JP2014193972A - ポリマー微粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、サブミクロンサイズのポリマー微粒子を製造するための新規な方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明によれば、ポリマー微粒子の製造方法であって、スチレン、グリシジルメタクリレートおよび架橋剤の混合液と界面活性剤水溶液を混合して重合反応液を得るステップと、前記重合反応液に重合開始剤を加え、スチレンとグリシジルメタクリレートの粒状共重合体を生成するステップと含み、前記界面活性剤は、非アルキルフェノールエトキシレート系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤であることを特徴とする、製造方法が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明によれば、ポリマー微粒子の製造方法であって、スチレン、グリシジルメタクリレートおよび架橋剤の混合液と界面活性剤水溶液を混合して重合反応液を得るステップと、前記重合反応液に重合開始剤を加え、スチレンとグリシジルメタクリレートの粒状共重合体を生成するステップと含み、前記界面活性剤は、非アルキルフェノールエトキシレート系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤であることを特徴とする、製造方法が提供される。
【選択図】図１
Description
本発明は、サブミクロンサイズのポリマー微粒子を製造する方法に関する。
近年、ターゲット分子に親和性を持つリガンドを表面に吸着させたポリマー微粒子を使用して、ターゲット分子を精製したり定量したりすることが広く行われている。
この点につき、特開平４−４６１９３号公報（特許文献１）は、特定のタンパク質に特異的に結合する塩基配列を持つＤＮＡ鎖を表面に吸着させたポリマー微粒子を使用して、特定のタンパク質を精製する方法を開示する。
ここで、特許文献１で使用されるポリマー微粒子は、スチレンとグリシジルメタクリレートの両モノマーを用いてソープフリー（界面活性剤非存在下）で重合反応を行い、共重合体の表面をポリグリシジルメタクリレートで被覆したものであり、約200 nmの粒径を有する。
本発明者らは、これまで、生理活性物質の標的因子の精製を行うにあたり、特許文献１に開示される製法で作製したポリマー微粒子（粒径約200 nm）を使用してきたが、標的因子精製効率の改善やポリマー微粒子の新たな活用（バイオセンサにおけるプローブとして利用することで、センシング精度の向上など）の観点から、ポリマー微粒子のさらなる微小化が望まれていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明はサブミクロンサイズのポリマー微粒子を製造するための新規手法を提供することを目的とする。
本発明者らはポリマー微粒子をさらに微小化するべく、界面活性剤の種類に注目し、これまでのポリマー微粒子製法を再検討した。その結果、スチレンとグリシジルメタクリレートを非アルキルフェノールエトキシレート（Alkylphenol Ethoxylates, APE）系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤の存在下で共重合させることによって、粒度分布が狭く制御された平均粒子径約100〜120 nmのポリマー微粒子が得られることを発見し、本発明に至ったのである。
すなわち、本発明によれば、ポリマー微粒子の製造方法であって、スチレン、グリシジルメタクリレートおよび架橋剤の混合液と界面活性剤水溶液を混合して重合反応液を得るステップと、前記重合反応液に重合開始剤を加え、スチレンとグリシジルメタクリレートの粒状共重合体を生成するステップとを含み、前記界面活性剤は、非アルキルフェノールエトキシレート系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤であることを特徴とする、製造方法が提供される。
上述したように、本発明によれば、サブミクロンサイズのポリマー微粒子を製造するための新規な方法が提供される。
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。
図１に基づいて、本発明のポリマー微粒子の製造工程を説明する。
超純水に対して、スチレン単量体とグリシジルメタクリレート（以下、ＧＭＡとして参照する）単量体、適切な架橋剤（例えばジビニルベンゼン）を加え、十分な時間混合・攪拌し、乳化させる。
一方、超純水に対して、非APE系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤を加えて十分な時間、混合・攪拌して、界面活性剤水溶液を調整する。なお、ポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤として、EMULGEN 1150 S -60（花王株式会社製）などを挙げることができる。
続いて、上述の乳化液（スチレン、ＧＭＡ、架橋剤）と界面活性剤水溶液を混合し、十分な時間、攪拌して重合反応液を得る。この重合反応液に対して、適切な重合開始剤を加え、十分な時間、混合・攪拌する。このとき、重合反応液中でスチレンとＧＭＡが共重合し、粒状共重合体が生成される。
その後、上記重合反応液に対して、さらにＧＭＡを加え、十分な時間、混合・攪拌する。このとき、粒状共重合体の表面がポリＧＭＡで被覆される（シード重合による粒状共重合体表面被覆）。
最後に、重合反応液から、表面被覆された粒状共重合体の微粒子を分離・洗浄する。その結果、スチレンとＧＭＡの粒状共重合体を核に持ち、表面がポリＧＭＡで被覆された分散性ポリマー微粒子が得られる。
以上、説明した製造方法によれば、粒度分布が狭く制御された平均粒子径約100〜120 nmの分散性ポリマー微粒子が得られる。このポリマー微粒子を生理活性物質の精製用担体やバイオセンシングプローブに適用することで、精製効率またはセンシング精度の向上が期待できる。
以下、本発明のポリマー微粒子の製造方法について、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
非アルキルフェノールエトキシレート（Alkylphenol Ethoxylates, APE）系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤EMULGEN 1150S-60（花王株式会社製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。別途、超純水40 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、架橋剤（ジビニルベンゼン、以下ＤＶＢ）0.04 gを加えて乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）を、先に調整した界面活性剤水溶液 70 mlに加えて攪拌した（70℃、30分、200 rpm）。これに、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にＧＭＡ0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、重合反応液を遠心分離して上澄みを除いた後、超純水を加え、再分散させる操作を３回繰り返し（以下、この操作を洗浄操作という）、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
非アルキルフェノールエトキシレート（Alkylphenol Ethoxylates, APE）系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤EMULGEN 1150S-60（花王株式会社製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。別途、超純水40 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、架橋剤（ジビニルベンゼン、以下ＤＶＢ）0.04 gを加えて乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）を、先に調整した界面活性剤水溶液 70 mlに加えて攪拌した（70℃、30分、200 rpm）。これに、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にＧＭＡ0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、重合反応液を遠心分離して上澄みを除いた後、超純水を加え、再分散させる操作を３回繰り返し（以下、この操作を洗浄操作という）、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（実施例２）
超純水70 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、ＤＶＢ0.04 gを加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）に対して、非APE系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤（EMULGEN 1150S-60）0.5 gを超純水40 mlに溶かした界面活性剤水溶液を加え、攪拌した（70℃、30分、200 rpm）。これに、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にモノマーＧＭＡ 0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、洗浄操作を行って、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
超純水70 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、ＤＶＢ0.04 gを加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）に対して、非APE系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤（EMULGEN 1150S-60）0.5 gを超純水40 mlに溶かした界面活性剤水溶液を加え、攪拌した（70℃、30分、200 rpm）。これに、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にモノマーＧＭＡ 0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、洗浄操作を行って、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（比較例１）
超純水110 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、ＤＶＢ0.04 gを加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）に対して、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にＧＭＡ0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、洗浄操作を行って、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
超純水110 mlに対して、スチレン1.2 g、ＧＭＡ1.8 g、ＤＶＢ0.04 gを加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、乳化させた。この乳化液（スチレン、ＧＭＡ、ＤＶＢ）に対して、重合開始剤（V-50）0.06 gを超純水10 mlに溶かした重合開始剤水溶液を加えて攪拌した（70℃、１時間、200 rpm）。その後、この重合反応液にＧＭＡ0.33 g(305μl)を加えて攪拌した（70℃、一昼夜、200 rpm）。最後に、洗浄操作を行って、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（比較例２）
APE系界面活性剤Triton-X（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
APE系界面活性剤Triton-X（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（比較例３）
APE系界面活性剤NP-40（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
APE系界面活性剤NP-40（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（比較例４）
非APE系ポリソルベート界面活性剤Tween 20（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
非APE系ポリソルベート界面活性剤Tween 20（ナカライテスク製）0.5 gを超純水70 mlに加えて攪拌し（70℃、30分、200 rpm）、界面活性剤水溶液を得た。これ以降、実施例１と同じ手順を経て、ポリマー微粒子の懸濁液を得た。
（実験結果）
図２は実施例１で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示し、図３は実施例２で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示す。また、図４、図５、図６および図７はそれぞれ比較例１、比較例２、比較例３および比較例４で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示す。
図２は実施例１で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示し、図３は実施例２で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示す。また、図４、図５、図６および図７はそれぞれ比較例１、比較例２、比較例３および比較例４で得たポリマー微粒子の電子顕微鏡写真を示す。
上述した手順で得たポリマー微粒子の水中粒径を測定した。下記表１にその測定結果（個数基準／体積基準）をまとめて示す。
上記表１に示すように、界面活性剤を添加しない比較例１では、水中粒径185 nm程度のポリマー微粒子が得られた。
また、非APE系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤以外のAPE系界面活性剤、または非APE系ポリソルベート界面活性剤を添加した反応系のうち、比較例２および比較例３では、界面活性剤を添加しない比較例１よりも水中粒径が格段に大きくなり、粒度分布も広くなった。また、比較例４については、ポリマー微粒子の形状・大きさが著しくばらつき、粒度分布の測定ができなかった。
一方、非APE系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤（EMULGEN 1150S-60）を添加した反応系（実施例１、実施例２）では、いずれも、狭い粒度分布で、水中粒径100〜120 nm程度のポリマー微粒子が得られた。
Claims (2)
- ポリマー微粒子の製造方法であって、
スチレン、グリシジルメタクリレートおよび架橋剤の混合液と界面活性剤水溶液を混合して重合反応液を得るステップと、
前記重合反応液に重合開始剤を加え、スチレンとグリシジルメタクリレートの粒状共重合体を生成するステップと
を含み、
前記界面活性剤は、非アルキルフェノールエトキシレート系のポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤であることを特徴とする、
製造方法。 - 前記粒状共重合体を含む前記重合反応液に対してさらにグリシジルメタクリレートを加えて混合し、前記粒状共重合体の表面をポリグリシジルメタクリレートで被覆するステップをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
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