JP7040877B2

JP7040877B2 - 金コロイドの粒径の調整方法

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Publication number: JP7040877B2
Application number: JP2017216190A
Authority: JP
Inventors: 俊之池田; 洋平駒谷; 真也関根
Original assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2037-11-09
Also published as: JP2018095957A

Description

本発明は、コロイド形成技術に関し、金コロイドの粒径の調整方法に関する。

平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属コロイド粒子は、粒径の小ささ、表面積の大きさから、多くの機能材料に応用されている。また、ウイルス除去膜においては、ウイルスの代替粒子として金属コロイドを用いた膜のインテグリティ試験が行われている（例えば、特許文献１から３参照。）。インテグリティ試験とは、タンパク質等の生理活性物質を含む溶液からウイルスを除去する目的で使用されるウイルス除去膜の使用後の性能確認のために行われる試験をいう。

ウイルスと同様の粒径を有する金属コロイドをウイルス除去膜でろ過すると、金属コロイドは、ウイルス除去膜内で、ウイルスと同様の挙動を示す。さらに、ウイルスは、通常、光学顕微鏡による観察が困難であるが、金属コロイドは、光の反射率が高いため、光学顕微鏡による観察が容易である。そのため、金属コロイドをろ過したウイルス除去膜を光学顕微鏡で検査し、ウイルス除去膜が金属コロイドを捕捉していれば、ウイルス除去膜はウイルスも捕捉していたと判断することが可能である。

パルボウイルスのような粒径が小さいウイルスをろ過するウイルス除去膜のインテグリティ試験においては、平均粒子径が５０ｎｍ以下の金属コロイドが必要になることもある。また、金属コロイドの粒子径が、ウイルスの粒子径と異なると、ウイルス除去膜における金属コロイドの挙動は、ウイルスの挙動と異なるものとなるので、金属コロイドの粒子径は、厳密に調整される必要がある。ウイルス除去膜のインテグリティ試験以外の用途においても、金属コロイドの粒径は、厳密に調整される必要がある。しかし、粒径が例えば５０ｎｍ以下のような小さな金属コロイドを再現性よく製造することは困難である。

特開平７－１３２２１５号公報国際公開第２００５／００７３２８号国際公開第２００８／１１１５１０号

本発明は、金コロイドの粒径の調整方法を提供することを課題の一つとする。

本発明者らは、鋭意研究の末、金コロイド形成時に、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分が、形成される金コロイドの粒径に影響を与えることを見出した。また、本発明者らは、金コロイド形成時に、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドからなる群から選択される少なくとも一つの物質が、形成される金コロイドの粒径に影響を与えることを見出した。これらの本発明者らの知見に基づく、本発明の態様は、以下のとおりである。

本発明の態様によれば、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加える工程と、溶出成分が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元して、金コロイドを形成させる工程と、を含む、金コロイドの粒径の調整方法が提供される。

上記の方法の溶出成分を金化合物水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径に応じて、溶出成分の量を調整してもよい。

上記の方法における、溶出成分を金化合物水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合、溶出成分の量を減少させ、金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合、溶出成分の量を増加させてもよい。

上記の方法において、溶出成分を金化合物水溶液に加える工程が、金化合物水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過する工程であってもよい。

上記の方法において、金化合物水溶液が、塩化金酸水溶液であってもよい。

上記の方法において、ポリフッ化ビニリデンが、親水性ポリフッ化ビニリデンであってもよい。

上記の方法において、フィルターが、マイレクス（登録商標）であってもよい。

上記の方法において、形成される金コロイドの平均粒径が５０ｎｍ以下であってもよい。

上記の方法における、溶出成分が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元することにおいて、溶出成分が加えられた金化合物水溶液に還元剤水溶液が加えられ、上記の方法が、溶出成分が加えられた金化合物水溶液に還元剤水溶液を加える前に、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を還元剤水溶液に加える工程をさらに含んでいてもよい。

上記の方法の溶出成分を還元剤水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径に応じて、溶出成分の量を調整してもよい。

上記の方法の溶出成分を還元剤水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合、溶出成分の量を減少させ、金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合、溶出成分の量を増加させてもよい。

上記の方法において、溶出成分を還元剤水溶液に加える工程が、還元剤水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過する工程であってもよい。

上記の方法において、還元剤水溶液が、クエン酸三ナトリウム水溶液であってもよい。

上記の方法の金コロイドを形成させる工程において、還元剤の濃度が０．１０質量％以上０．３５質量％以下であってもよい。

上記の方法において、少なくとも２０ｍＬの液体をポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過して、溶出成分が得られてもよい。

上記の方法において、溶出成分が、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドからなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。

また、本発明の態様によれば、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドからなる群から選択される少なくとも一つの物質を金化合物水溶液に加える工程と、物質が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元して、金コロイドを形成させる工程と、を含む、金コロイドの粒径の調整方法が提供される。

上記の方法の物質を金化合物水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径に応じて、物質の量を調整してもよい。

上記の方法の物質を金化合物水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合、物質の量を減少させ、金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合、物質の量を増加させてもよい。

上記の方法における、物質が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元することにおいて、物質が加えられた金化合物水溶液に還元剤水溶液が加えられ、上記の方法が、物質が加えられた金化合物水溶液に還元剤水溶液を加える前に、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドからなる群から選択される少なくとも一つの物質を還元剤水溶液に加える工程をさらに含んでいてもよい。

上記の方法の物質を還元剤水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径に応じて、物質の量を調整してもよい。

上記の方法の物質を還元剤水溶液に加える工程において、金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合、物質の量を減少させ、金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合、物質の量を増加させてもよい。

本発明によれば、金コロイドの粒径を調整可能な方法を提供可能である。

比較例４に係る還元剤濃度と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。実施例３に係る還元剤濃度と、金コロイドの平均粒径と、ろ過の有無と、の関係を示すグラフである。ｎ数を３４に増やしたときの比較例４及び実施例３に係る還元剤濃度と、金コロイドの平均粒径と、ろ過の有無と、の関係を示すグラフである。実施例４に係る顕微赤外分光分析装置による分析結果を示すスペクトルである。実施例４に係るガスクロマトグラフィー質量分析装置による分析結果を示すクロマトグラムである。実施例４に係るガスクロマトグラフィー質量分析装置による分析結果を示すスペクトルである。実施例４に係るガスクロマトグラフィー質量分析装置による分析結果を示すスペクトルである。実施例４に係るガスクロマトグラフィー質量分析装置による分析結果を示すクロマトグラムである。実施例４に係るガスクロマトグラフィー質量分析装置による分析結果を示すスペクトルである。実施例４に係る核磁気共鳴分光装置による分析結果を示すスペクトルである。実施例５に係る添加剤量と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。実施例６に係る添加剤量と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。実施例７に係る添加剤量と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。実施例８に係る添加剤量と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。実施例９に係る添加剤量と、金コロイドの平均粒径と、の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態（以下において、「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお以下の示す本実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部材の組み合わせ等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

本実施形態に係る金コロイドの粒径の調整方法は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加える工程と、溶出成分が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元して、金コロイドを形成させる工程と、を含む。

金化合物水溶液は、例えば、塩化金酸の水溶液である。塩化金酸の例としては、テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸四水和物、テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸無水物、及びテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸ｎ水和物（ｎは任意の自然数）が挙げられる。金化合物水溶液における塩化金酸の濃度は、例えば、０．０１質量％以上３．０質量％以下、０．０１質量％以上１．０質量％以下、あるいは０．０５質量％以上０．２０質量％以下である。塩化金酸の濃度を上記範囲で調整することにより、金コロイド粒子の粒径の微調整、あるいは最終的な金コロイド溶液中の金コロイド濃度の調整が容易となる傾向にある。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加える工程は、金化合物水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過する工程であってもよい。金化合物水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過することにより、ろ過された金化合物水溶液にポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分が混入される。

あるいは、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加える工程は、予め用意しておいた溶出成分と、金化合物水溶液と、を混合する工程であってもよい。溶出成分を予め用意する方法としては、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターに、純水を透過させ、溶出成分を含むろ過液を得る方法が挙げられる。

フィルターの平均孔径は、例えば、０．１０μｍ以上０．３０μｍ以下であるが、特に限定されない。ポリフッ化ビニリデンは、親水性ポリフッ化ビニリデンであってもよい。ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターは、マイレクス（登録商標、ミリポア）であってもよい。マイレクスは、平均孔径０．２２μｍ、直径３３ｍｍの除菌フィルターである。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分の例としては、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドが挙げられる。これらのポリマーの分子量は、例えば、ポリヒドロキシプロピルアクリレートは６，５００以上１５０，０００以下、ポリビニルピロリドンは５，５００以上３，０００，０００以下、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミドは４，９００以上１５０，０００以下、ポリヒドロキシエチルメタクリレートは６，５００以上１００，０００以下、ポリアクリルアミドは３，５００以上１５０，０００以下、ポリビニルアルコールは２，２００以上１５０，０００以下、ポリアクリル酸イソオクチルは９，２００以上１００，０００以下、ポリ酢酸ビニル４，３００以上５０，０００以下、ポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドは４，２００以上１５０，０００以下である。

金化合物水溶液に加えるポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分の量は、形成される金コロイドのターゲット粒径に応じて調整される。溶出成分は、形成される金コロイドの粒径を小さくする性質を有する。したがって、形成される金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合は、金化合物水溶液に加える溶出成分の量を減少させる。また、形成される金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合は、金化合物水溶液に加える溶出成分の量を増加させる。

金化合物水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過することにより、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加える場合、金化合物水溶液のろ過量を小さくすることにより、金化合物水溶液に加えられる溶出成分の量が減少する。また、金化合物水溶液のろ過量を大きくすることにより、金化合物水溶液に加えられる溶出成分の量が増加する。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出物は、液体を４０ｍＬ以上、あるいは５０ｍＬ以上フィルターに流すと、ほぼ全量溶出する傾向にある。そのため、少なくとも２０ｍＬ、３０ｍＬ、４０ｍＬ、あるいは５０ｍＬの液体をポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過して、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を得てもよい。あるいは、少なくとも２０ｍＬ、３０ｍＬ、４０ｍＬ、あるいは５０ｍＬの金化合物水溶液をポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過して、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を金化合物水溶液に加えてもよい。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターで金化合物水溶液をろ過した後、ろ過された金化合物水溶液に蒸留水を加え、金化合物水溶液における塩化金酸の濃度を、例えば、０．０１質量％以上３．０質量％以下、０．０１質量％以上１．０質量％以下、あるいは０．０５質量％以上０．２０質量％以下に希釈してもよい。

ろ過された金化合物水溶液中の金イオンを還元することにより、水溶液中に金コロイドが形成される。金イオンを還元する方法としては、ろ過された金化合物水溶液に還元剤水溶液を加えることが挙げられる。また、ろ過された金化合物水溶液に、超音波、光、電磁波、γ線、及び熱などのエネルギーを照射することによっても、金イオンは還元される。

還元剤の例としては、クエン酸三ナトリウム二水和物、クエン酸三ナトリウム無水和物、クエン酸、アスコルビン酸、水素、ホルムアルデヒド、エタノール、タンニン酸、ジボラン、及び水素化ホウ素塩等が挙げられる。還元剤がクエン酸三ナトリウム二水和物である場合、還元剤水溶液におけるクエン酸三ナトリウムの濃度は、例えば、１．０質量％以上１０．０質量％以下、２．０質量％以上６．０質量％以下、あるいは３．５質量％以上５．０質量％以下である。この範囲内で還元剤濃度を調整することにより、一部の金コロイド粒子が凝集して沈殿することなく、金コロイド粒子を合成できる傾向にある。

金化合物水溶液に加えられる還元剤水溶液に、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を加える工程によっても、形成される金コロイドのターゲット粒径を調整することが可能である。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を還元剤水溶液に加える工程は、還元剤水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過する工程であってもよい。還元剤水溶液を、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過することにより、ろ過された還元剤水溶液にポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分が混入される。

あるいは、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を還元剤水溶液に加える工程は、予め用意しておいた溶出成分と、還元剤水溶液と、を混合する工程であってもよい。

ポリフッ化ビニリデンを含むフィルター、及びその溶出成分の詳細は、上述したとおりである。

還元剤水溶液に加えるポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分の量は、形成される金コロイドのターゲット粒径に応じて調整される。形成される金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合は、還元剤水溶液に加える溶出成分の量を減少させる。また、形成される金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合は、還元剤水溶液に加える溶出成分の量を増加させる。

少なくとも２０ｍＬ、３０ｍＬ、４０ｍＬ、あるいは５０ｍＬの還元剤水溶液をポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過して、ポリフッ化ビニリデンを含むフィルターの溶出成分を還元剤水溶液に加えてもよい。

金化合物水溶液に還元剤水溶液を加える前に、金化合物水溶液を４０℃以上９８℃以下、５０℃以上９０℃以下、あるいは６０℃以上８０℃以下に加熱してもよい。この範囲で加熱することにより、塩化金酸水溶液を変質させることなく、還元剤を入れた際に、比較的速やかに還元反応を進行させることが可能になり、目的粒径を有する金コロイドの合成が容易になる傾向にある。

金化合物水溶液がテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸四水和物水溶液であり、還元剤水溶液がクエン酸三ナトリウム水溶液である場合、金化合物水溶液と還元剤水溶液の混合水溶液における還元剤の濃度は、例えば、０．１０質量％以上０．３５質量％以下である。

金化合物水溶液に還元剤水溶液を加えた後、混合水溶液の温度を４０℃以上９８℃以下、５０℃以上９０℃以下、あるいは６０℃以上８０℃以下に保ち、約１時間、撹拌することにより、水溶液中に金コロイドが形成される。

その後、金コロイド水溶液を冷却し、保護剤として、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びラウリル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）等を金コロイド水溶液に添加してもよい。さらに、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液、又は塩酸水溶液等の酸性水溶液を金コロイド水溶液に添加して、金コロイド水溶液の水素イオン指数（ｐＨ）を調整してもよい。

以上説明した方法によれば、例えば平均粒径が１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、あるいは１０ｎｍ以下の金コロイドを形成可能であり、かつ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むフィルターの溶出成分の量を調整することにより、金コロイドの粒径を調整することが可能である。

反面、金化合物水溶液及び還元剤水溶液の少なくとも一方をポリフッ化ビニリデンを含むフィルターでろ過する場合、フィルターの溶出成分の量を調整しないと、目的とする平均粒径の金コロイドを再現性よく製造することは困難である。これに対し、本実施形態に係る方法によれば、目的とする平均粒径の金コロイドを再現性よく製造することが可能である。

また、本実施形態に係る金コロイドの粒径の調整方法は、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸イソオクチル、ポリ酢酸ビニル、及びポリ－Ｎ－ビニルアセトアミドからなる群から選択される少なくとも一つの物質（以下、「粒径調整物質」という。）を金化合物水溶液に加える工程と、粒径調整物質が加えられた金化合物水溶液中の金イオンを還元して、金コロイドを形成させる工程と、を含む。

金化合物水溶液の詳細は、上述したとおりである。金化合物水溶液に加えられる粒径調整物質の量は、形成される金コロイドのターゲット粒径に応じて調整される。粒径調整物質は、形成される金コロイドの粒径を小さくする性質を有する。したがって、形成される金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合は、金化合物水溶液に加える粒径調整物質の量を減少させる。また、形成される金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合は、金化合物水溶液に加える粒径調整物質の量を増加させる。

金化合物水溶液に粒径調整物質を添加した後、金化合物水溶液に蒸留水を加え、金化合物水溶液における塩化金酸の濃度を、例えば、０．０１質量％以上３．０質量％以下、０．０１質量％以上１．０質量％以下、あるいは０．０５質量％以上０．２０質量％以下に希釈してもよい。

金化合物水溶液中の金イオンを還元することにより、水溶液中に金コロイドが形成される。金イオンを還元する方法の詳細は、上述したとおりである。また、金化合物水溶液に加えられる還元剤水溶液に、粒径調整物質を加える工程によっても、形成される金コロイドのターゲット粒径を調整することが可能である。

還元剤水溶液に加える粒径調整物質の量は、形成される金コロイドのターゲット粒径に応じて調整される。形成される金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合は、粒径調整物質の量を減少させる。また、形成される金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合は、粒径調整物質の量を増加させる。

金化合物水溶液に還元剤水溶液を加える前に、金化合物水溶液を上述したように加熱してもよい。金化合物水溶液に還元剤水溶液を加えた後、混合水溶液の温度を上述したように保ち、撹拌することにより、水溶液中に金コロイドが形成される。

その後、金コロイド水溶液を冷却し、上述したように、保護剤を金コロイド水溶液に添加してもよい。さらに、金コロイド水溶液のｐＨを調整してもよい。

以上説明した方法によっても、例えば平均粒径が１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、あるいは１０ｎｍ以下の金コロイドを形成可能であり、かつ、粒径調整物質の量を調整することにより、金コロイドの粒径を調整することが可能である。

（実施例１）
テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸四水和物（和光純薬工業（株）社製）を用意し、０．５質量％塩化金酸水溶液を７８０ｇ調製し、除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過した。ろ過した塩化金酸水溶液を蒸留水で希釈し、０．１質量％塩化金酸水溶液７８０ｇを得た。

次に、クエン酸三ナトリウム二水和物（和光純薬工業（株）社製）を用意し、４．０質量％のクエン酸三ナトリウム水溶液を５００ｇ調製し、除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過した。

その後、ろ過及び希釈した塩化金酸水溶液７８０ｇを三角フラスコに入れ、湯浴によって７０℃程度になるまで塩化金酸水溶液を加熱した。さらに、三角フラスコに、ろ過したクエン酸三ナトリウム水溶液を３０ｇ又は５０ｇ添加し、塩化金酸水溶液と、クエン酸三ナトリウム水溶液と、の混合液を調製した。混合液中におけるクエン酸三ナトリウムの濃度は、クエン酸三ナトリウム水溶液を３０ｇ添加した場合、０．１４質量％であり、クエン酸三ナトリウム水溶液を５０ｇ添加した場合、０．２４質量％であった。次に、混合液を７０℃に保ちながら、約１時間攪拌し、混合液中に金コロイドを形成させた。

三角フラスコを湯浴から取り出し、約２５℃まで水冷した。次に、金コロイド水溶液に、保護剤として、３０質量％のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）水溶液（Ａｓｈｌａｎｄ社製）８０ｇと、５．４質量％のラウリル硫酸Ｎａ（ＳＤＳ）水溶液（ナカライテスク（株）社製）４８ｇと、を加えた。さらに、金コロイド水溶液に０．１ＮのＮａＯＨを添加し、ｐＨを５．０に調整した。その後、得られた金コロイド水溶液を、３６時間以上静置した。以上の手順により、実施例１にかかる金コロイド水溶液を３ロット分調製した。

（実施例２）
クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を４．５質量％とした以外は、実施例１と同様の方法で、金コロイド水溶液を３ロット分調製した。

（比較例１）
クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を４．０質量％とし、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で、金コロイド水溶液を３ロット分調製した。

（比較例２）
クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を４．５質量％とし、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過しなかった以外は、実施例２と同様の方法で、金コロイド水溶液を３ロット分調製した。

（比較例３）
クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を５．０質量％とし、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で、金コロイド水溶液を３ロット分調製した。

（比較例４）
比較例１、２、３で得られた金コロイドの平均粒径を測定した。まず、分光光度計（製品名Ｖ－６５０ＤＳ、日本分光（株）社製）を用いて、それぞれの金コロイド水溶液の波長５２０ｎｍ及び波長５３０ｎｍにおける吸光度を測定した。さらに、波長５３０ｎｍにおける吸光度を、波長５２０ｎｍにおける吸光度で割った値を、金コロイドの平均粒径として算出した。その結果、図１に示すように、還元剤の濃度が高くなるほど、形成される金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

（実施例３）
比較例４と同様の方法により、実施例１、２で得られた金コロイドの平均粒径を測定したところ、図２に示すように、除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過した場合も、還元剤の濃度が高くなるほど、形成される金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。また、還元剤の濃度が同じ場合、除菌膜でろ過したほうが、金コロイドの平均粒径が小さくなることが示された。

さらに、図１に示した結果と比較すると、除菌膜でろ過することは、クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を０．５質量％上昇させることと、ほぼ等しい効果があることが判明した。さらに実施例１、２、比較例１から３と同様の方法により、実験回数をｎ＝３４に増やして金コロイド水溶液を調製して得られた、ろ過の有無と、クエン酸三ナトリウム水溶液（還元剤）の濃度と、粒径（Ａratio）と、の関係を確認した結果を図３に示す。ＰＶＤＦを含むフィルターによるろ過が、粒径を小さくすることが明確に示された。

（実施例４）
除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）に超純水２０ｍＬを透過させ、除菌膜の溶出物を含む溶液を得た。得られた溶液の一部を採取し試料台上で乾固させ、顕微赤外分光分析装置（ＮｉｃｏｌｅｔｉＳ５０／Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ、Ｔｈｅｒｍｏ－Ｆｉｓｃｈｅｒｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）で分析したところ、図４に示すスペクトルが得られた。

また、製造ロットの異なる（ロットＡ、ロットＢ）上記の除菌膜の溶出物を含む溶液を、ガスクロマトグラフィー質量分析装置（ＧＣ７８９０／５９７５Ｃ、ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）で分析したところ、ロットＡからは図５に示すクロマトグラムと図６及び図７に示すスペクトルが得られ、ロットＢからは図８に示すクロマトグラムと図９に示すスペクトルが得られた。

また、製造ロットＢの除菌膜の溶出物を凍結乾燥した後、重水（Ｄ₂Ｏ）に溶かし、核磁気共鳴分光分析装置（Ａｖａｎｃｅ６００、Ｂｒｕｋｅｒ社製）で分析したところ、図１０に示す¹ＨＮＭＲスペクトルが得られた。

さらに、金コロイドの小粒径化の効果確認実験として、製造ロットＢの除菌膜の溶出物をガスクロマトグラフィー質量分析した結果検出されたモノマーであるプロピレングリコールと、核磁気共鳴分光分析で分析した結果検出されたポリマーであるポリヒドロキシプロピルアクリレートを用い、それぞれ塩化金酸水溶液に添加して金コロイドを合成したところ、金コロイドの小粒径効果があったのはポリマーであるポリヒドロキシプロピルアクリレートの方だけであった。また、プロピレングリコールは、ポリヒドロキシプロピルアクリレートの側鎖の一部であり、ガスクロマトグラフィー質量分析で測定した際、試料のイオン化時等にポリヒドロキシプロピルアクリレートが分解されて検出された物質であると考えられる。この結果から、金コロイドの粒径を小さくする効果があるのは、その構造的特徴から立体的・空間的に金粒子の成長を阻害する効果の大きいポリマーであると考えられる。同様に製造ロットＡの除菌膜の溶出物のガスクロマトグラフィー質量分析の結果検出された物質は、金コロイドの粒径を小さくする効果のあるポリマーの一部の分解物であると考えられる。

これらの分析結果から、除菌膜（ミリポア社マイレクス、材質ＰＶＤＦ）の溶出物で、金コロイドの小粒径効果がある物質は、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリＮ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリアクリル酸イソオクチル、及びポリビニルアルコールを含むことが確認された。

また、除菌膜に超純水を４０ｍＬ以上透過させても、得られる溶出物は増えなかった。したがって、除菌膜に少なくとも４０ｍＬの液体を透過させれば、除菌膜の溶出物を全量得られることが分かった。

（比較例５）
塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜（ミリポア社マイレクス、平均孔径０．２２μｍ、材質ＰＶＤＦ）でろ過せず、クエン酸三ナトリウム水溶液の濃度を４．５質量％とした以外は、実施例１と同様の方法で、金コロイド水溶液を調製した。

（実施例５）
塩化金酸水溶液７８０ｇにポリヒドロキシプロピルアクリレート（ＰＨＰＡ）をそれぞれ、０．０２、０．０３、０．０４ｍｇ添加し、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で金コロイド水溶液を計６点調整した。その後、比較例４と同様の方法で金コロイドの平均粒径を算出した。その結果、図１１に示すように、ポリヒドロキシプロピルアクリレートの添加量が増えるにつれて金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

（実施例６）
塩化金酸水溶液７８０ｇにポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）をそれぞれ、０．０２、０．０４ｍｇ添加し、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で金コロイド水溶液を計２点調製した。その後、比較例４と同様の方法で金コロイドの平均粒径を算出した。その結果、図１２に示すように、ポリビニルピロリドンの添加量が増えるにつれて金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

（実施例７）
塩化金酸水溶液７８０ｇにポリジメチルアクリルアミド（ＰＤＭＡＡ）をそれぞれ、０．０２、０．０４ｍｇ添加し、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で金コロイド水溶液を計２点調製した。その後、比較例４と同様の方法で金コロイドの平均粒径を算出した。その結果、図１３に示すように、ポリジメチルアクリルアミドの添加量が増えるにつれて金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

（実施例８）
塩化金酸水溶液７８０ｇにポリヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）をそれぞれ、０．０２、０．０４ｍｇ添加し、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で金コロイド水溶液を計２点調製した。その後、比較例４と同様の方法で金コロイドの平均粒径を算出した。その結果、図１４に示すように、ポリジメチルアクリルアミドの添加量が増えるにつれて金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

（実施例９）
塩化金酸水溶液７８０ｇにポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）をそれぞれ、０．０２、０．０４ｍｇ添加し、塩化金酸水溶液及びクエン酸三ナトリウム水溶液を除菌膜でろ過しなかった以外は、実施例１と同様の方法で金コロイド水溶液を計２点調製した。その後、比較例４と同様の方法で金コロイドの平均粒径を算出した。その結果、図１５に示すように、ポリアクリルアミドの添加量が増えるにつれて金コロイドの平均粒径が小さくなる傾向にあることが示された。

Claims

(ａ)ポリビニルピロリドンを金化合物水溶液に加え、前記金化合物水溶液を４０℃以上９８℃以下に加熱する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ポリビニルピロリドンが加えられた金化合物水溶液に還元剤を加え、金コロイドを形成させる工程と、
を含み、
前記還元剤の水溶液が、クエン酸三ナトリウム水溶液である、
金コロイドの粒径の調整方法。
前記ポリビニルピロリドンを金化合物水溶液に加える工程において、前記金コロイドのターゲット粒径を大きくする場合、前記ポリビニルピロリドンの量を減少させ、前記金コロイドのターゲット粒径を小さくする場合、前記ポリビニルピロリドンの量を増加させる、請求項１に記載の方法。
前記金化合物水溶液が、塩化金酸水溶液である、請求項１又は２に記載の方法。
形成される前記金コロイドの平均粒径が５０ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
前記金コロイドを形成させる工程において、還元剤の濃度が０．１０質量％以上０．３５質量％以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
前記金コロイドを形成後に、金コロイド水溶液に保護剤を添加する工程を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
前記金化合物水溶液がテトラクロロ金(III)酸水溶液であり、前記金化合物水溶液中の前記ポリビニルピロリドンの量が前記テトラクロロ金(III)酸０．７８ｇあたり０．０４ｍｇ以下の量である、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。