子の固定量が多いため飽和磁化が大きく、しかもフェライトナノ微粒子がポリマーでよく被覆されたポリマー被覆磁性ビーズを得ることができる。
【００２４】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法においては、疎水性モノマー液としてスチレンモノマー液にメタクリル酸グリシジルモノマー液を添加したモノマー液を特に好ましく用いることができる。
【００２５】
疎水性の強いスチレンモノマー液を用いることにより、疎水化されたフェライトナノ粒子とモノマーとの間に強い親和性を得ることができ、またこれを硬化させて得られるポリスチレンの適度な硬さにより、得られるビーズの強度を確保することができる。またＧＭＡのグリシジル基がアミノ基などとよく反応することを利用し、この基を通じてビーズを特定の生体レセプターであるたんぱく質などを結合させることにより、特異的吸着を有するビーズを得ることができる。
【００２６】
また重合の工程でＧＭＡモノマーを追加して加えることにより、ビーズ表面をＧＭＡポリマー層にしたり、ビーズ表面のＧＭＡ比率を多くしたりすることにより、特異的吸着の吸着量を著しく高めたビーズを得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、フェライト粒子の表面が強く疎水化されていることにより疎水性のポリマーとよく親和して被覆されており、しかもこの疎水性ポリマーは非特異的吸着を防ぎ特異的吸着を行わせることのできるポリマーである。また本発明のポリマー被覆磁性ビーズのポリマー表面には、乳化剤が存在しないので、タンパク質に対する失活作用が小さいという優れた性質を持つ。また飽和磁化が強い一方で残留磁化が小さいので、磁気による吸引力が強く再分散性がよいので、このポリマー被覆磁性ビーズを用いた処理において、磁気分離能力が優れるという特徴を持つ。このように本発明のポリマー被覆磁性ビーズを用いることにより、特異的吸着と磁気分離を利用した各種処理を著しくレベルアップすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法の一実施の形態における工程の流れ図を簡略化して示したものである。
【００２９】
図１において、まずフェライトナノ微粒子作製１０１の工程にて、例えば２価鉄イオンおよび３価鉄イオンを有する水溶液をアルカリ水溶液に流し込んで沈殿させる方法などにより、所定平均粒子径のフェライトナノ微粒子１０２を作製する。次に飽和脂肪酸修飾１０３の工程にて、このフェライトナノ微粒子に飽和脂肪酸のアルカリ水溶液を作用させた後、酸を加えて液を酸性にすることにより、このフェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し、続いて洗浄・乾燥１０４の工程にて、この飽和脂肪酸で表面修飾されたフェライトナノ微粒子を純水洗浄した後乾燥することにより、疎水化フェライトナノ微粒子１０５を得る。
【００３０】
次にビニル基を有するモノマー液に分散１０６の工程にて、この飽和脂肪酸で表面修飾され疎水化されたフェライトナノ微粒子１０５を、スチレンやＧＭＡなどのモノマー液に分散し、フェライトナノ微粒子分散モノマー液１０７を得る。次にこのフェライトナノ微粒子分散モノマー液１０７を、重合開始剤を含有する水に注入し、ビニル基を有するモノマー溶液に分散１０６の工程にて、このフェライトナノ微粒子分散モノマー液１０７を重合開始剤を含有する脱イオン水に滴下し、撹拌と超音波照射を行って乳化し、乳化液１０９を得る。続いて重合１１０の工程にて、この乳化液１０９を撹拌し加熱してソープレス乳化重合を行い、液中で磁気回収１１１を行い、磁性の弱いものは液中に残し、十分な磁性を有するものだけをを回収したものをポリマー被覆磁性ビーズ１１２を得ることができる。
【００３１】
さらに生体レセプタ結合１１３の工程にて、このポリマー被覆磁性ビーズ１１２に生体レセプタを結合すれば特異的吸着性を有する生体レセプタ結合磁性ビーズ１１４を得ることができる。これらのビーズは磁性を有し、磁石を用い磁気分離によって回収することができる。なお、上記ビニル基を有するモノマー液に分散１０６の工程において、モノマー液としてスチレンにＧＭＡを添加したものを用い、上記重合工程１１０において、重合が進んだところでＧＭＡモノマーを追加的に添加しさらに重合を行うことにより、表面層にＧＭＡの形成されたポリマー被覆磁性ビーズ１１２を得ることができる。
【００３２】
このようにして、例えば図２に示した模式的断面図を有するポリマー被覆磁性ビーズ１１２および生体レセプタ結合磁性ビーズ１１４を得ることができる。図２の（ａ）は、マグネタイトナノ粒子２０１は表面がステアリン酸２０２で修飾され、複数個がスチレン・ＧＭＡの共重合体２０３内に保持されている。図２の（ｂ）は図２の（ａ）のポリマー被覆磁性ビーズの表面にＧＭＡポリマー２０４が被覆されているものである。さらに図２の（ｃ）および図２の（ｄ）は、図２の（ａ）および図２の（ｂ）の表面に、特定の生体レセプター２０５を結合させ、吸着の特異性を持たせたものである。
【００３３】
これらポリマー被覆磁性ビーズがある程度の強い磁性を示すとともに、磁界を除いたときに残留磁化が残らない超常磁性を示すために、フェライトナノ粒子の粒子サイズは５ｎｍ以上であることが好ましく、また２０ｎｍ以下であることが好ましく、１５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３４】
またこのフェライトナノ粒子はマグネタイトのほか、マグへマイト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、マンガンフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、コバルト亜鉛フェライトおよびこれらの間の固溶体など、各種のフェライトを用いることができる。またこれらのフェライトナノ粒子は、共沈法、、フェライトメッキ法など、各種のナノメータサイズのフェライト粒子の製法を用いることができる。
【００３５】
上記フェライトナノ粒子の疎水化には、ステアリン酸（Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＨ）による修飾が強く疎水化できることから好ましく、このほか、パルミチン酸（Ｃ１５Ｈ３５ＣＯＯＨ）、ミリスチン酸（Ｃ１３Ｈ３５ＣＯＯＨ）、ラウリン酸（Ｃ１１Ｈ３５ＣＯＯＨ）など、アルキル基の炭素数が１１以上１９以下の脂肪酸を用いることができる。なお従来はフェライト微粒子の疎水化表面処理にオレイン酸が多く用いられていたが、オレイン酸は二重結合を持っておりこれが親水性を示すため本発明の疎水化には十分ではなかった。これに対しステアリン酸などの飽和脂肪酸を用いると強い疎水性を付与することができ、これをスチレンモノマーなどの疎水性モノマー液に添加することにより、分散良好なフェライトナノ粒子分散モノマーを得ることができる。
【００３６】
このようにして疎水性が大変強いステアリン酸などの飽和脂肪酸で表面が修飾されたフェライトナノ粒子はスチレンモノマーなどの疎水性モノマーに対し親和性が高いので、こうして得られるポリマービーズの内部には多くのフェライトナノ粒子を包含できる。こうして得られるポリマー被覆磁性ビーズは飽和磁化を従来のビーズに比べて大きくできる。他方、このポリマー被覆磁性ビーズは、ポリマービーズ内部にあるフェライトナノ粒子がそれぞれステアリン酸でコートされ粒子同士が隔離され超常磁性的であることから、磁界をゼロにしたときの残留磁化をほぼ０にすることができる。このため、磁気分離などの磁気的操作の高速化が可能である。
【００３７】
また上記モノマーは、ビニル基を有し、重合によりポリマー化が可能なモノマーである。例えばモノマーとしてスチレンを用いて重合することにより、ポリマー被覆磁性ビーズに適度の強度を得ることができるので好ましい。またビニル基のほかにグリシジル基を有するモノマー例えばＧＭＡを用いて重合し、表面にグリシジル基を有するようにすることにより、このグリシジル基を通じて例えばアミノ基を有する生体レセプターのたんぱく質を結合できる。このようにして、このビーズへの吸着が生体レセプターを通じた特異的吸着であり、目的以外の物質の非特異的吸着による粒子への吸着を防止することができる。
【００３８】
本発明に用いることのできるモノマーは、ラジカル重合可能な官能基を有するモノマーであって、そのようなモノマーとして、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物；（メタ）アクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸類；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類；（メタ）アクリロニトリル、シアン化ビニルデン等のシアン化ビニル化合物；塩化ビニル、塩化ビニリデン、ふっ化ビニル、ふっ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化ビニル化合物；などを挙げることができる。これらのモノマーのうち、芳香族ビニル化合物、（メタ）アクリレート類が特に好ましい。またこれらモノマーは、単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。これらモノマーの少なくとも１種には、ポリマー形成後のポリマー被覆の表面にたんぱく質などの他の物質を結合することができる官能基を有するものが好ましい。
【００３９】
このため、スチレンを主成分とし、フェライトナノ粒子を分散したモノマー液を乳化し、重合をある程度進めた後に、さらにこの乳化液にＧＭＡを加えてさらに重合を進めることにより、内部が強度を有するポリスチレンで構成され、表面がグリシジル基を多く有するｐｏｌｙ−ＧＭＡで覆われるようにすることによって、特異的吸着の能力をより高めることのできるポリマー被覆磁性ビーズを得ることができる。
【００４０】
また上記重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム（ぺルオクソニ硫酸アンモニウム）、過硫酸カリウム（ぺルオクソニ硫酸カリウム）などの各種水溶性過酸化物を用いることができる。
【００４１】
さらに非特的吸着を著しく小さくできるＧＭＡポリマーによってコートされており、目的以外の物質の粒子への吸着は低減できるので、高速バイオスクリーニングに適している。この粒子の別の利点として、残留磁化が約０．１ｅｍｕ／ｇと小さいことが挙げられる。これはポリマービーズ内部にあるマグネタイト粒子がそれぞれステアリン酸でコートされているために、粒子同士が隔離されているので、超常磁性的になっているからである。そのため磁気分離後、粒子は容易に再分散する。本発明では、界面活性剤を用いずにポリマー粒子を形成する「ソープフリー重合」を用いているため、界面活性剤が生理活性物質を失活させず、また、粒子形成に用いる原料物質の種類が少ないという利点がある。
【００４２】
このようなポリマー被覆磁性ビーズは、例えばタンパク質間あるいは化学物質との選択的吸着の解析、ＤＮＡの単離・塩基配列の同定などを行うためのバイオスクリーニングに用いる磁性キャリアーとして有用である。
【実施例１】
【００４３】
本実施例で用いる純水はすべて窒素バブリングによってあらかじめ酸素を窒素置換した。この処理をした純水５０ｍｌに、０．３３２ｇのＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、０．９０２ｇのＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏを溶かし、これを０．２ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム溶液１００ｍｌへ流し込み、７０℃のウォーターバスで、プロペラを用い３００ｒｐｍで３分間撹拌し、マグネタイト微粒子を形成した。
【００４４】
ここで得られたマグネタイト粒子についてＴＥＭ観察を行った結果、平均粒径はおよそ７ｎｍであり、また磁気測定の結果、飽和磁化は７４ｅｍｕ／ｇであった。次に、このマグネタイト微粒子懸濁液にステアリン酸ナトリウムを１００ｍｇ溶かした純水を注ぎ、１０分間撹拌することにより、マグネタイト表面にステアリン酸を導入し疎水化した。その後、２ｍｏｌ／ｌの塩酸をこの懸濁液に加え、ｐＨを３〜５に低下させて粒子を凝集させて磁気回収した。
【００４５】
この回収したマグネタイト粒子を純水で洗浄し、スチレンモノマー３ｍｌに分散させたのち、０．９ｍｌを０．１ｍｌのＧＭＡと四つ口フラスコ中で混合し、そこに過硫酸カリウム０．０１３８ｇを含む４０ｍｌの純水を注ぎ、撹拌棒で撹拌しながら超音波を５分間照射した。その後１５分間いかり状の撹拌棒を用いて２００ｒｐｍで撹拌してから、窒素雰囲気下で７０度で１６時間、２００ｒｐｍでモノマーの重合し、ポリマ被覆磁性ビーズを得た。
【００４６】
こうして得られたポリマ被覆磁性ビーズについてＴＥＭ観察を行って得た粒径分布を図３に（実施例１）として示した。図３の（実施例１）にみられる通り、粒径分布の中心値は９２．８ｎｍであった。またこのポリマ被覆磁性ビーズについて試料振動型磁化測定装置により磁気測定を行った結果を図４に（実施例１）として示した。示した。図４に示されている通り、飽和磁化は１０．６ｅｍｕ／ｇであった。
【００４７】
またこうして得られたポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについて透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行って得た粒径分布を図５に（実施例１）として示した。図５の（実施例１）にみられる通り、粒径の中心値は１６５ｎｍであった。また磁気測定を行った結果を図６に（実施例１）として示した。この図６の（実施例１）にみられる通り飽和磁化は３１ｅｍｕ／ｇであった。
【００４８】
このように溶液中で磁気回収して得たポリマー被覆磁性ビーズの飽和磁化値とマグネタイトの飽和磁化値とを用いて計算すると、ビーズの約４１重量％をマグネタイトが占めており、従来のポリマー被覆磁性ビーズに比べ、ずっと多くの磁性粒子を含有し、高い飽和磁化値を示すことがわかった。
【００４９】
またこの粒子は粒径の中心値が１６５ｎｍとナノサイズであり、比表面積が大きく、グリシジル基が表面に存在し、特定の生体レセプターなどを結合させて非特異的吸着を防ぐことができるため、このビーズを用いることにより、スクリーニングの操作を効率的に行うことができることがわかった。
【実施例２】
【００５０】
実施例１で述べたのと同じ方法によりマグネタイト粒子を合成し、ステアリン酸による表面修飾を行った。このステアリン酸を修飾したマグネタイトを、実施例１よりも少ない量のスチレンモノマー液、すなわち２ｍｌのスチレンモノマー液中に再分散させ、重合を実施例１と同様の手順にて行った。
【００５１】
その結果得られたビーズの粒径分布を図３に（実施例２）として示した。図３の（実施例２）にみられる通り、粒径分布の中心値は１８５ｎｍであった。また得られたビーズの磁化特性を図４に（実施例２）として示した。図４に（実施例２）として示されている通り、飽和磁化は１８．８ｅｍｕ／ｇであった。
【００５２】
またこうして得られたポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについてＴＥＭ観察を行った結果、図５に（実施例２）として示したように粒径の中心値が１６５ｎｍであり、また磁気測定を行った結果、図６に（実施例２）として示したように飽和磁化は２７．８ｅｍｕ／ｇであった。
【００５３】
こうして得たポリマ被覆磁性ビーズは、図７に示したＴＥＭ像にみられるように、ポリマー粒子表面へのマグネタイト粒子の露出がなく、また均一の粒径を持ったビーズであることがわかった。また、残留磁化は約１．０ｅｍｕ／ｇ程度であった。
【００５４】
この実施例２の結果を実施例１の結果と比較すると、磁気回収できた粒子のサイズや飽和磁化があまり変わらないにも関わらず、合成した粒子のサイズが大きく、飽和磁化はさらに強くなっていることがわかる。この結果から、実施例２の条件にてモノマーに対するマグネタイトの量を増加させることにより、ビーズかマグネタイトを多く含み、その結果、ビーズ全体におけるマグネタイトの割合を増加させることができていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によるナノメータサイズのポリマー被覆磁性ビーズは、特異的吸着量を多くでき、異面活性剤基によるンパク質に対する失活作用や非特異的吸着が防止され、飽和磁化が強く残留磁化の小さいことから、バイオスクリーニング用などの磁性ビーズとして、今後幅広く用いられるものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法の一実施の形態における工程の流れ図を簡単に示したものである。
【図２】ポリマー被覆磁性ビーズの一実施形態を断面図により模式的示した図である。
【図３】実施例１および実施例２で製作したポリマ被覆磁性ビーズについてＴＥＭ観察を行って得た粒径分布を示した図である。
【図４】実施例１および実施例２で製作したポリマ被覆磁性ビーズについて磁気測定を行って得た磁化特性を示した図である。
【図５】実施例１および実施例２で製作したポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについてＴＥＭ観察を行って得た粒径分布を示した図である。
【図６】実施例１および実施例２で製作したポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについて磁気測定を行って磁化特性を示した図である。
【図７】実施例２で製作したポリマ被覆磁性ビーズのＴＥＭ像である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１…フェライトナノ微粒子作製、１０２…フェライトナノ微粒子、１０３…飽和脂肪酸修飾、１０４…洗浄・乾燥、１０５…疎水化フェライトナノ微粒子、１０６…ビニル基を有するモノマー液に分散、１０７…フェライトナノ微粒子分散モノマー液、１０８…水（重合開始剤含有）に注入・乳化、１０９…乳化液、１１０…重合、１１１…磁気回収、１１２…ポリマー被覆磁性ビーズ、１１３…生体レセプタを結合、１１４…生体レセプタ結合磁性ビーズ、２０１…マグネタイトナノ粒子、２０２…ステアリン酸、２０３…スチレン・ＧＭＡの共重合体、２０４…ＧＭＡポリマー、２０５…生体レセプター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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