(57)【要約】【課題】磁気を用いることで試料液から短時間で分離でき、さらに、電解質を含む溶液中であっても分散安定性に優れた磁性体複合粒子を提供する。【解決手段】無機酸化物またはポリマーを含む核粒子の表面に外殻が形成されている磁性体複合粒子であって、前記外殻は、磁性ナノ粒子とケイ素化合物と高分子を含有して成り、動的光散乱法により測定される前記磁性体複合粒子の平均粒子径を、純水中（ｄ０ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液５ｍＭ中（ｄ５ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液１０ｍＭ中（ｄ１０ｍＭ）で比較したとき、（ｄ５ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下、且つ、（ｄ１０ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下を示す磁性体複合粒子を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機酸化物またはポリマーを含む核粒子の表面に外殻が形成されている磁性体複合粒子であって、
前記外殻は、磁性ナノ粒子とケイ素化合物と高分子を含有して成り、
動的光散乱法により測定される前記磁性体複合粒子の平均粒子径を、純水中（ｄ０ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液５ｍＭ中（ｄ５ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液１０ｍＭ中（ｄ１０ｍＭ）で比較したとき、
（ｄ５ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下、且つ、（ｄ１０ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下を示す磁性体複合粒子。
【請求項２】
前記高分子は、ポリエチレングリコールである請求項１に記載の磁性体複合粒子。
【請求項３】
前記外殻には、さらにシランカップリング剤が含有されている請求項１または２に記載の磁性体複合粒子。
【請求項４】
前記外殻に含有される磁性ナノ粒子が、マグネタイトまたはγ酸化鉄である請求項１から３のいずれかに記載の磁性体複合粒子。
【請求項５】
球形または略球形の形状を有する請求項１から４のいずれかに記載の磁性体複合粒子。
【請求項６】
飽和磁化の値が、３０Ａｍ２／ｋｇ以上２００Ａｍ２／ｋｇ以下である請求項１から５のいずれかに記載の磁性体複合粒子。
【請求項７】
前記核粒子がポリマーである請求項１から６のいずれかに記載の磁性体複合粒子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の磁性体複合粒子の外殻に、抗体が存在している免疫測定用粒子。
【請求項９】
磁性ナノ粒子の懸濁液を作製する工程と、
無機酸化物またはポリマーを含み、透過型電子顕微鏡像から測定される体積平均粒子径の値が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である核粒子を作製する工程と、
前記磁性ナノ粒子の懸濁液へ前記核粒子を添加し、磁性ナノ粒子吸着核粒子の懸濁液を得る工程と、
ケイ素化合物の水溶液を前記磁性ナノ粒子吸着核粒子の懸濁液へ添加し、前記核粒子の表面に前記磁性ナノ粒子と前記ケイ素化合物とを含む外殻が設けられた磁性体複合粒子の懸濁液を作製する工程と、
前記磁性体複合粒子の懸濁液を撹拌した後に高分子を添加して、前記外殻に高分子を含有させる工程を有する磁性体複合粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記ケイ素化合物がシリコンアルコキシドである請求項９に記載の磁性体複合粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記ケイ素化合物の水溶液は、さらにシランカップリング剤を含む請求項９または１０に記載の磁性体複合粒子の製造方法。
【請求項１２】
前記高分子が、ポリエチレングリコールである請求項９から１１に記載の磁性体複合粒子の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免疫測定等において好適に利用可能な磁性体複合粒子およびその製造方法に関し、さらに当該磁性体複合粒子を用いて作製された免疫測定用粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の試料液から、各種のタンパク質、核酸、細胞等の標的物を分離、採集する為に、所定の粒子の表面にそれぞれの標的物質に適した抗体を担持させ、標的物質補足後の粒子を回収して分析を行う抗原抗体測定法が検討されている。
近年では、臨床検査における迅速な測定や分析が要求される用途において、測定時間の短縮のため、抗体を担持した担体であって磁性が付加されたものを用い、標的物質を捕捉した後に外部から磁気を与えることで、前記磁性付加担体を迅速に回収し、標的物質を回収する方法が検討されている。
【０００３】
磁性を付加した固定担体へ高い磁気分離特性を付与する為には、固定担体へ付加する磁性体中に含有される磁性成分の割合を大きくすること、当該磁性体を飽和磁化の高い磁性体とすること（特に、飽和磁化の値が大きな磁性材料を用いること。）が知られている。
【０００４】
特許文献１には、主として免疫診断用に等に用いられる磁性ポリマー粒子であって、平均粒子径が０．２〜４．０μｍ、残留磁化が飽和磁化の１０〜３５％であるものが提案されている。
一方、本発明者らは特許文献２において、磁性を付加した固定担体として、無機酸化物またはポリマーを有するコア粒子の表面に外殻層を配し、当該外殻層にマグネタイト粒子とケイ酸ナトリウムとを共存させることで、体積平均粒径が１０〜５００ｎｍ、数平均粒径のＣＶ値が８％以下、且つ、２５℃における飽和磁化が１５ｅｍｕ／ｇ以上である磁性体内包粒子を開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０６７１８号公報
【特許文献２】特許第５４１９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示した磁性を付加した固定担体である磁性体内包粒子は、優れた磁気分離特性を発揮した。
しかしながら本発明者らのさらなる研究によると、当該磁性体内包粒子は、磁気を用いた試料液からの分離回収の際に時間を要する場合がある。
【０００７】
さらに本発明者らは、当該磁性体内包粒子が、高い耐自然沈降性を有することも重要であることを知見した。
【０００８】
当該磁性体内包粒子の試料液に対する分散性が不十分な為に自然沈降性であると、試料液中における抗原抗体の接触が不十分となり、標的物質の補足に十分な接触時間が稼げないことがあり、試料液中の標的物質の存在量を低く見積もってしまい、誤診につながる可能性がある。
【０００９】
さらに、当該磁性体内包粒子を用いた生理診断への応用を考えた場合、試料液中には電解質が含まれており、電解質を含んだ溶液中であっても、当該磁性体内包粒子は高い耐自然沈降性を有することが求められる。
【００１０】
本発明は、上述の状況のもとで為されたものであり、その解決しようとする課題は、磁気を用いることで試料液から短時間で分離でき、さらに、電解質を含む溶液中であっても分散安定性に優れた磁性体複合粒子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するためには、無機酸化物またはポリマーを含む核粒子の表面に外殻が形成されている磁性体複合粒子であって、前記外殻を、磁性ナノ粒子、ケイ素化合物、および高分子で構成とすることで、電解質、例えば塩化ナトリウムを含む溶液中にあっても、凝集することが抑制される磁性体複合粒子となることに想到するに至った。
【００１２】
当該磁性体複合粒子は、無機酸化物またはポリマーを含む微粒子（本発明において「核粒子」と記載する場合がある。）の表面上に設けられた外殻に、所定量のナノサイズの磁性体（本発明において「磁性ナノ粒子」と記載する場合がある。）を含有させたものである。特に、磁性ナノ粒子をマグネタイトまたはγ酸化鉄で形成したことにより、高い飽和磁化が発現される。さらに、当該磁性体複合粒子の外殻表面を珪素化合物によって被覆して磁性ナノ粒子を含有させたことにより、磁性ナノ粒子の磁性体複合粒子表面からの剥離を抑制することが出来る。それに加えて、その外殻部分に高分子を加えることで、電解質を含有する溶液中であっても、凝集が抑制され、分散安定性に優れた粒子とすることが出来る。
そして、この構成を有した磁性体複合粒子であれば、外部からの磁場の印加により、粒子を効率よく分離回収することが出来る。また、電解質を含む試料溶液中であっても、分散安定性に優れるので、免疫測定の際にも効率よく標的物質を分離回収できるようになるので好ましい。
【００１３】
即ち、上述の課題を解決する第１の発明は、
無機酸化物またはポリマーを含む核粒子の表面に外殻が形成されている磁性体複合粒子であって、
前記外殻は、磁性ナノ粒子とケイ素化合物と高分子を含有して成り、
動的光散乱法により測定される前記磁性体複合粒子の平均粒子径を、純水中（ｄ０ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液５ｍＭ中（ｄ５ｍＭ）、塩化ナトリウム水溶液１０ｍＭ中（ｄ１０ｍＭ）で比較したとき、
（ｄ５ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下、且つ、（ｄ１０ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）の値が３．５以下を示す磁性体複合粒子である。
第２の発明は、
前記高分子は、ポリエチレングリコールである第１の発明に記載の磁性体複合粒子である。
第３の発明は、
前記外殻には、さらにシランカップリング剤が含有されている第１または第２の発明に記載の磁性体複合粒子である。
第４の発明は、
前記外殻に含有される磁性ナノ粒子が、マグネタイトまたはγ酸化鉄である第１から第３の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子である。
第５の発明は、
球形または略球形の形状を有する第１から第４の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子である。
第６の発明は、
飽和磁化の値が、３０Ａｍ２／ｋｇ以上２００Ａｍ２／ｋｇ以下である第１から第５の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子である。
第７の発明は、
前記核粒子がポリマーである第１から第６の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子である。
第８の発明は、
第１から第７の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子の外殻に、抗体が存在している免疫測定用粒子である。
第９の発明は、
磁性ナノ粒子の懸濁液を作製する工程と、
無機酸化物またはポリマーを含み、透過型電子顕微鏡像から測定される体積平均粒子径の値が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である核粒子を作製する工程と、
前記磁性ナノ粒子の懸濁液へ前記核粒子を添加し、磁性ナノ粒子吸着核粒子の懸濁液を得る工程と、
ケイ素化合物の水溶液を前記磁性ナノ粒子吸着核粒子の懸濁液へ添加し、前記核粒子の表面に前記磁性ナノ粒子と前記ケイ素化合物とを含む外殻が設けられた磁性体複合粒子の懸濁液を作製する工程と、
前記磁性体複合粒子の懸濁液を撹拌した後に高分子を添加して、前記外殻に高分子を含有させる工程を有する磁性体複合粒子の製造方法である。
第１０の発明は、
前記ケイ素化合物がシリコンアルコキシドである第９の発明に記載の磁性体複合粒子の製造方法である。
第１１の発明は、
前記ケイ素化合物の水溶液は、さらにシランカップリング剤を含む第９または第１０の発明に記載の磁性体複合粒子の製造方法である。
第１２の発明は、
前記高分子が、ポリエチレングリコールである第９から第１１の発明のいずれかに記載の磁性体複合粒子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る磁性体複合粒子は、電解質を含む溶液中であっても分散安定性に優れるため、外部からの磁場の印加により、粒子を効率よく分離回収することが出来る。また、電解質を含む試料溶液中であっても、分散安定性に優れるので、免疫測定の際にも効率よく標的物質を分離回収できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る磁性体複合粒子の模式的な断面図である。
【図２】試料液中において凝集している本発明に係る磁性体複合粒子の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
従来技術に従う磁性粒子は、上述の通り試料液からの分離回収の際に時間を要する場合があり、特に試料液が電解質を含む溶液である場合は、短時間で磁性粒子が凝集して自然沈降し、得られた測定結果が妥当か否かについての検証が必要になる場合もあり、迅速正確な測定結果が求められる用途には十分に対応できないおそれもあった。
無機酸化物またはポリマーを含有する核粒子の表面に磁性ナノ粒子と、ケイ素化合物と、高分子とを含有する外殻を設けた、コアシェル構造を有する磁性体複合粒子とすることで上述の課題を解決した。まず、図面を参照しながら本発明に係る磁性体複合粒子について説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る磁性体複合粒子の模式的な断面図である。
本発明に係る磁性体複合粒子１は、中心部に核粒子１１があり当該核粒子１１の表面に磁性ナノ粒子１２が吸着している。さらに、核粒子１１はケイ素化合物の層１３で被覆されている。そして、当該ケイ素化合物の層１３は磁性ナノ粒子１２を含有して外殻１４を構成している。
ここで、１．磁性ナノ粒子、２．核粒子、３．ケイ素化合物の層、４．磁性体複合粒子、５．磁性体複合粒子の合成、６．磁性体複合粒子の外殻の形成、の順で説明する。
【００１８】
１．磁性ナノ粒子
磁性ナノ粒子１２は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）またはγ酸化鉄で形成されており、その平均粒子径は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
そして磁性ナノ粒子１２の飽和磁化の値は、０．１Ａｍ２／ｋｇ以上２００Ａｍ２／ｋｇ以下、より好ましくは１２０Ａｍ２／ｋｇ以下、より一層好ましくは８０Ａｍ２／ｋｇ以下であるのがよい。これは飽和磁化の値が０．１Ａｍ２／ｋｇ以上であれば磁性体複合粒子１へ十分な磁場応答性を与えることが出来、２００Ａｍ２／ｋｇ以下であれば残留磁化による磁性体複合粒子１の凝集という事態を回避できるからである。
また、磁性体複合粒子１における磁性ナノ粒子１２の担持量は、０．０９５質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。これは担持量が０．０９５質量％以上あれば、磁性体複合粒子１の磁場応答速度を担保することが出来、９５質量％以下であれば磁性体複合粒子１の密度が過大にならず、試料液への分散性を担保出来ることによる。
【００１９】
２．核粒子
核粒子１１は、無機酸化物またはポリマーを含んで構成されている。当該核粒子の体積平均粒子径としては、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。ポリマーとしてはポリメチルメタクリレート（本発明において「ＰＭＭＡ」と記載する場合がある。）、ポリスチレン（本発明において「ＰＳｔ」と記載する場合がある。）が例示できる。
無機酸化物としては、シリカ、タルク、カオリン石、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどが例示できる。
【００２０】
これらポリマー、無機酸化物が備える性質として、密度が５．０ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは４．０ｇ／ｃｍ３以下、一層好ましくは３．０ｇ／ｃｍ３以下のものとするのが良い。この範囲の密度を有する核粒子を選択することにより、試料液中の分散時における浮力と核粒子自体の重量とが均衡し、試料液中の分散性を改善することが出来るので好適である。ただし、浮力が過剰であると核粒子が試料液上に浮遊してしまう場合がある。当該事態を回避する観点から、供試される試料液の比重にも拠るが、核粒子の密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上のものを選択するのが良い。
【００２１】
尚、本発明において、核粒子１１の表面に磁性ナノ粒子１２が吸着して凝集した状態の粒子を「磁性ナノ粒子吸着核粒子」と称する。
【００２２】
３．ケイ素化合物の層
ケイ素化合物の層１３は、例えば、テトラエチルオルトシリケート（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）（本発明において「ＴＥＯＳ」と記載する場合がある。）のようなシリコンアルコキシドから生成されたケイ素化合物であるケイ素酸化物の重合体にて構成されていることが好ましい。さらに、当該ケイ素化合物の層１３は、例えば、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（本発明において「ＭＰＴＭＳ」と記載する場合がある。）といったシランカップリング剤も含み、２種類以上のケイ素化合物原料を用いて重合されていることがさらに好ましい。これは、分子内に重合性官能基を導入し、かつ、抗体の足場となる水酸基（−ＯＨ）を導入できるからである。
【００２３】
以上の観点から、ケイ素化合物の層１３中におけるシランカップリング剤の量は、例えば磁性ナノ粒子吸着核粒子の濃度が０．０１容量％以上１．０容量％以下の場合において、０．００１ｍｏｌ／ｍ３以上１ｋｍｏｌ／ｍ３以下であることが好ましい。
シランカップリング剤の量が０．００１ｍｏｌ／ｍ３以上あれば、シランカップリング剤としての効果が発揮され、１ｋｍｏｌ／ｍ３以下であれば、シランカップリング剤分子同士の自己縮合を回避できるからである。
【００２４】
磁性ナノ粒子１２を含有したケイ素化合物の層１３である外殻１４は、磁性ナノ粒子１２が核粒子１１の表面から剥離するのを抑止する効果を奏する。
【００２５】
４．磁性体複合粒子
磁性体複合粒子１は、球形または略球形の形状を有することが好ましいが、その体積平均粒子径は、例えば、磁性体複合粒子１の透過型電子顕微鏡像からノギス等で計測し、算出することができる。本発明において、透過型電子顕微鏡像から算出した体積平均粒子径を（ｄＴＥＭ）と記載する。
尚、「磁性体複合粒子１は、球形または略球形の形状を有する」とは、当該磁性体複合粒子の断面が円形または略円形であり、当該断面におけるアスペクト比が、例えば１．３以下であることをいう。
【００２６】
本発明に係る磁性体複合粒子１は、飽和磁化の値が３０Ａｍ２／ｋｇ以上２００Ａｍ２／ｋｇ以下であることが好ましい。飽和磁化の値が３０Ａｍ２／ｋｇ以上であると、永久磁石等の磁気を用いることで、磁性体複合粒子１を試料液中から容易に短時間で分離できるからである。一方、２００Ａｍ２／ｋｇ以下であれば残留磁化による磁性体複合粒子の凝集という事態を回避できる。
【００２７】
図２は、試料液中において凝集している本発明に係る磁性体複合粒子１の模式的な断面図である。
試料液中において、本発明に係る磁性体複合粒子１は、単独で分散している場合もあるが、２個以上の複数の粒子が凝集している場合もある。図２は、磁性体複合粒子１が、例えば３個凝集している状態の模式的な断面図である。
【００２８】
この試料液中において凝集している磁性体複合粒子１の粒子径は、例えば、動的光散乱法で計測し、算出することができる。本発明において、動的光散乱法から算出した粒子径を（ｄＤＬＳ）と記載する。尚、当該（ｄＤＬＳ）を、流体力学的径と考えることも出来る。
【００２９】
磁性体複合粒子１の（ｄＴＥＭ）は、３０ｎｍ以上２１０ｎｍ以下であり、（ｄＤＬＳ）と（ｄＴＥＭ）との比である（ｄＤＬＳ）／（ｄＴＥＭ）の値が２以下である。
（ｄＤＬＳ）／（ｄＴＥＭ）の値が２以下であるとは、試料液中において一体のものとして存在する粒子径と本来の体積平均粒子径とがほぼ同じ、または極めて近似していることを示す。すなわち、磁性体複合粒子は、凝集せずに単分散に近い形態を担保したまま試料液中で存在していることになる。このことから、磁性体複合粒子１は試料液中において分散安定性に優れているということが出来る。
【００３０】
以上説明した本発明に係る磁性体複合粒子へ所望の抗体を吸着させて用いることで、試料液中において、磁場中での応答性の良い免疫測定用粒子を得ることが出来た。この結果、試料液中に存在する抗原を余すことなく捕捉することが出来るようになると考えられ、誤診のリスクを低減することも可能になると考えられる。
【００３１】
５．磁性体複合粒子の合成
本発明に係る磁性体複合粒子の合成について、１）磁性ナノ粒子の合成、２）核粒子の合成、３）磁性ナノ粒子吸着核粒子の合成、４）磁性体複合粒子の合成、の順に説明する。
【００３２】
１）磁性ナノ粒子の合成
磁性ナノ粒子は、いわゆる共沈法と呼ばれる方法で合成した。この手法は、Ｆｅ２＋とＦｅ３＋とを１：２の割合で含む混合溶液に、塩基性の溶液を添加するだけで、マグネタイトの磁性ナノ粒子が生成する合成法である。一方、γ酸化鉄（マグヘマイト）は、例えば、上述の方法にて得られたマグネタイトを大気中にて乾燥させた後、低温（３５０℃程度）にて加熱酸化することによって得られる。
さらに、生成した磁性ナノ粒子の表面に正電荷を与えて、分散安定化させるため、カップリング剤の添加による表面修飾を行うことも好ましい。
尚、磁性ナノ粒子を構成する物質の結晶構造は、例えば上述した液をプレパラート上に塗布し自然乾燥させた後に、Ｘ線回折を用いて分析することに拠り同定することが出来る。
【００３３】
２）核粒子の合成
体積平均粒子径５０ｎｍ程度の核粒子の素材として、ＳｔモノマーとＭＭＡモノマーとの混合物へ過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウムを添加して重合させ、重合粒子を作製することが出来る。
また、体積平均粒子径１００ｎｍ程度の核粒子の素材として、ＭＭＡモノマーを用いたソープフリー乳化重合法により、ＰＭＭＡの重合粒子を作製することが出来る。
さらに生成した重合粒子の表面に、磁性ナノ粒子との親和性を高め、また、反応の基点となり得る官能基を導入することを目的として、重合開始後に重合性シランカップリング剤ＭＰＴＭＳを添加し共重合させ、体積平均粒子径５０ｎｍ程度から１００ｎｍ程度の核粒子が得られる。
【００３４】
３）磁性ナノ粒子吸着核粒子の合成
磁性ナノ粒子吸着核粒子は、磁性ナノ粒子と核粒子とを振とう撹拌して混合することで得られる。
【００３５】
４）磁性体複合粒子の合成
磁性体複合粒子の合成は、磁性ナノ粒子吸着核粒子の分散液から磁性ナノ粒子吸着核粒子を採取し、ケイ素化合物液と混合し、得られた懸濁液を振とう撹拌する。
【００３６】
６．磁性体複合粒子の外殻の形成
本発明に係る磁性体複合粒子の外殻の形成について、１）前処理、２）含有させる高分子、３）高分子を含有させる効果、の順に説明する。
【００３７】
１）前処理
上記、「５．磁性体複合粒子の合成、４）磁性体複合粒子の合成欄」にて説明した、磁性体複合粒子を含む懸濁液へ特定種の高分子を添加することで実施できる。
このとき当該欄で説明した、磁性ナノ粒子吸着核粒子とケイ素化合物液との混合時から、高分子添加前に振とう撹拌時間、即ち熟成時間を十分にとることが好ましい。具体的な熟成時間は添加する高分子の種類にも拠るが、５時間以上が好ましく、さらに好ましくは１２時間以上、最も好ましくは１８時間以上である。さらには、生産性を考えて熟成時間の上限を考える。
これは、高分子添加前の熟成時間を十分にとることにより、添加する高分子が、外殻を構成しているケイ素化合物層の内部に吸収され過ぎてしまうことを抑制出来るからである。
【００３８】
さらに高分子添加後には、得られた懸濁液を、６０℃を超える温度で還流処理することもできる。こうすることで、高分子の揮散を回避しながら、高分子を外殻へ含有定着させる為である。
【００３９】
２）含有させる高分子
含有させる高分子としては多様なものが考えられるが、本発明に係る磁性体複合粒子は、生体への適応を目的としていること、電解液中においても分散安定性に優れていることを求められる観点からポリエーテル類が好ましく、特に取扱いおよび入手が容易なことから、ポリエチレングリコール（本発明において「ＰＥＧ」と記載する場合がある。）が好ましい。
【００４０】
３）高分子を含有させる効果
本発明に係る磁性体複合粒子の外殻へ高分子を含有させることにより表面修飾は、当該磁性体複合粒子を電解質含有溶液中へ分散した際に、粒子間の凝集発生を抑制するという効果が発揮される  詳細は、実施例欄にて説明するが、本発明に係る粒子の外殻部分に高分子導入を施した磁性体複合粒子を濃度１０モル／Ｌの電解質含有溶液に分散させた場合、凝集の程度は平均２．０〜３．２個であるのに対し、高分子導入を施していない磁性体複合粒子の場合、凝集の程度は平均４．７個となる。
【００４１】
以上のことから、磁性体複合粒子外殻への高分子の導入によって、電解質含有溶液中における当該磁性体複合粒子の凝集抑制効果が確認される。
さらに、外殻への高分子導入有無による磁性体複合粒子のゼータ電位については、外殻へ高分子を導入したものは水中でのゼータ電位と、電解液中でのデータ電位とには差違が見られない。一方で、高分子を導入しないものの場合には、絶対値の数値が小さく変化し、凝集が進みやすい状態になっていることが確認できる。
【００４２】
この結果、本発明に係る磁性体複合粒子は、電解質を含む溶液中であっても分散安定性に優れており、かつ、適当な磁化を有するため磁気を用いて試料液から短時間で分離できるものであることが判明した。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は当該実施例により限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
実施例１においては、まず、体積平均粒子径１９２．５ｎｍのポリマー粒子を核粒子とし、その表面に形成された外殻に磁性ナノ粒子としてＦｅ３Ｏ４ナノ粒子、ケイ素化合物としてＴＥＯＳおよびＭＰＴＭＳを含む磁性体複合粒子を合成し、さらにＰＥＧをその外殻へ導入し、実施例１に係る磁性体複合粒子を得、その特性を評価した。
以下、実施例１に係る磁性体複合粒子について、１．磁性ナノ粒子の合成、２．核粒子の合成、３．磁性ナノ粒子吸着核粒子の合成、４．磁性体複合粒子の合成、５．ＰＥＧの磁性体複合粒子外殻への導入、６．磁性体複合粒子の特性評価、の順に説明する。
【００４５】
１．磁性ナノ粒子の合成
本発明の実施例１に係る磁性ナノ粒子の合成について、１）磁性ナノ粒子の原料、２）磁性ナノ粒子の合成、の順に説明する。
【００４６】
１）磁性ナノ粒子の原料
実施例１に係る磁性ナノ粒子であるＦｅ３Ｏ４ナノ粒子のＦｅ源の一つとしてＦｅＣｌ２（高純度化学研究所製、純度９９．９％）を準備した。また、もう一つのＦｅ源としてＦｅＣｌ３（和光純薬工業製）を準備した。
そして、当該磁性ナノ粒子の分散安定剤および正電荷付与の為のカップリング剤としてＮ−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ，−トリメチルアンモニウムクロリド（ＧＥＬＥＳＴ  Ｉｎｃ．製、５０％メタノール溶液）（本発明において「ＴＳＡ」と記載する場合がある。）を準備した。
また、当該磁性ナノ粒子を合成する際のｐＨ調整剤としてアンモニア水（和光純薬工業製、試薬特級２５質量％水溶液）を準備した。
さらに、当該磁性ナノ粒子を合成する際の反応溶媒として電気抵抗値１８．２ＭΩｃｍの脱イオン水を準備した。
【００４７】
２）磁性ナノ粒子の合成
反応容器として内径７．５ｃｍ、高さ１５ｃｍのセパラブルフラスコを用いた。攪拌機として翼径５ｃｍ、傾斜角４５°の４枚ピッチパドルを用い、攪拌速度は３００ｒｐｍとした。
【００４８】
窒素バブリングにより溶存酸素を除去した脱イオン水１８６ｃｍ３を反応容器に投入し、２ｋｍｏｌ／ｍ３のＦｅＣｌ２水溶液５ｃｍ３と、１ｋｍｏｌ／ｍ３のＦｅＣｌ３水溶液２０ｃｍ３を加え３５℃にて撹拌を開始した。反応容器内に窒素を充填し、窒素バブリングを３０分間行った。
反応容器へアンモニア水１１．７ｃｍ３を投入し、反応開始とした。反応開始から３０秒後にＴＳＡ２．１ｃｍ３を投入して３時間撹拌を継続した。
【００４９】
得られた所定量の磁性ナノ粒子の懸濁液に対して、２倍重量のエタノールを加えて十分に混合し、遠心分離（１２０００ｒｐｍ、１５分間）を行って上澄み液を除去した後、脱イオン水を加えて、実施例１に係る磁性ナノ粒子濃度１．０質量％の懸濁液を得た。得られた懸濁液中の磁性ナノ粒子の体積平均粒子径は９ｎｍであった。また磁性ナノ粒子の飽和磁化は６３ｅｍｕ／gであった。
【００５０】
２．核粒子の合成
本発明の実施例１に係る核粒子の合成について、１）核粒子の原料、２）核粒子の合成、の順に説明する。
【００５１】
１）核粒子の原料
実施例１に係る核粒子を形成するモノマーとして、メチルメタアクリレート（ＭＭＡ）（和光純薬工業製、試薬特級、純度９８％）を準備した。
また、陰イオン活性剤としてオクタデシル硫酸ナトリウム（ＳＯＳ）（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ社  ＭＡ、米国）を準備した。
その際、当該ＭＭＡに含有される重合禁止剤のヒドロキノンを除去するため、当該Ｓｔ、ＭＭＡを、重合禁止剤除去剤（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を充填したガラス製カラムを通過させた。
【００５２】
実施例１に係る核粒子を形成するイオン性コモノマーの一つとして、ｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）（和光純薬工業製、試薬特級、純度８０％）を準備した。
【００５３】
実施例１に係る核粒子合成時の重合開始剤として、過硫酸カリウム（ＫＰＳ）（和光純薬工業製、試薬特級、純度９５％）を準備した。
【００５４】
実施例１に係る核粒子合成時の重合性シランカップリング剤として、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）（信越化学工業製、試薬特級、純度９５％）を準備した。
【００５５】
実施例１に係る核粒子合成時の反応溶媒として、脱イオン水を準備した。
【００５６】
２）核粒子の合成
反応には内容積１１０ｃｍ３の円筒形密閉式ガラス反応器を用い、撹拌はマグネチックスターラーを使用した。
まず反応器へ脱イオン水を投入し３０分間窒素バブリングした後、窒素フローへ切り替えた。ここへ、ＭＭＡおよびＮａＳＳを添加して２０分間撹拌し、ＫＰＳを添加して重合を開始した。撹拌を継続しながら６５℃、２時間の重合反応を行って核粒子を含む懸濁液を得た。このとき、重合開始４０分後にＭＰＴＭＳを添加した。
【００５７】
重合反応終了後、得られた懸濁液を遠心分離（１２０００ｒｐｍ、１５分間）して、上澄みを除去して核粒子を採取し、これを脱イオン水中へ超音波照射により再分散させて遠心洗浄を行った。当該遠心洗浄を３回実施し、実施例１に係る核粒子を脱イオン水中に分散させた。
【００５８】
３．磁性ナノ粒子吸着核粒子の合成
容積５０ｃｍ３の遠沈管へ「２．核粒子の合成」で合成した核粒子および「１．磁性ナノ粒子の合成」で合成した実施例１に係る磁性ナノ粒子の懸濁液を加え、振とう撹拌を１分間行って磁性ナノ粒子吸着核粒子を合成した。
このとき、懸濁液の容量は２０ｃｍ３とした。
【００５９】
当該磁性ナノ粒子吸着核粒子を含有する懸濁液を１２０００ｒｐｍ、１０分間の遠心分離を行うことで、上澄みと浮遊する粒子を除去した。当該遠心分離による磁性ナノ粒子吸着核粒子の洗浄を３回実施した。
【００６０】
４．磁性体複合粒子の合成
得られた磁性ナノ粒子吸着核粒子の懸濁液を（同条件にて）遠心分離した。得られた磁性ナノ粒子吸着核粒子を採取し、さらに水を添加し、１．５時間の超音波分散を行って懸濁液を得た。ここへエタノール、２５％アンモニア水０．４１ｃｍ３、ＴＥＯＳ、ＭＰＴＭＳの順に添加して、室温２４時間の振とう撹拌を行い、磁性ナノ粒子吸着核粒子へケイ素化合物層を設けた。
このとき、磁性ナノ粒子吸着核粒子は０．１２容量％、ＴＥＯＳは５ｍｏｌ／ｍ３、ＭＰＴＭＳは５ｍｏｌ／ｍ３、水は３〜９ｋｍｏｌ／ｍ３、アンモニアは０．３ｍｏｌ／ｍ３とした。
【００６１】
５．ＰＥＧの外殻への導入
「４．磁性体複合粒子の合成」で合成した、磁性ナノ粒子吸着核粒子にケイ素化合物層を設けた磁性体複合粒子の懸濁液を、ＴＥＯＳ、ＭＰＴＭＳの添加時から６時間、撹拌を継続して熟成させた。
この懸濁液へ１ｍモル／Ｌの濃度となるように表面修飾としてＰＥＧを添加し、当該ＰＥＧ添加時から６時間、撹拌を継続して熟成させ、磁性体複合粒子の外殻へのＰＥＧの導入操作を行い、外殻に高分子が含有された磁性体複合粒子を含む懸濁液を得た。
【００６２】
得られた懸濁液を１２０００ｒｐｍ、１０分間の条件にて遠心分離を行い、沈殿物を採取して電解質を含んでいない純水へ再分散させることで、実施例１に係る磁性体複合粒子の懸濁液を得た。
【００６３】
６．磁性体複合粒子の特性評価
得られた実施例１に係る外殻に高分子が含有された磁性体複合粒子の純水中における（ｄＤＬＳ）を、後述する動的光散乱光度計によって測定した。本発明において、純水中における（ｄＤＬＳ）を、「（ｄ０ｍＭ）」とする。
【００６４】
ここで、実施例１に係る外殻に高分子が含有された磁性体複合粒子の懸濁液における磁性体複合粒子の（ｄ０ｍＭ）測定方法について説明する。
実施例１に係る表面修飾を行った磁性体複合粒子の懸濁液における磁性体複合粒子の（ｄ０ｍＭ）測定を動的光散乱光度計によって行った。
具体的には、実施例１に係る表面修飾を行った磁性体複合粒子の懸濁液を希釈して、磁性体複合粒子の濃度を０．００１容量％に調整し（ｄ０ｍＭ）測定用の懸濁液試料を得、ここへ超音波を１００分間照射した試料を動的光散乱光度計（大塚電子製、ＥＬＳＺ−２）へ装填し、（ｄ０ｍＭ）を測定した。
【００６５】
前記沈殿物を、室温条件下において濃度５ｍｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液中へ再分散させた後、（ｄＤＬＳ）を動的光散乱光度計によって測定した（この値を「（ｄ５ｍＭ）」とする）。
また、前記沈殿物を、室温条件下において濃度１０ｍｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液中へ再分散させた後、（ｄＤＬＳ）を動的光散乱光度計によって測定した（この値を「（ｄ１０ｍＭ）」とする）。
【００６６】
（ｄ５ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）、（ｄ１０ｍＭ）／（ｄ０ｍＭ）、（ｄ１０ｍＭ）／（ｄ５ｍＭ）の比率を求め表１に記載した。
【００６７】
（実施例２）
実施例１の操作のうち、ケイ素化合物を添加した後の熟成時間を１８時間とした以外は同様にして、実施例２にかかる磁性体複合粒子の懸濁液を得て、それを同様に測定した。得られた結果を表１にあわせて示す。
【００６８】
（実施例３）
実施例１の操作のうち、添加するＰＥＧの濃度を３ｍｍｏｌ／Ｌとした以外は同様にして、実施例３にかかる磁性体複合粒子の懸濁液を得て、それを同様に測定した。得られた結果を表１にあわせて示す。
【００６９】
（実施例４）
実施例２の操作のうち、添加するＰＥＧの濃度を３ｍｍｏｌ／Ｌとした以外は同様にして、実施例４にかかる磁性体複合粒子の懸濁液を得て、それを同様に測定した。得られた結果を表１にあわせて示す。
【００７０】
（実施例５）
実施例１の操作のうち、添加するＰＥＧの濃度を５ｍｍｏｌ／Ｌとした以外は同様にして、実施例５にかかる磁性体複合粒子の懸濁液を得て、それを同様に測定した。得られた結果を表１にあわせて示す。
【００７１】
（実施例６）
実施例２の操作のうち、添加するＰＥＧの濃度を５ｍｍｏｌ／Ｌとした以外は同様にして、実施例６にかかる磁性体複合粒子の懸濁液を得て、それを同様に測定した。得られた結果を表１にあわせて示す。
【００７２】
（比較例１）
実施例１の「５．ＰＥＧの外殻への導入」欄に記載の「磁性ナノ粒子吸着核粒子へケイ素化合物層を設けた磁性体複合粒子の懸濁液」において撹拌を継続せず、ＰＥＧも添加せずに、そのまま比較例１に係る磁性体複合粒子とした。
得られた比較例１に係る磁性体複合粒子に対し、実施例１と同様の特性評価を行った。
【００７３】
（まとめ）
実施例１〜６および比較例１の（ｄ０ｍＭ）の値より、外殻に高分子を含有させた実施例１〜６に係る磁性体複合粒子の（ｄＤＬＳ）は、外殻に高分子を含有していない比較例１に係る磁性体複合粒子の（ｄＤＬＳ）と同等か、またはより大きくなることが判明した。この傾向は、表面に含有させる時の処理濃度が３ｍモル／Ｌのときに顕著であった。
【００７４】
【表１】
2018132505.tif 000003
【００７５】
特に、外殻に高分子を含有させた実施例１〜６に係る磁性体複合粒子、および、外殻に高分子を含有させていない比較例１に係る磁性体複合粒子を、濃度１０ｍｍｏｌ／Ｌ、ＮａＣｌ水溶液中へ再分散させた場合は、いずれも（ｄＤＬＳ）は増大し、凝集を起こしていることが判明した。こうした傾向は５ｍｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に添加した場合にも確認されたが、特に高濃度の電解質溶液に添加した際に顕著に効果が確認される。
特に、比較例１に係る磁性体複合粒子では平均４．７個の磁性体複合粒子が凝集を起こしていることが判明した。
これに対し、実施例１〜６に係る磁性体複合粒子では平均２．０〜３．２個の磁性体複合粒子が凝集を起こしていることが判明し、外殻に高分子を含有させたことにより凝集が大きく抑制されていることが判明した。
【符号の説明】
【００７６】
１．磁性体複合粒子
１１．核粒子
１２．磁性ナノ粒子
１３．ケイ素化合物の層
１４．外殻
【図１】
2018132505.tif 000004
【図２】
2018132505.tif 000005