JPH1087841A

JPH1087841A - 表面異方性高分子粒子および製造方法

Info

Publication number: JPH1087841A
Application number: JP24240496A
Authority: JP
Inventors: Haruma Kawaguchi; 春馬川口; Keiji Fujimoto; 啓二藤本; Miwako Shidara; 美和子設楽
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JP3567269B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面が異方性を有して、蛋白質の修飾体、抗
体、親水性および疎水性、正電荷および負電荷、磁性等
を付与できる表面異方性高分子粒子の提供。【解決手段】高分子粒子の片側表面を薬剤で処理し、つ
いでもう片側を別の薬剤で処理した粒径０．０１〜１０
００μｍの表面異方性高分子粒子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面異方性高分子
粒子およびその高分子粒子の製造方法に関する。更に詳
細には、調製した高分子粒子の表面に異方性を有して、
蛋白質の修飾体、抗体、親水性および疎水性、正電荷お
よび負電荷、磁性等を付与することを特徴とする表面異
方性高分子粒子、およびその高分子粒子の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より高分子粒子は、一般にラジカル
重合反応等で、懸濁重合、乳化重合、シード重合、ソー
プフリー乳化重合などの公知の方法によって合成するこ
とができる。ポリスチレン系ラテックス、ポリ（メタ）
アクリル系ラテックス、ポリビニル系ラテックス、ポリ
アクリルアミド系ラテックス等をはじめとして数多くの
高分子粒子が報告されている。またこれらの高分子粒子
の表面改質方法についても数多く報告されている。例え
ば、抗原や抗体を修飾して診断薬に用いたり（特開平０
７−３１８５６１号公報、特開平０８−１１０３４０号
公報）、表面の親水性を向上させたり（特開平０７−２
７０４１７号公報）、金属のコーテイングを行って導電
性を付与させて導電性接着剤や導電性フィラー等に応用
されたりしている（特開平０２−１１８０７９号公報、
特開平０３−０４９１０５号公報）。しかしながら、こ
れらの表面改質の方法は、粒子表面の全面に均一になさ
れたものであり、表面に方向性や異方性を持たせたもの
ではない。

【０００３】一方、化学構造的に異方性を有する粒子
は、Ｆｒｅｃｈｅｔらのデンドマリー（Ｌ．Ｋａｒｅ
ｎ、Ｊ．Ｍ．Ｊ．Ｆｒｅｃｈｅｔ、ｅｔａｌ．，Ｊ．
Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１１５１，１４９
６，（１９９３年））が報告されているが、これは、製
造方法が複雑であり、１０ｎｍ以上の大きさの粒子を製
造することは困難である。また、別の異方性を有する粒
子としては、大久保らのいわゆる「いいだこ型粒子」
（Ｍ．Ｏｋｕｂｏ．ｅｔａｌ．，Ｃｏｌｌｉｄ．Ｐｏ
ｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｖｏｌ．２６５，８７６，（１９８７
年））やＥＩ−Ａａｓｓｅｒらの「亜鈴型粒子」（ＥＩ
−Ａａｓｓｅｒ．ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃ
ｉ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄ．，Ｖｏｌ．２８，
６５３，（１９９０年））等の報告もあるが、これらの
粒子は、シード重合の相分離を利用して粒子表面に突出
部を作成したもので、球形ではない。高分子粒子の表面
の改質として材料表面に不均一に、場合によっては、目
的に応じた方向性が異なる処理をする方法は、未だ報告
されていないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、表面異方性を有する高分子粒子を提供することにあ
る。さらに、本発明の第２の目的は、その高分子粒子の
製造方法を提供することにある。更に詳細には、調製し
た高分子粒子の表面に異質の蛋白質の修飾や親水性およ
び疎水性、正電荷および負電荷、磁性等を付与した表面
異方性高分子粒子を提供することであり、さらには、そ
の高分子粒子の製造方法を提供することにある。なお、
本発明でいう表面異方性とは、高分子粒子の表面を、例
えば、球状の片側のみに表面改質した場合、他の片側は
その処理とはちがった表面改質を行い、改質の方向性が
均質ではなく、異質のものが認識されうる、もしくは異
質のものを認識できることを意味する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、異方性の
表面改質について鋭意検討した結果、特定の方法によ
り、高分子粒子の表面の性能を異方的に改善できること
を見いだし、本発明を完成した。すなわち、本発明は、
次の（１）〜（２）である。（１）表面が異方性を有する粒径０．０１〜１０００μ
ｍの高分子粒子。（２）高分子粒子の片側表面を薬剤で処理し、ついでも
う片側を別の薬剤で処理することを特徴とする粒径０．
０１〜１０００μｍの表面異方性高分子粒子の製造方
法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で用いる高分子粒子は、前
記の公知の方法に準じて製造できるもので、その高分子
粒子を構成する樹脂なる具体的な単量体としては、例え
ばスチレン、核置換メチルスチレン等のスチレン系単量
体；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エ
チル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリ
ル酸２−エチルヘキシル等の（メタ）アクリル酸エステ
ル；（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メ
タ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル等のヒドロキシ
アルキル（メタ）アクリル酸エステル；ジエチレングリ
コ−ルモノ（メタ）アクリル酸エステル、トリエチレン
グリコ−ルモノ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチ
レングリコ−ルモノ（メタ）アクリル酸エステル等のポ
リオキシアルキレンモノエステル；（メタ）アクリル酸
フルオロアルキル、（メタ）アクリル酸シリルアルキ
ル、（メタ）アクリル酸、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジ
メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリド
ン、Ｎ−ビニルピリジン等の単官能単量体；エチレング
リコールジ（メタ）アクリル酸エステル、ジエチレング
リコールジ（メタ）アクリル酸エステル、トリエチレン
グリコールジ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレ
ングリコ−ルジ（メタ）アクリル酸エステル等のポリオ
キシアルキレンジ（メタ）アクリル酸エステル；ネオペ
ンチルグリコールジ（メタ）アクリル酸エステル、１、
４−ブタンジオールジ（メタ）アクリル酸エステル、
（メタ）アクリル酸アリル、ジビニルベンゼン、ビスア
クリルアミド、ジアリルフタレート、アジピン酸ジビニ
ル、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミドなどの架橋性
多官能単量体が挙げられる。これらの単量体は１種また
は２種以上の混合物が用いられる。

【０００７】表面改質を容易にするために、表面の活性
を向上させる目的で、ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロ
スチレン、ｐ−クロロスチレン、あるいはｏ−ニトロフ
ェニルアクリル酸エステル、ｍ−ニトロフェニルアクリ
ル酸エステル、ｐ−ニトロフェニルアクリル酸エステ
ル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（メタ）アクリル酸
エステル、（メタ）アクロレイン等を加えても差し支え
ない。

【０００８】また、さらにこれらの溶解性を調整する目
的で適当な溶媒を併用することもでき、該溶媒として
は、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、塩化メチレン、クロロホルム、アセト
ニトリル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１、４−ジ
オキサン、アセトン（ＡＣＴ）、メチルエチルケトン、
ベンゼン、トルエン、ジメチルスルフォキシド、ジメチ
ルフォルムアミド（ＤＭＦ）等が挙げられる。これらの
溶媒は、１種または２種以上の混合物を用いることがで
きる。これらの溶媒は、特に限定されないが、単量体成
分に対して、０〜９０重量％の範囲で用いられる。

【０００９】前記の単量体体成分からなる混合物をラジ
カル重合開始剤の存在下、窒素、ヘリウム、アルゴン等
の不活性ガスで置換又は雰囲気下において行うことがで
きる。また、前記ラジカル重合開始剤としては、特に限
定されるものではないが、例えば、過酸化ベンゾイル、
ジイソプロピルペルオキシカーボネート、ｔ−ブチルペ
ルオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルペルオ
キシピバレート、ｔ−ブチルペルオキシジイソブチレー
ト、過酸化ラウロイル、アソ゛ビスイソブチロニトリ
ル、アゾビス−２、４−ジメチルバレロニトリル、ベン
ゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、過
硫酸ソ−ダ等を好ましく挙げることができる。

【００１０】前記の単量体に対する重合開始剤の仕込み
量は、原料混合物に対して１０重量％以下が好ましく、
特に５重量％以下が望ましい。また重合温度は重合開始
剤の種類により異なるが、２０〜１４０℃が好ましく、
重合時間は６〜１２０時間が好ましい。更にまた、前記
重合に際しては、色素等の着色剤、無機充填剤、紫外線
吸収剤、酸化安定剤あるいはこのような機能を有する単
量体等を添加しても良い。

【００１１】本発明で用いる高分子粒子は、前記の単量
体成分を、例えば、一般的なラジカル重合反応等で、懸
濁重合、乳化重合、シード重合、ソープフリー乳化重合
などの公知の方法によって合成することができる。一例
を挙げれば、メタクリル酸、Ｐ−ニトロフェニルアクリ
ル酸エステル、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド等
の単量体成分を、エチルアルコールの溶媒中で、ＡＩＢ
Ｎ（アゾビスイソブチロニトリル）をラジカル重合開始
剤として沈殿重合させて、粒径が０．０１〜１０００μ
ｍの高分子粒子を合成する。

【００１２】異方性の導入方法としては、（１）固−液
界面、（２）気−液界面および（３）液−液界面で粒子
の表面の一部を改質させることができる。（１）は、固
相に予め吸着させた基質と高分子粒子の片側を反応させ
た後、続いて他の片側を液相中に存在する別の基質また
は液相自身と反応させることにより、高分子粒子表面に
異方的な性質を持たせることができる。（２）は、まず
高分子粒子を液相／気相の界面に並べた後、液相に存在
する基質または液自身と反応させる。つづいて、気相側
に存在する粒子の表面を反応性気体で処理するかまたは
別の液相に添加し、別の基質と反応させることにより、
粒子表面に異方的な性質を持たせることができる。
（３）は、液相同士が混合せず、界面を形成するような
条件下で、その界面に高分子粒子を並べた後、それぞれ
の液相に存在する基質またはそれぞれの液相自身と反応
させることにより、粒子表面に異方的な性質を持たせる
ことができる。なお、これらの操作を改質の材料を替え
て繰り返すかあるいは、他の界面の導入方法を組み合わ
せるかして異方性を付与することができる。

【００１３】表面異方性高分子粒子作成方法の一例を概
念図として図１に示す。基板（例えばポリスチレンのプ
レートなど）の表面に修飾しようとする蛋白質、（図１
では、蛋白質を免疫グロブリンＧ（ＩｇＧと略す）とし
て示した。）を均一に並べて置き、ついで高分子粒子の
片側をその蛋白質に接触させて、高分子粒子に蛋白質を
付けて基板から分離する。これを繰り返したり、先に述
べたように他の方法と組み合わせて、高分子粒子の他の
片側を処理する。

【００１４】

【発明の効果】本発明の表面異方性の高分子粒子は、該
粒子に、表面に異種の蛋白質の修飾や親水性および疎水
性、正電荷および負電荷、磁性等の異方性を付与するこ
とができるので、基質、表面、環境を特異的に選択的に
認識する特徴を有する。このため、これらの性質を利用
して、診断薬用粒子、医療用基材、生体適合性材料、歯
科用材料、化粧用基材、防汚染塗料、防曇材、帯電防止
剤、導電性接着剤、導電性封止材、磁性粒子、記録媒
体、クロマトグラフィー用充填材等への応用の可能性が
ある。

【００１５】

【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。合成例１；高分子粒子の作成１００ｍｌの４つ口フラスコにｐ−ニトロフェニルアク
リレート１．９３ｇ（１０ｍｍｏｌ）メタクリル酸０．
８６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、メチレンビスアクリルアミド
０．７７ｇ（５ｍｍｏｌ）をエタノール３０ｇに溶解さ
せた。１時間系を窒素置換した後、アゾビスイソブチロ
ニトリル１ｇ（７．３ｍｍｏｌ）を含むエタノール１０
ｇの溶液を添加した。３００ｒｐｍの攪拌下で、反応温
度約６０℃で２４時間反応した。重合終了後、遠心分離
で（１２０００ｒｐｍ）４回精製した。得られた高分子
粒子を水で４回置換して粒径約２μｍの粒子が得られ
た。

【００１６】実施例１−１；ポリスチレンへのＩｇＧの
吸着３５ｍｍ径の未処理のポリスチレン製シャーレ中にヒト
ＩｇＧを２００ｐｐｍの濃度に調製したｐＨ７．０のリ
ン酸緩衝液１ｍｌ加え、４℃、２４時間インキュベート
した。反応液を除去し、リン酸緩衝液で３回洗浄した。
ポリスチレンキュベット上のヒトＩｇＧの吸着量は測定
すると約１μｇ／ｃｍ ²であった。

【００１７】実施例１−２；高分子粒子とＩｇＧとの反
応；合成例１で調整した高分子粒子、０．２ｇを１ｍｌのｐ
Ｈ７．０のリン酸緩衝液に分散させ、実施例１−１で調
整したポリスチレン製シャーレ中に添加し、４℃、５時
間静置した。その後、ｐＨ７．０のリン酸緩衝液および
１Ｍの食塩水で洗浄した後、０．１Ｍ食塩水を加えて、
超音波処理した。この結果、片側にヒトＩｇＧが粒子上
に修飾され、他の片側が親水性の表面を有する異方性高
分子粒子が得られた。

【００１８】実施例１−３；異方性表面高分子粒子のＩ
ｇＧの定量；実施例１−２で得られたＩｇＧ修飾した高分子粒子に蛍
光物質であるフルオレサミンと反応させた後、蛍光強度
の測定を行った。検量線をもとにＩｇＧの存在量を求め
た結果、高分子粒子１ｍｇ中に１．１１μｇのＩｇＧが
存在していることがわかった。

【００１９】実施例１−４；異方性表面高分子粒子の定
性；実施例１−２で得られたＩｇＧ修飾した高分子粒子、
０．３ｍｇ／μｌに市販の抗ヒトＩｇＧを有する金コロ
イド（粒子径、５ｎｍ、Ｂｉｏｃｅｌｌ社製Ｓｕｐｅｒ
ＧｏｌｄＣｏｎｊｕｇａｔｅ）の５倍希釈品を５０
μｌを添加し、４℃で、２４時間、遮光して浸透した。
遠心分離（５０００ｒｐｍ、３ｍｉｎ）で、ｐＨ７．０
のリン酸緩衝液で２回、１Ｍ食塩水で２回、Ｔｗｅｅｎ
−２０、０．０５重量％を含むｐＨ７．０のリン酸緩衝
液で２回洗浄操作を行った後、透過型電子顕微鏡を用い
て観察を行った。結果を図２−１に示した。金コロイド
が粒子の表面の片側一部のみに存在していることがわか
った。

【００２０】比較例１−１；高分子粒子とＩｇＧとの反
応；合成例１で調整した高分子粒子、１２ｍｇを２００ｐｐ
ｍの濃度のヒトＩｇＧのｐＨ７．０のリン酸緩衝液、
１．５ｍｌを添加し、４℃、５時間静置して反応させ
た。この結果、粒子の表面がヒトＩｇＧに均一に粒子上
におおわれた等方性高分子粒子が得られた。

【００２１】比較例１−２；比較例１−１で得られた等
方性高分子粒子を実施例１−３と同様な方法を用いて、
表面に存在するＩｇＧを定量した。その結果、高分子粒
子１ｍｇ中に２０．０μｇのＩｇＧが存在することがわ
かった。

【００２２】比較例１−３；比較例１−１で得られた等
方性高分子粒子を実施例１−４と同様な処理をした後、
透過型電子顕微鏡を用いて観察を行った。結果を図２−
２に示した。その結果から金コロイド粒子が表面全体に
均一に存在していることがわかる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】表面異方性高分子粒子作成の概念図

【図２】実施例１の異方性高分子粒子の顕微鏡写真（図
２−１）および比較例の等方性高分子粒子の顕微鏡写真
（図２−２）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本啓二神奈川県川崎市中原区上小田中６−45−１ −501 (72)発明者設楽美和子埼玉県所沢市荒幡808−４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が異方性を有する粒径０．０１〜１０
００μｍの表面異方性高分子粒子。
【請求項２】高分子粒子の片側表面を薬剤で処理し、つ
いでもう片側を別の薬剤で処理することを特徴とする粒
径０．０１〜１０００μｍの表面異方性高分子粒子の製
造方法。