JPH041202A - 感熱特性を有する微細なポリマービーズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な感熱特性を有する微細なポリマービー
ズの製造方法に関するものである。更に詳しく言えば、
本発明は、診断用マイクロビーズ、徐放化製剤、吸着剤
、化粧品等に利用しろる感熱特性を有する微細なポリマ
ービーズの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

感熱性を有するサブミクロンゲルビーズの製造は、溶媒
一界面活性剤一プリゲル水溶液からなる逆相懸濁重合に
よった。（広瀬美治、網屋毅之、広用能嗣、田中豊一　
第１目高分子ゲル研究討論会資料、３９　（１９８９）
溶媒としてはｎ−ヘキサン、界面活性剤としてはソルビ
タンモノラウレートを用いた。ブリゲル水溶液は、Ｎ−
イソプロピルアクリルアミド、イオン化性モノマーであ
るＮ−アクリロイルオキシスクシンイミド、架橋モノマ
ーであるＮ，Ｎ’　−メチレンビスアクリルアミドおよ
び過硫酸アンモニウムである。窒素置換したｎ−ヘキサ
ンにソルビタンモノラウレートを溶かし、開始剤を含む
ブリゲル水溶液を注入し、かくはんしたのち小量のテト
ラメチレンジアミンを加え重合を行った。この方法では
、流体力学的直径は、膨潤状態では約８００ｎｍ、収縮
状態では２００〜３００ｎｍである。

非感熱性のナノメータオーダーの超ミクロスヒイア及び
そのコロイドの製造も可能である。デンドリ？　−（ｄ
ｅｎｄｒｉｍｅｒ）　　（Ｄ、Ａ、Ｔｏｍａｌｉａ、　
ｅｔａｌ、：Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｉｌｅｓ、　１９．
２４６６（１９８６））や単分子ミクロスヒアー（Ｊ、
　Ｋｕｍａｋｉ：　Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、　
１９．２２５８（１９８６））等があるが、これらは、
合成方法が複雑であったり、分離が容易でないし、温度
変化により、粒子の大きさが変わらない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のサブミクロンピースよりも粒径の更に小さな感熱
特性を有する微細なビーズを製造できれば、更に高性能
の診断用マイクロビーズ、徐放化製剤、吸着剤、化粧品
等への用途が期待される。

本発明は、粒径の更に小さな感熱特性を有する微細なポ
リマービーズの製造方法を提供することを〔課題を解決
するための手段〕 本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、カチオン界面活
性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上
の濃度で添加した感熱性高分子化合物水溶液系では昇温
により高分子は界面活性剤のミセル内で相転移し微粒子
となって析出するため、肉眼では相転移現象が緩慢にな
ってみえる。

この知見をヒントにして、カチオン界面活性剤あるいは
アニオン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度で添加
したその単独重合体が親水性−疎水性熱可逆的溶解特性
を呈するアクリルアミド系ビニル化合物からなる水溶液
にカチオン界面活性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨
界ミセル濃度以上の濃度で添加して均一な水溶液を調製
し、その曇点以上の温度でミセル内重合させ得られた重
合体エマルションにその曇点以上の温度で放射線照射を
行って架橋化処理を施した後、メタノールあるいはエタ
ノールを加えミセル構造を破壊した後、限外濾過膜を用
いて界面活性剤を除去することを特徴とする特許 ズの製造方法により前記課題を達成しうろことを見出し
、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

本発明で用いるアクリルアミド系ビニル化合物は一般式 ％式％ （上式でＲ１、Ｒ２はいずれも水素、アルキル基、アル
コキシアルキル基である。） 本発明の対象となるその単独重合体が親水性疎水性熱可
逆的溶解挙動（感熱性）を示すアクリルアミド系ビニル
化合物としては、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−
プロビルアクリルアミド、−Ｎ−イソプロピルアクリル
アミド、Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−
ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアク
リルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロビルアクリルア
ミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、
Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−アクリロイルピロリ
ジン、Ｎ−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、Ｎ
−メトキシフロビルアクリルアミド、Ｎ−エトキシフロ
ビルアクリルアミド、Ｎイソプロポキシフロビルアクリ
ルアミド、Ｎエトキシエチルアクリルアミド、Ｎ−（２
．２ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、
Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチルアクリルアミド、
Ｎ−１−メトキシメチルプロピルアクリルアミド、Ｎ−
（１．３−ジオキソラン−２−イル）Ｎ−メチルアクリ
ルアミド、Ｎ−８−アクリロイル−１，４−ジオキサ−
８−アザスピロＣ　４　、　５）デカン、Ｎ−ジ（２−
メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエ
チル−Ｎ−ｎ−プロビルアクリルアミド、Ｎ−２−メト
キシエチルＮ−ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−メトキ
シエトキンプロピルアクリルアミド等ををあげることが
できる。

重合反応媒体としての水はイオン交換水、蒸留水、上水
等が使用される。

重合を開始する方法としては、放射線あるいは電子線を
照射するか、ラジカル重合開始剤の存在下に加熱するか
、光増感剤の存在下光照射するなど通常知られている任
意の方法を用いることができる。本発明で用いられる重
合開始剤は、水溶性ラジカル開始剤であれば、何れも使
用することができる。例えば、過硫酸アンモニウム、過
硫酸カリ、過酸化水素、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド
等の過硫酸塩や亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、硝酸第二セリ
ウムアンモニウム等のレドックス系開始剤、２゜２′　
−アゾビス−２−アミジノブロパシ塩酸塩、２．２′−
アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、４．４１
−アゾビス−４−シアツノ寸レイン酸及びその塩等のア
ゾ化合物をあげることができる。また、上記の開始剤を
２種以上併用することも可能である。ラジカル重合開始
剤の使用量は単量体に対し通常０．０１〜１０重量％、
好ましくは０．０５〜８重量％である。重合温度は、使
用する開始剤及び使用するビニル化合物により変化する
が、通常Ｏ〜１００°Ｃでかつ生成高分子水溶液の曇点
以上の温度である。

本発明で用いる界面活性剤は、カチオン界面活性剤およ
びアニオン界面活性剤が用いられる。具体的にはカチオ
ン界面活性剤としては、トリメチルステアリルアンモニ
ウムクロリド［（ＣＩｌｌＨ３□Ｎ　（ＣＨ３）　３］
　Ｃ１，トリメチルセチルアンモニウムクロリド［（Ｃ
１６Ｈ３３Ｎ　（ＣＨ３）　３］　ＣＩ。

トリメチルセチルアンモニウムプロミド［（Ｃ１６Ｈ３
３Ｎ　（ＣＨ３）　ａ］　Ｂ　ｒ、　　）ジメチルｎ−
テトラデシルアンモニウムクロリド［（Ｃ１４Ｈ２９Ｎ
　（ＣＨ３）　３］　Ｃ１等カチオン界面活性剤の疎水
基の鎖長がＣ１２以上の長鎖を有するものが特によく、
これ以外の種類の長鎖のカチオン界面活性剤でもよい。

アニオン界面活性剤としてはノ＼−トドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム、ソフトドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム、４−ｎ−オクチルベンゼンスルホン酸
ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ドデシ
ルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ノニル
フェノール硫酸エステルナトリウム塩等の硫酸エステル
塩、ジオクチルスルホこはく酸ナトリウム、ドデシル硫
酸ナトリウム等アニオン界面活性剤の疎水基の鎖長がＣ
Ｉ２以上の長鎖を有するものが好適であるが、これ以外
の種類の長鎖のアニオン界面活性剤でもよい。これらの
カチオン界面活性剤の１種または２種以上、アニオン界
面活性剤の１種または２種以上併用してもよい。これら
のイオン型界面活性剤のなかで、特に好ましいものは、
トリメチルステアリルアンモニウムクロリドおよびドデ
シルベンゼンスルホン酸ナトリウムである。これらの界
面活性剤を感熱性高分子化合物水溶液に添加した系では
感熱性高分子化合物が昇温により相転移するが、その際
この高分子の一部が界面活性剤のミセル内で相転移し微
粒子となって析出するため、見かけ上、昇温による相転
移現象が肉眼では緩慢になってみえると考えられる。こ
のような現象は、短鎖のイオン型界面活性剤や非イオン
界面活性剤を感熱性高分子化合物水溶液に添加した系で
は現れない。また、これらの界面活性剤に感熱性高分子
の曇点を著しく変えることができる物質の添加は好まし
くなく、曇点を著しく変えない物質の添加してもよい。

カチオン界面活性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨界
ミセル濃度以上の濃度で添加した上述のアクリルアミド
系ビニル化合物１種または２種以上からなる水溶液にカ
チオン界面活性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨界ミ
セル濃度以上の濃度で添加して均一な水溶液を調製し、
その曇点以上の温度でラジカル重合させ得られた重合体
エマルションにその曇点以上の温度で放射線照射を行っ
て架橋化処理を施した後、メタノールあるいはエタノー
ルを加えミセル構造を破壊してから限外濾過膜を用いて
界面活性剤を除去する。このようにして感熱特性を有す
る微細なポリマービーズを得ることができる。

本発明における架橋反応は、電離放射線を照射すること
によって行われる。電離放射線としては、γ線、Ｘ線、
電子線、α線、β線等が用いられる。

この際の放射線の強さは１０２〜１０”Ｒ／ｈｒの範囲
が好ましく、照射線量１０６Ｒ以上が必要である。また
、照射温度は、曇点以上の温度である。

本発明のゲルビーズの流体力学的直径り、を光子相関分
光法によって求めた。このゲルビーズは、製造条件にも
よるが、膨潤状態では約７５ｎｍ〜１５０ｎｍ、　　収
縮状態では約６５ｎｍ−１００ｎｍであり、その分布は
単分散系に近い。このビーズは、溶媒−界面活性剤−プ
リゲル水溶液からなる逆相懸濁重合による（広瀬美治、
網屋毅之、広用能嗣、田中豊−第１目高分子ゲル研究討
論会資料、３９　（１９８９））方法のビーズ（流体力
学的直径は、膨潤状態では約８００ｎｍ、収縮状態では
２００〜３００ｎｍ）と比べはるかに流体力学的直径Ｄ
Ｍが小さい特徴を持つ。相転移の様子については、ナノ
メータサイズのポリマービーズでは連続的で、バルクの
ゲルでは不連続であるという大きな違いがみられた。

〔発明の効果〕

本発明の新規な感熱特性を有する微細なポリマービーズ
の製造方法に関するものである。本発明によってできる
微細なポリマービーズは、診断用マイクロビーズ、徐放
化製剤、吸着剤、化粧品等としても十分な性能を発揮し
、さらに広範囲の用途が期待される。

以下、実施例により本発明を説明するが本発明はこれに
限定されるものではない。

実施例１ 滴下濾斗、キャピラリー栓を付けた二枝付の５００ｍ／
の三角フラスコの中にＮ−イソプロピルアクリルアミド
２０．６３ｇ、　　蒸留水３０３　ｇ。

トリメチルステアリルアンモニウムクロリド（カチオン
界面活性剤は、−船蔵（ＣＨ３（ＣＨ２）　ｒｌＮ（Ｃ
Ｈ３）ｓ）ＣＩ　　（ｎ＝１７））１．　１４ｇを加え
窒素ガスを１時間激しく通じた。ついで過硫酸アンモニ
ウム４８．２ｍｇを加え、窒素気流下に攪拌しながら６
０℃で２時間５０分重合を行わせる。重合の進行と共に
真珠色をした重合体エマルションが生成した。この重合
体エマルションは、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルア
ミド）の曇点３１　”Ｃ以上の温度で００６０からのγ
線を所定線量率で所定時間照射した。その結果を表１に
示す。

表１ のち、限外濾過膜を用いて繰り返し処理することで界面
活性剤を除去した。電気型導度の測定により重合体エマ
ルション中に界面活性剤の存在しないことを確認した。

このようにして得られたゲルビーズの流体力学的半径Ｒ
Ｍを光子相関分光法によって測定した。ゲルビーズを含
む水溶液を、２〜５倍に希釈し、５μｍのフィルターを
通して、ＩＸＩＸ５Ｃｍの光散乱用セルに移した。セル
の温度は、２４〜３５℃の範囲で制御した。ディジタル
・コリレータによって得られた時間相関関数を、キュム
ラントの方法でフィツトさせた。得られた平均の拡散定
数から、Ｅｉｎｓｔｅｉｎ−Ｓｔｏｋｅｓの式により、
流体力学的直径ＤＭを得た。その結果を表２に示す。

このようにして合成された高分子はミセル内に存在する
ので高分子が沈澱しない程度にメタノールを少量づつ加
えて、このミセル構造を破壊した表２ ジョンは、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）の
曇点以上の温度でＣｏ６０からのγ線を線量率０．９０
４ＭＲ／ｈｒで２４時間照射した。照射線ｊ１２２ＭＲ
０実施例１と全く同様にして重合体エマルション中の界
面活性剤を除去し、実施例１と同様な測定を行い流体力
学的直径り、と温度の関係を表３に示す。

表３ 実施例２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その単独重合体が親水性−疎水性熱可逆的溶解特性を呈
   するアクリルアミド系ビニル化合物の１種または２種以
   上からなる水溶液にカチオン界面活性剤あるいはアニオ
   ン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度で添加して均
   一な水溶液を調製し、その曇点以上の温度でミセル内重
   合させ得られた重合体エマルションにその曇点以上の温
   度で放射線照射を行って架橋化処理を施した後、使用し
   た界面活性剤を除去することを特徴とする感熱特性を有
   する微細なポリマービーズの製造方法。