JP4164806B2 - 磁気ビーズ用の磁性粒子 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、検体試料と混合あるいは反応させた後に、効率的に試料と分離することができる磁気ビーズ用の磁性粒子を提供することにある。
本発明の磁気ビーズ用の磁性粒子は、炭素膜で被覆された金属粒子と前記炭素膜を被覆する貴金属被膜とを有し、
前記炭素膜で被覆された金属粒子は、熱処理によって炭素で金属酸化物を還元することで形成されており、
前記貴金属被膜は、金、銀もしくは白金族元素の少なくとも1つで構成されており、
前記炭素膜で被覆された金属粒子は、金属酸化物粉末と炭素粉末を混合した粉末を非酸化性の雰囲気中で、600〜1600℃の温度で熱処理して前記金属酸化物を還元することで形成されていることを特徴とする。
球状の一次粒子で構成された粉体において、比表面積と粒子径は一般に上式の両辺が等しい関係にある。しかし、本発明の磁性粒子は表面に多数の凹凸を有し、粒度から換算される比表面積よりも実際の比表面積が大きいことが特徴である。これにより、より多くの抗体を粒子表面に付与することができる。貴金属の被膜の厚さは粒子の平均粒径に比べて小さい方が好ましい。例えば、被覆前の磁性粒子の平均粒径が1μmとすると、貴金属被膜で被覆した後の平均粒径が1〜2μm程度となるようにする。
(1)磁性粒子の作製
上記の磁性粒子は以下の手法により作製されるものである。すなわち、本発明者らは、遷移金属、なかでもFe、Co、Niの少なくとも一つを含む金属酸化物粉末と炭素粉末とを、非酸化性の雰囲気中で加熱することにより炭素が金属酸化物を還元し、冷却過程で金属に固溶していた余剰の炭素が表面に析出することによって、炭素で被覆されたFe、Co、Niの少なくとも一つを含む金属粒子と炭素の混合粉末が生成することを見出した。また、遷移金属、なかでもFe、Co、Niの少なくとも一つを含む金属酸化物粉末とホウ素粉末とを、窒素を含む不活性雰囲気中で加熱することにより、ホウ素が金属酸化物を還元し、さらには余剰のホウ素が雰囲気中の窒素と反応して窒化ホウ素(以下、BNと称する)を生成し、BNで被覆されたFe、Co、Niの少なくとも一つを含む金属粒子とBNの混合粉末を合成できることを見出した。
第二工程:金属中に炭素が固溶する工程。
第三工程:冷却とともに金属粒子表面へ析出してきた炭素が成長して金属粒子を被覆する工程。
第二工程:還元された金属とホウ素が反応して化合物を形成し、金属と金属ホウ化物とホウ素酸化物の混相状態となる工程。
第三工程:金属ホウ化物のホウ素が表面へ拡散して雰囲気中の窒素と反応し、BNが形成する工程。この工程で金属ホウ化物粒子がBNで被覆された金属粒子へと変化する。
粒子表面に抗体を容易に貼り付けるために、上記磁性粒子の表面は貴金属で被覆されていることが好ましい。貴金属としてはAu,Ag,Pt,Pdなどが挙げられる。付与可能な抗体の選択性が広がるという点で、Auで被覆されることがより好ましい。貴金属の被覆法は電気めっき、無電解めっき、スプレーコート、晶析反応、メカノフュージョン、プラズマコート、CVD、PVD、等から選択される。
γ>6/(r・ρ)
を満足する。ここでγは窒素ガスを用いたBET法により測定される値である。
(実施例1)
酸化鉄粉(堺化学工業(株)製、FRO−3)と炭素粉末(高純度化学社製、ca.5μm)を原料として用いた。ここで平均粒径は酸化鉄粉が0.03μm、炭素粉末が5μmである。酸化鉄粉と炭素粉末を5:5の割合で秤量し、V字型ミキサーによって10分間混合した。得られた混合粉をアルミナ製ボートに充填し、管状炉にて1100℃で2時間熱処理した。加熱時の雰囲気は窒素ガスとした。室温まで炉冷した熱処理済の混合粉は特に凝集は見られず、直接回収した。上記粉末のX線回折測定結果を図1のグラフに示す。主要ピークはグラファイトと鉄(α−Fe)である。さらに透過型電子顕微鏡により上記粉末を観察すると、図2に示すように鉄粒子をグラファイト膜が被覆していた。
Niの磁性粉末1gをメッキ用下地処理液(商品名:エニパック)100ml中で88℃×5分間攪拌させてNi−P下地を設ける処理を施し、純水にて水洗した。その後、金メッキ用溶液(商品名:スーパーメックス)100ml中で75℃×10分間攪拌し、無電解金メッキを施した。純水にて水洗後、乾燥させることにより、平均粒径22μmの磁気ビーズ用の磁性粒子を得た。ここで平均粒径はレーザ回折測定装置(HORIBA製 LA−920)にて測定した。得られた磁性粒子をさらに凝集させた塊の様子を図4に示す。
実施例1の磁性粒子についても、参考例1と同様にAuメッキ膜を被覆したところ、同様に磁気ビーズ用の磁性粒子として用いることができた。
3a,3b,3c 明暗のパターン、
4 グラファイト薄膜の境界、 5 コロジオン膜、
8,9 凸部、
10 グラファイト薄膜、
20 塊、 21 基板、 22 粉末支持膜、 23 Ni粒子、
24 下地膜、 25 Au膜
Claims (2)
- 炭素膜で被覆された金属粒子と前記炭素膜を被覆する貴金属被膜とを有し、
前記炭素膜で被覆された金属粒子は、熱処理によって炭素で金属酸化物を還元することで形成されており、
前記貴金属被膜は、金、銀もしくは白金族元素の少なくとも1つで構成されており、
前記炭素膜で被覆された金属粒子は、金属酸化物粉末と炭素粉末を混合した粉末を非酸化性の雰囲気中で、600〜1600℃の温度で熱処理して前記金属酸化物を還元することで形成されていることを特徴とする磁気ビーズ用の磁性粒子。 - グラファイト膜で被覆されたα−Feからなる粒子と前記グラファイト膜を被覆する貴金属被膜とを有し、
前記グラファイト膜で被覆されたα−Feからなる粒子は、熱処理によって炭素で酸化鉄を還元することで形成されており、
前記貴金属被膜は、金、銀もしくは白金族元素の少なくとも1つで構成されており、
前記グラファイト膜で被覆されたα−Feからなる金属粒子は、酸化鉄粉末と炭素粉末を混合した粉末を非酸化性のガス中で、600〜1600℃の温度で熱処理して前記酸化鉄を還元することで形成されていることを特徴とする磁気ビーズ用の磁性粒子。
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