(57)【要約】本発明は、一般に、コーティングされた磁化可能な微粒子の生成およびその使用の分野に関する。特に、本発明は、活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を生成するプロセスを提供する。このプロセスは、とりわけ、界面活性剤を含む有機溶媒中のカップリング剤、コーティングモノマー、官能化試薬、架橋剤、および開始剤の存在下で、磁性粒子の表面上でコーティングモノマーの重合を行って、活性な官能基を有するコートされた磁化可能な微粒子を形成するという用途をプロセスする。本発明の方法に従って生成されたコーティングされた磁化可能な粒子、および、例えば、種々の部分を単離および操作する際のこのコーティングされた磁化可能な粒子の使用もまた、提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を生成するプロセスであって、該プロセスは、以下：
ａ）  約５〜約１，０００ナノメートルの範囲の直径を有する磁化可能な微粒子を、界面活性剤を含む有機溶媒中に分散させる工程；
ｂ）  カップリング剤、コーティングモノマー、官能化試薬、架橋剤、および開始剤を、該分散した磁化可能な微粒子を含む該有機溶媒に添加し、該磁化可能な微粒子の表面に該カップリング剤を付着させ、そして該付着したカップリング剤を有する該磁化可能な微粒子の表面上に、該コーティングモノマーを均一に分散させる工程；
ｃ）  酸素の非存在下で、該コーティングモノマーの重合を開始および完了させて、活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を形成する工程、
を包含するプロセスであって、
これにより、該コーティングモノマーのポリマーは、該カップリング剤を介して該コーティングされた磁化可能な微粒子の表面に付着され、複数の該ポリマーは、該架橋剤を介して共に架橋され、そして該官能化試薬は、該官能化試薬の少なくとも１つの官能基が利用可能なままであるように、該ポリマー、架橋剤および／またはカップリング剤に連結される、プロセス。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセスであって、前記磁化可能な微粒子は、常磁性物質、強磁性物質およびフェリ磁性物質からなる群より選択される磁化可能な物質を含む、プロセス。
【請求項３】
前記磁化可能な物質が、金属組成物を含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記金属組成物が、遷移金属組成物またはその合金である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記遷移金属が、鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル、ジルコニウム、ニッケル−鉄合金、およびコバルト−タンタル−ジルコニウム（ＣｏＴａＺｒ）合金からなる群より選択される、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記金属組成物が酸化金属である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項７】
前記有機溶媒が、トルエン、ジメチルベンゼン、テトラヒドロフラン、およびエタノールからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記界面活性剤が、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはカチオン性界面活性剤である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記アニオン性界面活性剤が、ドデシルスルホン酸ナトリウム塩またはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムである、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記有機溶媒中の前記界面活性剤の濃度が、約０．１％（ｖ／ｖ）〜約５％（ｖ／ｖ）の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記磁化可能な微粒子が、超音波処理および／または攪拌の下で、界面活性剤を含む有機溶媒中に分散される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記カップリング剤が、ビス（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェート、ビス（トリメチロプロパンジアクリレート）ホスフェート、およびビス（ペンタエリスリトールトリアクリレート）ホスフェートからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記コーティングモノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリコールジメチルクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、スチレン、ジリニルベンゼン、およびこれらに混合物からなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記官能化試薬が、アクリル酸、メタクリル酸、グリシジルアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、およびメタクロレインからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記架橋剤が、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、およびジリニルベンゼンからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記開始剤が、過酸化ベンゾイルまたは２，２’−アゾビスイソブチロニトリルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記磁化可能な微粒子に対する、前記カップリング剤、前記コーティングモノマー、前記官能化試薬、および前記架橋剤の合計の間の比が、約１：４００（ｗ／ｗ）〜約１：１（ｗ／ｗ）の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
物質の合計における、コーティングモノマー、カップリング剤、架橋剤、官能化試薬、および開始剤の割合が、以下：
約０％〜約８０％（ｖ／ｖ）のコーティングモノマー、約１％〜約１０％（ｖ／ｖ）のカップリング剤、約１０％〜約８０％（ｖ／ｖ）の架橋剤、約５％〜約４０％（ｖ／ｖ）の官能化試薬、および約１％〜約５％（ｗ／ｖ）の開始剤である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記コーティングモノマーが、攪拌の下で、磁性微粒子および付着したカップリング剤の表面に、均一に分散される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記攪拌が、少なくとも３０分間続く、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記工程ｃ）における酸素の非存在が、不活性ガスで空気を一掃することによりもたらされる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記不活性ガスが、窒素ヘリウムまたはアルゴンである、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記重合が、開始剤を加熱して遊離のラジカルを放出することにより開始される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記開始剤が、約２５℃〜約１５０℃の範囲の温度まで加熱される、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記開始剤が、約８０℃まで過熱される、請求項２４に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記攪拌する強さが、重合の開始の前に弱められる、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記攪拌する強さが、３０ｒｐｍまたは３０ｒｐｍ未満に弱められる、請求項２６に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記重合が、少なくとも２時間続けられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２９】
磁化可能ではない微粒子を、反応混合物から取り除く工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記磁化可能ではない微粒子が、電磁攪拌下に磁化可能な微粒子を置きそして上清を取り除くことにより、前記反応混合物から取り除かれる、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】
非重合化物質を、前記磁化可能な微粒子から取り除く工程をさらに包含する、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記非重合化物質を、洗浄およびろ過を介して前記磁化可能微粒子から取り除く、請求項３１に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記非重合化物質が、脱イオン水およびアセトンを用いて前記磁化可能微粒子を洗浄することを介して、該磁化可能微粒子から取り除かれる、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３４】
活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能微粒子であって、請求項１に記載のプロセスに従って生成される、微粒子。
【請求項３５】
約１０ナノメートル〜約２マイクロメートルの平均直径を有する、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項３６】
酸化フェライト、酸化コバルト、および酸化ニッケルからなる群より選択される核を含む、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項３７】
ある部分に結合し得る結合パートナーをさらに含む、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項３８】
前記結合パートナーが、ある部分に特異的に結合し得る、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項３９】
前記結合パートナーが、抗体またはヌクレオチド配列である、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項４０】
前記結合パートナーが、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子、およびその凝集物または複合体からなる群より選択される、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子。
【請求項４１】
ある部分を単離するための方法であって、該方法は、以下：
ａ）  単離されるある部分に結合し得る結合パートナーを含む、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子を提供する工程；
ｂ）  該部分を含むかまたは含むと推測されるサンプルを、工程ａ）において提供された該コーティングされた磁化可能な微粒子と、該部分と該結合パートナーとの間の結合を可能にする条件下で接触させる工程；および
ｃ）  磁力を用いて、該サンプルから該コーティングされた磁化可能な微粒子を回収する工程、
を包含する、方法。
【請求項４２】
前記コーティングされた磁化可能な微粒子から、前記部分を回収する工程をさらに包含する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記単離が、チップ上で行われる、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記単離が、ビーカー、フラスコ、シリンダー、試験管、エッペンドルフチューブ、遠心管、培養皿、マルチウェルプレートおよびフィルタメンブランからなる群より選択される、液体容器中で行われる、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
ある部分を操作するための方法であって、該方法は、以下：
ａ）  操作されるある部分に結合し得る結合パートナーを含む、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子を提供する工程；
ｂ）  該部分を、工程ａ）において提供された該コーティングされた磁化可能な微粒子に、該部分と該結合パートナーとの間の結合を介して、カップリングさせて、ある部分−コーティングされた磁化可能な微粒子複合体を形成する工程；および
ｃ）  磁力を用いて該部分−コーティングされた磁化可能な微粒子複合体を操作する工程、
を包含し、それにより、該部分が操作される、方法。
【請求項４６】
前記コーティングされた磁化可能な微粒子から、前記部分を回収する工程をさらに包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記操作が、チップ上で行われる、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記操作が、ビーカー、フラスコ、シリンダー、試験管、エッペンドルフチューブ、遠心管、培養皿、マルチウェルプレートおよびフィルタメンブランからなる群より選択される、液体容器中で行われる、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記操作が、前記部分の輸送、集束、富化、濃縮、凝集、捕捉、反発、浮揚、分離、分画、単離、および直線運動、または他の方向付けられた運動からなる群より選択される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
ある部分を単離または操作するためのキットであって、該キットは、以下：
ａ）  単離または操作されるある部分に結合し得る結合パートナーを含む、請求項３４に記載のコーティングされた磁化可能な微粒子；および
ｂ）  該部分を単離または操作するために、該コーティングされた磁化可能な微粒子を用いるための指示書、
を備える、キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年３月２０日に出願された中国特許出願第０１１０９８７０．８の優先権の利益を主張する。上記の中国特許出願の内容は、本明細書中でその全体が参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的にコーティングされた磁気性微粒子の生産およびその使用の分野に関する。特に、本発明は活性な官能基を有するコーティングされた磁気性微粒子を生産するプロセスを提供し、このプロセスは、特に、磁気性微粒子の表面上へのコーティングモノマーの重合を行って、界面活性剤を含む有機溶媒中に、カップリング剤、コーティングモノマー、官能化試薬、架橋試薬および開始剤の存在下で、活性な官能基を有するコーティングされた磁気性微粒子を形成する。本プロセスに従って生産されれたコーティングされた磁気性微粒子、およびコーティングされた磁気性微粒子の使用（例えば、種々の部分を単離する工程および／または操作する工程において）もまた提供される。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術）
生物学、臨床医療および他の多くの分野において、サンプルからタンパク質（例えば、種々の抗原、抗体および酵素）、核酸および細胞を、分離、精製および試験することは、重要であり、そしてしばしば決定的である。生物学的材料の分離および精製は、時折、手順または仕事の時間およびコストの９０％までにも至り得るか、負担になり得る。現在の分離および精製の方法は、ゲノムＤＮＡを分離するために、沈殿、遠心分離およびクロマトグラフィーを含む。しかし、それらのうちのいくつかは、高価な装置を必要とし；それらのうちのいくつかは単純な操作にもかかわらず、よくない分離結果および精製結果を有し；そしてそれらのうちのいくつかは複雑で有り、そして時間を消費する。サンプル調製手順に対する現在の要求としては：自動化および小型化、可能な限り有毒な試薬または毒性試薬を使用しないこと、迅速かつ有効なプロセス、その後の操作（例えば、生化学的操作）に適した調製産物を生じること；ならびにコスト効果、が挙げられる。
【０００４】
ここ数十年中に、磁気粒子が生物学的材料の精製および分離において使用されている。比較的新しい型の機能性ポリマー性材料なので、磁気ミクロビーズは、生物医療（臨床診断、免疫分析、酵素標識、標的薬物、など）、細胞学（細胞標識、細胞分離、など）、分子生物学（ｃＤＮＡライブラリー、遺伝子配列決定、ＤＮＡおよびｍＲＮＡの抽出および分離、など）、生物学的操作および急成長のバイオチップ技術において、大きな潜在的適用を有する。従来の分離方法と比較して、磁気ミクロビーズを使用する新規の分離技術は、巨大で高額な装置を必要とせず、単純かつ迅速な実験操作を要し、そして高い分離効率を有する。今日まで、生物学において通常使用される磁気ビーズは、主に細胞の分離において使用される、ミクロンサイズの粒子である。例えば、レクチンと結合された磁気ミクロビーズを使用して、髄質中のＴ細胞を分離し得る。しかし、磁気ナノビーズ、ならびにそれらの直接的なコーティングおよび官能化についての研究は、依然として比較的稀である。磁気ナノビーズを使用する分離技術は、広範な適用可能性を有する。非常に微弱な磁気特徴に起因して、磁気ナノビーズは、目標とされる治療的薬剤として使用され得る。例えば、磁気ナノビーズは磁力により所望の病因の位置へと導かれ得、そして磁気ナノビーズにより送達される治療的薬剤を介してそのビーズの治療的効果をもたらす。
【０００５】
官能基を有するコーティングされた磁気ミクロビーズは、内部の磁気ミクロ結晶および表面のコーティングポリマーを含む。コーティングされ、そして官能化された磁気ミクロビーズについての特定の調製方法は公知である。このような１つの公知の方法は、最初に磁気性可能な酸化鉄粒子を調製して、次いでその調製された磁気酸化鉄粒子をコーティングすることである。しかし、内部の磁気ミクロ結晶の極性は、強力であり、そして弱い極性を有するポリマー層を用いて内部の磁気ミクロ結晶をコーティングすることは困難である。コーティングプロセスの間に、モノマーが磁気ミクロビーズの表面上の代わりに溶液中で重合し得る。そのナノ粒子はまた、コーティングプロセスの間に、互いと凝集し得る。現在のコーティング方法として、物理的方法および化学的方法が挙げられる。包埋方法が物理的コーティングにおいて通常使用される。包埋プロセスにおいて、この磁気ミクロビーズは、ポリマー溶液中で分散される。次いで、粉砕、凝集、埋積および蒸発を通して溶媒を取り除き、ポリマーでコーティングされた磁気ミクロビーズを得る。しかし、主としてファンデアワールス力を介した内部磁気ミクロ結晶とコーティングされた磁気ミクロビーズの外部層との間の結合は、弱く、そしてポリマー層は容易に剥がれ得る。コーティングされたミクロビーズは、広範な直径分布および不規則な形状を有する。例えば、磁気結晶は、アミノデキストロン（ａｍｉｎｏｄｅｘｔｒｏｎ）溶液、ポリメタクリル酸溶液またはレシチン溶液中に直接的に分散され得る。次いで、磁気結晶は物理的吸着によってポリマーでコーティングされる。この方法は、粒子の凝集に起因して、１００ナノメートルよりも小さな磁気ミクロビーズをコーティングするためには使用され得ない。この懸濁重合は、通常、化学的な方法において使用される。このプロセスにおいて、モノマーは、磁気ミクロビーズの表面上で重合する。磁気ミクロビーズ表面のシラン化は、主に、表面上の重合を実行可能にさせるために使用される。しかし、コーティングプロセスは、段階的に実施されねばならず、そして複雑である。そしてこのプロセスにおいて、ＨＣｌガスが生じ、そしてミクロビーズを崩壊する。ナノ結晶の直径は小さく、そして表面エネルギーは高いので、このナノ結晶は容易に崩壊する。結果として、表面は崩壊し、直径が変化し得る。従って、表面のシラン化はナノ結晶のコーティングおよび官能化に適切ではない。
【０００６】
当該分野において、コーティングされた磁気性可能な微粒子を生産するための新規のプロセスに対する必要性が存在する。本発明は、このこと、および当該分野で他の関係する必要性に取り組む。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの局面において、本発明は活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を生産するためのプロセスに関し、このプロセスは：ａ）約５〜約１，０００ナノメートルの範囲の直径の磁化可能な微粒子を、界面活性剤を含む有機溶媒中に分散させる工程；ｂ）カップリング剤、コーティングモノマー、官能化剤、架橋剤および開始剤を、前述の分散された磁気性微粒子を含む前述の有機溶媒に添加し、前述の磁気性微粒子の表面との、前述のカップリング剤の接着を可能にし、そして前述の接着したカップリング剤を有する前述の磁気性微粒子の表面上に、均一に前述のコーティングモノマーを分散させる工程；ｃ）前述のコーティングモノマーの重合を開始、および完了し、酸素の非存在下で活性な官能基を有するコーティングされた磁気性微粒子を形成する工程、を包含し、これによって、前述のコーティングモノマーのポリマーは、前述のカップリング剤を介して前述のコーティングされた磁気性微粒子の表面に接着され、複数の前述のポリマーが前述の架橋剤を介して一緒に架橋され、そして前述の官能化剤が前述のポリマー、架橋剤および／またはカップリング剤と結合されて、その結果、前述の官能化試薬の少なくとも１つの官能基を利用可能な状態で維持する。
【０００８】
別の局面において、本発明は活性な官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子に関し、この官能基は上記のプロセスに従って作製される。
【０００９】
なお別の局面において、本発明はある成分を単離するための方法に関し、その方法は：ａ）コーティングされる磁気性微粒子を供給する工程であって、この微粒子は、上記の工程に従って作製され、単離される成分に結合し得る結合パートナーを含む；ｂ）前述の成分と前述の結合パートナーとの間の結合を可能とする条件下で、前述の成分を含むサンプルまたは含むと見込まれるサンプルを、工程ａ）において提供される、前述のコーティングされた磁気性微粒子と接触させる工程；およびｃ）磁力を用いて前述のサンプルから前述のコーティングされた磁気性微粒子を回収する工程、包含する。
【００１０】
なお別の局面において、本発明は、ある成分を操作するための方法に関し、この方法は：ａ）コーティングされた磁気性微粒子を提供する工程、この粒子は上記の工程に従って作製され、操作される成分に結合し得る結合パートナーを含む；ｂ）前述の成分と前述の結合パートナーとの間の結合を介して、前述の成分を、工程ａ）において提供される前述のコーティングされた磁気性微粒子とカップリングさせて、ある成分でコーティングされた磁気性微粒子複合体を形成する工程；およびｃ）磁力を用いて、前述のある成分でコーティングされた磁気性微粒子複合体を操作する工程を包含し、これによって前述の成分を操作する。
【００１１】
（本発明の実施方法）
開示の明解さのために、そして制限のためではなく、本発明の詳細な記載の以下の小節に分割される。
【００１２】
（Ａ．定義）
他に定義されない場合、本明細書中で使用される全ての技術的用語および科学的用語は、本発明が帰属する分野の当業者により通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中で引用される、全ての特許、特許出願、公開された特許出願および他の刊行物は、その全体が参考として援用される。本節で示される定義が、本明細書中で参考として援用される特許、特許出願、公開された特許出願および他の刊行物において示される定義に反しているか、またはそれ以外に一致しない場合は、本節において示される定義は、本明細書中で参考として援用される定義よりも優先される。
【００１３】
本明細書中で使用される場合、「ａ」または「ａｎ」は、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味する。
【００１４】
本明細書中で使用される場合、「磁気物質」とは、磁石の特性を有し、磁石または磁性に関し、磁性を生じ、磁性により生成されるか、または磁性により操作される任意の物質をいう。
【００１５】
本明細書中で使用される場合、「磁気性物質」とは、磁石の磁界と相互作用し、そして磁界に自由に浮遊されるかまたは設置される場合、磁化を誘導し、そして磁力モーメントを生じる特性を有する任意の物質をいう。磁気性物質の例として、常磁性の、フェリ磁性物質およびフェロ磁性物質が挙げらるが、それらに限定されない。「磁気性微粒子」とは、磁気性物質を含む、任意の微粒子をいう。「磁気微粒子」とは、磁気性微粒子および常磁特性を有する粒子を含む。
【００１６】
本明細書中で使用される場合、「常磁性体」は、個々の原子、イオンまたは分子が、永久の磁性双極子モーメントを有する物質をいう。外部の磁場の不在において、原子の双極子はランダムな方向に向き、そして任意の方向において全体として物質の磁化を結果として生じない。このランダムな配向は、物質内での熱運動の結果である。外部の磁場が適用される場合、この磁場は、逆平行の位置よりもより低いエネルギーの状態であるので、原子の双極子は、それら自体が場に対して平行な方向に導く。これは、場に対して平行な正味の磁化および感受性に対するポジティブな寄与を与える。「常磁性体」または「常磁性」のさらなる詳細は、様々な文献において見出され得る（例えば、Ｂ．Ｉ  ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙによる１６９頁〜１７１頁、Ｃｈａｐｔｅｒ  ６、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７５）。
【００１７】
本明細書中で使用される場合、「強磁性体」は、感受性の非常に大きな（ポジティブな）値によって区別されそして適用される磁場の強さに依存する物質をいう。さらに、強磁性体は、適用される磁場の不在においてもなお磁気モーメントを有し得、そしてゼロ場において磁化の保持は、「残留磁気」として公知である。「強磁性体」または「強磁性」のさらなる詳細は、様々な文献において見出され得る（例えば、Ｂ．Ｉ  ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙによる１７１頁〜１７４頁、Ｃｈａｐｔｅｒ  ６、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７５）。
【００１８】
本明細書中で使用される場合、「フェリ磁性体」は、自発磁化、残留磁気および通常の強磁性体に対して類似する他の特性を示す物質をいうが、自発モーメントは、物質中の（磁性）双極子の完全な平行アライメントに対して予測される値に一致しない。「フェリ磁性体」または「フェリ磁性」のさらなる詳細は、様々な文献において見出され得る（例えば、Ｂ．  Ｉ  ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙによる、５１９頁〜５２４頁、Ｃｈａｐｔｅｒ  １６、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７５）
本明細書中で使用される場合、「金属酸化物粒子」は、粒子形態での金属の任意の酸化をいう。特定の金属酸化物粒子は、常磁性特性または超常磁性特性を有する。「常磁性粒子」は、外部磁場の適用に感受性であるが、永久磁性ドメインを維持できない粒子として定義される。言いかえると、「常磁性粒子」はまた、「常磁性体」から作製される粒子として定義され得る。常磁性粒子の非限定的な例としては、特定の金属酸化物粒子（例えば、Ｆｅ３Ｏ４粒子、合金粒子（例えば、ＣｏＴａＺｒ粒子））が挙げられる。
【００１９】
本明細書中で使用される場合、「有機溶媒」は、固体、気体または液体（混和性）を溶解または分散する能力を有する液体有機化合物をいう。
【００２０】
本明細書中で使用される場合、「界面活性剤（または表面活性薬剤）」は、液体の表面張力を減少するか、または２つの液体の間または液体と固体の間の界面張力を減少する可溶性化合物をいう。
【００２１】
本明細書中で使用される場合、「カップリング剤」は、複数の末端を有する化合物をいい、ここで、化合物の少なくとも１つの末端が、微粒子の磁化できる物質に対して高い親和性を有し、そして化合物の少なくとも別の末端が、重合に関与し得、そして磁化可能な微粒子の表面上に重合化コーティングモノマー、官能基化剤および架橋剤を固着し得る二重結合を有する。
【００２２】
本明細書中で使用される場合、「コーティングモノマー」は、ポリマー骨格を形成するような多数の同一分子、類似分子または非類似分子と重合され得る分子をいう。好ましくは、それぞれのモノマーは、架橋剤、官能基化剤および／または架橋剤の二重結合と反応する少なくとも１つの二重結合を有する。
【００２３】
本明細書中で使用される場合、「官能基化剤」は、複数の末端を有する化合物をいい、ここで化合物の少なくとも１つの末端は、重合に関与し得る二重結合を有し、そして化合物の別の末端は、重合後に、使用可能のままである活性官能基を有する。活性官能基の例としては、限定されないが、以下が挙げられる：カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、スルフヒドリル基、ハイドロスルフリル（ｈｙｄｒｏｓｕｌｆｕｒｙｌ）、エポキシ基、エステル基、アルケン基、アルキン基、芳香族基、アルデヒド基、ケトン基、サルフェート基、アミド基、ウレタン基（単数または複数）もしくはそれらの誘導体。
【００２４】
本明細書中で使用される場合、「架橋剤」は、重合化ポリマー鎖の個々の鎖を架橋し得る化合物をいう。好ましくは、架橋剤は、コーティングモノマーの二重結合と反応する少なくとも２つの二重結合を有する。
【００２５】
本明細書中で使用される場合、「開始剤」は、適切な刺激（例えば、加熱）の際に、カップリング剤、コーティングモノマー、官能基化剤および／または架橋剤の中で重合プロセスを開始するような遊離ラジカルを生成し得る化合物をいう。
【００２６】
本明細書中で使用される場合、「部分」は、本発明のコートされた磁化可能な微粒子を使用した単離または操作が所望される任意の物質をいう。通常、部分の寸法（または特徴的な寸法）は、１ｃｍを超えないべきである。例えば、部分が球状またはほぼ球状である場合、部分の寸法は、部分に対する球またはほぼ球の直径をいう。部分が立方体またはほぼ立方体である場合、次いで、部分の寸法は、部分に対する立方体またはほぼ立方体の側面の幅をいう。部分が、不規則な形を有する場合、部分の寸法は、その最も大きい軸と最も小さい軸との間の平均値をいい得る。部分の非限定的な例としては、細胞、細胞小器官、ウイルス、粒子、分子（例えば、タンパク質、ＤＮＡおよびＲＮＡ）、あるいはそれらの凝集体または複合体が挙げられる。
【００２７】
本明細書中で使用される場合、「結合パートナー」は、所望の親和性または特異性で部分に結合する任意の物質をいう。結合パートナーの非限定的な例としては、細胞、細胞小器官、ウイルス、粒子、微粒子、またはそれらの凝集体または複合体、あるいは分子の凝集体もしくは複合体、抗体、一本鎖ＤＶＡのような特定分子が挙げられる。結合パートナーは、本発明のコートされた磁化可能な微粒子の表面上にコートされる物質であり得る。あるいは、結合パートナーは、本発明のコートされた磁化可能な微粒子の材料化合物に取り込まれる（例えば、微小組み立てされる）物質であり得る。本発明のコートされた磁化可能な微粒子の材料化合物は、特定の部分に親和的に結合し、従って、それ自体の結合パートナーとして機能する能力を有し得る。
【００２８】
本明細書中で使用される場合、「チップ」は、特定のプロセス（例えば、物理的、化学的、生物学的、生物理学的または生化学的プロセスなど）が行なわれ得る一次元、二次元または三次元の多数の微小構造または微小スケール構造を有する固体物質をいう。微小構造または微小スケール構造（例えば、チャネルおよび壁、電極エレメント、電磁気エレメント）は、チップ上の物理的、生物理学的、生物学的、生化学的、化学的、反応またはプロセスを容易にするために取り込まれるか、組み立てられるかまたは他に装着される。このチップは、一次元で薄くあり得、そして他の寸法で様々な形（例えば、矩形、円、楕円または他の不規則な形）を有し得る。本発明で使用されるチップの主要な表面の大きさは、相当に変化し得る（例えば、約１ｍｍ２〜約０．２５ｍ２）。好ましくは、チップの大きさは、約４ｍｍ２〜約２５ｃｍ２であり、特徴的な寸法は、約１ｍｍ〜約７．５ｃｍである。チップの表面は平坦でり得るか、または平坦ではない。平坦でない表面を有するチップは、表面上に組み立てられたチャネルまたは壁を含み得る。チップの１つの例としては、複数の型のＤＮＡ分子またはタンパク質分子あるいは細胞が固定化されている固体物質である。
【００２９】
本明細書中で使用される場合、「媒体（ｍｅｄｉｕｍ）（または媒体（ｍｅｄｉａ））」は流体のキャリア（例えば、液体または気体）をいい、ここで、部分（単独または磁化可能な粒子に結合）は、溶解されるか、懸濁されるかまたは含まれる。
【００３０】
本明細書中で使用される場合、「微小流体（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）適用」は、微小スケールのデバイスの使用をいい、例えば、基本的な構造エレメントの特徴的な寸法は、流体に基づく設定における操作およびプロセスのために、代表的に特定の生物学的、生化学的または化学的、反応または手順を行うために１ミクロン〜１ｃｍスケール未満の間の範囲内である。特定の領域としては、限定されないが、バイオチップ（すなわち、生物学に関連する反応およびプロセスのためのチップ）、ケムチップ（ｃｈｅｍｃｈｉｐ）（すなわち、化学反応のためのチップ）またはそれらの組み合わせが挙げられる。基本的なエレメントの特徴的な寸法は、単一の寸法の大きさをいう。例えば、円形構造を有する微小スケールデバイス（例えば、円形電極パッド）について、特徴的な寸法は、円形電極の直径をいう。基本的な構造として薄く、矩形の線を有するデバイスについて、特徴的な寸法は、それらの線の幅または長さをいい得る。
【００３１】
本明細書中で使用される場合、「微小スケール構造」は、約１ミクロン〜約２０ｍｍの範囲の基本的な構造エレメントの特徴的な寸法を有する構造を意味する。
【００３２】
本明細書中で使用される場合、「プラント」は、Ｐｌａｎｔａｅ界の任意の様々な光合性真核多細胞生物（胚（セルロース細胞壁を有しそして移動できない葉緑体を含む）を特徴的に生成する）をいう。
【００３３】
本明細書中で使用される場合、「動物」は、移動、非光合成代謝、刺激に対する顕著な応答、制限された増殖および固定された本体構造によって特徴付けられたＡｎｉｍａｌｉａ界の多細胞生物をいう。動物の非限定的な例としては、以下が挙げられる：鳥類（例えば、ニワトリ）、脊椎動物（例えば、魚類および哺乳動物（例えば、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ブタ、雌ウシ、雄ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、サルおよび他の非ヒト霊長類）。
【００３４】
本明細書中で使用される場合、「細菌」は、非区画化環状ＤＮＡおよび約７０Ｓのリボソームを有する小原核生物（およそ１ミクロンの線状寸法）をいう。細菌のタンパク質合成は、真核生物のタンパク質合成と異なる。多くの抗細菌抗生物質は、細菌のタンパク質合成を妨害するが、感染した宿主には影響しない。
【００３５】
本明細書中で使用される場合、「真正細菌」は、古細菌を除く細菌の主要な細区画をいう。多くのグラム陽性菌、ラン藻類、マイコプラズマ、腸内細菌、シュードモナス菌および葉緑体は、真正細菌である。真正細菌の細胞質膜は、エステル結合脂質を含む；（存在する場合）細胞壁中にペプチドグリカンが存在する；そしてイントロンは、真正細菌中で発見されない。
【００３６】
本明細書中で使用される場合、「古細菌」は、真正細菌を除く細菌の主要な細区画をいう。古細菌の３つの主要な目がある：高度好塩菌、メタン産生菌およびイオウ依存性高度好熱菌。古細菌は、リボソームの構造、（いくつかの場合において）イントロンの所有および膜成分を含む他の特徴において真正細菌と異なる。
【００３７】
本明細書中で使用される場合、「ウイルス」は、生きているが、非細胞性質の細胞内偏性寄生虫（ＤＮＡまたはＲＮＡおよびタンパク質コートからなる）をいう。ウイルスは、直径約２０〜約３００ｎｍの範囲である。クラスＩウイルス（Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ分類）は、それらのゲノムとして二本鎖ＤＮＡを有し；クラスＩＩのウイルスは、それらのゲノムとして一本鎖ＤＮＡを有し；クラスＩＩＩウイルスは、それらのゲノムとして二本鎖ＲＮＡを有し；クラスＩＶのウイルスは、それらのゲノム（このゲノム自体はｍＲＮＡとして作動する）としてポジティブな一本鎖ＲＮＡを有し；クラスＶのウイルスは、ｍＲＮＡ合成のための鋳型として使用されるそれらのゲノムとしてネガティブな一本鎖ＲＮＡを有し；そしてクラスＶＩのウイルスは、ポジティブな一本鎖ＲＮＡゲノムを有するが、複製だけでなくｍＲＮＡ合成においても媒介するＤＮＡは有さない。ウイルスの大多数は、それらが植物、動物および原核生物中で生じる疾患によって認識される。原核生物のウイルスは、バクテリオファージとして公知である。
【００３８】
本明細書中で使用される場合、「真菌」は、根、茎または葉がなく、いびつな塊で増殖し、そして光合成可能な葉緑素または他のピグメントを欠く真核生物の門をいう。それぞれの生物（葉状体）は、糸状の単細胞であり、そしてグルカンもしくはキチンまたは両方を含みそして真の核を含む、細胞壁に取り囲まれた分枝した体細胞構造（菌糸）を有する。
【００３９】
本明細書中で使用される場合、「微粒子」は、本発明のコーティングプロセスならびに部分単離および操作方法で使用され得る任意の形、任意の成分、任意の複合体構造の粒子をいう。微粒子の１つの例としては、磁力によって操作可能である磁性ビーズである。本発明のプロセスおよび方法において使用される微粒子は、約０．０１ミクロン〜約１０ｃｍまでの寸法を有し得る。好ましくは、本発明のプロセスおよび方法において使用される微粒子は、約０．０１ミクロン〜約数千ミクロンの寸法を有する。
【００４０】
本明細書中で使用される場合、「物理的力」とは、部分および磁化可能な粒子と化学的または生物学的に反応することなしにか、あるいは磁化可能な粒子および部分と最小の化学的なまたは生物学的な反応で、その部分またはその結合する磁化可能な粒子を動かし、その結果、磁性粒子および部分の生物学的な／化学的な機能／性質は、このような反応の結果として実質的に変化しない任意の力のことをいう。本出願を通して、用語「力」または「物理的力」は、部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子に働く「力」または「物理的力」を常に意味する。この「力」または「物理的力」は、「場」または「物理的場」において常に生成される。場によって部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子に働く力は、部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子の性質に依存する。従って、部分に物理的力を及ぼすための所定の場または物理的場に対し、部分が、特定の性質を有することが必要である。特定の型の場は、異なる性質を有する部分の異なる型に力を及ぼし得るが、他の型の場は、制限された型の部分のみに力を及ぼし得る。例えば、磁場は、特定の磁性特性を有する磁化可能な粒子または部分にのみ力または磁力を及ぼし得るが、他の粒子（例えば、ポリスチレンマイクロデバイス）には及ぼさない。一方、不均一な電場は、多くの型の部分（例えば、ポリスチレンマイクロデバイス、細胞および磁化可能な粒子にも）に物理的力を及ぼし得る。物理的場が、異なる型の部分または異なる部分に力を及ぼし得ることは必要ではない。しかし、物理的場が、少なくとも１つの型の部分または少なくとも１つの部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子に力を及ぼし得ることが必要である。
【００４１】
本明細書中で使用される場合、「電気の力（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｏｒｃｅ）（または電気的な力（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｆｏｒｃｅ））」は、電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）（または電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ））によって部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子に及ぼされる力である。
【００４２】
本明細書中で使用される場合、「磁力」とは、磁場によって部分、結合パートナーおよび／または磁化可能な粒子に及ぼされる力のことをいう。
【００４３】
本明細書中で使用される場合、「サンプル」とは、現在コーティングされた磁化可能な微粒子および／または方法を使用して、分離または操作される部分を含み得るいずれかのことをいう。このサンプルは、生物学的な流体または生物学的組織のような生物学的サンプルであり得る。生物学的な流体の例としては、尿、血液、血漿、血清、唾液、精液、便、痰、脳脊髄液、涙、粘液、羊水等が挙げられる。生物学的な組織は、通常、ヒト、動物、植物、細菌構造、真菌構造、または、ウイルス構造の構造材料の１つを形成するそれらの細胞間物質と一緒になる特定の種類の、細胞の凝集物であり、結合性組織、上皮組織、筋肉組織および神経組織が挙げられる。生物学的組織の例としてはまた、器官、腫瘍、リンパ節、動脈および個々の細胞が挙げられる。生物学的組織は、細胞懸濁サンプルを得るために、処理され得る。このサンプルはまた、標的分析物またはインビトロで調製された分子を含む酵素の混合物であり得る。このサンプルはまた、培養された細胞の懸濁液であり得る。生物学的サンプルについては、そのサンプルは、粗精製サンプルまたは元のサンプルに対し種々の処理もしくは調製の後に得られた処理されたサンプルであり得る。例えば、血液のような体液サンプル由来の標的細胞を分離または富化するために、種々の細胞分離法（例えば、磁気的に活性化された細胞の選別）が、適用され得る。本発明のために使用されるサンプルは、このような標的細胞が富化された細胞調製物を含む。
【００４４】
本明細書中で使用される場合、「液体（流体）サンプル」とは、天然に液体または流体として存在するサンプル（例えば、生物学的流体）のことをいう。「液体サンプル」はまた、天然に非液体状態（例えば、固体または気体）で存在するが、固体または気体のサンプル材料を含んで、液体、流体、溶液または懸濁液として調製される、サンプルのことをいう。例えば、液体サンプルは、生物学的組織を含む液体、流体、溶液または懸濁液を包含し得る。
【００４５】
本明細書中で使用される場合、用語「評価する（評価される）」とは、サンプル中に存在するか、または現在コーティングされた磁化可能な微粒子上の、またはその他いずれかの形態もしくは状態にある部分（例えば、タンパク質または核酸）の同一性および／または量の定量的なおよび定性的な決定を包含することが意図される。評価は、サンプル中の部分の同一性を示す指標、比率、割合、視覚または他の値を獲得する工程を包含し、そしてさらに、サンプル中または磁化可能な粒子上またはその他いずれかの形態もしくは状態おいて存在する部分の総量または量または濃度を示す数、指標または他の値を獲得する工程を包含し得る。評価は、直接的かまたは間接的であり得る。評価は、定量的または定性的であり得る。
【００４６】
（Ｂ．コーティングされた磁化可能な微粒子を生成するためのプロセス）
１つの局面において、本発明は、活性官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を生成するためのプロセスに関し、このプロセスは、以下の工程を包含する：ａ）約５〜約１０００ナノメートルにわたる直径を有する磁化可能な微粒子を界面活性剤を含有する有機溶媒中に分散させる工程；ｂ）カップリング剤、コーティングモノマー、機能付与試薬、架橋剤および開始剤を、上記の分散された磁化可能な微粒子を含む上記の有機溶媒に添加する工程であって、この工程は、上記のカップリング剤が上記の磁化可能な微粒子の表面への付着を可能とし、そして上記のコーティングモノマーを、上記の付着したカップリング剤を上記の磁化可能な微粒子の表面に均一に分散させる、工程；ｃ）活性官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子を酸素の非存在下で形成するための上記のコーティングモノマーの重合を開始しそして完了する工程であって、これによって上記のコーティングされたモノマーのポリマーは、上記のカップリング剤を介して上記のコーティングされた磁化可能な微粒子の表面に付着され、上記のポリマーの多数は、上記の架橋剤を介して架橋され、そして上記の機能付与試薬は、上記のポリマー、架橋剤および／またはカップリング剤に連結され、その結果上記の機能付与試薬の少なくとも１つの官能基が、有効なままである、工程。
【００４７】
任意の適切な磁化可能な物質が、本発明のプロセスにおいて使用され得る。磁化可能な物質の非限定的な例として、フェリ磁性物質、強磁性物質、常磁性物質または超常磁性物質が挙げられる。特定の実施形態において、本プロセスは、常磁性物質（例えば、常磁性金属酸化物組成物）を使用する。好ましくは、常磁性金属酸化物組成物は、遷移金属酸化物またはその合金である。鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル（Ｔａ）、亜鉛およびジルコニウム（Ｚｒ）のような、任意の適切な遷移金属が、使用され得る。好ましい実施形態において、金属酸化物組成物は、Ｆｅ３Ｏ４またはＦｅ２Ｏ３である。別の例において、本発明のプロセスにおいて使用される磁化可能な物質は、金属組成物を含む。好ましくは、この金属組成物は、鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル、ジルコニウムおよびコバルト−タンタル−ジルコニウム（ＣｏＴａＺｒ）合金ような、遷移金属組成物かまたはその合金である。
【００４８】
任意の適切な有機溶媒が、本プロセスにおいて使用され得る。例えば、トルエン、ジメチルベンゼン、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）およびエタノールが、本発明のプロセスにおいて有機溶媒として使用され得る。エタノールは、単独でかまたは水との混合物において使用され得る。任意の適切な界面活性剤が、本発明のプロセスにおいて使用され得る。例えば、陰イオン界面活性剤（ドデシルスルホン酸ナトリウム塩またはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）、非イオン性界面活性剤（例えば、アルキルフェノールポリオキシエテンエーテル）または陽イオン性界面活性剤（例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド）が、本プロセスにおいて使用され得る。界面活性剤は、有機溶媒中で任意の適切な濃度にて使用される。１つの例において、有機溶液中の界面活性剤の濃度は、約０．１％（ｖ／ｖ）〜約５％（ｖ／ｖ）の範囲にわたる。磁化可能な微粒子は、任意の適切な方法によって、有機溶媒中で分散され得る。例えば、磁化可能な微粒子は、界面活性剤を含有する有機溶媒中で超音波処理および／または攪拌（例えば、磁気攪拌）によって分散され得る。
【００４９】
任意の適切なカップリング剤が、本プロセスにおいて使用され得る。例えば、ビス（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェート、ビス（トリメチロプロパン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｐｒｏｐａｎｅ）ジアクリレート）ホスフェートおよびビス（ペンタエリスリトールトリアクリレート）ホスフェートが、本プロセスにおいてカップリング試薬として使用され得る。
【００５０】
任意の適切なコーティングモノマーが、本プロセスにおいて使用され得る。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、グリコールジメチルアクリレート（ｇｌｙｃｏｌｄｉｍｅｔｈｙｌｃｒｙｌａｔｅ）、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロプロパン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｐｒｏｐａｎｅ）トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン（ｄｉｒｉｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）およびこれらの混合物は、本発明のプロセスにおいて、コーティングモノマーとして使用され得る。
【００５１】
任意の適切な機能付与試薬が、本プロセスにおいて使用され得る。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、グリシジルアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートおよびメタクロレインは、本プロセスにおいて機能付与試薬として使用され得る。
【００５２】
任意の適切な架橋剤が、本発明のプロセスにおいて使用され得る。例えば、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロプロパン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｐｒｏｐａｎｅ）トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびジビニルベンゼンが、本プロセスにおいて架橋剤として使用され得る。
【００５３】
任意の適切な開始剤が、本プロセスにおいて使用され得る。例えば、過酸化ジベンゾイル（ｄｂｅｎｚｏｙｌ）または２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ａｚｏｂｉｓｉｓｏｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）は、本プロセスにおいて開始剤として使用され得る。
【００５４】
カップリング剤、コーティングモノマー、機能付与試薬および架橋剤の合計に対する磁化可能な微粒子との間の比率は、使用される特定の試薬および重合条件のような多数の因子に依存する、任意の適切な範囲にあり得る。１つの例において、この比率は、カップリング剤、コーティングモノマー、機能付与試薬および架橋剤の合計：磁化可能な微粒子の比率は、約１：４００（ｗ／ｗ）〜約１：１（ｗ／ｗ）にわたる。同様に、コーティングモノマー、カップリング剤、架橋剤、機能付与試薬および開始剤の、これらの物質の合計における百分率は、使用される特定の試薬および重合条件のような多数の因子に依存する、任意の適切な範囲にあり得る。例えば、コーティングモノマー、カップリング剤、架橋剤、機能付与試薬および開始剤の、これらの物質の合計における百分率は、以下である：コーティングモノマー約０％（ｖ／ｖ）〜約８０％（ｖ／ｖ）、カップリング剤約１％（ｖ／ｖ）〜約１０％（ｖ／ｖ）、架橋剤約１０％〜約８０％（ｖ／ｖ）、機能付与試薬約５％（ｖ／ｖ）〜約４０％（ｖ／ｖ）および開始剤約１％（ｖ／ｖ）〜約５％（ｗ／ｖ）。
【００５５】
コーティングモノマーは、任意の適切な方法を使用して、磁化可能な微粒子の表面に分散され得る。例えば、このコーティングモノマーは、攪拌の下で磁化可能な微粒子および付着したカップリングの表面上に均一に分散され得る。好ましくは、攪拌は、少なくとも３０分続く。
【００５６】
この重合プロセスは、酸素の非存在下において処理されるべきである。酸素の非存在は、任意の適切な手段によって実施され得る。例えば、酸素の非存在は、不活性気体（例えば、窒素、ヘリウムまたはアルゴン）を用いる空気のパージによって実施され得る。
【００５７】
この重合は、開始剤由来のフリーラジカルを生成するための任意の適切な方法によって開始され得る。１つの例において、この重合は、フリーラジカルを遊離するための開始剤の加熱によって開始され得る。この反応混合物は、重合を開始するために、重合に使用される試薬および他の反応パラメーターに依存して、任意の適切な温度に加熱され得る。１つの特定の実施形態において、この開始剤は、約２５℃〜約１５０℃の範囲に加熱される。好ましくは、この開始剤は、約８０℃に加熱される。
【００５８】
磁化可能な微粒子および付着したカップリング剤の表面にコーティングモノマーを均一に分散するために、攪拌が使用される場合、この攪拌強度は、重合の開始に先立って低下される。例えば、攪拌強度は、３０ｒｐｍに低下され得るかまたは３０ｒｐｍ未満に低下され得る。この重合は、重合の完了を確実にするために、十分な時間（例えば、少なくとも２時間）処理され得る。
【００５９】
本プロセスは、反応混合物から磁化可能でない微粒子を除去する工程をさらに包含し得る。この磁化可能でない微粒子は、任意の適切な方法によって反応混合物から除去され得る。１つの例において、磁化可能でない微粒子は、磁気攪拌の下で磁化可能な微粒子を沈殿させ、そして上清を除くことによって、反応混合物から除去される。このプロセスはまた、さらに、磁化可能な微粒子から重合されていない物質を除去する工程を包含し得る。この重合されていない物質は、任意の適切な方法によって磁化可能な微粒子から除去され得る。例えば、この重合されていない物質は、洗浄および濾過によって磁化可能な微粒子から除去され得る。好ましくは、重合されていない物質は、脱イオン水およびアセトンを用いて磁化可能な微粒子の洗浄によって磁化可能な微粒子から除去される。
【００６０】
本プロセスは、さらに、ある部分に結合（好ましくは特異的に結合）可能な結合パートナーを、コーティングされた磁化可能な微粒子中に組込む工程を包含する。この結合パートナーは、重合前、重合と同時および重合後に、磁化可能な微粒子中に組込まれ得る。任意の適切な結合パートナーが、使用され得る。例示的な結合パートナーとしては、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子および凝集体またはそれらの複合体が挙げられる。好ましくは、この結合パートナーは、抗体またはヌクレオチド配列である。
【００６１】
活性官能基を有するコーティングされた磁化可能な微粒子はまた、上記プロセスに従って作製され、本明細書中で提供される。１つの特異的な実施形態において、コーティングされた磁化可能な微粒子は約１０ｎｍ〜約２μｍまでの平均直径を有する。別の特定の実施形態において、このコーティングされた磁化可能な微粒子は、酸化フェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ  ｏｘｉｄｅ）、酸化コバルトまたは酸化ニッケルの核を含む。さらに別の特定の実施形態において、このコーティングされた磁化可能な微粒子は、さらに、ある部分に結合（好ましくは特異的に結合）可能な結合パートナーを含む。例示的な結合パートナーとしては、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子および凝集体またはそれらの複合体が挙げられる。好ましくは、この結合パートナーは、抗体またはヌクレオチド配列である。
【００６２】
（Ｃ．部分を単離および操作するための方法）
別の局面において、本発明は、部分を単離する方法に関し、この方法は：ａ）上の節Ｂに記載されるプロセスに従って、単離される部分に結合可能な結合パートナーを含む、コーティングされた磁化可能な微粒子を提供する工程；ｂ）上記部分を含むサンプルまたはそれを含むと推測されるサンプルを、上記部分と上記結合パートナーとの間の結合を可能にする条件下で、工程ａ）で提供される上記コーティングされた磁化可能な微粒子と接触させる工程；およびｃ）上記コーティングされた磁化可能な微粒子を、上記サンプルから磁気力を用いて回収する工程、を包含する。
【００６３】
任意の部分が、本発明の方法によって単離され得る。例えば、単離される部分は、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子および凝集体またはそれらの複合体であり得る。
【００６４】
結合部分を有するかまたは有さない、コーティングされた磁化可能な微粒子は、任意の適切な方法によって（例えば、例えば永久磁石もしくは電磁気的チップ遠心分離を使用した磁界／磁気力によって、または濾過によって）、サンプルから回収され得る。
【００６５】
本方法は、単一の部分を単離するために使用され得るが、この方法は、好ましくは、ハイスループット分析で使用されるべきであり、そして、好ましくは、大多数の異なる部分の型は、複数のコーティングされた磁化可能な微粒子の型を使用することによって単離され、コーティングされた磁化可能な微粒子の各型は、複数の部分の型のメンバーに結合可能であるか、または、コーティングされた磁化可能な微粒子の各型は、複数の部分の型のメンバーに結合可能な結合パートナーを含む。
【００６６】
任意の適切なサンプル中の部分が、単離され得る。好ましくは、単離されるこの部分は、流体サンプル中に含まれる。
【００６７】
本方法は、コーティングされた磁化可能な微粒子から、例えば、光学的切断方法、化学的切断方法または他の切断方法によって、部分を回収する工程をさらに含み得る。
【００６８】
単離は、任意の適切な装置またはデバイスにおいて実施され得る。例えば、単離は、ビーカー、フラスコ、シリンダー、試験管、微小遠心管、遠心管、培養皿、マルチウェルプレートのような液体容器および濾過デバイスまたは濾過膜において実施され得る。あるいは、単離は、チップ形態で実施され得る。
【００６９】
なお別の局面において、本発明は、部分を操作する方法に関し、この方法は：ａ）上の節Ｂに記載されるプロセスに従って、操作される部分に結合可能な結合パートナーを含むコーティングされた磁化可能な微粒子を提供する工程；ｂ）上記部分を、上記部分と上記結合パートナーとの間の結合を介して、工程ａ）で提供される上記コーティングされた磁化可能な微粒子へと結合し、部分−コーティングされた磁化可能な微粒子複合体を形成する工程；およびｃ）上記部分−コーティングされた磁化可能な微粒子複合体を磁気力を用いて操作し、それによって上記部分を操作する工程を包含する。
【００７０】
チップ形態で実施される場合、この操作は、チップの外にある構造およびチップ内に取り付けられた構造の組合せによって、達成される。例えば、同時係属中の、２０００年８月１０日に出願された、米国特許出願第０９／６３６，１０４号および２０００年１０月４日に出願された、米国特許出願第０９／６７９，０２４号において開示される（この開示は、その全体を参考として援用される）チップおよびチップの内側および外側の構造は、本方法において使用され得る。例えば、この方法は、シリコンチップ、二酸化ケイ素チップ、窒化ケイ素チップ、プラスチックチップ、ガラスチップ、セラミックチップ、フォトレジストチップまたはゴムチップ上で使用され得る。さらに、この方法は、ケムチップ（ｃｈｅｍｃｈｉｐ）上で（すなわち、その上で化学的反応が実施される）、バイオチップ上で（すなわち、その上で生物学的反応が実施される）、またはバイオケムチップの組合せ上で使用され得る。
【００７１】
本方法によって使用される物理力は、チップの外にある構造およびチップ内に取り付けられた構造の組合せによって効果を生じる。外部構造は、内部取り付け構造にエネルギーを与えるために内部取り付け構造に接続され得るエネルギー源であり、誘電泳動力、磁気力、音響力、電磁力、機械的な力または光放射力のような物理力を生成する。内部取り付け構造は、単一のユニットまたは複数のユニットを含む。各ユニットは、エネルギーを与えられ外部構造と共同する場合、部分−ビーズ複合体に物理力を及ぼし得る。複数のユニットの場合、内部取り付け構造は、複数のユニットのいずれか１つに選択的にエネルギーを与える手段をさらに含み得る。
【００７２】
１つの例において、磁気力が部分（例えば、ＤＮＡ分子）とその結合パートナーを含む磁化可能な微粒子複合体との複合体を操作するために使用される場合、同時係属中の１９９９年９月１６日に出願された米国特許出願番号第０９／３９９，２９９号（この開示は、その全体を参考として援用される）に開示される電磁気チップが、本方法において使用され得る。代表的には、個々に扱うことが可能な微小電磁気ユニットを有する電磁気チップは：基材；この基材上の複数の微小電磁気ユニット（各ユニットは、電流印加によって磁界を誘導することが可能である）；複数のユニットのいずれか１つに選択的にエネルギーを与え、その中に磁界を誘導する手段、を含む。好ましくは、電磁気チップは、特定の型の分子を固定するための、チップの表面上にコーティングされた機能的層をさらに含む。部分−結合パートナー−磁化可能な微粒子複合体の磁気的操作のこの例において、微小電磁気ユニットは、チップ内部の内部取り付け構造であり、この微小電磁気ユニットに接続される電流供給源は、チップ外部の構造である。この外部電流供給源からの電流は、微小電磁気ユニットに印加され、磁気力が、微小電磁気ユニットの周りの領域に発生され、そして磁気力が、微小電磁気ユニットの周りの領域に存在する磁気粒子上に発生される。代表的には、操作力が磁気力である場合について、内部取り付け構造は、チップ上に組込まれた電磁気ユニットであり、外部構造は、電気信号供給源（例えば、電流供給源）である。適切に設計され、作製された電磁気ユニットが、電気信号供給源によってエネルギーを与えられる場合、磁界は、チップの周りの領域に発生される。コーティングされた磁化可能な微粒子−結合パートナー−部分複合体をそのような磁界に曝す場合、磁気力を、これら複合体の上に発生し、そしてそのような力は、磁界分布、コーティングされた磁化可能な微粒子もしくは結合パートナーまたはコーティングされた磁化可能な微粒子−結合パートナー−部分複合体の磁性およびコーティングされた磁化可能な微粒子またはコーティングされた磁化可能な微粒子−結合パートナー−部分複合体を取り巻く媒体の磁性に依存する。
【００７３】
上の節Ｂで開示される部分を含む任意の部分は、本方法によって操作され得る。例えば、操作される部分は、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子および凝集体またはそれらの複合体であり得る。
【００７４】
本方法は、適切な任意の型の操作について使用され得る。例示的な操作としては、部分の輸送、集束、富化（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）、濃縮（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、凝集、捕捉、反発、浮揚、分離、分画、単離および直線運動または他の方向の運動が挙げられる。
【００７５】
好ましい実施形態において、この部分は、磁気力によって直接操作可能ではない。別の好ましい実施形態において、部分も結合パートナーも磁気力によって直接操作可能ではない。
【００７６】
本方法は、単一の部分を操作するために使用され得るが、この方法は、好ましくはハイスループット分析において使用され、好ましくは複数の異なる部分の型が複数のコーティングされた磁化可能な微粒子の型を使用することによって操作され、コーティングされた磁化可能な微粒子の各型は、複数の部分の型のメンバーに結合し得るか、またはコーティングされた磁化可能な微粒子の各型は、複数の部分の型のメンバーに結合し得る結合パートナーを含む。
【００７７】
本方法は、上記操作される部分を、例えば、光学的切断方法、化学的切断方法または他の切断方法によって、上記コーティングされた磁化可能な微粒子および／または上記チップから回収する工程をさらに含み得る。
【００７８】
なお別の局面において、本発明は、部分を単離するためのまたは操作するためのキットに関し、このキットは：ａ）上の節Ｂに記載されるプロセスに従って、単離される部分または操作される部分に結合し得る結合パートナーを含むコーティングされた磁化可能な微粒子；およびｂ）上記部分を単離または操作するための上記コーティングされた磁化可能な微粒子を使用するための使用説明書を含む。
【００７９】
本方法は、部分が特定のプロセス（例えば、物理的プロセス、化学的プロセス、生物学的プロセス、生物物理学的プロセスまたは生化学的プロセスなど）に、チップ形態または非チップ形態で関与する場合、任意の型の部分を分析、単離、操作または検出するために使用され得る。部分は、細胞、細胞小器官、ウイルス、分子あるいは凝集体またはそれらの複合体であり得る。部分は、純物質であり得るか、または標的部分が混合物中の物質のただ１つであるような物質の混合物中に存在し得る。例えば、白血病患者由来の血液中の癌細胞、固形腫瘍を有する患者由来の固形組織中の癌細胞および妊娠女性由来の母親の血液中の胎児細胞は、単離されるか、操作されるかまたは検出される部分であり得る。同様に、血液中の赤血球および白血球のような種々の血液細胞は、単離されるか、操作されるかまたは検出される部分であり得る。ＤＮＡ分子、ｍＲＮＡ分子、特定の型のタンパク質分子、または細胞溶解物由来の全てのタンパク質分子は、単離されるか、操作されるかまたは検出される部分であり得る。
【００８０】
細胞の非限定的な例としては、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、組換え細胞または培養細胞が挙げられる。単離されるか、操作されるかまたは検出される動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞は、動物界、植物界、真菌界、または菌界の任意の属または亜属に由来し得る。繊毛虫、細胞性スライム糸状菌、鞭毛虫および微胞子虫の任意の属または亜属に由来する細胞はまた、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。鳥類（例えば、ニワトリ）、脊椎動物（例えば、魚類）および哺乳動物（例えば、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ブタ、雌ウシ、雄ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、サルおよび他の非ヒト霊長類）およびヒトに由来する細胞は、本発明の方法によって、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。
【００８１】
動物細胞について、特定の組織または器官に由来する細胞は、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。例えば、結合組織細胞、上皮組織細胞、筋組織細胞または神経組織細胞が、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。同様に、副眼器、螺旋形器官、味覚器（ａｕｄｉｔｏｒｙ  ｏｒｇａｎ）、チーヴィッツ器官、脳室周囲器官、コルティ器官、危険臓器、エナメル器、終末器、女の外生殖器、男の外生殖器、遊走器官（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｏｒｇａｎ）、ルフィーニ散形器官、生殖器、ゴルジ腱紡錘（Ｇｏｌｇｉ  ｔｅｎｄｏｎ  ｏｒｇａｎ）、味覚器（ｇｕｓｔａｔｏｒｙ  ｏｒｇａｎ）、聴覚器、女の内生殖器、男の内生殖器、陰茎、ヤコブソン器官、神経血液器官、ゴルジ腱紡錘（ｎｅｕｒｏｔｅｎｄｉｎｏｕｓ  ｏｒｇａｎ）、嗅覚器（ｏｌｆａｃｔｏｒｙ  ｏｒｇａｎ）、平衡器、遊走器官（ｐｔｏｔｉｃ  ｏｒｇａｎ）、ローゼンミュラー器官、感覚器、嗅覚器（ｏｒｇａｎ  ｏｆ  ｓｍｅｌｌ）、螺旋器、交連下器官、脳弓下器官、過剰器官、触覚器（ｔａｃｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎ）、標的器官、味覚器（ｏｒｇａｎ  ｏｆ  ｔａｓｔｅ）、触覚器（ｏｒｇａｎ  ｏｆ  ｔｏｕｃｈ）、泌尿器、脈管器の終板、前庭器、平衡聴覚器、痕跡器官、視覚器（ｏｒｇａｎ  ｏｆ  ｖｉｓｉｏｎ）、視覚器（ｖｉｓｕａｌ  ｏｒｇａｎ）、鋤鼻器、遊走器官（ｗａｎｄｅｒｉｎｇ  ｏｒｇａｎ）、ウェーバー器官およびツッカーカンドル器官に由来する細胞は、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。好ましくは、動物の内部器官（例えば、脳、肺、肝臓、脾臓、骨髄、胸腺、心臓、リンパ、血液、骨、軟骨、膵臓、腎臓、胆嚢、胃、腸、精巣、卵巣、子宮、直腸、神経系、腺、内部血管など）に由来する細胞は、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。さらに、任意の植物、真菌（例えば、酵母）、細菌（例えば、真正細菌または古細菌）由来の細胞が、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。任意の動物細胞、植物細胞、真菌細胞または細菌細胞のような任意の真核生物供給源または原核生物供給源のいずれかに由来する組換え細胞もまた、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。種々の型の体液（例えば、血液、尿、唾液、骨髄液、精液または他の腹水液、およびそれらの部分画分（例えば、血清または血漿））由来の細胞もまた、単離され得るか、操作され得るかまたは検出され得る。
【００８２】
単離可能であるか、操作可能であるかまたは検出可能な細胞性小器官としては、核、ミトコンドリア、葉緑体、リボソーム、ＥＲ、ゴルジ体、リソソーム、プロテオソーム、分泌ビヒクル、液胞、またはミクロソームが挙げられる。単離可能であるか、操作可能であるかまたは検出可能なウイルスとしては、インタクトなウイルスまたは、任意のウイルス構造物（例えば、ウイルスの生活環における、クラスＩウイルス、クラスＩＩウイルス、クラスＩＩＩウイルス、クラスＩＶウイルス、クラスＶウイルス、またはクラスＶＩウイルスのようなウイルス由来であり得るウイルス粒子）が挙げられる。
【００８３】
単離可能であるか、操作可能であるかまたは検出可能な分子は、イオンのような無機分子、有機分子またはそれらの複合体が挙げられ得る。イオンの非限定の例としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、鉄イオン、銅イオン、亜鉛イオン、マンガンイオン、コバルトイオン、ヨウ素イオン、モリブデンイオン、バナジウムイオン、ニッケルイオン、クロムイオン、フッ素イオン、ケイ素イオン、スズイオン、ホウ素イオンまたは砒素イオンが挙げられる。有機分子の非限定の例としては、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、ビタミン、単糖、オリゴ糖、炭水化物、脂質またはそれらの複合体が挙げられる。
【００８４】
任意のアミノ酸は、本発明の方法によって単離、操作または検出され得る。例えば、Ｄ−アミノ酸およびＬ−アミノ酸が、単離、操作または検出され得る。さらに、天然に存在するペプチドおよびタンパク質の任意の作製ブロック（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ）（Ａｌａ（Ａ）、Ａｒｇ（Ｒ）、Ａｓｎ（Ｎ）、Ａｓｐ（Ｄ）、Ｃｙｓ（Ｃ）、Ｇｌｎ（Ｑ）、Ｇｌｕ（Ｅ）、Ｇｌｙ（Ｇ）、Ｈｉｓ（Ｈ）、Ｉｌｅ（Ｉ）、Ｌｅｕ（Ｌ）、Ｌｙｓ（Ｋ）、Ｍｅｔ（Ｍ）、Ｐｈｅ（Ｆ）、Ｐｒｏ（Ｐ）、Ｓｅｒ（Ｓ）、Ｔｈｒ（Ｔ）、Ｔｒｐ（Ｗ）、Ｔｙｒ（Ｙ）、およびＶａｌ（Ｖ）を含む）が単離、操作または検出され得る。
【００８５】
任意のタンパク質またはペプチドが、本発明の方法によって単離、操作または検出され得る。例えば、膜タンパク質（例えば、細胞膜上のレセプタータンパク質）、酵素、輸送タンパク質（例えば、イオンチャネルおよびイオンポンプ）、栄養タンパク質または貯蔵タンパク質、伸縮性タンパク質または運動性タンパク質（例えば、アクチンおよびミオシン）、構造タンパク質、防御タンパク質または調節タンパク質（例えば、抗体、ホルモンおよび増殖因子）が、単離、操作または検出され得る。タンパク質性抗原またはペプチド性抗原もまた、単離、操作または検出され得る。
【００８６】
任意の核酸（一本鎖、二本鎖、および三本鎖の核酸を含む）が、本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。そのような核酸の例としては、ＤＮＡ（例えば、Ａ型ＤＮＡ、Ｂ型ＤＮＡ、Ｚ型ＤＮＡ）、およびＲＮＡ（例えば、ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡおよびｒＲＮＡ）が挙げられる。
【００８７】
任意のヌクレオシドが、本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。そのようなヌクレオシドの例としては、アデノシン、グアノシン、シチジン、チミジン、およびウリジンが挙げられる。任意のヌクレオチドが、本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。そのようなヌクレオチドの例としては、ＡＭＰ、ＧＭＰ、ＣＭＰ、ＵＭＰ、ＡＤＰ、ＧＤＰ、ＣＤＰ、ＵＤＰ、ＡＴＰ、ＧＴＰ、ＣＴＰ、ＵＴＰ、ｄＡＭＰ、ｄＧＭＰ、ｄＣＭＰ、ｄＴＭＰ、ｄＡＤＰ、ｄＧＤＰ、ｄＣＤＰ、ｄＴＤＰ、ｄＡＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＣＴＰおよびｄＴＴＰが挙げられる。
【００８８】
任意のビタミンが、本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。例えば、水溶性ビタミン（例えば、チアミン、リボフラビン、ニコチン酸、パントテン酸、ピリドキシン、ビオチン、葉酸、ビタミンＢ１２、およびアスコルビン酸）が、単離、操作または検出され得る。同様に、脂溶性ビタミン（例えば、ビタミンＡ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、およびビタミンＫ）が、単離、操作または検出され得る。
【００８９】
Ｄ−単糖またはＬ−単糖のいずれかおよびアルドースまたはケト−スのいずれかに関らず、任意の単糖が本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。単糖の例としては、トリオース（例えば、グリセルアルデヒド、テトロース（例えば、エリトロースおよびトレオース）、ペント−ス（例えば、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、およびリブロース）、ヘキソース（例えば、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、およびフルクトース）ならびにヘプトース（例えば、セドへプツロース）が挙げられる。
【００９０】
任意の脂質が、本発明の方法によって、単離、操作または検出され得る。脂質の例としては、トリアセチルグリセロール（例えば、トリステアリン、トリパルミチンおよびトリオレイン）、ワックス、ホスホグリセリド（例えば、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびカルジオリピン）、スフィンゴリピド（例えば、スフィンゴミエリン、セレブロシドおよびガングリオシド）、ステロール（例えば、コレステロールおよびスチグマステロール）、およびステロール脂肪酸エステルが挙げられる。これらの脂肪酸は、飽和脂肪酸（例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、およびリグノセリン酸）であり得るか、または不飽和脂肪酸（例えば、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸およびアラキドン酸）であり得る。
【００９１】
（Ｄ．好ましい実施形態）
１つの特異的な実施形態において、本発明は、磁化可能な微粒子（または磁性マイクロビーズ）を表面コーティングおよび官能基化するために用いられる懸濁液−重合化法に関し、この方法は、以下：
（１）激しい超音波処理および撹拌下で、界面活性剤を含有する有機溶媒中に、５ｎｍと１０００ｎｍとの間の特定の直径を有する単分散した磁性マイクロビーズを分散させる工程；
（２）磁性マイクロビーズを含有する有機溶媒中に、コーティングモノマー、官能基化試薬、開始剤、カップリング剤、および架橋剤を添加する工程；
（３）混合物を、３０分間激しく撹拌して、このモノマーを均等に分散させ、そして窒素のストリームでのパージング下でマイクロビーズの表面上に分配させ；次いで撹拌速度を３０ｒｐｍまで低下させそして反応温度を８０℃まで上昇させ、そして窒素雰囲気下で１２時間保持する工程；
（４）重合化の達成の後で、この磁性樹脂が沈着するまでマグネティックスターラー上でこの反応混合物を撹拌し、そして澄んだ上清を廃棄する工程；ならびに
（５）脱イオン水で洗浄し、その後アセトンで洗浄した磁性樹脂をろ過して、官能基で改変された、コートされたマイクロビーズを得る工程、
を包含する。
【００９２】
この実施形態において、この試薬の量は、要求に応じて変化され得る。全ての有機モノマーは、この磁性マイクロビーズの量に対して、１：４００〜１：１の重量である。全てのモノマーの量は、以下のとおりであり得る：コーティングモノマー０〜８０％、カップリング剤１〜１０％、架橋剤１０〜８０％、官能基化試薬５〜４０％、および開始剤１〜５％。
【００９３】
この実施形態において、適切なコーティングモノマーとしては以下：アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリコールジメチルクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、スチレン、ジリニルベンゼンおよびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。これらのモノマーは、独立してか、または一緒に用いられ得る。そして架橋剤と共に用いられることが、好ましい。
【００９４】
この実施形態において、適切な架橋剤としては、以下：ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、およびジリニル（ｄｉｒｉｎｙｌ）ベンゼンが挙げられるが、これらに限定されない。優れたコーティングの結果は、これらが適切なコーティングモノマーと反応する場合に達成され得る。これらの架橋剤は、独立してか、または一緒に用いられ得る。
【００９５】
この実施形態において、適切な有機溶媒は、単独で使用されるか、または水と混合されたトルエン、ジメチルベンゼン、テトラヒドロフラン、またはエタノールであり得る。これらの有機溶媒は、独立してか、または一緒に用いられ得る。
【００９６】
この実施形態において、アニオン界面活性剤（例えば、ドデシルスルホン酸ナトリウム塩もしくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）、または非イオン性界面活性剤（例えば、アルキルフェノールポリオキシエテンエーテル）が、有機溶媒中にこの磁性マイクロビーズを分散させるために用いられ得る。重合化の前に、この反応系は、このナノ粒子が凝集することを防ぐために、激しく撹拌され得、そして超音波処理を用いて分散され得る。この重合化を開始した後、この撹拌速度は、低下されてこの粒子が互いに衝突するのを防ぎ得る。これらの界面活性剤は、独立してか、または一緒に用いられ得る。
【００９７】
この実施形態において、適切な開始剤は、ベンゾイルペルオキシドまたは２，２’−アゾビスイソブチロニトリルであり得る。これらの開始剤は、独立してか、または一緒に用いられ得る。
【００９８】
このコートされた磁性マイクロビーズの表面は、所望の部分（例えば、生物学的分子）とより効果的に結合するような官能基で改変されているべきである。カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、スルフィドリル基、ヒドロスルフリル基、エポキシ基、エステル基、アルケン基、アルキン基、アルキル基、芳香族基、アルデヒド基、ケトン基、スルフェート基、アミド基、ウレタン基またはこれらの誘導体が、官能基として用いられ得る。これらの磁性マイクロビーズは、これらの官能基を介して、生物学的分子と共有結合し得る。この連結はより安定であり、そして容易には壊れない。１つの実施形態において、このコーティングモノマーは、官能基を含有し得、そしてこれらの二重結合は、官能性試薬として用いられ得る。このコーティングプロセスの間、この官能基を含有するモノマーが、この系に添加され得る。このコーティングプロセスおよび官能基化プロセスは、同時に達成され得る。この実施形態において、適切な官能基化試薬としては、以下：アクリル酸、メタクリル酸、グルシジルアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートおよびメタクロレインが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９９】
この磁性ナノ粒子とコーティングポリマーとの間の極性の差異は、大きいはずである。従って、カップリング試薬を添加して、このポリマーにこのマイクロビーズ表面を完全にコートさせることが、しばしば重要である。このカップリング試薬は、ビス（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェート、ビス（トリメチロプロパンジアクリレート）ホスフェート、およびビス（ペンタエリスリトールトリアクリレート）ホスフェートであり得る。これらのカップリング試薬は、独立してか、または一緒に用いられ得る。これらのカップリング試薬の１方の末端は、強い極性を有するホスホリル基であり得、これは、酸化鉄に強力に結合し得、そして他方の末端は、二重結合であり得、これは、モノマーに結合し、そしてコポリマー化し得る。このモノマーは、重合したナノビーズの表面上に吸着され得る。従って、このモノマーはそれらの間で新しいポリマー粒子を形成しないが、形成されたネットワークを有する１つの平坦なポリマー層が、その表面上に得られ得る。二重結合を有する官能基化試薬を添加することによって、コーティングおよび官能基化のプロセスが、１つの工程で実施され得る。
【０１００】
別の特定の実施形態において、本発明は、上記のプロセスに従って調製された、コートされた磁性の磁化可能なマイクロ粒子（または磁性マイクロビーズ）に関する。官能基を有するこのコートされた磁性マイクロビーズまたはナノビーズは、複合材料を有するポリマーであって、その内部の核は、酸化金属からなり、その外部層は、特定の官能基を含む、ポリマーまたは生物学的高分子により構成される。このコーティングおよび改変プロセスによって、この磁性応答は、著しく減少されるべきではない。この調製された磁性ナノクリスタルのσｓは、高く、そしてその残留磁気および保磁力は、低い。この磁性マイクロビーズは、球形の形状であり得、そして狭い直径分布を有し得る。このコートされた磁性マイクロビーズの直径は、単一であり得、そしてこれらの平均直径は、約１０ｎｍ〜約２μｍであり得る。これらは、沈殿および凝集することなく水性溶液中に均一に分散され、そして生物学的環境において侵食に耐え得る。
【０１０１】
このコーティングプロセスにおいて、このモノマーは、この磁性マイクロビーズを核として用いて重合する。この周囲の層（ｓｈｅｌｌ  ｌａｙｅｒ）の厚さおよびこのコートされたナノビーズの平均密度は、このコーティングモノマー、官能基化試薬、カップリング試薬、および架橋剤の量を変化させることによって制御され得る。約５〜１０００ｎｍの平均直径を有する磁性ナノクリスタルを核として用いてこのモノマーの量を変化させることによって、１０ｎｍ〜約２μｍの平均直径を有するこのコートされた磁性マイクロビーズが調製され得る。
【０１０２】
この実施形態において、Ｆｅ３Ｏ４またはγ−Ｆｅ２Ｏ３を、このコーティングプロセスにおける核として用いることが、好ましい。これらの密度は、４ｋｇ／ｍ３より高い。コートされた磁性マイクロビーズをこの溶液に懸濁したままにし、そしてこれらが侵食または溶解されることを防ぐために、これらのビーズは、有機ポリマーを用いてコートされて、これらの平均密度を減少させて、これらのビーズを、長時間、溶液中に懸濁されたままに得る。
【０１０３】
この実施形態はまた、その精製、濃縮、分離および試験におけるこの磁性マイクロビーズの適用、ならびに例えば、マイクロ電磁ユニットアレイチップ（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｕｎｉｔ  ａｒｒａｙ  ｃｈｉｐ）上での種々の部分（例えば、種々の形態の生物学的分子）の指向性操作のためのキャリアとしてのそれらの適用にも関する。
【０１０４】
この実施形態において調製された磁性マイクロビーズは、生物学的物質の分離において、指向性操作のためのキャリアおよびこの生物学的分子（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリペプチド、タンパク質（酵素、抗原、抗体）および細胞）をマークするための磁性プローブとして用いられ得る。この磁性マイクロビーズプローブは、生物学的分子をマークするため、生物学的調査（例えば、免疫診断）における精製、濃縮、および分離のため、ｃＤＮＡライブラリーおよびマイクロ電磁ユニットアレイチップにおける生物学的分子の指向性操作のためのキャリアの構築のために広範に用いられ得る。
【０１０５】
本発明のコートされた磁性マイクロビーズの官能基と生物学的分子との間の結合は、直接的結合または間接的結合であり得る。好ましくは、これらの磁性マイクロビーズは、使用前に滅菌される。これらは、４℃（ｐＨ４〜１０）で長時間保存され得る。
【０１０６】
１つの例示的な直接的結合法において、これらの磁性マイクロビーズは、リン酸溶液中に分散され得る。生物学的分子が添加される。官能基がエポキシ基である場合、この系は、アルカリ条件で、維持されるべきである。この官能基がカルボキシル基である場合、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドが添加され得る。アミノ基が、生物学的分子と結合する場合、これらは、生物学的分子と結合する前に、グルタルアルデヒドの添加を介して、アルデヒド基に変換され得る。この反応の後に、数時間にわたる低速の撹拌下で、この磁性マイクロビーズが固定化され、そして澄んだ上清が廃棄される。この固定化されたマイクロビーズを、リン酸緩衝液で３回洗浄し、磁性マイクロビーズに結合された生物学的分子を得る。これらのマークされた生物学的分子は、これらの生物学的分子を分離、抽出、および試験するために、特異的な生物学的分子と、示差的に、結合し得る。例えば、抗体がこの磁性マイクロビーズの表面上に固定化される場合、この生物結合体は、その特異的な抗原と結合して、この特異的な抗原を分離し得る。
【０１０７】
１つの例示的な間接的結合法において、特異的な連結系が、生物学的分子（例えば、ビオチンおよびアビジン）を分離するために用いられ得る。この例において、磁性マイクロビーズの表面上の官能基は、アビジンまたはストレプトアビジンと結合される。同時に、この標的の生物学的分子は、ビオチンと結合される。次いで、この標的分子は、ビオチンとアビジンとの間の特異的結合を介して、このバルク溶液から効率的かつ迅速に分離され得る。この生物結合体は、磁力を介して分離され得る。次いで、この標的分子は、洗浄され得る。このプロセスは、臨床的診断、ならびにＤＮＡチップおよびタンパク質チップ上の分析において用いられ得る。
【０１０８】
約５ｎｍと約１０００ｎｍとの間の特定の直径を有する単分散磁性ナノクリスタルが、懸濁液重合法を用いてポリマーでコートされ得、そしてこの重合化の間に官能基モノマーを添加することによって、これらの官能基で改変され得る。その密度、ならびに親水特性および疎水特性が改善され得、そしてこのナノ粒子が崩壊するのを防ぎ得る。このコーティングプロセスにおいて、磁性は、著しくは変化せず、新しい核は形成されず、そしてこの磁性マイクロビーズは凝集しない。モノマーの量を変化させることによって、約１０ｎｍ〜約２μｍの平均直径を有するコートされた磁性マイクロビーズが調製され得る。この磁性マイクロビーズは、狭い直径分布および優れた単分散を有し、かつ水性溶液中に懸濁し続ける。例えば、生物学的分子（例えば、抗原、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素および細胞）は、特異的な結合を介して、磁性マイクロビーズの表面上に固定化され得る。この結合された生物学的分子は、それらの生物学的活性を維持し得る。これらの磁性マイクロビーズは、生物学的分子の精製、濃縮分離および試験に用いられ得、そしてマイクロ電磁ユニットアレイチップにおける生物学的分子の指向性操作のためのキャリアとして用いられ得る。
【実施例】
【０１０９】
（Ｅ．実施例）
（実施例１．２−ヒドロキシエチルメチルメタクリレートを用いた表面コーティングおよび１０ｎｍの磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ結晶のエポキシ官能基付与）
撹拌機、冷却器およびサーモスタット（５００ｍｌのトルエンおよび０．８１６ｇのラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含む）を備えた三つ首フラスコに、３．２７４ｇの超常磁性のナノ結晶を添加した。このナノ結晶を、０．５時間超音波によりトルエン中によく分散させ、そして、激しく撹拌した。０．２４２ｇの開始剤であるベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、２．５ｍｌのモノマー２−ヒドロキシエチルメタクリレート（Ａｃｒｏｓ）、１．５ｍｌの架橋剤であるトリメチロプロパントリアクリレート（Ａｃｒｏｓ）、０．６ｍｌのカップリング剤であるビス−（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェートおよび１．２ｍｌの官能基付与剤であるメトアクリル酸（Ａｃｒｏｓ）の混合物を、フラスコに添加した。この混合物を、窒素流を伴うパージング下で、３０分間、激しく撹拌した。次いで、撹拌速度を３０ｒｐｍまで落とし、そして、反応温度を、８０℃まで上げ、そして、窒素雰囲気下で１２時間維持した。重合の完了後、コート化超常磁性ナノ結晶を、磁場で分離し、次いで、トルエン、アセトン、エタノールおよび脱イオン水で連続的に洗浄して、残渣の界面活性剤および未反応の試薬を除去した。最後に、コート化超常磁性ナノ−ビーズを、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．５）中に分散させ、そして、４℃で保存した。調製した磁性マイクロビーズは、最良の親水特性を有し、そして、水または水溶液中に懸濁し得る。これらは、表面上にエポキシ基を含み、そして、アミノ基を含む生物学的分子と結合し得る。コート化されたＦｅ３Ｏ４磁性ナノ粒子のＦＴ−ＩＲスペクトルは、図２中に示され、これは、コート化ナノ結晶のスペクトルを示す。図２中に一連の吸収バンドがあることが見られ得る。３３９０ｃｍ−１での２−ヒドロキシエチルメタクリレートまたはアクリル酸からのヒドロキシル基の吸収ピークおよび５７６ｃｍ−１でのＦｅ３Ｏ４の吸収ピークの他に、他の観察された吸収ピークは以下を含む：２９３３ｃｍ−１での−ＣＨ２−ピーク；１５６０ｃｍ−１での−Ｃ＝Ｃ−ピーク；２８８５ｃｍ−１での−ＣＨ−ピーク；１２２５ｃｍ−１でのエポキシ基ピーク；１７２８ｃｍ−１での−Ｃ＝Ｏ基ピーク；および１０５７ｃｍ−１での−Ｐ＝Ｏ基ピーク。
【０１１０】
（実施例２．ポリスチレンを用いた表面コーティングおよび５０ｎｍの磁性γ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ結晶上のカルボキシル官能基付与）
スチレンモノマー中に含まれる重合ブロック剤を、重合の前に除去しなければならない。５ｍｌのスチレンを、４ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ溶液で洗浄して、重合ブロック剤を除去し、その後、脱イオン水で洗浄し、モノマーを中性に維持した。このコーティングプロセスは、実施例１中で使用されるプロセスと類似する。
【０１１１】
撹拌機、冷却器およびサーモスタット（５００ｍｌのトルエンおよび０．８１３ｇのドデシルスルホン酸ナトリウム塩を含む）を備えた三つ首フラスコに、２．９７４ｇの５０ｎｍの直径を有する超常磁性γ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ結晶を添加した。このナノ結晶を、０．５時間超音波によりトルエン中によく分散させ、そして、激しく撹拌した。０．２０８ｇの開始剤であるベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、５ｍｌのモノマースチレン、３ｍｌの架橋剤であるジリニルベンゼン、０．５ｍｌのカップリング剤であるビス−（トリメチルプロパンジアクリレート）ホスフェートおよび１．５ｍｌの官能基付与剤であるメトアクリル酸の混合物を、フラスコに添加した。この混合物を、窒素流を伴うパージング下で、３０分間、激しく撹拌した。次いで、撹拌速度を３０ｒｐｍまで落とし、そして、反応温度を、８０℃まで上げ、そして、窒素雰囲気下で１２時間維持した。重合の完了後、コート化超常磁性ナノ結晶を、磁場で分離し、次いで、トルエン、アセトン、エタノールおよび脱イオン水で連続的に洗浄して、残渣の界面活性剤および未反応の試薬を除去した。最後に、コート化超常磁性ナノ−ビーズを、１０ｍｌのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．５）中に分散させ、そして、４℃で保存した。カルボキシル基を有する調製した磁性マイクロビーズは、最良の親水特性を有し、そして、水または水溶液中に懸濁し得る。
【０１１２】
（実施例３．メチルメタクリレートを用いたコーティングおよび２００ｎｍの磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ結晶上のアルデヒド官能基付与）
撹拌機、冷却器およびサーモスタット（５００ｍｌのキシレンおよび０．６１４ｇのアルキルフェノールポリオキシエタンエーテルを含む）を備えた三つ首フラスコに、５．５８４ｇの２００ｎｍの直径を有する超常磁性γ−Ｆｅ３Ｏ４ナノ結晶を添加した。このナノ結晶を、０．５時間超音波によりジメチルベンゼン中によく分散させ、そして、激しく撹拌した。０．２３５ｇのアゾビスイソブチルロニトリル、２．５ｍｌのモノマーメチルメタクリレート、２ｍｌの架橋剤であるペンタエリスリトールジメタクリレート、０．４ｍｌのカップリング剤であるビス−（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェートおよび１．５ｍｌの官能基付与剤であるメトアクロレインの混合物を、フラスコに添加した。この混合物を、窒素流を伴うパージング下で、３０分間、激しく撹拌した。次いで、撹拌速度を３０ｒｐｍまで落とし、そして、反応温度を、８０℃まで上げ、そして、窒素雰囲気下で１２時間維持した。重合の完了後、コート化超常磁性ナノ結晶を、磁場で分離し、次いで、トルエン、アセトン、エタノールおよび脱イオン水で連続的に洗浄して、残渣の界面活性剤および未反応の試薬を除去した。最後に、コート化超常磁性ナノ−ビーズを、１０ｍｌのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．５）中に分散させ、そして、４℃で保存した。調製した磁性マイクロビーズは、アルデヒド基を有する。
【０１１３】
（実施例４．２−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた表面コーティングおよび１００ｎｍの磁性γ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ結晶上のヒドロキシル官能基付与）
撹拌機、冷却器およびサーモスタット（５００ｍｌの８０％エタノールおよび２０％の水、ならびに０．５９３ｇのアルキルフェノールポリオキシエタンエーテルを含む）を備えた三つ首フラスコに、２．９３４ｇの２００ｎｍの直径を有する超常磁性γ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ結晶を添加した。このナノ結晶を、０．５時間超音波によりトルエン中によく分散させ、そして、激しく撹拌した。０．２４７ｇの開始剤であるベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、２ｍｌのモノマー２−ヒドロキシエチルメタクリレート、３．５ｍｌの架橋剤であるペンタエリスリトールトリアクリレート、０．５ｍｌのカップリング剤であるビス（ペンタエリスリトールトリアクリレート）ホスフェートの混合物を、フラスコに添加した。この混合物を、窒素流を伴うパージング下で、３０分間、激しく撹拌した。次いで、撹拌速度を３０ｒｐｍまで落とし、そして、反応温度を、７６℃まで上げ、そして、窒素雰囲気下で１２時間維持した。重合の完了後、コート化超常磁性ナノ結晶を、磁場で分離し、次いで、トルエン、アセトン、エタノールおよび脱イオン水で連続的に洗浄して、残渣の界面活性剤および未反応の試薬を除去した。最後に、コート化超常磁性ナノ−ビーズを、１０ｍｌのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．５）中に分散させ、そして、４℃で保存した。調製した磁性マイクロビーズは、ヒドロキシル基を有する。
【０１１４】
（実施例５．ペンタエリスリトールトリメタクリレートを用いた表面コーティングおよび１０００ｎｍの磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ結晶上のエポキシ官能基付与）
撹拌機、冷却器およびサーモスタット（５００ｍｌのトルエンおよび０．５８３ｇのアドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含む）を備えた三つ首フラスコに、２．８３６ｇの１０００ｎｍの直径を有する超常磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ結晶を添加した。このナノ結晶を、０．５時間超音波によりトルエン中によく分散させ、そして、激しく撹拌した。０．２２７ｇの２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２．２ｍｌのモノマーペンタエリスリトールトリイメタクリレート、１．５ｍｌの架橋剤であるトリメチロプロパントリアクリレート、０．４ｍｌのカップリング剤であるビス（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェートおよび１．８ｍｌの官能基付与剤であるグリシジルアクリレートの混合物を、フラスコに添加した。この混合物を、窒素流を伴うパージング下で、３０分間、激しく撹拌した。次いで、撹拌速度を３０ｒｐｍまで落とし、そして、反応温度を、７６℃まで上げ、そして、窒素雰囲気下で１２時間維持した。重合の完了後、コート化超常磁性ナノ結晶を、磁場で分離し、次いで、トルエン、アセトン、エタノールおよび脱イオン水で連続的に洗浄して、残渣の界面活性剤および未反応の試薬を除去した。最後に、コート化超常磁性ナノ−ビーズを、１０ｍｌのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．５）中に分散させ、そして、４℃で保存した。調製した磁性マイクロビーズは、エポキシ基を有する。
【０１１５】
（実施例６．マイクロ電磁単位アレイチップにおける生物学的分子の指向された操作についての適用）
実施例３から取得された磁性ナノビーズを、標的ビーズと結合させた。マイクロ電磁単位アレイチップにおいて（例えば、米国特許第６，３５５，４９１号を参照のこと）、標的ＤＮＡサンプルを、選択した細胞中で濃縮して、このＤＮＡ分子の指向された操作を理解した。元来のマイクロ電磁単位アレイチップは、１６個の個々にアドレス可能な電磁気極を有する。電磁場を、個々の電磁気極の電流の変化を介して制御し得る。マイクロ電磁単位アレイチップ上のＵＶ曲線接着剤で作製された反応器の下に、１６個の個々にアドレス可能な電磁気極がある。電磁気極に電気を流した場合、溶液中に懸濁された電磁気マイクロビーズは、選択された電磁気極にて濃縮するために、電磁場によって磁化された。指向された操作を、磁性マイクロビーズおよびマイクロビーズで結合された生物学的分子について理解し得る。これは、図３中に示すように顕微鏡下で明らかに観察された。
【０１１６】
（実施例７．免疫化分析についての適用）
本研究では、従来のサンドイッチアッセイを使用した。エッペンドルフチューブへの吸収に起因するタンパク質のロスを防止するために、１．５ｍｌのエッペンドルフチューブを、１％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）でコートし、そして、密閉下で一晩、４℃に維持した。実施例５中で調製した磁性ナノビーズ（２０μｇ／μｌ）の懸濁液５０μｌを、このチューブに添加し、その後、２００μｌのヤギ抗ヒトＩｇＧ炭酸ナトリウム緩衝液を添加した。この反応を、振動下で、３７℃にて２時間続けた。次いで、磁性ナノビーズを、磁性スタンドによって固定化し、そして、透明な上清を捨てた。固定化したナノビーズを、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ、Ｎａ２ＨＰＯ４  ８．１ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４  １．９ｍＭ、ＮａＣｌ  ０．１４Ｍ、Ｔｗｅｅｎ２０  ０．０５％、ｐＨ７．４）で３回（各５分間）洗浄した。ナノビーズを、１％のＢＳＡ溶液でブロックし、そして、この反応を、３７℃で１時間続けた。これは、非特異的に吸収された抗原の除去に必要である。次いで、２００μｌの抗原（すなわち、ヒト免疫グロブリンＩｇＧ）を、閉まったエッペンドルフチューブに添加し、そして、反応を３７℃にて１時間続けた。ナノビーズを、リン酸緩衝液で、３回（各５分間）洗浄した。ＦＩＴＣで標識したウサギ抗ヒトＩｇＧ２００μｌを、エッペンドルフチューブに添加し、そして、反応を３７℃にて２時間続けた。次いで、磁性マイクロビーズを、ＰＢＳで２回洗浄し、その後、脱イオン水で洗浄した。磁性ナノビーズを、５０μｌのＰＢＳ溶液で希釈した。
【０１１７】
ガラススライド上での標識化抗体を用いたイムノアッセイの読み出し、および蛍光強度の計測を、２つのレーザー出力を備えたＳｃａｎｎｅｒ  Ａｒｒａｙ  ４０００で実施した。ガラス顕微チップ（ｇｌａｓｓ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  ｃｈｉｐ）を、最初に、クロム希薄酸水中に２時間浸漬し、大量の脱イオン水でリンスし、そして、窒素流で乾燥させた。これらを、それぞれヘキサン、アセトンおよびエタノール中で、１５分間、超音波によって連続的に洗浄し、８０℃で５分間乾燥させた。次いで、磁性マイクロビーズを含む得られた懸濁液を、ロボットを利用するマイクロ分散システムを使用して、チップの活性化表面上に一滴ごと分散させた。各分配の容積は、ピコリットルの規模である。各スポットの直径は、約３００μｍであり、そして、２つのスポット間の距離は、８００μｍであった。次いで、このチップを、窒素流中で乾燥させた。次いで、このチップの蛍光画像化を、Ｓｃａｎｎｅｒ  Ａｒｒａｙ  ４０００で実行した。５３２ｎｍのレーザー線を、励起力として使用した。
【０１１８】
（実施例８．コート化磁性ナノビーズを使用するゲノムＤＮＡの吸収）
上記の実施例中で調製されたコート化磁性ナノビーズを使用して、生物学的サンプルからＤＮＡを抽出、分離および精製し得、そして、ＤＮＡの収率を、塩または有機溶媒の使用ならびにそれらの濃度およびｐＨを変化させることで制御し得る。このプロセスの工程は、以下のようである。４０μｌの磁性ナノビーズ懸濁液（１５ｍｇ／ｍｌ）を含む滅菌エッペンドルフチューブに、１５μｌの０．４μｇ／μｌのλＤＮＡ（Ｈｉｎｄ  消化）マーカーを添加した。この混合物を、１５秒間、穏やかにボルテックスすることによって懸濁した。８０μｌの４ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＩ溶液を、このチューブに添加した。この混合物を、３０秒間穏やかにボルテックスし、そして、３分間インキュベートした。次いで、１００μｌのイソプロパノールを、このチューブに添加した。この混合物を、５秒間穏やかにボルテックスし、そして、２分間インキュベートした。ナノビーズを、磁性スタンドで固定化し、そして、上清を捨てた。ゲノムＤＮＡを吸着した磁性ナノビーズを、イソプロパノールで２回洗浄した。次いで、５０μｌのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ（ｐＨ８．０、Ｔｒｉｓ  ＨＣｌ  １０ｍｍｏｌ／Ｌ、ＥＤＴＡ  １ｍｍｏｌ／Ｌ）を、このチューブに添加し、そして、６２℃で１２分間インキュベートし、ゲノムＤＮＡを溶出した。磁性ナノビーズを、ＴＥ溶液から分離した。ゲノムＤＮＡを含む分離したＴＥ溶液を、アガロースゲル電気泳動で分析した。異なる分子量を有するＤＮＡの収率が明らかに異なるということが、図４中に示された。
【０１１９】
（実施例９．コート化磁性ナノビーズを使用したＥ．ｃｏｌｉのゲノムＤＮＡの分離）
一晩培養したＥ．ｃｏｌｉ細菌をサンプルとした。１ｍｌの細胞培養物を、滅菌した（ｕｐｅｒｉｚｅ）のエッペンドルフチューブ中に配置し、次いで、３０００ｒｐｍで３０秒間遠心分離した。透明な上清を捨てた。５００μｌのＳＤＳ分解液を添加した。この混合物を、穏やかに撹拌し、そして、室温に１０分間配置した。次いで、１５ｍＭの磁性ナノ粒子の懸濁液５０μｌを添加し、その後、３００μｌのアセトンを添加した。この混合物を、３０秒間、穏やかにボルテックスルすることによって再懸濁し、そして、５分間インキュベートした。磁性ナノ粒子を、Ｐｒｏｍａｇａの磁性スタンドで固定化し、そして、透明の上清を捨てた。固定化ナノ粒子を、７０％水性エタノールで２回洗浄した。次いで、１００μｌのＴＥ（ｐＨ８．０）を添加し、この混合物を、１０分間、水浴中で６５℃に維持した。磁性ナノ粒子を、磁性スタンドで固定化し、そして、溶出液を回収し、そして、アガロースゲル電気泳動および紫外分光法によって分析した。
【０１２０】
図５は、異なる分離技術および異なって分散された磁性マイクロビーズを使用して、Ｅ．ｃｏｌｉから単離されたゲノムＤＮＡのアガロースゲル電気泳動の結果を示す。全てのサンプルのＯＤ２６０／ＯＤ２８０比は、溶出液を希釈した場合、１．８よりも高い。ゲノムＤＮＡの収率は、３０μｇｌ／μｌである。従来の方法と比較した際、磁性ナノビーズ法は、同様の収率および純度でゲノムＤＮＡを分離する。この方法は、以下に利点を有する：（１）全てのプロセスを完了することが簡単で、ほんの２０分しかかからない；（２）自動化プロセスに適している；（３）この方法は、遠心分離手順および有毒な薬剤なしで完了し得る；ならびに（４）このプロセスを、再スタートなしに、室温にて２４時間の間の任意の中断後、再開し得る。
【０１２１】
上記の実施例は、例示的な目的のみのために含まれ、そして、本発明の範囲を限定することが意図されない。上記に記載の実施例に対して多くのバリエーションが可能である。上記に記載の実施例に対する改変物およびバリエーションは、当業者に明白なので、本発明が、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、実施例１において記載される、コーティングされたＦｅ３Ｏ４磁気ナノ粒子の、磁化推定ループを図示する。
【図２】図２は、実施例１において記載される、コーティングされたＦｅ３Ｏ４磁気ナノ粒子のＦＴ−ＩＲスペクトルを図示する。
【図３】図３は、実施例６において記載される、電磁極が通電された場合の、コーティングされた磁気性微粒子の濃縮の拡大図を図示する。
【図４】図４は、実施例８において記載される、異なるイオン条件、ｐＨ条件および溶媒条件において、本発明のコーティングされた磁気性微粒子を使用して単離されたゲノムＤＮＡの例示的なアガロースゲル電気泳動を図示する。レーン１：１００μｌ  ＮａＩ＋１００μｌ  イソプロパノール；２：５０μｌ  ＮａＩ＋１５０μｌ  イソプロパノール；３：１５０μｌ  ＮａＩ＋５０μｌ  イソプロパノール；４：１００μｌ  ＮａＩ＋１００μｌ  エタノール；５：１００μｌ  ＮａＣｌ＋１００μｌ  エタノール；６：ＮａＩ＋２００μｌ  ＰＥＧ；７：ＮａＩ＋２００μｌＰＥＧ＋１００μｌ  エタノール；８：１００μｌ  ＮａＣｌ＋１００μｌ  イソプロパノール；９：１００μｌ  ＮａＩ＋１００μｌ  メタノール；１０：ＮａＩ＋１００μｌ  尿素＋１００μｌ  イソプロパノール；１１：１００μｌ  ＳＤＳ＋１００μｌ  エタノール；１２：１００μｌ  ＳＤＳ＋１００μｌ  メタノール；１３：ＮａＩ＋１００μｌ  尿素＋１００μｌ  メタノール；１４：ＮａＩ＋１００μｌ  尿素＋１００μｌ  メタノール；およびＭ：λＤＮＡマーカー（ＨｉｎｄＩＩＩ単独消化）。
【図５】図５は、実施例９において記載される、異なるコーティングされた磁気性微粒子を使用して、Ｅ．ｃｏｌｉから単離されたゲノムＤＮＡの例示的なアガロースゲル電気泳動を図示する。レーン１：コーティングされない磁気性微粒子；２：コーティングされない磁気性微粒子；３：ポリスチレンでコーティングされた磁気性微粒子；４：メチルメタクリレートでコーティングされた磁気性微粒子；５：グルコサミンでコーティングされた磁気性コーティング微粒子；６：メタクリル酸でコーティングされた磁気性微粒子；Ｌ：フェノールクロロホルムで単離されたＤＮＡ；およびＭ：λＤＮＡマーカー（ＨｉｎｄＩＩＩ単独消化）。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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