JP2011240214A - Water-dispersible fine particle, aqueous dispersion of the fine particle, and water-dispersed gel containing the fine particle, and method for producing them - Google Patents

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淵圭 韓
Susumu Aoyanagi
将 青柳
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Masumi Asakawa
真澄 浅川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide excellent stability and enable long-term stable dispersion in fine particles coated with crystalline amphiphile and having excellent water dispersibility, an aqueous dispersion of the fine particles coated with crystalline amphiphile and having excellent dispersion stability, and a method for producing the aqueous dispersion.SOLUTION: The easily dispersible fine particle is coated with a crystalline material consisting of an amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and an auxiliary dispersant consisting of at least one selected from a fatty acid, an aliphatic alcohol, and an aliphatic amine. The aqueous dispersion of the fine particles is produced by mixing the crystalline amphiphile, the auxiliary dispersant and water with the fine particles, and then agitating and mixing them at the phase transition temperature or higher to form a film consisting of stable crystalline amphiphile on the fine particle surfaces.

Description

本発明は、水分散可能な微粒子、水分散可能な微粒子からなる安定な分散液、及び水分散可能な微粒子を含有する安定な水分散ゲル、並びにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to water-dispersible microparticles, a stable dispersion composed of water-dispersible microparticles, a stable water-dispersed gel containing water-dispersible microparticles, and methods for producing them.

微粒子の均一な分散方法は様々な産業で求まれている技術である。特にナノサイズの、カーボン、金属、金属酸化物、金属硫化物などの微粒子は、その微細な内部構造に基づく、サイズ特異的な蛍光などの特殊な機能の発現が知られている。また、光の波長より小さな粒径を持つ粒子を分散したものは透明になる。さらに、有機物質(有機色素化合物、アミノ酸、造影剤など)についても、微粒子化による比表面積の増加により、化学的活性の向上、電子状態の変化、分散安定性の向上等の特性が期待される。このような特徴を有する微粒子の水分散液は、インク、化粧品、食品、医療分野をはじめ幅広い分野での応用が期待されている。   A method for uniformly dispersing fine particles is a technique demanded by various industries. In particular, nano-sized fine particles such as carbon, metal, metal oxide, and metal sulfide are known to exhibit special functions such as size-specific fluorescence based on their fine internal structure. In addition, a dispersion in which particles having a particle size smaller than the wavelength of light are dispersed becomes transparent. In addition, organic substances (organic dye compounds, amino acids, contrast agents, etc.) are also expected to have characteristics such as improved chemical activity, changes in electronic state, and improved dispersion stability due to the increase in specific surface area resulting from micronization. . The aqueous dispersion of fine particles having such characteristics is expected to be applied in a wide range of fields including ink, cosmetics, food, and medical fields.

微粒子の水分散液の調製法は、安定剤、分散剤共存下で原料物質溶液から化学反応により微粒子を発生させる方法が良く知られている。また、事前に調製した微粒子を何らかの手法で水分散させる方法もある。
特に、後者の手法で微粒子の水分散液を作製するためには、通常は、高度に凝集して二次粒子となっている微粒子を、ビーズミル、超音波ホモジナイザー、アルティマイザーなどの機器を用いて解砕し、その後、微粒子表面を改質して水への親和性を向上させるという二つの技術要素が必要である。
As a method for preparing an aqueous dispersion of fine particles, a method of generating fine particles by a chemical reaction from a raw material solution in the presence of a stabilizer and a dispersant is well known. There is also a method in which fine particles prepared in advance are dispersed in water by some method.
In particular, in order to prepare an aqueous dispersion of fine particles by the latter method, fine particles that are usually highly agglomerated and formed into secondary particles can be obtained using a device such as a bead mill, an ultrasonic homogenizer, or an optimizer. Two technical elements are necessary: crushing and then modifying the surface of the microparticles to improve the affinity for water.

この微粒子表面の改質については、粒子の化学組成によっていくつかの手法がある。
例えば、シリコン系、カーボン系などの疎水性微粒子については、化学反応により、その表面に親水性官能基であるカルボキシル基などを直接発現させる方法がある(特許文献1)。また、界面活性剤を粒子の表面に吸着させることにより表面が親水性になった粒子を水分散させることも可能である(特許文献2)。
一方、鉄、酸化チタンなどの金属、金属酸化物を組成に含む無機粒子の場合、金属と結合可能な官能基と親水性の両方を有する分散剤を用いる方法や(特許文献3)、はじめに粒子表面を疎水処理した後に、高分子の非イオン性界面活性剤でコーティングする方法がある(特許文献4)。
There are several methods for modifying the surface of the fine particles depending on the chemical composition of the particles.
For example, for hydrophobic fine particles such as silicon-based and carbon-based, there is a method in which a carboxyl group or the like, which is a hydrophilic functional group, is directly expressed on the surface by a chemical reaction (Patent Document 1). Moreover, it is also possible to disperse the particles having a hydrophilic surface by adsorbing the surfactant onto the surface of the particles (Patent Document 2).
On the other hand, in the case of inorganic particles containing a metal such as iron or titanium oxide or a metal oxide in the composition, a method using a dispersant having both a functional group capable of binding to a metal and hydrophilicity (Patent Document 3), There is a method in which the surface is subjected to a hydrophobic treatment and then coated with a polymeric nonionic surfactant (Patent Document 4).

特開2003−95624号公報JP 2003-95624 A 特開2008−230935号公報JP 2008-230935 A 特開2007−25445号公報JP 2007-25445 A 特開平7−247119号公報JP-A-7-247119 特願2009−184487Japanese Patent Application No. 2009-184487

化学反応により表面を改質する場合は、官能機を生成するための前処理や反応後の精製などの多数かつ煩雑な工程を必要とする。そして、高分子の非イオン性界面活性剤を水分散コーティング剤として用いる場合も、前処理として微粒子表面に低分子を用いて有機溶媒中で疎水処理を行なうなどの工程を必要とする。
一方、低分子量の界面活性剤を用いて作製した微粒子の分散液は、分散される粒子の濃度に限界があって粒子の濃度が約5wt%を超えると分散安定度が低くなる。そして、分散液を用いる産業では、分散液に分散された粒子の濃度が薄いため、実際の製品で必要な粒子の濃度に満たすと余分の分散媒(例えば、水)が問題になる(例:製品の水の量が100mlなのに、分散液を添加することにより水の量が130mlになる問題)場合が多い。分散液にする利点は作業者がパウダーを触らないため作業者の健康を守れることや、きれいな作業環境を維持することや作業の容易性などがあるが、高い濃度が必要な製品では適用が困難であった。さらに、分散工程の費用が含まれているので分散液の価格が高くなる。そのため、分散液は高コストでも粒径が揃っている必要がある場合、或は少量の添加量で大きく品質を高めることが出来る場合に限られてきた。このような欠点を防ぐ方法として、シランカップリング又は高分子で表面が改質された粒子を作業者が分散して使用することがある。しかし、ほとんどの場合、他の分散剤が必要なうえ、均一な粒度分布を持つ分散液を得ることが難しい。
分散剤を含む分散液を乾燥して得られた粒子は分散剤が粒子の表面に吸着したまま乾燥するため、前述した分散方法より容易に分散液を得ることが出来ると推測出来る。しかし、分散液を乾燥すると、微粒子が凝集、溶着を起こす。凝集、溶着した微粒子は水への再分散が困難であるか、あるいは当初の分散状態と異なった状態になることがほとんどである。微粒子の輸送、保管を考えると、乾燥固体の方が重量、容量の点で有利であるが、以上の背景から、水分散コーティング剤を用いて作製した微粒子は乾燥させず、分散液の状態で取り扱う必要があった。
また、現存の水分散コーティング剤は、粒子表面に対して個別に設計され、さらにその
コーティング法もコアとなる粒子ごとに異なり、汎用性が高くないという問題もある。
In the case of modifying the surface by a chemical reaction, a large number of complicated steps such as pretreatment for generating a functional machine and purification after the reaction are required. Even when a polymer nonionic surfactant is used as a water-dispersed coating agent, a step such as a hydrophobic treatment in an organic solvent using low molecules on the surface of fine particles is required as a pretreatment.
On the other hand, a dispersion of fine particles produced using a low molecular weight surfactant has a limit in the concentration of dispersed particles, and the dispersion stability decreases when the concentration of the particles exceeds about 5 wt%. In the industry using a dispersion liquid, since the concentration of particles dispersed in the dispersion liquid is low, excess dispersion medium (for example, water) becomes a problem when the concentration of particles necessary for an actual product is satisfied (for example, water). In many cases, the amount of water in the product is 100 ml, but the amount of water becomes 130 ml by adding the dispersion. The advantages of using a dispersion liquid are that the worker does not touch the powder so that the health of the worker can be protected, a clean work environment is maintained, and the work is easy. However, it is difficult to apply to products that require high concentrations. Met. Furthermore, since the cost of the dispersion process is included, the price of the dispersion increases. Therefore, the dispersion liquid has been limited to the case where the particle size needs to be uniform even at high cost, or when the quality can be greatly improved with a small addition amount. As a method for preventing such drawbacks, there are cases where an operator disperses and uses silane coupling or particles whose surface is modified with a polymer. However, in most cases, other dispersants are required and it is difficult to obtain a dispersion having a uniform particle size distribution.
Since the particles obtained by drying the dispersion containing the dispersant are dried while the dispersant is adsorbed on the surface of the particles, it can be assumed that the dispersion can be obtained more easily than the dispersion method described above. However, when the dispersion is dried, the fine particles are aggregated and welded. Aggregated and welded fine particles are often difficult to redisperse in water or are in a state different from the initial dispersed state. Considering transportation and storage of fine particles, dry solids are more advantageous in terms of weight and volume. However, from the above background, fine particles produced using a water-dispersed coating agent are not dried, but in a dispersion state. It was necessary to handle.
In addition, existing water-dispersed coating agents are individually designed with respect to the particle surface, and the coating method differs depending on the core particles, and there is a problem that versatility is not high.

こうした事情を鑑みて、本発明者らは、水分散性の良好な微粒子であって、その分散液から乾燥しても、凝集、溶着を起こさず、水に再分散が可能な微粒子を得るべく、鋭意検討を行い、特定の分散コーティング剤を用いることを先に提案した(特許文献5)。
すなわち、微粒子の分散液を乾燥すると粒子同士の凝集、溶着を起こすのは、この低分子量の水分散コーティング剤が、室温付近で液晶もしくは溶解状態であるものが多く、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムやポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートは室温では水に溶解状態であり、そのために、乾燥の際に容易に分散剤同士の融合が起きるためであると考えられる。
水分散コーティング剤として用いる低分子両親媒性物質は、親水基A、疎水基Bの両方を分子内に持ち、一般式A−Bで表される化合物である。
本発明者等が、乾燥による凝集などの問題を解決する方法について検討した結果、乾燥による凝集、溶着を抑制するためには、該両親媒性物質として、コーティング状態で溶解せず、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、水の沸点より低い結晶性両親媒性物質を用い、凝集した微粒子に、該両親媒性物質及び水を加えた後、その相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することにより、微粒子表面に安定な結晶性の両親媒性物質からなる皮膜を形成することができることを見いだした。
In view of such circumstances, the present inventors have obtained fine particles having good water dispersibility, and can be redispersed in water without causing aggregation or welding even when dried from the dispersion. The inventors have intensively studied and previously proposed the use of a specific dispersion coating agent (Patent Document 5).
That is, when the dispersion of fine particles is dried, the particles are often agglomerated and welded. This low molecular weight aqueous dispersion coating agent is often in a liquid crystal or dissolved state near room temperature. For example, sodium dodecyl sulfate or poly It is considered that oxyethylene sorbitan monooleate is in a state of being dissolved in water at room temperature, and therefore, fusion of the dispersants easily occurs during drying.
The low molecular weight amphiphile used as the water-dispersible coating agent is a compound having both a hydrophilic group A and a hydrophobic group B in the molecule and represented by the general formula AB.
As a result of studying a method for solving problems such as aggregation caused by drying, the present inventors have found that, in order to suppress aggregation and welding caused by drying, the amphiphilic substance does not dissolve in a coating state, and gel-liquid crystal Using a crystalline amphiphile having a phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, adding the amphiphile and water to the agglomerated fine particles, and then crushing while heating above the phase transition temperature -It was found that a film made of a stable crystalline amphiphile can be formed on the surface of fine particles by mixing.

しかしながら、この先の提案では、結晶性両親媒性物質だけを用いて微粒子をコーティングするものであるため、水分散性微粒子の粒径が一次粒径より大きくて、その分散液は長時間(1ヶ月以上)安定ではなかった。
本発明は、先の提案に係る発明の上記欠点を改良して、1ヶ月以上の長時間において、水分散安定性が良好で、その分散液から乾燥しても凝集、溶着を起こさず、しかも、水に再分散が可な、易分酸粒子、及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
However, in the previous proposal, since the fine particles are coated using only the crystalline amphiphile, the particle size of the water-dispersible fine particles is larger than the primary particle size, and the dispersion liquid is used for a long time (one month). Above) It was not stable.
The present invention improves the above-mentioned drawbacks of the invention according to the previous proposal, has a good water dispersion stability for a long time of one month or more, and does not cause aggregation or welding even when dried from the dispersion liquid. An object of the present invention is to provide easily-divided acid particles that can be redispersed in water and a method for producing the same.

特許文献5で用いる結晶性両親媒性物質は、その親水部が水分散安定に重要なイオン反発や立体障害が期待されないグルコースのため、水分散を長く維持する効果が足りない。そのため、該結晶性分子のみでコーティングした微粒子の分散安定度が実用的に十分ではなく、粒子のサイズも一次粒径までは分散が難しい。
この問題を解決するために検討した結果、補助分散剤を添加することにより、結晶性両親媒性物質でコーティングされた微粒子は一次粒径まで分散が可能し、その分散液の分散安定度も著しく改善できることを見いだした。
The crystalline amphiphile used in Patent Document 5 is insufficient in the effect of maintaining water dispersion for a long time because its hydrophilic portion is glucose where ionic repulsion and steric hindrance important for water dispersion stability are not expected. Therefore, the dispersion stability of the fine particles coated only with the crystalline molecules is not practically sufficient, and it is difficult to disperse the particles up to the primary particle size.
As a result of studies to solve this problem, by adding an auxiliary dispersant, the fine particles coated with the crystalline amphiphile can be dispersed to the primary particle size, and the dispersion stability of the dispersion is also remarkably high. I found that it can be improved.

さらに、本発明者らが検討したところ、このような特徴を持つ水分散コーティング剤の分子構造として、Aの親水部は、単糖や複糖で、好ましくは単糖で、より好ましくはグルコースであり、また、Bの疎水部については飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10〜24の不飽和の脂肪族であることが判明した。
そして、補助分散剤として用いる脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンは、該両親媒性物質の疎水部Bと同様に炭素鎖が10〜24の不飽和の脂肪族が有効であることが判明した。
Furthermore, as a molecular structure of the water-dispersed coating agent having such characteristics, the present inventors have examined that the hydrophilic part of A is a monosaccharide or a disaccharide, preferably a monosaccharide, more preferably glucose. In addition, the hydrophobic part of B may contain saturated or unsaturated alkyl or aromatic or other elements, but it has been found that the carbon is preferably unsaturated aliphatic having 10 to 24 carbon chains.
And as for the fatty acid, aliphatic alcohol, or aliphatic amine used as an auxiliary dispersant, it has been found that unsaturated aliphatic groups having 10 to 24 carbon chains are effective as in the hydrophobic part B of the amphiphile. .

本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い結晶性両親媒性物質、並びに脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくとも1つからなる補助分散剤により被覆されていることを特徴とする易分散性微粒子。
[2]前記結晶性両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質であることを特徴とする上記[1]の易分散性微粒子。
[3]前記補助分散剤が、下記一般式(2)、(3)、(4)
HOOC−R (2)
HOOC−R (3)
N−R (4)
(式中、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
のいずれかで表わされる脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンであることを特徴とする上記[1]の易分散性微粒子。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの易分散性微粒子が、水中に分散されてなることを特徴とする微粒子水分散液。
[5]上記[1]〜[3]のいずれかの易分散性微粒子が、前記両親媒性物質により形成された有機ナノチューブを含有する水中に分散されていることを特徴とする微粒子水分散ゲル。
[6]微粒子を水中に分散させるための分散剤であって、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い両親媒性物質からなる結晶性物質、並びに脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくとも1つからなる補助分散剤を有効成分とすることを特徴とする微粒子用混合分散剤。
[7]前記両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質であることを特徴とする上記[6]の微粒子用混合分散剤。
[8]前記補助分散剤が、下記一般式(2)、(3)、(4)
HOOC−R (2)
HO−R (3)
N−R (4)
(式中、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
のいずれかで表わされる脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンであることを特徴とする上記[6]の微粒子用混合分散剤。
[9]微粒子に、上記[6]〜[8]のいずれかの微粒子用混合分散剤及び水を加えた後、前記相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することを特徴とする微粒子分散液の製造方法。
[10]微粒子に、上記[6]〜[8]のいずれかの微粒子用混合分散剤及び水を加えた後、前記相転移温度以上に加熱しながら攪拌混合することを特徴とする微粒子水分散ゲルの製造方法。
The present invention has been completed based on these findings, and according to the present invention, the following inventions are provided.
[1] Coating with a crystalline amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and an auxiliary dispersant comprising at least one selected from fatty acids, aliphatic alcohols and aliphatic amines Easily dispersible fine particles, characterized in that
[2] The crystalline amphiphile is represented by the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The easily dispersible fine particles according to [1] above, which are N-glycoside type glycolipids represented by the formula:
[3] The auxiliary dispersant is represented by the following general formulas (2), (3), (4)
HOOC-R 2 (2)
HOOC-R 2 (3)
H 2 N-R 2 (4 )
(In the formula, R 2 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The easily dispersible fine particles according to [1] above, which are a fatty acid, an aliphatic alcohol or an aliphatic amine represented by any of the above:
[4] A fine particle aqueous dispersion in which the easily dispersible fine particles according to any one of [1] to [3] are dispersed in water.
[5] Fine-particle water-dispersed gel, wherein the easily dispersible fine particles according to any one of [1] to [3] are dispersed in water containing organic nanotubes formed of the amphiphilic substance. .
[6] Dispersant for dispersing fine particles in water, a crystalline substance composed of an amphiphilic substance having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and fatty acid and aliphatic alcohol And an auxiliary dispersant comprising at least one selected from aliphatic amines as an active ingredient.
[7] The amphiphilic substance is represented by the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The mixed dispersant for fine particles according to [6] above, which is an N-glycoside glycolipid represented by the formula:
[8] The auxiliary dispersant is represented by the following general formulas (2), (3), (4)
HOOC-R 2 (2)
HO-R 2 (3)
H 2 N-R 2 (4 )
(In the formula, R 2 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The mixed dispersant for fine particles according to [6] above, which is a fatty acid, an aliphatic alcohol or an aliphatic amine represented by any of the above:
[9] Fine particles, characterized by adding to the fine particles the mixed dispersant for fine particles according to any one of the above [6] to [8] and water, and then crushing and mixing while heating to the phase transition temperature or higher. A method for producing a dispersion.
[10] A fine particle aqueous dispersion, wherein the fine particle mixed dispersant of any one of the above [6] to [8] and water are added to the fine particles, followed by stirring and mixing while heating above the phase transition temperature. A method for producing a gel.

本発明の易分散性微粒子は、金属として金(Au)、銀(Ag)、鉄(Fe)、金属酸化物として酸化亜鉛(ZnO)、マグネタイト(Fe)、二酸化チタン、有機物質としては水への溶解度が低くて−OHあるいは−COOH官能基を持つ炭素材料、アミノ酸、酵素、有機色素、有機顔料と広範で汎用性が高い。また、マグネタイトについては50g/Lと極めて高濃度でマグネタイトを分散することができる。動的光散乱測定では、いずれの微粒子の場合も、本発明の操作前と操作後では粒径が減少しており、二次粒子の解砕と、コーティングによる水分散性の向上及び分散媒のゲル化による分散安定性の向上が一つの工程で、かつ短時間で達成される。これまでのコーティングによる微粒子水分散液の作製は途中に有機溶媒の使用を含む多段階の操作が必要なものも多かったのに対して、本発明によれば、1工程で、かつ使用する媒体が水のみであるためコスト的にも有利である。また、本発明により作製された易分散性微粒子は、乾燥して、再分散できるため、保存、輸送時には省スペース、軽量化が可能となり、大きなアドバンテージが期待できる。 The easily dispersible fine particles of the present invention include gold (Au), silver (Ag), iron (Fe) as metals, zinc oxide (ZnO) as metal oxides, magnetite (Fe 3 O 4 ), titanium dioxide, and organic substances. Is low in solubility in water and has a wide range and high versatility such as carbon materials, amino acids, enzymes, organic dyes and organic pigments having —OH or —COOH functional groups. Magnetite can be dispersed at an extremely high concentration of 50 g / L. In the dynamic light scattering measurement, in any fine particle, the particle size decreased before and after the operation of the present invention, and the secondary particles were crushed, the water dispersibility was improved by coating, and the dispersion medium Improvement of dispersion stability by gelation is achieved in a single step and in a short time. In the past, the preparation of the fine particle aqueous dispersion by coating often required a multi-step operation including the use of an organic solvent, whereas according to the present invention, the medium used in one step was used. Is only water, which is advantageous in terms of cost. Moreover, since the easily dispersible fine particles prepared according to the present invention can be dried and redispersed, it is possible to save space and light weight during storage and transportation, and a great advantage can be expected.

本発明の概念図。The conceptual diagram of this invention. マグネタイトナノ粒子の水分散液を凍結乾燥した試料の透過型電子顕微鏡像であり、(a)はコーティング無のマグネタイト、(b)は実施例2で得られたナノ粒子、(c)は比較例1で得られたナノ粒子、(d)は比較例2で得られたナノ粒子。It is a transmission electron microscope image of the sample which freeze-dried the magnetite nanoparticle aqueous dispersion, (a) is a magnetite without a coating, (b) is the nanoparticle obtained in Example 2, (c) is a comparative example. Nanoparticles obtained in 1 and (d) are nanoparticles obtained in Comparative Example 2. 実施例6で得られたロイシンナノ粒子の水分散液を凍結乾燥した試料の走査型電子顕微鏡像。The scanning electron microscope image of the sample which freeze-dried the aqueous dispersion of the leucine nanoparticle obtained in Example 6. FIG. 実施例7で得られた2,4,6−トリヨードフェノールナノ粒子の水分散液を凍結乾燥した試料の走査型電子顕微鏡像。The scanning electron microscope image of the sample which freeze-dried the aqueous dispersion of the 2,4,6- triiodophenol nanoparticle obtained in Example 7. FIG. 実施例8で得られたマグネタイト水分散ゲルの透過型電子顕微鏡像。The transmission electron microscope image of the magnetite water dispersion gel obtained in Example 8. FIG.

図1は、本発明を説明するための概念図である。
図に示すように、本発明の微粒子は、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い両親媒性物質からなる結晶性物質(以下、「結晶性両親媒性物質」ということもある。)、並びに脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくとも1つからなる補助分散剤により被覆されて、水分散可能とされていることを特徴とする。
また、本発明の分散液での微粒子は、結晶性両親媒性物質及び前記補助分散剤により形成されるナノファイバーによりさらに安定化して、水分散ゲルを形成することを特徴とする。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the present invention.
As shown in the figure, the fine particles of the present invention have a crystalline substance (hereinafter referred to as “crystalline amphiphilic substance”) composed of an amphiphilic substance having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water. And at least one auxiliary dispersant selected from fatty acids, fatty alcohols and aliphatic amines, and is water dispersible.
The fine particles in the dispersion of the present invention are further stabilized by nanofibers formed of a crystalline amphiphile and the auxiliary dispersant to form an aqueous dispersion gel.

本発明において、水分散コーティング剤として用いる結晶性両親媒性物質は、親水基Aと疎水基Bの両方を分子内に持ち、一般式A−Bで表される化合物である。分散液から乾燥した微粒子が凝集、溶着を起こすのは、分散のために用いられた両親媒性物質が分散媒中、室温で液晶もしくは溶解状態だからである。本発明においては、結晶性両親媒性物質を用いることにより、乾燥による凝集、溶着が抑制される。結晶性両親媒性物質として、コーティング状態で溶解せず、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低いものを用いる。
また、本発明において、微粒子の水分散性を高める効果やナノファイバーの形成に重要な役割をする前記補助分散剤として、該結晶性両親媒性物質の疎水基Bのような脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくもと1種を用い、該結晶性両親媒性物質との分子パッキングを行うことを特徴とする。
In the present invention, the crystalline amphiphile used as a water-dispersed coating agent is a compound having both a hydrophilic group A and a hydrophobic group B in the molecule and represented by the general formula AB. The microparticles dried from the dispersion cause aggregation and welding because the amphiphilic substance used for dispersion is in a liquid crystal or dissolved state at room temperature in the dispersion medium. In the present invention, by using a crystalline amphiphile, aggregation and welding due to drying are suppressed. As the crystalline amphiphile, a substance that does not dissolve in a coating state and has a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water is used.
Further, in the present invention, as the auxiliary dispersant that plays an important role in enhancing the water dispersibility of fine particles and the formation of nanofibers, fatty acids such as the hydrophobic group B of the crystalline amphiphile, aliphatic alcohols And at least one selected from aliphatic amines, and performing molecular packing with the crystalline amphiphile.

前記の結晶性両親媒性物質の親水基Aは、単糖や複糖で、好ましくは単糖で、より好ましくはグルコースである。
また、疎水基Bは、飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10〜24の飽和もしくは不飽和の脂肪族である。また直鎖型だけでなく分岐していても良いが、一般的にはアルキル鎖は炭素数が多く、かつ直鎖型で相転移点が高くなる傾向がある。
The hydrophilic group A of the crystalline amphiphile is a monosaccharide or a disaccharide, preferably a monosaccharide, more preferably glucose.
The hydrophobic group B may contain saturated or unsaturated alkyl or aromatic or other elements, but is preferably saturated or unsaturated aliphatic having 10 to 24 carbon chains. In addition to the straight chain type, it may be branched, but in general, the alkyl chain has a large number of carbon atoms and tends to have a high phase transition point in the straight chain type.

特に、分子構造内にアミドなど分子間相互作用を引き起こす官能基を有し、これが隣接する両親媒性物質と水素結合などを介して安定な結晶性の分子膜を形成するものがよく、具体的には、特開2008−30185号公報等において、有機ナノチューブの原料として用いられるところの、下記一般式(1)
G−NHCO−R (1)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質が好ましく用いられる。
一般式(1)中のGは、糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基であり、この糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース、マルトース、ラクトース、セロビオース、及びキトビオースが挙げられ、好ましくはグルコピラノースである。この糖は単糖又はオリゴ糖、好ましくは単糖である。この糖残基はD、L型、ラセミ体のいずれであってもよいが、天然由来のものは通常D型である。さらに、アルドピラノシル基においては、アノマー炭素原子は不斉炭素原子であるので、α−アノマー及びβ−アノマーが存在するが、α−アノマー及びβ−アノマー及びそれらの混合物のいずれであってもよい。とくにGがD−グルコピラノシル基、D−ガラクトピラノシル基、特にD−グルコピラノシル基であるものが、原料の入手の点で容易で製造しやすいので好適である。
また、上記一般式(1)中のRは、不飽和炭化水素基であり、好ましくは直鎖であり、更に好ましくは不飽和結合として3個以下の二重結合を含む。またRの炭素数は10〜24であり、好ましくは11〜19、より好ましくは17である。このような炭化水素基としては、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、及びテトラコシル基などに不飽和結合としてモノエン、ジエン又はトリエン部分などを含むものが挙げられる。
In particular, a functional group that causes an intermolecular interaction such as an amide in the molecular structure, and this forms a stable crystalline molecular film with an adjacent amphiphile through a hydrogen bond, etc. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-30185, etc., the following general formula (1) is used as a raw material for organic nanotubes.
G-NHCO-R 1 (1)
An N-glycoside glycolipid represented by the formula is preferably used.
G in the general formula (1) is a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar. Examples of the sugar include glucose, galactose, maltose, lactose, cellobiose, and chitobiose. Preferably, it is glucopyranose. The sugar is a monosaccharide or oligosaccharide, preferably a monosaccharide. The sugar residue may be D, L, or racemic, but naturally derived is usually D. Furthermore, in the aldopyranosyl group, since the anomeric carbon atom is an asymmetric carbon atom, there are α-anomers and β-anomers, but any of α-anomers, β-anomers and mixtures thereof may be used. In particular, those in which G is a D-glucopyranosyl group, a D-galactopyranosyl group, particularly a D-glucopyranosyl group are preferred because they are easy to produce and easy to produce.
R 1 in the general formula (1) is an unsaturated hydrocarbon group, preferably a straight chain, and more preferably 3 or less double bonds as an unsaturated bond. The number of carbon atoms in R 1 is 10-24, preferably 11-19, more preferably 17. Such hydrocarbon groups include decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl And those containing a monoene, diene or triene moiety as an unsaturated bond in a tetracosyl group or the like.

本発明者らは、上記の特許公開公報に記載されているように、上記のN−グリコシド型糖脂質を、有機溶媒中で自己集合させることによって、無水有機ナノチューブを簡便かつ大量に製造できることを見いだしたが、その後の検討の結果、これらのN−グリコシド型糖脂質は、両親媒性物質であって、かつ、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低いものであるため、ナノ微粒子の水分散剤として有用であることが判明したものである。   As described in the above-mentioned patent publications, the present inventors can manufacture anhydrous organic nanotubes easily and in large quantities by self-assembling the N-glycoside type glycolipid in an organic solvent. As a result of subsequent studies, these N-glycoside type glycolipids are amphiphiles and have a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water. Therefore, it has been proved useful as a water dispersion agent for nanoparticles.

前記の結晶性両親媒性物質は、上述の特徴を有する結晶性化合物単体でも優れた効果を発揮するが、本発明では、補助分散剤として、X−R(式中、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表し、Xは、−COOH、−OH、−NH、−PEGなどの親水基を表す。)で表される化合物を混合して分子膜を形成することにより、さらに安定した易分散性粒子及び該微粒子からなる安定な分散液を得ることが可能となる。
該補助分散剤賭しては、特に、下記一般式(2)、(3)、(4)
HOOC−R (2)
HO−R (3)
N−R (4)
のいずれかで表される脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンから選ばれる少なくとも一種が好ましく用いられる。
一般式(2)〜(4)中、Rは、Rと同様、不飽和炭化水素基であり、好ましくは直鎖であり、更に好ましくは不飽和結合として3個以下の二重結合を含む。またRの炭素数は10〜24であり、好ましくは11〜19、より好ましくは17である。このような炭化水素基としては、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、及びテトラコシル基などに不飽和結合としてモノエン、ジエン又はトリエン部分などを含むものが挙げられる。
The crystalline amphiphile exhibits excellent effects even with a single crystalline compound having the above-described characteristics. However, in the present invention, X-R 2 (wherein R 2 represents the number of carbon atoms) is used as an auxiliary dispersant. Represents an unsaturated hydrocarbon group of 10 to 24, and X represents a hydrophilic group such as —COOH, —OH, —NH 2 , or —PEG.) Is mixed to form a molecular film. As a result, it is possible to obtain more stable and easily dispersible particles and a stable dispersion composed of the fine particles.
In particular, the auxiliary dispersant bet is represented by the following general formulas (2), (3), (4)
HOOC-R 2 (2)
HO-R 2 (3)
H 2 N-R 2 (4 )
Preferably, at least one selected from fatty acids, aliphatic alcohols and aliphatic amines represented by any of the above is used.
In the general formulas (2) to (4), R 2 is an unsaturated hydrocarbon group, preferably linear, and more preferably 3 or less double bonds as an unsaturated bond, as in R 1. Including. R 2 has 10 to 24 carbon atoms, preferably 11 to 19 carbon atoms, and more preferably 17 carbon atoms. Such hydrocarbon groups include decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl And those containing a monoene, diene or triene moiety as an unsaturated bond in a tetracosyl group or the like.

一方、本発明において、コアとなる粒子は、水の沸点や、コーティングする両親媒性物質の相転移温度の条件で溶融、分解しないものであれば良い。好ましくはマグネタイト、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、シリカなどの金属酸化物、硫化カドミウムなど金属カルコゲン化物、硫酸バリウムなどの塩、分子構造に-OH又は-COOH基を持つ分子やアミノ酸などの有機物などである。   On the other hand, in the present invention, the core particles may be any particles that do not melt or decompose under the conditions of the boiling point of water and the phase transition temperature of the amphiphile to be coated. Preferably, metal oxides such as magnetite, zinc oxide, titanium oxide, calcium oxide and silica, metal chalcogenides such as cadmium sulfide, salts such as barium sulfate, organic substances such as molecules having an —OH or —COOH group in the molecular structure and amino acids Etc.

図1に示すとおり、コアとなる微粒子は凝集して二次粒子を作っていることが多いが、本発明の微粒子の製造方法は、凝集している二次粒子の解砕と、両親媒性物質の相点移転以上での加熱を同時に行なうことを特徴とするものである。
具体的には、微粒子に、前記の結晶性両親媒性物質、補助分散剤、及び水を加えた後、結晶性両親媒性物質の相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することにより得られる。
すなわち、加熱により、その相転移温度より高温となり、界面活性を持つ分子状態となった両親媒性物質が、解砕された微粒子をコアとして吸着して、その後、熱力学的に安定になるため脂肪酸分子のアルキル基が粒子に吸着する。その後、冷却により、補助分散剤として用いる、脂肪酸の−COOH、脂肪族アルコールの−OH、脂肪族アミンの−NH等の親水基が外表面側に配向した安定な結晶性の皮膜を形成し、水分散性微粒子ができる。
そして、結晶性両親媒性物質、及び補助分散剤が過剰に存在する場合には、余分の結晶性両親媒性物質と、補助分散剤である、脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンとが、水中で長い繊維構造になり分散液の中で網構造を作る。これによって水分散液の分散安定度がさらに高くなり、水分散ゲルを形成することができる。図1の右の図は、その様子を模式的に示すものである。
As shown in FIG. 1, the core microparticles are often aggregated to form secondary particles. However, the method for producing the microparticles of the present invention involves crushing the aggregated secondary particles and amphiphilic properties. It is characterized in that heating is performed at the same time or more than the phase point transfer of the substance.
Specifically, by adding the crystalline amphiphile, auxiliary dispersant, and water to the fine particles, pulverizing and mixing while heating above the phase transition temperature of the crystalline amphiphile. can get.
That is, the heating causes the amphiphilic substance, which has become a molecular state having surface activity, to become higher than its phase transition temperature, adsorbs the crushed fine particles as a core, and then becomes thermodynamically stable. The alkyl group of the fatty acid molecule is adsorbed on the particle. Thereafter, by cooling, a stable crystalline film in which hydrophilic groups such as fatty acid —COOH, aliphatic alcohol —OH, and aliphatic amine —NH 2 are oriented on the outer surface side is used as an auxiliary dispersant. Water dispersible fine particles can be formed.
When the crystalline amphiphile and the auxiliary dispersant are present in excess, the extra crystalline amphiphile and the auxiliary dispersant, fatty acid, aliphatic alcohol or aliphatic amine, It becomes a long fiber structure in water and forms a network structure in the dispersion. Thereby, the dispersion stability of the aqueous dispersion is further increased, and an aqueous dispersion gel can be formed. The diagram on the right side of FIG. 1 schematically shows the situation.

分散およびコーティングの手段としてはアルティマイザー、超音波ホモジナイザー、ボールミルなどが挙げられるが、より好ましくはアルティマイザー、超音波ホモジナイザーである。
アルティマイザーの場合、オリフィスを通過することにより発生する熱により処理液温度が水分散コーティング剤の相転移温度より高温となり、液晶状態となった水分散コーティング剤が解砕された微粒子をコアとしてコーティングする。
そして、超音波ホモジナイザーの場合も、超音波照射による発熱により水分散コーティング剤の相転移点より高くなり、液晶状態となった水分散コーティング剤が超音波により解砕された微粒子をコアとしてコーティングする。
本発明において、コアとなる粒子と結晶性両親媒性物質の重量比は、1:0.05〜1:10であり、結晶性両親媒性物質と、補助分散剤である脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンの重量比は、1:0.001〜1:10である。
Examples of the means for dispersing and coating include an optimizer, an ultrasonic homogenizer, and a ball mill, but an optimizer and an ultrasonic homogenizer are more preferable.
In the case of the Optimizer, the treatment liquid temperature becomes higher than the phase transition temperature of the water-dispersed coating agent due to the heat generated by passing through the orifice, and the water-dispersed coating agent in the liquid crystal state is coated with finely divided fine particles as the core. To do.
Also in the case of an ultrasonic homogenizer, the water-dispersed coating agent, which is higher than the phase transition point of the water-dispersed coating agent due to the heat generated by ultrasonic irradiation, is coated with fine particles obtained by pulverizing the ultrasonically-dispersed water-dispersed coating agent. .
In the present invention, the weight ratio of the core particles to the crystalline amphiphile is 1: 0.05 to 1:10, and the crystalline amphiphile and the auxiliary dispersant, fatty acid and aliphatic alcohol. Alternatively, the weight ratio of the aliphatic amine is 1: 0.001 to 1:10.

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
〈使用した分散剤〉
本実施例では、結晶性両親媒性物質として、1−アミノグルコピラノシドとオレイン酸がアミド結合により連結した次式で表される化合物(両親媒性化合物1とする。)
及び、脂肪酸は両親媒性化合物1の疎水基であるオレイン酸
また、脂肪族アミンとしてオレイルアミン
を用いた。
なお、両親媒性化合物1は、水中でのゲル−液晶相転移温度が68℃で、室温で安定な結晶状態である。
また、比較例として、市販のポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート(Tween80、非イオン性界面活性剤)及びドデシル硫酸ナトリウム(SDS、アニオン性界面活性剤)を用いた。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to this Example.
<Dispersant used>
In this example, as a crystalline amphiphilic substance, a compound represented by the following formula in which 1-aminoglucopyranoside and oleic acid are linked by an amide bond (referred to as amphiphilic compound 1).
And the fatty acid is oleic acid which is a hydrophobic group of the amphiphilic compound 1
Also, oleylamine as an aliphatic amine
Was used.
The amphiphilic compound 1 has a gel-liquid crystal phase transition temperature in water of 68 ° C. and is in a stable crystalline state at room temperature.
As comparative examples, commercially available polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween 80, nonionic surfactant) and sodium dodecyl sulfate (SDS, anionic surfactant) were used.

(実施例1:アルティマイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイト(Aldrich製、一次粒子として粒径約20nm)を1000mg、上記両親媒性化合物1を4000mg、オレイン酸2mlをはかり取り、蒸留水500mLを加えた。この混合物をホモジナイザーで30分撹拌した後、アルティマイザー(スギノマシンHJP25005)に投入し、圧力245MPaで20パスし、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱ではパス数の増大ともに粒径の減少が観察され、20パスで一次粒径の粒子サイズとなった(20〜40nm)。このナノ粒子水分散液はその後6ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を凍結乾燥後、水に再分散したところ、若干粒径が上がるもの(80〜120nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。
(Example 1: Production of nanoparticles having magnetite as a core using an optimizer)
1000 mg of magnetite (manufactured by Aldrich, particle size of about 20 nm as primary particles), 4000 mg of the amphiphilic compound 1 and 2 ml of oleic acid were weighed, and 500 mL of distilled water was added. The mixture was stirred with a homogenizer for 30 minutes, and then charged into an optimizer (Sugino Machine HJP25005) and subjected to 20 passes at a pressure of 245 MPa to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, a decrease in particle size was observed with an increase in the number of passes, and the primary particle size was reached in 20 passes (20 to 40 nm). This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 6 months, and maintained a stable dispersion state.
Furthermore, when the nanoparticles were lyophilized and then redispersed in water, a slightly increased particle size (80 to 120 nm) and a good dispersion of nanoparticles were obtained.

(実施例2:超音波ホモジナイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを40mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(10〜40nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後6ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を凍結乾燥後、水に再分散したところ、ほぼ粒径が変わらないもの(15〜50nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。(図2(b))
(Example 2: Production of nanoparticles having magnetite as a core using an ultrasonic homogenizer)
40 mg of magnetite, 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.2 ml of oleic acid were weighed out and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the primary particle size was 10 to 40 nm, and no subsequent change in particle size was observed. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 6 months, and maintained a stable dispersion state.
Furthermore, when these nanoparticles were lyophilized and then redispersed in water, a dispersion having a substantially unchanged particle size (15 to 50 nm) and a good dispersion of nanoparticles was obtained. (Fig. 2 (b))

(比較例1:両親媒性化合物1のみでコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを10mg、両親媒性化合物1を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、両親媒性化合物1のみでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(350〜450nm)となった。このナノ粒子水分散液は、1ヶ月経過後には沈殿が生じていた。
(Comparative Example 1: Production of nanoparticles having magnetite as a core coated only with amphiphilic compound 1)
10 mg of magnetite and 10 mg of amphiphilic compound 1 were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated only with the amphiphilic compound 1.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (350-450 nm). The nanoparticle aqueous dispersion had a precipitate after one month.

(比較例2:SDSによってコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを40mg、両親媒性物質としてSDSを261mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(20〜50nm)となった。このナノ粒子水分散液はその後1週間以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を乾燥後、水に再分散したところ、濃縮による溶着は見られず、若干粒径が上がるもの(30〜60nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。(図2(c))
(Comparative Example 2: Production of nanoparticles having magnetite core coated with SDS)
40 mg of magnetite, 261 mg of SDS as an amphiphile, and 0.2 ml of oleic acid were weighed out and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe type ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
In dynamic light scattering, the primary particle size was 20 to 50 nm. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than one week thereafter, and maintained a stable dispersion state.
Furthermore, when the nanoparticles were dried and redispersed in water, no welding due to concentration was observed, and a slightly increased particle size (30 to 60 nm), a good dispersion of nanoparticles was obtained. (Fig. 2 (c))

(比較例3:Tween80によってコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを40mg、両親媒性物質としてTween80を1184mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、Tween80でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(10〜40nm)となった。このナノ粒子水分散液はその後1週間以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらにこのナノ粒子を乾燥後、水に再分散したところ、濃縮による溶着は見られず、若干粒径が上がるもの(40〜80nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。(図2(d))
(Comparative Example 3: Production of nanoparticles having magnetite core coated with Tween 80)
40 mg of magnetite, 1184 mg of Tween 80 as an amphiphilic substance, and 0.2 ml of oleic acid were weighed and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with Tween 80.
In dynamic light scattering, the primary particle size was 10 to 40 nm. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than one week thereafter, and maintained a stable dispersion state.
Further, when the nanoparticles were dried and redispersed in water, no welding due to concentration was observed, and a slightly increased particle size (40 to 80 nm), a good dispersion of nanoparticles was obtained. (Fig. 2 (d))

上記の比較例2、3の粒径の結果から明らかなように、本発明の両親媒性物質1を用いた場合、ナノ微粒子は、乾燥しても再分散により一次粒径近くに分散することに対して、Tween80やSDSを用いた乾燥サンプルは、本発明の両親媒性物質1を用いたサンプルより若干大きい凝集体となることが分かった。   As is clear from the particle size results of Comparative Examples 2 and 3 above, when the amphiphilic substance 1 of the present invention is used, the nanoparticles are dispersed close to the primary particle size by redispersion even when dried. On the other hand, the dried sample using Tween 80 or SDS was found to be a slightly larger aggregate than the sample using the amphiphilic substance 1 of the present invention.

(実施例3:超音波ホモジナイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを100mg、上記両親媒性化合物1を100mg、オレイルアミン0.05mlをはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径より大きい粒子サイズ(60〜120nm)となるが、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後1ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
(Example 3: Production of nanoparticles having magnetite as a core using an ultrasonic homogenizer)
100 mg of magnetite, 100 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.05 ml of oleylamine were weighed out and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the particle size was larger than the primary particle size (60 to 120 nm), but no subsequent particle size change was observed. The nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than one month thereafter, and maintained a stable dispersion state.

(実施例4:超音波ホモジナイザーを用いた、酸化チタンをコアとするナノ粒子の作製)
酸化チタン(石原産業製、ST−21、一次粒径約20nm)を200mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(10〜30nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後6ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
(Example 4: Production of nanoparticles having titanium oxide as a core using an ultrasonic homogenizer)
200 mg of titanium oxide (Ishihara Sangyo, ST-21, primary particle size of about 20 nm), 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.2 ml of oleic acid were weighed, and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the primary particle size became 10 to 30 nm, and no subsequent change in particle size was observed. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 6 months, and maintained a stable dispersion state.

(実施例5:超音波ホモジナイザーを用いた、酸化亜鉛をコアとするナノ粒子の作製)
酸化亜鉛(一次粒径約50nm)を200mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(50〜90nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後6ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
(Example 5: Production of nanoparticles having zinc oxide as a core using an ultrasonic homogenizer)
200 mg of zinc oxide (primary particle size of about 50 nm), 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.2 ml of oleic acid were weighed and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the primary particle size (50 to 90 nm) was obtained, and no subsequent change in particle size was observed. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 6 months, and maintained a stable dispersion state.

(実施例6:アミノ酸ロイシンをコアとする微粒子の作製)
ロイシン(Aldrich製、結晶の粒径約500nm)を100mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.2mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされた微粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、元の結晶より小さいサイズの粒子(70〜120nm)となり、走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、球状の粒子が観測され、ロイシンがコーティングされたことが確認された(図3)。
(Example 6: Production of fine particles having amino acid leucine as a core)
100 mg of leucine (manufactured by Aldrich, crystal particle size of about 500 nm), 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.2 ml of oleic acid were weighed and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of fine particles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, particles (70 to 120 nm) smaller in size than the original crystals were observed, and when observed with a scanning electron microscope, spherical particles were observed and it was confirmed that leucine was coated (Fig. 3).

(実施例7:2,4,6−トリヨードフェノールをコアとするナノ粒子の作製)
2,4,6−トリヨードフェノール(TCI製)を100mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.05mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、50〜230nmの微粒子となり、走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、球状の粒子が観測され、2,4,6−トリヨードフェノールがコーティングされたことが確認された(図4)。
(Example 7: Production of nanoparticles having 2,4,6-triiodophenol as a core)
100 mg of 2,4,6-triiodophenol (manufactured by TCI), 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.05 ml of oleic acid were weighed, and 40 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, fine particles of 50 to 230 nm were obtained, and observation with a scanning electron microscope revealed that spherical particles were observed and that 2,4,6-triiodophenol was coated (see FIG. 4).

(実施例8:超音波ホモジナイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の分散ゲルの作製)
マグネタイトを40mg、上記両親媒性化合物1を400mg、オレイン酸0.4mlをはかり取り、蒸留水40mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(10〜40nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液は1日後ゲル化して6ヶ月以上安定な分散ゲルになった。(図5)
Example 8 Production of Nanoparticle Dispersion Gel with Magnetite as Core Using Ultrasonic Homogenizer
40 mg of magnetite, 400 mg of the amphiphilic compound 1 and 0.4 ml of oleic acid were weighed and 40 ml of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation using a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the primary particle size was 10 to 40 nm, and no subsequent change in particle size was observed. The aqueous nanoparticle dispersion gelled after 1 day and became a stable dispersion gel for 6 months or more. (Figure 5)

金属酸化物や金属硫化物のナノ粒子は、量子ドット、DDS、磁気医療やバイオセンサ材料として有望であり、容易に水分散を可能にすることで材料光学、医療分野で大きくこれらの粒子の適用範囲を広げると期待できる。アミノ酸などの有機物質は食品添加材やDDS材料としての応用が期待されている一方、単体では極めて水分散性が悪い。本発明により、水に良く分散し、かつ乾燥、再分散可能、DDS材料としての応用の可能性があることで、機能性食品や医薬品や化粧品などでの応用研究が大いに進む可能性がある。   Metal oxide and metal sulfide nanoparticles are promising as materials for quantum dots, DDS, magnetic medicine and biosensors, and they can be easily dispersed in water, making them widely applicable in the field of materials optics and medicine. Expect to expand the range. While organic substances such as amino acids are expected to be used as food additives and DDS materials, they are extremely poor in water dispersibility when used alone. According to the present invention, since it is well dispersed in water, can be dried and redispersed, and can be applied as a DDS material, application research in functional foods, pharmaceuticals, cosmetics, and the like may greatly advance.

Claims (10)

ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い両親媒性物質からなる結晶性物質、並びに脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくとも1つからなる補助分散剤により被覆されていることを特徴とする易分散性微粒子。   Covered with a crystalline material comprising an amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and an auxiliary dispersant comprising at least one selected from fatty acids, aliphatic alcohols and aliphatic amines Easily dispersible fine particles, characterized in that 前記両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質であることを特徴とする請求項1に記載の易分散性微粒子。
The amphiphile is represented by the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The easily dispersible fine particles according to claim 1, wherein the easily dispersible fine particles are N-glycoside type glycolipids represented by the formula:
前記補助分散剤が、下記一般式(2)、(3)、(4)
HOOC−R (2)
HOOC−R (3)
N−R (4)
(式中、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
のいずれかで表わされる脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンであることを特徴とする請求項1に記載の易分散性微粒子。
The auxiliary dispersant is represented by the following general formulas (2), (3), (4)
HOOC-R 2 (2)
HOOC-R 2 (3)
H 2 N-R 2 (4 )
(In the formula, R 2 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The easily dispersible fine particles according to claim 1, which are a fatty acid, an aliphatic alcohol or an aliphatic amine represented by any one of the following:
請求項1〜3のいずれか1項に記載の易分散性微粒子が、水中に分散されてなることを特徴とする微粒子水分散液。   4. A fine particle aqueous dispersion in which the easily dispersible fine particles according to claim 1 are dispersed in water. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の易分散性微粒子が、前記両親媒性物質により形成された有機ナノチューブを含有する水中に分散されていることを特徴とする微粒子水分散ゲル。   A fine-particle water-dispersed gel, wherein the easily dispersible fine particles according to any one of claims 1 to 3 are dispersed in water containing organic nanotubes formed of the amphiphilic substance. 微粒子を水中に分散させるための分散剤であって、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い両親媒性物質からなる結晶性物質、並びに脂肪酸、脂肪族アルコール及び脂肪族アミンから選ばれる少なくとも1つからなる補助分散剤を有効成分とすることを特徴とする微粒子用混合分散剤。   A dispersing agent for dispersing fine particles in water, a crystalline substance comprising an amphiphilic substance having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and fatty acids, aliphatic alcohols and aliphatics A mixed dispersant for fine particles, comprising an auxiliary dispersant comprising at least one selected from amines as an active ingredient. 前記両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質であることを特徴とする請求項6に記載の微粒子用混合分散剤。
The amphiphile is represented by the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The mixed dispersant for fine particles according to claim 6, which is an N-glycoside type glycolipid represented by the formula:
前記補助分散剤が、下記一般式(2)、(3)、(4)
HOOC−R (2)
HO−R (3)
N−R (4)
(式中、Rは炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
のいずれかで表わされる脂肪酸、脂肪族アルコール又は脂肪族アミンであることを特徴とする請求項6に記載の微粒子用混合分散剤。
The auxiliary dispersant is represented by the following general formulas (2), (3), (4)
HOOC-R 2 (2)
HO-R 2 (3)
H 2 N-R 2 (4 )
(In the formula, R 2 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
The mixed dispersant for fine particles according to claim 6, which is a fatty acid, an aliphatic alcohol or an aliphatic amine represented by any one of:
微粒子に、請求項6〜8のいずれか1項に記載の微粒子用混合分散剤及び水を加えた後、前記相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することを特徴とする微粒子分散液の製造方法。   A fine particle dispersion, wherein the fine particle mixed dispersant according to any one of claims 6 to 8 and water are added to the fine particles, and then pulverized and mixed while being heated to the phase transition temperature or higher. Manufacturing method. 微粒子に、請求項6〜8のいずれか1項に記載の微粒子用混合分散剤及び水を加えた後、前記相転移温度以上に加熱しながら攪拌混合することを特徴とする微粒子水分散ゲルの製造方法。   A fine particle water-dispersed gel comprising: the fine particle mixed dispersant according to any one of claims 6 to 8 and water added to the fine particles, and then stirred and mixed while being heated to the phase transition temperature or higher. Production method.
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CN115475582A (en) * 2021-05-31 2022-12-16 苏州星烁纳米科技有限公司 Amphiphilic fluorescent microsphere and application thereof
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