JP2013059281A - Method for forming covered surface - Google Patents
Method for forming covered surface Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013059281A JP2013059281A JP2011199206A JP2011199206A JP2013059281A JP 2013059281 A JP2013059281 A JP 2013059281A JP 2011199206 A JP2011199206 A JP 2011199206A JP 2011199206 A JP2011199206 A JP 2011199206A JP 2013059281 A JP2013059281 A JP 2013059281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic particles
- particles
- magnetic particle
- coated surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は被覆面の形成方法に関する。より詳細には、本発明はバイオテクノロジー・ライフサイエンス分野にて用いられる被覆面を形成するための方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a coated surface. More specifically, the present invention relates to a method for forming a coated surface used in the biotechnology / life science field.
様々な物品の表面には、なにがしらの被覆が施されていることが多く、それらの被覆は剥離・脱離しないように強く固定されたものがほとんどである。つまり、被覆材が、環境の変化を受けないようにできるだけ安定した状態で物品表面に固定・接合されている場合がほとんどである。 Various types of coatings are often provided on the surfaces of various articles, and most of these coatings are strongly fixed so as not to be peeled or detached. That is, in most cases, the covering material is fixed and bonded to the surface of the article in a state as stable as possible so as not to undergo environmental changes.
しかしながら、用途によっては必要に応じて剥離・脱離できる被覆が望まれる場合がある。例えば、動物細胞の大部分を占める足場依存性細胞を培養するには、その培地の足場となる被覆が必要に応じて剥離・脱離できることが望まれる。また、反応に用いる酵素等を固定する反応容器内面の被覆や、体外診断に必要な抗体等を固定する反応容器内面への被覆なども必要に応じて剥離・脱離できることが望まれる。 However, depending on the application, a coating that can be peeled and removed as required may be desired. For example, in order to culture anchorage-dependent cells that occupy most of animal cells, it is desirable that the coating serving as a scaffold for the medium can be detached and detached as necessary. In addition, it is desirable that the inner surface of the reaction container for fixing the enzyme used for the reaction, the inner surface of the reaction container for fixing the antibody necessary for in vitro diagnosis, and the like can be peeled and removed as necessary.
これまでにも“剥離・脱離が可能な被覆”というものは存在するものの、薬剤添加、ｐＨ変化や温度変化といった環境の変化を与えなければならず、それらは細胞や蛋白質等にダメージを与える可能性がある。 Although there is a coating that can be peeled off and detached, it has to give environmental changes such as drug addition, pH change and temperature change, which damage cells and proteins. there is a possibility.
本願発明者らは、かかる課題に対して、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処して課題を解決するように試みた。つまり、本発明の主たる目的は、薬剤添加、ｐＨ変化や温度変化を経ることなく、容易に剥離・脱離が可能な被覆面を提供することである。 The inventors of the present application attempted to solve the problem by dealing with this problem in a new direction, instead of dealing with the extension of the prior art. That is, the main object of the present invention is to provide a coated surface that can be easily peeled off and detached without adding a drug, changing pH, or changing temperature.
上記課題を解決するため、本発明は、
バイオテクノロジー・ライフサイエンス分野において用いられる磁性粒子被覆面を形成する方法であって、
（ｉ）「複数の磁性粒子」または「複数の磁性粒子および液体を含んで成る磁性粒子分散液」と、面部材とが相互に接触した状態を得る工程、ならびに
（ｉｉ）「複数の磁性粒子」または「磁性粒子分散液」が接触している“面部材の面Ａ”と対向する面Ｂ側から磁場を印加する工程
を含んで成り、
工程（ｉｉ）では、磁場の印加により複数の磁性粒子を面Ａ上に膜状に配置し、それによって、面Ａにおいて磁性粒子被覆面を一時的に形成することを特徴とする方法が提供される。尚、工程（ｉ）と工程（ｉｉ）とは実施順序が逆であってもよく、工程（ｉｉ）の後に工程（ｉ）を実施してもよい。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A method of forming a magnetic particle-coated surface used in the biotechnology / life science field,
(I) “a plurality of magnetic particles” or “a magnetic particle dispersion comprising a plurality of magnetic particles and a liquid” and a surface member are in contact with each other; and (ii) “a plurality of magnetic particles Or applying a magnetic field from the side of the surface B facing the “surface A of the surface member” in contact with the “magnetic particle dispersion”,
In the step (ii), a method is provided in which a plurality of magnetic particles are arranged in a film shape on the surface A by applying a magnetic field, thereby temporarily forming a magnetic particle-coated surface on the surface A. The Note that the order of execution of step (i) and step (ii) may be reversed, and step (i) may be executed after step (ii).
本明細書において「バイオテクノロジー・ライフサイエンス分野」とは、生物ないしは生体関連物質などが扱われる分野を意味している。例えば、動物・植物の組織、微生物、動物細胞、植物細胞、遺伝子、タンパク質、脂質などの生物・生体関連物質が扱われる分野を実質的に意味している。 In the present specification, the “biotechnology / life science field” means a field in which organisms or biological substances are handled. For example, it substantially means a field in which biological / biological related substances such as animal / plant tissues, microorganisms, animal cells, plant cells, genes, proteins, lipids and the like are handled.
また、本明細書において「面部材」とは、磁性粒子を配置・配備することができる“面”を備えた部材またはその一部分のことを実質的に意味している。 Further, in the present specification, the “surface member” substantially means a member having a “surface” on which magnetic particles can be arranged and arranged, or a part thereof.
更に、本明細書において「一時的」とは、永続的・恒久的な磁性粒子被覆面を形成するのではなく、実際の用途に応じて面Ａから磁性粒子被覆面を最終的には剥離させること、特には、個々の粒子又は幾つかの粒子同士が部分的に凝集した状態へと解離させることを実質的に意味している。また、本明細書において「膜状」とは、磁性粒子被覆面を成す磁性粒子膜が薄い層状に形成されることを実質的に意味している（例えば、磁性粒子膜の全体厚さが０．５〜１０００μｍ程度となるような態様を指している）。 Further, in the present specification, “temporary” does not form a permanent / permanent magnetic particle-coated surface, but finally peels the magnetic particle-coated surface from the surface A according to the actual application. In particular, this means substantially dissociating individual particles or several particles into a partially aggregated state. In this specification, “film-like” substantially means that the magnetic particle film forming the magnetic particle-coated surface is formed in a thin layer (for example, the total thickness of the magnetic particle film is 0). It refers to an aspect of about 5 to 1000 μm).
ある好適な態様では、磁性粒子被覆面の“一時的形成”ゆえ、印加した磁場を除去することによって、膜状に配置されていた磁性粒子を面Ａから離脱させる。 In a preferred embodiment, because of the “temporary formation” of the magnetic particle-coated surface, the magnetic particles arranged in a film shape are separated from the surface A by removing the applied magnetic field.
ある好適な態様では、磁場の印加に際して「サブ磁石がマトリックス状に複数配置されて構成された磁石集合体」を面Ｂ側に供する。これによって、磁性粒子被覆面を均一に形成することができる。つまり、そのような磁石集合体を供することによって、磁性粒子被覆面の面内均一性（磁性粒子の均一膜状配置）を向上させることができる。例えば、「微小もしくは細いサブ磁石がマトリックス状に複数配置されることにより構成された磁石集合体」を面部材の面Ｂ側に配置してよい。 In a preferred aspect, when applying a magnetic field, a “magnet assembly formed by arranging a plurality of sub-magnets in a matrix” is provided on the surface B side. As a result, the magnetic particle-coated surface can be formed uniformly. That is, by providing such a magnet assembly, in-plane uniformity (uniform film arrangement of magnetic particles) of the magnetic particle-coated surface can be improved. For example, “a magnet assembly configured by arranging a plurality of minute or thin sub-magnets in a matrix” may be disposed on the surface B side of the surface member.
ある好適な態様では、磁性粒子被覆面において、磁性粒子から成る層が複数積層した磁性粒子膜を一時的に形成する。つまり、工程（ｉｉ）では、単一の粒子層から成るものではなく、複数の粒子が積み上がるように３次元的に配置された磁性粒子膜を形成する。 In a preferred embodiment, a magnetic particle film in which a plurality of layers made of magnetic particles are laminated is temporarily formed on the magnetic particle-coated surface. That is, in the step (ii), a magnetic particle film that is not composed of a single particle layer but is three-dimensionally arranged so that a plurality of particles are stacked is formed.
ある好適な態様において、磁性粒子被覆面として、複数の磁性粒子から構成された多孔性被覆面を形成する。例えば、粒子の外輪形状に基づく凹凸や、隣接する磁性粒子から形成された隙間部分に起因した“孔”を備えた磁性粒子被覆面を形成する。 In a preferred embodiment, a porous coated surface composed of a plurality of magnetic particles is formed as the magnetic particle coated surface. For example, a magnetic particle-coated surface having irregularities based on the outer ring shape of the particles and “holes” caused by gaps formed from adjacent magnetic particles is formed.
本発明の方法では、磁性粒子被覆面を培地担体または反応担体として用いることができる。また、粒子の外輪形状に基づく凹凸や、磁性粒子間に形成された「磁性粒子被覆面の隙間部分（即ち、上述した“孔”）」などは、表面積の大きな反応場として用いることができ、またナノピラー細胞培養シートと類似の効果（３次元組織体(スフェロイド)形成）も期待できる。特に本発明では、磁性粒子被覆面の最表面部分を、足場依存性細胞の培養のための足場として用いてよいし、あるいは、磁性粒子被覆面の最表面部分またはそこに形成された被覆内部の粒子表面部分を、酵素、抗体または抗原を固定するための担体として用いてもよい。 In the method of the present invention, the magnetic particle-coated surface can be used as a medium carrier or a reaction carrier. In addition, the unevenness based on the outer ring shape of the particles, the “gap part of the magnetic particle-coated surface (that is, the above-mentioned“ hole ”) formed between the magnetic particles can be used as a reaction field with a large surface area, In addition, an effect similar to that of the nanopillar cell culture sheet (formation of a three-dimensional tissue (spheroid)) can be expected. In particular, in the present invention, the outermost surface portion of the magnetic particle-coated surface may be used as a scaffold for culturing an anchorage-dependent cell, or the outermost surface portion of the magnetic particle-coated surface or the inside of the coating formed thereon. The particle surface portion may be used as a carrier for immobilizing an enzyme, antibody or antigen.
本発明に従えば、磁性粒子の表面特性を備え、かつ、磁性粒子形状に基づく形態を備えた被覆面を形成することができる。このような“磁性粒子被覆面”は、背面側から磁場を印加して形成することができるので、磁場の印加時間および印加場所を適宜調整することによって、所望の時間および箇所に“磁性粒子被覆面”を形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form a coated surface having the surface characteristics of magnetic particles and having a form based on the shape of magnetic particles. Such a “magnetic particle-coated surface” can be formed by applying a magnetic field from the back side. Therefore, by appropriately adjusting the time and place of application of the magnetic field, Surface "can be formed.
磁性粒子の表面特性は、磁性物質を包む物質や粒子の表面処理によって任意に変更することができる。これは、磁性粒子の表面特性を調整することによって、必要な被覆面の特性を容易に調整できることを意味している。それゆえ、磁性粒子被覆面を足場依存性細胞の培養のための足場として好適に用いたり、あるいは、酵素、抗体または抗原を固定するための担体として磁性粒子被覆面を好適に用いたりできる。また、磁性粒子の形状に基づく形態についていえば、粒子の外輪形状に基づく凹凸を被覆面に対して供することができたり、隣接する磁性粒子から隙間部分を形成できるので（つまり、磁性粒子被覆面においては凹凸や隙間部分に起因した“孔”が形成されるので）、それらをバイオ処理に好適に活用することができる。例えば、“孔”構造（特に多孔構造）ゆえ、磁性粒子被覆面における表面積を増大させることができ、その結果、細胞培養効率や反応効率などを向上させることができる。例えば、磁性粒子被覆面における凹凸／隙間部分／孔などは、表面積の大きな反応場として用いることができたり、ナノピラー細胞培養シートと類似の効果（３次元組織体(スフェロイド)形成）が期待できたりする。 The surface characteristics of the magnetic particles can be arbitrarily changed by the substance enclosing the magnetic substance or the surface treatment of the particles. This means that necessary characteristics of the coated surface can be easily adjusted by adjusting the surface characteristics of the magnetic particles. Therefore, the magnetic particle-coated surface can be suitably used as a scaffold for culturing anchorage-dependent cells, or the magnetic particle-coated surface can be suitably used as a carrier for immobilizing an enzyme, antibody or antigen. In addition, regarding the form based on the shape of the magnetic particles, irregularities based on the outer ring shape of the particles can be provided to the coated surface, or gap portions can be formed from adjacent magnetic particles (that is, the magnetic particle coated surface). In this case, since “holes” due to irregularities and gaps are formed, these can be suitably used for bioprocessing. For example, because of the “pore” structure (particularly the porous structure), the surface area of the magnetic particle-coated surface can be increased, and as a result, cell culture efficiency, reaction efficiency, and the like can be improved. For example, irregularities / gap parts / holes on the magnetic particle-coated surface can be used as a reaction field with a large surface area, or an effect similar to that of a nanopillar cell culture sheet (formation of a three-dimensional tissue (spheroid)) can be expected. To do.
このような磁性粒子被覆面は、磁場吸引により形成されているので、磁場を除去するだけで容易に被覆面を剥離・脱離することができる。つまり、本発明においては、被覆面の形成や剥離・脱離などを、薬剤添加、ｐＨ変化および温度変化を伴うことなく実施することができ、被覆面上に接着した生物・生体関連物質にダメージを与える可能性は減じられている。 Since such a magnetic particle-coated surface is formed by magnetic field attraction, the coated surface can be easily peeled and detached by simply removing the magnetic field. In other words, in the present invention, the formation, separation, and removal of the coated surface can be performed without adding a drug, pH change, and temperature change, and damage the biological / biological related substance adhered on the coated surface. The possibility of giving is reduced.
以下にて、図面を参照しながら、本発明の方法について詳細に説明する。図面に示す各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the various elements shown in the drawings are merely schematically shown for understanding of the present invention, and the dimensional ratio, appearance, and the like may differ from the actual ones.
［本発明の方法］
本発明の方法のフローを図１に示す。本発明の実施に際しては、まず工程（ｉ）を実施する。つまり、「複数の磁性粒子」または「複数の磁性粒子および液体を含んで成る磁性粒子分散液」と、面部材とが相互に接触した状態を得る。例えば、図２（ａ）に示すように、「複数の磁性粒子１０および液体２０を含んで成る磁性粒子分散液３０」と面部材５０とが相互に接触した状態を得る。
[Method of the present invention]
The flow of the method of the present invention is shown in FIG. In carrying out the present invention, step (i) is first carried out. That is, a state where “a plurality of magnetic particles” or “a magnetic particle dispersion liquid including a plurality of magnetic particles and a liquid” and the surface member are in contact with each other is obtained. For example, as shown in FIG. 2A, the “magnetic particle dispersion 30 including a plurality of magnetic particles 10 and the liquid 20” and the surface member 50 are in contact with each other.
用いられる磁性粒子１０は、磁性を呈する粒子であって、磁気応答性を有している。ここでいう「磁気応答性を有している」とは、磁石等による外部磁界・外部磁場が存在するとき、磁界・磁場により磁化する、あるいは磁石に吸着するなど、磁界・磁場に対して感応性を示すことを意味している。尚、後述するが、磁性粒子には、フェライトなどの磁性物質だけでなく、ポリマー、セラミックおよび金属などの非磁性物質が付加的に含まれていてよい。 The magnetic particle 10 used is a particle exhibiting magnetism and has magnetic responsiveness. The term “having magnetic responsiveness” as used herein refers to sensitivity to a magnetic field / magnetic field, such as magnetizing or adsorbing to a magnetic field / external magnetic field when an external magnetic field / external magnetic field is present. It means to show sex. As will be described later, the magnetic particles may additionally contain not only a magnetic substance such as ferrite but also a nonmagnetic substance such as polymer, ceramic and metal.
磁性粒子の粒径についていえば、“磁場に起因した面部材への固定（即ち、面Ａへの膜状配置）”を可能とする磁化が発現するサイズ以上であることが少なくとも求められるものの、そのサイズ以上であれば特に制限されないので、用途に応じて適宜選択すればよい。上記磁化が発現するサイズは液体を含むか否か、磁性物質の種類、コーティングの種類や比率、あるいは用いる磁場の強さ等によって異なるが、一例を挙げるとすると、粒径（または平均粒径）が５０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上である。その一方、磁性粒子の粒径が必要以上に大きくなると、磁性粒子被覆面における隙間が大きくなり過ぎ、被覆面としての効果が減じられるので、一般的に粒径（または平均粒径）は５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下、更に好ましくは２００μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下である。尚、本明細書にいう「粒径」とは、粒子画像の重心を通る径の測定値の平均（例えば最小値と最大値との平均）を実質的に意味している。そして、「平均粒径」とは、粒子の透過または走査型電子顕微鏡写真または光学顕微鏡写真に基づいて例えば３００個の粒子の粒径サイズを測定し、その数平均として算出した粒子サイズを実質的に意味している。 Speaking of the particle size of the magnetic particles, it is at least required to be larger than the size at which magnetization that enables “fixation to the surface member due to the magnetic field (ie, film-like arrangement on the surface A)” is expressed, Since it will not be restrict | limited especially if it is the size or more, what is necessary is just to select suitably according to a use. The size at which the magnetization appears is dependent on whether or not it contains a liquid, the type of magnetic substance, the type and ratio of coating, or the strength of the magnetic field used. For example, the particle size (or average particle size) Is 50 nm or more, preferably 100 nm or more. On the other hand, if the particle size of the magnetic particles becomes larger than necessary, the gap on the magnetic particle coating surface becomes too large and the effect as the coating surface is reduced, so the particle size (or average particle size) is generally 5 mm or less. More preferably, it is 1 mm or less, more preferably 200 μm or less, and most preferably 50 μm or less. The “particle size” in the present specification substantially means the average of measured values of the diameter passing through the center of gravity of the particle image (for example, the average of the minimum value and the maximum value). The “average particle size” means that, for example, the particle size of 300 particles is measured based on particle transmission, scanning electron micrograph or optical micrograph, and the particle size calculated as the number average is substantially It means to.
磁性粒子の磁気特性も特には制限されないものの、磁性粒子を一時的に面部材へ固定しておくことに鑑みると、飽和磁化が高いものが好ましい。ただし粒径が小さくなるほど高い飽和磁化が必要となる一方、粒径が大きい場合にはそれほど大きな飽和磁化は必須でないので、飽和磁化は一概には規定できない。例えば、「磁場により固定した状態の実際の使用条件下における磁性粒子の残存率」なるもので規定すれば、９０〜１００％残存するのが好ましい。更にいえば、９５〜１００％残存するのがより好ましく、９８％以上残存するのがさらに好ましい（尚、ここでいう「残存率」とは、実際に使用する場合と同等の条件で、使用開始時に磁場により固定された磁性粒子重量に対する使用終了時における残存磁性粒子重量の比率のことを意味している。物質の出入りがない場合には残存率は１００％になるが、洗浄工程等が入る場合やフロー系等では磁性粒子が流されて１００％よりも少なくなる場合がある。）。その一方で、磁性粒子被覆面の剥離・脱離後においては粒子同士が磁気的に強く凝集しない方がよいので、残留磁化は小さい方が好ましい。その点でいえば、例えば磁性粒子の残留磁化は０〜１０Ａ・ｍ２／ｋｇであることが好ましく、より好ましくは０〜５Ａ・ｍ２／ｋｇである。 Although the magnetic properties of the magnetic particles are not particularly limited, those having a high saturation magnetization are preferable in view of temporarily fixing the magnetic particles to the surface member. However, as the particle size becomes smaller, higher saturation magnetization is required. On the other hand, when the particle size is larger, the saturation magnetization cannot be defined unconditionally because the saturation magnetization is not so large. For example, it is preferable that 90 to 100% remain if it is defined by “remaining ratio of magnetic particles under actual use conditions fixed by a magnetic field”. Furthermore, it is more preferable that 95 to 100% remain, and it is even more preferable that 98% or more remain (note that the “residual rate” referred to here is the same as the actual use, and the use is started. It means the ratio of the residual magnetic particle weight at the end of use to the magnetic particle weight fixed by the magnetic field sometimes. In some cases or in flow systems, the magnetic particles may be flowed and may be less than 100%.) On the other hand, since it is better that the particles are not strongly magnetically aggregated after peeling or detachment of the magnetic particle-coated surface, it is preferable that the residual magnetization is small. In that respect, for example, the remanent magnetization of the magnetic particles is preferably 0 to 10 A · m 2 / kg, more preferably 0 to 5 A · m 2 / kg.
磁性粒子の形状も特に制限されず、球形、楕円体形、多面体形、針状形、不定形等など、所望の被覆面を形成できればいずれでも構わない。また、用いられる磁性粒子は、一次粒子が凝集した形態であってもよい。 The shape of the magnetic particles is not particularly limited, and any shape may be used as long as a desired coated surface can be formed, such as a sphere, an ellipsoid, a polyhedron, a needle, an indefinite shape, or the like. Further, the magnetic particles used may be in a form in which primary particles are aggregated.
上記のような特性を有する限り、磁性粒子の磁性物質はいずれの材質であってもよい。例えば、磁性物質は、強磁性粒子であるのが好ましく、例示すると強磁性酸化物粒子である。強磁性粒子の材質は、鉄、コバルト、ニッケルなどの公知の金属ならびにそれらの合金および酸化物などであってよい。特に磁界に対する吸引力に優れることから、強磁性酸化物粒子として強磁性酸化鉄や窒化鉄を用いることが好ましい。この強磁性酸化鉄としては、公知の種々のものを使用できるものの、特に化学的安定性に優れることから、マグヘマイト（γ−Ｆ ｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ニッケル亜鉛フェライト：Ｎｉ（1−Ｘ）ＺｎＸＦｅ２Ｏ４（０＜Ｘ＜１）およびマンガン亜鉛フェライト：Ｍｎ（1−ｘ）ＺｎＸＦｅ２Ｏ４（０＜Ｘ＜１）から成る群から選択される少なくとも１種のフェライトであることが好ましい。これらの中でも大きな磁化量を有しており、磁界に対する感応性に優れたマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）が特に好ましい。磁性粒子は超常磁性粒子であってもよく、例えば粒径１０ｎｍ以下の磁性酸化鉄粒子、ＦｅＰｔ粒子やＦｅ粒子などを使用してよい。さらに、磁性粒子は、軟磁性粒子であってもよく、例えば軟磁性鉄粒子であってよい。この粒子材質としては、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金および／またはナノクリスタル磁性合金等を使用することができる。 As long as it has the above characteristics, the magnetic substance of the magnetic particles may be any material. For example, the magnetic substance is preferably a ferromagnetic particle, for example, a ferromagnetic oxide particle. The material of the ferromagnetic particles may be a known metal such as iron, cobalt, nickel, and alloys and oxides thereof. In particular, it is preferable to use ferromagnetic iron oxide or iron nitride as the ferromagnetic oxide particles because of excellent attraction to a magnetic field. Although various known iron oxides can be used as the ferromagnetic iron oxide, maghemite (γ-F e 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), nickel zinc ferrite is particularly excellent because of its excellent chemical stability. Selected from the group consisting of: Ni (1-X) Zn X Fe 2 O 4 (0 <X <1) and manganese zinc ferrite: Mn (1-x) Zn X Fe 2 O 4 (0 <X <1) At least one type of ferrite is preferred. Among these, magnetite (Fe 3 O 4 ) having a large amount of magnetization and excellent sensitivity to a magnetic field is particularly preferable. The magnetic particles may be superparamagnetic particles. For example, magnetic iron oxide particles having a particle size of 10 nm or less, FePt particles, Fe particles, and the like may be used. Further, the magnetic particles may be soft magnetic particles, for example, soft magnetic iron particles. As the particle material, silicon steel, permalloy, sendust, permendur, soft ferrite, amorphous magnetic alloy and / or nanocrystal magnetic alloy can be used.
上述したように、磁性粒子の形状は、球形、楕円体形、多面体形やこれらに近い不定形等であってよいものの、磁性粒子は小さい残留磁化を有することが好ましいので、形状磁気異方性を有する磁性物質（例えば強磁性酸化鉄）の場合では、等方的な形状に近い形状が好ましい。 As described above, the shape of the magnetic particles may be spherical, ellipsoidal, polyhedral, or an indefinite shape close to these, but the magnetic particles preferably have a small remanent magnetization. In the case of a magnetic substance (for example, ferromagnetic iron oxide), a shape close to an isotropic shape is preferable.
磁性粒子は磁性物質だけでなく、非磁性物質を含んでいてもよい。例えば、生体関連物質、ポリマー、セラミックス等の無機物質、または金属等を含んでいてよい。それらの中にはさらに別の成分が含まれていてもよく、例えば、架橋剤、分散剤、安定剤、可塑剤、界面活性剤、色素等が含まれていてもよい。 The magnetic particles may contain not only a magnetic substance but also a non-magnetic substance. For example, it may contain a biological substance, an inorganic substance such as a polymer or ceramics, or a metal. Other components may be contained in them, and for example, a crosslinking agent, a dispersing agent, a stabilizer, a plasticizer, a surfactant, a pigment, and the like may be contained.
磁性粒子に含まれる非磁性物質についていえば、特に用途に適した物質を選択することが重要である。例えば、細胞培養用途においては、細胞が接着するように親水性を呈する物質で表面を覆うことが好ましい。また、酵素反応、抗原抗体反応等においては、酵素、抗体または抗原などを結合させるための官能基もしくは物質、非特異結合を抑制する官能基や物質、または、活性や反応を阻害する金属イオン等の溶出を抑制する物質等で表面を覆うことが好ましい。 Regarding the non-magnetic substance contained in the magnetic particles, it is important to select a substance particularly suitable for the application. For example, in cell culture applications, it is preferable to cover the surface with a hydrophilic substance so that the cells adhere. In enzyme reactions, antigen-antibody reactions, etc., functional groups or substances for binding enzymes, antibodies, antigens, etc., functional groups or substances that suppress non-specific binding, or metal ions that inhibit activities or reactions, etc. It is preferable to cover the surface with a substance or the like that suppresses elution.
磁性物質と非磁性物質とから成るハイブリッドな粒子形態としては、特に制限されるものではないが、磁性物質のコアを非磁性物質のシェルで覆った形態、非磁性物質の中に複数の磁性物質を分散させた形態、非磁性物質のコアに磁性物質のシェルで覆った形態、さらに非磁性物質のシェルをもう１層重ねた形態などを挙げることができる。先に挙げたものほど磁性物質の比率を高くしやすいため、強い磁性粒子被覆面を形成するにはその順に選択することが好ましい。磁性粒子中の磁性物質の比率は、被覆面において適当な強度を得るため、５体積％以上であることが好ましく、２０体積％であることがより好ましく、５０体積％以上であることがさらに好ましい（磁性粒子の体積基準）。 A hybrid particle form composed of a magnetic substance and a non-magnetic substance is not particularly limited, but a form in which the core of the magnetic substance is covered with a shell of the non-magnetic substance, and a plurality of magnetic substances in the non-magnetic substance. And the like, a form in which the core of the nonmagnetic substance is covered with a shell of the magnetic substance, and a form in which another shell of the nonmagnetic substance is stacked. Since the ratios of the magnetic substances are easier to increase as listed above, it is preferable to select them in that order in order to form a strong magnetic particle-coated surface. The ratio of the magnetic substance in the magnetic particles is preferably 5% by volume or more, more preferably 20% by volume, and still more preferably 50% by volume or more in order to obtain an appropriate strength on the coated surface. (Based on volume of magnetic particles).
磁性粒子に用いられるポリマーとして代表的なものを例示すれば、スチレン樹脂、スチレン誘導体の重合体、アクリル樹脂、アクリル誘導体の重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアルキレングリコール、セルロース、キチン、キトサン、ポリアミン、ポリイミン、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、スチレン−ブタジエンゴム等、および、これらの誘導体・共重合体等を挙げることができる。また、磁性粒子に用いられるセラミックス等の無機物質として代表的なものを例示すれば、シリカ、活性炭、ケイ酸マグネシウム、ハイドロキシアパタイト等を挙げることができる。更には、磁性粒子に用いられる金属として代表的なものを例示すれば、金、銀、銅、チタン等やこれらの合金等が挙げられる。 Examples of typical polymers used for magnetic particles include styrene resin, styrene derivative polymer, acrylic resin, acrylic polymer, polycarbonate, polyester, polyamide, polyurethane, polyalkylene glycol, cellulose, chitin, Examples thereof include chitosan, polyamine, polyimine, polyolefin, cyclic polyolefin, styrene-butadiene rubber, and derivatives / copolymers thereof. Examples of typical inorganic substances such as ceramics used for the magnetic particles include silica, activated carbon, magnesium silicate, hydroxyapatite, and the like. Furthermore, if a typical thing is shown as a metal used for a magnetic particle, gold | metal | money, silver, copper, titanium etc., these alloys etc. will be mentioned.
工程（ｉ）において磁性粒子分散液３０を使用する場合、かかる分散液は、磁性粒子１０と液体２０とを相互に混ぜ合わせることによって調製することができる。磁性粒子と共に使用される液体は、特に制限されるわけではないが、水、培養液（例えば足場依存性細胞の培養に適した液体）、溶剤、バッファー、反応溶液、および検体液などの流体を挙げることができる。特に本発明はバイオテクノロジー・ライフサイエンス分野に関するものであり、その点に鑑みれば、動物・植物の組織、微生物、動物細胞、植物細胞、遺伝子、タンパク質および脂質などの生物・生体関連物質が液体中に含まれ得る。尚、磁性粒子の分散性を向上させるためには、必要に応じて界面活性剤などが液体に加えられてもよい。 When the magnetic particle dispersion 30 is used in step (i), such a dispersion can be prepared by mixing the magnetic particles 10 and the liquid 20 with each other. The liquid used with the magnetic particles is not particularly limited, but fluids such as water, a culture solution (for example, a liquid suitable for culturing anchorage-dependent cells), a solvent, a buffer, a reaction solution, and a sample solution may be used. Can be mentioned. In particular, the present invention relates to the field of biotechnology / life science. In view of this, biological / biological substances such as animal / plant tissues, microorganisms, animal cells, plant cells, genes, proteins and lipids are present in liquids. Can be included. In order to improve the dispersibility of the magnetic particles, a surfactant or the like may be added to the liquid as necessary.
磁性粒子と液体とを混合する際の温度条件は、特に制限はなく、例えば常温である。また、混合する際の圧力条件も特に制限はなく、大気圧下で行うことができる。液体中に磁性粒子を供給するだけで、磁性粒子が液体中に好適に分散する場合においては特に攪拌操作は必要ないものの、磁性粒子の分散を促進するためにマグネティックスターラーやスリーワンモータなどの攪拌機を用いてもよい。尚、磁性粒子は、それが複数個存在する粉末形態として供給され得る。供される粉末形態の粒子量は、被覆面サイズや用途等との関係で決まってくるものであり、総括的に特定できるものではないが、少なくとも被覆面サイズ領域をカバーできる量が必要とされる（あくまでも一例であるが、おおよそ１０−３ｇ〜１０３ｇ程度の磁性粒子粉末が必要となり得る）。 The temperature condition for mixing the magnetic particles and the liquid is not particularly limited, and is, for example, room temperature. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the pressure conditions at the time of mixing, and it can carry out under atmospheric pressure. In the case where the magnetic particles are suitably dispersed in the liquid simply by supplying the magnetic particles in the liquid, a stirring operation is not required, but a stirrer such as a magnetic stirrer or a three-one motor is used to promote the dispersion of the magnetic particles. It may be used. The magnetic particles can be supplied in a powder form in which a plurality of magnetic particles are present. The amount of particles in the form of powder provided is determined by the relationship with the coated surface size and application, etc., and cannot be specified as a whole, but at least an amount that can cover the coated surface size region is required. (It is only an example, but about 10 −3 g to 10 3 g of magnetic particle powder may be required).
工程（ｉ）において磁性粒子または磁性粒子分散液と接触した状態で使用される面部材は、磁性粒子を配置・配備させることができる“面”を備えている。つまり、「面部材」は、そのような“面”を備えた部材またはその一部分であるといえる。具体的な「面部材」は、容器、容器の内壁部（例えば底壁部）、プレート部材、および流路部材などである。尚、“面”は、平面であることが一般に好ましいものの、特にそれに限定されず、曲面や凹凸面であってもよい。また、“面”は、平滑面に限らず、粗面であってもよい。 In the step (i), the face member used in contact with the magnetic particles or the magnetic particle dispersion has a “face” on which the magnetic particles can be arranged and arranged. That is, it can be said that the “surface member” is a member having such a “surface” or a part thereof. Specific “surface members” include a container, an inner wall portion (for example, a bottom wall portion) of the container, a plate member, and a flow path member. In addition, although it is generally preferable that the “surface” is a flat surface, the surface is not particularly limited, and may be a curved surface or an uneven surface. Further, the “surface” is not limited to a smooth surface, and may be a rough surface.
例えば、磁性粒子分散液が使用され、「面部材」が容器の底壁部となる場合では（図３参照）、液体を予め容器に仕込んでおき、その容器中の液体に対して磁性粒子を供することによって、磁性粒子分散液と面部材とが相互に接触した状態を得ることができる。また、「面部材」がプレート部材の場合では、予め調製しておいた磁性粒子分散液をプレート部材へと供することによって、磁性粒子分散液と面部材とが相互に接触した状態を得ることができる。尚、磁性粒子分散液でなくて“複数の磁性粒子”がそのまま使用され、「面部材」が容器の底壁部となる場合では、容器内に磁性粒子を供するだけで（即ち、容器の内側に複数の磁性粒子を入れることによって）、磁性粒子と面部材とが相互に接触した状態を得ることができる。同様に、磁性粒子分散液でなくて“複数の磁性粒子”がそのまま使用され、「面部材」がプレート部材となる場合では、プレート部材に磁性粒子を供するだけで（即ち、プレート部材の上面に対して複数の磁性粒子を載せることによって）、磁性粒子と面部材とが相互に接触した状態を得ることができる。 For example, when a magnetic particle dispersion is used and the “surface member” is the bottom wall of the container (see FIG. 3), the liquid is charged in advance in the container, and the magnetic particles are applied to the liquid in the container. By providing, the state in which the magnetic particle dispersion and the surface member are in contact with each other can be obtained. In the case where the “surface member” is a plate member, a state in which the magnetic particle dispersion and the surface member are in contact with each other can be obtained by supplying the magnetic particle dispersion prepared in advance to the plate member. it can. In the case where “a plurality of magnetic particles” are used as they are instead of the magnetic particle dispersion and the “surface member” is the bottom wall of the container, only the magnetic particles are provided in the container (that is, the inner side of the container). By putting a plurality of magnetic particles into the magnetic material, it is possible to obtain a state in which the magnetic particles and the surface member are in contact with each other. Similarly, in the case where “a plurality of magnetic particles” are used as they are instead of the magnetic particle dispersion and the “surface member” is a plate member, only the magnetic particles are provided on the plate member (that is, on the upper surface of the plate member). On the other hand, by placing a plurality of magnetic particles), a state in which the magnetic particles and the surface member are in contact with each other can be obtained.
工程（ｉ）に引き続いて、工程（ｉｉ）を実施する。つまり、「複数の磁性粒子」または「複数の磁性粒子および液体を含んで成る磁性粒子分散液」が接触している“面部材の面Ａ”と対向する面Ｂ側から磁場を印加する。例えば、図２（ｂ）に示すように、磁性粒子分散液３０が接触している“面部材の面Ａ”の背面側となる面Ｂ側から磁場を印加する。磁場の印加によって複数の磁性粒子を面Ａ上に膜状に配置し、それによって、面部材の面Ａにおいて磁性粒子被覆面を一時的に形成する。 Subsequent to step (i), step (ii) is performed. That is, a magnetic field is applied from the surface B side facing the “surface A of the surface member” in contact with “a plurality of magnetic particles” or “a magnetic particle dispersion containing a plurality of magnetic particles and a liquid”. For example, as shown in FIG. 2B, a magnetic field is applied from the surface B side which is the back side of the “surface A of the surface member” with which the magnetic particle dispersion liquid 30 is in contact. A plurality of magnetic particles are arranged in a film shape on the surface A by applying a magnetic field, whereby a magnetic particle-coated surface is temporarily formed on the surface A of the surface member.
工程（ｉｉ）の磁場は、磁性粒子を面に固定しておくことができるものであれば、いかなるものを用いて発生させてもよい。例えば、磁場印加のために、永久磁石または電気的な磁石などを用いてよい。永久磁石は、例えば、希土類磁石のサマリウム-コバルト磁石やネオジム磁石、フェライト磁石の酸化鉄磁石、合金磁石のアルニコ磁石や鉄-クロム-コバルト磁石等を用いることができる。また電気的な磁石としては、例えば、電磁石やソレノイド等を用いてよい。必要な磁場の強さは磁性粒子の磁気的な特性によっても異なるが、上述したような「実際の使用条件下における磁性粒子の残存率」を発現できる磁場の強さを供するものが好ましい。 The magnetic field in step (ii) may be generated using any material as long as the magnetic particles can be fixed to the surface. For example, a permanent magnet or an electric magnet may be used for applying a magnetic field. As the permanent magnet, for example, a rare earth magnet samarium-cobalt magnet or neodymium magnet, an iron oxide magnet of a ferrite magnet, an alnico magnet of an alloy magnet, an iron-chromium-cobalt magnet, or the like can be used. For example, an electromagnet or a solenoid may be used as the electric magnet. The required strength of the magnetic field varies depending on the magnetic properties of the magnetic particles, but those providing the strength of the magnetic field capable of expressing the “remaining ratio of magnetic particles under actual use conditions” as described above are preferable.
ここで、磁場の強さは距離の二乗に反比例するため、所望の面の背面（即ち“Ｂ面”）になるべく近い位置に磁石を設置することが好ましい。同様の理由により、磁石の形状は、磁性粒子被覆を形成する部分全体に渡ってなるべく均一な距離で近接可能となる形状が好ましい。例えば、所望の面（“面Ａ”）が平面であれば、少なくとも１つの面が平面となった磁石が好ましい。また、所望の面（“面Ａ”）が曲面であれば、少なくとも１つの面が曲面となった磁石（特に面Ａと相補的な曲面形状を有する磁石）が好ましい。 Here, since the strength of the magnetic field is inversely proportional to the square of the distance, it is preferable to install a magnet at a position as close as possible to the back surface of the desired surface (ie, “B surface”). For the same reason, the shape of the magnet is preferably a shape that can be approached at a distance as uniform as possible over the entire portion where the magnetic particle coating is formed. For example, if the desired surface (“surface A”) is a flat surface, a magnet having at least one flat surface is preferable. Further, if the desired surface (“surface A”) is a curved surface, a magnet having at least one curved surface (particularly a magnet having a curved surface shape complementary to the surface A) is preferable.
磁性粒子被覆を形成する領域が十分に狭い場合、例えば概ね短手長さが２ｃｍ以下の場合、１つの磁石で磁性粒子被覆を得ることができる。しかしながら、短手長さが２ｃｍよりも大きくなると、磁石周囲の磁場に対して中心部の磁場が弱くなるため、膜厚が均一な磁性粒子被覆を得ることが一般に難しくなる。そこで、本願発明者らは、鋭意検討した結果、小さい磁石をＮ極Ｓ極交互に並べると被覆面形成に効果的となり、磁性粒子被覆サイズが大きくても均一な膜厚の磁性粒子被覆を得ることができることを見出した（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）。特に本発明においては、図４（ａ）に示すような「サブ磁石６０’がマトリックス状に複数配置されることにより構成された磁石集合体６０」を用いることが好ましい。即ち、「サブ磁石６０’が行列状または格子状に整列して配置されることにより構成された磁石集合体６０」を用いることが好ましい。具体的には図４（ａ）に示すように、横方向（“行”方向）および縦方向（“列”方向）に整列するサブ磁石６０’のＮ極またはＳ極が集合体の上面・下面において交互に表出するように、磁石集合体６０を構成することが好ましい。個々のサブ磁石６０’が円柱形状を有する場合、被覆形成面の背面に向ける面（即ち“Ｂ面側”に向ける面）の短径サイズは、５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３ｍｍ以下である。尚、サブ磁石６０’における“背面に向ける面”（“Ｂ面側”に向ける面）の形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、あるいはこれらを組み合わせたような中間的な形状であってよい。 When the region for forming the magnetic particle coating is sufficiently narrow, for example, when the short length is approximately 2 cm or less, the magnetic particle coating can be obtained with one magnet. However, when the short length is larger than 2 cm, the magnetic field at the center is weaker than the magnetic field around the magnet, so that it is generally difficult to obtain a magnetic particle coating with a uniform film thickness. Accordingly, as a result of intensive studies, the inventors of the present application have found that if small magnets are alternately arranged in N and S poles, it becomes effective for forming a coating surface, and even when the magnetic particle coating size is large, a magnetic particle coating having a uniform film thickness is obtained. It was found that this can be done (see FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b)). Particularly in the present invention, it is preferable to use a “magnet assembly 60 configured by arranging a plurality of sub-magnets 60 ′ in a matrix shape” as shown in FIG. That is, it is preferable to use “a magnet assembly 60 configured by arranging sub-magnets 60 ′ arranged in a matrix or a lattice pattern”. Specifically, as shown in FIG. 4A, the N pole or S pole of the sub-magnet 60 ′ aligned in the horizontal direction (“row” direction) and the vertical direction (“column” direction) is the top surface of the assembly. It is preferable to configure the magnet assembly 60 so as to alternately appear on the lower surface. When each sub-magnet 60 'has a cylindrical shape, the minor axis size of the surface facing the back surface of the coating forming surface (that is, the surface facing the "B surface side") is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less. . The shape of the “surface facing the back surface” (surface facing the “B surface side”) of the sub magnet 60 ′ is a square, a rectangle, a circle, an ellipse, or an intermediate shape such as a combination thereof. Good.
［本発明の種々の特徴的態様］
本発明の方法は、種々の特徴的態様で実施されるものである。以下これについて詳述する。
[Various Features of the Present Invention]
The method of the present invention can be implemented in various characteristic aspects. This will be described in detail below.
本発明で形成される磁性粒子被覆面は培地担体または反応担体として用いることができる。磁性粒子被覆面を培地担体として用いる場合、親水性を呈するように磁性粒子を処理しておくことが好ましい。例えば、コラーゲン等のタンパク類、ペプチド類、（多）糖類等の天然高分子、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の合成高分子、およびリン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト等の無機物質から成る群から選択される少なくとも１種類以上の親水性物質で磁性粒子を覆っておいてよい。これにより、磁性粒子被覆面を細胞培養（特に足場依存性細胞）の足場として好適に用いることができる。なお、ナノピラー効果が期待できる場合には、磁性粒子を覆う物質として疎水性の物質も好適に用いることができる。また、磁性粒子被覆面を反応担体（特に、酵素、抗体または抗原などを固定するための担体）として好適に用いる場合、「酵素、抗体または抗原を結合させるための官能基または物質」を磁性粒子に固定化しておくことが好ましい。「酵素、抗体または抗原を結合させるための官能基」としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、トシル基、スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、チオエーテル基およびジスルフィド基などの硫化物官能基、アルデヒド基、アジド基、ヒドラジド基、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基、イミドエステル基、カルボジイミド基、イソシアネート基、ヨードアセチル基、カルボキシル基のハロゲン置換体、金属錯体、ならびに、二重結合から成る群から選択される少なくとも１種以上の官能基を挙げることができる。また、用途に応じて、これらの官能基を仲介して、種々の物質を結合しておいてもよい。代表的なものを例示すれば、上記酵素や抗体の他、各種蛋白質、レセプター、リガンド、抗原、核酸、糖鎖等を結合させておいてよい。また、「酵素、抗体または抗原を結合させるための物質」としては、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、ニュートラアビジン、プロテインＡおよびプロテインＧから成る群から選択される少なくとも１種類以上の物質を挙げることができる。 The magnetic particle-coated surface formed in the present invention can be used as a medium carrier or a reaction carrier. When the magnetic particle-coated surface is used as a medium carrier, it is preferable to treat the magnetic particles so as to exhibit hydrophilicity. For example, at least selected from the group consisting of proteins such as collagen, peptides, natural polymers such as (poly) saccharides, synthetic polymers such as polylactic acid and polyglycolic acid, and inorganic substances such as calcium phosphate and hydroxyapatite The magnetic particles may be covered with one or more kinds of hydrophilic substances. Thereby, the magnetic particle-coated surface can be suitably used as a scaffold for cell culture (particularly scaffold-dependent cells). In the case where the nanopillar effect can be expected, a hydrophobic substance can also be suitably used as the substance covering the magnetic particles. Further, when the magnetic particle-coated surface is suitably used as a reaction carrier (particularly, a carrier for immobilizing an enzyme, antibody, antigen, etc.), a “functional group or substance for binding an enzyme, antibody, or antigen” is used as a magnetic particle. It is preferable to immobilize it. “Functional groups for binding enzymes, antibodies or antigens” include carboxyl groups, hydroxyl groups, epoxy groups, tosyl groups, succinimide groups, maleimide groups, thiol groups, thioether groups, disulfide functional groups such as disulfide groups, aldehydes Group, azide group, hydrazide group, primary amino group, secondary amino group, tertiary amino group, imide ester group, carbodiimide group, isocyanate group, iodoacetyl group, halogen group substitution product of carboxyl group, metal complex, and double Mention may be made of at least one functional group selected from the group consisting of bonds. In addition, various substances may be bonded via these functional groups depending on the application. As typical examples, various proteins, receptors, ligands, antigens, nucleic acids, sugar chains and the like may be bound in addition to the enzymes and antibodies described above. The “substance for binding an enzyme, antibody or antigen” includes at least one substance selected from the group consisting of biotin, avidin, streptavidin, neutravidin, protein A and protein G. it can.
本発明の方法で形成される磁性粒子被覆面は、磁場吸引により形成されているので、磁場を除去するだけで容易に被覆面を剥離・脱離することができる。例えば、磁場印加に永久磁石を用いる場合では、かかる永久磁石を“Ｂ面”から遠ざけることによって磁場を除去することができる。また、磁場印加に電気的な磁石などを用いる場合では、同様に磁石を遠ざけるか、あるいは、通電を停止することによって磁場を除去できる。尚、サブ磁石から構成された磁石集合体を用いる場合についていうと、剥離・脱離に際して局所的な剥離・脱離を行うことができる。具体的には、一部のサブ磁石のみを遠ざけたり、通電停止などを局所的に施したりすると、磁性粒子被覆面の一部を局所的に剥離・脱離させることも可能である。 Since the magnetic particle-coated surface formed by the method of the present invention is formed by magnetic field attraction, the coated surface can be easily peeled and detached simply by removing the magnetic field. For example, when a permanent magnet is used for applying a magnetic field, the magnetic field can be removed by moving the permanent magnet away from the “B surface”. Further, when an electric magnet or the like is used for applying a magnetic field, the magnetic field can be removed by moving the magnet away or stopping the energization. In the case of using a magnet assembly composed of sub-magnets, local peeling / desorption can be performed during peeling / desorption. Specifically, if only some of the sub-magnets are moved away or energization is stopped locally, a part of the magnetic particle-coated surface can be locally peeled off or detached.
本発明では被覆面の剥離・脱離を行うことができるので、即ち、磁性粒子被覆面が“一時的”に供されるので、培養処理や反応処理後の磁性粒子（例えば、「意図された細胞が付着した磁性粒子」または「反応生成物が付着した磁性粒子」など）を回収することができたり、あるいは、そのような磁性粒子に対して更なる処理を施すことができる。例示すると、図２（ｃ）に示されるように、磁場を除去して、磁性粒子１０を当初分散していた液体２０中へと再分散させること（工程（ｉ）で磁性粒子分散液が使用された場合）または別途供給した液体２０中へと再分散させること（工程（ｉ）で複数の磁性粒子がそのまま使用された場合）ができる。あるいは、液体を除去し、その後に磁場を除去すると磁性粒子を直接的に回収することもできる。更には、そのような液体除去の後に別の液体を供給し、その後において磁場を除去すると別途新たに供された液体中へと磁性粒子を分散させることも可能である。ここで、本発明においては、あくまでも“磁性を呈する粒子”が用いられているので、粒子の回収・分散などに際しては、必要に応じて磁気的な操作を施すことができる。即ち、別途磁場などを作用させて磁性粒子の効率的な回収・分散を行うことができる。 In the present invention, the coated surface can be peeled and detached, that is, the magnetic particle-coated surface is provided “temporarily”, so that the magnetic particles after culture treatment or reaction treatment (for example, “intended” The “magnetic particles with attached cells” or “magnetic particles with attached reaction products” etc.) can be recovered, or further processing can be applied to such magnetic particles. For example, as shown in FIG. 2 (c), the magnetic field is removed and the magnetic particles 10 are redispersed in the liquid 20 that was initially dispersed (the magnetic particle dispersion is used in step (i)). Or a case where a plurality of magnetic particles are used as they are in step (i). Alternatively, the magnetic particles can be directly recovered by removing the liquid and then removing the magnetic field. Furthermore, it is possible to disperse the magnetic particles in a newly supplied liquid by supplying another liquid after such liquid removal and then removing the magnetic field. Here, in the present invention, “particles exhibiting magnetism” are used to the last, and therefore magnetic operations can be performed as necessary when collecting and dispersing the particles. That is, it is possible to efficiently collect and disperse magnetic particles by applying a magnetic field separately.
磁性粒子被覆面の特徴的態様について更に説明する。図５〜図７に示すように、本発明では好ましくは、磁性粒子被覆面１００として磁性粒子から成る層が複数積層した磁性粒子膜１００’を形成する。換言すれば、図５〜図７に示されるように、形成される磁性粒子膜は複数の磁性粒子が積み重なった形態を有している（例えば、粒子膜厚さ方向に好ましくは数個分以上の粒子が積層した形態を有している）。特に図５および図６の下側に示されるように、磁性粒子膜自体は、粒子の外輪形状に基づく凹凸を有していたり、隣接する磁性粒子から形成された隙間部分を有している。つまり、磁性粒子被覆面は、凹凸や隙間部分に起因する“孔”を複数有し、多孔性の被覆面となっているので、培地担体または反応担体として好適に用いることができる。例えば、このような凹凸部分や隙間部分などの孔の存在によって、磁性粒子被覆面における表面積を増大させることができ、それゆえ、細胞培養効率や反応効率を向上させることができる。例えば、磁性粒子被覆面における凹凸／隙間部分／孔などは、表面積の大きな反応場として用いることができたり、ナノピラー細胞培養シートと類似の効果（３次元組織体(スフェロイド)形成）などが供される（尚、ここでいう「ナノピラー」とは微細または超微細な“柱状構造”を有する態様を実質的に意味している）。 The characteristic aspect of the magnetic particle-coated surface will be further described. As shown in FIGS. 5 to 7, in the present invention, a magnetic particle film 100 ′ in which a plurality of layers made of magnetic particles are stacked is preferably formed as the magnetic particle coating surface 100. In other words, as shown in FIGS. 5 to 7, the formed magnetic particle film has a form in which a plurality of magnetic particles are stacked (for example, preferably several or more in the particle thickness direction). In the form of stacked particles). In particular, as shown on the lower side of FIGS. 5 and 6, the magnetic particle film itself has irregularities based on the outer ring shape of the particles, or has gap portions formed from adjacent magnetic particles. That is, the magnetic particle-coated surface has a plurality of “holes” due to irregularities and gaps, and is a porous coated surface, so that it can be suitably used as a medium carrier or a reaction carrier. For example, the surface area of the magnetic particle-coated surface can be increased by the presence of such pores such as uneven portions and gap portions, and therefore the cell culture efficiency and reaction efficiency can be improved. For example, irregularities / gap portions / holes on the magnetic particle-coated surface can be used as a reaction field with a large surface area, or have effects similar to those of a nanopillar cell culture sheet (formation of a three-dimensional tissue (spheroid)). (The term “nano pillar” as used herein substantially means an embodiment having a fine or ultra-fine “columnar structure”).
用途による粒径などの違いを例示すると次のようになる。例えば培地担体（即ち“細胞用の培地の被覆面”）としては、被覆面の剥離・脱離後も細胞表面に磁性粒子が残ることが考えられるので、細胞（５〜２５μｍ程度）よりも小さなサイズの磁性粒子が好ましい。このため、例えば、磁性粒子の粒径は５０ｎｍ以上かつ５μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上かつ２μｍ以下であることがより好ましい。また、反応担体（即ち“反応に供する酵素、抗体または抗原等を固定するための被覆面”としては、反応効率を更に上げるべく表面積を大きくしたい場合が多く、反応に関係する物質や反応液等が自由に出入りできる孔が好適に形成されるようなサイズ・形状の磁性粒子が好ましい。この点、孔のサイズは一次粒子の最も短い径（短径）が特に効いてくるため、例えば、磁性粒子の短径は５０ｎｍ以上かつ１ｍｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上かつ２μｍ以下であることがより好ましい。 An example of the difference in particle size depending on the application is as follows. For example, as a medium carrier (that is, “coated surface of a medium for cells”), it is considered that magnetic particles remain on the cell surface even after the coated surface is peeled and detached, so that it is smaller than a cell (about 5 to 25 μm). Size magnetic particles are preferred. For this reason, for example, the particle size of the magnetic particles is preferably 50 nm or more and 5 μm or less, and more preferably 100 nm or more and 2 μm or less. In addition, as a reaction carrier (that is, “coated surface for immobilizing an enzyme, antibody, antigen, etc. to be used for reaction”), it is often desired to increase the surface area to further increase the reaction efficiency. It is preferable to use magnetic particles of a size and shape so that pores that can freely enter and exit are preferably formed, since the shortest diameter (short diameter) of the primary particles is particularly effective for the hole size. The minor axis of the particles is preferably 50 nm or more and 1 mm or less, and more preferably 100 nm or more and 2 μm or less.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and those skilled in the art will readily understand that various modifications can be made.
例えば、上記の実施形態では、工程（ｉ）に続いて工程（ｉｉ）を実施する形態について主に説明したが、本発明は、実施順序には依らない工程（ｉ）および工程（ｉｉ）を含むものであって、どちらの工程を先に実施しても構わない。即ち、工程（ｉｉ）を実施した後に、工程（ｉ）を実施してよく、その場合であっても本発明の効果は同様に奏される。換言すれば、本発明の工程（ｉ）および（ｉｉ）の実施順序は、実際の用途や使用方法など応じて適宜選択可能である。 For example, in the above embodiment, the embodiment in which the step (ii) is performed following the step (i) has been mainly described. However, the present invention includes the steps (i) and (ii) that do not depend on the order of execution. Either step may be performed first. That is, after the step (ii) is performed, the step (i) may be performed, and even in this case, the effects of the present invention are similarly achieved. In other words, the order in which the steps (i) and (ii) of the present invention are performed can be appropriately selected according to the actual application, usage method, and the like.
本発明に従って実証試験を行った。かかる試験に使用した「磁性粒子分散液」、「面部材」および「磁場印加手段」は次の通りである。
●磁性粒子分散液
磁性粒子の材質：マグネタイト
磁性粒子の粒径：約０．２５μｍ
磁性粒子の形状：球形〜立方体形
液体：水
●面部材
上面側が開口した容器（容器底面が“面”に相当）
●磁場印加手段（図８（ａ）参照）
サブ磁石がマトリックス状に複数配置された磁石集合体：直径２ｍｍの円筒形のサブ磁石のＮ極またはＳ極が集合体の上面・下面において交互に表出するように横方向および縦方向に整列させた磁石集合体
Demonstration tests were conducted according to the present invention. The “magnetic particle dispersion”, “surface member”, and “magnetic field applying means” used in the test are as follows.
● Magnetic particle dispersion Liquid magnetic particle material: magnetite Magnetic particle size: about 0.25μm
Magnetic particle shape: Spherical to cubic shape Liquid: Water
● A container with an open top surface (the bottom of the container corresponds to a “surface”)
● Magnetic field application means (see Fig. 8 (a))
Magnet assembly in which a plurality of sub-magnets are arranged in a matrix: Alignment in the horizontal and vertical directions so that the N or S poles of a cylindrical sub magnet with a diameter of 2 mm are alternately displayed on the upper and lower surfaces of the assembly Magnet assembly
まず、磁性粒子分散液を容器に仕込み（図８（ｂ））、次いで、容器底側に磁石集合体を配置して磁場を印加した。これにより、容器底壁の内面に磁性粒子を膜状に配置させ磁性粒子被覆面を形成した（図８（ｃ））。得られた磁性粒子被覆面では、磁性粒子膜が複数の磁性粒子が積み重なった形態を有していた（磁性粒子被覆面は濃い黒色を呈していることから粒子膜厚さ方向に数十個以上の粒子が積層していたと推定される）。また、磁性粒子被覆面では、粒子の外輪形状に基づく凹凸や、隣接する磁性粒子から形成された隙間部分に起因した“孔”が多数確認された。そして、磁性粒子被覆面は強く容器底面に吸着しており、容器（液体）を全体的に揺らしても依然吸着状態が維持された。その後、磁石集合体を除去し、液をかき混ぜると、図８（ｂ）に示すような「磁性粒子が分散した状態」へと戻すことができた。 First, a magnetic particle dispersion was charged in a container (FIG. 8B), and then a magnetic assembly was placed on the bottom of the container and a magnetic field was applied. As a result, magnetic particles were arranged in a film shape on the inner surface of the bottom wall of the container to form a magnetic particle-coated surface (FIG. 8C). In the obtained magnetic particle coated surface, the magnetic particle film had a form in which a plurality of magnetic particles were stacked (because the magnetic particle coated surface is dark black, several tens or more in the particle film thickness direction) Is estimated to have been laminated). Further, on the magnetic particle-coated surface, many irregularities based on the outer ring shape of the particles and many “holes” due to gaps formed from adjacent magnetic particles were confirmed. The magnetic particle-coated surface was strongly adsorbed on the bottom of the container, and the adsorbed state was still maintained even when the container (liquid) was shaken as a whole. After that, when the magnet assembly was removed and the liquid was stirred, it was possible to return to the “state in which the magnetic particles were dispersed” as shown in FIG.
尚、付加的な試験として、大きな単一磁石（図９（ａ））を使用して同様の操作を行った。その結果、大きな磁石単体で磁性粒子を容器底面に固定した場合では、中央部の磁場が弱いため、容器（液体）を軽く揺すると磁性粒子被覆面（磁性粒子膜）に大きな隙間が生じてしまい不均一な被覆面となることが分かった（図９（ｂ））。 As an additional test, the same operation was performed using a large single magnet (FIG. 9A). As a result, when the magnetic particles are fixed to the bottom surface of the container with a single large magnet, the magnetic field at the center is weak, so if the container (liquid) is shaken lightly, a large gap is generated on the magnetic particle coating surface (magnetic particle film). It was found that the coated surface was uneven (FIG. 9B).
本発明では、バイオテクノロジー・ライフサイエンス分野にて好適に用いられる磁性粒子被覆面を形成できる。例えば、動物細胞の足場依存性細胞を培養するための培地足場として好適な被覆面を形成できたり、あるいは、反応に用いる酵素等の固定や体外診断に必要な抗体等の固定にとって好適な反応容器内面の被覆面などを形成できたりする。 In the present invention, a magnetic particle-coated surface that is suitably used in the biotechnology / life science field can be formed. For example, a reaction vessel that can form a coated surface suitable as a medium scaffold for culturing anchorage-dependent cells of animal cells, or is suitable for immobilizing enzymes used for the reaction or antibodies necessary for in vitro diagnosis The coated surface of the inner surface can be formed.
１０ 磁性粒子
２０ 液体
３０ 磁性粒子分散液
５０ 面部材
６０ サブ磁石がマトリックス状に複数配置されることにより構成された磁石集合体
６０’ サブ磁石
１００ 磁性粒子被覆面
１００’ 磁性粒子膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic particle 20 Liquid 30 Magnetic particle dispersion 50 Surface member 60 Magnet assembly comprised by arranging a plurality of sub magnets in a matrix 60 'Sub magnet 100 Magnetic particle coating surface 100' Magnetic particle film
Claims (8)
（ｉ）複数の磁性粒子または複数の磁性粒子および液体を含んで成る磁性粒子分散液と、面部材とが相互に接触した状態を得る工程、ならびに
（ｉｉ）前記複数の磁性粒子または前記磁性粒子分散液が接触している前記面部材の面Ａと対向する面Ｂ側から磁場を印加する工程
を含んで成り、
前記工程（ｉｉ）では、前記磁場の印加により前記複数の磁性粒子を前記面Ａ上に膜状に配置し、それによって、前記面Ａにおいて磁性粒子被覆面を一時的に形成することを特徴とする、方法。 A method of forming a magnetic particle-coated surface used in the biotechnology / life science field,
(I) a step of obtaining a state in which a plurality of magnetic particles or a magnetic particle dispersion comprising a plurality of magnetic particles and a liquid and a surface member are in contact with each other; and (ii) the plurality of magnetic particles or the magnetic particles Applying a magnetic field from the surface B side facing the surface A of the surface member in contact with the dispersion,
In the step (ii), by applying the magnetic field, the plurality of magnetic particles are arranged in a film shape on the surface A, whereby a magnetic particle-coated surface is temporarily formed on the surface A, how to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011199206A JP2013059281A (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method for forming covered surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011199206A JP2013059281A (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method for forming covered surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013059281A true JP2013059281A (en) | 2013-04-04 |
Family
ID=48184574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011199206A Withdrawn JP2013059281A (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method for forming covered surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013059281A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6370017B1 (en) * | 2018-03-15 | 2018-08-08 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
| JP6370018B1 (en) * | 2018-03-15 | 2018-08-08 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
| JP6420433B1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-11-07 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
-
2011
- 2011-09-13 JP JP2011199206A patent/JP2013059281A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6420433B1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-11-07 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
| WO2019054357A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-21 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting apparatus and reaction promoting method |
| JP2019052851A (en) * | 2017-09-12 | 2019-04-04 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promotion device and method for promoting reaction |
| JP6370017B1 (en) * | 2018-03-15 | 2018-08-08 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
| JP6370018B1 (en) * | 2018-03-15 | 2018-08-08 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promoting device and reaction promoting method |
| JP2019053027A (en) * | 2018-03-15 | 2019-04-04 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promotion device and method for promoting reaction |
| JP2019053026A (en) * | 2018-03-15 | 2019-04-04 | 株式会社 マトリックス細胞研究所 | Reaction promotion device and method for promoting reaction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8142892B2 (en) | Tailored magnetic particles comprising a non-magnetic component and a magnetic core-shell component, and method to produce same | |
| JP5775455B2 (en) | Systems and methods for magnetic induction and patterning of cells and materials | |
| Pan et al. | Magnetic nanoparticles for the manipulation of proteins and cells | |
| JP5769717B2 (en) | Materials for magnetizing cells and magnetic manipulation | |
| Donolato et al. | Magnetic domain wall conduits for single cell applications | |
| US9694368B2 (en) | Magnetic reagent, magnetic reagent kit, method for treating magnetic carriers, and treatment device therefor | |
| CN105190312B (en) | Separation and assay method based on magnetic particle | |
| US20100298816A1 (en) | Magnetic delivery device | |
| US20150299758A1 (en) | Magnetic nanoparticles | |
| KR101412155B1 (en) | 3 dimensional cell culture tool and cell culture method using the same | |
| JP2013059281A (en) | Method for forming covered surface | |
| US20190307903A1 (en) | Method for manufacturing a biocompatible fluid comprising a powder of magnetic particles, biocompatible fluid comprising a powder of magnetic particles | |
| US20220412969A1 (en) | Kit and method for capturing a molecule with magnetic means | |
| Naumenko et al. | Magnetically functionalized cells: fabrication, characterization, and biomedical applications | |
| US20170250017A1 (en) | Magnetic plasmonic nanoparticle positioned on a magnetic plasmonic substrate | |
| AU2003261697B2 (en) | Particle for magnetically induced membrane transport | |
| Akiyama et al. | Label-free ultrarapid spheroid formation in microfluidic chip using magneto-archimedes effect | |
| JP7250452B2 (en) | Evaluation method for decomposition activity | |
| Dowling et al. | Enhancing the capture of magnetic nanoparticles inside of ferromagnetic nanostructures using external magnetic fields | |
| Akiyama et al. | Spheroid array formation by non-label cell manipulation using magneto-archimedes effect | |
| JP2000319165A (en) | Functionally arranged magnetic particle-liposome particle composite | |
| Huang et al. | Cell Trapping by Local Magnetic Force Using Sinewave Magnetic Structure | |
| WO2003074659A2 (en) | Magnetic immobilization of cells | |
| Ouk | Directed transport of superparamagnetic microbeads using periodic magnetically textured substrates | |
| Bonhote et al. | Magnetic Materials, Processes, and Devices 13 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |