(57)【要約】【課題】高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法、前記方法で製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子、および前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を用いた核酸の分離方法を提供すること。【解決手段】前記方法は、（ａ）蒸溜水とアルコールの混合溶媒に磁性ナノ粒子、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒を添加して得られる溶液を超音波で分散させるステップ；及び（ｂ）前記分散した溶液にシランを添加してシリカ磁性ナノ粒子を製造するステップを含む。本発明は、シリカ含有量が０．５〜２．５重量%で、粒子の大きさは３００〜６００ｎｍ、コーティングの厚さは１〜１５ｎｍである高活性シリカ磁性ナノ粒子を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のステップを含む高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法:
（ａ）蒸溜水とアルコールの混合溶媒に磁性ナノ粒子、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒を添加して得られる溶液を超音波で分散させるステップ；及び
（ｂ）前記分散した溶液にシラン（ｓｉｌａｎｅ）を添加してシリカ磁性ナノ粒子を製造するステップ。
【請求項２】
前記アルコールは、メチルアルコール（Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、エチルアルコール（Ｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、プロピルアルコール（Ｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）及びブチルアルコール（Ｂｕｔｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合溶媒は、３０体積%以下の蒸留水を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記シラン（Ｓｉｌａｎｅ）は、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸塩基触媒は、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、フッ酸（ＨＦ）、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）及び酢酸（Ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シラン（Ｓｉｌａｎｅ）は、溶媒１００体積部に対して０．０１〜０．５体積部の量で添加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
シラン（Ｓｉｌａｎｅ）の添加量によって、前記シリカ磁性ナノ粒子の表面にコーティングされたシリカの厚さが制御されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記磁性ナノ粒子は、鉄、コバルト、ニッケル、酸化鉄、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及びこれらの混合物からなる群から選択される１種以上の粒子であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記磁性ナノ粒子は、酸化鉄、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びこれらの混合物で構成された群から選択される１種以上の粒子であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁性ナノ粒子は、蒸留水、アルコール、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒の１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部の量で添加されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記水溶性疎水溶媒は、ペンタン（Ｐｅｎｔａｎｅ）、シクロペンタン（Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ）、ヘキサン（Ｈｅｘａｎｅ）、シクロヘキサン（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、トルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ）、ベンゼン（Ｂｅｎｚｅｎｅ）、キシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）、ジエチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、ジオキサン（Ｄｉｏｘａｎｅ）、クロロホルム（Ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）及びジクロロメタン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記磁性ナノ粒子と前記シランは、１：０．１〜１：３．０の重量比で添加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
シリカ含有量は０．５〜２．５重量%、粒子の大きさは３００〜６００ｎｍ、コーティングの厚さは１〜１５ｎｍである高活性シリカ磁性ナノ粒子。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法によって製造されることを特徴とする請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子。
【請求項１５】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を核酸結合性担体として用いることを特徴とする核酸の分離精製方法。
【請求項１６】
前記核酸は、プラスミドＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ＰＣＲ  ＤＮＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ＤＮＡ）、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、リボザイム（ｒｉｂｏｚｙｍｅｓ）、アプタマー（ａｐｔａｍｅｒｓ）及びオリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の核酸の分離精製方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用組成物。
【請求項１８】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出による診断用組成物。
【請求項１９】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用キット。
【請求項２０】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出による診断用キット。
【請求項２１】
請求項１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子をタンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製及び内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去で構成される群から選択される過程に用いることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法、前記方法で製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子、これを含む核酸分離用及び診断用組成物とキット、そして前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を利用した核酸の分離及び診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性粒子（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を利用してバイオ関連素材として応用した研究が最近盛んになっている。磁性粒子は、生命工学研究で用いられる基本素材物質として多く応用され始めて、磁性粒子を利用してバイオ物質を速くかつ簡単に分離するのに用いられている。従来のバイオ物質、特に核酸（Ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）の分離方法は、多くの時間と労力が必要な工程で何ステップかの抽出と遠心分離ステップを経るが、分離する核酸の収率及び純度が低く、自動化または大量分離方法で用いるには適切ではなかった。しかし最近の研究で、特別な磁性粒子が製造されて、適切なバッファー条件で磁性粒子を用いて非常に速く効率のよい核酸分離方法が開発された（米国特許第５，５２３，２３１号、米国特許第５，６６５，５５４号）。また、前記核酸分離方法を用いると、数多くの試料を同時に処理して、核酸を分離できる自動化方法を提供することができる。例えば、ロボット自動装置を使えば数百または数千の試料を自動で処理して所望の核酸を大量に分離することができる。
【０００３】
生物学的試料からの核酸（ＤＮＡとＲＮＡ）の分離は、生化学研究及び診断プロセスで最も重要なステップである。試料から遺伝子物質を分離しなければ次のステップである遺伝子検出、遺伝子クローニング、遺伝子シーケンス、遺伝子増幅、ｃＤＮＡ合成などが行われることができない。様々な細胞混合物からＤＮＡまたはＲＮＡを分離するためには、効果的でかつ再現性のある分離方法が必要で、最近磁性粒子を利用した分離方法が開発されている。磁性粒子を利用した核酸の分離方法は、磁性粒子の遺伝子との結合を誘導した後、試料に外部磁場を適用して核酸を分離することを含む。一般にＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などを分離精製するのに用いられる磁性粒子は、粒子の大きさが１００ｎｍ〜１０μｍ程度が適当と知られている。
【０００４】
このように磁性粒子が遺伝子（核酸）やタンパク質分離精製に用いられるためには、粒子の表面に遺伝子や特定タンパク質と結合が可能な機能基を接合させなければならない。このためには、有機物機能基またはシリカを利用して磁性粒子をコーティングしなければならない。
【０００５】
上述した核酸などバイオ物質の分離に用いられる磁性粒子材料中代表的な例が酸化鉄磁性粒子である。酸化鉄磁性粒子は、一般にマグネタイト（Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ；Ｆｅ３Ｏ４）、マグヘマイト（Ｍａｇｈｅｍｉｔｅ；Ｆｅ２Ｏ３）または、ヘマタイト（Ｈｅｍａｔｉｔｅ；Ｆｅ２Ｏ３）で存在して、酸化鉄磁性粒子は、バイオ物質、例えば核酸（ＤＮＡとＲＮＡ）、タンパク質、ペプチド及びポリペプチド、脂質（Ｌｉｐｉｄｓ）などの分離精製に使用が可能である。
【０００６】
既存の核酸分離用磁性粒子製造方法は、鉄塩化合物から液状還元法で鉄または鉄酸化物磁性粒子を製造して、ここにシリカ、高分子または非磁性物質（例えば、金または銀）でコーティングしてこそ磁性粒子間の凝集と相互作用がない磁性粒子の製造が可能であった。最近になってこのような磁性粒子のうちシリカコーティング磁性粒子が多く開発されている（米国特許第６，０２７，９４５号、米国特許第６，６７３，６３１号、米国特許第７，１８３，００２号、日本特許第３２５３６３８号)。しかし、このようなシリカコーティング磁性粒子は、製造過程が複雑で、シリカコーティング磁性粒子による核酸などバイオ物質の分離収率が低いという短所がある。
【０００７】
そこで、本発明者等は、シリカ磁性粒子の化学的製造方法において、シラン処理方法を用いてアルコール溶媒に酸塩基触媒を添加してシリカ形成反応を誘導する場合、高活性シリカ磁性ナノ粒子を製造できることを確認して、本発明を完成するようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５２３，２３１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６６５，５５４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０２７，９４５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，６７３，６３１号明細書
【特許文献５】米国特許第７，１８３，００２号明細書
【特許文献６】特許第３２５３６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、バイオ物質、特に核酸の精製効率が向上された高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、前記方法で製造されて、核酸精製効率が向上された高活性シリカ磁性ナノ粒子を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を核酸結合性担体として用いることを特徴とする核酸の分離精製方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用組成物を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出に基づく診断用組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用キットを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する、核酸検出に基づく診断用キットを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子をタンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製及び内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去で構成される群から選択される過程に用いることを特徴とする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明は、（ａ）蒸溜水とアルコールの混合溶媒に磁性ナノ粒子、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒を添加した溶液を超音波で分散させるステップ；及び（ｂ）前記分散した溶液にシラン（ｓｉｌａｎｅ）を添加してシリカ磁性ナノ粒子を製造するステップを含む高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法を提供する。
【００１６】
本発明はまた、シリカ含有量が０．５〜２．５重量%で、粒子の大きさは３００〜６００ｎｍ、コーティングの厚さは１〜１５ｎｍである高活性シリカ磁性ナノ粒子を提供する。好ましくは本発明に係る高活性シリカ磁性ナノ粒子は、本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法によって製造されることができる。
【００１７】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を核酸結合性担体として用いることを特徴とする核酸の分離精製方法を提供する。
【００１８】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用組成物を提供する。
【００１９】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出に基づく診断用組成物を提供する。
【００２０】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用キットを提供する。
【００２１】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出に基づく診断用キットを提供する。
【００２２】
本発明はまた、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子をタンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製及び内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去で構成される群から選択される過程に用いることを特徴とする方法を提供する。
【００２３】
有利な効果
本発明によって製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子は、シリカで完全にコーティングされた磁性ナノ粒子を含有し、バイオ物質、特に核酸の分離用試薬物質として用いられ、高収率で核酸を分離精製することができる。さらに、高活性シリカ磁性ナノ粒子は、タンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製、内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去などにも使用することができる。
【００２４】
本発明は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
下記のステップを含む高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法:
（ａ）蒸溜水とアルコールの混合溶媒に磁性ナノ粒子、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒を添加して得られる溶液を超音波で分散させるステップ；及び
（ｂ）前記分散した溶液にシラン（ｓｉｌａｎｅ）を添加してシリカ磁性ナノ粒子を製造するステップ。
（項目２）
前記アルコールは、メチルアルコール（Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、エチルアルコール（Ｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、プロピルアルコール（Ｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）及びブチルアルコール（Ｂｕｔｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）で構成された群から選択されることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目３）
前記混合溶媒は、３０体積%以下の蒸留水を含むことを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目４）
前記シラン（Ｓｉｌａｎｅ）は、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランであることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目５）
前記酸塩基触媒は、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、フッ酸（ＨＦ）、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）及び酢酸（Ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）で構成された群から選択されることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目６）
前記シラン（Ｓｉｌａｎｅ）は、溶媒１００体積部に対して０．０１〜０．５体積部の量で添加されることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目７）
シラン（Ｓｉｌａｎｅ）の添加量によって、前記シリカ磁性ナノ粒子の表面にコーティングされたシリカの厚さが制御されることを特徴とする項目６に記載の方法。
（項目８）
前記磁性ナノ粒子は、鉄、コバルト、ニッケル、酸化鉄、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及びこれらの混合物からなる群から選択される１種以上の粒子であることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目９）
前記磁性ナノ粒子は、酸化鉄、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びこれらの混合物で構成された群から選択される１種以上の粒子であることを特徴とする項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記磁性ナノ粒子は、蒸留水、アルコール、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒の１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部の量で添加されることを特徴とする項目７に記載の方法。
（項目１１）
前記水溶性疎水溶媒は、ペンタン（Ｐｅｎｔａｎｅ）、シクロペンタン（Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ）、ヘキサン（Ｈｅｘａｎｅ）、シクロヘキサン（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、トルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ）、ベンゼン（Ｂｅｎｚｅｎｅ）、キシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）、ジエチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、ジオキサン（Ｄｉｏｘａｎｅ）、クロロホルム（Ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）及びジクロロメタン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）で構成された群から選択されることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記磁性ナノ粒子と前記シランは、１：０．１〜１：３．０の重量比で添加されることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目１３）
シリカ含有量は０．５〜２．５重量%、粒子の大きさは３００〜６００ｎｍ、コーティングの厚さは１〜１５ｎｍである高活性シリカ磁性ナノ粒子。
（項目１４）
項目１から項目１１のいずれかに記載の方法によって製造されることを特徴とする項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子。
（項目１５）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を核酸結合性担体として用いることを特徴とする核酸の分離精製方法。
（項目１６）
前記核酸は、プラスミドＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ＰＣＲ  ＤＮＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ＤＮＡ）、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、リボザイム（ｒｉｂｏｚｙｍｅｓ）、アプタマー（ａｐｔａｍｅｒｓ）及びオリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）で構成された群から選択されることを特徴とする項目１５に記載の核酸の分離精製方法。
（項目１７）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用組成物。
（項目１８）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出による診断用組成物。
（項目１９）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用キット。
（項目２０）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出による診断用キット。
（項目２１）
項目１３に記載の高活性シリカ磁性ナノ粒子をタンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製及び内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去で構成される群から選択される過程に用いることを特徴とする方法。
（本開示の摘要）
本発明は、高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法、前記方法で製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子及び前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を利用した核酸の分離方法に関する。
本発明によって製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子は、シリカで完全にコーティングされた磁性ナノ粒子を含有し、バイオ物質、特に核酸の分離用試薬物質として使われて高い収率で核酸を分離精製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】実施例１で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図３】実施例１で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡−エネルギー分散Ｘ線分光器（ＴＥＭ−ＥＤＳ）分析した結果を示したものである。
【図４】実施例１で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子のゼータ電位を分析した結果を示したものである。
【図５】実施例２で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図６】実施例３で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図７】実施例４で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子を用いて抽出したＤＮＡに対する電気泳動写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
特段滴定されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的用語および化学的用語は、当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に、以下に記載される本明細書で使用される命名法はおよび実験方法は、よく知られており、当該分野で一般に使用されるものである。
本発明では、従来のシリカ磁性粒子の製造方法に比べて簡略であり、シリカ磁性粒子にコーティングされたシリカの量を制御できる新しいシリカ磁性ナノ粒子の製造方法を開発した。本発明によると、ナノサイズのシリカ磁性粒子を用いて表面積を最大化することによって、既存シリカ磁性粒子に比べて核酸に対する抽出効率が高い高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造を可能にした。
【００２７】
従って、一観点において、本発明は、（ａ）蒸溜水とアルコールの混合溶媒に磁性ナノ粒子、酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒を添加した溶液を超音波で分散させるステップ；及び（ｂ）前記分散した溶液にシラン（ｓｉｌａｎｅ）を添加してシリカ磁性ナノ粒子を製造するステップを含む高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法に関する。
【００２８】
本発明に係る製造方法で溶媒は、蒸溜水とアルコールの混合溶媒が用いられる。本発明において、アルコールは、メチルアルコール（Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、エチルアルコール（Ｅｔｈｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、プロピルアルコール（Ｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）、ブチルアルコール（Ｂｕｔｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）または、これらのうちの２種以上の混合物を用いることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるのではない。また、本発明において、蒸溜水は、２次蒸溜水または３次蒸溜水（超純水）を用いることが好ましい。
【００２９】
本発明において、前記混合溶媒は、３０体積%以下の蒸溜水を含むのが好ましい。
本発明に係る製造方法で、ステップ（ｂ）でシラン化合物を添加するが、前記シラン化合物は、酸塩基触媒と反応して磁性ナノ粒子の表面にシリカコーティングが形成される。
【００３０】
本発明に係る製造方法で使用可能なシラン（Ｓｉｌａｎｅ）の例としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランまたはこれらの混合物が挙げられるが、これに限定されるのではない。
【００３１】
前記シラン（Ｓｉｌａｎｅ）化合物は、溶媒として用いる蒸溜水とアルコール、そして添加した酸塩基触媒及び水溶性疎水溶媒の全体積の１００体積部に対して０．０１〜０．５体積部の量で添加されて、好ましくは、０．０１〜０．２体積部の量で添加され得る。もし、０．５体積部を超える量でシラン化合物が添加されると、シリカ形成に影響を与えてシリカ磁性ナノ粒子が凝集し、０．０１体積部未満であると、磁性ナノ粒子の表面にシリカコーティングが形成されない。
【００３２】
本発明で使用できる前記酸塩基触媒の例は、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、フッ酸（ＨＦ）、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）及び酢酸（Ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）等が挙げられるが、これに限定されず、好ましくはアンモニア水を用いることができる
【００３３】
また、本発明に係る製造方法は、前記シラン化合物を添加する量によって、シリカ磁性ナノ粒子の表面にコーティングされるシリカの厚さが制御できる特徴がある。
【００３４】
本発明に係る製造方法で使用される磁性ナノ粒子は、酸化鉄（Ｈｅｍａｔｉｔｅ、Ｍａｇｈｅｍｉｔｅ；Ｆｅ２Ｏ３、Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ；Ｆｅ３Ｏ４）、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、鉄、コバルト、ニッケル、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される１種以上でできている金属ナノ粒子であるが、必ずしもこれに限定するのではない。最も好ましくは、金属ナノ粒子は、１００〜５００nmの大きさの酸化鉄（Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）ナノ粒子である。本発明において、酸化鉄磁性ナノ粒子は、合成により製造したり市販されるのを購入して使用され、酸化鉄、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）またはこれらの混合物が使用され得る。
【００３５】
１つの方法において、酸化鉄磁性ナノ粒子は、例えば、カルボニル鉄を高温の溶媒に瞬間的に注入すると、熱分解によって二酸化炭素が発生しながら鉄磁性粒子が製造され、製造された鉄磁性粒子を酸化させて製造することができる。また他の製造方法で、ＦｅＣｌ２とＦｅＣｌ３混合液にアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）を添加して酸化鉄を製造する方法も広く知られている。
【００３６】
前記磁性ナノ粒子は、総重量(蒸溜水、アルコール、酸塩基触媒、水溶性疎水溶媒)１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部の量で用いられ、０．０５〜０．３重量部の量で用いられるのが好ましい。もし、０．５重量部を超える量で磁性ナノ粒子が使用されると、シリカ磁性ナノ粒子が凝集する問題点があって、０．０１重量部未満であると、溶媒に含まれる磁性粒子の数が少なすぎて生産性が低い問題点がある。
【００３７】
本発明において使用される前記水溶性疎水溶媒は、ペンタン（Ｐｅｎｔａｎｅ）、シクロペンタン（Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ）、ヘキサン（Ｈｅｘａｎｅ）、シクロヘキサン（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、トルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ）、ベンゼン（Ｂｅｎｚｅｎｅ）、キシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）、ジエチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、ジオキサン（Ｄｉｏｘａｎｅ）、クロロホルム（Ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）及びジクロロメタン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）から成る群から選択されることが好ましいが、これに限定されず、さらに好ましくはトルエンを用いることができる。
【００３８】
本発明において、前記磁性ナノ粒子と前記シラン化合物は、１：０．１〜１：３．０の重量比で添加されることが好ましい。もし、１：３．０重量比を超えて前記磁性ナノ粒子と前記シラン化合物が添加されると、シリカ磁性ナノ粒子が凝集する問題点があって、１：０．１重量比未満であると、シリカコーティングが充分でない問題点がある。
【００３９】
また、本発明に係る製造方法は、ステップ（ｂ）以後に通常のろ過、洗浄、乾燥のステップをさらに含んでもよい。ろ過ステップは、濾過紙を使って行い、洗浄ステップはエタノール及び超純水を用いてろ過物質を数回洗浄して行われる。最後のステップである乾燥ステップは、空気循環乾燥装置に製造したシリカ磁性ナノ粒子を１００〜３００℃、好ましくは１００〜２００℃で２時間以上乾燥させることによって行われる。
【００４０】
他の観点において、本発明は、シリカ含有量が０．５〜２．５重量%で、粒子の大きさは３００〜６００ｎｍ、コーティングの厚さは１〜１５ｎｍである高活性シリカ磁性ナノ粒子に関する。
【００４１】
本発明において、高活性シリカ磁性ナノ粒子は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造方法によって製造されることを特徴とする。
【００４２】
本発明の一実施形態で製造される高活性シリカ磁性ナノ粒子は、図１、図２、図５及び図６に示した通り、粒子の大きさが４００〜４５０ｎｍである。
【００４３】
本発明に係る製造方法で製造された球状のシリカ磁性ナノ粒子は、数十〜数百ナノメートルの大きさの磁性粒子がシリカでコーティングされるが、シリカのヒドロキシ（ＯＨ）基によって、ゼータ電位を測定すると、負の値を示すことになり、その値は−３０〜−５０ｍＶの数値を示す。
【００４４】
また他の観点において、本発明は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を核酸結合性担体として用いることを特徴とする核酸の分離精製方法に関する。
【００４５】
シリカを利用した核酸分離方法は、カオトロピック（Ｃｈａｏｔｒｏｐｉｃ）試薬を利用して行われるが、これは広く知られた方法である（Ｒ．Ｂｏｏｍ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，Ｖｏｌ  ２８（３），ｐ４９５−５０３（１９９０））。この方法において、シリカでコーティングされた磁性粒子は、カオトロピック試薬を利用して核酸と結合した場合、外部磁力を利用してシリカ磁性粒子を分離することによって核酸を分離することになる。
【００４６】
本発明に係る製造方法で製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子は、様々な形態の核酸を分離するために使用されるが、前記核酸としては、プラスミドＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ＰＣＲ  ＤＮＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ＤＮＡ）、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、リボザイム（ｒｉｂｏｚｙｍｅｓ）、アプタマー（ａｐｔａｍｅｒｓ）、オリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）およびＤＮＡプライマー（ｐｒｉｍｅｒｓ）等があるが、必ずしもこれに限定はしない。
【００４７】
本発明に係る高活性シリカ磁性ナノ粒子を利用して核酸を分離精製する方法は、下記のとおりである。最初のステップは、分離しようとする核酸が含まれた試料に本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子を添加して核酸がシリカ磁性ナノ粒子に結合するように誘導する。この時、結合バッファー（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｂｕｆｆｅｒ）を用いる。結合バッファーとしてはカオトロピック（ｃｈａｏｔｒｏｐｉｃ）試薬を用いる。カオトロピック試薬には、グアニジン塩、ウレア、塩化物、ヨウ化物、過塩素酸塩、(イソ)チオシアネートなどが含まれ、具体的な例としては、過塩素酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ）、グアニジンヒドロクロリド（Ｇｕａｎｉｄｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）、グアニジンイソチオシアネート（Ｇｕａｎｉｄｉｎｅ  ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）、ヨウ化カリウム（Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、チオシアン酸カリウム（Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）、塩化ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、イソチオシアン酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）、塩化マグネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ヨウ化ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）等が挙げられるが、これに限定するのではない。カオトロピック試薬は１〜８Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）濃度で用いることが好ましい。
【００４８】
核酸分離方法の二つ目のステップは、核酸が結合したシリカ磁性ナノ粒子を分離するステップであり、このステップでは、外部磁力で核酸が結合したシリカ磁性ナノ粒子を容器壁面に集めて、結合されない物質を分離、洗浄する。
【００４９】
三回目のステップは、外部磁力を除去して、核酸が結合したシリカ磁性ナノ粒子から核酸を分離するステップであり、このステップでは、シリカ磁性粒子に結合した核酸を溶離バッファー（Ｅｌｕｓｉｏｎ  ｂｕｆｆｅｒ；ｔｒｉｓ−（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏ  ｍｅｔｈａｎｅ  ｂｕｆｆｅｒ）を用いて分離する。
【００５０】
本発明に係る実施例１で製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子は、核酸に対する分離収率が非常に高いことを確認することができた。したがって、本発明により製造した高活性シリカ磁性ナノ粒子は、核酸に対する分離効率が優秀であることがわかる。
【００５１】
また他の観点において、本発明は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸精製用組成物及びキットに関する。
【００５２】
核酸精製用組成物またはキットは、核酸とシリカ磁性ナノ粒子を結合させるためのカオトロピック試薬を含んでもよい。
【００５３】
本発明の核酸精製用キットは、シリカ磁性ナノ粒子と核酸を結合させるための結合バッファー、洗浄バッファー、溶離バッファー、およびにシリカ磁性ナノ粒子を分離するための磁石を含んでもよい。
【００５４】
また他の観点において、本発明は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子を含有する核酸検出に基づく診断用組成物及びキットに関する。
【００５５】
核酸検出に基づく診断用組成物またはキットは、核酸とシリカ磁性ナノ粒子を結合させるためのカオトロピック試薬を含んでもよい。
【００５６】
本発明の核酸検出に基づく診断用キットは、シリカ磁性ナノ粒子と核酸を結合させるための結合バッファー、洗浄バッファー、溶離バッファー、およびシリカ磁性ナノ粒子を分離するための磁石を含んでもよい。
【００５７】
本発明のキットは取扱説明書を含んでもよい。「取扱説明書」とは、キット使用法、例えば、核酸作製用試薬製造方法、推奨製造条件などを説明する印刷物である。取扱説明書は、キットに付着したラベル、キットを含むパッケージなどの上にあるもの、ならびにパンフレットまたはリーフレット形態の案内ブックを含む。また、取扱説明書は、インターネットのように電気媒体を介して公開されるか提供される情報を含む。
【００５８】
また他の観点において、本発明は、前記高活性シリカ磁性ナノ粒子をタンパク質精製、抗体精製、酵素免疫分析法、ペプチド精製及び内毒素（ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ）除去で構成される群から選択される過程に用いることを特徴とする方法に関する。
【００５９】
前記高活性シリカ磁性ナノ粒子とタンパク質、酵素、ペプチドまたは内毒素との結合のためには、シリカ磁性ナノ粒子を有機溶媒に分散させた後、シリカ磁性ナノ粒子を、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル]エチレンジアミン、またはＮ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ジエチレントリアミンなどのアミン系化合物と反応させてアミノ置換基を持つ高活性シリカナノ粒子を製造して用いてもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例を挙げて詳述する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に制限されないことは当業者にとって自明である。
実施例１：高活性シリカ磁性ナノ粒子の製造
３Ｌフラスコにエタノール１，６００ｍｌを入れて、超純水４００ｍｌを添加した。その後、酸化鉄磁性ナノ粒子（Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ；Ｄｒｅａｍｔｅｃｈ，Ｋｏｒｅａ）を１．５g溶液に入れて超音波で１時間分散させた。前記分散された溶液にアンモニア溶液（Ａｍｍｏｎｉａ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ、２８〜３０ｗｔ％、Ｓａｍｃｈｕｎ純薬工業）１５ｍｌ、およびトルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ、９９．５％、Ｓａｍｃｈｕｎ純薬工業)１００ｍｌを入れて、超音波で３０分の間分散させた。フラスコを常温で維持しながらテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ、９８％、Ｓａｍｃｈｕｎ純薬工業）０．５mlを５分間添加して、混合物を常温で４時間反応させた。反応を終了した後、反応器の内容物をフィルターで分離して、エタノールと超純水を用いて２回以上洗浄した。得られたシリカ磁性ナノ粒子を乾燥器に入れて、１２０℃で２時間乾燥させて高活性シリカ磁性ナノ粒子を製造する。
【００６１】
製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析結果と透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）結果をそれぞれ図１及び図２に示した。
【００６２】
図２に示された通り、酸化鉄磁性ナノ粒子がシリカで２ｎｍ程度の厚さでコーティングされているのを確認することができた。
【００６３】
製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子について、エネルギー分散分光器（ＥＤＳ）分析を行った結果、シリカ成分が検出されることを確認した(図３)。製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子のゼータ電位は−４１．０ｍＶと測定されてシリカ表面にヒドロキシ基があることが示された（図４）。さらに、製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の平均粒子の大きさは４２０ｎｍと測定された。
【００６４】
実施例２：ＴＥＯＳを２倍量添加したシリカ磁性ナノ粒子の製造
添加されるテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ、９８％、Ｓａｍｃｈｕｎ純薬工業）の量を１．０ｍｌまで増やしたことを除いては実施例１と同じ方法で、高活性シリカ磁性ナノ粒子を製造した。
【００６５】
製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を図５に示す。示されるように、酸化鉄磁性ナノ粒子は、約５ｎｍの厚さにシリカでコーティングされ、実施例１に比べて厚かった。製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子のゼータ電位は、−３３．２ｍＶと測定されて、シリカ表面にヒドロキシ基があることが示されたさらに、製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の平均粒子の大きさは４３０ｎｍと測定された。
【００６６】
実施例３：ＴＥＯＳを４倍量添加したシリカ磁性ナノ粒子の製造
添加されるテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ、９８％、Ｓａｍｃｈｕｎ純薬工業）が２．０ｍｌであったことを除いては実施例１と同じ方法で、高活性シリカ磁性ナノ粒子を製造した。
【００６７】
製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を図６に示す。図６に示されるように、酸化鉄磁性ナノ粒子は約１３ｎｍの厚さにシリカでコーティングされ、実施例１に比べて厚かった。製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子のゼータ電位は、−３７．１ｍＶと測定されて、シリカ表面にヒドロキシ基があることが示された。さらに、製造された高活性シリカ磁性ナノ粒子の平均粒子の大きさは４５０ｎｍと測定された。
【００６８】
ＴＥＯＳ添加量に応じた磁性ナノ粒子の表面のシリカコーティングの厚さの変化を表１に示した。
【００６９】
【表１】
2016221498.tif 000002
【００７０】
実施例４：高活性シリカ磁性ナノ粒子を用いた核酸の分離
実施例１で製造した高活性シリカ磁性粒子の核酸の分離効率を分析するために次の実験を行った。
ＤＮＡ試料（Ｆｒａｇｍｅｎｔｅｄ  ＤＮＡ  １０．２ｋｂ、５ｋｂ、２ｋｂ、１．６ｋｂをそれぞれ１μｇずつ含み計４μｇ）２００μｌと結合溶液（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；バイオニアＥｘｉｐｒｅｐＴＭ  ｋｉｔ  Ｋ−３２１５）９００μｌを含有した溶液に実施例１で製造したシリカ磁性粒子１ｍｇを添加して混合した。ネオジウム磁石を利用してシリカ磁性粒子を上澄み液から分離してマイクロピペットを利用して上澄み液を完全に除去した。具体的には、９００μｌの１次洗浄溶液（１ｓｔ  Ｗａｓｈｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；バイオニアＥｘｉｐｒｅｐＴＭ  ｋｉｔ  Ｋ−３２１５）をシリカ磁性粒子に添加してマイクロピペットを利用して完全に混ぜた後ネオジウム磁石を利用してシリカ磁性粒子を上澄み液から分離した。マイクロピペットを利用して上澄み液を全部除去した後、１０００μｌの２次洗浄溶液（２ｎｄ  Ｗａｓｈｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；バイオニアＥｘｉｐｒｅｐＴＭ  ｋｉｔ  Ｋ−３２１５）をシリカ磁性粒子に添加してマイクロピペットを利用して完全に混ぜた後、ネオジウム磁石を利用してシリカ磁性粒子を上澄み液から分離した。マイクロピペットを利用して上澄み液を全部除去した後、１０００μｌの３次洗浄溶液（３ｒｄ  Ｗａｓｈｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；バイオニアＥｘｉｐｒｅｐＴＭ  ｋｉｔ  Ｋ−３２１５）をシリカ磁性粒子に添加してマイクロピペットを利用して完全に混ぜた後ネオジウム磁石を利用してシリカ磁性粒子を上澄み液から分離した。マイクロピペットを利用して上澄み液を全部除去した後、残存洗浄溶液を除去するためにシリカ磁性粒子を６０℃オーブンで１０分間乾燥させた。完全に乾燥されたシリカ磁性粒子に溶離バッファー（Ｅｌｕｔｉｏｎ  ｂｕｆｆｅｒ；バイオニアＥｘｉｐｒｅｐＴＭ  ｋｉｔ  Ｋ−３２１５）１００μｌを入れてよく混ぜた後、混合物として６０℃ヒーティングブロックで５分間放置してシリカ磁性粒子から核酸がよく溶離できるようにした。ネオジウム磁石を利用してシリカ磁性粒子を分離して、核酸を含む上澄み液をマイクロピペットで取った後、新しい１．５ｍｌチューブに移して入れた。そして、比較のためにバイオニアの既存シリカ磁性粒子（ＡｃｃｕＢｅａｄＴＭ  ＴＳ−１０１０）５ｍｇを用いて前記方法と同じ方法でＤＮＡ抽出実験を行った。
【００７１】
既存バイオニアのマイクロサイズのシリカ磁性粒子（ＴＳ−１０１０）と本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子を用いて前記方法で抽出したＤＮＡの電気泳動の結果を示す写真を図７に示した。図７でレーン１とレーン２は、既存マイクロシリカ磁性粒子を用いて抽出されたＤＮＡの電気泳動結果を示し、レーン３とレーン４は本発明に係る高活性シリカ磁性ナノ粒子を用いて抽出されたＤＮＡ電気泳動結果を示し、Ｃｏｎｔｒｏｌは抽出前のＤＮＡ自体の電気泳動結果である。電気泳動結果から大きさが異なる４種類のＤＮＡが抽出が良好であることが分かる。尚、抽出したＤＮＡを定量するため、紫外線吸光光度計を利用して定量分析した結果を表２に示した。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
表２の結果は、既存のマイクロシリカ磁性粒子の結合能力（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）は０．７９３μｇ−ＤＮＡ／ｍｇ−ｂｅａｄｓで、本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子の結合能力（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）は２．１８μｇ−ＤＮＡ／ｍｇ−ｂｅａｄｓであると示された。この結果から本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子が、既存粒子より結合能力が約２．７倍高いことが分かる。したがって、本発明の高活性シリカ磁性ナノ粒子は、核酸分離効率が優秀であることを確認することができる。
【００７４】
以上、本発明の具体的な特徴について詳述したが、当該分野における通常の知識を持った者にとって、このような具体的な記述は単なる好適な実施態様に過ぎず、これにより本発明の範囲が制限されることはないという点は明らかである。よって、本発明の実質的な範囲は特許請求の範囲とこれらの等価物により定義されると言える。
【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】
2016221498.tif 000008
【図６】
2016221498.tif 000009
【図７】
2016221498.tif 000010
【外国語明細書】
2016221498000001.pdf