JP4241381B2 - 段階的な多孔性ビーズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばクロマトグラフ分離法で用いる一又はそれ以上の多孔性ビーズの製造方法に関する。本発明の方法により製造されるビーズは段階的多孔構造に起因する改善された特性を示す。

多孔質粒子を用いるクロマトグラフィー、吸着法、不均一触媒作用等における一般的な課題は、物質移動速度が粒径に強く依存することである。迅速な物質移動は粒径を減らすことにより達成され得るが、小粒子は充填層の背圧を増加させることがある。ゆえに、物質移動速度と圧力−流れ特性との間で妥協をしなければならない。多孔質粒子における物質移動を改善するための一つの手段は段階的多孔構造を導入することであり、この場合、粒子表面からのより大きい供給孔は、吸着可能な広い表面を有するより小さい孔のネットワークに通じている。

ＥＰ第０２２２７１８号（Ｍｏｓｂａｃｈ及びＮｉｌｓｓｏｎ）は、例えばクロマトグラフィーにおいて用いる粒子又は足場依存性細胞の培養におけるマイクロキャリアとして用いる粒子に関する。ＥＰ第０２２２７１８号は、粒子に空洞を導入することにより物質移動の課題を解決することを試みる。より具体的には、ＥＰ第０２２２７１８号は、空洞生成化合物をマトリックス材料含有の水溶液に添加し、乳化剤を添加し、分散により粒子を形成し、そして最後に該空洞生成化合物を洗い流して粒子に空洞を残す方法を開示する。添加される空洞生成化合物の例示的な量は最大１０重量％で、３．６体積％に相当する。この低量の空洞形成粒子は互いに接触せず、ＥＰ第６３１５９７号に指摘される独立気泡の多孔構造をもたらす。従って、これは真の段階的多孔構造ではない。

ＵＳ第５７３９０２１号（Ｋａｔｉｎｇｅｒら）は細胞培養に適する多孔性キャリアの形成を開示する。より具体的には、そのような多孔性キャリアは固体の孔形成剤をポリオレフィン溶融物に混合することにより形成され、次いで、（ポリオレフィン溶融物を）回転ナイフにより水相に押し出して、押し出された線状体を切断しそしてレンズ状の形をした粒子を形成する。通常は水溶性の無機塩類である孔形成剤は、次いで常套的な手順に従って洗い流すことで除去される。上述のように形成される溶融物は非常に大きな粘度を有するので、そのような押し出し成形技術が用いられるべきである。しかしながら、そのような技術は、例えば、形成される粒子が実際には限定される等ある種の欠点を含む。例えば、クロマトグラフィーの分野において、直径約２００μｍ未満の寸法が通常は望ましい。押し出し成形によって粒子をその寸法範囲内にすることは困難である。

Ｍ Ｚｈａｎｇら（Ｍ Ｚｈａｎｇ、Ｙ Ｓｕｎ：Ｊ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ Ａ ９２２、７７−８６（２００１）、細孔形成剤としての溶媒及び固体顆粒の連携−タンパク質クロマトグラフィーのための複孔性媒体の新しい細孔形成方法（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｇｒａｎｕｌｅ ａｎｄ ｓｏｌｖｅｎｔ ａｓ ｐｒｏｇｅｎｉｃ ａｇｅｎｔｓ−Ｎｏｖｅｌ ｐｏｒｏｇｅｎｉｃ ｍｏｄｅ ｏｆ ｂｉｐｏｒｏｕｓ ｍｅｄｉａ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ））は、グリシジルメタクリレート、ジビニルベンゼン及びトリアリルイソシアヌレートを、細孔形成剤としてのシクロヘキサノール−ドデカノール混合物及び硫酸ナトリウム粒子の存在下でバルク共重合する方法を示す。細孔形成剤及び硫酸ナトリウムを洗い流し、そしてポリマーを押しつぶし、段階的多孔構造の粒子をもたらす。この技術の一つの欠点は、不規則な粒子を製造することであり、そのような不規則な粒子は例えばクロマトグラフのカラムにおいて、周知のように充填しにくい。

ＥＰ第０６３１５９７号（Ｌａｒｓｓｏｎ）は、アガロース溶液の液滴の内部の油性液滴（すなわち油中水中油型の二重エマルション系における）により型取られるアガロースビーズの調製を記載する。そのような系の一つの欠点は、その不安定な性質が製造工程での使用を非常に困難にすることである。もう一つの欠点は、そのように製造されるビーズにおける超孔の体積分率が大きいことに起因して、ビーズをクロマトグラフィーに用いるとき、低い吸着能しか得られないことである。さらに、該ＥＰ第０６３１５９７号はアガロースビーズに限られる。

国際公開公報００１７２５７号（Ｂｅｒｇら）は、上述のＥＰ第０６３１５９７号に対する改善を示し、これにおいて、二重のエマルションをより安定させて大規模での製造を可能にするために、重合性の油中水型乳化剤を用いる。しかしながら、この技術もまた超孔の大きな体積分率に関する上述の課題を示す。加えて、この方法も多糖類に限られる。

従って、従来技術で提案された様々な方法は本質的な欠点及び限界を依然として免れない。このように、依然として多孔性ビーズの製造方法を改善する必要がある。

発明の概要

本発明の目的は、例えばクロマトグラフ分離法で用いる多孔性ビーズであって、プロセスクロマトグラフィー媒体における改善された物質移動に有利である多孔構造を示すビーズを提供することである。本発明のもう一つの目的は、そのようなビーズの調製方法を付与することである。これは特許請求の範囲に規定される多孔性ビーズの製造方法により達成され得る。本発明の他の目的及び利点は後の詳細な説明から明白であろう。

定義
本明細書において、用語「型取り（又は鋳型；ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ）」はソリッドフィーチャー（又は立体的な形状を有するもの）の存在下での液体の固化を意味し、そこでソリッドフィーチャーを除去すると対応する空洞を形成する。
用語「段階的な（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ）」は外側へ開いている大きい孔（又は粗孔）を有する多孔構造を説明するために用いられる。これらの粗孔の壁に、より小さい孔（又は細孔）の系が開いている。オプションとして、さらにより小さい孔の別の系がこれらの孔等の壁に開いていてよい。段階的多孔構造がフラクタルの性質を有することもできる。その場合には、より大きい孔がより小さい孔に連続的に分割される。
用語「二峰性（ｂｉｍｏｄａｌ）」は明瞭な二階級の細孔径を有する多孔構造を意味する。これらは段階的構造においてつなげられてよく、又はつなげられていなくてもよい。
用語「浸出（又はパーコレーション）（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ）」は、分散相の粒子／液滴／空洞が十分多くの接触点を有して連続的なネットワークを作り出すポイントを意味する。
ＩＵＰＡＣの定義により、「マイクロポア（又はマイクロ孔）（ｍｉｃｒｏｐｏｒｅｓ）」は２ｎｍよりも小さい直径を有するものであり、「メソポア（又はメソ孔）（ｍｅｓｏｐｏｒｅｓ）」は２−５０ｎｍの間の範囲内の直径を有するものであり、「マクロポア（又はマクロ孔）（ｍａｃｒｏｐｏｒｅｓ）」は５０ｎｍよりも大きい直径を有するものである。

発明の詳細な説明

本発明の第一の要旨は少なくとも一つの多孔性ビーズの製造方法であって、
（ａ）ビーズのマトリックス材料及び表面変性剤で処理された少なくとも一つの本質的に鋭利な型取り粒子を含む第一液相を供給する工程；
（ｂ）第一液相非混和性の第二液相を供給する工程；
（ｃ）連続の第二液相中に分散した第一液相から成る液滴のエマルションをもたらす条件下で第一相と第二相とを接触させる工程；
（ｄ）該液滴中の液体の固化により液滴をメソ多孔性ビーズに変換する工程；並びに
（ｅ）周囲のビーズの本質的変化を引き起こすこと無く、ビーズから型取り粒子を除去し、これにより、除去される型取り粒子が残す空洞に相当する一又はそれ以上のより大きい孔を、工程（ｄ）から得られるメソ多孔性ビーズに追加する工程；
を含み、段階的な孔のネットワークを各ビーズに付与する方法である。こうして、ネットワークは、固化の間にビーズのマトリックスに形成されるメソ孔に連結され型取り粒子により得られるより大きい通路（又はチャンネル）から構成される。本明細書において、「周囲のビーズの本質的な変化を引き起こすこと無く」とは、工程（ｄ）で得られるビーズの本質的な構造又は化学変化が無いことを意味することを理解されよう。

当業者が理解するように、第二液相は乳化剤を含み、その多くは周知であり、そして市販されている。第二液相は例えば塩、乳化重合防止剤、増粘剤等の添加物を必要に応じて含むこともできる。攪拌により、又は例えばスタティックミキサー、膜乳化装置、ノズル、コロイドミル等の適切な装置により上述の工程（ｃ）による乳化処理を簡単に実施し得る。

従って、本方法は、工程（ｃ）に起因するより小さい孔（常套的にはメソ孔と称されるタイプの通常の寸法）を有し、当該より小さい孔が型取り粒子が除去されるときに形成されるより大きい空洞又は通路に連結されている、二峰性、段階的、多孔構造の多孔性ビーズを提供する。最後に述べた空洞又は通路は、ここでは簡潔のために「超孔」と称されることがあり、たいてい約５００ｎｍ〜約５０μｍの寸法範囲にある。常套のメソ孔は同じ理由で「細孔」と称されることがあるが、ここで用いる用語「細孔」はマイクロポア及びマクロポアを含んでもよい。従って、細孔は本明細書においては約２μｍまでの寸法のものであり得る。

当業者は理解するように、型取り粒子を特に液滴相で保つために、これらの表面の性質を、液滴相のみで好ましくは湿らされるように、親水性／疎水性に関して適切な方法でコントロールすべきである。従って、本方法の有利な態様において、型取り粒子を液滴相へ添加する前に又は間に表面変性剤で処理する。
用語「処理（ｔｒｅａｔｅｄ）」は、ここでは、所望の表面特性を供給するに足りる程度まで表面変性剤が粒子表面と反応する又は粒子表面に吸着することを意味することが理解されよう。こうして、工程（ａ）において供給されるエマルションが水中油型エマルションであると、表面変性剤は例えば脂肪酸、脂肪アミン、疎水シラン等の疎水剤である。機能的な意味において、該剤は、一若しくはそれ以上の疎水性の部位、及び疎水性の部位が外側を向くような形態で粒子表面と反応し得る又は粒子表面に物理的に吸着する一若しくはそれ以上の官能基を有する分子であり得る。従って、適当な剤が当業者によって容易に選択される。なぜならば、多くのそのような剤は今日市販されているからである。

代替の実例において、工程（ａ）で供給されるエマルションが油中水型エマルションであると、表面変性剤は例えば、多糖類、多価電解質、多水酸基機能性ポリマー、若しくは、親水性及び粒子表面と反応し得る又は粒子表面に吸着し得る官能基を有するブロック／グラフトコポリマー等の親水剤である。上述のように、各々の場合について、適当な剤が当業者によって容易に選択され得る。

しかしながら、工程（ａ）で供給されるエマルションは、他の場合において油中油型エマルションであり得、この場合さらに特別な表面変性剤が必要とされる。この場合において、粒子表面と反応し得る又は粒子表面に吸着し得る官能基を同様に有するべきである。連続的な油相に対して親和性を有するドメイン、例えば、過フッ素化油の場合には過フッ素化群、シリコーンオイルの場合にはシリコーン部分、ポリエチレングリコールオイルの場合にはポリカルボン酸、ポリフェノール等を含むべきである。こうして、非球状の型取り粒子及び油の性質に応じて、当業者は剤を適当に容易に選択し得る。

本発明の方法によって製造されるビーズを例えばクロマトグラフィーにおける分離マトリックスとして用いるとき、物質移動性能に関する重要な要素は粗孔ネットワークの連結性であり得る。粒子の濃度が低い場合、空洞が互いに離れて配置され、そして細孔によって連結されるだけである。粒子濃度が増加すると、粒子−粒子の接触数がより多くなり、そして臨界濃度（ここではパーコレーション閾値と呼ばれる）において、粒子の連続的なネットワークが形成される。こうして、そのようなビーズは連続的な孔の系を示す。しかしながら、粒子の分散においてパーコレーション閾値に達するとき、粘度は劇的に増加し、好ましい流体状態から練り粉（又はドー）様の粘調度への遷移をもたらす。従って、製造されるビーズにおける連続的な孔の系の形成を確実にするために、充分に高い粒子濃度を有する液滴の乳化処理に関して特別な考慮が必要とされ得る。

パーコレーション閾値を評価する一つの方法は、用いる液滴相における表面処理粒子の沈殿物の体積を測定することである。沈殿物において、粒子は互いに接触していて、ゆえにパーコレーション閾値に達する。既知の流体力学的方法、例えば粒子体積分率に対して粘度をプロットし、粘度が半経験的な方程式（例えばＫｒｉｅｇｅｒ−Ｄｏｕｇｈｅｒｔｙ方程式）により無限大に達する場合の体積分率を外挿することによって決定され得る。この方法を簡素化した変形例は油を重さを量った粉末に添加し、そしてペースト様の粘調度に達するために必要な油量が記録されるときの給油量を決定する方法であり、当該方法は充填剤業で知られている。

このように、上述の問題点は、パーコレーション閾値より充分に下のレベルで粒子を加えること、液滴相を乳化すること、及び次いで液体を抽出して連続相の組成を変えること（例えば蒸留等）により液滴相から液体を除去すること、により回避され得る。次いで、前もって形成される液滴における粒子濃度はパーコレーション閾値より高くなるが、液滴のみが固化されなければならないので高い粘度は許容できる。従って、本発明の一つの態様は、工程（ｃ）の後であるが、しかし工程（ｄ）の前に、液滴相から液体を除去する工程を含む。

具体的な態様において、上に概説した態様を改善するために、本方法は工程（ｃ）の前に揮発性材料で液滴相を希釈する工程も含む。適切な希釈剤は液滴相の性質によって疎水又は親水性であり、そして例えば、疎水性の場合には低級炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル、エステル、ケトン等であり、そして親水性の場合には、水、低級アルコール等であり得る。

高粘度の液滴が遭遇する上述の問題点は、別の方法において、モノマー液滴においてパーコレーション閾値よりもわずかに下に粒子濃度を保つことによって対処され得る。液滴の固化の間に粒子は凝集してネットワーク構造になるようであり、パーコレーション閾値に達するのに必要な粒子の量を効果的に低下させる。実施例２及び３、スチレン−ジビニルベンゼン液滴について図２及び３に示すように、このことは本発明により説明された。凝集は重合の間の高い攪拌速度における楕円ビーズの形成（劇的な粘度増加による）により示され、同様に電子顕微鏡写真はビーズにおける連続的な超孔のネットワークを示している。このようにして、本方法の別の態様において、液滴相における型取り粒子濃度を固化までパーコレーション閾値より下に又はパーコレーション閾値に保つ。当業者は理解するように、パーコレーション閾値は粒子形状及び凝集の傾向に非常に依存する。従って、パーコレーション閾値は数体積％から約８０体積％までの範囲で変動し得る。任意のビーズ体積について楕円形状は普通の球形状よりも短い平均物質移動経路を与えるので、楕円のビーズを作ることは特に有利である。それ故に、充填層の圧力−流れ特性を犠牲にすることなく物質移動速度を更に改善することができる。従って、特定の態様において、本発明はここで記載した段階的多孔構造を有する一又はそれ以上の楕円形ビーズの製造方法である。

型取り粒子の形状は大きな重要性を示した。従来技術において、実質的に球状の丸い粒子が類似の処理において型取りとして用いられた。しかしながら、球状の粒子は、対応する体積のより細長い形状の粒子に比べ、しばしば６０−７５体積％の範囲内にある非常に高いパーコレーション閾値を与える。例えば、上記のＥＰ第０２２２７１８号は型取り粒子としての炭酸カルシウム（原則的に丸い粒子として普通は入手できる）の用途を示す。これらの丸い粒子は最大１０重量％（３．６体積％に相当する）の濃度において用いられ、パーコレーション閾値よりはるかに下であり、閉じた空洞構造をもたらす。これらの粒子の濃度をパーコレーション閾値（典型的な例では標準的な炭酸カルシウムに関しては５０−６０体積％の範囲内にある）まで増大させて、連結した超孔の構造を得るならば、ビーズ体積の大部分を超孔の系が占有するであろう。ビーズの吸収能力は細孔の系に存在する表面の量に主に依存するので、これは望ましくない。

本発明は、非球形の、例えば板状の、棒状の又は不規則に鋭利な粒子、例えば星形の又は概して綿状の構造物等を型取りとして用いると、ビーズ体積の一部分のみを占有する、充分に連結した超孔の系が得られることを示す。そのような粒子は多くの場合において球状の粒子よりも非常に低いパーコレーション閾値を有する。従って、本方法の一つの態様は、形状が鋭利で、そして本質的に長形の型取り粒子を使用する。本明細書において、用語「鋭利な（ｅｄｇｙ）」は突出部を有する粒子を意味する。「鋭利な」の特徴は球形度Ψによって定義され（Ｈ Ｗａｄｅｌｌ：Ｊ Ｇｅｏｌ ４０、４４３（１９３２））、ここでΨ＝（粒子と同面積を有する球体の表面積）／（粒子の表面積）である。球体は１の球形度を有し、そして「鋭利な」粒子は１よりも小さい球形度を有する。例えば、正六面体は０．８０６の球形度を有する。本発明において、型取り粒子は約０．８未満の球形度を有することを要し、好ましくは約０．６未満である。顕微鏡投影の画像解析による決定により適している「鋭利な」の特性を測定する代替手段は真円度であり、（粒子の投影と同面積の円の周辺長さ）／（粒子の投影の周辺長さ）として規定される。この場合において、投影される正方形は０．８８６の真円度を有する。本発明による適切な真円度は約０．８５未満で好ましくは約０．６未満である。

鋭利な型取り粒子は市販の繊維質、棒状、板状等の粒子材料（又は粒状物質）を用いることにより得られる。このタイプの材料は例えばプラスチックにおける補強充填剤として従前より用いられた。別法として、より粗い粒子材料を押しつぶすもしくはすりつぶすことにより、又は鋭利な粒子、例えば針状のもの又は星形の結晶等をもたらす条件下で粒子を沈殿させることにより、これらを調製することができる。例えば焼成シリカ又はカーボンブラック粒子の構造に見られるように、より小さい粒子を凝集させて／集めて、いくぶん毛羽状の集合体にすることにより、所望の鋭利な構造を達成することが可能である。さらに、鋭利な粒子は生物源、例えば珪藻の殻、放散虫、有孔虫等から、完全な又は押しつぶされた形状で得られる。

従って、この粒子は、多くの粒子−粒子接触（相当する球形粒子の充填がもたらすであろうそのような接触よりも特に多い）を伴って低密度ネットワークへの充填を容易にする形状である。そのような接触は相当する球形粒子の充填が供給するよりも特に多い。一つの態様において、細長い粒子の形状は２よりも大きい、好ましくは５よりも大きいアスペクト比（長さ／幅の比）により規定される。有利な態様において、粒子の最長寸法は液滴の径を上回り、その結果、各粒子は粒子の実質的に対向する端部をつなぐ通路を形成することができる。固化及び粒子除去の後、この態様はフローが通過するチャンネルが形成されたビーズをもたらす、すなわち、液体がビーズを横切って流れることを許容する。

特定の態様は、本質的に繊維質の粒子を利用し、その場合、ビーズ全体を貫通する一つの単一の繊維を有するビーズが調製され得ることが観察され、浸出の後にビーズの中心を通る円筒形の通路を与える。この通路はビーズ体積の１−２％だけに相当し、例えば１００ミクロンの球を通る１０ミクロンの円筒形の通路の体積は球体積の１．５％であり、１０ｘ１００ミクロンの円筒の体積を１００ミクロンの球の体積で割ることにより計算される。

さらに、上述の表面変性剤の性質が、得られる段階的な多孔構造の連結性に重要である。型取られた超孔とメソ孔との間の開いた連結を得るために、粒子表面の極性をモノマー／細孔形成剤系と適切に合わせるべきである。極性をあまり合わせないと（例えば、スチレン−ジビニルベンゼンモノマー及びアルコールの細孔形成剤の場合に粒子表面が非常に低い極性を有するとき）、低い多孔度を有する皮が空洞の周りに生じ、超孔とメソ孔との間の連結を有効に切断する。本来、良好な組み合わせは経験により又は試験実験により決定され得、その結果は評価され適宜変更が行われる。しかしながら、より科学的に決定することもできる。このようにして、型取り粒子材料又は非常に類似する材料の磨かれた平滑な表面は表面変性剤で処理される。次いで、Ｗ Ｓ Ｚｉｓｍａｎ：Ａｄｖ Ｃｈｅｍ Ｓｅｒ ４３、１−５１（１９６４）に従って一連の液体に関する接触角の測定値により処理した表面の極性が決定される。接触角データから、表面の極性の尺度である臨界表面張力を決定する。特定の表面変性剤による表皮の形成を避けるために、臨界表面張力が２０ｍＮ／ｍよりも低く、好ましくは３０ｍＮ／ｍより低くすべきでないことが求められる。

型取り粒子が液滴の表面を通って実質的な程度（又は長さ）で連続相の中に突き出すことも望ましい。これは超孔の外で液滴を囲む皮（これは有用な段階的多孔構造の形成を阻止する）を形成することを避けるためである。粒子を突き出させるために、粒子はそれぞれ適度に疎水性（油／水系）又は適度に親水性（水／油系）であるべきである。用語「適度に（ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ）」は、乳化剤と組み合わせる表面変性剤（粒子の外側に吸着し、かつそれらの特徴を変える）の性質に依存することを理解されよう。例えば、表面変性の後に、わずかにすりつぶして変性されていない粒子表面を露出させることにより調製される、いくぶんか両親媒性の粒子を使用することもできる。突出傾向は高いアスペクト比を有する粒子、例えば繊維質の粒子に関してより強い。具体的な態様において、異なる表面特性及び／又は形状を有する少量の粒子は、液滴表面において粒子を特に豊富にする（又は濃くする）ために及びより大きな通路を多孔構造の中に作り出すために添加される。

さらに、粒子表面のぬれ特性を、変性された平面的な模型表面における接触角測定により評価することができる。液滴相液体の液滴を表面に置き、連続相に浸す。次いで、三相の接触角の値９０°は、エマルションの液滴表面における粒子は界面の真ん中に配置されることを示す。より低い接触角において、粒子が界面の更に液滴側へ位置付けられ、そしてより高い接触角において、これらは更に連続相側へ配置される。理想的には、接触角は９０°よりも少し下、例えば６０°と９０°との間でなければならない。

上記の型取り粒子は、ビーズマトリックス及び粒子自体の性質に依存する常套的な浸出方法を用いて、固化ビーズから除去され得る。本来、浸出剤はビーズの特性に悪い影響を与えないように選択されるべきであり、その一方で同時に、効率的な除去のために充分に攻撃的でなければならない。用いる粒子はエマルションの液滴相及び連続相の両方に不溶でなければならない。一つの態様において、ビーズ固化後の除去を化学エッチングにより実施することができる。これは、一つの態様において、一般に酸、例えば酢酸、塩化水素酸、硝酸等を用いて行われ得、この場合粒子は酸に可溶であり、例えば炭酸塩鉱物、酸化鉱物、リン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、金属粒子等である。
別の態様において、エッチングは、フッ素化合物、例えばフッ化水素酸、二フッ化アンモニウム等の添加により実施され、それは、珪酸含有の粒子、例えばシリカ、珪藻土、ガラス、珪酸塩鉱物等の場合に適している。さらに別の態様において、エッチングが、一又は複数の塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の添加により行われ、これは塩基に可溶の粒子、例えばシリカ、アルミニウム粒子等の場合に適している。やや溶けにくい金属塩、例えば硫酸カルシウム等の粒子の場合には、例えばＥＤＴＡ等の錯化剤を用いてエッチングすることも可能である。

別の態様において、有機物の型取り粒子を用い得る。これらはマトリックス材料を溶解しない溶媒により除去され得、又は無機物のマトリックス材料の場合に、これらは焼成により除去され得る。溶媒で除去され得る粒子の実施例は、様々な重合体の繊維及び用いるエマルション相に溶解しない有機物の結晶であり得る。これらの粒子は焼成により除去されることもでき、炭素繊維及び他のタイプの粒状炭素に関する場合も同様である。

上記のように、本方法の一つの態様において、型取り粒子は第一液相への添加の前に表面処理される。そのような前処理された粒子は上記の工程（ａ）の前の工程にて調製され得る。別法として、型付に使用する前処理される粒子は商業的供給源から得られる。例えば、炭酸塩鉱物、水酸化マグネシウム、珪灰石及びガラス繊維は疎水性の表面変性を有する市販材料であり、プラスチック溶融物での分散を容易にする。そのような前処理された粒子は、これまでプラスチックにおける充填剤に用いられてきた。

上述のように、本方法で用いるエマルションは、水中油型エマルション、油中水型エマルション、油中油型エマルション又は水性の二相の系の一つであり得る。従って、用いるビーズマトリックスの性質によって、当業者は適切な溶媒系を選びそして異なるパラメータを容易に選択し得る。これらの種類のエマルションからビーズを調製する方法はよく知られており、そして必要とされる一般原則及び概論が様々なハンドブック及び文献に記載されている。これに関しては、例えば、「懸濁重合により発展した高分子支持体をベースにしたスチレン（Ｓｔｙｒｅｎｅ ｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）」（Ｒ Ａｒｓｈａｄｙ： Ｃｈｉｍｉｃａ ｅ Ｌ’Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ ７０（９）、７０−７５（１９８８））、「高分子樹脂−合成及び構造（Ｐｏｌｙｍｅｒ ｒｅｓｉｎｓ−Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」（Ｄ Ｃ Ｓｈｅｒｒｉｎｇｔｏｎ： Ｐｒｏｇｒ ｉｎ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ− Ｐｒｏｃ Ｉｏｎ−Ｅｘ ９５ ｃｏｎｆ． Ｅｄｓ Ａ Ｄｙｅｒ、Ｍ Ｊ Ｈｕｄｓｏｎ、Ｐ Ａ Ｗｉｌｌｉａｍｓ、Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃ Ｃｈｅｍ １９９７、ｐ３−１５）、「ビーズの有機ポリマーの調製とサイズ排除クロマトグラフィーにおけるその応用（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅａｄｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｉｚｅ ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）」（Ｍ Ｊ Ｌｕ： Ｃｏｌｕｍｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｆｏｒ Ｓｉｚｅ Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９９９、ｐ３−２６）を参照されたい。

従って、本発明による方法の例示的な態様において、エマルションの液滴相は油性液滴から成っている。そのような油性液滴は、例えばスチレン誘導体、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビニルエステル、ビニルアミド等のビーズマトリックスとしての重合性モノマーを例えば含み得る。このようにして、マトリックスに適切な含有量のミクロ孔を供給するために、工程（ｃ）の変換が細孔形成剤の存在下での重合により供給される。さらに、重合開始剤と同様に適切な架橋剤も存在する。常套的に用いそして周知の多数の架橋剤、開始剤及び細孔形成剤が使用可能である。このようにして、当業者は各自の所望の場合について適切な条件を容易に選択し得る。用いるポリマーの性質により、架橋性モノマーがこの工程において普通は導入される。典型的な架橋性モノマーはジビニルベンゼン、ジ−又は多官能性（メタ）アクリル酸エステル、ジ−又は多官能性（メタ）アクリルアミド、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルアミド等であり得る。

本方法の別の例示的な態様において、エマルションの液滴相は水性液滴から成っている。そのような水性液滴は、例えばアガロース、アルギン酸塩、カラギーナン、ゼラチン等の天然高分子を例えば含み得る。そのような天然高分子は、冷却又は二価の金属イオンの添加の際に物理的に架橋されるネットワークを自然発生的に形成することで知られており、従って、工程（ｄ）の変換が、物理的なゲル化により、好ましくは温度を下げることによりもたらされる。水性液滴は例えば（メタ）アクリルアミド、水酸基機能性（メタ）アクリル酸塩、ビニルアミド、多糖類のアリル又はスチリルエーテル等の重合性水溶性モノマーをも含み得る。この場合において、固化は水中油型の態様と類似の重合によりもたらされる。

さらに別の例示的な態様において、本方法は、例えばシリカ、チタニア、ジルコニア等の無機化合物の前駆体を含む水性液滴を用い、そして、工程（ｄ）の変換がゾル−ゲルの析出によりもたらされる。ゾル−ゲル法は、例えばイシザキら（Ｋ Ｉｓｈｉｚａｋｉ ｅｔ ａｌ）：多孔質材料（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ １９９８の文献に詳しく記載されている。

本発明の第二の要旨は、上述の方法によって製造される多孔性ビーズから成る独立マトリックスであり、各ビーズが段階的な孔寸法のネットワークを含むマトリックスである。

図面の詳細な説明
図１は実施例１（１０３０８８）及び実施例２（１０３０８７）からのビーズに関する水銀ポロシメトリー（細孔直径ｖｓ．累積容積）の比較データを示し、実施例１は非段階的なポリジビニルベンゼンビーズであり、実施例２は本発明により製造される段階的なポリジビニルベンゼンビーズである。８０００ｎｍより上の多孔度をビーズ間の隙間とみなす。実施例１におけるビーズは１０〜２００ｎｍの間隔での多孔度を示し、他方で実施例２によるビーズは２００〜５０００ｎｍの間隔での超孔をも有する。
図２ａは実施例２のビーズの走査電子顕微鏡写真を示し、超孔の構造が外側に開き、そして充分に連結されていることを示す。図２ｂは実施例２のビーズの走査電子顕微鏡写真の更なる近接図を示し、多孔構造の連結性を示している。
図３は実施例３のビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。これらのビーズにおいて、型取り粒子は凝集の間に部分的に離脱し、そして濃縮された領域及びあまり濃縮されていない領域を精製する。濃縮された領域において、超孔は良好な連結性を示す。図３ｂは実施例３の切断されたビーズの走査電子顕微鏡写真の近接図を示す。左部分において、高濃度の棒状の型取り粒子が充分に連結されたネットワークを与え、孔の壁で細孔構造と接触する。右部分において、低濃度の型取りの棒が細孔構造においてほんのわずかの空洞を生成する。
図４は実施例１（１０３０８８）（非段階的なポリジビニルベンゼンビーズ）及び実施例４（１０３０９２）のビーズに関する水銀ポロシメトリーのデータを示し、過度に疎水性である型取り粒子表面による表皮効果を図示する。実施例４のビーズにおいて超孔の多孔度は見られないが、下記の走査電子顕微鏡写真において空洞が見られる。加えて細孔の侵入可能体積は対照のビーズと比較して減少し、表皮構造による妨害を示す。
図５ａは実施例４の切断されたビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。ビーズ外側表面部分を写真の上部に示し、そしてビーズが、表面を通ってほんの少し突出している粒子に由来する空洞により部分的に貫通される外側の表皮を有することを示す。図５ｂは実施例４のカットしたビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。超孔の空洞の周りの表皮構造がはっきり見え、いくらかの孔により貫通されている。
図６は実施例６のビーズの光学顕微鏡写真を示す。一本の繊維により貫通されるビーズ及び数本の繊維の群を含むビーズの両方がはっきり見える。
図７ａは実施例７のビーズの光学顕微鏡写真を示す。ここで繊維がビーズの壁を通ってどのように広がるかがはっきりし、それによりクロマトグラフィーにおいてフローが通過するチャンネルとして後に有用である空洞を生成するかが明らかとなっている。図７ｂは実施例７のビーズのフッ化水素酸（又はＨＦ）浸出後の光学電子顕微鏡写真を示す。透過／反射混合の光で撮られた写真は細孔構造からの乳光を示す。ビーズを通ってまっすぐに貫通している円筒形の通路がはっきり見える。

実験部分
本実施例を例示的な目的のみでここに示し、そして特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきでない。本出願において以下に及びその他の部分で与えられる全ての引用文献は引用により本明細書に含まれる。

沈殿物中の粒子の体積分率を、用いる粒子について三つの異なる設定において：純水、添加の分散剤を含む水及び添加の分散剤を含むトルエンから測定した。以下の表に与えるデータは、用いる全粒子が非球形に起因する低いパーコレーション閾値を有することを示す。

＊Ｄｉｓｐｅｘ Ｎ４０（Ａｌｌｉｅｄ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社提供のポリカルボキシレート）
＊＊ジメチルジクロロシラン
＊＊＊オレイン酸

非段階的なポリジビニルベンゼンビーズの比較実施例
６３％ジビニルベンゼン２０ｍｌ、２−エチルヘキサノール２０ｍｌ、アゾビスジメチルバレロニトリル０．４ｇ（日本の和光純薬工業株式会社提供の開始剤Ｖ−６５）及びオレイン酸０．４ｍｌを含む溶液を調製した。２５０ｍｌの三口フラスコにおいて、２．５％ポリビニルアルコール（Ｃｌａｒｉａｎｔ提供Ｍｏｗｉｏｌ４０−８８）水溶液１５０ｍｌを０．２５ｍｏｌ／ｌの重クロム酸カリウム水溶液１０ｍｌと混合し、そして７０℃に加熱した。二羽根で旋回するインペラーを用いて３００ｒｐｍで攪拌し、モノマー溶液をゆっくりと水相へ注ぎ込んだ。エマルションを７０℃で２時間かけて、３００ｒｐｍで攪拌しながら重合させた。球状の重合ビーズを５００〜４０ミクロンの間でふるい分けて取り出し、次いで水及びアセトンで洗浄した。水銀圧入法（又は水銀ポロシメトリー）（図１）により、１０〜１００ｎｍの範囲において単一のピークを有する細孔径分布を有することが示された。

疎水剤を用いて処理されるプレート形型取り粒子からの段階的ポリジビニルベンゼンビーズの製造
６３％ジビニルベンゼン２０ｍｌ、２−エチルヘキサノール２０ｍｌ、アゾビスジメチルバレロニトリル０．４ｇ（日本の和光純薬工業株式会社提供の開始剤Ｖ−６５）及びオレイン酸０．４ｍｌを含む溶液を調製した。この溶液に水酸化マグネシウム５０ｇ（Ｆｌｕｋａ−六角形のプレート様の形状を有するブルーサイト粒子）を混合し、その結果得られた分散が凝集するのを超音波プローブでの処理により防いだ。２５０ｍｌの三口フラスコにおいて、２．５％ポリビニルアルコール（Ｃｌａｒｉａｎｔ付与Ｍｏｗｉｏｌ４０−８８）水溶液１５０ｍｌを０．２５ｍｏｌ／ｌの重クロム酸カリウム水溶液１０ｍｌと混合し、そして７０℃に加熱した。二羽根で旋回するインペラーを用いて４５０ｒｐｍで攪拌のもと、モノマー／水酸化マグネシウムのディスパージョンを水相へゆっくり注ぎ込んだ。攪拌速度を４００ｒｐｍまで減少させ、そしてエマルションを７０℃で２時間かけて重合させた。楕円様の重合ビーズを５００〜４０ミクロンの間でふるい分けて取り出し、次いで水及びアセトンで洗浄した。氷酢酸を添加して水酸化マグネシウムを一晩かけて溶解し、次いでビーズを水で洗浄した。灰分含量の測定は、実質的に全ての水酸化マグネシウムを浸出したことを示した。水銀圧入法（図１）により、これらのビーズはエチルヘキサノール細孔形成剤がもたらす細孔構造に加えてアクセス可能な超孔構造を有することが示された。これは段階的多孔構造を示している。走査電子顕微鏡写真（図２ａ及びｂ）は、超孔の構造は外側へ開き、そして充分に連結されていることを示す。オレイン酸の存在無しに、本質的に全ての水酸化マグネシウムが水相へ移動する。

疎水剤を用いて処理される棒状型取り粒子からの段階的ポリジビニルベンゼンビーズの製造
６３％ジビニルベンゼン２０ｍｌ、トルエン１０ｍｌ、アゾビスジメチルバレロニトリル０．４ｇ及びジメチルジクロロシラン０．４ｍｌを含む溶液を調製した。この溶液に珪灰石（フィンランドのＰａｒｔｅｋ Ｎｏｒｄｋａｌｋ Ｃｏｒｐ提供のＷｉｃｒｏｌｌ１０）−すなわち、アスペクト比８：１及び平均粒径４．５ミクロンを有する棒状の珪酸カルシウム２０ｇ（１７体積％）を混合した。１０分後、２−エチルヘキサノール１０ｍｌを添加し、その結果生じたディスパージョンの凝集を超音波プローブでの処理により防いだ。２５０ｍｌの三口フラスコにおいて、２．５％ポリビニルアルコール（Ｃｌａｒｉａｎｔ付与Ｍｏｗｉｏｌ４０−８８）水溶液１５０ｍｌを０．２５ｍｏｌ／ｌの重クロム酸カリウム水溶液１０ｍｌと混合した。二羽根で旋回するインペラーを用いて５５０ｒｐｍで攪拌しながら、モノマー／珪灰石のディスパージョンを水相へゆっくり注ぎ込んだ。攪拌速度を３００ｒｐｍまで減少させ、そしてエマルションを７０℃で２時間重合させた。球状−楕円様の重合ビーズを５００〜４０ミクロンの間でふるい分けて取り出し、次いで水及びアセトンで洗浄した。次いで、濃塩酸で最初に処理し、次いで一晩かけて塩酸で処理して珪灰石を溶解した。灰分含量の測定は実質的に全ての珪灰石を浸出したことを示した。走査電子顕微鏡写真（図３ａ及びｂ）は超孔の構造が外側へ開いていて、そして充分に連結された構造であることを示す。棒の凝集のために、切断されたビーズの一部はトルエン／エチルヘキサノール細孔形成剤に由来する細孔構造のみを示す。シラン処理無しで、実質的に全ての珪灰石が水相へ移動する。

望ましくない高疎水性の型取り粒子表面の表皮効果
６３％ジビニルベンゼン２０ｍｌ及びアゾビスジメチルバレロニトリル０．４ｇを含む溶液を調製した。珪藻土（Ｍｅｒｃｋ Ｅｕｒｏｌａｂ）１０ｇ（１０体積％）を溶液に混合し、そしてジメチルジクロロシラン０．４ｍｌを添加した。１０分後に２−エチルヘキサノール２０ｍｌを添加した。２５０ｍｌの三口フラスコにおいて、２．５％ポリビニルアルコール（Ｃｌａｒｉａｎｔ付与Ｍｏｗｉｏｌ４０−８８）水溶液１５０ｍｌを０．２５ｍｏｌ／ｌの重クロム酸カリウム水溶液１０ｍｌと混合し、そして７０℃に加熱した。二羽根で旋回するインペラーを用いて４００ｒｐｍで攪拌しながら、モノマー／珪灰石のディスパージョンを水相へゆっくり注ぎ込んだ。攪拌速度を３００ｒｐｍまで減少させ、エマルションを７０℃で重合させた。４０分後、２５ｍｌの水に溶解した５ｇの酢酸ナトリウムを添加した。さらに８０分後、球状−楕円様の重合ビーズを５００〜４０ミクロンの間でふるい分けて取り出し、次いで水及びアセトンで洗浄した。これらをフッ化水素酸で一晩かけて処理し、そして水で洗浄した。灰分含量の測定から、実質的に全ての珪藻土を浸出したと判断した。水銀圧入法のデータ（図４）はアクセス可能な超孔を示さず、そして細孔形成剤に由来する細孔のアクセス可能な体積は、型取り粒子のない対照実験のビーズにおけるそれよりもかなり低い。走査電子顕微鏡写真（図５ａ及びｂ）は、表面を通ってほんの少し突出している粒子からの空洞により部分的にのみ貫通されている外側の表皮をビーズが有することを示す。浸出された珪藻土粒子に由来する内部空洞の周りに形成された表皮もあった。

蒸発による粒子濃度の増加
アガロース３ｇを熱湯１００ｍｌに溶解し、リン酸三カルシウム２０ｇを溶液に溶解する。Ｄｉｓｐｅｘ Ｎ４０（Ａｌｌｉｅｄ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ Ｌｔｄ付与のポリカルボキシレート分散剤）０．１ｍｌを親水剤として添加する。Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ排水器及び冷却器を備えている２５０ｍｌ三口フラスコにおいて、エチルセルロースＮ−５０（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）６．４ｇをトルエン１６０ｍｌに溶解し、そして８５℃に加熱する。二羽根で旋回するインペラーを用いて５００ｒｐｍで攪拌しながら、熱したアガロース／リン酸三カルシウムのディスパージョンをトルエン相にゆっくりと注ぎ込み、そして３０分間５００ｒｐｍで攪拌して系を乳化する。次いで、攪拌速度を２５０ｒｐｍに下げ、加熱浴の温度を１２０℃まで上げ、水の蒸留を始めた。水５０ｍｌを留出させると（１１体積％のリン酸三カルシウムを与える）、加熱浴を氷浴に置き換えてアガロースのゲル化を生じさせる。フラスコの内容物と水５０ｍｌを混合し遠心分離機にかける。トルエン相を静かに注ぎ、そしてビーズの懸濁液をトルエンで二回、そしてエタノールで一回洗浄する。次いで、球状のビーズを一晩かけて酢酸を用いて浸出させて、リン酸三カルシウムを溶解する。

カルシウム炭酸塩針晶により型取られる円筒形孔を有するアガロースビーズ
約５０ミクロン長さ及び５ミクロン幅のカルシウム炭酸塩（アラゴナイト）針晶をＷａｎｇら：Ｊ Ｃｏｌｌ Ｉｎｓｅｒｆ Ｓｃｉ ２１８、５４５−５５３（１９９９）に従って尿素と塩化カルシウムの熱した溶液からの沈殿により調製した。これらの針晶０．８ｇを、水８０ｍｌにアガロース０．８ｇを溶解した熱した溶液中に混合した。Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ排水器及び冷却器を備えている２５０ｍｌ三口フラスコにおいて、エチルセルロースＮ−５０（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）３．２ｇをトルエン１６０ｍｌに溶解し、そして８５℃に加熱した。二羽根で旋回するインペラーを用いて５００ｒｐｍで攪拌しながら、熱したアガロース／炭酸カルシウムのディスパージョンをトルエン相にゆっくりと注ぎ込み、そして３０分間５００ｒｐｍで攪拌して系を乳化した。次いで、攪拌速度を２５０ｒｐｍまで下げ、そして加熱浴の温度を１２０℃まで上げ、水の蒸留を始めた。水６０ｍｌを留出させたときに、加熱浴を氷浴に置き換えアガロースのゲル化を生じさせた。フラスコの内容物を水５０ｍｌと混合し遠心分離機にかけた。トルエン相を静かに注ぎ、そしてビーズの懸濁液をトルエンで二回、そしてエタノールで一回洗浄した。光学顕微鏡で観察したとき、かなりの量のアガロースビーズは、両端がビーズの外側に突出している一つ又は二つのカルシウム炭酸塩針晶（図６）を含んでいた。一晩かけて酢酸に浸出させて針晶を溶解し、ビーズを通る解放チャンネルを得た。

ガラス繊維により型取られる円筒形孔を有する多孔性ポリジビニルベンゼンビーズ
１０ミクロンの繊維径を有するガラスウールの房をジメチルジクロロシランのトリクロロエチレン溶液に浸した。一時間後、ウールをクロロホルムで二回、そしてトルエンで一回洗浄した。次いで、６０℃で二時間乾燥した。ガラスウールをはさみで短い破片に切断し、次いで磁器モーターで回して粉末にした。この粉末０．７ｇを６３％ジビニルベンゼン５ｍｌ、エチルヘキサノール５ｍｌ及びアゾビスジメチルバレロニトリル１００ｍｇの溶液に混合した。１００ｍｌの三口フラスコにおいて、５％ポリビニルアルコール（Ｃｌａｒｉａｎｔ付与Ｍｏｗｉｏｌ４０−８８）水溶液１００ｍｌを７０℃に加熱した。二羽根で旋回するインペラーを用いて３５０ｒｐｍで攪拌しながら、モノマー／ガラス繊維のディスパージョンを水相へゆっくりと注ぎ込んだ。一晩かけて７０℃で３５０ｒｐｍで攪拌しながらエマルションを重合させた。ビーズを５３ミクロンのふるいで集め、そしてアセトンで洗浄した。図７ａに示すように、ビーズは、両端が表面を通って突出している１−２本のガラス繊維を含んでいた。次いで、ビーズを一晩かけてフッ素化水素酸で処理して繊維を溶解した。次いで、図７ｂに示すように、ビーズはビーズをまっすぐに貫通している円筒形の通路を有していた。

図１は、実施例１（１０３０８８）及び実施例２（１０３０８７）のビーズに関する水銀ポロシメトリーのデータを示す。 図２ａは実施例２のビーズの走査電子顕微鏡写真を示し、図２ｂは実施例２のビーズの走査電子顕微鏡写真の更なる近接図を示す。 図３ａは実施例３のビーズの走査電子顕微鏡写真を示し、図３ｂは実施例３の切断されたビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。 図４は、実施例１（１０３０８８）及び実施例４（１０３０９２）のビーズに関する水銀ポロシメトリーのデータを示す。 図５ａは実施例４の切断ビーズの走査電子顕微鏡写真を示し、図５ｂは実施例４の切断されたビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。 図６は、実施例６のビーズの光学顕微鏡写真を示す。 図７ａは実施例７のビーズの光学顕微鏡写真を示し、図７ｂは実施例７のビーズのフッ酸浸出後の光学子顕微鏡写真を示す。

Claims (22)

1. 少なくとも一つの多孔性ビーズを製造する方法であって、
   （ａ）ビーズのマトリックス材料、及び表面変性剤で処理された少なくとも一つの本質的に鋭利な型取り粒子を含む第一液相を供給する工程；
   （ｂ）第一液相非混和性の第二液相を供給する工程；
   （ｃ）連続の第二液相中に分散した第一液相から成る液滴のエマルションをもたらす条件下で第一相と第二相とを接触させる工程；
   （ｄ）該液滴中の液体の固化により液滴をメソ多孔性ビーズに変換する工程；並びに
   （ｅ）周囲のビーズの本質的変化を引き起こすこと無く、ビーズから型取り粒子を除去し、これにより、除去される型取り粒子が残す空洞に相当する一又はそれ以上のより大きい孔を、工程（ｄ）から得られるメソ多孔性ビーズに追加する工程；
   を含み、本質的に段階的な孔のネットワークを各ビーズに付与する方法。
2. 型取り粒子を加えるとき表面変性剤が第一液相に存在する請求項１に記載の方法。
3. 第一液相に加える前に、型取り粒子を表面変性剤で処理する請求項１に記載の方法。
4. 工程（ｃ）の前に液滴相を希釈する工程を更に含む請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 工程（ｃ）の後、工程（ｄ）の前に液滴相から液体を除去する工程を更に含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 液滴相における型取り粒子濃度が、固化の間、パーコレーション閾値より低い請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 型取り粒子の形状が細長く、２より大きいアスペクト比により規定される請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 型取り粒子の形状が鋭利で、０．８より低い球形度により規定される請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 型取り粒子の形状が鋭利で、０．８５より低い粒子投影図の真円度により規定される請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 型取り粒子が酸に可溶であって、炭酸塩鉱物、酸化物鉱物、リン酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び金属で構成される群から選択される材料から作られる請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 型取り粒子が酸で浸出されることにより除去される請求項１０に記載の方法。
12. 型取り粒子が珪質の粒子であって、シリカ、珪藻土、ガラス及び珪酸塩鉱物で構成される群から選択される材料から作られる請求項１〜９に記載の方法。
13. 型取り粒子がフッ素化合物で浸出されることにより除去される請求項１２に記載の方法。
14. 型取り粒子が有機物の又は炭素質の粒子であって、有機ポリマー、低分子量の有機物結晶及び炭素で構成される群から選択される材料から作られる請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
15. 型取り粒子がアルカリに可溶の粒子であって、珪質の粒子、金属粒子及び酸化物で構成される群から選択される材料から作られる請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
16. 型取り粒子が塩基で浸出されることにより除去される請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 型取り粒子が、必要に応じて空気又は酸素の存在下で、熱処理により揮発される請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. エマルションの液滴相が油性液滴から成る請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
19. ビーズのマトリックス材料が合成モノマーから成り、工程（ｄ）による変換が細孔形成剤及び架橋剤存在下の重合である請求項１８に記載の方法。
20. エマルションの液滴相が水性液滴から成る請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
21. ビーズのマトリックス材料が天然高分子から成り、工程（ｄ）による変換が物理的なゲル化である請求項２０に記載の方法。
22. 水性液滴が無機化合物を含み、工程（ｄ）による変換がゾル−ゲル析出である請求項２０に記載の方法。

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