(57)【要約】【課題】本発明は、金属ナノ粒子を被覆している界面活性剤が剥離し難く、分散性に極めて優れた高分散性金属ナノ粒子と、かかる高分散性金属ナノ粒子を簡便に製造することができる方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る高分散性金属ナノ粒子の製造方法は、炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤と原料金属ナノ粒子とを混合して、当該原料金属ナノ粒子を当該重合性界面活性剤で被覆する工程、および、上記重合性界面活性剤を重合する工程を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分散性金属ナノ粒子を製造するための方法であって、
炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤と原料金属ナノ粒子とを混合して、当該原料金属ナノ粒子を当該重合性界面活性剤で被覆する工程、および、
上記重合性界面活性剤を重合する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記重合性界面活性剤として、下記式（Ｉ）で表される重合性界面活性剤またはその塩を用いる請求項１に記載の方法。
【化１】
2018127595.tif 000006
［式中、Ｒ1はＣ6-20アルキル基を示し；Ｒ2は水酸基を有していてもよいＣ1-4アルキレ
ン基を示し；Ｒ3は水酸基を有していてもよいＣ1-4アルキレン基を示し；Ｘは、Ｎ、Ｎ+
−Ｒ4、Ｓ+およびＰ+−Ｒ4からなる群より選択される１以上の基を示し（Ｒ4はＣ1-4アルキル基を示す）；Ｙはラジカル重合性基を示し；Ｚは親水性基を示す］
【請求項３】
上記原料金属ナノ粒子に対する上記重合性界面活性剤の割合を０．１質量倍以上、１０×１０8質量倍以下とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記重合性界面活性剤および上記原料金属ナノ粒子に加えてさらに２以上のラジカル重合性基を有する架橋剤を混合する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤の重合体により原料金属ナノ粒子が被覆されているものであることを特徴とする高分散性金属ナノ粒子。
【請求項６】
上記親水性基がポリアルキレングリコール基を含む請求項５に記載の高分散性金属ナノ粒子。
【請求項７】
上記親水性基が、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、活性エステル基、チオール基およびジスルフィド基からなる群より選択される１以上の反応性官能基を含む請求項５または６に記載の高分散性金属ナノ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散性に極めて優れた高分散性金属ナノ粒子と、当該高分散性金属ナノ粒子を簡便に製造することができる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属ナノ粒子はバルクではみられないナノ粒子特有の性質を示す。例えば、金ナノ粒子（ＡｕＮＰｓ）は粒径や粒子の形状に依存して赤〜青の鮮やかな色を示すといった光学的性質や特異的な熱・電気・磁気的性質をもつことが知られており、量子ドット（ＱＤｓ）は粒子径に依存した蛍光色を示し、光安定性が高く、励起光の波長帯が広いといった有機蛍光物質とは異なる光特性を有している。また、酸化鉄ナノ粒子は超常磁性を示す。このように、金属ナノ粒子は金属種に応じて様々な性質を有している。近年、これらの性質を利用して、生体分子や高分子材料と複合化させることによるバイオ分野や医療分野等への応用が試みられている。
【０００３】
しかしながら、金属ナノ粒子表面は一般に強い疎水性や疎溶媒性を示すため応用の過程において溶媒中で凝集してしまうことや、生体分子との相性が悪いことや、反応点が限られているといった問題がある。すなわち、金属ナノ粒子と他の材料を複合化させるためには、金属ナノ粒子表面を化学的に修飾し、表面改質を行うことが必要である。
【０００４】
金属ナノ粒子の表面改質法としては、チオール化合物を用いる方法が知られている。具体的には、特に金はチオール基やジスルフィド基との親和性が高く、且つ、それに続く鎖状構造がファンデルワース力により相互作用し、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）と呼ばれる膜が金表面に形成される。鎖状構造の反対側末端には、反応性基など様々な基を導入することが可能である。
【０００５】
しかしチオール化合物を用いた表面改質法には、チオール化合物と金属表面との親和性が金属種によって異なり、適用金属が限定されるという問題がある。また、チオール化合物と金属表面との相互作用がいかなる結合によるのか明らかになっておらず、チオール化合物が金属表面から剥離する場合がある。さらに、チオール化合物には毒性があるため、チオール化合物を用いて金属表面を改質できたとしても、生体には適用し難いという問題もある。
【０００６】
その他、界面活性剤を用いて金属ナノ粒子の表面を改質する方法も知られている。界面活性剤を用いた表面改質法では、界面活性剤が材料表面に吸着して規則正しく並ぶという性質を利用して、表面改質を行う。例えば特許文献１には、界面活性剤被覆磁性ナノ粒子を含む相変化磁気インクが開示されている。特許文献２には、無機ナノ粒子の表面が界面活性剤で被覆されている無機ナノ粒子−高分子複合体が開示されている。
【０００７】
ところで、本発明者らの研究グループは、重合性の界面活性剤によりカーボンナノチューブなどの炭素材料の分散性を向上させる技術を開発している。しかし、炭素材料と金属ナノ粒子の表面性状は、共に疎水性ではあるものの、まったく異なるといえる。例えば、芳香族疎水性基は炭素材料の表面に対して高い親和性を示すことが知られているが、芳香族疎水性基が金属ナノ粒子の表面に親和性を示すという知見は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１９３３５６号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０９６３６５号パンフレット
【特許文献３】特開２０１３−１２１２４３１号公報
【特許文献４】特開２０１４−１７６８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来、金属ナノ粒子の表面を界面活性剤で被覆して改質する技術は知られていた。しかしながら、界面活性剤の金属ナノ粒子表面への吸着は、物理的な吸着平衡に支配されるため、界面活性剤が材料表面から脱着してしまうという課題があった。界面活性剤の脱着によって最終的に粒子同士が凝集してしまうだけでなく、フリーの界面活性剤が生体分子の機能を阻害する恐れがある。
【００１０】
そこで本発明は、金属ナノ粒子を被覆している界面活性剤が剥離し難く、分散性に極めて優れた高分散性金属ナノ粒子と、かかる高分散性金属ナノ粒子を簡便に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、金属ナノ粒子の表面で特定の重合性界面活性剤同士を重合させることにより、界面活性剤層が金属ナノ粒子表面から剥離し難く分散性に極めて優れる高分散性金属ナノ粒子を製造できることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
【００１２】
［１］  高分散性金属ナノ粒子を製造するための方法であって、
炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤と原料金属ナノ粒子とを混合して、当該原料金属ナノ粒子を当該重合性界面活性剤で被覆する工程、および、
上記重合性界面活性剤を重合する工程を含むことを特徴とする方法。
【００１３】
［２］  上記重合性界面活性剤として、下記式（Ｉ）で表される重合性界面活性剤またはその塩を用いる上記［１］に記載の方法。
【化１】
2018127595.tif 000002
［式中、Ｒ1はＣ6-20アルキル基を示し；Ｒ2は水酸基を有していてもよいＣ1-4アルキレ
ン基を示し；Ｒ3は水酸基を有していてもよいＣ1-4アルキレン基を示し；Ｘは、Ｎ、Ｎ+
−Ｒ4、Ｓ+およびＰ+−Ｒ4からなる群より選択される１以上の基を示し（Ｒ4はＣ1-4アルキル基を示す）；Ｙはラジカル重合性基を示し；Ｚは親水性基を示す］
【００１４】
［３］  上記原料金属ナノ粒子に対する上記重合性界面活性剤の割合を０．１質量倍以上、１０×１０8質量倍以下とする上記［１］または［２］に記載の方法。
【００１５】
［４］  上記重合性界面活性剤および上記原料金属ナノ粒子に加えてさらに２以上のラジカル重合性基を有する架橋剤を混合する上記［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
【００１６】
［５］  炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤の重
合体により原料金属ナノ粒子が被覆されているものであることを特徴とする高分散性金属ナノ粒子。
【００１７】
［６］  上記親水性基がポリアルキレングリコール基を含む上記［５］に記載の高分散性金属ナノ粒子。
【００１８】
［７］  上記親水性基が、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、活性エステル基、チオール基およびジスルフィド基からなる群より選択される１以上の反応性官能基を含む上記［５］または［６］に記載の高分散性金属ナノ粒子。
【００１９】
本発明において「Ｃ6-20アルキル基」とは、炭素数６以上、２０以下の直鎖状または分枝鎖状の一価飽和脂肪族炭化水素基をいう。例えば、ヘキシル、オクチル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、イコシル等を挙げることができる。好ましくはＣ8-16アルキル基であり、より好ましくはＣ10-14
アルキル基である。
「Ｃ1-4アルキレン基」とは、炭素数１以上、４以下の直鎖状または分枝鎖状の二価飽
和脂肪族炭化水素基をいう。例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、メチルエチレン、ジメチルメチレン、ブチレン、メチルプロピレン等を挙げることができる。好ましくはＣ1-3アルキル基またはＣ2-4アルキル基である。
「Ｃ1-4アルキル基」とは、炭素数１以上、４以下の直鎖状または分枝鎖状の一価飽和
脂肪族炭化水素基をいう。例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチルである。好ましくはＣ1-2アルキル基であ
り、より好ましくはメチルである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る高分散性金属ナノ粒子は、表面の界面活性剤層が剥離し難く安全なものであり、分散性に極めて優れる。また、界面活性剤層には反応性官能基を導入することも可能であるので、金属ナノ粒子の応用の幅がさらに拡大することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、後記の実施例で製造した重合性界面活性剤の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルとＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルである。
【図２】図２は、後記の実施例で製造した重合性界面活性剤の重合操作後のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルである。
【図３】図３は、後記の実施例で製造した重合性界面活性剤と金ナノ粒子を含む分散液の重合操作後のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルである。
【図４】図４は、未処理金ナノ粒子、重合性界面活性剤で被覆した金ナノ粒子、および重合性界面活性剤で被覆した上で重合操作に付した金ナノ粒子の分散液の酸性条件下での吸光スペクトル測定の結果を示すグラフである。
【図５】図５は、未処理金ナノ粒子、重合性界面活性剤で被覆した金ナノ粒子、および重合性界面活性剤で被覆した上で重合操作に付した金ナノ粒子の分散液の動的光散乱法（ＤＬＳ）測定結果を示すグラフである。
【図６】図６は、未処理金ナノ粒子、重合性界面活性剤で被覆した金ナノ粒子、および重合性界面活性剤で被覆した上で重合操作に付した金ナノ粒子をジクロロメタン層に抽出した後の吸光度測定結果を示すグラフと、目視観察結果を示す写真である。
【図７】図７は、未処理金ナノ粒子、重合性界面活性剤で被覆した金ナノ粒子、および重合性界面活性剤で被覆した上で重合操作に付した金ナノ粒子を超純水で洗浄した回数と粒径との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、未処理金ナノ粒子分散液、および重合性界面活性剤で被覆した上で４０℃で重合操作に付した金ナノ粒子の分散液の、ｐＨ調整前後における吸光スペクトルと外観写真である。
【図９】図９は、未処理金ナノ粒子分散液、および重合性界面活性剤で被覆した上で４５℃で重合操作に付した金ナノ粒子の分散液の、ｐＨ調整前後における吸光スペクトルと外観写真である。
【図１０】図１０は、未処理金ナノ粒子分散液、および重合性界面活性剤で被覆した上で５０℃で重合操作に付した金ナノ粒子の分散液の、ｐＨ調整前後における吸光スペクトルと外観写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明に係る高分散性金属ナノ粒子の製造方法について説明する。
１．被覆工程
本工程では、炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する重合性界面活性剤と原料金属ナノ粒子とを混合して、当該原料金属ナノ粒子を当該重合性界面活性剤で被覆する。
【００２３】
本発明で用いる重合性界面活性剤は、炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を有する。
炭化水素基は、重合性界面活性剤における疎水性部分に相当し、疎水性相互作用により原料金属ナノ粒子の疎水性表面に結合する作用を示す。その炭素数としては、６以上、２０以下が好ましい。当該炭素数が６以上であれば、原料金属ナノ粒子の疎水性表面への結合をより確実なものとすることができる。また、当該炭素数が２０以下であれば、水系溶媒を用いた場合に水系溶媒に対する溶解性や分散性がより確実に担保される。さらに、当該炭素数が６以上、２０以下であれば、水系溶媒を用いた場合に界面活性剤としての機能がより確実に発揮される。当該炭素数としては、８以上がより好ましく、１０以上がさらに好ましく、また、１８以下または１６以下がより好ましく、１５以下がさらに好ましい。また、原料金属ナノ粒子の表面に整列し易いことから、当該炭化水素基としてはアルキル基が好ましく、直鎖アルキル基がより好ましい。
【００２４】
重合性界面活性剤の親水性部分は、親水性を示すものであれば特に制限されないが、例えば、ポリアルキレングリコール基やポリビニルアルコール基などの非イオン親水性基の他、アミノ基やカルボキシ基などのイオン性親水性基を挙げることができる。
【００２５】
ポリアルキレングリコール基としては、例えば、ポリエチレングリコール基、ポリプロピレングリコール基、ポリブチレングリコール基などを挙げることができ、ポリエチレングリコール基またはポリプロピレングリコール基が好ましく、水溶性の観点からはポリエチレングリコール基がより好ましい。また、ポリアルキレングリコール基の末端は水酸基のままであってもよいし、メチル基などによりＣ1-4アルキルエーテル化されていてもよ
い。末端水酸基は、反応性官能基として、さらに他の分子を結合させることも可能である。
【００２６】
ポリアルキレングリコール基（−［Ｃ−Ｃ−Ｏ−］m−）およびポリビニルアルコール
基（−［Ｃ−Ｃ（ＯＨ）−］n−）の重合数ｍおよびｎは特に制限されず、適宜調整すれ
ばよいが、例えば、４以上２０以下とすることができる。当該重合数が４以上であれば、ナノ粒子の分散性向上効果など、親水性基による効果をより確実に発揮させることができる。一方、当該重合数が２０以下であれば、原料金属ナノ粒子の疎水性表面への重合性界面活性剤の結合をより確実なものとすることができる。当該重合数としては、５以上がより好ましく、６以上がさらに好ましく、また、１６以下または１４以下がより好ましく、１２以下または１０以下がさらに好ましい。
【００２７】
親水性部分、特にポリアルキレングリコール基およびポリビニルアルコール基の末端に
は、さらに反応性官能基を結合させてもよい。上記の通り重合性界面活性剤の炭化水素基が原料金属ナノ粒子の疎水性表面に結合するため、親水性部分は相対的に粒子の外側を向く。よって、親水性部分に反応性官能基を導入すれば、優れた分散性を示す金属ナノ粒子の外側に、生体分子などの有用分子を共有結合させることが可能になる。
【００２８】
上記反応性官能基としては、例えば、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、活性エステル基、チオール基およびジスルフィド基からなる群より選択される１以上を挙げることができる。これら反応性官能基により、例えば、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、糖鎖などの生体分子などの分子を高分散性金属ナノ粒子の外側に導入することが可能になる。活性エステル基としては、例えば、スクシンイミドエステル、スルホスクシンイミドエステル、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステル、１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾールエステル、ペンタフルオロフェノールエステルなどを挙げることができる。また、ジスルフィド基としては、−Ｓ−Ｓ−ＣＨ3基など、−Ｓ−Ｓ−Ｃ1-4アルキル基を挙げることができる。
【００２９】
重合性界面活性剤のラジカル重合性基はラジカル重合が可能なものであれば特に制限されず、ビニル基（−ＣＨ＝ＣＨ2）自体であってもよいし、少なくとも１つのＣ1-4アルキル基で置換されたビニル基であってもよい。当該置換基としてはＣ1-2アルキル基が好ま
しく、メチル基がより好ましい。また、ラジカル重合性基は、アクリレート基（−ＯＣ（＝Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ2）やメタクリレート基（−ＯＣ（＝Ｏ）−Ｃ（ＣＨ3）＝ＣＨ2）な
ど、ビニル基またはその誘導体基の他、ビニル基またはその誘導体基の導入を容易にしてラジカル重合性基の合成を容易にする基を含むものであってもよい。
具体的なラジカル重合性基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイル基、メタクリロイル基を挙げることができる。
【００３０】
重合性界面活性剤において、炭化水素基と親水性部分とビニル系重合性基とは互いに直接結合していてもよいし、これらのうち少なくとも２つはリンカー基を介して結合していてもよい。かかるリンカー基は特に制限されないが、例えば、Ｃ1-6アルキレン基、アミ
ノ基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、チオニル基、エステル基、アミド基、ウレア基、チオウレア基、および、これら基からなる群より選択される２以上の基が直線状に連結された基を挙げることができる。２以上の基が直鎖状に連結されてリンカー基を形成する場合、同じ種の基を２回以上用いてもよいし、また、基の延べ数の上限は特に制限されないが、例えば１０以下とすることができ、８以下が好ましく、５以下がより好ましい。また、水酸基など、結合反応の結果生じる官能基を有していてもよい。
【００３１】
重合性界面活性剤においては、炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基がリンカー基を介して結合していることが好ましい。かかる構造により、炭化水素基と親水性基がそれぞれ末端に位置することになり、炭化水素基が金属ナノ粒子に結合し易くなり且つ親水性基が外側に向いて整列し易くなる上に、ラジカル重合性基がその中間に位置することになるため、重合性界面活性剤がナノ粒子の表面で強固に重合することが可能になる。かかる構造としては、例えば、上記式（Ｉ）で表される重合性界面活性剤およびその塩を挙げることができる。当該塩としては、例えば、塩化物や臭化物などのハロゲン化物塩を挙げることができる。なお、上記式（Ｉ）において、Ｘが∋Ｎ+−Ｒ4、＞Ｓ+−または∋Ｐ+−Ｒ4であり且つ親水性基がカルボキシ基などのアニオン性基を含む場合には、いわゆる
ベタインとなる。
【００３２】
上記式（Ｉ）の重合性界面活性剤およびその塩では、炭化水素基、親水性基およびラジカル重合性基を結合するリンカー基が親水性を示す。本発明者らの実験的知見によれば、当該リンカー部分の親水性が、金属ナノ粒子に対する重合性界面活性剤による良好な被覆
に寄与することが明らかにされている。
【００３３】
本発明で用いる原料金属ナノ粒子の材質は特に制限されないが、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウム、チタン、アルミニウム、これらの合金、およびこれらの酸化物を挙げることができる。本発明において金属ナノ粒子とは、平均粒子径が１μｍ未満の金属粒子をいう。当該平均粒子径としては５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。一方、当該平均粒子径の下限は特に制限されないが、５ｎｍ以上が好ましい。当該平均粒子径が５ｎｍ以上であれば、原料金属ナノ粒子の凝集をより効果的に抑制することができる。
【００３４】
原料金属ナノ粒子と重合性界面活性剤の使用量は、原料金属ナノ粒子の表面が重合性界面活性剤により十分に被覆される範囲で適宜調整すればよいが、例えば、原料金属ナノ粒子に対する重合性界面活性剤の使用量を０．１質量倍以上、１．０×１０8質量倍以下と
することが好ましい。金属ナノ粒子の分散性をより一層向上するという観点からは、上記使用量としては０．８質量倍以上がより好ましく、１．０質量倍以上とすることがよりさらに好ましい。
【００３５】
本工程においては、少なくとも原料金属ナノ粒子と重合性界面活性剤との混合を容易にするために、溶媒を用いることが好ましい。本発明で用いる溶媒としては、重合性界面活性剤を溶解することができ且つ原料金属ナノ粒子を良好に分散できるものであれば特に制限されないが、水系溶媒や有機溶媒を挙げることができる。
本発明において水系溶媒とは、水自体および水と水混和性有機溶媒との混合溶媒をいう。水としては、純水、蒸留水、イオン交換水、緩衝液などを挙げることができる。水混和性有機溶媒は、水に対して無制限に混和できる有機溶媒をいい、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどの低級アルコール溶媒；アセトニトリルなどの低級ニトリル溶媒；アセトンなどの低級ケトン溶媒；ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどのアミド溶媒；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド溶媒を挙げることができる。
有機溶媒としては、上記水混和性有機溶媒の他、ジクロロメタンやクロロホルムなどのハロゲン化炭化水素溶媒；ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒；酢酸エチルなどのエステル溶媒を挙げることができる。
【００３６】
溶媒を用いる場合、原料金属ナノ粒子と重合性界面活性剤の濃度は適宜調整すればよいが、例えば、混合液全体に対する原料金属ナノ粒子の濃度としては、１．０×１０-11Ｍ
以上、１．０×１０-6Ｍ以下とすることができる。当該範囲内であれば、原料金属ナノ粒子を混合液中により容易に分散させることができる。また、混合液全体に対する重合性界面活性剤の濃度としては、０．０１ｍＭ以上、１Ｍ以下が好ましい。当該濃度が０．０１ｍＭ以上であれば、原料金属ナノ粒子を重合性界面活性剤で十分に被覆し得る。一方、当該濃度が１Ｍ以下であれば、重合性界面活性剤の廃棄量を抑制することができる。
【００３７】
上記の原料金属ナノ粒子と重合性界面活性剤の他、任意成分である溶媒や、後記の架橋剤や重合促進剤の添加順序は特に制限されず、例えば、溶媒に順番に添加していってもよいし、２以上の成分を同時に添加してもよい。
【００３８】
原料金属ナノ粒子は、重合性界面活性剤と混合するのみで重合性界面活性剤で被覆され得る。その際の温度は常温で十分であるが、３０℃以上、６０℃以下程度で加温してもよい。混合時間も適宜調整すればよく、例えば、吸光スペクトルを適時測定し、凝集体由来のピークが確認されなくなるまでとすることができる。
【００３９】
２．重合反応工程
本工程では、原料金属ナノ粒子を被覆している重合性界面活性剤を重合反応に付して重合することにより、原料金属ナノ粒子を界面活性剤で強固に被覆して、高分散性金属ナノ粒子を得る。
【００４０】
重合反応に際しては、重合性界面活性剤の重合を促進するために、架橋剤を上記混合液に添加してもよい。架橋剤は、２以上のビニル系重合性基が、重合性界面活性剤の上記リンカー基と同様のリンカー基で連結されている構造を有するものである。架橋剤におけるビニル系重合性基の数としては、２または３が好ましい。
架橋剤の使用量は適宜調整すればよいが、例えば、重合性界面活性剤１モルに対して０．０１倍モル以上、１倍モル以下程度とすることができる。
【００４１】
また、重合反応に際しては、重合促進剤を用いてもよい。重合促進剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を挙げることができる。
重合促進剤の使用量は適宜調整すればよいが、例えば、重合性界面活性剤１モルに対して０．０１倍モル以上、１倍モル以下程度とすることができる。
【００４２】
重合反応は、重合開始剤を添加することにより開始することができる。重合開始剤としては水溶性のものが好ましく、例えば、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩や、過酸化水素、ｔ−ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシドなどの過酸化物を挙げることができる。
重合開始剤の使用量は適宜調整すればよいが、例えば、重合性界面活性剤１モルに対して０．０１倍モル以上、１倍モル以下程度とすることができる。
【００４３】
重合反応は常温でも進行するが、３０℃以上、６０℃以下程度で加温してもよい。特に金属ナノ粒子に対する重合性界面活性剤の使用量が少ない場合には、反応温度を比較的低く設定することにより粒子の重合をより一層効果的に抑制できるため、当該温度としては４５℃以下が好ましく、４２℃以下がより好ましい。反応時間は適宜調整すればよいが、例えば、１時間以上、３０時間以下程度とすることができる。
【００４４】
なお、上記被覆工程と重合反応工程は、連続的に行ってもよいが、実質的に同時に行ってもよい。例えば、溶媒に、原料金属ナノ粒子、重合性界面活性剤、重合開始剤と、必要に応じて架橋剤および／または重合促進剤を添加して攪拌し、重合性界面活性剤による原料金属ナノ粒子の被覆と重合性界面活性剤の重合反応を同時進行させてもよい。
【００４５】
３．有用分子の結合工程
上記被覆工程と重合反応工程を経て製造された高分散性金属ナノ粒子は、表面が重合性界面活性剤の重合体により被覆されており、外側を向いた親水性部分同士の静電的反発により高い分散性を示す。また、本工程の実施は任意であるが、親水性部分に反応性官能基が導入されている場合には、当該反応性官能基を介して、例えば生体分子など、様々な分子を結合させることが可能になる。
【００４６】
例えば、生体分子であるペプチドは末端や側鎖に様々な反応性官能基を有するため、上記反応性官能基と共有結合を形成することが可能である。例えば、上記反応性官能基として親水性部分にエポキシ基、活性エステル基、チオール基、ジスルフィド基などが導入されている場合には、通常のペプチドはその末端や側鎖にアミノ基やチオール基を有するため、金属ナノ粒子の外側にペプチドを容易に結合させることができる。
【００４７】
また、従来、金属ナノ粒子はドラッグデリバリーシステムなどにも利用が検討されてい
ることから、例えば、本発明に係る高分散性金属ナノ粒子に薬剤を結合させ、薬剤を選択的に特定位置へ送達することも可能になり得る。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】
実施例１：  本発明に係る金ナノ粒子の作製
（１）  重合性界面活性剤Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の合成
ｍ−ＰＥＧ（８）−ａｍｉｎｅ（１ｍｍｏｌ）と炭酸カリウム（３ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（７ｍＬ）に溶解させた。別途、ジクロロメタン（３ｍＬ）に溶解させたラウロイルクロライドを滴下しながら加え、室温で２４時間反応させた。反応終了後、メンブレンフィルターで固体成分を濾別し、濾液から溶媒を留去した。その後、凍結乾燥を行い、Ｃ11−ＣＯＮＨ−ＥＧ7（Ｍｗ：５６５．４）の粗精製物を得た。
【００５０】
【化２】
2018127595.tif 000003
【００５１】
水素化アルミニウムリチウム（６．５ｍｍｏｌ）に超脱水ＴＨＦ（４５ｍＬ）を加えた。三つ口フラスコを用い、超脱水ＴＨＦ（１０ｍＬ）に溶解させた上記Ｃ11−ＣＯＮＨ−ＥＧ7（１ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下、６０℃で４時間反応させた。超純水（２ｍ
Ｌ）を少しずつ加えて反応を終了させた後に、固体成分を濾別し、濾液から溶媒を減圧留去した。その後、ジエチルエーテルを使って再結晶し、Ｃ12−ＥＧ7（Ｍｗ：５５１．４
）の粗精製物を得た。
【００５２】
【化３】
2018127595.tif 000004
【００５３】
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）（０．６ｍｍｏｌ）を超純水（２ｍＬ）と混合し、上記Ｃ12−ＥＧ7（０．３ｍｍｏｌ）と重合禁止剤としてヒドロキノン（０．０１５ｍ
ｍｏｌ）を超純水（３ｍＬ）に溶解させた溶液に滴下しながら加え、８０℃で３時間反応させた。反応終了後、溶媒を減圧留去し、凍結乾燥することでＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7（Ｍ
ｗ：６９３．５）の粗精製物を得た。
【００５４】
【化４】
2018127595.tif 000005
【００５５】
1Ｈ−ＮＭＲおよびＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳにより生成物の同定を行った。図１に、
生成物の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルおよびＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルの結果を示
した。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳの結果から、目的物であるＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7由来の
ピークが確認された。また、わずかではあるが未反応のＣ12−ＥＧ7（Ｍｗ：５５１．４
）、および副生成物であるＣ12−２ＧＭＡ−ＥＧ7（Ｍｗ：８３７．６）のピークも確認
できた。1Ｈ−ＮＭＲの結果から、目的物であるＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7由来のピークが確認でき、さらに積分比から、未反応物と副生成物はわずかであると考えられた。
【００５６】
（２）  重合性界面活性剤Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の重合試験
Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7（１５ｍｇ）を超純水に溶解させた。架橋剤としてＮ，Ｎ’−メ
チレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）、重合開始剤としてアンモニウムペルオキソジサルフェート（ＡＰＳ）、およびＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を超純水に溶解させ、ｍｏｌ比で重合性界面活性剤：ＭＢＡＡ：ＡＰＳ：ＴＥＭＥＤ＝４：１：１：１となるようにシリンジで加えた。室温で１７時間撹拌し、反応させた。反応終了後、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳにより分析を行った。
図２に、重合操作後のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルを示した。Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の分子量に由来する規則的なピークが観測できたため、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の重合反応が進行していることが確認できた。
【００５７】
（３）  重合性界面活性剤Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の金ナノ粒子表面上での重合
４×１０-9Ｍの金ナノ粒子水分散液（１ｍＬ）（以下、金ナノ粒子を「ＡｕＮＰｓ」と略記する）にＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7を５０ｍＭとなるように溶解させた。架橋剤としてＮ
，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）、重合開始剤としてアンモニウムペルオキソジサルフェート（ＡＰＳ）、およびＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を超純水に溶解させ、ｍｏｌ比で重合性界面活性剤：ＭＢＡＡ：ＡＰＳ：ＴＥＭＥＤ＝４：１：１：１となるようにシリンジで加えた。室温で１７時間撹拌し、反応させた。反応終了後、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳによる分析を行った。１Ｍ  ＨＣｌをｐＨ１となるように溶液に加えた後に、吸光スペクトル測定を行った。
図３に、重合操作後のＡｕＮＰｓ分散液のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳスペクトルを示した。Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の分子量に由来する規則的なピークが観測できたため、ＡｕＮ
Ｐｓが存在する系においてもＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の重合反応が進行していることが確認
できた。
図４に、酸性条件下でのＡｕＮＰｓ分散液の吸光スペクトル測定の結果を示した。吸光スペクトル測定の結果より、ＡｕＮＰｓのみの場合は５２０ｎｍにピークは見られず、溶液を酸性条件にすることでＡｕＮＰｓが凝集してしまった。Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7を被覆
および重合した場合は溶液を酸性にした後も吸光スペクトルのピークの位置に変化はなく、ＡｕＮＰｓは分散状態を保っていた。
図５に、酸性条件下でのＡｕＮＰｓ分散液の動的光散乱法（ＤＬＳ）測定結果を示した。ＤＬＳ測定の結果より、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の重合操作後に溶液を酸性にすると粒径
が大きくなっているものの、凝集物ほどの大きさはなく、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7がＡｕＮ
Ｐｓ表面を覆った状態で分散していることが示唆された。これらの結果から、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7を添加および重合させるとＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7がＡｕＮＰｓ表面を保護することで酸性条件下でも分散状態を保つことが可能になったことが明らかになった。
【００５８】
（４）  ＡｕＮＰｓの有機溶媒への抽出
ＡｕＮＰｓ分散液、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7被覆ＡｕＮＰｓ分散液、またはＣ12−ＧＭＡ
−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓ分散液（１ｍＬ）をそれぞれジクロロメタン（１ｍＬ）の上層に
のせ、１４，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離した。水層を除去した後にジクロロメタン層を撹拌し、吸光スペクトル測定を行った。
図６にＡｕＮＰｓをジクロロメタン層に抽出した後の吸光度測定および目視観察結果を示した。目視観察より、ＡｕＮＰｓのみの場合は、ジクロロメタンと超純水との界面にＡｕＮＰｓがとどまり、ジクロロメタン層に抽出することができなかった。それに対してＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7被覆ＡｕＮＰｓおよびＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓはジクロロメタン層に抽出することができた。ジクロロメタン層の吸光スペクトル測定の結果より、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7被覆ＡｕＮＰｓは一部凝集してしまったのに対して、Ｃ12−ＧＭＡ
−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓは分散状態が維持されていることが明らかになった。Ｃ12−ＧＭ
Ａ−ＥＧ7を重合することで、有機溶媒に対する耐性が向上していると考えられる。
【００５９】
（５）  ＡｕＮＰｓの洗浄
ＡｕＮＰｓ分散液、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7被覆ＡｕＮＰｓ分散液、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓ分散液をそれぞれ１ｍＬずつ１４，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離し、それぞれの上澄み液を８００μＬずつ取り除いた後に超純水を８００μＬずつ加えた。この操作を１回の洗浄操作として、２回繰り返した。洗浄操作１回ごとにＤＬＳ測定によりＡｕＮＰｓの分散性を評価した。
図７にＡｕＮＰｓ分散液の洗浄回数に対する粒径を示した。図７より、Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓはＡｕＮＰｓのみ及びＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7被覆ＡｕＮＰｓに比べて粒径の上昇が抑えられ、凝集を防ぐことができたことが確認できた。
【００６０】
実施例２：  重合反応に対する温度の影響
Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7水溶液（２００μＬ）に４×１０-9ＭのＡｕＮＰｓ水分散液（８
００μＬ）を加えた。Ｃ12−ＧＭＡ−ＥＧ7の濃度は、終濃度で１ｍＭ、０．５ｍＭまた
は０．３ｍＭとなるように調整した。架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）、重合開始剤としてアンモニウムペルオキソジサルフェート（ＡＰＳ）、およびＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を超純水に溶解させ、ｍｏｌ比で重合性界面活性剤：ＭＢＡＡ：ＡＰＳ：ＴＥＭＥＤ＝４０：１：１：１となるように加えた。４０℃、４５℃または５０℃で２４時間撹拌し、反応させた。反応終了後、1Ｈ−ＮＭＲによる分析および吸光スペクトル測定を行った。また、反応溶液
を別容器に移し替え、ｐＨ１となるように１Ｍ  ＨＣｌを溶液に加えた後に、再度吸光スペクトル測定を行った。
４０℃、４５℃、５０℃の反応温度でのｐＨ調整前後のＡｕＮＰｓ分散液吸光スペクトルと外観写真を、それぞれ図８〜１０に示す。図８〜１０に示す結果の通り、ＡｕＮＰｓ分散液は、ｐＨを１に調整することによりＡｕ粒子が凝集し、無色透明になってしまった。それに対してＣ12−ＧＭＡ−ＥＧ7重合ＡｕＮＰｓ分散液では、ｐＨを１にしても色や
吸光スペクトルはほとんど変化せず、Ａｕ粒子が分散性を維持していた。このように本発明によれば、金属粒子の分散液を顕著に改善できることが明らかとなった。
【図１】
2018127595.tif 000007
【図２】
2018127595.tif 000008
【図３】
2018127595.tif 000009
【図４】
2018127595.tif 000010
【図５】
2018127595.tif 000011
【図６】
2018127595.tif 000012
【図７】
2018127595.tif 000013
【図８】
2018127595.tif 000014
【図９】
2018127595.tif 000015
【図１０】
2018127595.tif 000016