JPH0459903A - 強磁性超微粒子の製造方法、生理活性物質固定化用強磁性超微粒子および生理活性物質固定化強磁性超微粒子 - 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、生理活性物質固定化用を始めとする各種用途
に適用される強磁性超微粒子の製造方法と、生理活性物
質が固定化された強磁性超微粒子および生理活性物質の
担体としての強磁性超微粒子とに関する。

〈従来の技術〉 医学的治療、分析等の手段として、生理活性物質が表面
に固定化された粒子を用いる方法が知られている。

例えば、抗原抗体反応による免疫測定性、すなわち、液
中の抗原または抗体の濃度を測定する方法の一つとして
、磁気微粒子を用いる方法が提案されている（特開昭６
２−２８７１５９号公報、特開昭６３−９０７６６号公
報等） これらの提案では、磁気微粒子の材料として、例えば、
粒径が５０〜５００人の範囲の金属鉄（Ｆｅ）　　Ｆｅ
ｄ、Ｆｅｓ　０４γ−Ｆ　ｅ　２０　ｍ　、その他のフ
ェライト微粒子が挙げられており、実施例では酸化物で
あるＦｅ０粒子が用いられている。

この方法では、抗原または抗体を固定化した上記磁気微
粒子を、測定しようとする抗体または抗原を含む液中に
分散させ、交番磁界を適用することにより抗原抗体反応
を促進するとともに抗原−抗体−磁気微粒子結合体を凝
集させ、生成した凝集塊の濃度を測定する。

この方法は高感度で信頼性が高く、また、磁界を利用す
るため磁気微粒子の凝集を速やかに行なうことができ、
迅速な測定が可能であるなどの利点を有する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記の方法に用いられる磁気微粒子には、抗
原または抗体を固定化した後、血液などの塩濃度の高い
媒体中で極めて安定な分散状態を長時間維持できること
、さらにこの環境下において、抗原抗体反応がない場合
は、外部磁界の印加によってもその安定性が損なわれな
いこと、しかも、外部磁界中で一旦抗原抗体反応が生じ
た場合は、磁界の作用で鋭敏に上記結合体を形成して凝
集するような特性が要求される。

しかしながら、このような要求に対して、従来、分散性
のよい抗原抗体固定化磁気微粒子を得ることが困難であ
った。　すなわち、懸濁液中において、磁気的な引力や
ファンデルワールス力によって容易に凝集、沈降する成
分があるため、抗原抗体反応のみによる鋭敏な凝集を検
知することが難しく、したがって、抗原または抗体の濃
度を正確に測定することができないという問題があった
。

抗原抗体固定化磁気微粒子の懸濁液中における安定性に
対しては、液中に分散した微粒子の凝集状態がまず第一
に重要である。　粒子が１個単位で独立して分散されて
いる状態（以下、単分散状態という）のときは、個々の
磁気微粒子の飽和磁化、保磁力などの磁気特性や、単一
粒子の形、大きさ１重さ、あるいは抗原または抗体の磁
気微粒子表面への固定化方法や界面活性剤などによって
変化する表面特性などが基本的に懸濁液の安定性を左右
する因子となる。

しかし、多数の粒子が強（凝集したままの分散系では、
これらの凝集粒子を個々の粒子にまで分離しなければ長
時間安定な懸濁液を得ることは困難となる。

一般に、微粒子の凝集性は、粒子の製法の影響を強く受
ける。　例えば、湿式の化学反応によって微粒子を結晶
成長させた場合は、粒子が極めて小さいため、洗浄、乾
燥過程で粒子が強く固着し、その後の分散が困難となり
やすい。

さらに、これらの粒子に磁性を付与するため熱処理を施
す場合は、粒子同士の融着を生じ、分散がますます困難
になる恐れもある。

これに対して、気相反応法、特に蒸発法は所定のサイズ
の微粒子を直接、乾燥状態で得ることができるため、粒
子の凝集を防ぐ点で極めて効果的である。

しかし、磁気特性の良好な鉄、コバルト、ニッケルのよ
うな強磁性遷移金属は、高温の気相状態から凝縮して固
体になる際に液相状態を通過するので、この段階で粒子
の融着を生じ、粒子が幾つか繋った形状の粒子になりや
すいという問題があった。

例えば、特開平２−１１．５３０６号公報では、溶融金
属の洛中に酸素を吹き込むことにより金属蒸気を発生さ
せ、また、同時にカーボンを洛中または浴上空間に投入
することにより、カーボンによって被覆された金属粒子
を製造している。　　しかし、この方法では数珠状に繋
った微粉が得られている。

本発明はこのような事情からなされたものであり、鉄、
コバルトおよびニッケルの１種以上を主成分とする強磁
性超微粒子を、ほぼ球状の単分散状態にて得る方法を提
供することと、分散性が良好かつ安定な生理活性物質固
定化用強磁性超微粒子およびこのような超微粒子に生理
活性物質が固定化されている超微粒子を提供することと
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは、蒸発法における上記問題を検討した結果
、超微粒子生成時に炭素（Ｃ）を存在させることによっ
て、ほぼ球状の単分散状の強磁性超微粒子を得ることに
成功した。

すなわち、上記目的は、下記（１）〜（８）の本発明に
より達成される。

（１）鉄、コバルトおよびニッケルから選択される少な
（とも１種の元素を含有する原料粉体を、炭素が共存す
る気相中で熱プラズマにより加熱して蒸発させた後、急
冷することにより、ほぼ球状の強磁性超微粒子を得るこ
とを特徴とする強磁性超微粒子の製造方法。

（２）前記原料粉体を構成する原料粒子の平均粒径が１
００７Ｊｌ以下であり、得られる強磁性超微粒子の平均
粒径が３００Å以下である上記（１）に記載の強磁性超
微粒子の製造方法。

（３）表面に生理活性物質を固定化するための強磁性超
微粒子であって、 気相中からの凝縮反応によって得られ、鉄、コバルトお
よびニッケルから選択される少なくとも１種の元素を主
成分とし、さらに炭素を０．５重量％以上含有し、ほぼ
球状であることを特徴とする生理活性物質固定化用強磁
性超微粒子。

（４）炭素の含有量が３０重量％以下である上記（３）
に記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子。

（５）平均粒径が３００Å以下である上記（３）または
（４）に記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子。

（６）表置が酸化物で被覆されている上記（３）ないし
く５）のいずれかに記載の生理活性物質固定化用強磁性
超微粒子。

（７）上記（１）または（２）に記載の強磁性超微粒子
の製造方法により製造された上記（３）ないしく６）の
いずれかに記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子
。

（８）上記（３）ないしく７）のいずれかに記載の生理
活性物質固定化用強磁性超微粒子の表面に生理活性物質
が固定化されていることを特徴とする生理活性物質固定
化強磁性超微粒子。

〈作用〉 本発明では、炭素が存在する気相中からの凝縮反応によ
って強磁性超微粒子を製造する。

炭素は、強磁性超微粒子が融着してチエイン状化するこ
とを防ぐため、ほぼ球状で単分散状態の超微粒子が得ら
れる。

このようにして得られた強磁性超微粒子を溶媒中に分散
した懸濁液は、長時間にわたって安定な分散状態を維持
する。

このため、生理活性物質固定化用粒子など、安定した分
散状態が必要とされる用途に極めて好適である。

く具体的構成〉 本発明の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子（以下、
超微粒子と略称する）は、気相中からの凝縮反応によっ
て得られ、鉄（Ｆｅ）　　コバルト（Ｃｏ）右よびニッ
ケル（Ｎ　ｉ　）から選択される少なくとも１種の元素
を主成分とし、さらに炭素（Ｃ）を含有する。

Ｃは、凝縮反応の際に、後述する原料粉体、反応炉構成
材料あるいは反応炉内の雰囲気中から超微粒子中に取り
込まれるものであり、凝縮時の超微粒子同士の融着を防
止し、超微粒子を球状の単分散状態とするために効果的
である。

また、反応時におけるＣの存在は、原料が酸化物の場合
、これを効果的に還元、蒸発させるために有効である。

さらに、Ｃを含有することにより超微粒子の比重が低下
するため、超微粒子懸濁液中において沈降が抑えられ、
長時間安定に懸濁状態が保たれる。

超微粒子中におけるＣの含有量は０．５重量％以上とす
る。　Ｃの含有量が前記範囲未満であると含有すること
による効果が不十分となる。

また、Ｃの含有量は３０重量％以下であることが好まし
く、２０重量％以下であることがより好ましい。　Ｃの
含有量が前記範囲を超えると飽和磁化が低下してしまう
。

なお、Ｃは、超微粒子中に存在する。

超微粒子中におけるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉは、通常、金属と
して存在するが、凝縮反応時や製造後に一部が酸化され
ることがある。　このため、超微粒子表面はこれらの元
素の酸化物で被覆されていることがある。　超微粒子表
面が酸化物により被覆されていると、超微粒子の自燃性
が低下し、自然発火が防止される。

なお、超微粒子中の酸素含有量は５０重量％以下である
ことが好ましい。

本発明の超微粒子には、上記各元素の他、必要に応じ、
添加元素としてＮ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａ（
１、Ｃｒ等の１種以上が含有されていてもよい。　これ
らの添加元素の含有量は、２０重置％以下であることが
好ましい。

なお、超微粒子の組成は、プラズマ発光分析、蛍光Ｘ線
分析、その他の化学分析等により測定することができる
。

本発明の超微粒子は、ほぼ球状の粒子であり、この様子
は透過型電子顕微鏡等により確認することができる。

このような超微粒子の平均粒径は、好ましくは３００Å
以下であり、より好ましくは５０〜２００人、さらに好
ましくは６０−１５０人である。

平均粒径が上記範囲未満であると、超常磁性的な振舞い
が著しくなり、磁気的な特性が消失する。　また、上記
範囲を超えると、粒子同士の凝集作用が大きくなり、分
散しにくくなるので好ましくない。

後述する製造方法によれば、このような平均粒径でほぼ
球状の超微粒子が、粉砕、分散等の手段を必要とせずに
直接単分散状態にて得られる。

後述する製造方法により得られる超微粒子は、組成によ
っても異なるが、保磁力を２００ｅ以上、特に５０〜２
０００ｅとすることができ、飽和磁化を２０ｅｍｕ／ｇ
以上、特に４０〜１００　ｅｍｕ／ｇとすることができ
る。

次に、本発明の超微粒子の好ましい製造方法を説明する
。

本発明の超微粒子は、気相反応法により製造される。

この方法では、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少
なくとも１種の元素を含有する原料粉体を、炭素が共存
する気相中で蒸発させた後、急冷する。　すなわち、気
相中からの凝縮反応により、ほぼ球状の強磁性超微粒子
を得る方法である。

原料粉体中において、上記各元素は単体で含有されてい
てもよく、化合物の形で含有されていてもよい。　また
、これらの混合物であってもよい。　用いる化合物に特
に制限はなく、酸化物や炭酸化物等のいずれであっても
よい。

反応に際して炭素を共存させるためには、原料粉体中に
Ｃを含有させるか、気相中に含有させればよい。　ある
いは製造に用いる反応炉構成材料から供給することもで
きる。

原料粉体から供給する場合、Ｃ源としてはカーボンブラ
ック等を用いればよい。

気相中から供給する場合、Ｃ源としては、原料を搬送す
るキャリアガスに一酸化炭素（Ｃ，Ｏ）、各種炭化水素
、あるいはカルボニル化合物等を含ませればよい。

また、原料粉体中には、これらの元素の他、上記したよ
うな添加元素、あるいはそれらの合金または化合物、さ
らにはこれらの混合物が、添加物として含有されていて
もよい。

上記各元素およびこれら添加物は、超微粒子としたとき
所望の含有量となるように、原料粉体中に含有されれば
よい。

なお、本発明では、上記したような各元素を含む混合物
として、スクラップ、鉱石、ミルスケール等を用いるこ
ともできる。　このような低コストの原料を用いた場合
でも、本発明によれば分散状態が極めて安定なほぼ球状
の超微粒子を得ることができる。

原料粉体を構成する原料粒子の平均粒径は１００−以下
であることが好ましく、特に１０−以下であることが好
ましい。

この程度の平均粒径とすることにより、原料元素の蒸発
効率を高くすることができ、また、原料粒子の反応炉内
への定量的な供給を容易に行なうことができる。

このような原料粒子は、上記の各元素あるいは化合物等
の原料を、ジェットミル、ボールミル等の公知の粉砕手
段により粉砕混合して得ることができる。

また、原料粒子の流動性を向上させるために、公知のバ
インダを用いて顆粒化させてもよい。　なお、顆粒化に
は、スプレードライ等を用いることが好ましい。　用い
るバインダに特に制限はないが、好適なバインダとして
は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、エチルセルロース等が挙げられる。

本発明では、反応炉内において、上記のような原料粒子
を気相中で加熱し、原料粒子全体を瞬間的に蒸発させた
後、急冷・凝縮させて、超微粒子化する。

この場合、反応系全体は、大気圧以下で、不活性あるい
は還元性雰囲気中にて行なうことが好ましい。

用いる加熱手段としては、原料粒子を瞬間的に蒸発させ
ることができる手段であれば特に制限はないが、本発明
では、熱プラズマ、特にプラズマジェットを用いること
が好ましい。

プラズマジェットを発生させる手段としては、例えば、
ＤＣプラズマが挙げられ、これは、ノズル型の陽極の尖
端部内面とこの陽極内に設けられた陰極尖端との間に直
流アーク放電を発生させ、陽極内に供給されるプラズマ
ガスを超高温に加熱して熱プラズマとし、陽極尖端部の
ノズルからジェットとして噴出させるものである。

また、この他、誘導結合プラズマ（以下、ＩＣＰと略称
する）によるプラズマジェットも好ましく用いることが
できる。

これは、石英管内にガスを流し、この石英管に巻回され
たコイルに高周波電流を流すことにより生じる高周波磁
場によって、プラズマを誘導的に発生させるものである
。

このようなプラズマジェット中に原料粒子を投入するこ
とにより、原料粒子の瞬間的な加熱と、それによる瞬間
的な蒸発が行なわれる。

第１図および第２図に、本発明の超微粒子を製造する装
置の好適例を示す。

第１図および第２図に示す反応炉１は、蒸発部２、冷却
部３および捕集部４を連続して有する。

蒸発部２の炉内には、プラズマジェット発生手段２１に
よりプラズマジェット２１１が噴出される。　プラズマ
ジェット発生手段２１は、第１図ではＤＣプラズマ発生
装置を用いており、第２図ではＩＣＰ発生装置を用いて
いる。

プラズマジェット２１１中に、原料粉体供給手段２２か
らキャリアガスにより原料粉体が投入される。

第１図に示したＤＣプラズマの場合は、超高温のプラズ
マガスの流速が非常に速いため、原料粉体はプラズマの
中心部に達せず、高速で流れる炎の外側で跳ね飛ばされ
易い。　このため、蒸発部の炉の内壁をできるだけプラ
ズマの炎に接近させ、炉内を高温に保持し、かつプラズ
マを乱流状態にして原料粉体の高温下での滞留時間を長
くした方がよい。

このため、蒸発部２の炉内壁面は、耐熱材２３によって
被覆されている。　耐熱材２３の材質としては、グラフ
ァイト、窒化硼素、タングステン、その他の耐熱性合金
材料を用いることが好ましい。　なお、耐熱材にグラフ
ァイト等の炭素含有材料を用いた場合、ここから超微粒
子にＣを供給することができる。

耐熱材２３は、さらに、断熱材２４により被覆される。

　断熱材２４の材質としては、繊維状カーボン、アルミ
ナ、ジルコニアなどが好ましい。

これら耐熱材２３および断熱材２４により蒸発部内に熱
が保持される。　なお、この場合、蒸発部２の内壁が、
少なくとも１０００”Ｃ以上の高温状態に維持されてい
ることが好ましい。

一方、■ＣＰは、ＤＣプラズマに比ベプラズマの炎の径
が大きく、また、ガス流速も遅いこと、さらに、プラズ
マの中心軸から原料粉体を供給できることなどから、高
温のプラズマ内における原料粉体の滞留時間を長くする
ことができる。　このため、第２図に示す反応炉の内壁
径をより太き（して炉壁の温度を低下させることにより
、他物質の混入を防ぎながら蒸発反応を有効に進行させ
ることができる。　この場合、第２図に示すように、プ
ラズマジェット発生手段２１の中心軸上に原料粉体供給
手段２２を設置し、原料をプラズマジェット２１１の中
心に直接運び込むことが可能となる。

蒸発部２で原料粉体の蒸発により生じた気体は、キャリ
アガスにより冷却部３に運ばれる。

そして、冷却ガス供給口３１から供給される冷却ガスに
より急冷されて凝縮し、目的とする超微粒子１０となる
。　得られた超微粒子１゜ば、プラズマガスおよびキャ
リアガスにより捕集部４に搬送され、反応炉１外に排出
される。

このようにして得られる超微粒子は、粒子同士の融着や
チエイン状化のないものであり、単分散状態のほぼ球状
の粒子である。

プラズマガス、冷却ガス、原料粉体およびその蒸発ガス
を搬送するキャリアガスとしては、Ａｒ％Ｈｚ　、Ｈｅ
、Ｎｘ　、ＮＨ＋＋　、Ｃｏ、各種炭化水素等の１種以
上を目的に応じて適当に選択すればよいが、プラズマガ
スとしては、Ａｒ−Ｈｚ混合ガス、ＡｒＮｘ混合ガス、
Ｎ２−Ｈ，混合ガス等が好ましく、また、冷却ガスとし
ては、Ｈｓ、Ｎ−あるいはＮＨ，等が好ましい。　そし
て、超微粒子にＣを含有させる場合、前記したようにこ
れらから適当なガスを選択すればよい。

本発明の超微粒子は、表面に生理活性物質を固定化して
、医療等の各種検査や測定に適用される。

超微粒子表面への生理活性物質の固定化は、公知の固定
化技術により行なえばよ（、例えば、シランカップリン
グ剤やブドウ状球菌より得られるプロティンＡなどで超
微粒子表面を被膜し、これに生理活性物質を結合させる
方法などを用いて行なう。

超微粒子表面に固定される生理活性物質の種類には特に
制約はなく、次のものを例示することができる。

抗原類：ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＭ、ＩｇＥ、アルブミン
、ＨＣＧ％ＡＦＰ、カルジオライビン抗原、血液型物質
、コンカナバリンＡ、　ＤＮＴ、プロスタグランジン、
ＣＲＰ、ＨＢｓ、ヒト成長ホルモン、ステロイドホルモ
ン、ＣＥＡ、ＩｇＤ、微生物（ウィルス、バクテリア、
カビ類等）、毒素（テトロドトキシン等）等。

抗体類；抗アルブミン抗体、抗ＣＲ抗体、抗ＩｇＧ抗体
、抗ＩｇＡ抗体、抗ＩｇＡ抗体、抗ＩｇＡ抗体、抗Ｉｇ
Ａ抗体、抗ＩｇＧ抗体、抗ＤＮＴ抗体、抗プロスタグラ
ンジン抗体、抗ヒト凝固ファクター抗体、抗ＣＲＰ抗体
、抗ＨＢ　ｓ抗体、抗ヒト成長ホルモン抗体、抗ステロ
イドホルモン抗体、およびこれらを含む血清、ならびに
モノクローナル抗体等。

酵素類：加水分解酵素、例えばアミラーゼ、プロテアー
ゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、ペクチナ
ーゼ、リゾチーム、ウレアーゼ、インベルターゼ、デキ
ストラーゼ、ペプチダーゼ、溶菌酵素等；酸化還元酵素
、例えばグルコースオキシダーゼ、カタラーゼ、リポキ
シダーゼ、チトクロームＣ、ペルオキシダーゼ等；異性
化酵素、例えばグルコースイソメラーゼ等；転移酵素；
脱離酵素、例えばアスパルターゼ、ヒアロウロンダーゼ
等；および各種の制限酵素等。

免疫関連物質：リンフ才力イン、例えばインターロイキ
ン２　（ＩＬ−２）、リンフォトキシン（ＬＴ）、ガン
破壊因子（ＣＢＦ）等：モノカイン、例えば腫瘍壊死因
子（ＴＮＦ）等；その他のサイトカイニン；インターフ
ェロン等。

生理活性物質が表面に固定された超微粒子は、通常、溶
媒中に分散されて懸濁液とされ、抗原抗体反応等の各種
測定や分析等に供される。

以下、超微粒子に抗原または抗体を固定化して抗原抗体
反応を行なわせる場合について説明する。

抗原抗体反応は、界面活性剤を含有する等帳場水溶液中
で行なわれることが好ましい。

等銀塩水溶液としては、例えば、０．９％ＮａＣβ水溶
液、０．０２５ＭＬよ糖水溶液を使用することができ、
また、これに添加する界面活性剤としては、ポリグリセ
リン脂肪酸エステル、Ｔｗｅｅｎ８０　（ポリオキシエ
チレンソルビタンモノオレート）等のソルビタン不飽和
脂肪酸エステル、レシチン等のリン脂質、−ＣＯＯＨや
Ｃ００−などの基を有する各種界面活性剤等が挙げられ
る。

等帳場水溶液中の界面活性剤濃度は、１．０重量％以下
であることが好ましく、特に好ましくは、０．２５〜１
．０重量％である。　界面活性剤濃度が高すぎても低す
ぎても、測定感度が低下する。　また、この等銀塩水溶
液に分散される前記の抗原または抗体が固定化された超
微粒子の濃度は、０．０２〜０．５ｍｇ／ｍ＃程度が好
ましい。　この濃度が低すぎると測定時間が長くなり、
高すぎると非特異的凝集を起こしやすい。

抗原または抗体が固定化された超微粒子を用いて実際に
抗体または抗原を定量する方法としては、例えば、測定
対象である抗原または抗体を含むと考えられる試料を適
当に希釈し界面活性剤を添加して適当な等銀塩水溶液か
らなる試験液を調製し、これに抗体または抗原を固定化
した超微粒子を添加、分散させる方法、あるいは、特開
昭６３−９０７６６号公報に記載のように、予め抗体ま
たは抗原が固定された超微粒子を分散した等銀塩水溶液
を調製し、これに測定対象である抗原または抗体を含む
と考えられる試料を添加し、抗原抗体反応を生起させる
方法等、種々可能であり、特に限定されない。

本発明の超微粒子は、等銀塩水溶液等の溶媒中において
、安定な分散状態を２週間以上にわたって維持すること
ができる。

試料液中の抗原・抗体濃度の測定は、例えば以下のよう
にして行なわれる。

該試料液を前記の抗原または抗体を固定化した超微粒子
の懸濁液に添加して撹拌する。　この場合、超微粒子に
固定されている抗原または抗体と特異的に反応する抗体
または抗原が試料液中に存在すると、これらの抗体また
は抗原は超微粒子表面に固定化されている抗原または抗
体と結合し、抗原−抗体−超微粒子からなる三元結合体
が生成する。　この結合体は抗原抗体反応の進行により
隣接する結合体同士でも結合して次第に凝集していくが
、その凝集速度は極めて緩慢である。

しかし、この段階で試料懸濁液に交番磁界を印加すると
、前記の抗原抗体反応による結合体同士の凝集が促進さ
れ、ごく短時間、例えば１〜１０分間程度で凝集が終了
して、はじめの試料液中に存在した抗原または抗体の濃
度に比例した凝集塊が懸濁液中に生成する。

ただし、この急速な凝集塊の生成時には、未反応の抗原
または抗体固定化超微粒子も磁界の作用などで物理的に
凝集したり、前記凝集塊に付着する可能性がある。　従
って、抗原抗体反応による凝集塊と未反応物を正確に分
離するために、次に磁界を除去して、撹拌、振動などに
よる分散処理を施す必要がある。

本発明の超微粒子の場合は、本来懸濁液中で単分散状態
で極めて安定に分散可能であるため、磁界の作用で一時
的に凝集あるいは付着した未反応の抗原または抗体を有
する超微粒子は、再び液中に安定に分散させることがで
きる。　この結果、反応した凝集塊のみが試料液中に残
るので、この凝集塊の存在量から、はじめの試料液中に
存在した抗原または抗体の濃度を求めることができる。

凝集塊の測定方法は特に限定されず、従来から行なわれ
ている光の散乱または吸光を利用する光学的測定方法、
特開昭６３−９０７６６号公報に記載のようにイメージ
センサを利用する方法、超微粒子から発せられる磁力線
の静的または動的変化や、初期磁化率、透磁率等の磁気
的特性を測定する方法などにより行なうことができる。

なお、本発明により製造される超微粒子は、生理活性物
質を固定化する用途に留まらず、磁性流体、磁性インク
等、媒質中において安定した分散状態が必要とされる各
種用途に好適である。

〈実施例〉 以下、本発明の具体的な実施例を挙げ、本発明をさらに
詳細に説明する。

（１）超微粒子の製造 ［実施例１］ 酸化鉄粉末およびこの酸化鉄粉末に対して１５重量％の
カーボンブラックを混合し、これを酸化鉄に対し１．８
重量％のポリビニルアルコールを含む水溶液中に分散さ
せた後、スプレードライにより平均粒径１０μｓ以下の
顆粒状態とし、原料粒子とした。

この原料粒子から構成される原料粉体を第１図に示され
るような反応炉内に連続的に投下して、出力１９ｋＷの
Ａ　ｒ　　Ｈ２のＤＣプラズマジェット中で蒸発させた
後、大量の窒素ガスにて冷却凝縮させて超微粒子サンプ
ルを作製した。　なお、第１図において反応炉を構成す
る耐熱材２３にはグラファイトを、また、断熱材２４に
はカーボン繊維を用いた。

得られたサンプルの比表面積は１０３　ｍ２／ｇであり
、透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は１００人であ
った。　Ｘ線回折の結果、ブロードなａ−Ｆｅあるいは
Ｆ　ｅ　ｓ　Ｃに対応する回折ピークが認められ、分析
の結果、サンプル中にはＦｅが６８重量％、Ｃが１３重
量％含まれていることがわかった。　なお、残部は、超
微粒子表層に存在する酸素であると考えられる。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０ｋＯｅのもとて保
磁力が１０８０ｅ、飽和磁化が９５ｅｍｕ／ｇであった
。　第３図にこの超微粒子サンプルの透過型電子顕微鏡
写真を示す。

［実施例２］ 酸化コバルト粉末およびこの酸化コバルト粉末に対して
２０重量％のカーボンブラックを混合して原料とした。

　これを実施例１と同様の条件で蒸発反応させて超微粒
子サンプルを作製した。

得られたサンプルの比表面積は１２７ｍ２／ｇであり、
透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は８８人であった
。　分析の結果、サンプル中にはＣｏが６０重量％、Ｃ
が１６重量％含まれていることがわかった。　なお、残
部は、超微粒子表層に存在する酸素であると考えられる
。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０ｋＯｅのもとて保
磁力が８８０ｅ　飽和磁化が６８ｅｍｕ／ｇであった。

［実施例３コ 酸化鉄粉末および酸化コバルト粉末をＦｅ／ＣＯで９／
１の比率に混合し、この混合物に対して１５重量％のカ
ーボンブラックを混合して原料とした。　これを実施例
１と同様の条件で蒸発反応させて超微粒子サンプルを作
製した。

得られたサンプルの比表面積は１３５　ｍ２／ｇであり
、透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は７９人であっ
た。　分析の結果、サンプル中にはＦｅが５４重量％、
Ｃｏが６重量％、Ｃが１０重量％含まれていることがわ
かった。　なお、残部は、超微粒子表層に存在する酸素
であると考えられる。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１．０ｋＯｅのもとて
保磁力が６００ｅ、飽和磁化が６６ｅｍｕ／ｇであった
・ ［実施例４コ 酸化鉄粉末および酸化ニッケル粉末をＦｅ／Ｎｉで９５
７５の比率に混合し、混合物に対して１重量％のカーボ
ンブラックを混合して原料とした。　これを実施例１と
同様の条件で蒸発反応させて超微粒子サンプルを作製し
た。

得られたサンプルの比表面積は７０　ｍ２／ｇであり、
透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は１２３人であっ
た。　分析の結果、サンプル中にはＦｅが６６重量％、
Ｎｉが４重量％、Ｃが０．６重量％含まれていることが
わかった。

なお、残部は、超微粒子表層に存在する酸素であると考
えられる。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０ｋＯｅのもとて保
磁力が８６０ｅ、飽和磁化が７９ｅｍｕ／ｇであった。

［実施例５］ 酸化鉄粉末およびこの酸化鉄粉末に対して３０重量％の
カーボンブラックを混合して原料とした。　これを実施
例１と同様の条件で蒸発反応させて超微粒子サンプルを
作製した。

得られたサンプルの比表面積は１４５　ｍ”／ｇであり
、透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は７５人であっ
た。　分析の結果、サンプル中にはＦｅが５０重量％、
Ｃが２５重量％含まれていることがわかった。　なお、
残部は、超微粒子表層に存在する酸素であると考えられ
る。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０　ｋＯｅのもとて
保磁力が５３０ｅ、飽和磁化が４３ｅｍｕ／ｇであった
。

［比較例１］ 酸化鉄粉末を、この酸化鉄粉末に対し１．８重量％のポ
リビニルアルコールを含む水溶液中に分散させた後、ス
プレードライにより平均粒径１０−以下の顕粒状態とし
、原料粒子とした。

この原料粒子から構成される原料粉体を実施例１と同じ
反応炉内に連続的に投下して、出力１．９ｋＷのＡ　ｒ
　−Ｈ２のＤＣプラズマジェット中で蒸発せしめた後、
大量の水素ガスにて冷却凝縮させて超微粒子サンプルを
作製した。

得られたサンプルの比表面積は６５　ｍ２／ｇであり、
透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は１４８人であっ
た。　分析の結果、サンプル中にはＦｅが７７重量％、
Ｃが０．１重量％含まれていることがわかった。　なお
、残部は、超微粒子表層に存在する酸素であると考えら
れる。

第４図にこの超微粒子サンプルの透過型電子顕微鏡写真
を示す。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０ｋＯｅのもとて保
磁力が５８００ｅ、飽和磁化が８５ｅｍｕ／ｇであった
０ ［比較例２１ 酸化鉄粉末およびこの酸化鉄粉末に対して４０重量％の
カーボンブラックを混合して原料とした。　これを実施
例１と同様の条件で蒸発反応させて超微粒子サンプルを
作製した。

得られたサンプルの比表面積は１７５　ｍ２７ｇであり
、透過型電子顕微鏡観察による平均粒径は６５人であっ
た。　分析の結果、サンプル中にはＦｅが３６重量％、
Ｃが４０重量％含まれていることがわかった。　なお、
残部は、超微粒子表層に存在する酸素であると考えられ
る。

サンプルの磁気特性は、印加磁界１０ｋＱｅのもとて保
磁力が２５０ｅ、飽和磁化が２８ｅｍｕ／ｇであった。

（２）超微粒子への抗体の固定化 上記（１）で作製した実施例あるいは比較例の超微粒子
サンプルのそれぞれ２ｍｇにγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン２ｍ＋ｊを加え、超音波分散させた後、室
温で一時間反応させた。

次いで、これを遠心分離器にかけて強制的に沈澱させた
。　得られた沈澱に、Ｔｗｅｅｎ８０を濃度１．０％で
含有する生理食塩水（０，９％ＮａＣｆｆ水溶液）４ｍ
２を加え、前記と同様に遠心分離する操作を３回繰り返
して余剰のγ−アミノプロピルトリエトキシシランを除
去した。

次に、得られた超微粒子の沈澱にグルタルアルデヒドを
濃度２．５％で含む生理食塩水を４ｍＥ加え、氷冷しな
がら超音波分散を行なった後、室温で１時間反応させた
。　反応後、遠心分離により沈澱を得た。

この超微粒子の沈澱にＴｗｅｅｎ８０をａ度１．０％で
含有する生理食塩水４ｍｊを加え、遠心分離する操作を
３回繰り返して余剰のグルタルアルデヒドを除去した。

次に、上記の処理を行なった超微粒子の沈澱にＴｗｅｅ
ｎ８０を濃度１．０％で含有する生理食塩水を２０ｍｊ
加え、超音波分散によって懸濁液を得た。

この懸濁液に抗ヒトＩｇＧ０．５ｍｇを加え、４℃で一
夜反応させ、抗ヒトＩｇＧを超微粒子に固定化した。　
その後、懸濁液を遠心分離して沈澱を得た。　この沈澱
にＴｗｅｅｎ８０を濃度１．０％で含有する生理食塩水
４ｍｊを加え、撹拌後、遠心分離する操作を３回繰り返
して余剰の抗ヒトＩｇＧ抗体を除去した。

このようにして実施例および比較例の各超微粒子に抗ヒ
トＩｇＧが固定化された超微粒子サンプルを得た。

（３）抗体固定化超微粒子サンプルの懸濁液の調製 上記（２）で得られた抗ヒトＩｇＧ固定化超微粒子サン
プルの沈澱２ｍｇに、Ｔｗｅｅｎ８０を濃度１．０％で
含有する生理食塩水２０ｍｊを加え、超音波分散処理を
行なって抗ヒトＩｇＧ固定化超微粒子が分散した懸濁液
を得た。

（４）安定性試験 抗ヒトＩｇＧ固定化超微粒子サンプルの懸濁液を２５℃
に放置し、分散して３時間後の超微粒子の分散濃度を分
光光度計で測定して、分散状態の経時的安定性を比較し
た。　下記表１にその結果を示す。

表　　　　１ 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 比較例１　０％ 比較例２ 吸　　光　　度 ９９　％ ９９　％ １００　　％ ９８％ １００　％ （全粒子が凝集沈降した） １００％ （５）抗原濃度の測定 ヒトＩｇＧ濃度がそれぞれ０．５．１０．３０．１００
．５００．１０００および１１００００ｎ／ｍｆｆ１で
ある生理食塩水（Ｔｗｅｅｎ　８０　：　１．０％含有
）を、試料液として予め調製した。

実施例１、比較例１および比較例２による超微粒子を用
いた抗ヒトエｇＧ固定化超微粒子の懸濁液０．８ｍｊを
それぞれ試験管にとり、これらに上記の各試料液をそれ
ぞれ０．２ｍｊ添加し、各々１１のテストサンプルとし
た。

これらのテストサンプルを２５℃にて２分間交番磁界中
で撹拌した後、懸濁液の吸光度（波長５５０　ｎｍ）を
測定して第５図に示される結果を得た。　第５図に示さ
れる感度曲線から、実施例１の懸濁液では、わずか２分
間の反応により約１０　ｎｇ／ｍｊまでの測定が可能で
あることがわかる。

これに対し、比較例１では磁界の印加によりすぐに凝集
が始まり、分散を維持できず、また比較例２では、凝集
が極めて緩慢であるため短時間の反応では感度が低いこ
とがわかる。

〈発明の効果〉 本発明では、強磁性超微粒子の蒸発法による製造法にお
いて炭素を添加するため、ほぼ球状で単分散状態の超微
粒子が得られる。

そして、このような超微粒子の懸濁液は長時間安定であ
るため、生理活性物質固定化用粒子など、安定した分散
状態が必要とされる用途に極めて好適である。

特に、抗原または抗体を固定化して抗原抗体反応に用い
ると、磁界の印加により抗原・抗体反応等が促進され、
また、磁界印加による非特異的な凝集を撹拌等により解
消して安定な分散状態に速やかに復帰させることができ
るため、抗原や抗体等の濃度の測定を、迅速かつ正確に
行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の超微粒子の製造に好適なりＣプラズ
マを用いる反応炉の概略断面図である。 第２図は、本発明の超微粒子の製造に好適なＩＣＰを用
いる反応炉の概略断面図である。 第３図は、粒子構造を示す図面代用写真であって、炭素
を１３重量％含有する超微粒子の透過型電子顕微鏡写真
である。 第４図は、粒子構造を示す図面代用写真であって、炭素
を０．１重置％含有する超微粒子の透過型電子顕微鏡写
真である。 第５図は、試料溶液中のヒトＩｇＧ濃度と、抗ヒトＩｇ
Ｇ固定化超微粒子懸濁液の吸光度との関係を表わすグラ
フである。 符号の説明 １・・・反応炉 １０・・・超微粒子 ２・・・蒸発部 ２１・・・プラズマジェット発生手段 ２１１・・・プラズマジェット ２２・・・原料粉体併結手段 ２３・・・耐熱材 ２４・・・断熱材 ３・・・冷却部 ３１・・・冷却ガス供給口 ４・・・捕集部 出　願　人　ティーデイ−ケイ株式会社代　　理　　人
　　弁理士　　　石　　井　　隔間　　　　　弁理士　
　　増　　１）　達　　哉Ｆ　Ｉ　Ｇ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）鉄、コバルトおよびニッケルから選択される少な
   くとも１種の元素を含有する原料粉体を、炭素が共存す
   る気相中で熱プラズマにより加熱して蒸発させた後、急
   冷することにより、ほぼ球状の強磁性超微粒子を得るこ
   とを特徴とする強磁性超微粒子の製造方法。（２）前記
   原料粉体を構成する原料粒子の平均粒径が１００μｍ以
   下であり、得られる強磁性超微粒子の平均粒径が３００
   Å以下である請求項１に記載の強磁性超微粒子の製造方
   法。 （３）表面に生理活性物質を固定化するための強磁性超
   微粒子であって、 気相中からの凝縮反応によって得られ、鉄、コバルトお
   よびニッケルから選択される少なくとも１種の元素を主
   成分とし、さらに炭素を０．５重量％以上含有し、ほぼ
   球状であることを特徴とする生理活性物質固定化用強磁
   性超微粒子。 （４）炭素の含有量が３０重量％以下である請求項３に
   記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子。 （５）平均粒径が３００Å以下である請求項３または４
   に記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子。 （６）表面が酸化物で被覆されている請求項３ないし５
   のいずれかに記載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒
   子。 （７）請求項１または２に記載の強磁性超微粒子の製造
   方法により製造された請求項３ないし６のいずれかに記
   載の生理活性物質固定化用強磁性超微粒子。 （８）請求項３ないし７のいずれかに記載の生理活性物
   質固定化用強磁性超微粒子の表面に生理活性物質が固定
   化されていることを特徴とする生理活性物質固定化強磁
   性超微粒子。