JPH02229545A - マイクロカプセル化磁性超微粒子および磁性固定化酵素並びに磁性固定化製剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、マイクロカプセル化磁性超微粒子、およびそ
れを用いた磁性固定化酵素、並びに６５１性固定化製剤
に関し、特に耐蝕性、耐環境性を有するマイクロカプセ
ル化磁性超微粒子およびそれを用いた磁性固定化酵素並
びに磁性固定化製剤に関するものである． く従来技術〉 磁性微粒子は、磁性インキ、マグネトグラフイー用トナ
ー　エレクトログラフイー川トナーあるいは．、体外よ
りの磁場誘導によって医薬物質を特定部位に到達せしめ
る医薬製剤、あるいは選択的に分離回収が可能である酵
素担体、微生物担体等、種々の利用分野が提案されてい
る． 上述の磁性超微粒子、特に粒径が数十人からサブミクロ
ン程度の磁性超微粒子を工業的に用いる場合、磁性超微
粒子の表面改質や高機能化が重要な要素となる．特に磁
性超微粒子のマイクロカプセル化は、高い活性を有する
磁性超微粒子表面を高分子被覆等により保護することに
より、耐蝕性、粒子分散安定性を改善することが可能で
ある．また、他の材料との複合化により、本来その微粒
子の持つ特質に別の機能あるいは特質を付与し、機能製
を高めることが挙げられる．特に医薬物質、酵素等の生
体高分子および触媒用の担体として、磁性超微粒子ある
いはその複合物をマイクロカプセル化したものが近年注
目されている．例えば、薬剤においては、磁場誘導によ
って医薬物質を病巣ないし病巣附近の部位に選択的に到
達せしめ、その到達箇所において、その医薬的効力を発
揮させ得る． また酵素・触媒においては、酵素および触媒を所定の反
応に使用した後、磁場をかけることにより選択的に分別
・回収でき、再使用が可能である．また、マグネトグラ
フィー用トナー　エレクトログラフィー用トナーにおい
て、定着性を有する有機高分子でカプセル化することに
より、定着性を向上し、かつ分散性を保ついわゆるマイ
クロカプセルトナーが可能である． 最近、医薬用物質粒子を生理学的に許容し得る有機高分
子で被覆し、該有機高分子よりなる被膜に強磁性体物質
を固着せしめるか、医薬用物質と強磁性体物質との混合
物の粒子を生理学的に許容し得る有機高分子材料で被覆
してなる磁性を有するマイクロカプセル化製剤が特開昭
５６−５１４１１公報に開示されている．また、特開昭
５９−２８４７７公報には、内部に強磁性物質の粒子を
分散させた多孔質耐火性無機酸化物からなり、その酸化
物は、官能側基を与えるように過剰の二官能試薬で架橋
されたポリアミンで含浸された磁性支持マトリックス及
び固定化酸素系が開示されている．また特開昭６２−８
３０３４公報には、磁性体超微粒子からなる芯物質と、
該芯物質表面で化学結合した結合剤からなるカンプリン
グ層と、該結合剤の重合性官能基と少な《とも１種の重
合性単量体との重合により得られる高分子被覆層とで構
成されることを特徴とするマイクロカプセル化磁性体超
微粒子が開示されている． 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記されたような従来例は、以下に詳述
する様な問題を有していた。

即ち、特開昭５６−５１４１１号公報の開示するマイク
ロカプセル化剤は、芯部を磁性体粒子が分散された医薬
物質とし、有機高分子材料で被覆するか、もしくは芯部
を医薬物質とし磁性体粒子が分散された有機高分子材料
で被覆していることから、医薬物質と磁性体粒子が直接
接触し、医薬物質の変質を生じるばかりでなく、磁性体
微粒子の保護が完全でなく、はなはだしい場合には、外
部に露出している．従って、体内移動中に該磁性体微粒
子が溶解し、磁場誘導が効果的に行われなくなるばかり
か、溶解した微粒子元素が生体に何等かの悪影響を及ぼ
す危険性があった． また、特開昭５９−２８４７７号公報開示の磁性支持マ
トリックス及び固定化酵素は、芯部としての多孔賞耐火
性無機酸化物をポリアミンで含浸しただけのため、その
被覆膜と、芯部との結合強度が低く、さらに被覆が不完
全であるため、耐食性、耐環境性に劣るという問題があ
った。

また該磁性マトリックスは、比較的粒径の大きなものと
ならざるを得ず、さらに該磁性マトリックスの比重も大
きく、酵素反応時、十分な撹拌を行っても沈降が生じる
重大な欠点を有している。

また特開昭６２−８３０３４公報開示のマイクロカプセ
ル化磁性体超微粒子は、磁性体表面にカップリング処理
された重合性官能基と重合性単量体の皮応により、高分
子被覆が形成されることにより生成する高分子被覆の厚
みは、極めて薄＜、磁性体表面を完全に被覆し得ない． く課題を解決するための手段〉 本発明は、上述の現状に鑑みてなされたものであり、具
体的には、本発明の第一の形態であるマイクロカプセル
化磁性超微粒子は、 （ｉ）磁性体超微粒子を分散させた有機高分子からなる
芯物質、 （　ｉｉ　）少なくとも表面に官能基を有する有機高分
子からなる殻物質、 を有することを特徴とする． 本発明の第二の形態の磁性固定化酵素は、（１）第一の
形態であるマイクロカプセル化磁性超微粒子の表面の官
能基に酵素を結合してなることを特徴とする。

さらに本発明の第三の形態である磁性固定化製剤は、 （ｉ）磁性体超微粒子を分散させた有機高分子からなる
芯物質、 （　ｉｉ　）医薬用物質を分散させた有機高分子からな
る層を少なくとも有する殻物質、 を特徴とする． く発明の詳述〉 以下本発明をその実施例により更に詳細に説明する． 本発明のマイクロカプセル化磁性超微粒子、磁性固定化
酵素および磁性固定化製剤に用いられる磁性超微粒子と
しては、鉄粉、ニッケルジンクフェライト、マンガンフ
ェライト等の各種フエライト、コバルト、酸化クロム等
、一般に知られている磁性体が用いられる．これらの磁
性超微粒子は、化学反応により、あるいは蒸発等の物理
的手法等公知の技術により調整され、粒径は数十人から
サブミクロン程度、好ましくは、１００人から５００人
程度が用いられる．上述の磁性超微粒子を分散させる有
機高分子としては、ポリウレタン系樹脂、セルロースエ
ーテル系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹
脂、あるいはこれらの共重合体、ボリマーブレンド等、
一般に用いられている有機高分子が用いられる．上述の
磁性超微粒子を分散させた有機高分子を調整する方法と
しては、磁性超微粒子と上述の各種有機高分子を混練後
粉砕する方法、あるいは有機高分子を溶解する溶剤に該
有機高分子および磁性超微粒子を分散後、該分散液を気
相中に噴霧する法、あるいは、前記分散液を、前記溶剤
および前記有機高分子に溶解しない貧溶媒に分散し、微
小液滴をなし、その後前記有機高分子を溶解している溶
媒を蒸発させて得る方法等がある．さらにより好ましい
方法として、重合性モノマーと磁性超微粒子を溶媒中に
乳化剤等を用い分散後、前記重合性モノマーを重合する
ことにより石ｎ性超微粒子を分散させた有機高分子を得
る方法がある。ここで、磁性超微粒子と有機高分子の親
和性が悪く均一に分散しない場合は、該磁性超微粒子を
シランカツブリング剤、チタネートカップリング剤等の
表面処理剤で処理することにより分散性が向上する。

特に、有機高分子と化学結合する官能基を有するカップ
リング剤で、該磁性超微粒子を力・冫ブリング処理する
ことにより、有機高分子との結合性が向上する．ここで
用いるシランカツブリング剤の例としてビニルトリエト
キシシラン、ビニルトリ　（β−メトキンエトキン）シ
ラン、Ｔ−グリシドオキシプ口ビルトリメトキシシラン
等が用いられる．上述の用に構成した磁性８Ｉ＠粒子を
有機高分子に分散した芯物質の粒径は、用いる用途によ
り決定されるものであるが、Ｏ．ｌ　ｔＩｍから１．０
　μｍ程度が好ましい．さらに磁性超微粒子と有機高分
子の配合比は、磁性超微粒子の磁性特性ならびに要求さ
れる磁気特性により決定されうるが、好ましくは、磁性
超微粒子の割合が３体積％から４０体積％程度が適当で
ある。

本発明の第一の形態であるマイクロカプセル化磁性超微
粒子は、前記の様に構成した芯物質と少なくとも表面に
官能基を有する有機高分子からなる殻物質を有する．少
なくとも表面に官能基を有する有機高分子は、アクリル
系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、塩酸
ビ系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、
セルロースエーテル系樹脂等の公知の有機高分子が用い
ることができ、用いる用途により適宜選択されつる．ま
た、少なくとも表面に存在する官能基は、マイクロカプ
セル化磁性超微粒子の要求される機能により決定される
ものであり、例えば、スルフォン基、カルボキシル基、
水酸基、アミノ基等の電荷を有する官能基や長鎖のアル
キル基等による立体反１Ｂによる分散安定性の向上、ア
ルデヒド基、水酸基、アミノ基等による酵素と結合性を
有する官能基等があり、適宜選択されうる． 前記殻物質の調製は、公知のマイクロカプセル化技法が
用いられ、官能基の導入は、官能基を存する有機高分子
を用いるか、あるいは、前記殻物質を成形後、公知の表
面改質手法で該殻物質表面に導入してもよい。

本発明の第二の形態は、上述の様に構成した磁性超微粒
子を分散させた有機高分子からなる芯物質と少なくとも
表面に官能基を有する有機高分子からなる殻物質を有す
るマクイ口カプセル化磁性超微粒子に、該官能基に結合
した酵素からなる磁性固定化酵素である。ここで殻物質
を構成する有機高分子は、酵素反応を疎外しない物質で
あれば良く、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂等が挙
げられる．また前記官能基は、酸素と化学結合する必要
があり、アルデヒド基、アミノ基、水酸基等が最適であ
る． 本発明の第三の形態である磁性固定化製剤は、上述の磁
性超微粒子を有機高分子に分散させてなる芯物質と医薬
用物質を分散させた有機高分子からなる層を少なくとも
有する殻物質からなる。該医薬用物質を分散させる有機
高分子は、医薬用物質と反応せず化学的に安定であり、
かつ、生理学的に許容し得る程度に不活性である必要が
あり、ヒドロキシプロビルセルロース、エチルセルロー
ス、ゼラチン、アルプミン等公知の有機物が用いられる
．前記殻物質の調製は、前記有機高分子および医療用物
質を分散させた溶液に上述の芯物質を分散させ、医療用
物質を分散させた有機高分子の濃厚相を分離させる相分
離法、前記芯物質のまわりにボリマー硬化試薬等により
ボリマーを硬化させる液中硬化被覆法等公知のマイクロ
カプセル化技法が用いられる．特に芯物質と有機高分子
の混合溶液を水中に分散し、エマルジョンを調製後、前
記溶液の溶媒を蒸発あるいは、水中に溶解してなる液中
乾燥法は、形成される殻物質が細孔を脊し好適であるが
、これらの方法に限定されるものではなく種々の公知の
調製法が用いられる．また、前記芯物質と上述のように
構成した殻物質の間に耐水性を有する有機高分子からな
る殻物質層を載置することにより、磁性超微粒子と医薬
用物質が直接接触せず医薬用物質の変質を防止できるば
かりでなく、芯物質表面に露出した磁性体超微粒子を完
全に被覆でき、生体内への磁性体の溶出を完全に防止で
きる。

以上のように構成したマイクロカプセル化磁性超微粒子
、磁性固定化酵素および磁性固定化の粒径は、大きすぎ
ると、沈降あるいは、磁気誘導による移動の困難等の欠
点を有する．このため、粒径は２．０　μｍ以下より好
ましくは、０．１　μｍから１．０　μｍ程度が最適で
あるが、用いる用途により任意に変更する必要がある． く作用〉 本発明による、マイクロカプセル化■ｌ性超微粒子およ
び磁性固定化酵素ならびに磁性固定化製剤は、特定物質
を所定の場所に磁場誘導したり、あるいは特定の物質を
選択的に分離、回収することが可能であるが、以上述べ
た様な構成とすることによりさらに以下のような効果を
達成することができる． 即ち、磁性超微粒子表面を有機高分子で被覆してなるこ
とにより、耐蝕性、耐環境性が優れており、固定化酵素
担体として用いた場合にも有効である． また、表面に必要に応じて、ＯＨ基、アミノ基あるいは
アルデヒド基等の各種官能基を導入したものとすること
ができるため、酵素を担持することができる等、機能化
ができる．さらに医薬用物質を分散させた有機高分子か
らなる層を有する磁性固定化製剤は、耐蝕性、耐環境性
に優れ、医薬物質のキャリャーとして適している． く実施例〉 以下、実施例により具体的に説明する．実施例１ 磁性超微粒子として、平均粒径０．０１μｍ以上０．０
３μｍ以下のビニルトリエトキシシランで表面をカノブ
リング処理したニンケルジンクフエライトを用いた．上
記磁性超微粒子１０ｇとジビニルスチレン１６ｇ、２−
ヒドロキシエチルメタクリレート４ｇを混合後、ドデシ
ルヘンゼンブルフオン酸ナトリウム０．３　　ｇを含む
３００ｄの水溶液に分散後、過硫酸カリウムを開始剤と
して、７０゜Ｃで乳化重合し、磁性体超微粒子を分散さ
せた有機高分子からなる芯物１１（平均粒径０．２５μ
ｍ）を調製した。上述の様に構成した芯物質をシードと
し、アクリル酸１０部、メチルメタクリレート９０部か
らなるモノマーを用い、シード重合により耐水性のある
殻物質を有する粒子八を得た． さらに、ジクロ口メタン中にエチルセルロースを熔解さ
せた溶液に医薬用物質のモデル化合物であるＤ−グルコ
ース粉末および上述の様に構成した粒子を分散後、１％
ゼラチン水溶液に分散し、０７一エマルジョンを調製し
、４０”Ｃ６時間攪拌することによりジクロ口メタンを
蒸発させ平均粒径０．５４μｍのマイクロカプセル化磁
性超微粒子を得た．上述の様に構成したマイクロカプセ
ル化磁性超微粒子は、飽和磁化が６　ｅｖａｎ／ｇであ
り、４８時間生理食塩水中に放置した場合のＤ−グルコ
ースの溶出量は７４％、鉄イオンは３ｐｐｍ以下であり
、磁場誘導が可能な医薬物質担体として用いられる．実
施例２ 実施例ｌで用いたのと同一構成の芯物質を用い、前記芯
物質１ｇとアクリル酸エチル９０重量部、２一ヒドロキ
シエチルメタクリレートｔｏｍｉ部よりなるモノマー１
７ｇを乳化剤であるＴｗｅａｎ２０の２％水溶液に乳化
後、過硫酸カリウムを開始剤として７０゜Ｃで乳化重合
することにより、平均粒径０．４３７７ｍの表面にヒド
ロキシル基を有するマイクロカプセル化磁性超微粒子が
得られた．上述の様に構成してマイクロカプセル化磁性
超微粒子の飽和磁化はｌｏｅｍｎ／ｇ　である。

一実』Ｌ匹』− 実施例１で用いたのと同一構成のマイクロカプセル化磁
性超微粒子の表面水酸基を過マンガン酸カリウムを用い
カルボン酸に酸化後、塩化チオニルを用い酸塩化物とし
、ＬｉＡｌｌＩ（０−ｔｅｒｔ−Ｃ４１１ｗ）ｓを用い
アルデヒド基とした。上述の様に構成した表面にアルデ
ヒド基を有するマイクロカプセル化磁性超微粒子１ｇを
０．０２μリン酸緩衝液５００ｄに分散後、５００■の
ラクターゼ（３０，０００　０ＮＰＣ　ｕｎｉｔ／ｇ）
を加え、攪｛１二しラクターゼ４．Ｏ　ｔａｇを固定化
し磁性固定化酵素を得た。

上述の様に構成した｛■性固定酵素は１０ｅｍｎ／Ｈの
飽和磁化を有し、酵素反応溶液からＣｉｌ場をかけるこ
とにより容易に回収でき、かつ磁性固定化酵素Ｉｇで４
％乳糖溶液１００　ａ＋！を３７’Ｃ，１時間で６８％
分解できる。

〈発明の効果〉 本発明は上述の如《であり、得られたマイクロカプセル
化磁性超微粒子は、磁性超微粒子を用いたことにより特
定物質を所定の場所に磁場誘導したり、あるいは特定の
物質を選択的に分離、回収することが可能であるが、以
上のべた様な構成とすることによりさらに以下のような
効果を達成することができる．即ち、超微粒子表面を有
機高分子で被覆してなることにより、耐食性、耐環境性
が優れており、固定化酵素として用いた場合に有効であ
る。

また、表ゴに必要に応じて、ＯＨ基、アミノ基あるいは
アルデヒド基等の各種官能基を導入したものとすること
ができる為、溶液中での分散性の向上、種々の物質を化
学結合させることによりＩＨ持することができる等、機
能化ができる。

また、本発明の磁性固定化酵素は、外部磁場により選択
的に分離・回収することが可能であるがさらに上述の様
に樽成することにより、耐蝕性が向上し、かつ非常に微
細であることより、均一に反応溶液と混合分散ができ、
反応収率の極めて高い磁性固定化酵素を提供できるもの
である．さらに医薬用物質を分散させた有機高分子から
なる層を有する殻物質を有する磁性固定化製剤は、耐蝕
性、耐環境性に優れた医薬物質のキャリャーとして効果
的である．

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性超微粒子を分散させた有機高分子からなる芯
   物質と、少なくとも表面に官能基を有する有機高分子か
   らなる殻物質を有することを特徴とするマイクロカプセ
   ル化磁性超微粒子。
2. （２）磁性超微粒子を分散させた有機高分子と化学的に
   結合する官能基を少なくとも有するカップリング剤で前
   記磁性超微粒子を処理したことを特徴とする請求項（１
   ）記載のマイクロカプセル化磁性超微粒子。
3. （３）マイクロカプセル化磁性超微粒子の粒径が、１．
   ０μｍ以下であることを特徴とする請求項（１）記載の
   マイクロカプセル化磁性超微粒子。
4. （４）磁性超微粒子を分散させた有機高分子からなる芯
   物質と、少なくとも表面に官能基を有する有機高分子か
   らなる殻物質を有するマイクロカプセル化磁性超微粒子
   の表面の官能基に、酵素を結合してなることを特徴とす
   る磁性固定化酵素。
5. （５）磁性超微粒子を分散させた有機高分子からなる芯
   物質と、少なくとも医薬用物質を分散させた有機高分子
   からなる殻物質を有するマイクロカプセル化磁性固定化
   製剤。