JPS6119103A - 磁性粒子 - 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、粒子状磁性担体、特に抗原、抗体などの免疫
学的物質、増殖するために固定床を必要とする動物細胞
、酵素のような生物学的物質の担体として好適に用いら
れる磁性担体に関する。

従来の技術 生物学的物質の粒子状担体が磁性を有すると、洗浄、補
集などの操作上極めて有利であるが、一方で磁性体の比
重が５以上と大きいため磁性体を含有する粒子状磁性担
体の比重も太きくなり、媒体中を浮遊させて用いる担体
などとしては不都合を生ずる。

即ち担体である粒子を引きつけるに必要な磁力は磁性体
量に比例し、比重に反比例するため、担体中の磁性体量
が３〜５容量％で磁力が最小値をとるが、この時の粒子
の比重は通常１．２を越え媒体中を浮遊させるには強い
掻き混ぜなどを要する。

磁性体含量が多く比重の小さい粒子状磁性体は、磁石に
よる移動、補集が容易で媒体中を浮遊させるに必要な動
力も小さくなるが、そのような粒子状磁性担体は、しば
しば極めて脆く、また生物学的物質の担体として用いた
時、所望の性能を発揮できないものである。

発明が解決しようとする問題点 本発明は前記の技術課題を背景になされたもので、小さ
な磁力によって容易に引きつけられ、しかも残留磁気が
なく、また媒体中での分散性が良好であり、かつ強度の
大きい粒子状磁性担体（以下単に「磁性担体」という）
を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 即ち本発明は、超常磁性体を含有しかつ空隙を有する重
合体粒子の表層に、磁性体を含まない重合体層を形成せ
しめた、比重が０．７〜１．２の磁性担体を提供するも
のである。

本発明において、超常磁性体を含有する重合体粒子を構
成する重合体としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル
、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニルなどのポリ
ビニル化合物、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポ
リオレフィン、ポリエチレンテレフタレート−などのポ
リエステル、ナイロン６、ナイロン６．６などのポリア
ミド、ポリカーボネート、不飽和ポリエステル樹脂、ア
ルキッド樹脂などが挙げられる。

かかる重合体は、重合体粒子の空隙を潰さないために硬
質であり、しかも水との親和性の低い重合体が好ましく
、また必要に応じ、粒子形成時に架橋される。

本発明に用いられる超常磁性体とは、強磁性体にみられ
る特殊な磁性体であり、比較的弱い磁場で磁気飽和の傾
向を示すにもかかわらず、磁気ヒステリシスを示さず、
残留磁化がなく、磁化率は低温度でキューリーの法則に
従う磁性体のことであり、例えば、純鉄、低炭素鋼、ケ
イ素鋼など磁芯材料の粒子または微粉末、γ−酸化鉄、
マグネタイト、フェライトなどの微粉末を挙げることが
できる。

本発明において、重合体粒子中に含有される磁性体は前
記超常磁性体であることが必要であって、通常の常磁性
体、強磁性体では、磁場に入れると残留磁化を生じ、磁
場から外した後も粒子が帯磁し、くっつき合うため好ま
しくない。

超常磁性体の粒子径は、重合体粒子より小さいことが必
要であり、３０人〜３額程度のものが重合体粒子の製造
法により選択されるが、１００人〜１μｍ程度であるこ
とが望ましい。

超常磁性体は、重合体粒子中に５〜７０重量％、好まし
くは１５〜５０重景％含有される。

重合体粒子中の超常磁性体が５重量％未満では磁場にお
いて磁性担体が引きつけられ難く、一方７０重量％を越
えると得られる磁性担体は脆くまた比重が大きくなり過
ぎる場合がある。

超常磁性体を重合体中に均一に分散させるために、必要
に応じ該超常磁性体は界面活性剤、シランカップリング
剤、チタンカップリング剤などで予めその表面を処理さ
れる。

超常磁性体を含有する重合体粒子は、超常磁性体の存在
下に単量体を懸濁重合する方法、超常磁性体と重合体の
混合液を気体または液体の媒体中に分散し重合体を析出
させる方法、超常磁性体を含有する液滴の周囲に重合体
膜を形成させる方法、重合体粒子表面に鉄塩などの可溶
化超常磁性体原料を吸着または結合し磁性体に転換する
方法、重合体と超常磁性体を混練した後成形する方法な
どにより製造される。

超常磁性体を含有する重合体粒子の比重を小さくする方
法としては、該粒子中の可溶生化合物を除去し空隙を形
成する方法、気泡を混入させるなど方法が挙げられ、こ
れらの方法によって比重を自由に調整することが可能で
ある。

例えば懸濁重合では超常磁性体を含有する低比重の重合
体粒子は、単量体、超常磁性体、重合開始剤および単量
体と混和するが水に溶解しない有機化合物の混合物を、
分散安定剤を含む水中に分散し、重合して得られる粒子
から有機化合物を除去することにより製造することがで
きる。

かかる有機化合物としては、オクタン、トルエン、キシ
レン、ナフタリン、ナフサ、流動パラフィン、トリクロ
ロエタン、ジクロルベンゼン、ジブチルエーテル、メチ
ルイソブチルケトン、フタル酸ジ−ｔ−ブチル、アジピ
ン酸ジー２−エチルヘキシル、大豆油、ヤシ油、ポリプ
ピレングリコール、シリコーンオイルなどを用いること
ができる。

このようにして得られる重合体粒子の粒径は、通常０．
１μｍ〜２ｍである。

また有機化合物を用いる代わりに、気泡／油／水型の重
合により気泡を混入させてもよい。

例えばビニル化合物（例えばスチレン）に重合体（例え
ばポリスチレン）を溶解し、超常磁性体を分散させ、粘
度を２，０００〜１００，０００ｃｐｓ程度に調整する
。この液を激しく掻き混ぜると、気泡が混入し気泡／油
型の安定な分散液となる。気泡の混入量は体積の増加量
で判定でき、０．５〜２００容量％、好ましくは５〜１
００容量％増加させる。

この分散液を用い、前記懸濁重合法と同様にして超常磁
性体を含む比重０．７〜１．２の重合体粒子が製造され
る。

この方法では１０μｍから２貢ｌの重合体粒子が製造さ
れ、空隙は独立しているという特徴がある。

ビニル系単量体を懸濁重合して低比重の超常磁性体を含
有する重合体粒子を製造する方法では、単量体としてジ
ビニルベンゼン、ビニルメタクリレート、エチレングリ
コールジメタクリレートなどの多官能性ビニル単量体お
よび／またはＴ−メタクリロキシプロピル−トリメトキ
シシラン、スチリルトリメトキシシランなどのビニル基
を有するシラン化合物を重合または共重合することが好
ましい。

重合体を析出させる方法、逆相懸濁重合などでは、水に
可溶な糖類、塩類、尿素などを加えることによって、後
に空隙を形成させることも可能である。

超常磁性体を含有する液滴の周囲に重合体膜を形成させ
る方法としては、例えば界面重縮合法を挙げることがで
きる。この際、超常磁性体を含有する液滴は、ヘキサメ
チレンジアミン、エチレングリコールなどを溶解した水
相である方が好ましい。重縮合終了後、粒子内部の液体
、可溶成分を除去することにより、空隙を形成させる。

この場合、空隙は単一であり、微細な空孔により外部と
繋がっていることがある。

磁性体に転換する方法では、例えば−級アミノ基を有す
る多孔質の重合体粒子と塩化第一鉄と塩化第二鉄の等モ
ル水溶液とを混合して鉄塩を結合させアルカリ性にした
後、加熱してマグネタイトに転換する方法を挙げること
ができる。

重合体と超常磁性体の混合物を成形する方法では、アゾ
ビスイソブチロニトリルなどの発泡剤を加えてペレット
にし、成形時に徴発泡体とするのが一般的で、射出成形
、プレス成形などによって粒子状に成形する。

このようにして製造される超常磁性体を含有する重合体
粒夫、は、０．１μｍ〜１０龍程度の粒径を有し、０．
７〜１．２、好ましくは０．８〜１．１の比重を有する
が、一般的に強度が十分でなく、また超常磁性体の露出
表面の不規則な凹凸のために生物学的物質の担体として
は使用し難いものである。

本発明では、前記重合体粒子の表層に更に磁性体を含ま
ない重合体層を形成せしめる。

重合体層を形成せしめる重合体としては、例えばポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアミド
、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポ
リイミドなど、およびこれらにカルボキシル基、アミノ
基、水酸基、アルデヒド基、ヒドロキシメチル基、スル
ホン酸基、エポキシ基などを共重合あるいは化学反応に
より導入した合成高分子、ヒドロキシエチルセルロース
、カルボキシメチルセルロース、ジアルデヒド澱粉、キ
トサンなどの半合成高分子、アガロース、デキストラン
、アミロース、カラギーナン、ローカストビーンガム、
プルラン、カードラン、ザンサンガムなどの天然多糖類
、コラーゲン、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、）ケ
ラチン、フィブロインなどの蛋白およびその変性物およ
びこれらの混合物が挙げられ、媒体に可溶の重合体は、
架橋、熱変性などにより不溶化される。

これらの重合体により重合体粒子の表層に重合体層を形
成させた後、該重合体層表面に化学反応あるいはプラズ
マ処理などによる官能基の導入を行ってもよく、また更
に他の重合体で重合体層を形成してもよい。

重合体粒子表層上の重合体層の厚さは、一般的には重合
体粒子の直径の１〜５０％、好ましくは１〜３０％であ
り、例えば５ｎｍ〜２ｆｌ、好ましくは１１００ｎ〜２
ｆｉ程度である。

重合体層の厚さが薄いと、十分に重合体粒子を覆うこと
ができず、また磁性担体としての強度を向上させること
ができない。

一方重合体層の厚さが厚いと、重合体粒子内部の超常磁
性体の利用において効果が十分発揮せきず、また粒子状
磁性担体としての比重が高くなる。

かかる重合体層の形成方法は、重合体粒子の粒径、被覆
する重合体の種類、被覆層の厚さなどによって適宜選択
される。

例えば粒径が５０μｍ以下の重合体粒子に対しては、重
合体粒子と重合体層を形成する重合体の溶液の混合物を
気流中に分散させるスプレードライ法が、ｌＯμｍ〜２
額程度の重合体粒子に対しては〔磁性粒子／重合体溶液
／重合体の溶媒と混和しない溶媒〕のダブルエマルジョ
ンとし重合体の溶媒を蒸発させる方法が、１００μｍ以
上、１０顛程度までの重合体粒子に対しては重合体粒子
に気流中で重合体溶液を吹きつけるパンコーティング法
が、０．５〜１０鶴程度の大きな重合体粒子には二重管
オリフィスにより一粒づつ包む方法が、２〜ｔＯＷの重
合体粒子にはインサート成形法が有利である。

更に重合体粒子を重合体溶液中に分散し、重合体を析出
させる方法も一般的に採用できる。

以上のようにして超常磁性体を含有しかつ微細な空隙を
有する重合体粒子の表層に、空隙を有さない重合体層を
形成せしめた比重が０．　７〜１．２の本発明の磁性担
体を得ることができる。

磁性担体の比重が０．７未満では軽すぎてかえって媒体
中での分散性が悪化する他、担体の強度が低下し好まし
くなく、一方１．２を越えるものでは重すぎて媒体中で
の分散が悪い。

特に好ましい磁性担体の比重は、０．８〜１．１である
。

作用 本発明の磁性担体は、残留磁気が生起せず、しかも低比
重であるにもかかわらず強度が大であり、かつ弱い外力
によって容易に媒体中に均一に分散するという作用を有
する。

実施例 以下実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はかかる実施例に限定されないことは言うまでも
ない。

参考例 （超常磁性体を含有する重合体粒子の製造例）メチ１フ
８０ｇ１ジビニルベンゼン２０ｇ１オレイン酸により親
油化した平均粒径１５ｎｍのフェライト粒子２０ｇ、）
ルエン５０ｇおよび過酸化ベンゾイル３０ｇの混合液を
ポリビニルアルコールの３重量％水溶液に攪拌すること
によって分散し、８０℃に昇温し、８時間重合した。生
成重合体粒子を磁石を用し）て補集し、水洗後アセトン
を用いて゛ハックスレー抽出を８時間行った。乾燥後の
粒子の比重は、１．０２であった。次いで攪拌速度を変
えることにより前記と同様に平均粒径約５μｍ、約５０
μｍ、約２００．ｕｍ、および約８００μｍの重合体粒
子を合成し、更に沈降分離または篩分けによって粒径２
〜８μｍ１３５〜７０μｍ、１５０〜２５０μｍ、６０
０〜１０００μｍの範囲の粒子を集め、超常磁性体を含
有しかつ低比重の重合体粒子を取得した。

実施例１ （超常磁性体を含有する重合体粒子の表層への、磁性体
を含まない重合体層の形成例） （１）参考例で得られた粒径２〜８μｍの重合体粒子５
０ｇとポリメタクリル酸グリシジルの５重量％ジオキサ
ン溶液５０ｍＩ！、を混合し、スプレードライヤーを用
いて６０℃の気流中に噴霧し、ポリメタクリル酸グリシ
ジルで約０．１μｍめ厚さに被覆された比重１．０２の
磁性担体を得た。この磁性担体とＨＢｓ抗体の１重量％
リン酸緩衝液溶液を室温で３０分混合したところ、１５
μｇ／−のＨＢｓ抗体が固定された。

このものはＨＢｓ抗原の検出用に利用される。

（２）参考例で得られた粒径３５〜７０μｍの重合体粒
子３０ｇとスルホン化率３モル％のスルホン化ポリスチ
レンの１０重量％酢酸エチル溶液１５ｍｊ＋を混合し、
混合液をポリビニルアルコールの１重量％水溶液５００
ｍｌに加えて分散させた。約３０Ｏｒｐｍで掻き混ぜな
がら昇温し、酢酸エチルを蒸発させると、スルホン化ポ
リスチレンで約０．８μｍの厚さに被覆された比重１．
０２の磁性担体を得た。

この磁性担体１ｇを牛胎児血清１０重量％を含む培養用
培地’ｌ　Ｑ　ｍ　７！に分散させ、繊維芽細胞（Ｖ−
７９）をｌ　ｍ　Ｉｌ当たり２Ｘ１０’個加え緩やかに
掻き混ぜた。４時間後、細胞の接着率は７０％であった
。

このものは細胞培養用磁性担体として有用である。

（３）参考例で得られた粒径１５０〜２５０μｍの重合
体粒子４００ｇをパンコーテイング槽内で５０℃の気流
により浮遊させ、ノズルよリアテロコラーゲン２重景％
水溶液２００ｍ１ｔを吹きつけた。

この粒子をＰＨ９，５のグルタルアルデヒド２重量％水
溶液に加え、４０℃で３時間掻き混ぜてアテロコラーゲ
ンを不溶化し、コラーゲンで被覆（厚さ約０．４μｍ）
された比重１．０２の磁性担体を得た。前記（２）と同
様にして求めた正常２倍体細胞（ＦＩＯＷ７２０００）
の接着率は４０％であり、細胞培養用磁性担体として有
用である。

（４）参考例で得られた粒径６００〜１０００μｍの重
合体粒子３０ｇに８０℃のアガロース４重量％水溶液８
０　ｍ　ｊ２を加え混合した。混合液を７０℃の４００
ｍ１ｌのトルエンに加え２５Ｏｒｐｍで掻き混ぜなから
０℃のトルエン２００　ｍ　Ｉｌを一時に加えると、含
水アガロースで厚さ１０〜３０μｍに被覆された比重１
．０２の磁性担体を得た。この粒子を水に移し、５０℃
に２４時間保持した。

次いでこの粒子を臭化シアン（Ｂ　ｒ　ＣＮ）で活性化
し、前記（１）と同様にＨＢｓ抗体と混合したところ、
粒子１ｍＩ！当たり２μｇのＨＢｓ抗体が固定された。

一方この粒子を直径１ｃｍのカラムに高さ７ｃｍに充填
し、水を３００ｍβ／　ｈ　ｒの流量で流したところ、
カラム流量も３００　ｍ　ｌ　／　ｈ　ｒであり、充填
層の圧密化は認められなかった。

この磁性担体は、磁石を用いてカラムに緻密に充填する
ことができるので、免疫診断用ばかりでな（選択的物質
分離、酵素反応などに有用である。

実施例２ （超常磁性体を含有する重合体粒子の他の製造例と、該
重合体粒子の表層への磁性体を含まない重合体層の形成
例） ヘキサメチレンジアミン２９ｇ、トリメチルアミン３０
ｇを水１００ｍ１に溶解し、平均粒径１０ｎｍのマグネ
タイト粒子３０ｇを分散させた。アジピン酸クロライド
５０ｇを含むクロロホルム５００　ｍ　１２中に窒素雰
囲気下、３００ｒｐｍで掻き混ぜながら前記分散液を徐
々に加えた。これを室温で３時間掻き混ぜた後、生成重
合体粒子を分離し、温水で十分に洗浄後アセトンを用い
てソックスレー抽出を８時間行った。

乾燥後の粒子の比重は１．００であった。

篩分けによって１５０〜２５０μｍの超常磁性体を含有
する重合体粒子を取得した。

この重合体粒子３０ｇとメタクリル酸メチル／メタクリ
ル酸＝９０／１０（モル比）の共重合体の５重量％クロ
ロホルム溶液３０ｇを混合し、実施例１　（２）と同様
のダブルエマルジョン法により、厚さ約１．３μｍに被
覆された比重１．００の磁性担体を得た。この磁性担体
もＶ−７９細胞に対し約７０％の接着率を有していた。

発明の効果 本発明の磁性担体は、超常磁性体を含有しかつ空隙を有
する重合体粒子と、その表層に形成された磁性体を含ま
ない重合体とより構成され、比重が０．７〜１．２であ
るため、残留磁気が生起せず、しかも低比重であるにも
かかわらず強度が大であり、かつ弱い外力によって容易
に媒体中に均一に分散するという特徴を有する。

従って本発明の磁性担体は、生物学的物質の担体として
極めて有用である。

即ち抗原または抗体を担持し、免疫診断薬用担体として
用いる時は担体である粒子を磁力で容易に補集すること
ができるため、洗浄時間を大幅に短縮でき、特にこのも
のを酵素標識抗体免疫診断法（ＥＩＡ）、放射性同位元
素標識抗体免疫診断法（ＲＩ　Ａ）または蛍光体標識抗
体免疫診断法（Ｆ　Ｉ　Ａ）に使用すると磁力を利用す
ることによって診断の自動化が可能となる。

前記抗原または抗体の例としては、Ｂ型肝炎ウィルス表
面抗原（ＨＢｓ抗原）、抗ＨＢｓ抗体、人絨毛性ゴナド
トロピンＣＨＣＧ抗原）、抗ＨＣＧ抗体、イムノグロブ
リンＧ、マイコプラズマ抗原、核酸、核蛋白、エストロ
ゲン、抗エストロゲン抗体などを挙げることができる。

また増殖するために固定床を必要とする動物細胞の培養
の担体として本発明の磁性担体を使用すれば、培地中を
小さな磁力または緩やかな掻き混ぜで担体を浮遊させる
ことができるため、細胞の損傷が無（、培養終了後は磁
力により容易に回収されるなどの利点がある。

ここにおいて培養される動物細胞としては、胎児肺細胞
、腎細胞、肝細胞、膵臓細胞、単一抗体産生のための免
疫した肺臓Ｂ細胞と骨髄腫細胞の融合細胞、繊維芽細胞
などが挙げられる。

更に含水重合体で重合体層を形成された磁性担体は、酵
素固定用担体またはアフィニティー分離用担体としても
有用である。

ここにおいて担持される酵素としては、グルコースイソ
メラーゼ、グルコースオキシダーゼ、α−アミラーゼ、
パパイン、アミノアシラーゼなどが例示され、またアフ
ィニティー分離用に担持される生物学的物質としては熱
変性人血清イムノグロブリン、人血清アルブミン多量体
、各種単一抗体などが挙げられ、血漿浄化療法、生物活
性物質の精製、分離などに用いられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超常磁性体を含有しかつ空隙を有する重合体粒子の
   表層に、磁性体を含まない重合体層を形成せしめた、比
   重が０．７〜１．２の磁性担体。