JP4086188B2 - CROSSLINKED POLYMER, POLYMER FINE PARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM - Google Patents

Description

【０００５】
で表されるヘテロテレケリックポリマー、ならびに該ポリマーをマクロモノマーとして用い、スチレンまたは（メタ）アクリル酸またはそのエステルもしくはアミドとのコポリマーを提供した（特許文献６参照）。前記コポリマーは、ＰＥＧ鎖を枝ポリマーとする一種のグラフトポリマーであり、グラフトポリマーそれ自体が奏する機能に加え、片末端のアルデヒド（Ｏ＝ＣＨ−）基を介して、各種の生体分子とのコンジュケートを形成する、生体適合性材料として興味がもたれるものである。
【０００６】
【特許文献１】
国際公開第９８／４６６５５号パンフレット（第１９頁実施例８）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−８０９０３公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００１−２００５０公報
【０００９】
【特許文献４】
米国特許第６,３０６,６１０号明細書
【００１０】
【特許文献５】
特開平８−１３３９９０号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開平９−３０２０４８号公報
【００１２】
【非特許文献１】
Kataoka et al., Macromolecules １９９９，３２，６８９２−６８９４
【００１３】
【非特許文献２】
Otsuka et al., J. Am. Chem. Soc. ２００１，１２３，８２２６−８２３０
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のポリ（エチレングリコール）−block−ポリ（ジアルキルエチルメタクリレート）は、それ自体、良好な薬物、例えば、ポリヌクレオチドまたは金もしくは半導体の超微粒子との、シエルもしくは表面周辺がポリ（エチレングリコール）鎖から形成され、薬物または金もしくは半導体の超微粒子をコアとするコア−シエル型のコンジュゲートまたは複合体を形成する。また、特許文献５および６に記載されるような、ある種のラテックス粒子も、それらのコア部に薬物または金もしくは半導体の超微粒子を内包もしくは固定することができる。
【００１５】
しかし、薬物等をより安定に固定もしくは内包できるが、他方、ある一定の環境下では固定された薬物等を選択的に放出できる担体が提供できると薬物の送達系やさらなる機能を有する量子ドットもしくは標識の提供に資するであろう。本発明の目的は、かような担体の提供にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく検討してきたところ、ポリマー微粒子のコア部がアミノ基に富み、架橋による網目構造を有し、他方、シエル部が該アミノ基を供給するモノマーと独立したポリ（エチレングリコール）セグメントを有するマクロマーから形成されると、かようなポリマー微粒子は、前記のような薬物を安定にコア部に固定ないしは内包できることのみならず、環境の変化、例えば、水性媒体中のｐＨの変化により、該微粒子のコア−シエル構造を保持したまま、該微粒子を膨潤また、逆に収縮させることができ、これによって薬物等の選択的放出を容易にできることも見出した。本発明はかような知見に基づいて完成したものである。
【００１７】
したがって、本発明によれば、エチレン性不飽和重合性基から形成される主鎖を有し、かつ該主鎖間に架橋結合を有する架橋ポリマー由来のポリマー微粒子であって、
該主鎖が、（ｉ）Ｎ,Ｎ−ジ−Ｃ_1-6アルキル置換アミノ基を原子数１〜１０の連結基を介して該主鎖に共有結合した側鎖、および（ｉｉ）ポリ（エチレングリコール）セグメントを有する親水性基を該主鎖に共有結合した側鎖、をそれぞれ独立に含んでなり；
こうして、該ポリマー微粒子は水性媒体中に可溶化または分散された場合に、該（ｉ）の側鎖と主鎖が主としてコア部を形成し、他方、該（ｉｉ）の側鎖が主としてシエル部を形成するコア−シエル型微粒子となる、ことを特徴とするポリマー微粒子が提供される。
【００１８】
また本発明は、このようなポリマー微粒子を、都合よく製造することのできる架橋ポリマーにも関する。別の態様の本発明として、
（ａ） 式Ｉ：
【００１９】
【化１３】

【００２０】
［式中、Ｘは水素原子、−ＣＯＯＺ基（ここで、Ｚは水素原子または有機基を表す）−ＣＨＲ¹Ｒ²（ここで、Ｒ¹およびＲ²は、独立して、Ｃ_1-6アルキルオキシ基、フェニルオキシ基もしくはフェニル−Ｃ_1-3アルキルオキシ基を表すか、またはＲ¹およびＲ²は一緒になって−ＯＣＨＲ′−ＣＨ₂Ｏ−であって、Ｒ′が水素原子もしくはＣ_1-6アルキル基である基を表す）または−ＣＨ＝Ｏを表し、
Ｒ^aは水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、
Ｌ₁はメチレン基またはカルボニル基を表し、
Ｌ₂はカルボニル基、Ｃ_1-3アルキレン基またはＣ_1-3アルキルフェニレン基を表すか、あるいは
【００２１】
【化１４】

【００２２】
は、一体となって水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、
ｎは２〜１０,０００の整数であり、そして
ｐは１〜５の整数である］で表されるポリ（エチレングリコール）マクロモノマーと、
（ｂ） 式ＩＩ：
【００２３】
【化１５】

【００２４】
（式中、Ｒ³およびＲ⁴は、独立してＣ_1-6アルキル基を表し、Ｒ^bは水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、Ｙは−Ｏ−または−ＮＨ−を表し、そしてｑは２〜６の整数である）で表されるコモノマーと、
（ｃ） ２個または３個以上の重合性不飽和基を有する架橋剤と、
（ｄ） 場合によって存在してもよい（ａ）および（ｂ）以外の重合性不飽和基を有する希釈モノマー、
との共重合によって得られる架橋ポリマー、
が提供される。このような架橋ポリマーの特定の態様では、（ａ）のポリ（エチレングリコール）マクロモノマーと（ｂ）のコモノマーが、モル比で１／４００、好ましくは１／２００、特に好ましくは１／１００〜２／１の範囲内にあり、そして（ａ）のマクロモノマーと（ｂ）のコモノマーの総量に対し、架橋剤の割合が０.１〜２５モル％である、前記架橋ポリマーが提供される。
【００２５】
本発明に従えば、さらに、前記ポリマー微粒子におけるコア部に粒径１ｎｍ〜４０ｎｍの金または半導体超微粒子が、さらに固定されたポリマー微粒子、また、前記ポリマー微粒子におけるコア部にオリゴもしくはポリ（ヌクレオチド）またはアニオン荷電性薬剤が、さらに固定されたポリマー微粒子も、提供される。
【００２６】
またさらに本発明に従えば、不活性ガスの雰囲気下で、（ａ） 式Ｉ：
【００２７】
【化１６】

【００２８】
［式中、Ｘは水素原子、−ＣＯＯＺ基（ここで、Ｚは水素原子または有機基を表す）−ＣＨＲ¹Ｒ²（ここで、Ｒ¹およびＲ²は、独立して、Ｃ_1-6アルキルオキシ基、フェニルオキシ基もしくはフェニル−Ｃ_1-3アルキルオキシ基を表すか、またはＲ¹およびＲ²は一緒になって−ＯＣＨＲ′−ＣＨ₂Ｏ−であって、Ｒ′が水素原子もしくはＣ_1-6アルキル基である基を表す）または−ＣＨ＝Ｏを表し、
Ｒ^aは水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、
Ｌ₁はメチレン基またはカルボニル基を表し、
Ｌ₂はカルボニル基、Ｃ_1-3アルキレン基またはＣ_1-3アルキルフェニレン基を表すか、あるいは
【００２９】
【化１７】

【００３０】
は、一体となって水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、
ｎは２〜１０,０００の整数であり、そして
ｐは１〜５の整数である］で表されるポリ（エチレングリコール）マクロモノマーおよび重合開始剤を含有する水溶液と、
（ｂ） 式ＩＩ：
【００３１】
【化１８】

【００３２】
（式中、Ｒ³およびＲ⁴は、独立してＣ_1-6アルキル基を表し、Ｒ^bは水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、Ｙは−Ｏ−または−ＮＨ−を表し、そしてｑは２〜６の整数である）で表されるコモノマーおよび
（ｃ） ２個または３個以上の重合性不飽和基を有する架橋剤とを室温下で混合し、次いでこの混合液を攪拌しながら共重合反応が開始できる温度に加温し、（ｂ）のコモノマーおよび（ｃ）の架橋剤が実質的に検出できなくなるまで反応を継続する工程を含んでなり、かつ、（ａ）のマクロモノマーと（ｂ）のコモノマーを、モル比で１／４００、好ましくは１／２００、特に好ましくは１／１００〜２／１の範囲で使用し、そしてこれらのモノマーの総量に対し、架橋剤を０.１〜２５モル％の割合で使用する、ことを特徴とする架橋ポリマーの製造方法も提供される。なお、この架橋ポリマーの製造方法は、架橋ポリマーそれ自体、また、同時にポリマー微粒子の製造もできる。
【００３３】
またさらに本発明によれば、該ポリマー微粒子の水溶液を周期律表のＩＩＢ族もしくはＩＩＩＢ族元素の塩化物の水溶液と、該ポリマー微粒子中の窒素原子が、モル比で、該元素の１〜２０倍となるように混合攪拌し、次いで、ＶＩＢ族元素のアルカリ金属塩を前記塩化物の当量以上含有する水溶液を加えて、さらに反応させる工程を含んでなり、かつ、微粒子の窒素含量とＩＩＢ族もしくはＩＩＩＢ族元素のモル比を１：１〜１：１２で用いることを特徴とする、半導体超微粒子をコアに固定したポリマー微粒子の製造方法も提供される。また、別法として、該ポリマー微粒子の水溶液のｐＨを約６に調節した。別に、塩化金酸水溶液を調節し、次いで水溶液のｐＨを約６に調節した後、こうして調節した両溶液をポリマー微粒子中の窒素原子が、モル比で、金原子の１〜２０倍となるように混合して金微粒子が形成し、そして該ポリマー微粒子のコア部に固定されるのに十分な条件下で撹拌することを特徴とする、金超微粒子をコアに固定したポリマー微粒子の製造方法も、提供される。
【００３４】
以下、本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
本発明に従う架橋ポリマーは、三次元ポリマーまたは網目ポリマーとも称され、殆どが、実質的には水を初めとする溶媒に不溶であり、そして本発明に従う、ポリマー微粒子を形成するが、水中ではＰＥＧマクロモノマーに由来するＰＥＧセグメントの作用により、分子全体または粒子が可溶化され、恰も、通常の意味に用いる溶液のごとき外観を呈する。したがって、本明細書で溶液と称するときは、上記のごとく溶質ポリマー全体またはポリマー微粒子が可溶化され、恰も溶液のごとき外観を呈する場合を包含する。
【００３６】
したがって、上述したとおり、前記架橋ポリマーは、それらの水溶液中で微粒子またはビーズ状の形態で可溶化または分散された状態で存在しうる。また、このような微粒子は、遠心分離、濾過、その他の方法により、固体粒子として溶液から分離することもできる。これらのいずれの形態の微粒子も本発明の一態様である。
【００３７】
また、上述したとおり、本発明の架橋ポリマーは、ポリマー微粒子を同時に形成し、また、該微粒子を製造するのに都合よく使用できるが、しかし本発明に従うポリマー微粒子は、前記の構造上の特徴を有するものであれば、該架橋ポリマーに由来するものに限定されない。さらに、本発明に従うポリマー微粒子は、精製水中に分散させて動的光散乱粒径解析（ＤＬＳ）を行った場合に平均粒径が３０ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、そして該微粒子のｐＨ１０におけるＤＬＳによる平均粒径値に対して、ｐＨ４における同様な値が１.３０〜７０.０倍に増大する、との特有の構成要件または特性を有することで、従来の、所謂、ラテックスゲル等の微粒子と明確に区別できる。
【００３８】
したがって、以上のような構成要件、構造上の特徴または特性を有するものであれば、使用するモノマーにより限定されない。例えば、Ｎ,Ｎ−ジ−Ｃ_1-6アルキル置換アミノ基をポリマー主鎖に連結する基（連結基）は、式（ＩＩ）の−（ＣＨ₂）q−Ｙ−ＣＯ−に限定されず、該アミノ基がポリマー微粒子のコア部の一部を構成する鎖長の連結基であれば、どのような基であってもよい。具体的には、炭素、窒素、酸素からなる原子数１〜１０個からなる連結基であれば、いかなる基であってもよい。他方、主鎖は、上記のとおり「エチレン性不飽和重合性基から形成される」ものであるから、重合可能なビニル基から形成されるものである。
【００３９】
また、ポリ（エチレングリコール）セグメントを有する親水性基を該主鎖に共有結合した側鎖は、主鎖に、エステル結合もしくはエーテル結合を介して結合したポリ（エチレングリコール）鎖であってもよいが、また、例えば、ＷＯ ９６／３２４３４、ＷＯ ９６／３３２３３またはＷＯ ９７／０６２０２に記載されるようなポリ（エチレングリコール）の片末端がいずれかの官能基により修飾されており、そして、他の末端に疎水性ポリマーセグメントが結合し、該疎水性ポリマーセグメントの非結合末端にエチレン性不飽和重合性基から誘導されたものであっても、例えば、本発明について規定する特性を有する限り、本発明にいうポリマー微粒子に包含される。なお、さらなる具体的な説明は後述する架橋ポリマーについての説明が適用できる。
【００４０】
上記のＣ_1-6アルキルを含め、本明細書で使用するところのアルキル基およびアルキルオキシ基におけるアルキル部分は、直鎖または分枝のアルキルを意味する。したがって、Ｃ_1-6のアルキル基およびアルコキシのアルキル部分としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ.−ブチル、ｔｅｒｔ.−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉsｏ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル等が挙げられる。これらのうち、式ＩにおけるＲ¹およびＲ²にいうアルキルオキシのアルキル部分、ならびに式ＩＩにおけるＲ^b、Ｒ³およびＲ⁴のアルキル基は、特にＣ_1-3アルキルが好ましい。
【００４１】
したがって、Ｒ¹およびＲ²にいうアルコキシ基として特に好ましいものとしてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基が挙げられる。その他、Ｒ¹およびＲ²はフェニルオキシ基またはフェニルＣ_1-3アルキルオキシ基、特にベンジルオキシ基もしくはフェネチルオキシ基、を好ましいものとして挙げることができる。これらの基は、同一または異なっていてもよいが、好ましくは同一の基である。また、Ｒ¹およびＲ²は、一緒になって、Ｃ_1-6アルキルで置換されていてもよい１,２−エチレンジオキシ基（−ＯＣＨ(Ｒ′)−ＣＨ₂Ｏ−：ここでＲ′はＣ_1-6アルキル基である）であってもよいが、好ましくは、１,２−エチレンジオキシ基、１−メチル−１,２−エチレンジオキシ基、１−エチル−１,２−エチレンジオキシ基である。
【００４２】
このような基からなる−ＣＨＲ¹Ｒ²基（アセタール化もしくはケタール化ホルミル基に相当する。）は、例えば、酸で処理することにより、Ｒ¹およびＲ²が一緒になって、オキシ（＝Ｏ）すなわち、Ｘが−ＣＨ＝Ｏを表すホルミル基（またはアルデヒド基）に容易に転化できる。従って、Ｘが水素原子または−ＣＨ＝Ｏ基以外を表す式（Ｉ）のマクロモノマーを用いて架橋ポリマーを製造した後、ポリマーを酸（例えば酢酸）で処理することによっても、ＰＥＧ鎖の分子の片末端にホルミル基（またはアルデヒド基）またはカルボキシル基を有する架橋ポリマーを提供できる。
【００４３】
Ｒ^aおよびＲ^bは、独立して、好ましくはメチル基または水素原子であり、また、Ｒ³およびＲ⁴は、独立して、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基であることが好ましい。
【００４４】
また、Ｌはカルボニル基（＝Ｃ＝Ｏ）、Ｃ_1-3アルキレン基またはＣ_1-3アルキルフェニレン基
【００４５】
【化１９】

【００４６】
（ここで、ｔは１〜３の整数である）
であるが、好ましくはカルボニル基、メチレンおよびベンジレン基
【００４７】
【化２０】

【００４８】
である。
【００４９】
ｎは２〜１０,０００の整数であることができる。したがって、本発明にいうポリマーの語「ポリマー」は、オリゴマーを包含する概念で使用している。
【００５０】
以下、本発明に従うポリマー微粒子の好ましい態様である、架橋ポリマーの製造または微粒子の形成について説明するが、本発明に従うポリマー微粒子は、これらの記載例に限定されない。
【００５１】
本発明で用いる上記マクロモノマーは式Ｉの構造を参照し、多様な方法で製造できる。市販のＰＥＧを、例えば、（メタ）アクリル酸クロライド、ビニルベンジルクロリド、アリルクロリドを用いる脱ハロゲン化水素反応により、部分的に末端を修飾することにより製造できるが、例えば、前記特許文献６に記載されているように、いわゆるリビング重合によって製造すると、ポリ（エチレングリコール）またはポリ（オキシエチレン）セグメントは、重合開始剤に対してエチレンオキシドの使用量を調整することによって一峰性の分子量をもつセグメントとすることが可能である。したがってｎは、２〜１０,０００の範囲内で、極めて分布の狭い数（単分散）とすることができ、好ましくは１０〜２００のいずれかの整数であることができる。
【００５２】
ｐは、１〜５の整数である。好ましくは、１〜３の整数を挙げることができる。
【００５３】
式ＩＩのモノマーは、（メタ）アクリル酸のアミノアルキルアミドまたはエステルである。Ｒ^b、Ｒ³およびＲ⁴について上記したとおりの定義を有するものであるが、特に好ましいものとしては、Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレートもしくはメタクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートもしくはメタクリルアミド、およびＮ,Ｎ−ジエチルアミノプロピルメタクリレートもしくはメタクリルアミド、ならびにこれらの対応するアクリレートもしくはアクリルアミドを挙げることができる。
【００５４】
（ｃ）の架橋剤は２個または３個以上の重合性不飽和基を有する多官能性のモノマーであって、式Ｉおよび式ＩＩのモノマーと共重合でき、本発明の目的を達成できるものであればいかなる架橋剤であってもよい。また、多種多様な市販されている架橋剤がそのまま使用できる。好ましいものとしては、限定されるものでないが、式ＩＩＩ：
【００５５】
【化２１】

【００５６】
（式中、Ｒ^cは水素原子またはＣ_1-6アルキル基を表し、Ｙ′は原子価結合、ＣＯ−または−ＮＨ−を表し、Ａはフェニレン基−(ＣＨ₂)_r−（ここで、ｒは１〜４の整数である）または−(ＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_s−（ここで、ｓは１〜４の整数である）で表される架橋剤を挙げることができる。より具体的に、特に好ましい架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンおよびＮ,Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドである。
【００５７】
本発明の架橋ポリマーはさらに場合により、１種以上の、好ましくは１種の重合性不飽和基を有する希釈モノマー由来の反復単位を含むことができる。限定されるものでないが、希釈モノマーとしては、スチレン、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸アミド、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、イソプレン、ブタジエン等を挙げることができる。以上の例示から理解できるとおり、本明細書で「（メタ）アクリレート」および「（メタ）アクリル酸」と称す場合、メタクリレートもしくはアクリレートおよびメタクリル酸もしくはアクリル酸を、それぞれ意味する。
【００５８】
好ましい態様の架橋ポリマーまたはポリマー微粒子を構成するのに必須の（ａ）のマクロモノマー（ポリマー微粒子の（ｉｉ）の側鎖をもたらす。）と（ｂ）コモノマー（ポリマー微粒子の（ｉ）の側鎖をもたらす。）は、モル比で１／４００、好ましくは１／２００、特に好ましくは１／１００〜２／１の範囲内で使用することができる。そして、（ａ）のマクロモノマーと（ｂ）のコモノマーの総量に対し、架橋剤（ｃ）は０.１〜２５モル％の割合で使用することができる。
【００５９】
これらのモノマーの共重合反応は、ラジカル重合が起こる条件下、例えば、溶媒として、必要により水混和性の有機溶媒、メタノール、エタノールの存在してもよい水、好ましくは水単独で、開始剤として、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、４,４′−アゾビス−４−シアノバレリアン酸等を用いて、必要により加熱下に行うことができる。反応体の混合溶液は、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン等）により脱気を行った状態で、激しく攪拌しながら反応を行えばよい。反応は、反応混合物のアリコートを、例えばガスクロマトグラフィーで分析し、未反応のモノマーが消失するまで行う。こうして、一般的には、架橋ポリマーが微粒子（またはビーズ）状で得られる。このような微粒子の粒径は、反応において、（ａ）のマクロモノマーと（ｂ）のコモノマーと（ｃ）の架橋剤の使用割合を選ぶことにより、また、（ａ）のマクロモノマーのＰＥＧの分子量を選ぶことにより、粒径を約３０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜約１μｍに調整することができ、必要により、さらに１μｍ以上、１０μｍ以下にも調整することができる。したがって、本発明の微粒子はナノスフェアもしくはミクロスフェアと称することもできる。さらに、上述したとおりこれらの粒径は、水性媒体のｐＨを変化されることにより調節することもできる。通常、コモノマーの配合比を増加させることにより大きい粒径の微粒子を形成できる。他方、架橋剤の使用割合を変化させることにより、網目の疎密を調整できる。また、希釈剤モノマーとして、例えば、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を併用すると微粒子の水溶性を向上させることができ、例えば、スチレンを併用すると微粒子に屈折率の向上特性を付与することができる。
【００６０】
こうして得られる微粒子（またはナノスフェアもしくはミクロスフェア）は、再現性よく容易に作製でき、主としてシエル領域を構成するＰＥＧの特性と、存在する場合には、その末端に存在する官能基を利用することにより、特有の機能材料として有用である。例えば、医用では、上述したとおり、主にアニオン荷電性薬物の担体、ラテックス診断薬や細胞分離材料に使用できる。
【００６１】
さらに本発明の架橋ポリマーの微粒子は、その網目構造、さらには、第三級アミン部分を介して、金、銀、銅等の自由電子金属、あるいは限定されるものでないが下記半導体の超微粒子を固定または内包した複合微粒子として提供することができる。金、銀等の超微粒子が生物学的アッセイ系で標識として利用されていることは周知であり、また、ある種の半導体、限定されるものでないが、例えば、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ等のナノ結晶またはそれらの複合体が有機色素に比べ、より優れた蛍光ラベルであることも知られている（例えば、Chan et al., Science Vol．２８１（１９９８）２０１６−２０１８；Mamedova et al.，Nano Lett.，Vol．1（２００１）２８２−２８６；上記 Han et al.，参照）。したがって、本発明に従う複合微粒子は、生物学的アッセイ系で、またはその他の用途に向けた量子ドットとして有用である。
【００６２】
本明細書で使用するところの「超微粒子（またはナノ粒子）」 は、本発明のポリマー微粒子内に固定または内包される大きさのものをすべて包含するサイズの粒子を意味するが、例えば、金または半導体超微粒子の場合には、直径が１〜２０ｎｍの範囲内にあることができる。例えば、これらの半導体超微粒子は半導体を構成する成分および／または粒径を選ぶことによって発光波長の異なるポリマーナノもしくはミクロスフェアを提供できる。
【００６３】
かような金属または半導体超微粒子をコア部に固定または内包した架橋ポリマーの微粒子またはナノもしくはミクロスフェアは、本発明に従うナノもしくはミクロスフェアと金属または半導体超微粒子のゾルとを水性媒体中で混合撹拌することにより、作製することができる。また、半導体超微粒子を固定または内包させるには、例えば、周期律表のＩＩＢ族またはＩＩＩＢ族の元素の塩化物等の水溶液と上記ミクロスフェアの水溶液とを混合撹拌して該元素をミクロスフェアに内包し、次いで例えば、ＶＩＢ族の元素とアルカリ金属との塩の水溶液またはＨ₂Ｓと混合撹拌することにより、ナノもしくはミクロスフェア内において、インサイチュー（in situ）で半導体を形成し、固定することによることもできる。また、例えば、特許文献４に記載されているような半導体超微粒子を上記ミクロスフェアの水溶液と混合撹拌することによることもできる。さらにまた、本発明に従う架橋ポリマーを製造する際のいずれかの段階の反応液中に該半導体超微粒子を共存させて生成する架橋ポリマーからなるポリマー微粒子中に該超微粒子を、固定または内包させてもよい。半導体と架橋ポリマーまたはポリマー微粒子との使用割合は、該ポリマー微粒子中の窒素原子が、モル比で、半導体分子の１〜２０倍となるように調整するのが好ましいが、これに限定されない。
【００６４】
また、自由電子金属、例えば、金超微粒子を上記ミクロスフェアまたはポリマー微粒子中に固定または内包することは、上記の半導体超微粒子について記載した方法に準じて実施することができる。しかし、例えば、塩化金酸のような金化合物を用いる場合には、例えば、ポリマー微粒子水溶液のｐＨを約６に調節しておき、また別に、塩化金酸水溶液を調製し、次いで該水溶液のｐＨを約６に調節し、これらの両水溶液を金微粒子が形成し、そして該ポリマー微粒子のコア部に固定されるのに十分な条件下で撹拌することで、金粒子をポリマー微粒子中に効率よく固定することができる。金属と架橋ポリマーまたはポリマー微粒子との使用割合は、該ポリマー微粒子中の窒素原子が、モル比で、金属原子の１〜２０倍となるように調整するのが好ましいが、これに限定されない。
【００６５】
上記の固定化または内包化方法において、ポリマー微粒子濃度および半導体もしくはその前駆原料または金もしくはその前駆原料の処理液中の濃度は、処理液が機械的に撹拌できる濃度であれば、いずれの濃度であってもよいが、必要があれば、後述する実施例を参照に小実験を行うことにより、当業者は最適濃度を決定できるであろう。また、処理温度は、周囲温度で行うことができるが、それぞれの固定化または内包化に悪影響を及ぼさない範囲で加熱または冷却してもよい。
【００６６】
これらの条件は、架橋ポリマーの重合に際しても使用できる。
【００６７】
【実施例】
以下、具体例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
＜実施例において使用する略号の意味＞
略号は、それぞれ以下の意味を表す。
（ａ）成分：マクロモノマー
ｍ−ＰＥＧＭＡ：ポリエチレングリコールマクロモノマー１：α−メトキシ−ω−メタクリロイルポリエチレングリコール
ｃ−ＰＥＧＶＢ：ポリエチレングリコールマクロモノマー２：α−ビニルベンジル−ω−カルボキシルポリエチレングリコール
（ｂ）成分：コモノマー
ＤＥＡＥＭＡ：Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート（モノマー）
（ｃ）成分：架橋剤
ＥＤＭＡ：エチレングリコールジメタクリレート（架橋剤）、
ＤＶＢ：ジビニルベンゼン
ＫＰＳ：過硫酸カリウム（重合開始剤）、
微粒子（ナノスフェア）：ＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）、
ＣｄＳ内包ナノスフェア：ＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−ＣｄＳ。
＜実施例において使用する分析機器＞
ＧＳＣ（ガスクロマトグラフ）：ＧＣ５８９０ ＳＥＲＩＥＳ ＩＩ（ヒューレットパッカート）、
ＤＬＳ（動的光散乱粒径解析装置）：ＤＬＳ−７０００（大塚電子社）、
元素分析測定装置：（パーキンエルマー）、
レーザー微粒子蛍光検出装置：ＺＥＥＣＯＭ（マイクロテック・ニチオン）。
透過型電子顕微鏡：ＴＥＭ（日立 ＨＤ ２０００）
実施例１：ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００の合成
反応容器にα−メトキシ−ω−メタクリロイルポリエチレングリコール［ｍ−ＰＥＧＭＡ（ポリエチレングリコールマクロモノマーの数平均分子量５,０００）］１２ｇ、ＫＰＳ４４９ｍｇおよび水９００ｍｌを加え、撹拌溶解した。この反応容器をアスピレータにより脱気を行った後にアルゴン置換した。別の容器をアルゴン置換した後、シリンジ操作によりＤＥＡＥＭＡ３０ｇおよびＥＤＭＡ３２７ｍｇを加え、攪拌した。更に、前記のＤＥＡＥＭＡ／ＥＤＭＡ混合溶液をシリンジ操作により、ポリエチレングリコールマクロモノマー／ＫＰＳ水溶液に加え、室温で３０分間撹拌した後、６０℃に昇温し２４時間反応させた。２４時間後、反応混合物のＧＣ測定を行い、未反応のＤＥＡＥＭＡおよびＥＤＭＡが消失していることを確認した。得られた混合物を濾過して不溶物を除いた。その後、可溶成分を遠心分離操作により沈積させ、精製水中に分散させた。このようにしてｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００ナノスフェアーの水溶液を得た。
【００６８】
得られたナノスフェアーの粒径および粒度分布を前記のＤＬＳを用いて測定した。また、ナノスフェアー水溶液１ｍｌを凍結乾燥し、水溶液中の重合物含量を算出した。更に、凍結乾燥品の元素分析を行い、乾燥重合物中の窒素含量を算出した。これらの結果を下記の表１に示す。
実施例２：ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００の合成
ｍ−ＰＥＧＭＡ（数平均分子量５,０００）６.２１ｇ、ＤＥＡＥＭＡ１４.７１ｇ、ＥＤＭＡ１５０ｍｇ、水４５０ｍｌ、ＫＰＳ２０４ｍｇを用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００ナノスフェアー水溶液を得た。
【００６９】
得られたナノスフェアーについて実施例１と同様の評価を行い、結果を下記の表１に示す。
実施例３：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０の合成
反応容器にα−ビニルベンジル−ω−カルボキシルポリエチレングリコール（ポリエチレングリコールマクロモノマーの数平均分子量２,０００）０.２５ｇ、ＫＰＳ７.７ｍｇおよび水１５ｍｌを加え、撹拌溶解した。この反応容器をアスピレータにより脱気を行った。別の容器をアルゴン置換した後、シリンジ操作によりＤＥＡＥＭＡ０.５０ｇおよびＥＤＭＡ５.６ｍｇを加え、撹拌した。更に、前記ＤＥＡＥＭＡ／ＥＤＭＡ混合溶液をシリンジ操作によりポリエチレングリコールマクロモノマー／ＫＰＳ水溶液に加え、室温で３０分間撹拌した後、６０℃に昇温し２４時間撹拌させた。２４時間後、反応混合物のＧＣ測定を行い、未反応のＤＥＡＥＭＡおよびＥＤＭＡが消失していることを確認した。得られた重合物を濾過操作により不溶物を除き、ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０ナノスフェアー水溶液を得た。
【００７０】
得られたナノスフェアーについて実施例１と同様の評価を行い、結果を下記の表１に示す。
【００７１】
【表１】

【００７２】
実施例４：ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００−ＣｄＳの調製
実施例１において調製したｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００を用いて、ナノスフェアー中に含まれる窒素含量とカドミウムイオンのモル比を１：１〜１：１２の範囲で変化させｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−ＣｄＳの調製を行った。この調製条件を下記の表２に示す。
【００７３】
所定濃度に希釈したｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）ナノスフェアー水溶液（４ｍｌ）に１.０×１０^-3Ｍ塩化カドミウム水溶液１ｍｌ(１.０×１０^-5ｍｏｌ）を加えしばらく撹拌させた。次に、１.０×１０^-3Ｍ硫化ナトリウム９水和物水溶性１ｍｌ（１.０×１０^-5ｍｏｌ）を、室温に於いてゆっくりと滴下させた。１時間反応させることにより、ＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００−ＣｄＳを得た。得られたＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−４００−ＣｄＳの外観の状態を下記の表３に示す。
実施例５：ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００−ＣｄＳの調製
実施例２において調製したｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００を用いた以外は、実施例４と同様の操作を行い、ｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００−ＣｄＳを得た。この調製条件を下記の表２に示す。得られたＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−３００−ＣｄＳの外観を下記の表３に示す。
実施例６：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０−ＣｄＳの調製
実施例３において調製したｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０を用いた以外は、実施例４と同様の操作を行い、ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０−ＣｄＳを得た。この調製条件を下記の表２に示す。得られたｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−５０−ＣｄＳの外観を下記の表３に示す。
【００７４】
【表２】

【００７５】
【表３】

【００７６】
実施例７：レーザー微粒子蛍光検出装置による蛍光観察
実施例４〜６において調製されたｍ−ＰＥＧＭＡ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−ＣｄＳ、ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−ＣｄＳのうち、試行番号（ＲＵＮ）１０（Ｃｄ：Ｎ＝１：１２）、同１１（Ｃｄ：Ｎ＝１：１）、同１２（Ｃｄ：Ｎ＝１：２）、同１３（Ｃｄ：Ｎ＝１：１３）、同１４（Ｃｄ：Ｎ＝１：８）および同１５（Ｃｄ：Ｎ＝１：１２）において、マイクロテック・ニチオン社製レーザー微粒子蛍光検出装置を用いて蛍光観察を行った。水中で安定に可溶化されたＰＥＧ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−ＣｄＳは、何れも蛍光性を有することが確認できた（図１参照。）。
実施例８：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ＤＥＡＥＭＡゲルナノ粒子中における金イオンの自動還元法
（実験条件）
ｃ−ＰＥＧＶＢ（数平均分子量１８００）：ＤＥＡＥＭＡ＝１：４（ｗｔ／ｗｔ）の条件で作成したゲル粒子（平均粒径１２０ｎｍ）の水溶液を凍結乾燥し重量濃度を決定したところ、３０.１６ｍｇ／ｍｌであった。このゲル粒子水溶液を１ｍｌ取り分け、超純水で５倍に希釈しｐＨ６に調整した。塩化金酸・４水和物水溶液２.５ｍｇ／ｍｌを１ｍｌ取り分け、ｐＨ６に調整し前述のゲル粒子水溶液を激しく攪拌している中に加え、そのまま１日攪拌を続け金イオンを還元した。得られた赤い溶液を５倍希釈し、ＵＶ−ｖｉｓスペクトル測定を行った。得られたスペクトグラムを図２に示す。
実施例９：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）の合成
ナノスフェアを合成する際、ポリエチレングリコールマクロモノマーｃ−ＰＥＧＶＢとジエチルアミノエチルメタクリレートＤＥＡＥＭＡの重量比を１／０.５〜１／１００の範囲で変化させｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）の合成を行った（試行番号１〜７）。各々の仕込み量は、ｃ−ＰＥＧＶＢとＤＥＡＥＭＡの合計で０.７５ｇ、ＥＤＭＡの添加量は該合計量の１ｍｏｌ％とし、ＫＰＳ添加量は（ｃ−ＰＥＧＶＢ＋ＤＥＡＥＭＡ＋ＥＤＭＡ）の合計量の１ｍｏｌ％とし、そして、水１５ｍＬとして行った。この合成条件を下記の表４に示す。
【００７７】
【表４】

【００７８】
反応容器にα−ビニルベンジル−ω−カルボキシルポリエチレングリコール（ポリエチレングリコールマクロモノマーの数平均分子量１８００）０.１５ｇ、ＫＰＳ９.１ｍｇ及び水１５ｍＬを加え、撹拌溶解した。この反応容器をアスピレーターにより脱気を行った。更に、シリンジ操作によりＥＤＭＡ６.６μＬ、ＤＥＡＥＭＡ６５０μＬをポリエチレングリコールマクロモノマー／ＫＰＳ水溶液に加え、室温で３０分間撹拌した後、６０℃に昇温し２４時間撹拌した。２４時間反応後、反応混合物のＧＣ測定を行い、未反応のＤＥＡＥＭＡ及びＥＤＭＡが消失している事を確認した。得られた重合物を濾過操作により不溶物を除き、ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）ナノスフェア水溶液を得た。
【００７９】
各々の合成条件により得られたナノスフェアの粒径及び粒径分布をＤＬＳを用いて測定した。結果を下記の表５に示す。
【００８０】
【表５】

【００８１】
実施例１０：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）の合成
ナノスフェアを合成する際、ポリエチレングリコールマクロモノマーｃ−ＰＥＧＶＢの分子量を１８００〜７３００の範囲で変化させｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）の合成を行った。各々の仕込み量は、ｃ−ＰＥＧＶＢとＤＥＡＥＭＡの合計で０.７５ｇ、ＤＶＢの添加量は該合計量の１ｍｏｌ％とし、、ＫＰＳ添加量は（ｃ−ＰＥＧＶＢ＋ＤＥＡＥＭＡ＋ＤＶＢ）の合計量の１ｍｏｌ％とし、そして水１５ｍＬとして行った（試行番号１〜３）。この合計条件を下記の表６に示す。
【００８２】
【表６】

【００８３】
反応容器にα−ビニルベンジル−ω−カルボキシルポリエチレングリコール（ポリエチレングリコールマクロモノマーの数平均分子量１８００）０.１５ｇ、ＫＰＳ９.１ｍｇ及び水１５ｍＬを加え、撹拌溶解した。この反応容器をアスピレーターにより脱気を行った。更に、シリンジ操作によりＤＶＢ４.８μＬ、ＤＥＡＥＭＡ６５０μＬをポリエチレングリコールマクロモノマー／ＫＰＳ水溶液に加え、室温で３０分間撹拌した後、６０℃に昇温し２４時間撹拌した。２４時間反応後、反応混合物のＧＣ測定を行い、未反応のＤＥＡＥＭＡ及びＤＶＢが消失している事を確認した。得られた重合物を濾過操作により不溶物を除き、ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）ナノスフェア水溶液を得た。
【００８４】
得られたナノスフェアについて実施例９と同様の評価を行い、結果を下記の表７に示す。
【００８５】
【表７】

【００８６】
実施例１１：ｐＨの異なる溶液中でのポリマー微粒子の処理
この実施例では、本発明に従うポリマー微粒子の粒径はｐＨ応答性であることを示す。
【００８７】
実施例９において合成したｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）−６３（試行番号４）を用いて、水溶液のｐＨを変化させた時の粒径の変化をＤＬＳを用いて測定した。
【００８８】
所定濃度（０.５ｍｇ／ｍＬ）に希釈したｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＥＤＭＡ）ナノスフェア水溶液３ｍＬに対して、１.０×１０^-2Ｎ−ＨＣｌもしくは、１.０×１０^-2Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を加える事によってｐＨを３〜１２まで変化させた。その時の粒径をＤＬＳを用いて測定した。結果を表８に示す。
【００８９】
【表８】

【００９０】
実施例１２：架橋剤ＤＶＢの各種使用割合でのポリマー微粒子の製造
この実施例では、架橋剤の使用割合を変化させることにより、得られる微粒子の粒径および体積膨潤度を制御できることを示す。
【００９１】
実施例１０において合成したｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）−１８（試行番号１）と同様の系にて、ＤＶＢ濃度を変化させた時、ｐＨ４における粒径とｐＨ１０における粒径から求めた体積膨潤度への影響について評価を行った。
【００９２】
ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）−１８（試行番号１）と同様の方法にて、ＤＶＢの添加量のみ０.１ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲内において変化させてナノスフェアを合成した。それぞれの溶液を０.５ｍｇ／ｍＬとなるよう希釈し、１.０×１０^-2Ｎ−ＨＣｌもしくは、１.０×１０^-2Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を加える事によってｐＨを４及び１０に変化させた。ＤＬＳによりそれぞれの状態における粒径を測定した。結果を表９に示す。
【００９３】
【表９】

【００９４】
実施例１３：ｃ−ＰＥＧＶＢ−ｐ（ＤＥＡＥＭＡ−ＤＶＢ）ゲルナノ粒子中における金イオンの自動還元
ｃ−ＰＥＧＶＢ（数平均分子量１８００）０.１５ｇ（０.０８ｍｍｏｌ）と開始剤ＫＰＳ９.１ｍｇ（０.０３ｍｍｏｌ）を入れた５０ｍｌ三方活栓付きガラス製反応容器を１５分真空にし、その後アルゴン（Ａｒ）封入した。この操作を３回繰り返すことにより反応容器内をＡｒ雰囲気へと置換した。次いで、重合溶媒として脱気を行った蒸留水を加えた。そこへ、さらに架橋剤ＤＶＢ４８μｌ（０.０３ｍｍｏｌ）およびコモノマーＤＥＡＥＭＡ６５０μｌ（３.２ｍｍｏｌ）を添加し、反応液を湯浴で６０℃へ昇温し、重合を開始した。
【００９５】
架橋剤およびコモノマーがＧＣ測定で検出されなくなった後、反応溶液（５０ｍｇ／ｍｌ）を３０μｌとり、３ｍｌの蒸留水に加え（０.５ｍｇ／ｍｌ）、ＤＬＳによって測定した（粒径６０ｎｍ）。得られた粒子は超遠心分離（３５０,０００×ｇ、２０℃、１５ｍｉｎ×１）により精製した。こうして得た粒子から調製したゲル粒子水溶液（３.３４ｍｇ／ｍｌ）を２ｍｌ取り分け、塩酸を用いてｐＨ６に調整した。また、超純水に溶解した塩化金酸水溶液１.４３ｍｇ／ｍｌを、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ６に調整した。これらの水溶液を反応容器中で混合し、室温大気下で１日激しく撹拌を続け、ナノポリマー微粒子ゲルによる還元により金微粒子を得た。この溶液中のアミノ基、および金イオンの混合比はＡｕ：Ｎ＝１：８となるよう調整した。得られた赤色の溶液を３０倍希釈し、紫外可視光吸収（ＵＶ−ｖｉｓスペクトル）測定により金イオンの還元、および金微粒子の生成について評価した。その結果を図３に示す。
【００９６】
得られたナノゲル還元金コロイドを、超純水で１００倍に希釈した後、白金ループを用いてコロジオン膜を張ったＴＥＭ観察用銅グリッド上にキャストし、デシケーター中で乾燥させＴＥＭで観察した。その結果を表す図に代わる電子顕微鏡写真を図４に示す。画像解析の結果、平均粒径６.１ｎｍ、多分散度１.１５の金微粒子が生成していることが確認された。
【００９７】
上記により得られた還元金コロイドゲル（金固定化ポリマー微粒子）溶液を、超純水で４０倍に希釈した。この溶液８００μｌに５.０Ｍ−ＮａＣｌ水溶液２００μｌを加え、１.０Ｍ−ＮａＣｌ環境下（クエン酸還元により得られる金コロイドでは容易に凝集してしまうような、高塩濃度環境下）におけるＵＶ−ｖｉｓスペクトルの経時観察を行った。結果を図５に示す。この図から、本発明に従う、金超微粒子固定もしくは内包したポリマー微粒子は、上記のような高塩濃度環境下でも、安定に分散し続けることが確認される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ｃｄＳが固定化されたポリマー微粒子のレーザー微粒子蛍光検出装置による蛍光の観察結果（実施例７）を表す図に代わる写真である（なお、原図はカラー写真であり、要求があれば提出する用意がある。）。
【図２】実施例８で行われたＵＶ−ｖｉｓスペクトグラムである。なお、λ_max＝５２２.５ｎｍである。
【図３】実施例１３におけるポリマー微粒子ゲルによる金イオンの還元の進捗状況を示す経時的なＵＶ−ｖｉｓスペクトルの変化を示すスペクトグラムである。
【図４】実施例１３で生成する金超微粒子の形状を表す図に代わる透過型電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例１３で得られた金超微粒子固定もしくは内包ポリマー微粒子の高塩濃度環境下での分散安定性を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to crosslinked polymer fine particles useful as a carrier for ultrafine particles of organic drugs including oligo- or polynucleotides and inorganic substances including semiconductors, free electron metals or metal oxides, and methods for producing and using them. About.
[0002]
[Prior art]
For example, poly (ethylene glycol) -block-poly (dialkylaminoethyl methacrylate) provided by some of the inventors forms polymer micelles via an anionically chargeable polymer, thus It is useful as a carrier (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1), and can contribute to the stabilization of dispersion of gold colloid or semiconductor fine particles, and can be used as a label or quantum dot in a biological assay system. The gold | metal | money or semiconductor fixed (or inclusion) polymer particle which can be provided can be provided (for example, refer patent document 2).
[0003]
Alternatively, in place of the poly (dialkylaminoethyl methacrylate) segment of the block copolymer described above, it is also known that a poly (ethylene glycol) derivative having a mercapto group at the terminal can also be conveniently used for dispersion stabilization of gold and semiconductor ultrafine particles. (For example, see Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Non-Patent Document 1). Furthermore, it has a poly (oxyalkylene) segment that can reduce stability in an aqueous medium that can contain inorganic ultrafine particles that can be labeled in polymerized latex particles and nonspecific adsorption of proteins to the latex particle surface (meta ) Polymer fine particles formed from acrylic esters and styrene are known (for example, see Patent Document 5). Similarly, a part of the inventor, for example, a formula
[0004]
Embedded image

[0005]
And a copolymer of styrene or (meth) acrylic acid or an ester or amide thereof using the polymer as a macromonomer (see Patent Document 6). The copolymer is a kind of graft polymer having a PEG chain as a branch polymer. In addition to the function exhibited by the graft polymer itself, the copolymer is conjugated with various biomolecules through an aldehyde (O = CH-) group at one end. It is of interest as a biocompatible material that forms a kate.
[0006]
[Patent Document 1]
International Publication No. 98/46655 Pamphlet (Page 19, Example 8)
[0007]
[Patent Document 2]
JP 2002-80903 A
[0008]
[Patent Document 3]
JP 2001-2050 A
[0009]
[Patent Document 4]
US Pat. No. 6,306,610
[0010]
[Patent Document 5]
JP-A-8-133990
[0011]
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-302048
[0012]
[Non-Patent Document 1]
Kataoka et al., Macromolecules 1999, 32, 6892-6894
[0013]
[Non-Patent Document 2]
Otsuka et al., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8226-8230
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Said poly (ethylene glycol) -block-poly (dialkylethyl methacrylate) is itself a good drug, for example a polynucleotide or gold or semiconductor ultrafine particles, with shell or surface poly (ethylene glycol) chains. To form a core-shell type conjugate or complex having drug or gold or semiconductor ultrafine particles as a core. Also, certain latex particles as described in Patent Documents 5 and 6 can encapsulate or fix drugs or gold or semiconductor ultrafine particles in their cores.
[0015]
However, a drug or the like can be more stably fixed or encapsulated, but on the other hand, if a carrier capable of selectively releasing the fixed drug or the like under a certain environment can be provided, a drug delivery system or a quantum dot having a further function or Will contribute to the provision of signs. The object of the present invention is to provide such a carrier.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have studied to achieve the above-described object. As a result, the core portion of the polymer fine particles is rich in amino groups and has a network structure by crosslinking, while the shell portion supplies the amino groups. When formed from a macromer having an independent poly (ethylene glycol) segment, such polymer fine particles can not only stably fix or encapsulate the above-mentioned drug in the core part, but also change the environment, for example, aqueous It has also been found that by changing the pH in the medium, the fine particles can be swelled or contracted while maintaining the core-shell structure of the fine particles, thereby facilitating selective release of drugs and the like. The present invention has been completed based on such knowledge.
[0017]
Therefore, according to the present invention, polymer fine particles derived from a crosslinked polymer having a main chain formed from an ethylenically unsaturated polymerizable group and having a cross-linking bond between the main chains,
The backbone is (i) N, N-di-C _1-6 A side chain in which an alkyl-substituted amino group is covalently bonded to the main chain via a linking group having 1 to 10 atoms, and (ii) a side in which a hydrophilic group having a poly (ethylene glycol) segment is covalently bonded to the main chain Each independently comprising a chain;
Thus, when the polymer fine particles are solubilized or dispersed in an aqueous medium, the side chain and the main chain of (i) mainly form a core part, while the side chain of (ii) mainly forms a shell part. There is provided a polymer fine particle characterized in that it becomes a core-shell type fine particle that forms a polymer.
[0018]
The present invention also relates to a crosslinked polymer from which such polymer fine particles can be conveniently produced. As another aspect of the present invention,
(A) Formula I:
[0019]
Embedded image

[0020]
[Wherein, X represents a hydrogen atom, —COOZ group (where Z represents a hydrogen atom or an organic group) —CHR ¹ R ² (Where R ¹ And R ² Is independently C _1-6 Alkyloxy, phenyloxy or phenyl-C _1-3 Represents an alkyloxy group or R ¹ And R ² Together -OCHR'-CH ₂ O— and R ′ is a hydrogen atom or C _1-6 Represents a group that is an alkyl group) or -CH = O,
R ^a Is a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group,
L ₁ Represents a methylene group or a carbonyl group,
L ₂ Is a carbonyl group, C _1-3 Alkylene group or C _1-3 Represents an alkylphenylene group, or
[0021]
Embedded image

[0022]
Together with a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group,
n is an integer from 2 to 10,000, and
p is an integer of 1 to 5], and a poly (ethylene glycol) macromonomer,
(B) Formula II:
[0023]
Embedded image

[0024]
(Wherein R ^Three And R ^Four Is independently C _1-6 Represents an alkyl group, R ^b Is a hydrogen atom or C _1-6 A comonomer represented by: an alkyl group, Y represents —O— or —NH—, and q is an integer of 2 to 6;
(C) a crosslinking agent having two or three or more polymerizable unsaturated groups;
(D) a diluent monomer having a polymerizable unsaturated group other than (a) and (b) which may optionally be present;
A crosslinked polymer obtained by copolymerization with
Is provided. In a specific embodiment of such a crosslinked polymer, the poly (ethylene glycol) macromonomer (a) and the comonomer (b) are in a molar ratio of 1/400, preferably 1/200, particularly preferably 1/100 to The cross-linked polymer is provided in a range of 2/1 and having a cross-linking agent ratio of 0.1 to 25 mol% based on the total amount of the macromonomer (a) and the comonomer (b).
[0025]
According to the invention, further, polymer fine particles in which gold or semiconductor ultrafine particles having a particle diameter of 1 nm to 40 nm are further fixed to the core portion of the polymer fine particles, and oligo or poly (nucleotide) in the core portion of the polymer fine particles. Alternatively, polymer fine particles on which an anion chargeable agent is further immobilized are also provided.
[0026]
Still further in accordance with the invention, under an inert gas atmosphere, (a) Formula I:
[0027]
Embedded image

[0028]
[Wherein, X represents a hydrogen atom, —COOZ group (where Z represents a hydrogen atom or an organic group) —CHR ¹ R ² (Where R ¹ And R ² Is independently C _1-6 Alkyloxy, phenyloxy or phenyl-C _1-3 Represents an alkyloxy group or R ¹ And R ² Together -OCHR'-CH ₂ O— and R ′ is a hydrogen atom or C _1-6 Represents a group that is an alkyl group) or -CH = O,
R ^a Is a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group,
L ₁ Represents a methylene group or a carbonyl group,
L ₂ Is a carbonyl group, C _1-3 Alkylene group or C _1-3 Represents an alkylphenylene group, or
[0029]
Embedded image

[0030]
Together with a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group,
n is an integer from 2 to 10,000, and
p is an integer of 1 to 5, and an aqueous solution containing a poly (ethylene glycol) macromonomer and a polymerization initiator,
(B) Formula II:
[0031]
Embedded image

[0032]
(Wherein R ^Three And R ^Four Is independently C _1-6 Represents an alkyl group, R ^b Is a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group, Y represents —O— or —NH—, and q represents an integer of 2 to 6) and
(C) A crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated groups is mixed at room temperature, and then the mixture is heated to a temperature at which a copolymerization reaction can be started with stirring, (b) And a step of continuing the reaction until the crosslinker of (c) is substantially undetectable, and the macromonomer of (a) and the comonomer of (b) are in a molar ratio of 1/400, It is preferably used in the range of 1/200, particularly preferably in the range of 1/100 to 2/1, and the crosslinking agent is used in a proportion of 0.1 to 25 mol% with respect to the total amount of these monomers. A method for producing a crosslinked polymer is also provided. In addition, this manufacturing method of a crosslinked polymer can also manufacture a polymer fine particle simultaneously with a crosslinked polymer itself.
[0033]
Still further, according to the present invention, an aqueous solution of the polymer fine particles is an aqueous solution of a group IIB or IIIB element chloride and a nitrogen atom in the polymer fine particles in a molar ratio of 1 to 20 of the element. Mixing and stirring, and then adding an aqueous solution containing an alkali metal salt of a group VIB element in an amount equal to or greater than the equivalent of the chloride and further reacting, and further comprising a nitrogen content of the fine particles and a group IIB Alternatively, there is also provided a method for producing polymer fine particles in which semiconductor ultrafine particles are fixed to a core, wherein the molar ratio of group IIIB elements is 1: 1 to 1:12. As another method, the pH of the aqueous solution of polymer fine particles was adjusted to about 6. Separately, after adjusting the aqueous solution of chloroauric acid and then adjusting the pH of the aqueous solution to about 6, in both solutions thus adjusted, the nitrogen atoms in the polymer fine particles are 1 to 20 times the gold atoms in molar ratio. A method for producing polymer fine particles having gold ultrafine particles fixed to the core, wherein the mixture is stirred under conditions sufficient to form gold fine particles to be fixed to the core of the polymer fine particles. Provided.
[0034]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
[0035]
Crosslinked polymers according to the present invention are also referred to as three-dimensional polymers or network polymers, most are substantially insoluble in water and other solvents and form polymer microparticles according to the present invention, but in water, PEG By the action of the PEG segment derived from the macromonomer, the whole molecule or particle is solubilized, and the soot also has an appearance like a solution used in a normal sense. Therefore, the term “solution” in this specification includes the case where the entire solute polymer or polymer fine particles are solubilized as described above, and the appearance of a soot is like a solution.
[0036]
Therefore, as described above, the crosslinked polymers may exist in a solubilized or dispersed state in the form of fine particles or beads in their aqueous solution. Such fine particles can also be separated from the solution as solid particles by centrifugation, filtration, or other methods. Any of these forms of fine particles is an embodiment of the present invention.
[0037]
In addition, as described above, the crosslinked polymer of the present invention can form polymer fine particles simultaneously and can be conveniently used for producing the fine particles. However, the polymer fine particles according to the present invention have the structural characteristics described above. If it has, it will not be limited to what originates in this crosslinked polymer. Furthermore, the polymer fine particles according to the present invention have an average particle size in the range of 30 nm to 10 μm, preferably 50 nm to 1 μm, when dispersed in purified water and subjected to dynamic light scattering particle size analysis (DLS), and By having a specific constituent requirement or characteristic that the same value at pH 4 increases by 1.30 to 70.0 times the average particle size value by DLS at pH 10 of the fine particles, It can be clearly distinguished from fine particles such as latex gel.
[0038]
Therefore, the monomer used is not limited as long as it has the above-described constituent requirements, structural features, or characteristics. For example, N, N-di-C _1-6 The group (linking group) for linking the alkyl-substituted amino group to the polymer main chain is represented by — (CH ₂ ) Not limited to q-Y-CO-, any group may be used as long as the amino group is a linking group having a chain length that forms a part of the core of the polymer fine particle. Specifically, any group may be used as long as it is a linking group composed of carbon, nitrogen, and oxygen and having 1 to 10 atoms. On the other hand, since the main chain is “formed from an ethylenically unsaturated polymerizable group” as described above, it is formed from a polymerizable vinyl group.
[0039]
The side chain in which a hydrophilic group having a poly (ethylene glycol) segment is covalently bonded to the main chain may be a poly (ethylene glycol) chain bonded to the main chain via an ester bond or an ether bond. Is also modified, for example, at one end of poly (ethylene glycol) as described in WO 96/32434, WO 96/33233 or WO 97/06202 with any functional group, and other Even when the hydrophobic polymer segment is bonded to the terminal and the non-bonded terminal of the hydrophobic polymer segment is derived from an ethylenically unsaturated polymerizable group, for example, as long as it has the characteristics prescribed for the present invention, It is included in the polymer fine particles referred to in the invention. In addition, the description about the crosslinked polymer mentioned later is applicable for the further specific description.
[0040]
C above _1-6 The alkyl moiety in the alkyl group and the alkyloxy group as used herein including alkyl means a straight chain or branched alkyl. Therefore, C _1-6 Examples of the alkyl group and the alkyl part of alkoxy include methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec.-butyl, tert.-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, n-hexyl, 2 -Methylpentyl, 3-methylpentyl, etc. are mentioned. Of these, R in Formula I ¹ And R ² And the alkyl moiety of alkyloxy as defined in ^b , R ^Three And R ^Four The alkyl group of _1-3 Alkyl is preferred.
[0041]
Therefore, R ¹ And R ² Particularly preferable examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and an isopropoxy group. Other, R ¹ And R ² Is a phenyloxy group or phenyl C _1-3 Alkyloxy groups, especially benzyloxy groups or phenethyloxy groups, can be mentioned as preferred. These groups may be the same or different, but are preferably the same group. R ¹ And R ² Together, C _1-6 1,2-ethylenedioxy group (-OCH (R ')-CH optionally substituted with alkyl ₂ O-: where R 'is C _1-6 An alkyl group), preferably 1,2-ethylenedioxy group, 1-methyl-1,2-ethylenedioxy group, 1-ethyl-1,2-ethylenedioxy group is there.
[0042]
-CHR consisting of such groups ¹ R ² The group (corresponding to an acetalized or ketalized formyl group) can, for example, be treated with an acid to produce R ¹ And R ² Together can be readily converted to oxy (═O), ie, a formyl group (or aldehyde group) where X represents —CH═O. Thus, after preparing a crosslinked polymer using a macromonomer of formula (I) where X represents other than a hydrogen atom or a —CH═O group, the polymer can also be treated with an acid (eg, acetic acid) to form a PEG chain molecule. It is possible to provide a crosslinked polymer having a formyl group (or aldehyde group) or a carboxyl group at one end thereof.
[0043]
R ^a And R ^b Are independently preferably a methyl group or a hydrogen atom, and R ^Three And R ^Four Are independently a methyl group, an ethyl group, or an n-propyl group.
[0044]
L is a carbonyl group (= C = O), C _1-3 Alkylene group or C _1-3 Alkylphenylene group
[0045]
Embedded image

[0046]
(Where t is an integer from 1 to 3)
Preferably carbonyl, methylene and benzylene groups
[0047]
Embedded image

[0048]
It is.
[0049]
n can be an integer from 2 to 10,000. Therefore, the term “polymer” in the present invention is used in a concept including oligomers.
[0050]
Hereinafter, production of a crosslinked polymer or formation of fine particles, which is a preferable embodiment of the fine polymer particles according to the present invention, will be described, but the polymer fine particles according to the present invention are not limited to these description examples.
[0051]
The macromonomer used in the present invention can be prepared by various methods with reference to the structure of Formula I. Commercially available PEG can be produced, for example, by partially modifying the terminal by dehydrohalogenation reaction using (meth) acrylic acid chloride, vinylbenzyl chloride, allyl chloride. As produced by so-called living polymerization, the poly (ethylene glycol) or poly (oxyethylene) segment is a segment having a unimodal molecular weight by adjusting the amount of ethylene oxide used relative to the polymerization initiator. Is possible. Therefore, n can be an extremely narrow number (monodispersion) within the range of 2 to 10,000, and preferably an integer of 10 to 200.
[0052]
p is an integer of 1-5. Preferably, the integer of 1-3 can be mentioned.
[0053]
The monomer of formula II is an aminoalkylamide or ester of (meth) acrylic acid. R ^b , R ^Three And R ^Four N, N-diethylaminoethyl methacrylate or methacrylamide, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate or methacrylamide, and N, N-diethylaminopropyl methacrylate are particularly preferred. Or methacrylamide and their corresponding acrylates or acrylamides.
[0054]
The crosslinking agent (c) is a polyfunctional monomer having two or three or more polymerizable unsaturated groups, which can be copolymerized with the monomers of the formulas I and II and achieve the object of the present invention. Any cross-linking agent may be used. A wide variety of commercially available crosslinking agents can be used as they are. Preferred are, but not limited to, Formula III:
[0055]
Embedded image

[0056]
(Wherein R ^c Is a hydrogen atom or C _1-6 Represents an alkyl group, Y ′ represents a valence bond, CO— or —NH—, and A represents a phenylene group — (CH ₂ ) _r -(Where r is an integer from 1 to 4) or-(OCH ₂ CH ₂ O) _s -(Here, s is an integer of 1 to 4). More specifically, particularly preferred crosslinking agents are ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, divinylbenzene and N, N′-methylenebisacrylamide.
[0057]
The cross-linked polymers of the present invention can optionally further comprise repeating units derived from dilute monomers having one or more, preferably one, polymerizable unsaturated group. Although not limited, as a dilution monomer, styrene, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (meth) acrylate amide, 2-hydroxyethyl methacrylate , Isoprene, butadiene and the like. As can be understood from the above examples, in the present specification, when “(meth) acrylate” and “(meth) acrylic acid” are referred to, methacrylate or acrylate and methacrylic acid or acrylic acid are meant, respectively.
[0058]
The macromonomer (a) (providing the side chain of (ii) of the polymer fine particle) and (b) the comonomer (the side chain of (i) of the polymer fine particle) essential for constituting the crosslinked polymer or polymer fine particle of the preferred embodiment Can be used in a molar ratio of 1/400, preferably 1/200, particularly preferably 1/100 to 2/1. The crosslinking agent (c) can be used at a ratio of 0.1 to 25 mol% with respect to the total amount of the macromonomer (a) and the comonomer (b).
[0059]
The copolymerization reaction of these monomers is carried out under conditions where radical polymerization occurs, for example, as a solvent, water optionally in the presence of a water-miscible organic solvent, methanol or ethanol, preferably water alone, preferably as an initiator. , Potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, 4,4′-azobis-4-cyanovaleric acid and the like, if necessary, can be carried out with heating. The reactant mixed solution may be reacted with vigorous stirring while being deaerated with an inert gas (eg, nitrogen, argon, etc.). The reaction is carried out until an aliquot of the reaction mixture is analyzed, for example, by gas chromatography, and unreacted monomer disappears. Thus, generally, a crosslinked polymer is obtained in the form of fine particles (or beads). The particle size of such fine particles can be determined by selecting the ratio of the macromonomer (a), the comonomer (b), and the crosslinking agent (c) used in the reaction, and the PEG of the macromonomer (a). By selecting the molecular weight, the particle size can be adjusted to about 30 nm, preferably 50 nm to about 1 μm, and can be further adjusted to 1 μm or more and 10 μm or less if necessary. Therefore, the fine particles of the present invention can also be referred to as nanospheres or microspheres. Furthermore, as described above, these particle sizes can also be adjusted by changing the pH of the aqueous medium. Usually, fine particles having a larger particle diameter can be formed by increasing the blending ratio of the comonomer. On the other hand, the density of the mesh can be adjusted by changing the use ratio of the crosslinking agent. In addition, for example, when 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is used in combination as a diluent monomer, the water solubility of the fine particles can be improved. For example, when styrene is used in combination, the fine particles can be provided with a refractive index improving property. it can.
[0060]
Fine particles (or nanospheres or microspheres) obtained in this way can be easily produced with good reproducibility. By utilizing the characteristics of PEG mainly constituting the shell region and, if present, the functional group present at the end thereof. It is useful as a unique functional material. For example, in medical use, as described above, it can be used mainly as a carrier for an anionically charged drug, a latex diagnostic agent, and a cell separation material.
[0061]
Further, the fine particles of the crosslinked polymer of the present invention may have a network structure, further, a free electron metal such as gold, silver, copper, or the like through a tertiary amine moiety, or, although not limited to, ultrafine particles of the following semiconductors: It can be provided as fixed or encapsulated composite microparticles. It is well known that ultrafine particles such as gold and silver are used as labels in biological assay systems, and some semiconductors include, but are not limited to, ZnS, CdSe, CdS, InP, It is also known that nanocrystals such as InAs, CdTe, ZnSe, ZnTe or their complexes are better fluorescent labels than organic dyes (for example, Chan et al., Science Vol. 281 (1998)). 2006-2018; Mamedova et al., Nano Lett., Vol. 1 (2001) 282-286; see Han et al., Supra). Therefore, the composite microparticles according to the present invention are useful as quantum dots in biological assay systems or for other applications.
[0062]
As used herein, “ultrafine particle (or nanoparticle)” means a particle having a size including all of the size fixed or encapsulated in the polymer fine particle of the present invention. Alternatively, in the case of semiconductor ultrafine particles, the diameter can be in the range of 1 to 20 nm. For example, these semiconductor ultrafine particles can provide polymer nano or microspheres having different emission wavelengths by selecting components and / or particle sizes constituting the semiconductor.
[0063]
Cross-linked polymer fine particles or nano- or microspheres in which such metal or semiconductor ultrafine particles are fixed or encapsulated in the core are mixed and stirred in an aqueous medium with nano- or microspheres according to the present invention and a sol of metal or semiconductor ultrafine particles. By doing so, it can be manufactured. In addition, in order to fix or encapsulate the semiconductor ultrafine particles, for example, an aqueous solution of a group IIB or IIIB element chloride in the periodic table and an aqueous solution of the above microsphere are mixed and stirred to convert the element into a microsphere. Encapsulated and then, for example, an aqueous solution of a salt of an element of group VIB and an alkali metal ₂ By mixing and stirring with S, the semiconductor can be formed and fixed in situ in the nano- or microspheres. Further, for example, it is possible to mix and stir semiconductor ultrafine particles as described in Patent Document 4 with the above microsphere aqueous solution. Furthermore, the ultrafine particles are fixed or encapsulated in polymer fine particles composed of a crosslinked polymer produced by coexisting the semiconductor ultrafine particles in the reaction solution at any stage when producing the crosslinked polymer according to the present invention. Also good. The use ratio of the semiconductor and the crosslinked polymer or polymer fine particle is preferably adjusted so that the nitrogen atom in the polymer fine particle is 1 to 20 times the semiconductor molecule in terms of molar ratio, but is not limited thereto.
[0064]
Further, fixing or encapsulating a free electron metal such as gold ultrafine particles in the microspheres or polymer fine particles can be carried out according to the method described for the above-mentioned semiconductor ultrafine particles. However, for example, when a gold compound such as chloroauric acid is used, for example, the pH of the polymer fine particle aqueous solution is adjusted to about 6, and separately, a chloroauric acid aqueous solution is prepared, and then the pH of the aqueous solution is adjusted. Is adjusted to about 6, and both of these aqueous solutions are stirred under conditions sufficient to form gold fine particles and fixed to the core of the polymer fine particles, whereby the gold particles are efficiently incorporated into the polymer fine particles. Can be fixed. The use ratio of the metal and the crosslinked polymer or polymer fine particle is preferably adjusted so that the nitrogen atom in the polymer fine particle is 1 to 20 times the metal atom in molar ratio, but is not limited thereto.
[0065]
In the above-described immobilization or encapsulation method, the polymer fine particle concentration and the concentration of the semiconductor or its precursor raw material or gold or its precursor raw material in the treatment liquid may be any concentration as long as the treatment liquid can be mechanically stirred. However, if necessary, one skilled in the art will be able to determine the optimal concentration by performing a small experiment with reference to the examples described below. The treatment temperature can be carried out at ambient temperature, but it may be heated or cooled within a range that does not adversely affect the respective immobilization or encapsulation.
[0066]
These conditions can also be used in the polymerization of the crosslinked polymer.
[0067]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with specific examples.
<Meanings of Abbreviations Used in Examples>
The abbreviations represent the following meanings.
(A) Component: Macromonomer
m-PEGMA: Polyethylene glycol macromonomer 1: α-methoxy-ω-methacryloyl polyethylene glycol
c-PEGVB: Polyethylene glycol macromonomer 2: α-vinylbenzyl-ω-carboxyl polyethylene glycol
(B) Component: comonomer
DEAEMA: N, N-diethylaminoethyl methacrylate (monomer)
(C) Component: Crosslinking agent
EDMA: ethylene glycol dimethacrylate (crosslinking agent),
DVB: Divinylbenzene
KPS: potassium persulfate (polymerization initiator),
Fine particles (nanosphere): PEG-p (DEAEMA-EDMA),
CdS-encapsulating nanospheres: PEG-p (DEAEMA-EDMA) -CdS.
<Analytical instrument used in Examples>
GSC (gas chromatograph): GC5890 SERIES II (Hewlett Packard),
DLS (dynamic light scattering particle size analyzer): DLS-7000 (Otsuka Electronics Co., Ltd.)
Elemental analysis measuring device: (Perkin Elmer),
Laser fine particle fluorescence detection apparatus: ZEECOM (Microtech Nithion).
Transmission electron microscope: TEM (Hitachi HD 2000)
Example 1: Synthesis of m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -400
12 g of α-methoxy-ω-methacryloyl polyethylene glycol [m-PEGMA (number average molecular weight of polyethylene glycol macromonomer) of 5,000)], 449 mg of KPS and 900 ml of water were added to the reaction vessel and dissolved by stirring. The reaction vessel was deaerated with an aspirator and then purged with argon. After replacing another container with argon, 30 g of DEAEMA and 327 mg of EDMA were added by a syringe operation and stirred. Further, the DEAEMA / EDMA mixed solution was added to the polyethylene glycol macromonomer / KPS aqueous solution by a syringe operation, stirred at room temperature for 30 minutes, then heated to 60 ° C. and reacted for 24 hours. After 24 hours, the reaction mixture was subjected to GC measurement, and it was confirmed that unreacted DEAEMA and EDMA had disappeared. The obtained mixture was filtered to remove insolubles. Thereafter, soluble components were deposited by centrifugation and dispersed in purified water. In this manner, an aqueous solution of m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -400 nanospheres was obtained.
[0068]
The particle size and particle size distribution of the obtained nanospheres were measured using the above DLS. Moreover, 1 ml of nanosphere aqueous solution was freeze-dried, and the polymer content in the aqueous solution was calculated. Furthermore, elemental analysis of the freeze-dried product was performed, and the nitrogen content in the dried polymer was calculated. These results are shown in Table 1 below.
Example 2: Synthesis of m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -300
m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) was carried out in the same manner as in Example 1 except that 6.21 g of m-PEGMA (number average molecular weight 5,000), 14.71 g of DEAEMA, 150 mg of EDMA, 450 ml of water, and 204 mg of KPS were used. A -300 nanosphere aqueous solution was obtained.
[0069]
The obtained nanospheres were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
Example 3: Synthesis of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50
To the reaction vessel, 0.25 g of α-vinylbenzyl-ω-carboxyl polyethylene glycol (number average molecular weight of polyethylene glycol macromonomer 2,000), 7.7 mg of KPS, and 15 ml of water were added and dissolved by stirring. The reaction vessel was deaerated with an aspirator. After replacing another container with argon, 0.55 g of DEAEMA and 5.6 mg of EDMA were added by a syringe operation and stirred. Further, the DEAEMA / EDMA mixed solution was added to the polyethylene glycol macromonomer / KPS aqueous solution by a syringe operation, stirred for 30 minutes at room temperature, then heated to 60 ° C. and stirred for 24 hours. After 24 hours, the reaction mixture was subjected to GC measurement, and it was confirmed that unreacted DEAEMA and EDMA had disappeared. The obtained polymer was filtered to remove insoluble matters, and an aqueous solution of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50 nanosphere was obtained.
[0070]
The obtained nanospheres were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
[0071]
[Table 1]

[0072]
Example 4: Preparation of m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -400-CdS
Using m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -400 prepared in Example 1, the molar ratio of nitrogen content and cadmium ion contained in the nanosphere was changed in the range of 1: 1 to 1:12. -PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -CdS was prepared. The preparation conditions are shown in Table 2 below.
[0073]
1.0 x 10 in m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) nanosphere aqueous solution (4 ml) diluted to a predetermined concentration. ^-3 1 ml of M cadmium chloride aqueous solution (1.0 × 10 ^-Five mol) was added and allowed to stir for a while. Next, 1.0 × 10 ^-3 1 ml of M sodium sulfide nonahydrate water soluble (1.0 × 10 ^-Five mol) was slowly added dropwise at room temperature. By reacting for 1 hour, PEG-p (DEAEMA-EDMA) -400-CdS was obtained. The appearance of the resulting PEG-p (DEAEMA-EDMA) -400-CdS is shown in Table 3 below.
Example 5: Preparation of m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -300-CdS
The same operation as in Example 4 was carried out except that m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -300 prepared in Example 2 was used to obtain m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -300-CdS. It was. The preparation conditions are shown in Table 2 below. The appearance of the obtained PEG-p (DEAEMA-EDMA) -300-CdS is shown in Table 3 below.
Example 6: Preparation of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50-CdS
The same operation as in Example 4 was carried out except that c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50 prepared in Example 3 was used to obtain c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50-CdS. It was. The preparation conditions are shown in Table 2 below. The appearance of the obtained c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -50-CdS is shown in Table 3 below.
[0074]
[Table 2]

[0075]
[Table 3]

[0076]
Example 7: Fluorescence observation with a laser particle fluorescence detector
Among m-PEGMA-p (DEAEMA-EDMA) -CdS and c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -CdS prepared in Examples 4 to 6, trial number (RUN) 10 (Cd: N = 1: 12), 11 (Cd: N = 1: 1), 12 (Cd: N = 1: 2), 13 (Cd: N = 1: 13), 14 (Cd: N = 1: 8) And 15 (Cd: N = 1: 12), fluorescence observation was performed using a laser microparticle fluorescence detection apparatus manufactured by Microtech Nichion. It was confirmed that all of PEG-p (DEAEMA-EDMA) -CdS stably solubilized in water had fluorescence (see FIG. 1).
Example 8: Automatic reduction method of gold ions in c-PEGVB-DEAEMA gel nanoparticles
(Experimental conditions)
c-PEGVB (number average molecular weight 1800): DEAEMA = 1: 4 (wt / wt) prepared gel particles (average particle size 120 nm) aqueous solution was freeze-dried and the weight concentration was determined to be 30.16 mg / ml. 1 ml of this gel particle aqueous solution was separated, diluted 5 times with ultrapure water, and adjusted to pH 6. 1 ml of 2.5 mg / ml of chloroauric acid tetrahydrate aqueous solution was separated, adjusted to pH 6, and the gel particle aqueous solution was added while stirring vigorously, and the stirring was continued for one day to reduce gold ions. The obtained red solution was diluted 5 times and UV-vis spectrum measurement was performed. The obtained spectrogram is shown in FIG.
Example 9: Synthesis of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA)
When nanospheres are synthesized, c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) is synthesized by changing the weight ratio of polyethylene glycol macromonomer c-PEGVB and diethylaminoethyl methacrylate DEAEMA in the range of 1 / 0.5 to 1/100. (Trial numbers 1-7). The amount of each charged is 0.75 g in total of c-PEGVB and DEAEMA, the amount of EDMA added is 1 mol% of the total amount, the amount of KPS added is 1 mol% of the total amount of (c-PEGVB + DEAEMA + EDMA), and Performed as 15 mL water. The synthesis conditions are shown in Table 4 below.
[0077]
[Table 4]

[0078]
To the reaction vessel, 0.15 g of α-vinylbenzyl-ω-carboxyl polyethylene glycol (number average molecular weight of polyethylene glycol macromonomer 1800), 9.1 mg of KPS and 15 mL of water were added and dissolved by stirring. The reaction vessel was deaerated with an aspirator. Furthermore, 6.6 μL of EDMA and 650 μL of DEAEMA were added to the polyethylene glycol macromonomer / KPS aqueous solution by syringe operation, stirred for 30 minutes at room temperature, then heated to 60 ° C. and stirred for 24 hours. After the reaction for 24 hours, the reaction mixture was subjected to GC measurement to confirm that unreacted DEAEMA and EDMA had disappeared. The obtained polymer was filtered to remove insoluble matters, and an aqueous solution of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) nanospheres was obtained.
[0079]
The particle size and particle size distribution of the nanospheres obtained under each synthesis condition were measured using DLS. The results are shown in Table 5 below.
[0080]
[Table 5]

[0081]
Example 10: Synthesis of c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB)
When synthesizing nanospheres, c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB) was synthesized by changing the molecular weight of polyethylene glycol macromonomer c-PEGVB in the range of 1800-7300. Each charge amount is 0.75 g in total of c-PEGVB and DEAEMA, DVB addition amount is 1 mol% of the total amount, KPS addition amount is 1 mol% of the total amount of (c-PEGVB + DEAEMA + DVB), and Performed as 15 mL of water (trial numbers 1-3). The total conditions are shown in Table 6 below.
[0082]
[Table 6]

[0083]
To the reaction vessel, 0.15 g of α-vinylbenzyl-ω-carboxyl polyethylene glycol (number average molecular weight of polyethylene glycol macromonomer 1800), 9.1 mg of KPS and 15 mL of water were added and dissolved by stirring. The reaction vessel was deaerated with an aspirator. Further, DVB 4.8 μL and DEAEMA 650 μL were added to the polyethylene glycol macromonomer / KPS aqueous solution by syringe operation, stirred for 30 minutes at room temperature, then heated to 60 ° C. and stirred for 24 hours. After the reaction for 24 hours, the reaction mixture was subjected to GC measurement, and it was confirmed that unreacted DEAEMA and DVB had disappeared. The obtained polymer was filtered to remove insoluble matters, and an aqueous solution of c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB) nanospheres was obtained.
[0084]
The obtained nanospheres were evaluated in the same manner as in Example 9, and the results are shown in Table 7 below.
[0085]
[Table 7]

[0086]
Example 11: Treatment of polymer microparticles in solutions with different pH
This example shows that the particle size of the polymer microparticles according to the present invention is pH responsive.
[0087]
Using c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) -63 (trial number 4) synthesized in Example 9, the change in particle size when the pH of the aqueous solution was changed was measured using DLS.
[0088]
1.0 × 10 3 for 3 mL of c-PEGVB-p (DEAEMA-EDMA) nanosphere aqueous solution diluted to a predetermined concentration (0.5 mg / mL) ^-2 N-HCl or 1.0 × 10 ^-2 The pH was changed from 3 to 12 by adding N-NaOH aqueous solution. The particle size at that time was measured using DLS. The results are shown in Table 8.
[0089]
[Table 8]

[0090]
Example 12: Production of polymer fine particles at various use ratios of the crosslinking agent DVB
In this example, it is shown that the particle size and volume swelling degree of the obtained fine particles can be controlled by changing the use ratio of the crosslinking agent.
[0091]
When DVB concentration was changed in the same system as c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB) -18 (trial number 1) synthesized in Example 10, it was determined from the particle size at pH 4 and the particle size at pH 10. The effect on the volume swelling degree was evaluated.
[0092]
Nanospheres were synthesized in the same manner as in c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB) -18 (trial number 1) while changing only the amount of DVB within a range of 0.1 mol% to 25 mol%. Dilute each solution to 0.5 mg / mL to obtain 1.0 × 10 ^-2 N-HCl or 1.0 × 10 ^-2 The pH was changed to 4 and 10 by adding N-NaOH aqueous solution. The particle size in each state was measured by DLS. The results are shown in Table 9.
[0093]
[Table 9]

[0094]
Example 13: Automatic reduction of gold ions in c-PEGVB-p (DEAEMA-DVB) gel nanoparticles
A 50 ml three-way stoppered glass reaction vessel containing 0.15 g (0.08 mmol) of c-PEGVB (number average molecular weight 1800) and 9.1 mg (0.03 mmol) of initiator KPS was evacuated for 15 minutes, and then argon (Ar) Enclosed. By repeating this operation three times, the inside of the reaction vessel was replaced with an Ar atmosphere. Next, degassed distilled water was added as a polymerization solvent. Further, 48 μl (0.03 mmol) of a crosslinker DVB and 650 μl (3.2 mmol) of a comonomer DEAEMA were added thereto, and the temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C. in a hot water bath to initiate polymerization.
[0095]
After the crosslinker and comonomer were no longer detected by GC measurement, 30 μl of the reaction solution (50 mg / ml) was added to 3 ml of distilled water (0.5 mg / ml) and measured by DLS (particle size 60 nm). The obtained particles were purified by ultracentrifugation (350,000 × g, 20 ° C., 15 min × 1). 2 ml of the gel particle aqueous solution (3.34 mg / ml) prepared from the particles thus obtained was separated and adjusted to pH 6 using hydrochloric acid. Further, 1.43 mg / ml of chloroauric acid aqueous solution dissolved in ultrapure water was adjusted to pH 6 using sodium hydroxide. These aqueous solutions were mixed in a reaction vessel, and stirred vigorously at room temperature for 1 day, and gold fine particles were obtained by reduction with a nanopolymer fine particle gel. The mixing ratio of amino groups and gold ions in this solution was adjusted to Au: N = 1: 8. The resulting red solution was diluted 30-fold and evaluated for reduction of gold ions and generation of gold fine particles by ultraviolet-visible light absorption (UV-vis spectrum) measurement. The result is shown in FIG.
[0096]
The obtained nanogel-reduced gold colloid was diluted 100 times with ultrapure water, then cast on a copper grid for TEM observation on which a collodion film was stretched using a platinum loop, dried in a desiccator, and observed with TEM. FIG. 4 shows an electron micrograph in place of the diagram showing the results. As a result of image analysis, it was confirmed that gold fine particles having an average particle diameter of 6.1 nm and a polydispersity of 1.15 were generated.
[0097]
The reduced gold colloidal gel (gold-immobilized polymer fine particle) solution obtained as described above was diluted 40 times with ultrapure water. 200 μl of a 5.0 M NaCl solution is added to 800 μl of this solution, and UV-vis in a 1.0 M NaCl environment (in a high salt concentration environment where gold colloid obtained by citrate reduction easily aggregates). The spectrum was observed over time. The results are shown in FIG. From this figure, it is confirmed that the polymer fine particles fixed or encapsulated in accordance with the present invention continue to be stably dispersed even in the high salt concentration environment as described above.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a photograph replacing a figure showing a fluorescence observation result (Example 7) of a polymer fine particle having cdS immobilized thereon by a laser fine particle fluorescence detection apparatus (Note that the original figure is a color photograph, if requested) Ready to submit.)
2 is a UV-vis spectrogram performed in Example 8. FIG. Λ _max = 522.5 nm.
FIG. 3 is a spectrogram showing the change in UV-vis spectrum over time showing the progress of reduction of gold ions by the polymer fine particle gel in Example 13.
4 is a transmission electron micrograph in place of a diagram showing the shape of ultrafine gold particles produced in Example 13. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the dispersion stability of gold ultrafine particle fixed or encapsulated polymer fine particles obtained in Example 13 under a high salt concentration environment.

Claims (10)

(A) Formula I:

[Wherein, X represents a hydrogen atom, —COOZ group (wherein Z represents a hydrogen atom or an organic group), —CHR ¹ R ² (wherein R ¹ and R ² independently represent C _{1— 6 represents} an alkyloxy group, a phenyloxy group or a phenyl-C _1-3 alkyloxy group, or R ¹ and R ² together represent —OCHR′—CH ₂ O—, and R ′ represents a hydrogen atom. Or a group that is a C _1-6 alkyl group) or —CH═O,
R ^a represents a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group,
L ₁ represents a methylene group or a carbonyl group,
Or

The moiety represented by can alternatively be a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group,
L ₂ represents a carbonyl group, a C _1-3 alkylene group or a C _1-3 alkylphenylene group,
n is an integer from 2 to 10,000, and p is an integer from 1 to 5,] a poly (ethylene glycol) macromonomer,
(B) Formula II:

(Wherein R ³ and R ⁴ independently represent a C _1-6 alkyl group, R ^b represents a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group, Y represents —O— or —NH—, And q is an integer of 2 to 6),
(C) a polymer particle obtained by copolymerization with a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated groups, and dynamic light scattering particle size analysis was dispersed in purified water (DLS) The above-mentioned fine particles having an average particle diameter in the range of 30 nm to 10 μm.   The polymer fine particle according to claim 1, wherein the comonomer of (b) and the monomer of (a) have a molar ratio of 1/2 to 400/1.   The polymer fine particles according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the crosslinking agent is 0.1 to 25 mol% with respect to the total amount of the monomer (b) and the monomer (a). The cross-linking is of formula III

[Wherein R ^c represents a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group, Y ′ represents a valence bond, a carbonyl group or —NH—, A represents a phenylene group, — (CH ₂ ) _r — (where , r is an integer of 1 to 4) or _{- (OCH 2 CH 2 O)} s - ( claim wherein, s is derived from the crosslinking agent represented by] representing the a is) integer from 1 to 4 The polymer fine particle in any one of 1-3.   The polymer fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein gold ultrafine particles having a particle diameter of 1 nm to 40 nm are further fixed or encapsulated.   The polymer fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein semiconductor ultrafine particles having a particle size of 1 nm to 40 nm are further fixed or encapsulated. In an inert gas atmosphere, (a) Formula I:

[Wherein, X represents a hydrogen atom, —COOZ group (wherein Z represents a hydrogen atom or an organic group) —CHR ¹ R ² (wherein R ¹ and R ² are independently C _1-6 Represents an alkyloxy group, a phenyloxy group or a phenyl-C _1-3 alkyloxy group, or R ¹ and R ² together represent —OCHR′—CH ₂ O—, and R ′ represents a hydrogen atom or Represents a group that is a C _1-6 alkyl group) or —CH═O,
R ^a represents a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group,
L ₁ represents a methylene group or a carbonyl group,
Or

The moiety represented by can alternatively be a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group,
L ₂ represents a carbonyl group, a C _1-3 alkylene group or a C _1-3 alkylphenylene group, n is an integer of 2 to 10,000, and p is an integer of 1 to 5. An aqueous solution containing a poly (ethylene glycol) macromonomer and a polymerization initiator;
(B) Formula II:

(Wherein R ³ and R ⁴ independently represent a C _1-6 alkyl group, R ^b represents a hydrogen atom or a C _1-6 alkyl group, Y represents —O— or —NH—, And q is an integer of 2 to 6) and (c) a crosslinking agent having two or three or more polymerizable unsaturated groups are mixed at room temperature, and then the mixture is stirred. the copolymerization reaction is heated to a temperature which can be started with the crosslinking agent of the comonomers and (c) of (b) is it comprises a step of continuing the reaction until no Deki detect and macromonomer (a) And (b) comonomer is used in a molar ratio in the range of 1/400 to 2/1, and the crosslinker is used in a proportion of 0.1 to 25 mol% with respect to the total amount of these monomers. When the dynamic light scattering particle size analysis (DLS) is performed by dispersing in purified water A method for producing polymer fine particles having an average particle diameter in the range of 30 nm to 10 μm.   The aqueous solution of polymer fine particles according to any one of claims 1 to 6 is an aqueous solution of a group IIB or IIIB element chloride of the periodic table and a nitrogen atom in the polymer fine particles in a molar ratio of 1 of the element. Mixing and stirring so as to be ˜20 times, then adding an aqueous solution containing an alkali metal salt of a VIB group element in an amount equal to or more than the equivalent of the chloride, and further reacting, and the nitrogen content of the fine particles A method for producing polymer fine particles in which semiconductor ultrafine particles having a particle diameter of 1 nm to 40 nm are fixed or encapsulated, wherein the molar ratio of Group IIB or Group IIIB elements is 1: 1 to 1:12.   9. The process according to claim 8, wherein the chloride is cadmium chloride and the salt is sodium sulfide. The pH of the aqueous solution of polymer fine particles according to any one of claims 1 to 6 is adjusted to 6 , and a chloroauric acid aqueous solution is prepared separately, and then the pH of the aqueous solution is adjusted to 6, and both solutions thus adjusted are prepared. Conditions sufficient for mixing the nitrogen atoms in the polymer fine particles so that the molar ratio is 1 to 20 times that of the gold atoms to form gold fine particles and fixing them to the core of the polymer fine particles. A method for producing polymer fine particles in which ultrafine gold particles having a particle diameter of 1 nm to 40 nm are fixed or encapsulated.

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