JP4984025B2 - 有機ポリマー粒子およびその製造方法、ならびにプローブ結合粒子 - Google Patents
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Description
加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマー(A)を含むモノマー部を重合することにより、ポリマー部を形成する工程と、
前記ポリマー部を加水分解処理する工程と、
を含む。
加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)を含むモノマー部を重合することにより、ポリマー部を形成する工程と、
前記ポリマー部を加水分解処理する工程と、
を含む。
1.1.有機ポリマー粒子の構成
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、カルボキシル基および2,3−ジヒドロキシプロピル基を含有する。本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は例えば、少なくとも表面がポリマー部からなり、このポリマー部の少なくとも表面にカルボキシル基および2,3−ジヒドロキシプロピル基を含有することができる。この場合、ポリマー部は、カルボキシル基を有するモノマーおよび2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマーを含むモノマー部を共重合して形成してもよいし、または、加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマーおよび加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマーを含むモノマー部を共重合した後、加水分解することにより形成してもよい。あるいは、カルボキシル基を有するモノマーおよび加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマーを含むモノマー部を共重合した後、加水分解することにより形成してもよいし、または、加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマーおよび2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマーを含むモノマー部を共重合した後、加水分解することにより形成してもよい。
1.2.1.モノマー部の組成
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、モノマー部を共重合して得られるポリマー部を少なくとも表面に形成することにより製造することができる。以下、モノマー部を構成する各モノマーについて説明する。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、好ましくは、加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマー(A)を含むモノマー部を共重合することにより得られるポリマー部を少なくとも表面に有する粒子を加水分解処理して得られる。前記共重合において、加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマー(A)を使用することにより、共重合前からカルボキシル基を有するモノマーを使用する場合に比べて、ポリマー部中により均一にカルボキシル基を導入することが可能になり、非特異吸着を低減させることができる。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、好ましくは、加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)を含むモノマー部を共重合することにより得られるポリマー部を少なくとも表面に有する粒子を加水分解処理して得られる。すなわち、この場合、モノマー部は、加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)をさらに含む。前記共重合において、加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)を使用することにより、共重合前から2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマー(B)を使用する場合に比べて、ポリマー部中により多くの2,3−ジヒドロキシプロピル基を安定的に導入することが可能になり、重合安定性を改善する因子となる。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、好ましくは、架橋性モノマー(C)を共重合することにより得られる粒子表面を有する。すなわち、この場合、モノマー部は、架橋性モノマー(C)をさらに含む。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、上記モノマー(A)〜(C)以外のモノマー(D)(その他のモノマー(D))を共重合することにより得られる粒子表面を有していてもよい。その他のモノマー(D)としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレートなどの親水性官能基を有する(メタ)アクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミドなどの親水性モノマー、および、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレンなどの芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボニルアクリレート、イソボニルメタクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステルを例示することができる。その他のモノマー(D)として、本発明の効果の発現を妨げない範囲で、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などの非保護のカルボキシル基を有するモノマー、および、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなど非保護の2,3−ジヒドロキシプロピルを有するモノマーを使用しても良い。その他のモノマー(D)の量は、上述のモノマー(A)〜(C)以外の残余の量である。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、例えば、乳化重合、ソープフリー重合、懸濁重合等の定法を用いて製造が可能である。より具体的には、本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、例えば、上記ビニル系モノマーの懸濁重合、あるいはポリマーバルクの粉砕によって得ることができる。例えば、本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、特公昭57−24369号公報記載のシード粒子(母粒子)を用いる二段膨潤重合法、ジャーナル・オブ・ポリマーサイエンス・ポリマーレター・エディション,937頁,第21巻,1963年(J. Polym. Sci., Polymer Letter Ed. 21,937(1963))記載の重合方法、特開昭61−215602号公報、特開昭61−215603号公報、および特開昭61−215604号公報記載の方法によって作製することができる。これらの方法の中では、シード粒子(母粒子)を用いる二段膨潤重合法が、粒径の変動係数を小さくすることができるため好ましい。シード粒子(母粒子)は、ポリスチレンまたはスチレン系共重合体等を用いることができる。そして、二段膨潤重合法により追加されるポリマー部は、上述のモノマー(A)〜(D)の共重合体からなる。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、磁性体を含有する有機ポリマー粒子(以下、「磁性体含有有機ポリマー粒子」という。)であってもよい。磁性体含有有機ポリマー粒子は、例えば遠心分離器等を用いずに、磁石を用いて分離することができるため、被検体からの粒子の分離工程を簡素化または自動化することができる点で有用である。
本発明の一実施形態の有機ポリマー粒子は、生化学分野での化合物担体用粒子および診断薬用の化学結合担体用粒子等のアフィニティー担体として利用でき、特に、抗原または抗体等の一次プローブを結合させた免疫検査用のプローブ結合粒子として、特出する高感度および低ノイズを発現することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。なお、本実施例において、「%」および「部」は重量基準である。
4.1.1.CLEIA(化学発光酵素免疫測定)
抗AFP(αフェトプロテイン)抗体を感作させた、後述する各実施例・比較例で得られた粒子の分散液10μl(粒子50μg相当)をテストチューブに取り、ウシ胎児血清(FCS)で100ng/mLに希釈したAFP抗原(日本バイオテスト社製)の標準検体50μlと混合し、37℃で10分間反応した。遠心して粒子を分離し上清を除いた後、2次抗体としてアルカリフォスファターゼ(以下、「ALP」という。)で標識した抗AFP抗体(富士レビオ株式会社製、ルミパルスAFP−Nに付属の試薬を使用)40μlを添加し、37℃で10分間反応させた。次いで、遠心して粒子を分離し上清を除いた後、PBSで3回遠心洗浄を繰り返して得られた粒子を50μlの0.01%Tween20に分散させ、新しいチューブに移し替えた。ALPの基質液(ルミパルス基質液:富士レビオ株式会社製)100μlを加え、37℃で10分間反応させた後、化学発光量を測定した。化学発光の測定には、ベルトールジャパン株式会社製の化学発光測定装置(商品名:Lumat LB9507)を用いた。
レーザ回折式粒度分布測定装置((株)島津製作所製)SALD−200Vにより、粒子の数平均粒径およびその変動係数を測定した。
後述する各実施例・比較例で得られた有機ポリマー粒子50mgを1mlの純水で10回洗浄し、最後に0.2mlの純水に分散させた。この粒子を含む水分散液をアプリケーターでスライドガラスに塗布し、湿度40%、気温25℃で24時間乾燥して乾燥塗膜を得た。得られた乾燥塗膜と水との接触角を、協和界面科学製FAMAS接触角測定システム(商品名:DropMaster900)を用いて、以下の手順で測定した。1.0μLの水滴を乾燥塗膜に滴下してから0.15秒後の水平方向からの画像をカメラでデータとして取り込み、水滴の輪郭を円周の一部と仮定して、水滴の輪郭と乾燥塗膜の水平線との角度から、得られた乾燥塗膜と水との接触角を求めた。
粒子1g(固形分)を含む水分散体を用いて、特開平10−270233号公報に記載された電導度滴定によって、見かけの表面荷電量を求め、さらに、分散媒(水)のみを用いた同様の測定でバックグラウンドの荷電量を求め、これらの荷電量の差から、粒子のカルボキシル基含有量を求めた。
磁性体を含有しない有機ポリマー粒子を、以下に記すシード粒子(母粒子)を用いる二段膨潤重合法で作製した。シード粒子として、ソープフリー重合で重合した粒子径0.98μmのポリスチレン粒子を用い、このポリスチレン粒子を窒素雰囲気下で水500gに分散させて水分散体(固形分量5.0g)を調製した。このシード粒子に、一段目として有機溶剤(シェルゾールTK0.1g)、二段目として、カルボキシル基を有するモノマー(A’)であるメタクリル酸5g、2,3−ジヒドロキシプロピル基を有するモノマー(B’)であるグリセロールメタクリレート(以下、「GLM」という。)50g、架橋性モノマー(C)であるエチレングリコールジメタクリレート(以下、「EDMA」という。)10g、およびモノマー(D)であるメタクリル酸メチル(以下、「MMA」という。)35gを加えてそれぞれ吸収させた後、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を2g添加して75℃で24時間ゆっくり撹拌して、ポリマー部を形成した。次に、この反応液を冷却した後、500メッシュ金網でろ過したところ、97%が通過し、重合安定性はやや不良であった。重合収率は95%であった。遠心分離を用いてこの粒子を蒸留水で洗浄して、母粒子をコアとし、ポリマー部をシェルとする有機ポリマー粒子(低非特異吸着性の有機ポリマー粒子)を得た。得られた有機ポリマー粒子を粒子(i)とする。
二段目として、モノマー(A)であるt−ブチル(メタ)アクリレート(以下、「tBMA」という。)20g、モノマー(B)であるグリシジルメタクリレート(以下、「GMA」という。)70g、およびモノマー(C)であるEDMA10gを加えた以外は合成例1と同様の二段膨潤重合法で重合反応を実施して、コアである母粒子を覆う共重合体を形成した。重合反応に引き続いて、2規定硫酸60mlを添加し、60℃で6時間攪拌することにより加水分解反応を実施して、母粒子をコアとし、ポリマー部をシェルとする有機ポリマー粒子(低非特異吸着性の有機ポリマー粒子)を得た。これを室温まで冷却した後、水酸化ナトリウム水溶液で中和した。次に、この反応液を500メッシュ金網でろ過したところ、99%が通過し、重合安定性は良好であった。重合収率は99%であった。遠心分離を用いてこの粒子を蒸留水で洗浄した。得られた有機ポリマー粒子を粒子(ii)とする。
75%ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド溶液(日本油脂製「パーロイル355−75(S)」2質量部を1%ドデシル硫酸ナトリウム水溶液20質量部に混合し、超音波分散機にて微細乳化した。これを粒径0.77μmのポリスチレン粒子13質量部および水41質量部の入ったリアクターに入れ、25℃で12時間攪拌した。別の容器でスチレン96質量部、ジビニルベンゼン4質量部を0.1%ドデシル硫酸ナトリウム水溶液400質量部に乳化し、前記リアクターに入れ、40℃で2時間攪拌した後、75℃に昇温して8時間重合した。室温まで冷却後、遠心分離により粒子のみ取り出したものをさらに水洗し、乾燥、粉砕した。これを核粒子とする(核粒子の作製)。数平均粒径は1.5μmであった。
GLMの代わりに2−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は合成例1と同様の方法にて重合反応を実施した。次に、この反応液を冷却した後、500メッシュ金網でろ過したところ、98%が通過し、重合安定性はやや不良であった。重合収率は96%であった。遠心分離を用いてこの粒子を蒸留水で洗浄した。得られた比較合成例1の有機ポリマー粒子を粒子(i’)とする。
合成例2でtBMAの代わりにスチレンを用いた以外は、合成例2と同様の二段膨潤重合法で重合反応を実施した。加水分解反応は実施せず、これを室温まで冷却した。次に、この反応液を500メッシュ金網でろ過したところ、99%が通過し、重合安定性は良好であった。重合収率は99%であった。遠心分離を用いてこの粒子を蒸留水で洗浄した。得られた比較合成例2の有機ポリマー粒子を粒子(ii’)とする。
粒子(i)10mgを分散させた固形分濃度1%の水分散体に、1−エチル−3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド塩酸塩(同仁化学社製)水溶液を添加して室温で2時間回転攪拌することにより、カルボキシル基を活性化した。次に、腫瘍マーカーであるヒトαフェトプロテイン(以下、「AFP」という。)に対する抗体(以下、「抗AFP抗体」という。コスモ・バイオ株式会社製)100μgを加え18時間室温で反応した。反応後、粒子を遠心分離し、洗浄液(25mmol/L Tris−HCl,pH7.4、0.01%Tween20含有)で繰り返し洗浄した後、粒子濃度0.5%になるように洗浄液で希釈し、一次プローブとして抗AFP抗体を結合したプローブ結合粒子(免疫検査用粒子)を得た。このプローブ結合粒子を用いて、化学発光酵素免疫測定(CLEIA)を実施した。AFPを含まない検体のノイズ強度は255RIU(Relative intensity units)であった。AFP濃度10ng/mLの時のシグナル強度は17747(RIU)であった。
粒子(i)に替えて、粒子(ii)を用いた他は実施例1と同様にして、CLEIAを実施した。AFPを含まない検体のノイズ強度は162(RIU)であった。AFP濃度10ng/mLの時のシグナル強度は24221(RIU)であった。
粒子(i)に替えて、粒子(iii)を用い、粒子の分離・洗浄に磁気分離を利用した他は実施例1と同様にして、CLEIAを実施した。AFPを含まない検体のノイズ強度は52(RIU)であった。AFP濃度10ng/mLの時のシグナル強度は23784(RIU)であった。
粒子(i)に替えて、粒子(i’)を用いた他は実施例1と同様にして、CLEIAを実施した。AFPを含まない検体のノイズ強度は628(RIU)であった。AFP濃度10ng/mLの時のシグナル強度は15382(RIU)であった。
活性基であるグリシジル基を含む粒子(ii’)10mgを分散させた固形分濃度1%の水分散体に、腫瘍マーカーであるヒトαフェトプロテイン(以下、「AFP」という。)に対する抗体(以下、「抗AFP抗体」という。コスモ・バイオ株式会社製)100μgを加え18時間室温で反応した。反応後、粒子を遠心分離し、洗浄液(25mmol/L Tris−HCl,pH7.4、0.01%Tween20含有)で繰り返し洗浄した後、粒子濃度0.5%になるように洗浄液で希釈し、一次プローブとして抗AFP抗体を結合したプローブ結合粒子(免疫検査用粒子)を得た。このプローブ結合粒子を用いて、化学発光酵素免疫測定(CLEIA)を実施した。AFPを含まない検体のノイズ強度は381RIU(Relative intensity units)であった。AFP濃度10ng/mLの時のシグナル強度は9201(RIU)であった。
Claims (3)
- 加水分解によりカルボキシル基を生成するモノマー(A)を含むモノマー部を重合することにより、ポリマー部を形成する工程と、
前記ポリマー部を加水分解処理する工程と、
を含み、
前記モノマー部は、1分子中に2個以上のラジカル重合性不飽和結合を有する架橋性モノマー(C)をさらに含む、ことを特徴とする、カルボキシル基および2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する有機ポリマー粒子の製造方法。 - 請求項1において、
前記モノマー部は、加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)をさらに含む、カルボキシル基および2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する有機ポリマー粒子の製造方法。 - 請求項1において、
前記モノマー部は、前記モノマー(A)5〜40重量部、加水分解により2,3−ジヒドロキシプロピル基を生成するモノマー(B)40〜95重量部、架橋性モノマー(C)0〜30重量部、およびその他のモノマー(D)0〜55重量部からなる、カルボキシル基および2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する有機ポリマー粒子の製造方法。
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