(57)【要約】芯がアルミナおよび／またはアルミナとシリカとの混合相であり、中間層が無定形シリカであり、鞘が鉄を含み、該鉄が元素状でおよび／または二ケイ化一鉄、マグヘマイト、ヘマタイトおよびマグネタイトからなる群より選択される一種以上の強磁性化合物として存在することを特徴とする薄片状多層粒子。この粒子の調製方法および、有機物質の単離および分離における、または酵素的分解反応における、および磁化安定化移動床における、使用が開示されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯がアルミナおよび／またはアルミナとシリカとの混合相であり、中間層が無定形シリカであり、鞘が鉄を含み、該鉄が元素状でおよび／または二ケイ化一鉄、マグヘマイト、ヘマタイトおよびマグネタイトからなる群より選択される一種以上の強磁性化合物として存在する、複数の層を有することを特徴とする薄片状粒子。
【請求項２】
鞘の外側に、核酸または蛋白質に結合することができる無機および／または有機カップリング試薬を含むさらなる層があることを特徴とする請求項１に記載の薄片状粒子。
【請求項３】
無機カップリング試薬がＳｉＯ２であり、有機カップリング試薬が、必要により酵素に結合される、特徴的に官能化されたシランであることを特徴とする請求項２に記載の薄片状粒子。
【請求項４】
芯が粒子の１０〜９０重量％、好ましくは１５〜４０重量％であり、被覆層が９０〜１０重量％、好ましくは８５〜６０重量％であり、そのうちの鞘分が全粒子の５〜５０重量％、好ましくは１０〜４５重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄片状粒子。
【請求項５】
アルミニウム粉末を水中に懸濁させ水溶性シリケートをこの懸濁液にｐＨ５〜９、好ましくは７〜８で添加する第１の工程、水溶性鉄塩をこの懸濁液にｐＨ２〜５、好ましくは３〜４で添加する第２の工程、粒子を分離し、必要により洗浄し、そして乾燥する第３の工程、および必要により予備乾燥された粒子を焼成する第４の工程を含むことを特徴とする薄片状粒子の製造方法。
【請求項６】
第４の工程が、４００〜８００℃、好ましくは５００〜６００℃の温度で行われる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１の工程と同様に水溶性シリケートを添加することにより後被覆する第５の工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
官能化されたシランで後被覆するさらなる工程を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
シランが酵素に結合されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の方法により得られることを特徴とする薄片状粒子。
【請求項１１】
核酸およびビオチンならびにビオチン化蛋白質を水溶液から単離させるための請求項１〜４および１０のいずれかに記載の薄片状粒子の使用。
【請求項１２】
磁化安定化移動床における請求項１〜４および１０のいずれかに記載の薄片状粒子の使用。
【請求項１３】
基質の酵素的転換における請求項１〜４および１０のいずれかに記載の薄片状粒子の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
この発明は、被覆アルミナ粒子に基づく薄片状磁性粒子に関する。さらに、本発明は、これらの粒子の製造および使用に関する。
【０００２】
（背景技術）
磁性粒子は種々の用途を有する。例えば、これらは、酵素の固定または核酸および蛋白質の分離のために使用される。
【０００３】
例えば、米国特許第４，３４３，９０１号は、ゾル−ゲル技術により得られる、無機酸化物および強磁性粒子からなる酵素固定用磁性粒子を記載している。
【０００４】
米国特許第４，２８０，９１８号は、陽電荷を有するＦｅ２Ｏ３またはコバルト吸蔵Ｆｅ３Ｏ４の分散液と、陰電荷を有するコロイド状ＳｉＯ２とを混合し、続いて超音波処理することにより製造される磁性粒子の分散液を記載している。
【０００５】
欧州特許０  ３４３  ９３４号は、磁性材料の芯と無機酸化物の鞘とからなると共にゾル−ゲル技術により得られる磁性粒子を開示している。
【０００６】
独国特許１９６  ３８  ５９１号は、特定の粒子寸法を有すると共にシリカの被覆層を有する磁性粒子でスポット被覆された単分散ＳｉＯ２粒子に基づく球状磁性粒子を開示している。これらの粒子は、核酸とビオチンおよび、ビオチン化核酸または蛋白質もしくは他のビオチン標識分子を単離するのに用いられる。
【０００７】
これらの従来の磁性粒子は、単に磁性または磁化可能酸化物を含むのみで、それ故に磁化性能が制限されている。
【０００８】
さらに、前記粒子の球状構造は、前記単離法における単離性能ならびに粒子の表面積を制限する。
【０００９】
本発明の目的は、これらの不利益を克服し、高度の磁化性能および大きな表面積を有する安定で容易に濾過可能な粒子を提供することにある。
【００１０】
（発明の開示）
この目的は、芯がアルミナおよび／またはアルミナとシリカとの混合相であり、中間層が無定形シリカであり、鞘が鉄を含み、該鉄が元素状でおよび／または二ケイ化一鉄、マグヘマイト、ヘマタイトおよびマグネタイトからなる群より選択される一種以上の強磁性化合物として存在する薄片状多層粒子を提供することにより達成される。
【００１１】
この基本的構造を有する全ての粒子が本発明に従うが、各層の割合は必要により変えることができる。例えば、磁性または磁化可能鞘の割合が大きいと、磁気特性が向上する。粒子が高い安定性を有すべき場合、芯および中間層が粒子全体に比較的大きく寄与すると理解されるであろう。
【００１２】
本発明は、さらに、課題の層状構造を得るための製造方法を提供する。
【００１３】
この方法は、アルミニウム粉末を水中に懸濁させ水溶性シリケートをこの懸濁液にｐＨ５〜９、好ましくは７〜８で添加する第１の工程、水溶性鉄塩をこの懸濁液にｐＨ２〜５、好ましくは３〜４で添加する第２の工程、粒子を分離し、必要により洗浄し、そして乾燥する第３の工程、および粒子を焼成する第４の工程からなる。第４の工程は、好ましくは４００〜８００℃、特に好ましくは５００〜６００℃の温度で行われる。
【００１４】
第１の工程はアルミニウム粒子上へのＳｉＯ２の沈着であり、第２の工程は水酸化鉄またはオキシ水和鉄の沈着であり、最後の工程は、焼成前にはＳｉＯ２中間層を有するアルミニウム芯および水酸化鉄ないしオキシ水酸化鉄の鞘からなっている粒子を、アルミノテルミー法（テルミット法）により本発明の粒子を形成する反応である。
【００１５】
この方法は、保護ガス、例えば、窒素、雰囲気下または空気雰囲気下に行うことができる。後者の場合、アルミニウムのアルミナへの酸化は、空気からの元素酸素により行うこともできるが、保護ガス雰囲気下では中間層および鞘の化学的に結合した酸素のみで行われる。しかしながら、いずれの場合も、中間層および鞘の酸化物、水酸化物またはオキシ水酸化物の実質的部分が鉄元素および珪素元素に還元される。それゆえ、これらは元素状で並んで存在するか、二ケイ化一鉄の合金となって存在する。
【００１６】
担体アルミニウムと、水溶性シリケート（例えば、珪酸ナトリウム）および鉄塩溶液の使用量間の化学量論に依存し、かつ焼成が空気中のみならず窒素中でも行うことができるという状況にあるため、元素アルミニウムを完全に酸化するのに充分な量で酸素を利用することができない。従って、個々の層は元素アルミニウムも含むが、これは本発明の目的の達成に影響を与えない。しかしながら、アルミニウムの酸化は、元素珪素を形成するためのシリカの所望の部分的還元も伴い、元素珪素は、同様に、本発明の目的の達成を損なうことなく粒子中に存在することができる。しかしながら、通常、このように形成された元素珪素は、アルミノテルミー法で得られる元素鉄と完全にまたは部分的に合金されて、二ケイ化一鉄が形成される。
【００１７】
第１および第２の工程で用いられるアルミニウム、水溶性シリケートおよび鉄塩の量を変化させることにより、前述のような粒子の特性を、望まれるように変えることができる。同様に、組成を変化させることにより、粒子の色を左右することができる。
【００１８】
焼成中の雰囲気の状況が芯の組成も左右し、保護ガス、例えば窒素、雰囲気下にアルミナ−シリカ混合層を選択的に形成することができる。
【００１９】
大部分の用途において、芯が粒子の１０〜９０重量％、好ましくは１５〜４０重量％であり、被覆層が粒子の９０〜１０重量％、好ましくは８５〜６０重量％であることが有利である。鞘の特に有利な割合は全粒子を基準に５〜５０重量％、好ましくは１０〜４５重量％である。
【００２０】
好ましくは、続いて、鞘の外側に、無機および／または有機カップリング試薬を適用することである。使用可能な無機カップリング剤はシリカのさらなる層であり、これは、例えば、さらなる被覆をすることなく核酸を結合することができる。このようなシリカ層は、さらに、共有結合された有機基で変性することができる。これに用いられるシランは、分離される物質が磁性粒子と可逆的に結合する官能基を有するように構成される。詳細は、独国特許４２  ３３  ３９６号および独国特許４３  １６  ８１４号から理解することができる。例えば、ビオチンおよびビオチン化物質を回収するために、使用可能なシラン化剤は、ストレプトアビジンが結合するγ−アルミノプロピルシランである。
【００２１】
後被覆せずに、あるいは無機カップリング試薬で後被覆した本発明の粒子および／またはシランで後被覆された粒子は、酵素を物理吸着、化学吸着または共有結合することもできるので、粒子は酵素で変性される表面を有している。
【００２２】
従って、本発明の粒子は、水溶液から核酸およびビオチンならびにビオチン化蛋白質も単離するのに用いられ、同時に酵素反応槽中でも用いうる。
【００２３】
さらに、本発明の粒子は、磁化安定化移動床でも用いることができる。
【００２４】
（実施例）
以下の製造例により、本発明を、限定することなく、より詳細に説明する。
製造例
アルミニウム粉末（Ｅｃｋａｒｔ社製のＳｔａｎｄａｒｄ  Ｒｅｓｉｓｔ  ５０１）５０ｇを７５℃で水２０００ｍｌ中に懸濁させる。約１１重量％の珪酸ナトリウム溶液２８０ｇを、１８％塩酸の同時添加によりｐＨを維持しながら、ｐＨ７．５で添加する。珪酸ナトリウムの添加完了後、反応液を１時間攪拌し、塩酸を用いてｐＨを徐々に３．５に調節する。続いて塩化鉄（ＩＩＩ）溶液（鉄含量：７％）７４０ｍｌを、３２％水酸化ナトリウム溶液によりｐＨを一定に維持しながら、添加する。さらに３０分間の攪拌後、懸濁液を吸引濾去し、洗浄し、１１０℃で一晩乾燥する。この後に、保護ガス下に６００℃で３０分間焼成して、本発明の粒子を得る。
【００２５】
本発明のさらなる粒子を、珪酸ナトリウムの量を変えるのみならず、塩化鉄（ＩＩＩ）の量も変えることにより調製した。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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