磁性粒子の製造方法、ならびに生化学用担体
【課題】 粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の磁性粒子の製造方法は、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含む。
【解決手段】 本発明の磁性粒子の製造方法は、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に生化学用担体として、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子の製造方法に関する。この磁性粒子は、生化学用担体として以外に、塗料、紙、電子材料、電子写真、化粧品、医薬品、農薬、食品、触媒などの各分野で利用できる。
【背景技術】
【０００２】
磁性体微粒子を粒子内部に含む磁性粒子は、特に生化学用担体として、分離・精製の精度向上などの性能上、粒子径および磁気分離性の優れた再現性が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
また、本発明は、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた生化学用担体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】
【０００５】
本出願の発明者は、表面が帯電防止剤で処理された母粒子を使用し、この母集団の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成し、この被覆層上に重合によってポリマー層を形成することにより、粒子径および磁気安定性の再現性が極めて優れた磁性粒子が得られることを見出した。
【０００６】
よって、本発明の磁性粒子の製造方法は、
帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、
前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、
を含む。
【０００７】
ここで、前記被覆層を形成する工程において、前記磁性体微粒子を前記母粒子に物理的に吸着させることができる。
【０００８】
ここで、前記磁性体微粒子の表面は疎水性であることができる。
【０００９】
ここで、前記帯電防止剤が、カチオン性帯電防止剤であることができる。
【００１０】
本発明の生化学用担体は、上記本発明の磁性粒子の製造方法によって得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含むことにより、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子を得ることができる。この磁性粒子は例えば生化学用担体として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．磁性粒子およびその製造方法
本発明の磁性粒子の製造方法は、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含む。
【００１３】
ここで、前記磁性体微粒子は、例えば高速攪拌により前記母粒子の表面に物理的に吸着させることができる。以下、本発明の磁性粒子の製造に使用される各材料について詳細に説明する。
【００１４】
１．１ 母粒子
本発明で使用する母粒子は、基本的に非磁性物質であり、有機物質および無機物質のいずれも使用可能であるが、好ましくは有機物質である。有機物質の代表例としては、例えばポリマーを挙げることができる。かかるポリマーとしては、特に、ビニル系ポリマーが好ましく、その製造に使用するビニル系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、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、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステルなどを例示することができる。このビニル系ポリマーは単独重合体であっても、あるいは上記ビニル系モノマーから選ばれた２種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。また、上記ビニル系モノマーとブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジアリルフタレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどの共重合可能なモノマーとの共重合体も使用することができる。
【００１５】
本発明で使用する母粒子の平均粒子径は好ましくは０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．２〜５μｍ、もっとも好ましくは０．３〜２μｍである。母粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、例えば粒子の高速撹拌による衝突エネルギーが不十分で磁性体微粒子の吸着が困難になる場合があり、磁気分離性の再現性に劣る場合がある。一方、母粒子の平均粒子径が１０μｍを超えると、生化学用の担体としては反応場としての表面積が小さい場合がある。
【００１６】
上述した範囲の平均粒子径を有する母粒子としてのポリマー粒子は、例えば上記のビニル系モノマーの懸濁重合、あるいはポリマーバルクの粉砕によって得ることもできる。均一な粒子径を有する母粒子の作製方法としては、特公昭５７−２４３６９号公報記載の膨潤重合法、ジャーナル オブポリマーサイエンス ポリマーレター エディション（J.Polym.Sci.,Polymer Letter Ed.）記載の重合方法、特開昭６１−２１５６０２号、同６１−２１５６０３号、同６１−２１５６０４号によって容易に製造することができる。
【００１７】
本発明の母粒子としては、上記ポリマー粒子の他に、粒子状の医薬品、農薬、食品、香料、染料、顔料、金属なども使用することができる。また、多孔性粒子に液体物質または固体物質微粉末を吸収または吸着させた後、この多孔性粒子を母粒子として使用することもできる。このような母粒子を用いることにより、上記液体物質または固体物質を内部に含んだ磁性粒子が得られる。なお、上記物質の吸収または吸着は、粒子表面ならびに細孔内部における吸収または吸着、もしくは付着などを意味するものであり、この吸収および吸着は従来公知の方法、例えば含浸などによって実施することができる。
【００１８】
１．２ 帯電防止剤
本発明の磁性粒子の製造に使用される母粒子の表面は、帯電防止剤で処理されたものである。本発明において用いられる帯電防止剤としては、例えば、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミド、ポリ（オキシエチレン）アルキルエーテル、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどの非イオン性帯電防止剤；アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサルフェート、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル、アルキルホスフェート、ポリイソプレンスルホン酸などのアニオン性帯電防止剤；アルキルピリジニウムクロライド、アルキルアミンアセテート、アルキルアンモニウムクロライド、アミノ基を有するポリマーなどのカチオン性帯電防止剤；アルキルベタイン、アルキルイミダゾリン、アルキルアラニンなどの両性帯電防止剤などを挙げることができる。これらの中で、特に好ましくは、アルキルベンゼンスルホネート、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルなどのアニオン性帯電防止剤；アルキルピリジニウムクロライド、アルキルアンモニウムクロライドなどのカチオン性帯電防止剤であり、もっとも好ましくは、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル（商品名で、例えば、ニューコール７０７ＳＦ（日本乳化剤製）、エレミノールＢＳ２０（三洋化成製））、アルキルアンモニウムクロライド（商品名で、例えば、コータミン２４Ｐ（花王製）、アーカード１６−２５（ライオン・アクゾ製））である。
【００１９】
帯電防止剤の量は、処理する母粒子の固形分100重量部に対し、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.01〜5重量部、もっとも好ましくは0.1〜3重量部である。0.001部未満であると粒子径および磁気分離性の再現性向上の効果が得られないことがあり、10重量部を超えると重合によってポリマー層を形成する後工程で泡立ちや重合安定性に劣る場合がある。
【００２０】
帯電防止剤による処理方法としては、（１）母粒子の重合時に添加しておく方法、（２）精製または未精製の母粒子に前記帯電防止剤の水溶液を加えて乾燥する方法、（３）精製または未精製の母粒子に前記帯電防止剤の水溶液を加えてから遠心分離し、上清を捨てて乾燥する方法、（４）乾燥した母粒子粉体に帯電防止剤粉体をドライブレンドする方法などが挙げられる。アニオン性帯電防止剤を使用する場合、好ましい方法は（１）の方法であり、カチオン性帯電防止剤を使用する場合、好ましい方法は（２）および（３）の方法である。
【００２１】
１．３ 磁性体微粒子
本発明の磁性粒子の製造に使用される磁性体微粒子としては、表面が疎水性であるものを用いることができる。例えば、磁性体微粒子として、母粒子と後工程で使用する単量体モノマーとの親和性や相溶性との観点から、表面が疎水化処理されたものを用いることができる。このように、磁性体微粒子の表面を疎水化処理することにより、磁性体微粒子の表面を疎水性にすることができる。
【００２２】
磁性体微粒子の表面の疎水化処理方法は特に限定されないが、例えば、磁性体微粒子と極めて親和性の高い部分と疎水性の部分とを分子内に有する化合物を磁性体微粒子に接触させて結合させる方法を挙げることができる。このような化合物としてはシランカップリング剤に代表されるシラン化合物および長鎖脂肪酸石鹸に代表される界面活性剤を挙げることができる。シラン化合物による疎水化は、薬品耐性、特にアルカリ耐性に優れており、使用中に疎水化層が脱落する事による磁性体の剥離、磁気性能が低下する問題、あるいは脱離した磁性体や界面活性剤が浮遊する事による系に汚染物が混入する問題の発生を効果的に防止することができる。
【００２３】
また、本発明においては、表面が疎水化された磁性体微粒子が、たとえばトルエンに良好に分散することができる場合に、十分に疎水化されているということができる。
【００２４】
シランカップリング剤に代表されるシラン化合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシランなどがある。
【００２５】
これらのシラン化合物を磁性体微粒子に結合させる方法としては、例えば、磁性体微粒子と、シラン化合物とを水などの無機媒質またはアルコール、エーテル、ケトン、エステルなどの有機媒質中で混合し、撹拌しながら加熱した後、磁性体微粒子をデカンテーションなどにより分離して減圧乾燥により無機媒質または有機媒質を除去する手段を挙げることができる。また、磁性体微粒子とシラン化合物とを直接混合し加熱させて両者を結合させてもよい。これらの手段において、加熱温度は通常３０〜１００℃であり、加熱温度は０．５〜２時間程度である。また、シラン化合物の使用量は、磁性体微粒子の表面積によって適宜定められているが、通常磁性体微粒子１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは２〜３０重量部である。
【００２６】
長鎖脂肪酸石鹸に代表される界面活性剤としては、ステアリン酸（塩）、オレイン酸（塩）、リノール酸（塩）、リノレン酸（塩）、リシノレイン酸（塩）、エルシン酸（塩）、パルミチン酸（塩）、ミリスチン酸（塩）などの他、ピリジウム塩型撥水剤、メチロールアミド型撥水剤などの撥水剤を挙げることができる。
【００２７】
これらの界面活性剤で磁性体微粒子に結合させる方法としては、例えば、磁性体微粒子と界面活性剤とをアルコール、エーテル、ケトン、エステル、アルカンなどの有機溶媒質中で混合し、攪拌しながら加熱した後、磁性体微粒子をデカンテーションなどにより分子して減圧乾燥により有機媒質を除去する手段を挙げることができる。これらの手段において、加熱温度は通常３０〜１００℃であり、加熱温度は０．５〜２時間程度である。また、界面活性剤の使用量は、磁性体微粒子の表面積によって適宜定められているが、通常磁性体微粒子１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは２〜３０重量部である。
【００２８】
本発明での母粒子と磁性体微粒子との比（母粒子：磁性体微粒子）は、重量比で７５：２５〜２０：８０が好ましい。磁性体微粒子がこの範囲の量より少ないと、複合化効果が少なくなる。磁性体微粒子がこの範囲の量より多いと、母粒子の対する量が過剰となり、複合化されない磁性体微粒子が多くなる。
【００２９】
１．４ 被覆層
本発明の磁性粒子の製造方法においては、母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させることにより、被覆層が形成される。ここで、磁性体微粒子は母粒子の表面に物理的に吸着させることができる。より具体的には、高速撹拌によって、磁性体微粒子を母粒子の表面に物理的に吸着させることにより、被覆層を形成するのが好ましい。
【００３０】
本発明において、「物理的吸着」とは、化学反応を伴わない吸着法、結合法を指すものであり、原理としては、疎水／疎水吸着、溶融結合または吸着、融着結合または吸着、水素結合、ファンデルワールス結合などを指す。疎水／疎水吸着を利用する場合の例としては、母粒子表面および磁性体微粒子表面をドライブレンドするか、或いは、母粒子、磁性体微粒子の双方を侵すことなく良分散性の溶剤、例えばトルエン、ヘキサン中で充分分散させた後、混合条件下で溶剤を揮発させる方法が挙げられる。また、母粒子表面および磁性体微粒子表面を多少溶かす材質あるいは溶剤の選択および／または混合時の温度条件を選択することにより、溶融結合または吸着、融着結合または吸着を利用した複合化も可能である。
【００３１】
母粒子の表面に磁性体微粒子を高速撹拌により物理的に吸着させて被覆層を形成する方法としては、物理的に強い力を外部から加えることにより複合化を実現させる方法が挙げられる。例えば乳鉢、自動乳鉢、ボールミル、ブレード加圧式粉体圧縮法、メカノフュージョン法のようなメカノケミカル効果を利用するもの、あるいはジェットミル、ハイブリダイザーなど高速気流中衝撃法を利用するものが挙げられる。効率よくかつ強固に複合化を実施するには物理的吸着力が強いことが望ましい。その方法としては、攪拌翼付き容器中で攪拌翼の周速度が好ましくは40〜150m/秒で攪拌することが挙げられる。撹拌翼の周速度が40m/秒より低いと、被覆層を形成する十分なエネルギーを得ることができないことがある。なお、撹拌翼の周速度の上限については、特に制限はないが、使用する装置、エネルギー効率などの点から自ずと決定される。なお、高速気流中衝撃法を利用する場合、予めヘンシェルミキサーなどで母粒子と磁性体微粒子とをドライブレンドしておくことが好ましい。
【００３２】
また、必要に応じて、母粒子の被覆層を形成する物質として、磁性体微粒子以外の非磁性物質を複合時に添加しても良い。このような非磁性物質の種類については特に制限はなく、母粒子の複合化の目的によって有機物質あるいは無機物質のなかから適宜選択することができる。
【００３３】
例えば、母粒子に導電性を付与する場合、非磁性物質としてはカーボンブラックの他、銅、アルミニウムなどの各種金属粉、ヨウ化銅、酸化ルテニウムなどの無機材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチエニレンなどの導電性ポリマーを使用することができる。
【００３４】
逆に母粒子が導電性であってこれを表面改質によって電気抵抗を高くして帯電性を付与したい場合、非磁性物質としてはポリマー、好ましくは熱可塑性ポリマーを使用するのがよい。この熱可塑性ポリマーとしては、上記ビニル系ポリマーのなかから目的に応じて適宜選択することができる。熱可塑性ポリマー粒子としては、粒子径は母粒子の粒子径の１〜６０％、重量平均分子量は１万〜１００万、素材はアクリル系のものが望ましい。なお、本発明で使用する非磁性物質の粒子（以下、「非磁性微粒子」という）としては、母粒子と同様に粒子径の均一なものを使用するのが好ましい。
【００３５】
上記の被覆層形成用の非磁性物質（非磁性微粒子）は、単独種だけに限られず、二種以上を組み合わせて使用することができる。特に、無機物質のように溶融しにくい非磁性微粒子を使用する場合、この無機物質粒子と熱可塑性ポリマー粒子とを混合して使用すると被覆層の形成が良好となって好ましい。また、２種以上の合成ポリマーの混合粒子も使用可能であり、この場合も、その少なくとも１種が熱可塑性ポリマー粒子であることが好ましい。これらの非磁性微粒子の添加量としては、母粒子１００重量部に対して１００重量部以下が望ましい。
【００３６】
また、粒子を着色する場合、非磁性微粒子として次のような顔料を使用することができる。
【００３７】
黒色顔料
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック、マグネタイト
黄色顔料
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイェロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイェロー、ニッケルチタンイェロー、ネーブルスイェロー、ナフトールイェローＳ、ハンザーイェローＧ、ハンザーイェロー10G、ベンジジンイェローＧ、ベンジジンイェローGR、キノリンイェローレーキ、パーマネントイェローNCG、タートラジンレーキ
褐色顔料
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジGK
赤色顔料
ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマンネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミンJB
紫色顔料
マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ
青色顔料
紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC
緑色顔料
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイェローグリーン
白色顔料
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛
体質顔料
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト
母粒子の帯電性を制御することを目的とする場合、非磁性微粒子としては、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイェロー、ウルトラブルーなどの各種染料を使用することができる。
【００３８】
また、目的に応じて、蛍光物質、ヒドロキシアパタイト、ジルコニアなどの各種機能材料を、被覆層を形成するための非磁性微粒子として使用することもできる。上記の被覆層形成用の非磁性微粒子は、単独種だけに限られず、二種以上を組み合わせて使用することができる。特に、無機物質のように溶融しにくい非磁性微粒子を使用する場合、この無機物質粒子と熱可塑性ポリマー粒子とを混合して使用すると被覆層の形成が良好となって好ましい。また、２種以上の合成ポリマーの混合粒子も使用可能であり、この場合も、その少なくとも１種が熱可塑性ポリマー粒子であることが好ましい。これらの非磁性微粒子の添加量としては、母粒子１００重量部に対して１００重量部以下が望ましい。
【００３９】
また、同一種または異なる種類の磁性体微粒子および／または非磁性体微粒子を用いて複合化を複数回実施し、複数の被覆層からなる多層構造の被覆層を含む磁性粒子を製造することもできる。例えば、母粒子と磁性体微粒子とを用いて第１の被覆層を形成した後、さらにポリマー粒子を加えてこれを第１の被覆層上に物理的に吸着させ、第２の被覆層を形成し、必要に応じてこれを繰り返すことで複数の被覆層を形成することができる。このように、多層構造の被覆層を形成する際に使用する非磁性微粒子の成分としては、ポリマー粒子、好ましくは熱可塑性ポリマー粒子を使用するのがよい。この熱可塑性ポリマー粒子としては、上記ビニル系ポリマーのなかから目的に応じて適宜選択することができる。熱可塑性ポリマー粒子としては、粒子径が母粒子の粒子径の１〜６０％、重量平均分子量１万〜１００万、素材はアクリル系のものが望ましい。これらのポリマー成分の添加量としては、母粒子１００重量部に対し１００重量部以下が望ましい。この場合、非磁性微粒子であるポリマーの種類を母粒子と変えると摩擦帯電で付着しやすくなり、被覆層の形成がより容易になる。
【００４０】
１．５ ポリマー層
本発明の磁性体粒子の製造方法においては、被覆層上にさらにポリマー層が形成される。このポリマー層（以下、「コーティングポリマー層」ともいう）は、コーティングのために形成される。
【００４１】
ポリマー層は、母粒子の表面に被覆層が形成された粒子（以下、「磁性体被覆粒子」という）の存在下で、主原料としての共重合性モノマーと、副原料である重合開始剤、乳化剤、分散剤、界面活性剤、電解質、架橋剤、分子量調節剤などが必要に応じて添加され液体中で重合を行うことにより形成することができる。このようにコーティングポリマー層を重合によって形成することにより、当該ポリマー層の表面に所望の官能基を導入することができるなど、生化学用担体として有用な表面を与えることができる。また、帯電防止剤として、カチオン性帯電防止剤を用いた場合には、これが粒子最表面にブリードアウトして生化学反応に悪影響を与えることを防止する効果も有する。
【００４２】
ポリマー層の成分としては特に、ビニル系ポリマーが好ましく、その製造に使用するビニル系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、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、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステルなどを例示することができる。このビニル系ポリマーは単独重合体であっても、あるいは上記ビニル系モノマーから選ばれた２種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。
【００４３】
また、上記ビニル系モノマーとブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジアリルフタレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、スチレンスルホン酸およびそのナトリウム塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩、イソプレンスルホン酸およびそのナトリウム塩などの共重合可能なモノマーとの共重合体も使用することができる。
【００４４】
重合開始剤としては、油溶性開始剤および水溶性開始剤を使用することができる。
【００４５】
油溶性重合開始剤としては、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ターシャリーブチルペルオキシ２−エチルヘキサネート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等の過酸化化合物、アゾ化合物が挙げられる。
【００４６】
水溶性開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、２−２アゾビス（２−アミノプロパン）鉱酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびそのアルカリ金属塩およびアンモニウム塩等があげられ、また、過硫酸塩、過酸化水素塩と重亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、塩化第一鉄等を組み合わせたレドックス開始剤もあげられ、中でも過硫酸塩が好適に用いられる。これらの重合開始剤のモノマー全体に対する割合は0.01〜8重量％の範囲が好適に用いられる。
【００４７】
水への溶解性の観点から分類すると、油溶性重合開始剤が好ましい。水溶性の重合開始剤を用いると磁性体被覆粒子表面での重合でなく、磁性体被覆粒子を含まない疎水性重合重合モノマーのみが重合した新粒子が多量に生じる傾向がある。
【００４８】
乳化剤としては、通常使用されている陰イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤等を単独もしくは組み合わせて用いることができる。例えば反応性陰イオン性界面活性剤としては、高級アルコール硫酸エステルのアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸のアルカリ金属塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアルカリ金属塩、ポリオキシエチレンアルキル（またはアルキルフェニル）エーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル（またはアルキルフェニル）エーテルのリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物などの陰イオン性界面活性剤の他、ラテムルＳ−１８０Ａ（花王（株）製）、エレミノールＪＳ−２（三洋化成（株）製）、アクアロンＨＳ−１０、ＫＨ−１０（第一工業製薬（株）製）、アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ、ＳＲ−１０（旭電化工業（株）製）などを挙げることができる。
【００４９】
また、非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのほか、アクアロンＲＳ−２０（第一工業製薬（株）製）、アデカリアソープＮＥ−２０、ＲＮ−２０（旭電化工業（株）製）などの反応性非イオン性界面活性剤を挙げることができる。
【００５０】
コーティングポリマー層の形成におけるモノマーの重合系への添加方法は、とくに制限されず、一括方式、分割方式あるいは連続添加方式のいずれであっても良い。重合温度は重合開始剤によって異なるが、通常１０〜９０℃好ましくは３０〜８５℃であり、重合に要する時間は通常１〜３０時間程度である。
【００５１】
１．６ 用途
本発明の磁性粒子の主たる用途は、生化学用担体である。生化学用担体としての用途では、さらに、粒子からの不純物の溶出、あるいは磁性体微粒子そのものの溶出あるいは磁性体微粒子からの不純物の溶出は望ましくないが、上記の本発明の好ましい製法で得られる磁性粒子ではこのような不都合がないので、特に、診断薬用担体粒子に好適である。このような診断薬用担体粒子の用途においては、コーティングポリマー層の表面の特性を目的に応じて選択することができる。
【００５２】
なお、本発明の磁性粒子は上記用途に限定されるわけではなく、例えば、塗料、紙、電子材料、電子写真、化粧品、医薬品、農薬、食品、触媒などの各分野で使用可能である。
【００５３】
２．実施例
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。なお、実施例および比較例で得られた粒子の粒子径および磁気分離性は、以下の方法により測定された。
【００５４】
２．１ 測定方法
２．１．１． 粒子径の測定
透過型電子顕微鏡（日本電子社製１００ＳＸ）を用いて、３００個の粒子を撮影、この粒子径を定規で計測し、その平均を求めて平均粒子径とした。
【００５５】
２．１．２ 磁気分離性の評価
得られた磁性粒子を分散媒としての水に０．０１重量％含む試験液を調製した。この試験液をよく分散させて光路長１ｃｍの角型光学セルに入れ、分光光度計（日本分光社製 Ｖ−５５０型）にセットし、このセルホルダー横に表面磁力密度２９００ガウスの磁石を置いた時刻を０として、５５０ｎｍにおける吸光度が初期の１０分の１に減衰するまでの時間を測定し、この時間を磁気分離性評価の指標とした。
【００５６】
２．２ 実施例１
特開平０７−２３８１０５号公報記載の重合方法を参考にして、スチレン／ジビニルベンゼン＝８０／２０共重合体(平均粒子径１．５μｍ)を重合し、遠心分離により３回水洗した。この含水スラリー１００ｇ（固形分換算）にカチオン性帯電防止剤「コータミン２４Ｐ」（花王製、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド）の１％水溶液１００ｇ（水溶液として）を添加、超音波分散し、次に遠心分離により上清を分離して廃棄し、下層のスラリーを６０℃の乾燥機で２４時間乾燥して、帯電防止剤で処理された母粒子の粉体を得た。
【００５７】
油性磁性流体「ＥＸＰシリーズ」（（株）フェローテック製）にアセトンを加えて粒子を析出沈殿させた後、これを乾燥することにより、疎水化処理された表面を有するフェライト系の磁性体微粒子（平均粒子径：０．０２μｍ）を得た。なお、この磁性体微粒子は、シランカップリング剤および界面活性剤により疎水化処理された表面を有する。次に、得られた磁性体微粒子をトルエン／水（重量比１：１）に添加し、十分に攪拌した後静置したところ、磁性体微粒子はトルエンのみに分散されており、表面が疎水化されていることが確認された。
【００５８】
上記帯電防止剤で処理された母粒子の粉体１５ｇと、上記疎水化処理された磁性体微粒子１５ｇとをミキサーでよく混合し、この混合物をハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−Ｏ型（奈良機械製作所（株）製）を使用して、羽根（撹拌翼）の周速度１００ｍ／秒（１６２００ｒｐｍ）で５分間処理した。次いで、得られた磁性体被覆粒子の３０ｇと、分散剤としてノニオン性乳化剤「エマルゲン１５０」（花王製）０．５％およびアニオン性乳化剤「エマール０」（花王製）０．５％を含む水溶液７５０ｇを１Ｌセパラブルフラスコに投入し充分に分散させた。別の容器にノニオン性乳化剤「エマルゲン１５０」（花王製）０．５％およびアニオン性乳化剤「エマール０」（花王製）０．５％を含む水溶液１５０ｇを入れ、これにモノマーとしてシクロヘキシルメタクリレート１５ｇ、メタクリル酸４ｇ、重合開始剤としてターシャリーブチルペルオキシ２−エチルヘキサネート（日本油脂社製；パーブチルＯ）０．５ｇを添加、混合して、モノマー乳化物を作製した。このセパラブルフラスコをイカリ型撹拌羽２００ｒｐｍ撹拌下で、Ｎ２ガスでパージしながら６０℃に昇温した後、前記モノマー乳化物を２時間かけて前記セパラブルフラスコに連続添加した。連続添加終了後、８０℃で２時間攪拌を続けて反応を完結させた。得られた磁性粒子の水分散体を磁気精製および重力沈降精製した。以上の製造方法により、磁性粒子の製造を独立に１０回行った（実験番号１〜１０）。本実施例にて製造された各実験番号の粒子の粒子径および磁気分離性の測定結果を表１に示す。
【００５９】
２．３ 比較例１
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（花王社製「コータミン２４Ｐ」）の１％水溶液１００ｇ（水溶液として）を添加する代わりに、水１００ｇを添加した以外は実施例１と同様にして、磁性粒子の製造を独立に１０回行った（実験番号１〜１０）。本比較例にて製造された各実験番号の粒子の粒子径および磁気分離性の測定結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
実施例１の磁性粒子は、粒子径および磁気分離性の再現性が優れていることが確認された。これに対して、比較例１の粒子は、粒子径および磁気分離性の再現性がいずれも実施例１の磁性粒子に劣っていた。以上の結果から、実施例１の磁性粒子は、表面が帯電防止剤で処理された母粒子を使用することにより、母粒子の表面が帯電防止剤で処理されていない比較例１の粒子と比較して、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れていることが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に生化学用担体として、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子の製造方法に関する。この磁性粒子は、生化学用担体として以外に、塗料、紙、電子材料、電子写真、化粧品、医薬品、農薬、食品、触媒などの各分野で利用できる。
【背景技術】
【０００２】
磁性体微粒子を粒子内部に含む磁性粒子は、特に生化学用担体として、分離・精製の精度向上などの性能上、粒子径および磁気分離性の優れた再現性が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
また、本発明は、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた生化学用担体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】
【０００５】
本出願の発明者は、表面が帯電防止剤で処理された母粒子を使用し、この母集団の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成し、この被覆層上に重合によってポリマー層を形成することにより、粒子径および磁気安定性の再現性が極めて優れた磁性粒子が得られることを見出した。
【０００６】
よって、本発明の磁性粒子の製造方法は、
帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、
前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、
を含む。
【０００７】
ここで、前記被覆層を形成する工程において、前記磁性体微粒子を前記母粒子に物理的に吸着させることができる。
【０００８】
ここで、前記磁性体微粒子の表面は疎水性であることができる。
【０００９】
ここで、前記帯電防止剤が、カチオン性帯電防止剤であることができる。
【００１０】
本発明の生化学用担体は、上記本発明の磁性粒子の製造方法によって得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含むことにより、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れた磁性粒子を得ることができる。この磁性粒子は例えば生化学用担体として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．磁性粒子およびその製造方法
本発明の磁性粒子の製造方法は、帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、を含む。
【００１３】
ここで、前記磁性体微粒子は、例えば高速攪拌により前記母粒子の表面に物理的に吸着させることができる。以下、本発明の磁性粒子の製造に使用される各材料について詳細に説明する。
【００１４】
１．１ 母粒子
本発明で使用する母粒子は、基本的に非磁性物質であり、有機物質および無機物質のいずれも使用可能であるが、好ましくは有機物質である。有機物質の代表例としては、例えばポリマーを挙げることができる。かかるポリマーとしては、特に、ビニル系ポリマーが好ましく、その製造に使用するビニル系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、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、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステルなどを例示することができる。このビニル系ポリマーは単独重合体であっても、あるいは上記ビニル系モノマーから選ばれた２種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。また、上記ビニル系モノマーとブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジアリルフタレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどの共重合可能なモノマーとの共重合体も使用することができる。
【００１５】
本発明で使用する母粒子の平均粒子径は好ましくは０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．２〜５μｍ、もっとも好ましくは０．３〜２μｍである。母粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、例えば粒子の高速撹拌による衝突エネルギーが不十分で磁性体微粒子の吸着が困難になる場合があり、磁気分離性の再現性に劣る場合がある。一方、母粒子の平均粒子径が１０μｍを超えると、生化学用の担体としては反応場としての表面積が小さい場合がある。
【００１６】
上述した範囲の平均粒子径を有する母粒子としてのポリマー粒子は、例えば上記のビニル系モノマーの懸濁重合、あるいはポリマーバルクの粉砕によって得ることもできる。均一な粒子径を有する母粒子の作製方法としては、特公昭５７−２４３６９号公報記載の膨潤重合法、ジャーナル オブポリマーサイエンス ポリマーレター エディション（J.Polym.Sci.,Polymer Letter Ed.）記載の重合方法、特開昭６１−２１５６０２号、同６１−２１５６０３号、同６１−２１５６０４号によって容易に製造することができる。
【００１７】
本発明の母粒子としては、上記ポリマー粒子の他に、粒子状の医薬品、農薬、食品、香料、染料、顔料、金属なども使用することができる。また、多孔性粒子に液体物質または固体物質微粉末を吸収または吸着させた後、この多孔性粒子を母粒子として使用することもできる。このような母粒子を用いることにより、上記液体物質または固体物質を内部に含んだ磁性粒子が得られる。なお、上記物質の吸収または吸着は、粒子表面ならびに細孔内部における吸収または吸着、もしくは付着などを意味するものであり、この吸収および吸着は従来公知の方法、例えば含浸などによって実施することができる。
【００１８】
１．２ 帯電防止剤
本発明の磁性粒子の製造に使用される母粒子の表面は、帯電防止剤で処理されたものである。本発明において用いられる帯電防止剤としては、例えば、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミド、ポリ（オキシエチレン）アルキルエーテル、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどの非イオン性帯電防止剤；アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサルフェート、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル、アルキルホスフェート、ポリイソプレンスルホン酸などのアニオン性帯電防止剤；アルキルピリジニウムクロライド、アルキルアミンアセテート、アルキルアンモニウムクロライド、アミノ基を有するポリマーなどのカチオン性帯電防止剤；アルキルベタイン、アルキルイミダゾリン、アルキルアラニンなどの両性帯電防止剤などを挙げることができる。これらの中で、特に好ましくは、アルキルベンゼンスルホネート、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルなどのアニオン性帯電防止剤；アルキルピリジニウムクロライド、アルキルアンモニウムクロライドなどのカチオン性帯電防止剤であり、もっとも好ましくは、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル（商品名で、例えば、ニューコール７０７ＳＦ（日本乳化剤製）、エレミノールＢＳ２０（三洋化成製））、アルキルアンモニウムクロライド（商品名で、例えば、コータミン２４Ｐ（花王製）、アーカード１６−２５（ライオン・アクゾ製））である。
【００１９】
帯電防止剤の量は、処理する母粒子の固形分100重量部に対し、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.01〜5重量部、もっとも好ましくは0.1〜3重量部である。0.001部未満であると粒子径および磁気分離性の再現性向上の効果が得られないことがあり、10重量部を超えると重合によってポリマー層を形成する後工程で泡立ちや重合安定性に劣る場合がある。
【００２０】
帯電防止剤による処理方法としては、（１）母粒子の重合時に添加しておく方法、（２）精製または未精製の母粒子に前記帯電防止剤の水溶液を加えて乾燥する方法、（３）精製または未精製の母粒子に前記帯電防止剤の水溶液を加えてから遠心分離し、上清を捨てて乾燥する方法、（４）乾燥した母粒子粉体に帯電防止剤粉体をドライブレンドする方法などが挙げられる。アニオン性帯電防止剤を使用する場合、好ましい方法は（１）の方法であり、カチオン性帯電防止剤を使用する場合、好ましい方法は（２）および（３）の方法である。
【００２１】
１．３ 磁性体微粒子
本発明の磁性粒子の製造に使用される磁性体微粒子としては、表面が疎水性であるものを用いることができる。例えば、磁性体微粒子として、母粒子と後工程で使用する単量体モノマーとの親和性や相溶性との観点から、表面が疎水化処理されたものを用いることができる。このように、磁性体微粒子の表面を疎水化処理することにより、磁性体微粒子の表面を疎水性にすることができる。
【００２２】
磁性体微粒子の表面の疎水化処理方法は特に限定されないが、例えば、磁性体微粒子と極めて親和性の高い部分と疎水性の部分とを分子内に有する化合物を磁性体微粒子に接触させて結合させる方法を挙げることができる。このような化合物としてはシランカップリング剤に代表されるシラン化合物および長鎖脂肪酸石鹸に代表される界面活性剤を挙げることができる。シラン化合物による疎水化は、薬品耐性、特にアルカリ耐性に優れており、使用中に疎水化層が脱落する事による磁性体の剥離、磁気性能が低下する問題、あるいは脱離した磁性体や界面活性剤が浮遊する事による系に汚染物が混入する問題の発生を効果的に防止することができる。
【００２３】
また、本発明においては、表面が疎水化された磁性体微粒子が、たとえばトルエンに良好に分散することができる場合に、十分に疎水化されているということができる。
【００２４】
シランカップリング剤に代表されるシラン化合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシランなどがある。
【００２５】
これらのシラン化合物を磁性体微粒子に結合させる方法としては、例えば、磁性体微粒子と、シラン化合物とを水などの無機媒質またはアルコール、エーテル、ケトン、エステルなどの有機媒質中で混合し、撹拌しながら加熱した後、磁性体微粒子をデカンテーションなどにより分離して減圧乾燥により無機媒質または有機媒質を除去する手段を挙げることができる。また、磁性体微粒子とシラン化合物とを直接混合し加熱させて両者を結合させてもよい。これらの手段において、加熱温度は通常３０〜１００℃であり、加熱温度は０．５〜２時間程度である。また、シラン化合物の使用量は、磁性体微粒子の表面積によって適宜定められているが、通常磁性体微粒子１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは２〜３０重量部である。
【００２６】
長鎖脂肪酸石鹸に代表される界面活性剤としては、ステアリン酸（塩）、オレイン酸（塩）、リノール酸（塩）、リノレン酸（塩）、リシノレイン酸（塩）、エルシン酸（塩）、パルミチン酸（塩）、ミリスチン酸（塩）などの他、ピリジウム塩型撥水剤、メチロールアミド型撥水剤などの撥水剤を挙げることができる。
【００２７】
これらの界面活性剤で磁性体微粒子に結合させる方法としては、例えば、磁性体微粒子と界面活性剤とをアルコール、エーテル、ケトン、エステル、アルカンなどの有機溶媒質中で混合し、攪拌しながら加熱した後、磁性体微粒子をデカンテーションなどにより分子して減圧乾燥により有機媒質を除去する手段を挙げることができる。これらの手段において、加熱温度は通常３０〜１００℃であり、加熱温度は０．５〜２時間程度である。また、界面活性剤の使用量は、磁性体微粒子の表面積によって適宜定められているが、通常磁性体微粒子１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは２〜３０重量部である。
【００２８】
本発明での母粒子と磁性体微粒子との比（母粒子：磁性体微粒子）は、重量比で７５：２５〜２０：８０が好ましい。磁性体微粒子がこの範囲の量より少ないと、複合化効果が少なくなる。磁性体微粒子がこの範囲の量より多いと、母粒子の対する量が過剰となり、複合化されない磁性体微粒子が多くなる。
【００２９】
１．４ 被覆層
本発明の磁性粒子の製造方法においては、母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させることにより、被覆層が形成される。ここで、磁性体微粒子は母粒子の表面に物理的に吸着させることができる。より具体的には、高速撹拌によって、磁性体微粒子を母粒子の表面に物理的に吸着させることにより、被覆層を形成するのが好ましい。
【００３０】
本発明において、「物理的吸着」とは、化学反応を伴わない吸着法、結合法を指すものであり、原理としては、疎水／疎水吸着、溶融結合または吸着、融着結合または吸着、水素結合、ファンデルワールス結合などを指す。疎水／疎水吸着を利用する場合の例としては、母粒子表面および磁性体微粒子表面をドライブレンドするか、或いは、母粒子、磁性体微粒子の双方を侵すことなく良分散性の溶剤、例えばトルエン、ヘキサン中で充分分散させた後、混合条件下で溶剤を揮発させる方法が挙げられる。また、母粒子表面および磁性体微粒子表面を多少溶かす材質あるいは溶剤の選択および／または混合時の温度条件を選択することにより、溶融結合または吸着、融着結合または吸着を利用した複合化も可能である。
【００３１】
母粒子の表面に磁性体微粒子を高速撹拌により物理的に吸着させて被覆層を形成する方法としては、物理的に強い力を外部から加えることにより複合化を実現させる方法が挙げられる。例えば乳鉢、自動乳鉢、ボールミル、ブレード加圧式粉体圧縮法、メカノフュージョン法のようなメカノケミカル効果を利用するもの、あるいはジェットミル、ハイブリダイザーなど高速気流中衝撃法を利用するものが挙げられる。効率よくかつ強固に複合化を実施するには物理的吸着力が強いことが望ましい。その方法としては、攪拌翼付き容器中で攪拌翼の周速度が好ましくは40〜150m/秒で攪拌することが挙げられる。撹拌翼の周速度が40m/秒より低いと、被覆層を形成する十分なエネルギーを得ることができないことがある。なお、撹拌翼の周速度の上限については、特に制限はないが、使用する装置、エネルギー効率などの点から自ずと決定される。なお、高速気流中衝撃法を利用する場合、予めヘンシェルミキサーなどで母粒子と磁性体微粒子とをドライブレンドしておくことが好ましい。
【００３２】
また、必要に応じて、母粒子の被覆層を形成する物質として、磁性体微粒子以外の非磁性物質を複合時に添加しても良い。このような非磁性物質の種類については特に制限はなく、母粒子の複合化の目的によって有機物質あるいは無機物質のなかから適宜選択することができる。
【００３３】
例えば、母粒子に導電性を付与する場合、非磁性物質としてはカーボンブラックの他、銅、アルミニウムなどの各種金属粉、ヨウ化銅、酸化ルテニウムなどの無機材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチエニレンなどの導電性ポリマーを使用することができる。
【００３４】
逆に母粒子が導電性であってこれを表面改質によって電気抵抗を高くして帯電性を付与したい場合、非磁性物質としてはポリマー、好ましくは熱可塑性ポリマーを使用するのがよい。この熱可塑性ポリマーとしては、上記ビニル系ポリマーのなかから目的に応じて適宜選択することができる。熱可塑性ポリマー粒子としては、粒子径は母粒子の粒子径の１〜６０％、重量平均分子量は１万〜１００万、素材はアクリル系のものが望ましい。なお、本発明で使用する非磁性物質の粒子（以下、「非磁性微粒子」という）としては、母粒子と同様に粒子径の均一なものを使用するのが好ましい。
【００３５】
上記の被覆層形成用の非磁性物質（非磁性微粒子）は、単独種だけに限られず、二種以上を組み合わせて使用することができる。特に、無機物質のように溶融しにくい非磁性微粒子を使用する場合、この無機物質粒子と熱可塑性ポリマー粒子とを混合して使用すると被覆層の形成が良好となって好ましい。また、２種以上の合成ポリマーの混合粒子も使用可能であり、この場合も、その少なくとも１種が熱可塑性ポリマー粒子であることが好ましい。これらの非磁性微粒子の添加量としては、母粒子１００重量部に対して１００重量部以下が望ましい。
【００３６】
また、粒子を着色する場合、非磁性微粒子として次のような顔料を使用することができる。
【００３７】
黒色顔料
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック、マグネタイト
黄色顔料
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイェロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイェロー、ニッケルチタンイェロー、ネーブルスイェロー、ナフトールイェローＳ、ハンザーイェローＧ、ハンザーイェロー10G、ベンジジンイェローＧ、ベンジジンイェローGR、キノリンイェローレーキ、パーマネントイェローNCG、タートラジンレーキ
褐色顔料
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジGK
赤色顔料
ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマンネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミンJB
紫色顔料
マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ
青色顔料
紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC
緑色顔料
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイェローグリーン
白色顔料
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛
体質顔料
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト
母粒子の帯電性を制御することを目的とする場合、非磁性微粒子としては、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイェロー、ウルトラブルーなどの各種染料を使用することができる。
【００３８】
また、目的に応じて、蛍光物質、ヒドロキシアパタイト、ジルコニアなどの各種機能材料を、被覆層を形成するための非磁性微粒子として使用することもできる。上記の被覆層形成用の非磁性微粒子は、単独種だけに限られず、二種以上を組み合わせて使用することができる。特に、無機物質のように溶融しにくい非磁性微粒子を使用する場合、この無機物質粒子と熱可塑性ポリマー粒子とを混合して使用すると被覆層の形成が良好となって好ましい。また、２種以上の合成ポリマーの混合粒子も使用可能であり、この場合も、その少なくとも１種が熱可塑性ポリマー粒子であることが好ましい。これらの非磁性微粒子の添加量としては、母粒子１００重量部に対して１００重量部以下が望ましい。
【００３９】
また、同一種または異なる種類の磁性体微粒子および／または非磁性体微粒子を用いて複合化を複数回実施し、複数の被覆層からなる多層構造の被覆層を含む磁性粒子を製造することもできる。例えば、母粒子と磁性体微粒子とを用いて第１の被覆層を形成した後、さらにポリマー粒子を加えてこれを第１の被覆層上に物理的に吸着させ、第２の被覆層を形成し、必要に応じてこれを繰り返すことで複数の被覆層を形成することができる。このように、多層構造の被覆層を形成する際に使用する非磁性微粒子の成分としては、ポリマー粒子、好ましくは熱可塑性ポリマー粒子を使用するのがよい。この熱可塑性ポリマー粒子としては、上記ビニル系ポリマーのなかから目的に応じて適宜選択することができる。熱可塑性ポリマー粒子としては、粒子径が母粒子の粒子径の１〜６０％、重量平均分子量１万〜１００万、素材はアクリル系のものが望ましい。これらのポリマー成分の添加量としては、母粒子１００重量部に対し１００重量部以下が望ましい。この場合、非磁性微粒子であるポリマーの種類を母粒子と変えると摩擦帯電で付着しやすくなり、被覆層の形成がより容易になる。
【００４０】
１．５ ポリマー層
本発明の磁性体粒子の製造方法においては、被覆層上にさらにポリマー層が形成される。このポリマー層（以下、「コーティングポリマー層」ともいう）は、コーティングのために形成される。
【００４１】
ポリマー層は、母粒子の表面に被覆層が形成された粒子（以下、「磁性体被覆粒子」という）の存在下で、主原料としての共重合性モノマーと、副原料である重合開始剤、乳化剤、分散剤、界面活性剤、電解質、架橋剤、分子量調節剤などが必要に応じて添加され液体中で重合を行うことにより形成することができる。このようにコーティングポリマー層を重合によって形成することにより、当該ポリマー層の表面に所望の官能基を導入することができるなど、生化学用担体として有用な表面を与えることができる。また、帯電防止剤として、カチオン性帯電防止剤を用いた場合には、これが粒子最表面にブリードアウトして生化学反応に悪影響を与えることを防止する効果も有する。
【００４２】
ポリマー層の成分としては特に、ビニル系ポリマーが好ましく、その製造に使用するビニル系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、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、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステルなどを例示することができる。このビニル系ポリマーは単独重合体であっても、あるいは上記ビニル系モノマーから選ばれた２種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。
【００４３】
また、上記ビニル系モノマーとブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジアリルフタレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、スチレンスルホン酸およびそのナトリウム塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩、イソプレンスルホン酸およびそのナトリウム塩などの共重合可能なモノマーとの共重合体も使用することができる。
【００４４】
重合開始剤としては、油溶性開始剤および水溶性開始剤を使用することができる。
【００４５】
油溶性重合開始剤としては、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ターシャリーブチルペルオキシ２−エチルヘキサネート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等の過酸化化合物、アゾ化合物が挙げられる。
【００４６】
水溶性開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、２−２アゾビス（２−アミノプロパン）鉱酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびそのアルカリ金属塩およびアンモニウム塩等があげられ、また、過硫酸塩、過酸化水素塩と重亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、塩化第一鉄等を組み合わせたレドックス開始剤もあげられ、中でも過硫酸塩が好適に用いられる。これらの重合開始剤のモノマー全体に対する割合は0.01〜8重量％の範囲が好適に用いられる。
【００４７】
水への溶解性の観点から分類すると、油溶性重合開始剤が好ましい。水溶性の重合開始剤を用いると磁性体被覆粒子表面での重合でなく、磁性体被覆粒子を含まない疎水性重合重合モノマーのみが重合した新粒子が多量に生じる傾向がある。
【００４８】
乳化剤としては、通常使用されている陰イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤等を単独もしくは組み合わせて用いることができる。例えば反応性陰イオン性界面活性剤としては、高級アルコール硫酸エステルのアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸のアルカリ金属塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアルカリ金属塩、ポリオキシエチレンアルキル（またはアルキルフェニル）エーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル（またはアルキルフェニル）エーテルのリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物などの陰イオン性界面活性剤の他、ラテムルＳ−１８０Ａ（花王（株）製）、エレミノールＪＳ−２（三洋化成（株）製）、アクアロンＨＳ−１０、ＫＨ−１０（第一工業製薬（株）製）、アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ、ＳＲ−１０（旭電化工業（株）製）などを挙げることができる。
【００４９】
また、非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのほか、アクアロンＲＳ−２０（第一工業製薬（株）製）、アデカリアソープＮＥ−２０、ＲＮ−２０（旭電化工業（株）製）などの反応性非イオン性界面活性剤を挙げることができる。
【００５０】
コーティングポリマー層の形成におけるモノマーの重合系への添加方法は、とくに制限されず、一括方式、分割方式あるいは連続添加方式のいずれであっても良い。重合温度は重合開始剤によって異なるが、通常１０〜９０℃好ましくは３０〜８５℃であり、重合に要する時間は通常１〜３０時間程度である。
【００５１】
１．６ 用途
本発明の磁性粒子の主たる用途は、生化学用担体である。生化学用担体としての用途では、さらに、粒子からの不純物の溶出、あるいは磁性体微粒子そのものの溶出あるいは磁性体微粒子からの不純物の溶出は望ましくないが、上記の本発明の好ましい製法で得られる磁性粒子ではこのような不都合がないので、特に、診断薬用担体粒子に好適である。このような診断薬用担体粒子の用途においては、コーティングポリマー層の表面の特性を目的に応じて選択することができる。
【００５２】
なお、本発明の磁性粒子は上記用途に限定されるわけではなく、例えば、塗料、紙、電子材料、電子写真、化粧品、医薬品、農薬、食品、触媒などの各分野で使用可能である。
【００５３】
２．実施例
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。なお、実施例および比較例で得られた粒子の粒子径および磁気分離性は、以下の方法により測定された。
【００５４】
２．１ 測定方法
２．１．１． 粒子径の測定
透過型電子顕微鏡（日本電子社製１００ＳＸ）を用いて、３００個の粒子を撮影、この粒子径を定規で計測し、その平均を求めて平均粒子径とした。
【００５５】
２．１．２ 磁気分離性の評価
得られた磁性粒子を分散媒としての水に０．０１重量％含む試験液を調製した。この試験液をよく分散させて光路長１ｃｍの角型光学セルに入れ、分光光度計（日本分光社製 Ｖ−５５０型）にセットし、このセルホルダー横に表面磁力密度２９００ガウスの磁石を置いた時刻を０として、５５０ｎｍにおける吸光度が初期の１０分の１に減衰するまでの時間を測定し、この時間を磁気分離性評価の指標とした。
【００５６】
２．２ 実施例１
特開平０７−２３８１０５号公報記載の重合方法を参考にして、スチレン／ジビニルベンゼン＝８０／２０共重合体(平均粒子径１．５μｍ)を重合し、遠心分離により３回水洗した。この含水スラリー１００ｇ（固形分換算）にカチオン性帯電防止剤「コータミン２４Ｐ」（花王製、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド）の１％水溶液１００ｇ（水溶液として）を添加、超音波分散し、次に遠心分離により上清を分離して廃棄し、下層のスラリーを６０℃の乾燥機で２４時間乾燥して、帯電防止剤で処理された母粒子の粉体を得た。
【００５７】
油性磁性流体「ＥＸＰシリーズ」（（株）フェローテック製）にアセトンを加えて粒子を析出沈殿させた後、これを乾燥することにより、疎水化処理された表面を有するフェライト系の磁性体微粒子（平均粒子径：０．０２μｍ）を得た。なお、この磁性体微粒子は、シランカップリング剤および界面活性剤により疎水化処理された表面を有する。次に、得られた磁性体微粒子をトルエン／水（重量比１：１）に添加し、十分に攪拌した後静置したところ、磁性体微粒子はトルエンのみに分散されており、表面が疎水化されていることが確認された。
【００５８】
上記帯電防止剤で処理された母粒子の粉体１５ｇと、上記疎水化処理された磁性体微粒子１５ｇとをミキサーでよく混合し、この混合物をハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−Ｏ型（奈良機械製作所（株）製）を使用して、羽根（撹拌翼）の周速度１００ｍ／秒（１６２００ｒｐｍ）で５分間処理した。次いで、得られた磁性体被覆粒子の３０ｇと、分散剤としてノニオン性乳化剤「エマルゲン１５０」（花王製）０．５％およびアニオン性乳化剤「エマール０」（花王製）０．５％を含む水溶液７５０ｇを１Ｌセパラブルフラスコに投入し充分に分散させた。別の容器にノニオン性乳化剤「エマルゲン１５０」（花王製）０．５％およびアニオン性乳化剤「エマール０」（花王製）０．５％を含む水溶液１５０ｇを入れ、これにモノマーとしてシクロヘキシルメタクリレート１５ｇ、メタクリル酸４ｇ、重合開始剤としてターシャリーブチルペルオキシ２−エチルヘキサネート（日本油脂社製；パーブチルＯ）０．５ｇを添加、混合して、モノマー乳化物を作製した。このセパラブルフラスコをイカリ型撹拌羽２００ｒｐｍ撹拌下で、Ｎ２ガスでパージしながら６０℃に昇温した後、前記モノマー乳化物を２時間かけて前記セパラブルフラスコに連続添加した。連続添加終了後、８０℃で２時間攪拌を続けて反応を完結させた。得られた磁性粒子の水分散体を磁気精製および重力沈降精製した。以上の製造方法により、磁性粒子の製造を独立に１０回行った（実験番号１〜１０）。本実施例にて製造された各実験番号の粒子の粒子径および磁気分離性の測定結果を表１に示す。
【００５９】
２．３ 比較例１
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（花王社製「コータミン２４Ｐ」）の１％水溶液１００ｇ（水溶液として）を添加する代わりに、水１００ｇを添加した以外は実施例１と同様にして、磁性粒子の製造を独立に１０回行った（実験番号１〜１０）。本比較例にて製造された各実験番号の粒子の粒子径および磁気分離性の測定結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
実施例１の磁性粒子は、粒子径および磁気分離性の再現性が優れていることが確認された。これに対して、比較例１の粒子は、粒子径および磁気分離性の再現性がいずれも実施例１の磁性粒子に劣っていた。以上の結果から、実施例１の磁性粒子は、表面が帯電防止剤で処理された母粒子を使用することにより、母粒子の表面が帯電防止剤で処理されていない比較例１の粒子と比較して、粒子径および磁気分離性の再現性が極めて優れていることが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、
前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、
を含む、磁性粒子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記被覆層を形成する工程において、前記磁性体微粒子を前記母粒子に物理的に吸着させる、磁性粒子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記磁性体微粒子の表面は疎水性である、磁性粒子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記帯電防止剤が、カチオン性帯電防止剤である、磁性粒子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法により得られた磁性粒子からなる生化学用担体。
【請求項１】
帯電防止剤で処理された母粒子の表面に磁性体微粒子を吸着させて被覆層を形成する工程と、
前記被覆層上に、重合によってポリマー層を形成する工程と、
を含む、磁性粒子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記被覆層を形成する工程において、前記磁性体微粒子を前記母粒子に物理的に吸着させる、磁性粒子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記磁性体微粒子の表面は疎水性である、磁性粒子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記帯電防止剤が、カチオン性帯電防止剤である、磁性粒子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法により得られた磁性粒子からなる生化学用担体。
【公開番号】特開２００６−１３１７０９（Ｐ２００６−１３１７０９Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２０５１３（Ｐ２００４−３２０５１３）
【出願日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
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