JP2006131771A - Polymer-coated magnetic bead and method for producing the same - Google Patents

Polymer-coated magnetic bead and method for producing the same Download PDF

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正紀 阿部
Hiroshi Handa
宏 半田
Hiroshi Nishihiraki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide polymer-coated magnetic beads with large saturation magnetization and small residual magnetization and suitable for a carrier in high speed bioscreening, which are nanometer size ferrite microparticles thoroughly coated with a substance specifically reactive with a target substance, which can fix the target substance on the surface in large quantity whereas nonspecific adsorption of a substance other than the target is inhibited, where deactivation of a protein such as a bioreceptor bound to the particle is prevented, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: This polymer beads in which ferrite nanoparticles are coated with a polymer is obtained by the steps of strongly hydrophobizing the surface of the ferrite nanoparticle by modifying the surface with a highly hydrophobic saturated fatty acid, adding and dispersing the hydrophobized nanoparticle to a hydrophobic monomer liquid such as styrene to obtain a ferrite-dispersed monomer liquid, mixing a GMA (glycidyl methacrylate) monomer with the ferrite-dispersed monomer liquid, dropping the mixed monomer liquid into deionized water containing a polymerization initiator, stirring and applying ultrasonic waves to form an emulsion and polymerizing the emulsified monomer mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ポリマー被覆磁性ビーズおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer-coated magnetic bead and a method for producing the same.

現在、薬剤候補になり得る化学物質と生体レセプターであるたんぱく質との間、一組のDNA単鎖との間、DNA二重鎖と化学物質との間などに働く特異的吸着を利用して、薬剤候補物質、タンパク質、DNAなどの単離・同定を行ったり、タンパク質間の相互作用やDNAの単離・塩基配列の同定などを行うために用いるバイオスクリーニングを、磁性ビーズを用いることにより高速で多量の処理を可能にする、即ちハイスループット化することのできる技術開発に対する期待が高まっている。   Currently, using specific adsorption that works between chemical substances that can be drug candidates and proteins that are biological receptors, between a pair of DNA single strands, between DNA double strands and chemical substances, Bio-screening used to isolate / identify drug candidates, proteins, DNA, etc., and to perform protein-protein interactions, DNA isolation / base sequence identification, etc. at high speed by using magnetic beads There is an increasing expectation for technology development that enables a large amount of processing, that is, high throughput.

高速バイオスクリーニング技術が確立されれば、既存の薬剤よりも薬効の優れた新しい薬剤の開発や、患者の疾病や個人の遺伝情報にもとづいて患者に適した治療法を提供するいわゆるテーラーメード治療の開発が可能になると期待されている。このバイオスクリーニングに用いる磁性微粒子には、(1)標的とする物質と特異的に反応する物質をできる限り多く表面に固定するために、なるべく寸法が小さくて、比表面積(単位体積当たりの表面積)が大きいこと、(2)その表面に、標的以外の物質が粒子に吸着することが少ない、すなわち非特異的吸着が起こりにくいこと、(3)表面がタンパク質を失活させないこと、(4)水溶液中で凝集せずに分散するが、磁石を用いて迅速に分離され、かつ磁石を取り去ったときに容易に再分散すること、の4点が必要とされている。   If high-speed bioscreening technology is established, the development of new drugs with better efficacy than existing drugs and the development of so-called tailor-made therapies that provide treatments suitable for patients based on their disease and individual genetic information Is expected to be possible. The magnetic fine particles used in this bioscreening are: (1) In order to fix as much of the target substance as possible on the surface as much as possible, the size is as small as possible and the specific surface area (surface area per unit volume) (2) A substance other than the target is hardly adsorbed on the surface, that is, non-specific adsorption is unlikely to occur, (3) The surface does not deactivate the protein, (4) Aqueous solution There are four points that are required to be dispersed without agglomeration, but to be quickly separated using a magnet and easily redispersed when the magnet is removed.

現在実用化されている磁性ポリマービーズは、寸法がミクロンメータのオーダーであり比較的大きく、このため比表面積が比較的小さいことから、バイオスクリーニングに用いた場合に、上記の化学物質や生体リセプターを表面に固定できる量が少なく、スクリーニングの効率が低いという問題点があった。そこで比表面積の大きいナノメータオーダーの粒子サイズを有する磁性ビーズを用いることが望ましいものの、既存の磁性ビーズでナノメータサイズのものはいずれも磁化が弱く、これらを用いた磁気分離が困難であるという問題点があった。   Magnetic polymer beads currently in practical use are on the order of micrometers and are relatively large, and therefore have a relatively small specific surface area. Therefore, when used for bioscreening, the above chemical substances and biological receptors are used. There was a problem that the amount that could be fixed on the surface was small and the efficiency of screening was low. Therefore, although it is desirable to use magnetic beads having a particle size on the order of nanometers with a large specific surface area, all existing magnetic beads of nanometer size have weak magnetization, and magnetic separation using these is difficult. was there.

また既存のポリマー被覆磁性ビーズのうち、フェライト粒子がスチレンポリマーで被覆されているものは、生体レセプターであるたんぱく質などとの結合が困難であるという問題点があった。他方フェライト粒子がデキストランで被覆されているものは、でキストランが水酸基を有しており、たんぱく質などとの結合が可能であるが、デキストランとフェライト粒子との間の結合力が弱く、またデキストラン自体も機械的強度が比較的小さいために、使用を重ねるうちにデキストランが粒子から脱離するという問題点があった。   Further, among the existing polymer-coated magnetic beads, those in which ferrite particles are coated with styrene polymer have a problem that it is difficult to bind to proteins such as biological receptors. On the other hand, when the ferrite particles are coated with dextran, dextran has a hydroxyl group and can bind to proteins, etc., but the binding force between dextran and ferrite particles is weak, and dextran itself However, since the mechanical strength was relatively small, there was a problem that dextran was detached from the particles during repeated use.

特異的吸着に適したポリマー磁性ビーズとして、D. Horakらはマグネタイトナノ粒子をメタクリル酸グリシジル(GMA)エステルを重合してポリマー化したポリグリシジルメタクリル(poly−GMA)で被覆したものを発表している(非特許文献1)。poly−GMAのグリシジル基は、アミノ基などとよく反応することから、この基を通じて特定の生体レセプターであるたんぱく質などを結合することにより、吸着特異性を持たせることができる。しかしながら、これらの被覆粒子は、ミクロンメータサイズで比較的大きく、しかも磁性を担うマグネタイトの含有量が10〜20重量%と少ないため、磁化が弱いという問題点があった。   As polymer magnetic beads suitable for specific adsorption, D.I. Horak et al. Have reported that magnetite nanoparticles are coated with polyglycidyl methacryl (poly-GMA) polymerized by polymerizing glycidyl methacrylate (GMA) ester (Non-patent Document 1). Since the glycidyl group of poly-GMA reacts well with an amino group or the like, adsorption specificity can be given by binding a protein which is a specific biological receptor through this group. However, these coated particles have a problem that their magnetization is weak because they are relatively large in a micrometer size and the content of magnetite responsible for magnetism is as small as 10 to 20% by weight.

これに対し、特許文献1のポリマー被覆磁性粒子は、マグネタイトの含有量が32重量%と多く、粒径も300nmとナノサイズを実現している。しかし、被覆ポリマーがポリスチレンであるため上記した問題点を有しており、しかも乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いており、このため粒子表面にこの乳化剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが残存し、スクリーニングの際にタンパク質が失活することが懸念されるという問題点を有している。
特開2004−99844号公報 D. Horak, N. Semenyuk, F. Lednicky, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2003, 41, 1848
On the other hand, the polymer-coated magnetic particles of Patent Document 1 have a magnetite content as high as 32% by weight and a nano particle size of 300 nm. However, since the coating polymer is polystyrene, it has the above-mentioned problems, and sodium dodecyl benzene sulfonate is used as an emulsifier. Therefore, the sodium dodecyl benzene sulfonate as the emulsifier remains on the particle surface, There is a problem that the protein may be inactivated during screening.
JP 2004-99844 A D. Horak, N. Semenyuk, F. Lednicky, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2003, 41, 1848

本発明の目的は、上記した各問題点を解決し、標的物質に特異的に反応する物質でフェライト粒子が十分に被覆されたナノメータサイズの微小粒子であり、標的物質を表面に多量に固定できるとともに、標的以外の物質の非特異的吸着が防止されたポリマー被覆磁性ビーズを提供するものである。また本発明のさらなる目的は、乳化剤を使用せずにポリマー被覆磁性ビーズを製造することにより、粒子に結合したタンパク質の失活が防止され、またポリマー被覆磁性ビーズ中のフェライト微粒子の含有率が大きく飽和磁化が大きい一方で残留磁化を小さくし、磁石を用いて迅速に分離でき磁石を取り去ったときに容易に再分散でき、このため高速バイオスクリーニング用のキャリヤーに適したポリマー被覆磁性ビーズおよびその製造法を提供することにある。   An object of the present invention is a nanometer-sized fine particle in which ferrite particles are sufficiently coated with a substance that specifically reacts with a target substance to solve each of the problems described above, and a large amount of the target substance can be immobilized on the surface. In addition, the present invention provides a polymer-coated magnetic bead in which nonspecific adsorption of a substance other than the target is prevented. Another object of the present invention is to produce polymer-coated magnetic beads without using an emulsifier, thereby preventing the deactivation of proteins bound to the particles and increasing the content of ferrite fine particles in the polymer-coated magnetic beads. Polymer-coated magnetic beads and their manufacture suitable for carriers for high-speed bioscreening, with high saturation magnetization while reducing residual magnetization, and can be quickly separated using a magnet and easily redispersed when the magnet is removed To provide a law.

本発明者らは、上記従来技術の問題点を克服したポリマー被覆磁性ビーズを得るために、鋭意研究を行なった結果、次のような結果を得た。   The inventors of the present invention conducted intensive studies to obtain polymer-coated magnetic beads that overcome the above-mentioned problems of the prior art. As a result, the following results were obtained.

まず、磁性を担う粒子として平均粒径粒径を約7nmに調整したマグネタイト粒子を共沈法により作製した。次にこのマグネタイト粒子の表面を疎水性の強いステアリン酸ナトリウムにより処理し、表面を強く疎水化した。こうして表面がステアリン酸で処理されたマグネタイトをスチレンモノマー液中に添加して分散しマグネタイト分散モノマー液とし、このマグネタイト分散モノマー液にGMAモノマーを混ぜ合わせ、これを重合開始剤として過硫酸アンモニウム(ぺルオクソニ硫酸アンモニウム)などを含む脱イオン水に滴下し、撹拌と超音波照射を行なった結果、乳化剤を用いることなくマグネタイトの分散したモノマー粒子が連続相の水に分散したエマルションを形成することができた。これを重合させ,さらにこの液にGMAを加え重合を進めることにより、マグネタイトをポリマーが被覆したポリマー被覆磁性ビーズを得ることができた。   First, magnetite particles having an average particle size adjusted to about 7 nm as particles responsible for magnetism were prepared by a coprecipitation method. Next, the surface of the magnetite particles was treated with highly hydrophobic sodium stearate to strongly hydrophobize the surface. In this way, the magnetite whose surface has been treated with stearic acid is added and dispersed in a styrene monomer liquid to obtain a magnetite dispersed monomer liquid. The magnetite dispersed monomer liquid is mixed with a GMA monomer, and this is used as a polymerization initiator for ammonium persulfate (peroxoniton). As a result of adding dropwise to deionized water containing ammonium sulfate), stirring and ultrasonic irradiation, it was possible to form an emulsion in which monomer particles dispersed with magnetite were dispersed in continuous phase water without using an emulsifier. By polymerizing this and further adding GMA to this liquid and proceeding with polymerization, polymer-coated magnetic beads in which magnetite was coated with the polymer could be obtained.

こうして作られたビーズは、表面が標的物質に特異的に反応する物質と結合するポリマーで被覆されたナノメータサイズの微小ビーズであり、標的物質を表面に多量に固定でき、粒子に結合することによるタンパク質の失活が防止でき、またビーズ中のフェライト微粒子の含有率を大きくでき、ビーズの有する飽和磁化が大きくできることがわかった。そこでこれらの結果に基づいて、この研究の展開を行った結果、以下に述べる発明に到達することができた。   The beads made in this way are nanometer-sized microbeads coated with a polymer whose surface binds to a substance that specifically reacts with the target substance, and the target substance can be immobilized in large quantities on the surface and bonded to the particles. It was found that protein deactivation can be prevented, the content of ferrite fine particles in the beads can be increased, and the saturation magnetization of the beads can be increased. Therefore, as a result of developing this research based on these results, the inventors have reached the invention described below.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、平均粒子径が4nm以上20nm以下のフェライトナノ微粒子と、フェライトナノ微粒子の表面を修飾する飽和脂肪酸と、ポリマー被覆磁性ビーズの主構成成分をなし飽和脂肪酸に修飾されたフェライトナノ微粒子を固定する疎水性ポリマーとを有し、ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が200nm以下であり、フェライトナノ微粒子の含有率が30重量%以上であり、ポリマー被覆磁性ビーズの表面がポリマーで構成されていることを特徴とする。   The polymer-coated magnetic beads of the present invention are ferrite nanoparticles having an average particle diameter of 4 nm or more and 20 nm or less, saturated fatty acids that modify the surface of the ferrite nanoparticles, and the main components of the polymer-coated magnetic beads, and are modified with saturated fatty acids. And the hydrophobic polymer for fixing the ferrite nanoparticles, the average particle diameter of the polymer-coated magnetic beads is 200 nm or less, the content of the ferrite nanoparticles is 30% by weight or more, and the surface of the polymer-coated magnetic beads is It is composed of a polymer.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、ビーズ内に含まれるフェライトナノ粒子の含有比率が大で飽和磁化が大きく、しかもフェライトナノ粒子がポリマーでよく被覆されている。これはフェライトナノ微粒子が、ステアリン酸などの飽和脂肪酸で表面修飾されており疎水性が非常に強く、疎水性のモノマーに対する親和性が高いためと考えられる。   The polymer-coated magnetic beads of the present invention have a high content ratio of ferrite nanoparticles contained in the beads and a large saturation magnetization, and the ferrite nanoparticles are well coated with a polymer. This is presumably because the ferrite nanoparticles are surface-modified with a saturated fatty acid such as stearic acid and have very strong hydrophobicity and high affinity for hydrophobic monomers.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズにおいては、フェライトナノ微粒子の平均粒子径が4nm以上20nm以下であることにより、高い飽和磁化を有し、しかも磁界をゼロにしたとき、残留磁化をほぼゼロにすることができる。フェライトナノ微粒子の平均粒子径が4nm未満では、高い飽和磁化地を得ることが困難であり、他方で平均粒子径が20nmを超えると、残留磁化をほぼゼロにすることが困難になる。このようなフェライトナノ微粒子の平均粒子径は、より好ましくは5nm以上15nm以下である。   In the polymer-coated magnetic beads of the present invention, the ferrite nanoparticle has an average particle diameter of 4 nm or more and 20 nm or less, so that it has a high saturation magnetization, and when the magnetic field is zero, the residual magnetization is almost zero. Can do. If the average particle diameter of the ferrite nanoparticles is less than 4 nm, it is difficult to obtain a high saturation magnetization. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 20 nm, it is difficult to make the residual magnetization almost zero. The average particle diameter of such ferrite nanoparticles is more preferably 5 nm or more and 15 nm or less.

また本発明のポリマー被覆磁性ビーズは平均粒子径が200nm以下であって、ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が200nm超えると、ビーズの比表面積が小さくなり、高い特異的吸着を得ることができなくなる。より好ましいポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径は180nm以下である。他方、取り扱いの上からポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径は30nm以上であることが好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。   The polymer-coated magnetic beads of the present invention have an average particle size of 200 nm or less, and if the average particle size of the polymer-coated magnetic beads exceeds 200 nm, the specific surface area of the beads becomes small and high specific adsorption cannot be obtained. . More preferably, the average particle size of the polymer-coated magnetic beads is 180 nm or less. On the other hand, from the viewpoint of handling, the average particle size of the polymer-coated magnetic beads is preferably 30 nm or more, and more preferably 50 nm or more.

さらに本発明のポリマー被覆磁性ビーズにおいては、フェライトナノ微粒子の含有率が30重量%以上である。フェライトナノ微粒子の含有率が30重量%を下回って小さくなると、高飽和磁化が得られなくなり、磁気分離における本発明のポリマー被覆磁性ビーズの優れた特性が得られなくなる。フェライトナノ微粒子の含有率は35重量%以上であることがさらに好ましい。   Furthermore, in the polymer-coated magnetic beads of the present invention, the content of ferrite nanoparticles is 30% by weight or more. When the content of ferrite nanoparticles is less than 30% by weight, high saturation magnetization cannot be obtained, and the excellent characteristics of the polymer-coated magnetic beads of the present invention in magnetic separation cannot be obtained. The content of ferrite nanoparticles is more preferably 35% by weight or more.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズに用いる疎水性ポリマーは、スチレンモノマーとメタクリル酸グリシジル(GMA)モノマーとのソープフリー重合により形成されたポリマーが好ましい。   The hydrophobic polymer used for the polymer-coated magnetic beads of the present invention is preferably a polymer formed by soap-free polymerization of a styrene monomer and a glycidyl methacrylate (GMA) monomer.

この発明のポリマー被覆磁性ビーズのポリマーには、疎水性の強いスチレンを重合して得られるポリスチレンを用いることにより、疎水化されたフェライトナノ粒子との間に強い親和性を得ることができる。またポリスチレンは適度の硬さを有するので、ビーズの主構成材料として好ましい。他方GMAのグリシジル基はアミノ基などとよく反応することから、この基を通じて生体レセプターであるたんぱく質などを結合することにより、特異的吸着を有するビーズを得ることができる。またビーズ表面のGMA比率を多くすることにより、ビーズが大きな比表面積を有することを生かしその吸着量を著しく高めることができる。   By using polystyrene obtained by polymerizing styrene having strong hydrophobicity as the polymer of the polymer-coated magnetic beads of the present invention, a strong affinity can be obtained with the hydrophobized ferrite nanoparticles. Polystyrene is suitable as a main constituent material of beads because it has an appropriate hardness. On the other hand, since the glycidyl group of GMA reacts well with an amino group or the like, a bead having specific adsorption can be obtained by binding a protein or the like which is a biological receptor through this group. Further, by increasing the GMA ratio on the bead surface, the amount of adsorption can be remarkably increased by taking advantage of the large specific surface area of the beads.

またこの発明では、界面活性剤などの乳化剤を用いずに乳化を行なうことができ、従ってソープフリーの乳化重合を行なっているので、乳化剤により生理活性物質が失活するおそれがない。   In the present invention, emulsification can be carried out without using an emulsifier such as a surfactant. Therefore, since soap-free emulsion polymerization is carried out, there is no fear that the bioactive substance is deactivated by the emulsifier.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、ビーズ内に含まれるフェライトナノ粒子の比率が大きく飽和磁化が大きい一方で、ポリマービーズ内部にあるマグネタイト粒子はそれぞれにステアリン酸でコートされ粒子同士がよく隔離されており、それ自体が超常磁性を示す粒子径を有していることから、磁界を除いたときの残留磁化は、0.1emu/g程度と小さく、このため磁気分離後の粒子は容易に再分散されるという利点を有する。   The polymer-coated magnetic beads of the present invention have a large ratio of ferrite nanoparticles contained in the beads and a large saturation magnetization, while the magnetite particles inside the polymer beads are each coated with stearic acid and the particles are well isolated. In addition, since the particle diameter itself exhibits superparamagnetism, the remanent magnetization after removing the magnetic field is as small as about 0.1 emu / g, so that the particles after magnetic separation can be easily redispersed. Has the advantage of being

またこれら本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、フェライトナノ粒子が完全にポリマー被覆の内部にとじこめられているため、表面はポリマーの性質のみが現れ、フェライトの表面による非特異的吸着やタンパク質の失活などのおそれがない。   Moreover, since the polymer-coated magnetic beads of the present invention have ferrite nanoparticles completely trapped inside the polymer coating, only the properties of the polymer appear on the surface, and nonspecific adsorption and protein deactivation by the ferrite surface occur. There is no fear.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法は、フェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し疎水化フェライトナノ微粒子を得る工程と、この疎水化フェライトナノ微粒子を疎水性モノマー液に投入して分散しフェライトナノ微粒子分散モノマー液を得る工程と、親水性の開始剤を含有した水にこのフェライトナノ微粒子分散モノマー液を投入し、乳化液を得る工程と、この乳化液のモノマーを重合させてポリマーを形成する重合工程とを備えたことを特徴とする。   The method for producing a polymer-coated magnetic bead of the present invention comprises a step of modifying the surface of a ferrite nanoparticle with saturated fatty acid to obtain a hydrophobized ferrite nanoparticle, and the hydrophobized ferrite nanoparticle is introduced into a hydrophobic monomer liquid and dispersed. A step of obtaining a ferrite nanoparticle-dispersed monomer solution, a step of adding this ferrite nanoparticle-dispersed monomer solution to water containing a hydrophilic initiator to obtain an emulsion, and a polymer obtained by polymerizing the monomers of this emulsion And a polymerization step to be formed.

本発明によれば、乳化剤を使用することなく乳化液を得ることができるので、ソープレス乳化重合によりポリマー被覆磁性ビーズを製造することができる。こうしてフェライトナノ微粒子の固定量が多いため飽和磁化が大きく、しかもフェライトナノ微粒子がポリマーでよく被覆されたポリマー被覆磁性ビーズを得ることができる。   According to the present invention, since an emulsion can be obtained without using an emulsifier, polymer-coated magnetic beads can be produced by soapless emulsion polymerization. Thus, since the amount of ferrite nanoparticles fixed is large, saturation magnetization is large, and polymer-coated magnetic beads in which ferrite nanoparticles are well coated with a polymer can be obtained.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法においては、疎水性モノマー液としてスチレンモノマー液にメタクリル酸グリシジルモノマー液を添加したモノマー液を特に好ましく用いることができる。   In the method for producing polymer-coated magnetic beads of the present invention, a monomer liquid obtained by adding a glycidyl methacrylate monomer liquid to a styrene monomer liquid can be particularly preferably used as the hydrophobic monomer liquid.

疎水性の強いスチレンモノマー液を用いることにより、疎水化されたフェライトナノ粒子とモノマーとの間に強い親和性を得ることができ、またこれを硬化させて得られるポリスチレンの適度な硬さにより、得られるビーズの強度を確保することができる。またGMAのグリシジル基がアミノ基などとよく反応することを利用し、この基を通じてビーズを特定の生体レセプターであるたんぱく質などを結合させることにより、特異的吸着を有するビーズを得ることができる。   By using a highly hydrophobic styrene monomer solution, it is possible to obtain a strong affinity between the hydrophobized ferrite nanoparticles and the monomer, and due to the moderate hardness of polystyrene obtained by curing this, The strength of the obtained beads can be ensured. Further, by utilizing the fact that the glycidyl group of GMA reacts well with an amino group or the like, a bead having specific adsorption can be obtained by binding a protein or the like which is a specific biological receptor through this group.

また重合の工程でGMAモノマーを追加して加えることにより、ビーズ表面をGMAポリマー層にしたり、ビーズ表面のGMA比率を多くしたりすることにより、特異的吸着の吸着量を著しく高めたビーズを得ることができる。   In addition, by adding additional GMA monomer in the polymerization process, beads with a significantly increased adsorption amount can be obtained by making the bead surface a GMA polymer layer or increasing the GMA ratio of the bead surface. be able to.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズは、フェライト粒子の表面が強く疎水化されていることにより疎水性のポリマーとよく親和して被覆されており、しかもこの疎水性ポリマーは非特異的吸着を防ぎ特異的吸着を行わせることのできるポリマーである。また本発明のポリマー被覆磁性ビーズのポリマー表面には、乳化剤が存在しないので、タンパク質に対する失活作用が小さいという優れた性質を持つ。また飽和磁化が強い一方で残留磁化が小さいので、磁気による吸引力が強く再分散性がよいので、このポリマー被覆磁性ビーズを用いた処理において、磁気分離能力が優れるという特徴を持つ。このように本発明のポリマー被覆磁性ビーズを用いることにより、特異的吸着と磁気分離を利用した各種処理を著しくレベルアップすることができる。   The polymer-coated magnetic beads of the present invention are coated with good affinity to a hydrophobic polymer because the surface of the ferrite particles is strongly hydrophobized, and this hydrophobic polymer prevents nonspecific adsorption and is specific. It is a polymer that can be adsorbed. Further, since there is no emulsifier on the polymer surface of the polymer-coated magnetic beads of the present invention, the polymer-coated magnetic beads have an excellent property of having a small deactivation effect on proteins. In addition, since the saturation magnetization is strong but the residual magnetization is small, the magnetic attraction force is strong and the redispersibility is good. Therefore, in the treatment using the polymer-coated magnetic beads, the magnetic separation ability is excellent. As described above, by using the polymer-coated magnetic beads of the present invention, various treatments utilizing specific adsorption and magnetic separation can be remarkably improved.

次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1は本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法の一実施の形態における工程の流れ図を簡略化して示したものである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a simplified flow chart of steps in an embodiment of a method for producing polymer-coated magnetic beads of the present invention.

図1において、まずフェライトナノ微粒子作製101の工程にて、例えば2価鉄イオンおよび3価鉄イオンを有する水溶液をアルカリ水溶液に流し込んで沈殿させる方法などにより、所定平均粒子径のフェライトナノ微粒子102を作製する。次に飽和脂肪酸修飾103の工程にて、このフェライトナノ微粒子に飽和脂肪酸のアルカリ水溶液を作用させた後、酸を加えて液を酸性にすることにより、このフェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し、続いて洗浄・乾燥104の工程にて、この飽和脂肪酸で表面修飾されたフェライトナノ微粒子を純水洗浄した後乾燥することにより、疎水化フェライトナノ微粒子105を得る。   In FIG. 1, first, in the step of ferrite nanoparticle production 101, ferrite nanoparticles 102 having a predetermined average particle diameter are formed by, for example, a method of pouring an aqueous solution containing divalent iron ions and trivalent iron ions into an alkaline aqueous solution and precipitating. Make it. Next, in the step of saturated fatty acid modification 103, an alkaline aqueous solution of saturated fatty acid is allowed to act on the ferrite nanoparticles, and then the acid is made acidic by adding acid to thereby modify the surface of the ferrite nanoparticles with saturated fatty acids. Subsequently, in the washing / drying 104 step, the ferrite nanoparticles finely surface-modified with saturated fatty acids are washed with pure water and then dried to obtain hydrophobized ferrite nanoparticles 105.

次にビニル基を有するモノマー液に分散106の工程にて、この飽和脂肪酸で表面修飾され疎水化されたフェライトナノ微粒子105を、スチレンやGMAなどのモノマー液に分散し、フェライトナノ微粒子分散モノマー液107を得る。次にこのフェライトナノ微粒子分散モノマー液107を、重合開始剤を含有する水に注入し、ビニル基を有するモノマー溶液に分散106の工程にて、このフェライトナノ微粒子分散モノマー液107を重合開始剤を含有する脱イオン水に滴下し、撹拌と超音波照射を行って乳化し、乳化液109を得る。続いて重合110の工程にて、この乳化液109を撹拌し加熱してソープレス乳化重合を行い、液中で磁気回収111を行い、磁性の弱いものは液中に残し、十分な磁性を有するものだけをを回収したものをポリマー被覆磁性ビーズ112を得ることができる。   Next, in the step of dispersion 106 in a monomer solution having a vinyl group, the ferrite nanoparticle 105 surface-modified with a saturated fatty acid and hydrophobized is dispersed in a monomer solution such as styrene or GMA. 107 is obtained. Next, the ferrite nanoparticle-dispersed monomer liquid 107 is poured into water containing a polymerization initiator, and the ferrite nanoparticle-dispersed monomer liquid 107 is used as a polymerization initiator in the process of dispersion 106 in a monomer solution having a vinyl group. It is added dropwise to the deionized water contained and emulsified by stirring and ultrasonic irradiation to obtain an emulsion 109. Subsequently, in the process of polymerization 110, this emulsion 109 is stirred and heated to perform soap press emulsion polymerization, and magnetic recovery 111 is performed in the liquid, and those having weak magnetism are left in the liquid and have sufficient magnetism. The polymer-coated magnetic beads 112 can be obtained by collecting only those.

さらに生体レセプタ結合113の工程にて、このポリマー被覆磁性ビーズ112に生体レセプタを結合すれば特異的吸着性を有する生体レセプタ結合磁性ビーズ114を得ることができる。これらのビーズは磁性を有し、磁石を用い磁気分離によって回収することができる。なお、上記ビニル基を有するモノマー液に分散106の工程において、モノマー液としてスチレンにGMAを添加したものを用い、上記重合工程110において、重合が進んだところでGMAモノマーを追加的に添加しさらに重合を行うことにより、表面層にGMAの形成されたポリマー被覆磁性ビーズ112を得ることができる。   Further, when a biological receptor is bound to the polymer-coated magnetic beads 112 in the step of biological receptor binding 113, biological receptor-bound magnetic beads 114 having specific adsorptivity can be obtained. These beads have magnetism and can be recovered by magnetic separation using a magnet. In addition, in the step of dispersion 106 in the monomer solution having a vinyl group, a monomer solution in which GMA is added to styrene is used, and in the polymerization step 110, a GMA monomer is additionally added when polymerization proceeds and further polymerization is performed. By performing the above, it is possible to obtain polymer-coated magnetic beads 112 having GMA formed on the surface layer.

このようにして、例えば図2に示した模式的断面図を有するポリマー被覆磁性ビーズ112および生体レセプタ結合磁性ビーズ114を得ることができる。図2の(a)は、マグネタイトナノ粒子201は表面がステアリン酸202で修飾され、複数個がスチレン・GMAの共重合体203内に保持されている。図2の(b)は図2の(a)のポリマー被覆磁性ビーズの表面にGMAポリマー204が被覆されているものである。さらに図2の(c)および図2の(d)は、図2の(a)および図2の(b)の表面に、特定の生体レセプター205を結合させ、吸着の特異性を持たせたものである。   In this way, for example, the polymer-coated magnetic beads 112 and the biological receptor-bound magnetic beads 114 having the schematic cross-sectional view shown in FIG. 2 can be obtained. In FIG. 2A, the surface of the magnetite nanoparticles 201 is modified with stearic acid 202, and a plurality of magnetite nanoparticles 201 are held in a styrene / GMA copolymer 203. FIG. 2B shows the GMA polymer 204 coated on the surface of the polymer-coated magnetic beads shown in FIG. Further, in FIGS. 2C and 2D, a specific biological receptor 205 is bound to the surface of FIGS. 2A and 2B to have adsorption specificity. Is.

これらポリマー被覆磁性ビーズがある程度の強い磁性を示すとともに、磁界を除いたときに残留磁化が残らない超常磁性を示すために、フェライトナノ粒子の粒子サイズは5nm以上であることが好ましく、また20nm以下であることが好ましく、15nm以下であることがさらに好ましい。   In order for these polymer-coated magnetic beads to exhibit a certain degree of strong magnetism and to exhibit superparamagnetism in which residual magnetization does not remain when the magnetic field is removed, the particle size of the ferrite nanoparticles is preferably 5 nm or more, and 20 nm or less. It is preferable that it is 15 nm or less.

またこのフェライトナノ粒子はマグネタイトのほか、マグへマイト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、マンガンフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、コバルト亜鉛フェライトおよびこれらの間の固溶体など、各種のフェライトを用いることができる。またこれらのフェライトナノ粒子は、共沈法、、フェライトメッキ法など、各種のナノメータサイズのフェライト粒子の製法を用いることができる。   In addition to magnetite, the ferrite nanoparticles can use various ferrites such as maghemite, nickel ferrite, nickel zinc ferrite, manganese ferrite, manganese zinc ferrite, cobalt ferrite, cobalt zinc ferrite, and solid solution between them. . Moreover, these ferrite nanoparticles can use various nanometer-sized ferrite particle manufacturing methods such as coprecipitation method and ferrite plating method.

上記フェライトナノ粒子の疎水化には、ステアリン酸(C1735COOH)による修飾が強く疎水化できることから好ましく、このほか、パルミチン酸(C1535COOH)、ミリスチン酸(C1335COOH)、ラウリン酸(C1135COOH)など、アルキル基の炭素数が11以上19以下の脂肪酸を用いることができる。なお従来はフェライト微粒子の疎水化表面処理にオレイン酸が多く用いられていたが、オレイン酸は二重結合を持っておりこれが親水性を示すため本発明の疎水化には十分ではなかった。これに対しステアリン酸などの飽和脂肪酸を用いると強い疎水性を付与することができ、これをスチレンモノマーなどの疎水性モノマー液に添加することにより、分散良好なフェライトナノ粒子分散モノマーを得ることができる。 Hydrophobization of the ferrite nanoparticles is preferable because modification with stearic acid (C 17 H 35 COOH) can be strongly hydrophobized. In addition, palmitic acid (C 15 H 35 COOH), myristic acid (C 13 H 35 COOH) ), Lauric acid (C 11 H 35 COOH) and the like, and fatty acids having 11 to 19 carbon atoms in the alkyl group can be used. Conventionally, oleic acid is often used for hydrophobizing surface treatment of ferrite fine particles. However, oleic acid has a double bond and is hydrophilic, and is not sufficient for hydrophobization of the present invention. In contrast, when saturated fatty acids such as stearic acid are used, strong hydrophobicity can be imparted, and by adding this to a hydrophobic monomer liquid such as styrene monomer, a ferrite nanoparticle-dispersed monomer having good dispersion can be obtained. it can.

このようにして疎水性が大変強いステアリン酸などの飽和脂肪酸で表面が修飾されたフェライトナノ粒子はスチレンモノマーなどの疎水性モノマーに対し親和性が高いので、こうして得られるポリマービーズの内部には多くのフェライトナノ粒子を包含できる。こうして得られるポリマー被覆磁性ビーズは飽和磁化を従来のビーズに比べて大きくできる。他方、このポリマー被覆磁性ビーズは、ポリマービーズ内部にあるフェライトナノ粒子がそれぞれステアリン酸でコートされ粒子同士が隔離され超常磁性的であることから、磁界をゼロにしたときの残留磁化をほぼ0にすることができる。このため、磁気分離などの磁気的操作の高速化が可能である。   Ferrite nanoparticles whose surface is modified with saturated fatty acids such as stearic acid, which are very hydrophobic in this way, have a high affinity for hydrophobic monomers such as styrene monomers, so there are many inside the polymer beads thus obtained. Of ferrite nanoparticles. The polymer-coated magnetic beads thus obtained can have a higher saturation magnetization than conventional beads. On the other hand, in this polymer-coated magnetic bead, the ferrite nanoparticles inside the polymer bead are each coated with stearic acid and the particles are isolated from each other and are superparamagnetic, so that the residual magnetization when the magnetic field is zero is almost zero. can do. For this reason, it is possible to speed up magnetic operations such as magnetic separation.

また上記モノマーは、ビニル基を有し、重合によりポリマー化が可能なモノマーである。例えばモノマーとしてスチレンを用いて重合することにより、ポリマー被覆磁性ビーズに適度の強度を得ることができるので好ましい。またビニル基のほかにグリシジル基を有するモノマー例えばGMAを用いて重合し、表面にグリシジル基を有するようにすることにより、このグリシジル基を通じて例えばアミノ基を有する生体レセプターのたんぱく質を結合できる。このようにして、このビーズへの吸着が生体レセプターを通じた特異的吸着であり、目的以外の物質の非特異的吸着による粒子への吸着を防止することができる。   The monomer has a vinyl group and can be polymerized by polymerization. For example, it is preferable to polymerize using styrene as a monomer because a moderate strength can be obtained in the polymer-coated magnetic beads. Further, by polymerizing using a monomer having a glycidyl group in addition to a vinyl group, such as GMA, and having a glycidyl group on the surface, a protein of a biological receptor having, for example, an amino group can be bound through the glycidyl group. In this way, the adsorption to the beads is specific adsorption through a biological receptor, and adsorption to particles due to nonspecific adsorption of a substance other than the target can be prevented.

本発明に用いることのできるモノマーは、ラジカル重合可能な官能基を有するモノマーであって、そのようなモノマーとして、スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;(メタ)アクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリロニトリル、シアン化ビニルデン等のシアン化ビニル化合物;塩化ビニル、塩化ビニリデン、ふっ化ビニル、ふっ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化ビニル化合物;などを挙げることができる。これらのモノマーのうち、芳香族ビニル化合物、(メタ)アクリレート類が特に好ましい。またこれらモノマーは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。これらモノマーの少なくとも1種には、ポリマー形成後のポリマー被覆の表面にたんぱく質などの他の物質を結合することができる官能基を有するものが好ましい。   The monomer that can be used in the present invention is a monomer having a functional group capable of radical polymerization, and examples of such a monomer include styrene, α-methylstyrene, o-vinyltoluene, m-vinyltoluene, and p-vinyltoluene. Aromatic vinyl compounds such as divinylbenzene; unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid and crotonic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) ) Acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene Glycol di (meth) acrylate, tri (Meth) acrylates such as tyrolpropane tri (meth) acrylate and glycidyl (meth) acrylate; vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile and vinylidene cyanide; vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, And halogenated vinyl compounds such as tetrafluoroethylene. Of these monomers, aromatic vinyl compounds and (meth) acrylates are particularly preferable. Moreover, these monomers can be used individually or in mixture of 2 or more types. At least one of these monomers preferably has a functional group capable of binding another substance such as a protein to the surface of the polymer coating after the formation of the polymer.

このため、スチレンを主成分とし、フェライトナノ粒子を分散したモノマー液を乳化し、重合をある程度進めた後に、さらにこの乳化液にGMAを加えてさらに重合を進めることにより、内部が強度を有するポリスチレンで構成され、表面がグリシジル基を多く有するpoly−GMAで覆われるようにすることによって、特異的吸着の能力をより高めることのできるポリマー被覆磁性ビーズを得ることができる。   For this reason, after emulsifying the monomer liquid containing styrene as a main component and dispersing the ferrite nanoparticles and proceeding polymerization to some extent, GMA is further added to this emulsion liquid to proceed further polymerization, so that polystyrene having an internal strength is obtained. By covering the surface with poly-GMA having a large amount of glycidyl groups, polymer-coated magnetic beads capable of further enhancing the specific adsorption ability can be obtained.

また上記重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム(ぺルオクソニ硫酸アンモニウム)、過硫酸カリウム(ぺルオクソニ硫酸カリウム)などの各種水溶性過酸化物を用いることができる。   As the polymerization initiator, various water-soluble peroxides such as ammonium persulfate (ammonium peroxonisulfate) and potassium persulfate (potassium peroxonisulfate) can be used.

さらに非特的吸着を著しく小さくできるGMAポリマーによってコートされており、目的以外の物質の粒子への吸着は低減できるので、高速バイオスクリーニングに適している。この粒子の別の利点として、残留磁化が約0.1emu/gと小さいことが挙げられる。これはポリマービーズ内部にあるマグネタイト粒子がそれぞれステアリン酸でコートされているために、粒子同士が隔離されているので、超常磁性的になっているからである。そのため磁気分離後、粒子は容易に再分散する。本発明では、界面活性剤を用いずにポリマー粒子を形成する「ソープフリー重合」を用いているため、界面活性剤が生理活性物質を失活させず、また、粒子形成に用いる原料物質の種類が少ないという利点がある。   Furthermore, it is coated with a GMA polymer that can significantly reduce non-specific adsorption, and adsorption of a substance other than the target to the particles can be reduced, which is suitable for high-speed bioscreening. Another advantage of this particle is that its remanent magnetization is as small as about 0.1 emu / g. This is because the magnetite particles inside the polymer beads are each coated with stearic acid, so that the particles are isolated from each other and are superparamagnetic. Therefore, the particles easily redisperse after magnetic separation. In the present invention, since “soap-free polymerization” in which polymer particles are formed without using a surfactant is used, the surfactant does not deactivate the physiologically active substance, and the type of raw material used for particle formation There is an advantage that there are few.

このようなポリマー被覆磁性ビーズは、例えばタンパク質間あるいは化学物質との選択的吸着の解析、DNAの単離・塩基配列の同定などを行うためのバイオスクリーニングに用いる磁性キャリアーとして有用である。   Such a polymer-coated magnetic bead is useful as a magnetic carrier used for bio-screening for analysis of selective adsorption between proteins or chemical substances, DNA isolation, base sequence identification, and the like.

本実施例で用いる純水はすべて窒素バブリングによってあらかじめ酸素を窒素置換した。この処理をした純水50mlに、0.332gのFeCl・4HO、0.902gのFeCl・6HOを溶かし、これを0.2mol/lの水酸化ナトリウム溶液100mlへ流し込み、70℃のウォーターバスで、プロペラを用い300rpmで3分間撹拌し、マグネタイト微粒子を形成した。 All pure water used in this example was previously substituted with nitrogen by nitrogen bubbling. In 32 ml of this treated pure water, 0.332 g of FeCl 2 .4H 2 O and 0.902 g of FeCl 3 .6H 2 O were dissolved, and this was poured into 100 ml of 0.2 mol / l sodium hydroxide solution. In a water bath at 0 ° C., the mixture was stirred for 3 minutes at 300 rpm using a propeller to form magnetite fine particles.

ここで得られたマグネタイト粒子についてTEM観察を行った結果、平均粒径はおよそ7nmであり、また磁気測定の結果、飽和磁化は74emu/gであった。次に、このマグネタイト微粒子懸濁液にステアリン酸ナトリウムを100mg溶かした純水を注ぎ、10分間撹拌することにより、マグネタイト表面にステアリン酸を導入し疎水化した。その後、2mol/lの塩酸をこの懸濁液に加え、pHを3〜5に低下させて粒子を凝集させて磁気回収した。   As a result of TEM observation of the obtained magnetite particles, the average particle size was about 7 nm, and the magnetic measurement showed that the saturation magnetization was 74 emu / g. Next, pure water in which 100 mg of sodium stearate was dissolved was poured into this magnetite fine particle suspension, and the mixture was stirred for 10 minutes, whereby stearic acid was introduced into the magnetite surface to make it hydrophobic. Thereafter, 2 mol / l hydrochloric acid was added to this suspension, the pH was lowered to 3 to 5, the particles were aggregated and magnetically collected.

この回収したマグネタイト粒子を純水で洗浄し、スチレンモノマー3mlに分散させたのち、0.9mlを0.1mlのGMAと四つ口フラスコ中で混合し、そこに過硫酸カリウム0.0138gを含む40mlの純水を注ぎ、撹拌棒で撹拌しながら超音波を5分間照射した。その後15分間いかり状の撹拌棒を用いて200rpmで撹拌してから、窒素雰囲気下で70度で16時間、200rpmでモノマーの重合し、ポリマ被覆磁性ビーズを得た。   The recovered magnetite particles are washed with pure water and dispersed in 3 ml of styrene monomer, and then 0.9 ml is mixed with 0.1 ml of GMA in a four-necked flask, which contains 0.0138 g of potassium persulfate. 40 ml of pure water was poured, and ultrasonic waves were irradiated for 5 minutes while stirring with a stirring rod. Thereafter, the mixture was stirred for 15 minutes at 200 rpm using a stirring rod, and then the monomer was polymerized at 70 ° C. for 16 hours at 200 rpm in a nitrogen atmosphere to obtain polymer-coated magnetic beads.

こうして得られたポリマ被覆磁性ビーズについてTEM観察を行って得た粒径分布を図3に(実施例1)として示した。図3の(実施例1)にみられる通り、粒径分布の中心値は92.8nmであった。またこのポリマ被覆磁性ビーズについて試料振動型磁化測定装置により磁気測定を行った結果を図4に(実施例1)として示した。示した。図4に示されている通り、飽和磁化は10.6emu/gであった。   The particle size distribution obtained by TEM observation of the polymer-coated magnetic beads thus obtained is shown as (Example 1) in FIG. As can be seen in FIG. 3 (Example 1), the median value of the particle size distribution was 92.8 nm. Further, the results of magnetic measurement of the polymer-coated magnetic beads using a sample vibration type magnetization measuring apparatus are shown in FIG. 4 as (Example 1). Indicated. As shown in FIG. 4, the saturation magnetization was 10.6 emu / g.

またこうして得られたポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについて透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行って得た粒径分布を図5に(実施例1)として示した。図5の(実施例1)にみられる通り、粒径の中心値は165nmであった。また磁気測定を行った結果を図6に(実施例1)として示した。この図6の(実施例1)にみられる通り飽和磁化は31emu/gであった。   Further, among the polymer-coated magnetic beads thus obtained, the particle size distribution obtained by conducting transmission electron microscope (TEM) observation on those obtained by magnetic recovery in a solution is shown as FIG. 5 (Example 1). It was. As seen in FIG. 5 (Example 1), the median particle size was 165 nm. The results of the magnetic measurement are shown as (Example 1) in FIG. As seen in (Example 1) of FIG. 6, the saturation magnetization was 31 emu / g.

このように溶液中で磁気回収して得たポリマー被覆磁性ビーズの飽和磁化値とマグネタイトの飽和磁化値とを用いて計算すると、ビーズの約41重量%をマグネタイトが占めており、従来のポリマー被覆磁性ビーズに比べ、ずっと多くの磁性粒子を含有し、高い飽和磁化値を示すことがわかった。   When the saturation magnetization value of the polymer-coated magnetic beads obtained by magnetic recovery in the solution and the saturation magnetization value of the magnetite are calculated, about 41% by weight of the beads are occupied by magnetite. Compared with magnetic beads, it contains much more magnetic particles and shows a high saturation magnetization value.

またこの粒子は粒径の中心値が165nmとナノサイズであり、比表面積が大きく、グリシジル基が表面に存在し、特定の生体レセプターなどを結合させて非特異的吸着を防ぐことができるため、このビーズを用いることにより、スクリーニングの操作を効率的に行うことができることがわかった。   In addition, this particle is nano-sized with a median particle size of 165 nm, has a large specific surface area, has a glycidyl group on the surface, and can bind a specific biological receptor or the like to prevent nonspecific adsorption. It was found that screening operations can be performed efficiently by using these beads.

実施例1で述べたのと同じ方法によりマグネタイト粒子を合成し、ステアリン酸による表面修飾を行った。このステアリン酸を修飾したマグネタイトを、実施例1よりも少ない量のスチレンモノマー液、すなわち2mlのスチレンモノマー液中に再分散させ、重合を実施例1と同様の手順にて行った。   Magnetite particles were synthesized by the same method as described in Example 1, and surface modification with stearic acid was performed. The magnetite modified with stearic acid was redispersed in a smaller amount of styrene monomer solution than in Example 1, that is, 2 ml of styrene monomer solution, and polymerization was performed in the same procedure as in Example 1.

その結果得られたビーズの粒径分布を図3に(実施例2)として示した。図3の(実施例2)にみられる通り、粒径分布の中心値は185nmであった。また得られたビーズの磁化特性を図4に(実施例2)として示した。図4に(実施例2)として示されている通り、飽和磁化は18.8emu/gであった。   The particle size distribution of the beads thus obtained is shown as (Example 2) in FIG. As seen in (Example 2) of FIG. 3, the median value of the particle size distribution was 185 nm. Further, the magnetization characteristics of the obtained beads are shown as (Example 2) in FIG. As shown in FIG. 4 as (Example 2), the saturation magnetization was 18.8 emu / g.

またこうして得られたポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについてTEM観察を行った結果、図5に(実施例2)として示したように粒径の中心値が165nmであり、また磁気測定を行った結果、図6に(実施例2)として示したように飽和磁化は27.8emu/gであった。   As a result of TEM observation of the polymer-coated magnetic beads thus obtained by magnetic recovery in solution, as shown in FIG. 5 (Example 2), the median particle diameter was 165 nm. As a result of the magnetic measurement, the saturation magnetization was 27.8 emu / g as shown in FIG. 6 as (Example 2).

こうして得たポリマ被覆磁性ビーズは、図7に示したTEM像にみられるように、ポリマー粒子表面へのマグネタイト粒子の露出がなく、また均一の粒径を持ったビーズであることがわかった。また、残留磁化は約1.0emu/g程度であった。   The polymer-coated magnetic beads thus obtained were found to be beads having a uniform particle size without exposure of the magnetite particles to the surface of the polymer particles as seen in the TEM image shown in FIG. The residual magnetization was about 1.0 emu / g.

この実施例2の結果を実施例1の結果と比較すると、磁気回収できた粒子のサイズや飽和磁化があまり変わらないにも関わらず、合成した粒子のサイズが大きく、飽和磁化はさらに強くなっていることがわかる。この結果から、実施例2の条件にてモノマーに対するマグネタイトの量を増加させることにより、ビーズかマグネタイトを多く含み、その結果、ビーズ全体におけるマグネタイトの割合を増加させることができていることがわかった。   When the result of Example 2 is compared with the result of Example 1, the size of the synthesized particles is large and the saturation magnetization becomes stronger even though the size and saturation magnetization of the magnetically recovered particles are not much changed. I understand that. From this result, it was found that increasing the amount of magnetite relative to the monomer under the conditions of Example 2 contained a large amount of beads or magnetite, and as a result, the ratio of magnetite in the whole beads could be increased. .

本発明によるナノメータサイズのポリマー被覆磁性ビーズは、特異的吸着量を多くでき、異面活性剤基によるンパク質に対する失活作用や非特異的吸着が防止され、飽和磁化が強く残留磁化の小さいことから、バイオスクリーニング用などの磁性ビーズとして、今後幅広く用いられるものと思われる。   Nanometer-sized polymer-coated magnetic beads according to the present invention can increase the amount of specific adsorption, prevent deactivation and non-specific adsorption of proteins by different surface active agent groups, have high saturation magnetization and low residual magnetization. Therefore, it will be widely used as a magnetic bead for bioscreening.

本発明のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法の一実施の形態における工程の流れ図を簡単に示したものである。The flow chart of the process in one embodiment of the manufacturing method of the polymer covering magnetic bead of the present invention is simply shown. ポリマー被覆磁性ビーズの一実施形態を断面図により模式的示した図である。It is the figure which showed typically one Embodiment of the polymer covering magnetic bead with sectional drawing. 実施例1および実施例2で製作したポリマ被覆磁性ビーズについてTEM観察を行って得た粒径分布を示した図である。It is the figure which showed the particle size distribution obtained by performing TEM observation about the polymer covering magnetic bead manufactured in Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1および実施例2で製作したポリマ被覆磁性ビーズについて磁気測定を行って得た磁化特性を示した図である。It is the figure which showed the magnetization characteristic obtained by performing a magnetic measurement about the polymer covering magnetic bead manufactured in Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1および実施例2で製作したポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについてTEM観察を行って得た粒径分布を示した図である。It is the figure which showed the particle size distribution obtained by performing TEM observation about what was obtained by carrying out magnetic recovery in the solution among the polymer covering magnetic beads manufactured in Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1および実施例2で製作したポリマ被覆磁性ビーズのうち、溶液中で磁気回収して得たものについて磁気測定を行って磁化特性を示した図である。It is the figure which showed the magnetic characteristic by performing a magnetic measurement about what was obtained by carrying out magnetic recovery in the solution among the polymer covering magnetic beads manufactured in Example 1 and Example 2. FIG. 実施例2で製作したポリマ被覆磁性ビーズのTEM像である。4 is a TEM image of polymer-coated magnetic beads produced in Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101…フェライトナノ微粒子作製、102…フェライトナノ微粒子、103…飽和脂肪酸修飾、104…洗浄・乾燥、105…疎水化フェライトナノ微粒子、106…ビニル基を有するモノマー液に分散、107…フェライトナノ微粒子分散モノマー液、108…水(重合開始剤含有)に注入・乳化、109…乳化液、110…重合、111…磁気回収、112…ポリマー被覆磁性ビーズ、113…生体レセプタを結合、114…生体レセプタ結合磁性ビーズ、201…マグネタイトナノ粒子、202…ステアリン酸、203…スチレン・GMAの共重合体、204…GMAポリマー、205…生体レセプター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Ferrite nanoparticle preparation, 102 ... Ferrite nanoparticle, 103 ... Saturated fatty acid modification, 104 ... Washing and drying, 105 ... Hydrophobized ferrite nanoparticle, 106 ... Dispersing in the monomer liquid which has a vinyl group, 107 ... Ferrite nanoparticle dispersion Monomer solution, 108 ... injected and emulsified in water (containing polymerization initiator), 109 ... emulsion solution, 110 ... polymerization, 111 ... magnetic recovery, 112 ... polymer-coated magnetic beads, 113 ... binding biological receptors, 114 ... binding biological receptors Magnetic beads, 201 ... magnetite nanoparticles, 202 ... stearic acid, 203 ... styrene-GMA copolymer, 204 ... GMA polymer, 205 ... biological receptor.

Claims (6)

ポリマー被覆磁性ビーズであって、
平均粒子径が4nm以上20nm以下のフェライトナノ微粒子と、
前記フェライトナノ微粒子の表面を修飾する飽和脂肪酸と、
前記ポリマー被覆磁性ビーズの主構成成分をなし前記飽和脂肪酸に修飾された前記フェライトナノ微粒子を固定する疎水性ポリマーと
を有し、前記ポリマー被覆磁性ビーズの平均粒子径が200nm以下であり、前記フェライトナノ微粒子の含有率が30重量%以上であり、前記ポリマー被覆磁性ビーズの表面が前記ポリマーで構成されていることを特徴とするポリマー被覆磁性ビーズ。
A polymer-coated magnetic bead,
Ferrite nanoparticles having an average particle size of 4 nm to 20 nm,
A saturated fatty acid that modifies the surface of the ferrite nanoparticles, and
A hydrophobic polymer that fixes the ferrite nanoparticles modified with the saturated fatty acid and is a main constituent of the polymer-coated magnetic beads, and the polymer-coated magnetic beads have an average particle size of 200 nm or less, and the ferrite A polymer-coated magnetic bead, wherein the content of nanoparticles is 30% by weight or more, and the surface of the polymer-coated magnetic bead is composed of the polymer.
前記疎水性ポリマーが、スチレンモノマーとメタクリル酸グリシジルモノマーとのソープフリー重合により形成されたポリマーであることを特徴とする請求項1記載のポリマー被覆磁性ビーズ。   The polymer-coated magnetic beads according to claim 1, wherein the hydrophobic polymer is a polymer formed by soap-free polymerization of a styrene monomer and a glycidyl methacrylate monomer. 前記飽和脂肪酸がステアリン酸であることを特徴とする請求項1または2記載のポリマー被覆磁性ビーズ。   3. The polymer-coated magnetic beads according to claim 1, wherein the saturated fatty acid is stearic acid. フェライトナノ微粒子の表面を飽和脂肪酸で修飾し疎水化フェライトナノ微粒子を得る工程と、
前記疎水化フェライトナノ微粒子を疎水性モノマー液に投入して分散しフェライトナノ微粒子分散モノマー液を得る工程と、
親水性の開始剤を含有した水に前記フェライトナノ微粒子分散モノマー液を投入し、乳化液を得る工程と、
前記乳化液のモノマーを重合させてポリマーを形成する重合工程と
を備えたことを特徴とするポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。
Modifying the surface of the ferrite nanoparticles with saturated fatty acid to obtain hydrophobized ferrite nanoparticles;
Adding the hydrophobized ferrite nanoparticles to a hydrophobic monomer liquid and dispersing to obtain a ferrite nanoparticle dispersed monomer liquid;
Adding the ferrite nanoparticle-dispersed monomer liquid to water containing a hydrophilic initiator to obtain an emulsion; and
A method for producing polymer-coated magnetic beads, comprising: a polymerization step of polymerizing monomers of the emulsion to form a polymer.
前記疎水性モノマー液が、スチレンモノマー液にメタクリル酸グリシジルモノマー液を添加したモノマー液であることを特徴とする請求項4記載のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。   The method for producing polymer-coated magnetic beads according to claim 4, wherein the hydrophobic monomer liquid is a monomer liquid obtained by adding a glycidyl methacrylate monomer liquid to a styrene monomer liquid. 前記飽和脂肪酸がステアリン酸であることを特徴とする請求項4または5記載のポリマー被覆磁性ビーズの製造方法。   6. The method for producing polymer-coated magnetic beads according to claim 4, wherein the saturated fatty acid is stearic acid.
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