表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体及びナノ粒子の分散液、並びにナノ粒子の製造方法
【課題】表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体、該表面改質剤により改質されたナノ粒子の分散液、及び該表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】表面改質剤は、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマーと、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマーと、のグラフト共重合体からなる。
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【解決手段】表面改質剤は、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマーと、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマーと、のグラフト共重合体からなる。
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体、該表面改質剤により改質されたナノ粒子の分散液、及び該表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、材料の表面を改質することで、その付加価値を高める試みが様々な分野において広くなされている。特に、材料をナノスケールに加工した微粒子（以下、ナノ粒子という。）は、比表面積が非常に大きいので、表面特性を変化させやすく、その親和性や生体内の付着性等の制御が可能であることから、触媒、色材、電子材料、光学材料、医薬品、化粧品等への応用が期待されている。
【０００３】
ナノ粒子の表面特性の制御には、表面改質剤が重要な役割を担う。例えば、ナノ粒子は、その表面に表面改質剤を吸着させることによって、溶媒中で安定に分散する。表面改質剤としては、チオール類が挙げられるが、チオール類は単座配位子であるため、多座配位子として機能する高分子よりも粒子の表面を密に覆う必要がある。そこで、チオール基を有する重合性モノマーをグラフト化することにより多点吸着させ、安定化させることができれば好ましいとも考えられる。しかし、チオール基は反応性が高く、保護基を付けたとしても容易に脱保護され、架橋してしまうため、チオール基を有する重合性モノマーをグラフト化することは困難である。
【０００４】
そこで、本発明者らが研究を行ったところ、表面改質剤の高分子構造として、一般式（Ｖ）で表される重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＶＩ）で表される重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合体が有用であることを見出した（非特許文献１参照）。
【化１】
【０００５】
これによれば、ピリジル基による多点吸着とポリエチレンオキシド鎖による密度制御とによって、金ナノ粒子を溶媒中で安定に分散させることができる。
【非特許文献１】Ｔｏｍｏｍｉ Ｓａｔｏｍｉ，Ｋｏｊｉ Ｕｅｎｏ，Ｈｉｓａｔｏｓｈｉ Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊｕｎｚｏ Ｔａｎａｋａ，Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｍｉｔａｍｕｒａ，Ｔｅｔｓｕｙａ Ｔａｔｅｉｓｈｉ，ａｎｄ Ｈｉｄｅｎｏｒｉ Ｏｔｓｕｋａ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．６、１７９２−１７９６、２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載された表面改質剤では、被改質体であるナノ粒子を満足のいく程度にまで安定に分散させることができず、更なる検討の余地があった。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、改質対象に対して高い親和性を示し、改質対象の表面に吸着することで、改質対象を溶媒中で安定に分散させることができる表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体、該表面改質剤により改質されたナノ粒子の分散液、及び該表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため、さらに鋭意研究を重ねたところ、上記非特許文献１に記載された表面改質剤において、上記の一般式（Ｖ）で表される重合性モノマー（Ａ）のメチレン基を炭素数２以上のアルキレン基に変えることで、被改質体である金属ナノ粒子の溶媒中での分散安定性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、以下のようなものを提供する。
【０００９】
（１）一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる表面改質剤。
【化２】
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【００１０】
（２）前記重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表される（１）に記載の表面改質剤。
【化３】
（式中、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基を表す。）
【００１１】
（３）前記重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表される（１）又は（２）に記載の表面改質剤。
【化４】
（式中、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【００１２】
（４）前記重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量が、２００〜８００００である（１）〜（３）のいずれかに記載の表面改質剤。
【００１３】
（５）前記重合性モノマー（Ａ）と前記重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１である（１）〜（４）のいずれかに記載の表面改質剤。
【００１４】
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤が表面に吸着して改質された被改質体。
【００１５】
（７）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤が吸着して表面改質されたナノ粒子の分散液。
【００１６】
（８）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の表面改質剤によれば、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）を有するため、ピリジル基を介して改質対象に吸着することができる。ピリジル基は、様々な改質対象に親和性を示すため、表面改質剤として汎用性を有する。また、本発明の表面改質剤では、一般式（Ｉ）のＲａが、炭素数２〜７のアルキレン基であるため、小さくて安定した粒径の粒子を得ることができる。さらに、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）を有するため、被改質体を溶媒中で安定に分散させることができる。
本発明のナノ粒子の製造方法によれば、本発明の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするため、凝集することなく、小さくて安定した粒径のナノ粒子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、詳細に説明する。
【００１９】
［表面改質剤］
本発明の表面改質剤は、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる。
【化５】
【００２０】
［重合性モノマー（Ａ）］
重合性モノマー（Ａ）は、上記一般式（Ｉ）で表される基を有する重合可能なモノマーである。Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基であることを特徴とし、炭素数３〜５のアルキレン基であることが好ましい。本発明の表面改質剤では、アルキレン基の炭素数を変えることで、改質対象であるナノ粒子間の疎水的凝集力を制御することができる。アルキレン基の炭素数を上記範囲とすることで、小さくて安定した粒径の粒子を得ることができる。
【００２１】
重合性モノマー（Ａ）は、重合可能なモノマーであり、その構造中に重合性基を有する必要があるが、その種類は特に限定されず、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等であってもよい。この重合性基を介して、後述の重合性モノマー（Ｂ）と重合することができる。
【００２２】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表されることが好ましい。
【化６】
【００２３】
ここで、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基であり、炭素数３〜５のアルキレン基であることが好ましい。また、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基である。
【００２４】
［重合性モノマー（Ｂ）］
重合性モノマー（Ｂ）は、上記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合可能なモノマーである。Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基であることを特徴とし、炭素数２〜３であることが好ましい。アルキレン基の炭素数を上記範囲とすることで、分子の親水性と柔軟性とが高まる。また、ｎは、５〜２０００の任意の整数であることを特徴とし、１０〜５００であることが好ましい。ｎを上記範囲とすることで、親水性と柔軟性とが高まる。上記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造の単位としては、特に限定されないが、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等が挙げられる。
【００２５】
重合性モノマー（Ｂ）は、重合可能なモノマーであり、その構造中に重合性基を有する必要があるが、官能基の種類は特に限定されず、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等であってもよい。この重合性基を介して、上述の重合性モノマー（Ａ）と重合することができる。
【００２６】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表されることが好ましい。
【化７】
【００２７】
ここで、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基であり、炭素数２〜５のアルキル基であることが好ましい。Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基であり、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基である。また、ｎは、５〜２０００の任意の整数であることを特徴とし、１０〜５００であることが好ましい。
【００２８】
［グラフト共重合体の合成方法］
本発明の表面改質剤は、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合体からなる。本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合に用いる重合開始剤は、特に限定されず、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）等のアゾ系重合開始剤、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の硫酸塩系重合開始剤、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキサイド等の有機過酸化物系重合開始剤等が挙げられる。
【００２９】
重合開始剤の好適な使用量は、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）との合計量に対して、０．１〜１０質量％である。また、グラフト共重合体の分子量を調整するために、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、２−プロパンチオール、１−ブタンチオール等の連鎖移動剤を添加してもよい。
【００３０】
重合時間は、温度や所望の最終生成物の性質に依存するが、好ましくは３０〜９０℃、より好ましくは５０〜７０℃で、１〜４８時間である。
【００３１】
本発明の表面改質剤では、グラフト共重合体の質量平均分子量（ＧＰＣによる測定）が、１０００〜５０００００であることが好ましく、２０００〜１０００００であることがより好ましい。なお、上記範囲とすることで、改質対象に界面安定性を付与することができる。
【００３２】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量（ＧＰＣによる測定）が、２００〜８００００であることが好ましく、５００〜２００００であることがより好ましい。重合性モノマー（Ｂ）の分子量を変化させることで、ナノ粒子の溶媒中での分散安定性を制御することができる。なお、上記範囲とすることで、ナノ粒子を溶媒中で安定に分散させることができる。
【００３３】
本発明の表面改質剤では、グラフト共重合体における重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１であることが好ましく、１０：９０〜９０：１０であることがより好ましい。重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのモル比を変化させることで、親疎水バランスを制御することができる。なお、上記範囲とすることで、本発明の表面改質剤を改質対象の表面に安定に吸着させることができ、また、表面を改質された被改質体を溶媒中で安定に分散させることができる。
【００３４】
［被改質体］
本発明の被改質体は、本発明の表面改質剤が表面に吸着して改質されたものである。本発明の表面改質剤は、塩基性官能基であるピリジル基が改質対象の表面に吸着することで、機能する。したがって、本発明の被改質体は、塩基性官能基であるピリジル基が吸着しやすい酸性表面であることが好ましい。酸性表面であれば、その種類や形態は限定されない。例えば、シリカ、アルミナ等の金属酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化アルミニウム等の金属塩、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素素材、ガラスファイバー、カーボンファイバー等の無機繊維素材、金、銀、鉄、銅等の金属、半金属酸化物、半導体等が挙げられる。
【００３５】
本発明の被改質体は、本発明の表面改質剤が表面に吸着して改質されたものであるので、被改質体が、例えば、生体内において使用する医療器具等である場合には、タンパク質等の吸着を抑制する。
【００３６】
本発明の被改質体では、表面改質剤で被覆される範囲は、表面の一部であっても、全部であってもよい。被覆の方法は、特に限定されないが、例えば、吸着法、ディップコート法等が挙げられる。
【００３７】
［ナノ粒子の分散液］
本発明の分散液は、本発明の表面改質剤によって表面改質されたナノ粒子が分散した溶液である。本発明の分散液に分散されるナノ粒子の種類は、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素素材、金、銀、鉄、銅等の金属、半導体、無機酸化物等が挙げられる。金属の場合には、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト等の遷移金属が好ましい。また、該金属種は、１種類であっても、２種類以上であってもよい。還元反応の容易さや取り扱いの容易さの面から、金、銀、白金がさらに好ましい。
【００３８】
本発明の分散液におけるナノ粒子の含有量は、特に限定されないが、少ないと有用性を発揮することができず、多いとコロイド溶液の流動性が低下するので、この点を考慮しつつ、目的に応じて適宜調整するとよい。
【００３９】
ナノ粒子の粒径は、特に限定されないが、より高い分散安定性を有するためには、２〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。本発明の分散液では、溶媒は、特に限定されず、水であっても、有機溶媒であってもよい。また、本発明の分散液に分散しているナノ粒子は、本発明の表面改質剤によって表面改質されているので、例えば、酸化しやすい条件や高イオン強度条件であっても、安定に分散することができる。
【００４０】
［ナノ粒子の製造方法］
本発明のナノ粒子の製造方法は、本発明の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とする。例えば、金属ナノ粒子の場合、本発明の表面改質剤を分散した溶媒中に、金属の塩又は金属のイオン溶液を加え、金属イオンを還元することで製造することができる。
【００４１】
本発明のナノ粒子の製造方法では、溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ＤＭＳＯ、トルエン等が、温和に還元させることができる点において好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［グラフト共重合体の合成］
以下の反応スキームに示すように、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とを共重合させて、グラフト共重合体（Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧ）を合成した。
【００４４】
【化８】
【００４５】
＜重合性モノマー（Ａ）の合成＞
（合成例１）アルキレン基の炭素数が１の場合：ｍ＝１
４−ピリジンメタノール（アルドリッチ社製）５．４５ｇ（５０ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸（アルドリッチ社製）４．７３ｇ（５５ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン（アルドリッチ社製）７４０ｍｇ（５ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン（ＷＡＫＯ社製）１００ｍｌに溶解後、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）（アルドリッチ社製）１１．３ｇ（５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（ＷＡＫＯ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油８．１ｇ（４６ｍｍｏｌ）を得た（収率９１％）。
【００４６】
（合成例２）アルキレン基の炭素数が３の場合：ｍ＝３
４−ピリジンプロパノール（アルドリッチ社製）６．８５ｇ（５０ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸４．７３ｇ（５５ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン７４０ｍｇ（５ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン１００ｍｌに溶解後、ＤＣＣ１１．３ｇ（５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（ＷＡＫＯ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油８．５１２４ｇ（４１．４ｍｍｏｌ）を得た（収率８２．８）。
【００４７】
（合成例３）アルキレン基の炭素数が５の場合：ｍ＝５
４−ペンテン−１−オール３００ｍｇ（３．４８３ｍｍｏｌ）に、テトラヒドロフラン（アルドリッチ社製）１５ｍｌに溶解した９−ボラビシクロ［３．３．１］ノナン（９−ＢＢＮ）を加え、２５℃で２４時間反応させた。その後、水／ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（２：８）に溶解した４−ブロモピリジン塩酸塩（アルドリッチ社製）と、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（アルドリッチ社製）と、炭酸カリウム（アルドリッチ社製）と、を１：１．２：０．２当量比で加え、７０℃で６時間反応させた。減圧下で溶媒を除去した後、残渣を酢酸エチルで希釈しセライト濾過を行った。カラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（アルドリッチ社製）、溶媒：酢酸エチル／ヘキサン）により、精製し、ピリジンペンタノールを２０３ｍｇ得た（収率４８％）。反応スキームを以下に示す。
【００４８】
【化９】
【００４９】
上記反応により得られたピリジンペンタノール１１０ｍｇ（０．６６６ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸（ピリジンペンタノールに対して３等量）と、トリエチルアミン（ピリジンペンタノールに対して３等量）と、を無水ジクロロメタン９ｍｌに溶解後、ＤＣＣ（ピリジンペンタノールに対して３等量）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（アルドリッチ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油６４ｍｇを得た（収率３１％）。
【００５０】
＜グラフト共重合体の合成＞
（合成例４）合成例１にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例１にて得られた１，４−ピリジンメタノール−メタクリレート１７７ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール（アルドリッチ社製）６２４ｍｇ（０．３ｍｍｏｌ）と、１，４−ピリジンメタノール−メタクリレートに対して１質量％の２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（ＷＡＫＯ社製）と、ＤＭＦ８ｍｌに溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末４０１ｍｇ（５．１μｍｏｌ）を得た（収率５０％）。
【００５１】
（合成例５）合成例２にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例２にて得られた４−ピリジンプロパノール−メタクリレート２０５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール２０８ｍｇ，６２４ｍｇ，１２４８ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ，０．３ｍｍｏｌ，０．６ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンプロパノール−メタクリレートに対して１質量％のＡＩＢＮと、ＤＭＦを（４ｍｌ，８ｍｌ，１４ｍｌ）に溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末２０２ｍｇ，４８９ｍｇ，８２８ｍｇ（１．８μｍｏｌ，４．１μｍｏｌ，１２．８μｍｏｌ）を得た（収率４９％，５９％，５７％）。
【００５２】
（合成例６）合成例３にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例３にて得られた４−ピリジンペンタノール−メタクリレート２０５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール２０８ｍｇ，６２４ｍｇ，１２４８ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ，０．３ｍｍｏｌ，０．６ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンペンタノール−メタクリレートに対して１質量％のＡＩＢＮと、ＤＭＦを（４ｍｌ，８ｍｌ，１４ｍｌ）ｍｌに溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末２２０ｍｇ，４１１ｍｇ，９２８ｍｇを得た（収率５２％，４１％，５５％）。
【００５３】
＜比較対照品の合成＞
（合成例７）鎖末端にピリジル基を有するポリエチレングリコール（Ｐｙ−ＰＥＧ−ＭｅＯ）
α−メチル−ω−メチル（４−ピリジルメチル−カルボキシレート）−ポリエチレングリコール１．１４ｇ（０．５０ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンメタノール１０９ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン１５ｍｇ（０．１０ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン２０ｍｌに溶解後、ＤＣＣ１１３ｍｇ（０．５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で２４時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣に、５ｍｌの２−プロパノールを滴下し、数分攪拌した。沈殿物を遠心分離した後、凍結乾燥を経て、白色粉末６９７ｍｇ（０．３ｍｍｏｌ）を得た（収率６８％）。
【００５４】
合成したグラフト共重合体（Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧ）の種類、一般式（Ｉ）で表される重合性モノマー（Ａ）のＲａのアルキレン基の炭素数（ｍ）、エチレンオキシド単位の繰り返し数（ｎ）、Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧの数平均分子量（Ｍｎ）、Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧの分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とピリジン（Ｐｙ）との共重合比率（ＰＥＧ／Ｐｙ）を表１に示す。なお、分子量は、ゲル濾過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
［表面張力の測定］
＜ｍ＝１とｍ＝３との比較＞
一般式（Ｉ）で表される重合性モノマー（Ａ）のＲａのアルキレン基の炭素数（ｍ）が１であるＰｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、３であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、それらの表面張力を測定した。Ｐｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、３であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）に溶解し、透析膜（分画分子量約１００００）に入れ、ＤＭＡに対して３００倍量の水に対して４日間透析を行うことで、ミセルを形成させた。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図１及び表２に示すように、表面張力（γｃｍｃ）、臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）ともに、ｍ＝３の方がｍ＝１よりも低値を示し、表面配向性が良好であった。これは、ｍ＝３の方が、ｍ＝１よりも疎水凝集力が増大するためと考えられる。
【００５９】
［粒径の測定］
＜ｍ＝１とｍ＝３との比較＞
Ｐｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をダイナミック光散乱光度計（ＤＬＳ）（ＤＬＳ−７０００、大塚電子社製）、及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｈ―９５００、ＨＩＴＡＣＨＩ社製）により測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図２（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）に、ＴＥＭによる測定結果を図３（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）に示す。
【００６０】
図２に示すように、ｍ＝３（平均粒径：２４．６±４．６ｎｍ）の方が、ｍ＝１（平均粒径：１０７．９±２１．４ｎｍ）よりも、ミセルの粒径が小さく、大きさがより均一であった。また、ｍ＝３では、均一なミセルが形成されていることが確認できた（図３を参照）。ｍ＝３では、より疎水凝集力が増大するため、ミセルの凝集力が安定すると考えられる。
【００６１】
［表面張力の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較＞
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とピリジン（Ｐｙ）との共重合比率（ＰＥＧ／Ｐｙ）を変化させ、Ｐｙ（３）−ｇ（１０．３％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（５８．５％）−ＰＥＧと、を合成した。これらを用いて形成した高分子ミセルの表面張力を測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。結果を表３及び図４に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
図４及び表３に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙが２３．２％のときが最も表面張力（γｃｍｃ）、臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）が低値を示し、表面配向性が良好であった。
【００６４】
［粒径の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較：ｍ＝３＞
Ｐｙ（３）−ｇ（１０．３％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（５８．５％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をＤＬＳにより測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図５（（Ａ）１０．３％，（Ｂ）２３．２％，（Ｃ）５８．５％）に示す。
【００６５】
図５に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙに関係なく、いずれのミセルも粒径２０ｎｍ程度の均一な粒子を形成した。
【００６６】
［金ナノ粒子の調製］
Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセルの疎水性コアをナノ反応場として利用し、金ナノ粒子の調製を行った。
Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。
【００６７】
［金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトル測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトルを（紫外可視球光分光光度計Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３Ａ Ｄｉｏｄ Ａｒｒａｙ、Ａｇｉｌｅｎｔ社製）にて測定した。その結果を図６に示す。その結果、金ナノ粒子に由来する５４０ｎｍのピークを確認した。
【００６８】
［金ナノ粒子の粒径の測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の粒径をＤＬＳ及びＴＥＭにより測定した。ＤＬＳによる測定結果を図７に、ＴＥＭによる測定結果を図８に示す。その結果、平均粒径８．８±０．９ｎｍの比較的単分散の金ナノ粒子が生成していることを確認した。
【００６９】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜高イオン強度条件下＞
合成例４，５，７の方法により合成された各種表面改質剤、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ（商品名：プルロニック）、及びＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（日本油脂社製、Ｎｏ．４Ｅ４Ｅ０Ｆ０２）を用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、塩化ナトリウム（ＷＡＫＯ社製）を１ｍｇ／ｍｌになるように加え、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図９に示す。
【００７０】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、高イオン強度条件下において、１ヶ月間安定であった。比較対照のＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯやＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（チオール化したポリエチレングリコール）といった代表的な表面改質剤を用いて調製した金ナノ粒子よりも優れた分散安定性を示した。また、Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較しても安定であった。
【００７１】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜酸化しやすい条件下＞
合成例４，５，７の方法により合成された各種表面改質剤、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ（商品名：プルロニック）、及びＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（日本油脂社製、Ｎｏ．４Ｅ４Ｅ０Ｆ０２）を用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、酸素を通気し、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１０に示す。
【００７２】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、酸化しやすい条件下において、１ヶ月間安定であった。比較対照のＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯやＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（チオール化したポリエチレングリコール）といった代表的な表面改質剤を用いて調製した金ナノ粒子よりも非常に優れた分散安定性を示した。また、Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較してもかなり安定であった。
【００７３】
［粒径の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較：ｍ＝５＞
Ｐｙ（５）−ｇ（１２．１％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（５）−ｇ（５１．５％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をＤＬＳにより測定した。エチレングリコールの重合度（ｎ）は、全て４３とした。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図１１（（Ａ）１２．１％，（Ｂ）２５．２％，（Ｃ）５１．５％）に示す。
【００７４】
図１１に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙに関係なく、いずれのミセルも粒径２０ｎｍ程度の均一な粒子を形成した。
【００７５】
［金ナノ粒子の調製］
Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセルの疎水性コアをナノ反応場として利用し、金ナノ粒子の調製を行った。
Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセル溶液０．２ｍｇ／３ｍｌに、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。
【００７６】
［金ナノ粒子の粒径の測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の粒径をＤＬＳ及びＴＥＭにより測定した。ＤＬＳによる測定結果を図１２に、ＴＥＭによる測定結果を図１３に示す。その結果、平均粒径９．５±１．８ｎｍの比較的単分散の金ナノ粒子が生成していることを確認した。
【００７７】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜高イオン強度条件下＞
本発明の表面改質剤（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧ）を用いて形成した高分子ミセル溶液（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧそれぞれ０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤として（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、塩化ナトリウム（ＷＡＫＯ社製）を１ｍｇ／ｍｌになるように加え、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１４に示す。
【００７８】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、高イオン強度条件下において、１週間安定であった。また、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較しても優れた分散安定性を示した。
【００７９】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜酸化しやすい条件下＞
本発明の表面改質剤（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧ）を用いて形成した高分子ミセル溶液（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧそれぞれ０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤として（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、酸素を通気し、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１５に示す。
【００８０】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、酸化しやすい条件下において、１週間安定であった。Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子とは、同程度の分散安定性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの表面張力（ｍ＝１とｍ＝３）を示す図である。
【図２】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）である。
【図３】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの透過型電子顕微像を示す図（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）である。
【図４】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの表面張力を示す図（ｍ＝３，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１０．３％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５８．５％）である。
【図５】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（ｍ＝３，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１０．３％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５８．５％）である。
【図６】本発明の金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の金ナノ粒子の粒径分布を示す図（ｍ＝３，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％）である。
【図８】本発明の金ナノ粒子の透過型電子顕微像（ｍ＝３，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％）を示す図である。
【図９】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（高イオン強度条件下）を示す図である。
【図１０】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（酸化しやすい条件下）を示す図である。
【図１１】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（ｍ＝５，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１２．１％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５１．５％）である。
【図１２】本発明の金ナノ粒子の粒径分布を示す図（ｍ＝５，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％）である。
【図１３】本発明の金ナノ粒子の透過型電子顕微像（ｍ＝５，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％）を示す図である。
【図１４】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（高イオン強度条件下）を示す図である。
【図１５】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（酸化しやすい条件下）を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体、該表面改質剤により改質されたナノ粒子の分散液、及び該表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、材料の表面を改質することで、その付加価値を高める試みが様々な分野において広くなされている。特に、材料をナノスケールに加工した微粒子（以下、ナノ粒子という。）は、比表面積が非常に大きいので、表面特性を変化させやすく、その親和性や生体内の付着性等の制御が可能であることから、触媒、色材、電子材料、光学材料、医薬品、化粧品等への応用が期待されている。
【０００３】
ナノ粒子の表面特性の制御には、表面改質剤が重要な役割を担う。例えば、ナノ粒子は、その表面に表面改質剤を吸着させることによって、溶媒中で安定に分散する。表面改質剤としては、チオール類が挙げられるが、チオール類は単座配位子であるため、多座配位子として機能する高分子よりも粒子の表面を密に覆う必要がある。そこで、チオール基を有する重合性モノマーをグラフト化することにより多点吸着させ、安定化させることができれば好ましいとも考えられる。しかし、チオール基は反応性が高く、保護基を付けたとしても容易に脱保護され、架橋してしまうため、チオール基を有する重合性モノマーをグラフト化することは困難である。
【０００４】
そこで、本発明者らが研究を行ったところ、表面改質剤の高分子構造として、一般式（Ｖ）で表される重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＶＩ）で表される重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合体が有用であることを見出した（非特許文献１参照）。
【化１】
【０００５】
これによれば、ピリジル基による多点吸着とポリエチレンオキシド鎖による密度制御とによって、金ナノ粒子を溶媒中で安定に分散させることができる。
【非特許文献１】Ｔｏｍｏｍｉ Ｓａｔｏｍｉ，Ｋｏｊｉ Ｕｅｎｏ，Ｈｉｓａｔｏｓｈｉ Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊｕｎｚｏ Ｔａｎａｋａ，Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｍｉｔａｍｕｒａ，Ｔｅｔｓｕｙａ Ｔａｔｅｉｓｈｉ，ａｎｄ Ｈｉｄｅｎｏｒｉ Ｏｔｓｕｋａ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．６、１７９２−１７９６、２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載された表面改質剤では、被改質体であるナノ粒子を満足のいく程度にまで安定に分散させることができず、更なる検討の余地があった。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、改質対象に対して高い親和性を示し、改質対象の表面に吸着することで、改質対象を溶媒中で安定に分散させることができる表面改質剤、該表面改質剤により改質された被改質体、該表面改質剤により改質されたナノ粒子の分散液、及び該表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため、さらに鋭意研究を重ねたところ、上記非特許文献１に記載された表面改質剤において、上記の一般式（Ｖ）で表される重合性モノマー（Ａ）のメチレン基を炭素数２以上のアルキレン基に変えることで、被改質体である金属ナノ粒子の溶媒中での分散安定性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、以下のようなものを提供する。
【０００９】
（１）一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる表面改質剤。
【化２】
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【００１０】
（２）前記重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表される（１）に記載の表面改質剤。
【化３】
（式中、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基を表す。）
【００１１】
（３）前記重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表される（１）又は（２）に記載の表面改質剤。
【化４】
（式中、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【００１２】
（４）前記重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量が、２００〜８００００である（１）〜（３）のいずれかに記載の表面改質剤。
【００１３】
（５）前記重合性モノマー（Ａ）と前記重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１である（１）〜（４）のいずれかに記載の表面改質剤。
【００１４】
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤が表面に吸着して改質された被改質体。
【００１５】
（７）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤が吸着して表面改質されたナノ粒子の分散液。
【００１６】
（８）（１）〜（５）のいずれかに記載の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の表面改質剤によれば、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）を有するため、ピリジル基を介して改質対象に吸着することができる。ピリジル基は、様々な改質対象に親和性を示すため、表面改質剤として汎用性を有する。また、本発明の表面改質剤では、一般式（Ｉ）のＲａが、炭素数２〜７のアルキレン基であるため、小さくて安定した粒径の粒子を得ることができる。さらに、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）を有するため、被改質体を溶媒中で安定に分散させることができる。
本発明のナノ粒子の製造方法によれば、本発明の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするため、凝集することなく、小さくて安定した粒径のナノ粒子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、詳細に説明する。
【００１９】
［表面改質剤］
本発明の表面改質剤は、一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる。
【化５】
【００２０】
［重合性モノマー（Ａ）］
重合性モノマー（Ａ）は、上記一般式（Ｉ）で表される基を有する重合可能なモノマーである。Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基であることを特徴とし、炭素数３〜５のアルキレン基であることが好ましい。本発明の表面改質剤では、アルキレン基の炭素数を変えることで、改質対象であるナノ粒子間の疎水的凝集力を制御することができる。アルキレン基の炭素数を上記範囲とすることで、小さくて安定した粒径の粒子を得ることができる。
【００２１】
重合性モノマー（Ａ）は、重合可能なモノマーであり、その構造中に重合性基を有する必要があるが、その種類は特に限定されず、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等であってもよい。この重合性基を介して、後述の重合性モノマー（Ｂ）と重合することができる。
【００２２】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表されることが好ましい。
【化６】
【００２３】
ここで、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基であり、炭素数３〜５のアルキレン基であることが好ましい。また、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基である。
【００２４】
［重合性モノマー（Ｂ）］
重合性モノマー（Ｂ）は、上記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合可能なモノマーである。Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基であることを特徴とし、炭素数２〜３であることが好ましい。アルキレン基の炭素数を上記範囲とすることで、分子の親水性と柔軟性とが高まる。また、ｎは、５〜２０００の任意の整数であることを特徴とし、１０〜５００であることが好ましい。ｎを上記範囲とすることで、親水性と柔軟性とが高まる。上記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造の単位としては、特に限定されないが、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等が挙げられる。
【００２５】
重合性モノマー（Ｂ）は、重合可能なモノマーであり、その構造中に重合性基を有する必要があるが、官能基の種類は特に限定されず、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等であってもよい。この重合性基を介して、上述の重合性モノマー（Ａ）と重合することができる。
【００２６】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表されることが好ましい。
【化７】
【００２７】
ここで、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基であり、炭素数２〜５のアルキル基であることが好ましい。Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基であり、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基である。また、ｎは、５〜２０００の任意の整数であることを特徴とし、１０〜５００であることが好ましい。
【００２８】
［グラフト共重合体の合成方法］
本発明の表面改質剤は、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合体からなる。本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのグラフト共重合に用いる重合開始剤は、特に限定されず、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）等のアゾ系重合開始剤、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の硫酸塩系重合開始剤、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキサイド等の有機過酸化物系重合開始剤等が挙げられる。
【００２９】
重合開始剤の好適な使用量は、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）との合計量に対して、０．１〜１０質量％である。また、グラフト共重合体の分子量を調整するために、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、２−プロパンチオール、１−ブタンチオール等の連鎖移動剤を添加してもよい。
【００３０】
重合時間は、温度や所望の最終生成物の性質に依存するが、好ましくは３０〜９０℃、より好ましくは５０〜７０℃で、１〜４８時間である。
【００３１】
本発明の表面改質剤では、グラフト共重合体の質量平均分子量（ＧＰＣによる測定）が、１０００〜５０００００であることが好ましく、２０００〜１０００００であることがより好ましい。なお、上記範囲とすることで、改質対象に界面安定性を付与することができる。
【００３２】
本発明の表面改質剤では、重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量（ＧＰＣによる測定）が、２００〜８００００であることが好ましく、５００〜２００００であることがより好ましい。重合性モノマー（Ｂ）の分子量を変化させることで、ナノ粒子の溶媒中での分散安定性を制御することができる。なお、上記範囲とすることで、ナノ粒子を溶媒中で安定に分散させることができる。
【００３３】
本発明の表面改質剤では、グラフト共重合体における重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１であることが好ましく、１０：９０〜９０：１０であることがより好ましい。重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とのモル比を変化させることで、親疎水バランスを制御することができる。なお、上記範囲とすることで、本発明の表面改質剤を改質対象の表面に安定に吸着させることができ、また、表面を改質された被改質体を溶媒中で安定に分散させることができる。
【００３４】
［被改質体］
本発明の被改質体は、本発明の表面改質剤が表面に吸着して改質されたものである。本発明の表面改質剤は、塩基性官能基であるピリジル基が改質対象の表面に吸着することで、機能する。したがって、本発明の被改質体は、塩基性官能基であるピリジル基が吸着しやすい酸性表面であることが好ましい。酸性表面であれば、その種類や形態は限定されない。例えば、シリカ、アルミナ等の金属酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化アルミニウム等の金属塩、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素素材、ガラスファイバー、カーボンファイバー等の無機繊維素材、金、銀、鉄、銅等の金属、半金属酸化物、半導体等が挙げられる。
【００３５】
本発明の被改質体は、本発明の表面改質剤が表面に吸着して改質されたものであるので、被改質体が、例えば、生体内において使用する医療器具等である場合には、タンパク質等の吸着を抑制する。
【００３６】
本発明の被改質体では、表面改質剤で被覆される範囲は、表面の一部であっても、全部であってもよい。被覆の方法は、特に限定されないが、例えば、吸着法、ディップコート法等が挙げられる。
【００３７】
［ナノ粒子の分散液］
本発明の分散液は、本発明の表面改質剤によって表面改質されたナノ粒子が分散した溶液である。本発明の分散液に分散されるナノ粒子の種類は、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素素材、金、銀、鉄、銅等の金属、半導体、無機酸化物等が挙げられる。金属の場合には、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト等の遷移金属が好ましい。また、該金属種は、１種類であっても、２種類以上であってもよい。還元反応の容易さや取り扱いの容易さの面から、金、銀、白金がさらに好ましい。
【００３８】
本発明の分散液におけるナノ粒子の含有量は、特に限定されないが、少ないと有用性を発揮することができず、多いとコロイド溶液の流動性が低下するので、この点を考慮しつつ、目的に応じて適宜調整するとよい。
【００３９】
ナノ粒子の粒径は、特に限定されないが、より高い分散安定性を有するためには、２〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。本発明の分散液では、溶媒は、特に限定されず、水であっても、有機溶媒であってもよい。また、本発明の分散液に分散しているナノ粒子は、本発明の表面改質剤によって表面改質されているので、例えば、酸化しやすい条件や高イオン強度条件であっても、安定に分散することができる。
【００４０】
［ナノ粒子の製造方法］
本発明のナノ粒子の製造方法は、本発明の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とする。例えば、金属ナノ粒子の場合、本発明の表面改質剤を分散した溶媒中に、金属の塩又は金属のイオン溶液を加え、金属イオンを還元することで製造することができる。
【００４１】
本発明のナノ粒子の製造方法では、溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ＤＭＳＯ、トルエン等が、温和に還元させることができる点において好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［グラフト共重合体の合成］
以下の反応スキームに示すように、重合性モノマー（Ａ）と重合性モノマー（Ｂ）とを共重合させて、グラフト共重合体（Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧ）を合成した。
【００４４】
【化８】
【００４５】
＜重合性モノマー（Ａ）の合成＞
（合成例１）アルキレン基の炭素数が１の場合：ｍ＝１
４−ピリジンメタノール（アルドリッチ社製）５．４５ｇ（５０ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸（アルドリッチ社製）４．７３ｇ（５５ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン（アルドリッチ社製）７４０ｍｇ（５ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン（ＷＡＫＯ社製）１００ｍｌに溶解後、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）（アルドリッチ社製）１１．３ｇ（５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（ＷＡＫＯ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油８．１ｇ（４６ｍｍｏｌ）を得た（収率９１％）。
【００４６】
（合成例２）アルキレン基の炭素数が３の場合：ｍ＝３
４−ピリジンプロパノール（アルドリッチ社製）６．８５ｇ（５０ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸４．７３ｇ（５５ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン７４０ｍｇ（５ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン１００ｍｌに溶解後、ＤＣＣ１１．３ｇ（５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（ＷＡＫＯ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油８．５１２４ｇ（４１．４ｍｍｏｌ）を得た（収率８２．８）。
【００４７】
（合成例３）アルキレン基の炭素数が５の場合：ｍ＝５
４−ペンテン−１−オール３００ｍｇ（３．４８３ｍｍｏｌ）に、テトラヒドロフラン（アルドリッチ社製）１５ｍｌに溶解した９−ボラビシクロ［３．３．１］ノナン（９−ＢＢＮ）を加え、２５℃で２４時間反応させた。その後、水／ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（２：８）に溶解した４−ブロモピリジン塩酸塩（アルドリッチ社製）と、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（アルドリッチ社製）と、炭酸カリウム（アルドリッチ社製）と、を１：１．２：０．２当量比で加え、７０℃で６時間反応させた。減圧下で溶媒を除去した後、残渣を酢酸エチルで希釈しセライト濾過を行った。カラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（アルドリッチ社製）、溶媒：酢酸エチル／ヘキサン）により、精製し、ピリジンペンタノールを２０３ｍｇ得た（収率４８％）。反応スキームを以下に示す。
【００４８】
【化９】
【００４９】
上記反応により得られたピリジンペンタノール１１０ｍｇ（０．６６６ｍｍｏｌ）と、メタクリル酸（ピリジンペンタノールに対して３等量）と、トリエチルアミン（ピリジンペンタノールに対して３等量）と、を無水ジクロロメタン９ｍｌに溶解後、ＤＣＣ（ピリジンペンタノールに対して３等量）を加え、室温で１時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカ（アルドリッチ社製）、溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）により、精製し、無色の油６４ｍｇを得た（収率３１％）。
【００５０】
＜グラフト共重合体の合成＞
（合成例４）合成例１にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例１にて得られた１，４−ピリジンメタノール−メタクリレート１７７ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール（アルドリッチ社製）６２４ｍｇ（０．３ｍｍｏｌ）と、１，４−ピリジンメタノール−メタクリレートに対して１質量％の２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（ＷＡＫＯ社製）と、ＤＭＦ８ｍｌに溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末４０１ｍｇ（５．１μｍｏｌ）を得た（収率５０％）。
【００５１】
（合成例５）合成例２にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例２にて得られた４−ピリジンプロパノール−メタクリレート２０５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール２０８ｍｇ，６２４ｍｇ，１２４８ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ，０．３ｍｍｏｌ，０．６ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンプロパノール−メタクリレートに対して１質量％のＡＩＢＮと、ＤＭＦを（４ｍｌ，８ｍｌ，１４ｍｌ）に溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末２０２ｍｇ，４８９ｍｇ，８２８ｍｇ（１．８μｍｏｌ，４．１μｍｏｌ，１２．８μｍｏｌ）を得た（収率４９％，５９％，５７％）。
【００５２】
（合成例６）合成例３にて得られた重合性モノマー（Ａ）の場合
合成例３にて得られた４−ピリジンペンタノール−メタクリレート２０５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）と、α−メチル−ω−メタクリロイル−ポリエチレングリコール２０８ｍｇ，６２４ｍｇ，１２４８ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ，０．３ｍｍｏｌ，０．６ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンペンタノール−メタクリレートに対して１質量％のＡＩＢＮと、ＤＭＦを（４ｍｌ，８ｍｌ，１４ｍｌ）ｍｌに溶解後、凍結脱気を３回繰り返し、６０℃で２４時間反応させた。その反応液を、ＤＭＦに対して２０倍量の再沈殿溶媒（イソプロピルアルコール（ＷＡＫＯ社製）／ジエチルエーテル（アルドリッチ社製）＝体積比１／２０）に滴下し、数分攪拌した。その後、遠心分離、凍結乾燥を経て、白色粉末２２０ｍｇ，４１１ｍｇ，９２８ｍｇを得た（収率５２％，４１％，５５％）。
【００５３】
＜比較対照品の合成＞
（合成例７）鎖末端にピリジル基を有するポリエチレングリコール（Ｐｙ−ＰＥＧ−ＭｅＯ）
α−メチル−ω−メチル（４−ピリジルメチル−カルボキシレート）−ポリエチレングリコール１．１４ｇ（０．５０ｍｍｏｌ）と、４−ピリジンメタノール１０９ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）と、４−（１−ピロリジニル）ピリジン１５ｍｇ（０．１０ｍｍｏｌ）と、を無水ジクロロメタン２０ｍｌに溶解後、ＤＣＣ１１３ｍｇ（０．５５ｍｍｏｌ）を加え、室温で２４時間反応させた。ろ過により、不溶性尿素を除去後、減圧下で溶媒を除去した。残渣に、５ｍｌの２−プロパノールを滴下し、数分攪拌した。沈殿物を遠心分離した後、凍結乾燥を経て、白色粉末６９７ｍｇ（０．３ｍｍｏｌ）を得た（収率６８％）。
【００５４】
合成したグラフト共重合体（Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧ）の種類、一般式（Ｉ）で表される重合性モノマー（Ａ）のＲａのアルキレン基の炭素数（ｍ）、エチレンオキシド単位の繰り返し数（ｎ）、Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧの数平均分子量（Ｍｎ）、Ｐｙ−ｇ−ＰＥＧの分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とピリジン（Ｐｙ）との共重合比率（ＰＥＧ／Ｐｙ）を表１に示す。なお、分子量は、ゲル濾過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
［表面張力の測定］
＜ｍ＝１とｍ＝３との比較＞
一般式（Ｉ）で表される重合性モノマー（Ａ）のＲａのアルキレン基の炭素数（ｍ）が１であるＰｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、３であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、それらの表面張力を測定した。Ｐｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、３であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）に溶解し、透析膜（分画分子量約１００００）に入れ、ＤＭＡに対して３００倍量の水に対して４日間透析を行うことで、ミセルを形成させた。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図１及び表２に示すように、表面張力（γｃｍｃ）、臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）ともに、ｍ＝３の方がｍ＝１よりも低値を示し、表面配向性が良好であった。これは、ｍ＝３の方が、ｍ＝１よりも疎水凝集力が増大するためと考えられる。
【００５９】
［粒径の測定］
＜ｍ＝１とｍ＝３との比較＞
Ｐｙ（１）−ｇ（１９．７％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をダイナミック光散乱光度計（ＤＬＳ）（ＤＬＳ−７０００、大塚電子社製）、及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｈ―９５００、ＨＩＴＡＣＨＩ社製）により測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図２（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）に、ＴＥＭによる測定結果を図３（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）に示す。
【００６０】
図２に示すように、ｍ＝３（平均粒径：２４．６±４．６ｎｍ）の方が、ｍ＝１（平均粒径：１０７．９±２１．４ｎｍ）よりも、ミセルの粒径が小さく、大きさがより均一であった。また、ｍ＝３では、均一なミセルが形成されていることが確認できた（図３を参照）。ｍ＝３では、より疎水凝集力が増大するため、ミセルの凝集力が安定すると考えられる。
【００６１】
［表面張力の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較＞
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とピリジン（Ｐｙ）との共重合比率（ＰＥＧ／Ｐｙ）を変化させ、Ｐｙ（３）−ｇ（１０．３％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（５８．５％）−ＰＥＧと、を合成した。これらを用いて形成した高分子ミセルの表面張力を測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。結果を表３及び図４に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
図４及び表３に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙが２３．２％のときが最も表面張力（γｃｍｃ）、臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）が低値を示し、表面配向性が良好であった。
【００６４】
［粒径の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較：ｍ＝３＞
Ｐｙ（３）−ｇ（１０．３％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（３）−ｇ（５８．５％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をＤＬＳにより測定した。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図５（（Ａ）１０．３％，（Ｂ）２３．２％，（Ｃ）５８．５％）に示す。
【００６５】
図５に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙに関係なく、いずれのミセルも粒径２０ｎｍ程度の均一な粒子を形成した。
【００６６】
［金ナノ粒子の調製］
Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセルの疎水性コアをナノ反応場として利用し、金ナノ粒子の調製を行った。
Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。
【００６７】
［金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトル測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトルを（紫外可視球光分光光度計Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３Ａ Ｄｉｏｄ Ａｒｒａｙ、Ａｇｉｌｅｎｔ社製）にて測定した。その結果を図６に示す。その結果、金ナノ粒子に由来する５４０ｎｍのピークを確認した。
【００６８】
［金ナノ粒子の粒径の測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の粒径をＤＬＳ及びＴＥＭにより測定した。ＤＬＳによる測定結果を図７に、ＴＥＭによる測定結果を図８に示す。その結果、平均粒径８．８±０．９ｎｍの比較的単分散の金ナノ粒子が生成していることを確認した。
【００６９】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜高イオン強度条件下＞
合成例４，５，７の方法により合成された各種表面改質剤、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ（商品名：プルロニック）、及びＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（日本油脂社製、Ｎｏ．４Ｅ４Ｅ０Ｆ０２）を用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、塩化ナトリウム（ＷＡＫＯ社製）を１ｍｇ／ｍｌになるように加え、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図９に示す。
【００７０】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、高イオン強度条件下において、１ヶ月間安定であった。比較対照のＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯやＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（チオール化したポリエチレングリコール）といった代表的な表面改質剤を用いて調製した金ナノ粒子よりも優れた分散安定性を示した。また、Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較しても安定であった。
【００７１】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜酸化しやすい条件下＞
合成例４，５，７の方法により合成された各種表面改質剤、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ（商品名：プルロニック）、及びＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（日本油脂社製、Ｎｏ．４Ｅ４Ｅ０Ｆ０２）を用いて形成した高分子ミセル溶液（０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、酸素を通気し、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１０に示す。
【００７２】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、酸化しやすい条件下において、１ヶ月間安定であった。比較対照のＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯやＳＨ−ＰＥＧ−ＭｅＯ（チオール化したポリエチレングリコール）といった代表的な表面改質剤を用いて調製した金ナノ粒子よりも非常に優れた分散安定性を示した。また、Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較してもかなり安定であった。
【００７３】
［粒径の測定］
＜ＰＥＧ／Ｐｙの比較：ｍ＝５＞
Ｐｙ（５）−ｇ（１２．１％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧと、Ｐｙ（５）−ｇ（５１．５％）−ＰＥＧと、を用いて高分子ミセルを形成し、これらの粒径をＤＬＳにより測定した。エチレングリコールの重合度（ｎ）は、全て４３とした。ミセルの形成方法は、上述の方法と同様である。ＤＬＳによる測定結果を図１１（（Ａ）１２．１％，（Ｂ）２５．２％，（Ｃ）５１．５％）に示す。
【００７４】
図１１に示すように、ＰＥＧ／Ｐｙに関係なく、いずれのミセルも粒径２０ｎｍ程度の均一な粒子を形成した。
【００７５】
［金ナノ粒子の調製］
Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセルの疎水性コアをナノ反応場として利用し、金ナノ粒子の調製を行った。
Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて形成した高分子ミセル溶液０．２ｍｇ／３ｍｌに、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤としてヒドラジン（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。
【００７６】
［金ナノ粒子の粒径の測定］
上述の方法により得られた金ナノ粒子の粒径をＤＬＳ及びＴＥＭにより測定した。ＤＬＳによる測定結果を図１２に、ＴＥＭによる測定結果を図１３に示す。その結果、平均粒径９．５±１．８ｎｍの比較的単分散の金ナノ粒子が生成していることを確認した。
【００７７】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜高イオン強度条件下＞
本発明の表面改質剤（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧ）を用いて形成した高分子ミセル溶液（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧそれぞれ０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤として（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、塩化ナトリウム（ＷＡＫＯ社製）を１ｍｇ／ｍｌになるように加え、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１４に示す。
【００７８】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、高イオン強度条件下において、１週間安定であった。また、Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子と比較しても優れた分散安定性を示した。
【００７９】
［金ナノ粒子の分散安定性の評価］
＜酸化しやすい条件下＞
本発明の表面改質剤（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧ）を用いて形成した高分子ミセル溶液（Ｐｙ（３）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧ，Ｐｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧそれぞれ０．２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｌ）に、塩化金酸（アルドリッチ社製）を０．２ｍＭになるように混合し、室温にて２４時間攪拌した。その後、還元剤として（ＷＡＫＯ社製）水溶液５０μｌ（０．１ｍｇ／ｍｌ）を加えて、反応させた。次いで、反応後の溶液に、酸素を通気し、試験溶液を得た。これら試験溶液について、金ナノ粒子の最大吸収波長（５４０ｎｍ）における吸光度を経時的に測定することで、金ナノ粒子の分散安定性を評価した。結果を図１５に示す。
【００８０】
本発明の表面改質剤であるＰｙ（５）−ｇ（２５．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子は、酸化しやすい条件下において、１週間安定であった。Ｐｙ（１）−ｇ（２３．２％）−ＰＥＧを用いて調製した金ナノ粒子とは、同程度の分散安定性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの表面張力（ｍ＝１とｍ＝３）を示す図である。
【図２】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）である。
【図３】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの透過型電子顕微像を示す図（（Ａ）ｍ＝１，（Ｂ）ｍ＝３）である。
【図４】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの表面張力を示す図（ｍ＝３，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１０．３％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５８．５％）である。
【図５】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（ｍ＝３，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１０．３％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５８．５％）である。
【図６】本発明の金ナノ粒子の分散液の紫外可視吸収スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の金ナノ粒子の粒径分布を示す図（ｍ＝３，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％）である。
【図８】本発明の金ナノ粒子の透過型電子顕微像（ｍ＝３，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２３．２％）を示す図である。
【図９】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（高イオン強度条件下）を示す図である。
【図１０】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（酸化しやすい条件下）を示す図である。
【図１１】本発明の表面改質剤を用いて形成した高分子ミセルの粒径分布を示す図（ｍ＝５，（Ａ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝１２．１％，（Ｂ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％，（Ｃ）ＰＥＧ／Ｐｙ＝５１．５％）である。
【図１２】本発明の金ナノ粒子の粒径分布を示す図（ｍ＝５，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％）である。
【図１３】本発明の金ナノ粒子の透過型電子顕微像（ｍ＝５，ＰＥＧ／Ｐｙ＝２５．２％）を示す図である。
【図１４】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（高イオン強度条件下）を示す図である。
【図１５】本発明の金ナノ粒子の分散安定性（酸化しやすい条件下）を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる表面改質剤。
【化１】
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【請求項２】
前記重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表される請求項１に記載の表面改質剤。
【化２】
（式中、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基を表す。）
【請求項３】
前記重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表される請求項１又は２に記載の表面改質剤。
【化３】
（式中、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【請求項４】
前記重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量が、２００〜８００００である請求項１〜３のいずれかに記載の表面改質剤。
【請求項５】
前記重合性モノマー（Ａ）と前記重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１である請求項１〜４のいずれかに記載の表面改質剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤が表面に吸着して改質された被改質体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤が吸着して表面改質されたナノ粒子の分散液。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法。
【請求項１】
一般式（Ｉ）で表される基を有する重合性モノマー（Ａ）と、一般式（ＩＩ）で表される繰り返し構造を有する重合性モノマー（Ｂ）と、のグラフト共重合体からなる表面改質剤。
【化１】
（式中、Ｒａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【請求項２】
前記重合性モノマー（Ａ）が、一般式（ＩＩＩ）で表される請求項１に記載の表面改質剤。
【化２】
（式中、Ｒ１ａは、炭素数２〜７のアルキレン基を表し、Ｒ２ａは、水素原子又はメチル基を表す。）
【請求項３】
前記重合性モノマー（Ｂ）が、一般式（ＩＶ）で表される請求項１又は２に記載の表面改質剤。
【化３】
（式中、Ｒ１ｂは、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、Ｒ２ｂは、炭素数２〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３ｂは、水素原子又はメチル基を表し、ｎは、５〜２０００の任意の整数を表す。）
【請求項４】
前記重合性モノマー（Ｂ）の質量平均分子量が、２００〜８００００である請求項１〜３のいずれかに記載の表面改質剤。
【請求項５】
前記重合性モノマー（Ａ）と前記重合性モノマー（Ｂ）とのモル比が、１：９９〜９９：１である請求項１〜４のいずれかに記載の表面改質剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤が表面に吸着して改質された被改質体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤が吸着して表面改質されたナノ粒子の分散液。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質剤から形成されるミセルの疎水性コアを反応場とするナノ粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図８】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図８】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−５３２６１（Ｐ２０１０−５３２６１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０５７３（Ｐ２００８−２２０５７３）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、文部科学省、地域科学技術振興事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、文部科学省、地域科学技術振興事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
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