JPH0452202A

JPH0452202A - 磁性体微粒子

Info

Publication number: JPH0452202A
Application number: JP2161883A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kobayashi; 猛小林; Masashi Iwata; 政司岩田; Yoshiteru Kageyama; 景山　芳輝; Yoshiaki Sawada; 善秋沢田
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-02-20

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】【発明の背景】

〈産業上の利用分野〉本発明は、生物学的な利用に適した磁性体微粒子に関し
、詳しくは生化学上および医学上の選択的分離回収など
の用途に適用することができる磁性体微粒子に関する。〈従来の技術〉近年、生物学、医学、薬学などの分野では、生物学的活
性物質を表面に固定化した磁性体微粒子は磁場誘導ある
いは磁場による選択的分離回収が可能であるなどの性質
を有していることから、分析または物質の分離手段とし
て、これら磁性体微粒子の利用研究が活発に行なわれる
ようになり、例えば特開昭５９−１９５１６１号公報、
特開昭６１−８７３０３号公報、および、特開平２−５
９４２８号公報などが提案されている。〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、上記公知技術にはどのような性状の磁性
体微粒子が良好な物性を示すか何ら明らかにされていな
いし、また、良好な物性を示す磁性体微粒子が用いられ
ていなかった。一般に、微粒子の表面積は比表面積か大きいと担持する
生物学的活性物質の有効表面積を大きくすることができ
、生物学的活性物質の高い活性を十分に発揮させること
ができる。それ故、微粒子の比表面積を大きくすること
が望ましい。このような比表面積の大きい微粒子としては、粒子径カ
０，１μｍ以下の超微粒子であることが好ましいが、こ
のように比表面積の大きな磁性体超微粒子を磁気誘導あ
るいは磁気分離に利用しようとする場合には、以下に示
すような点において不都合が生じる。すなわち、一般に静磁場中に置かれた磁性体粒子に働く
力は、磁場勾配、粒子体積（Ｖ）および粒子単位体積当
たりの磁化（Ｍ）の積に比例するので、粒子体積の小さ
な微粒子はど、とりわけ粒子径が０．１μｍ以下の超微
粒子では、超微粒子自身の自己減磁と相俟って、粒子に
働くカが著しく小さくなり、磁気誘導あるいは磁気分離
を効率的に行なうことができないとか、或いは、それら
を効率的に行なおうとすると、極めて大きな静磁場を必
要として、工業的に実施しようとすると、経済性の点て
著しく不利になるなどの問題があった。

【発明の概要】

く要　旨〉本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、出発磁性体粒子として特定の形状の磁性体微粒子
を使用し、これに生物学的活性物質を担持することで、
高い活性と適度な磁気分離性、磁気誘導性を有する磁性
体微粒子とすることができるとの知見を得て本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明の磁性体微粒子は、短軸径が３〜２０
０ｎｍ、長軸径が該短軸に対する軸比にて１０以上で、
かつ比表面積が３ｒｄ／ｇ以上の磁性体微粒子上に、生
物学的活性物質を担持してなることを特徴とするもので
ある。く効　果〉このような本発明の磁性体微粒子は、特定の形状の磁性
体微粒子を使用し、これに生物学的活性物質を担持した
ものであることから、高い活性と適度な磁性分離性、磁
気誘導性を有するものであり、生化学上および医学上の
選択的分離回収などの生物学的な利用などに好適な磁性
体微粒子である。［１］磁性体微粒子（１）構造本発明の磁性体微粒子は、基本的に、短軸径が３〜２０
０ｎｍ、好ましくは５〜１００　ｎ　ｍで、長軸径が該
短軸に対する軸比で１０以上、好ましくは２０以上のも
のであり、かつ比表面積がＭ／ｇ以上、好ましくは１ｏ
ｒｒｆ／ｇ以上、特に好ましくは２０〜１１００ｄ１の
磁性体微粒子担体上に、各種の酵素、抗体、蛋白、補酵
素、核酸またはアフィニティーリガンドとしての性質を
有する化合物などの生物学的活性物質を少なくとも一層
以上担持してなるものである。（２）特性このような本発明の磁性体微粒子は、特定な性状の磁性
体微粒子担体上に、生物学的活性物質を担持してなるも
のであることから、生物学的反応において高い生物学的
活性と、磁性体微粒子の適度な磁気分離性、磁気誘導性
を有している。また、本発明の磁性体微粒子は、短軸径が３〜２００ｎ
ｍで、長袖径が該短軸に対する軸比で１０以上のもので
あり、かつ比表面積が３ｄ／ｇ以上の磁性体微粒子担体
であることがら、形状異方性を有しているので、球状な
どの形状異方性のない粒子に比較して自己減磁による磁
化低下の影響は少なく、かつ短軸径は小さいが直鎖状に
１０〜２００個程度つながっている（第１図参照）。それ故、粒子１個当たりの体積も大きくなっているので
、磁気的に働く力は球状の超微粒子に比較して大きくな
り、磁気誘導や磁気分離を効率よく経済的に問題のない
範囲で行なうことができる。なお、本発明の磁性体微粒子においては、磁気分離した
後、磁性体微粒子を再度溶液に分散させるには、磁性体
微粒子が残留磁化によって凝集しているので、交番磁場
をかけることによって消磁させ、その後に分散させるこ
とで均一な分散を行なうことができる。従って、本発明の磁性体微粒子は、バクテリアなどの微
生物の結合担体、酵素などの生体分子担体、抗癌剤など
の医薬物質用担体として有用である。特に本発明の磁性体粒子は高表面積を有しているにもか
かわらず磁気分離、磁気誘導が容易であるので、医薬物
質用、酵素或いは触媒用担体として大きな活性を得るこ
とができ、かつ工業的および経済的にも妥当な磁気分離
或いは磁気誘導を行なうことができる。［■コ磁性体微粒子の製造（１）原料（ａ）磁性体微粒子担体本発明の磁性体微粒子の製造において、生物学的活性物
質を担持するための担体として使用される磁性体微粒子
担体は、短軸径が３〜２００　ｎ　ｍ。好ましくは５〜１１００ｎで、長軸径と短軸径の軸比が
１０以上、好ましくは２０以上のものであり、かつ比表
面積が３　ｒｒｒ　／　ｇ以上、好ましくは１０イ／ｇ
以上、特に好ましくは２０〜１００イ／ｇのもので、好
ましくは飽和磁化が高く、強磁性を有するものか使用さ
れる。上記磁性体微粒子の短軸径か上記範囲未満のものを用い
ると磁化が弱くなり、好ましくない。また、短軸径が上
記範囲を超えるものを用いると表面積が小さくなり好ま
しくない。更に軸比か上記範囲未満のものを用いると磁
気分離性、磁気誘導性が十分でなく、また、軸比が上記
範囲を超えるものを用いると表面積が小さくなり生物学
的活性が低くなる。また、本発明において用いられる磁性体微粒子担体とし
ては、短軸径か３〜２００ｎｍで、長軸径と短軸径の軸
比が１０以上のものであり、かつ比表面積が３ｒｒｆ／
ｇ以上のものが用いられるのであるが、これら磁性体微
粒子担体は単一粒子の集合体であるから、これら短軸径
、長軸径と短軸径の軸比、かつ比表面積はこれら粒子の
平均値であって、多数個ある中の１個の粒子だけが上記
範囲内のものであっても本発明の目的を達成することが
できない。しかし、これら磁性体微粒子担体中のの８０％程度以上
、好ましくは８５９６以上が上記範囲のものであれば、
本発明の目的をある程度達成することができる。（ｂ）生物学的活性物質前記磁性体微粒子担体上に担持される生物学的活性物質
としては、各種の酵素、抗体、蛋白、補酵素、核酸、ま
たは、アフィニティーリガンドとしての性質を有する化
合物などを挙げることができる。このような生物学的活性物質の具体例として、好適なも
のを列記すれば、酵素としては、グルコースオキシダーゼ、グルコースイ
ソメラーゼ、カタラーゼ、リパーゼ、α−キモトリプシ
ン、ペルオキシダーゼなどを挙げることができる。また、抗体としてはヒト或いは動物のＩｇＡ。ＩｇＤ、ＩｇＥＳ　ＩｇＧＳ　ＩｇＭなどを、また、そ
の他の蛋白としてアルブミン、グロブリン、プロラミン
、グルテリン、ヒストン、プロタミン、硬蛋白、核蛋白
、糖蛋白、リポ蛋白、色素蛋白、金属蛋白などを挙げる
ことができる。更に、補酵素としてはＮＡＤＳＮＡＤＰなどを、また、
核酸についてはＤＮＡ、ＲＮＡなどを挙げることができ
る。また、アフィニティーリガンドとしての性質を有するそ
の他の化合物には、生化学的反応の基質、反応生成物、
阻害剤、各種の抗原、毒素、チバクロンブルーなどの群
特異性を有する化合物を挙げることができる。（２）製造本発明の磁性体微粒子は、前記特定な性状の磁性体微粒
子担体上に、前記生物学的活性物質を担持することによ
って製造される。この様な磁性体微粒子を製造するための方法としては、
特に限定されず、公知の磁性体微粒子の製造方法などに
より製造することができる。例えば、磁気記録用に利用
されているゲーサイト析出法による針状酸化鉄粉などの
製造方法、或いは真空蒸発、化学反応などにより磁性体
粒子を形成する際に反応系内に磁場を印加することによ
って製造される直鎖状の磁性体粒子を形成する方法など
があるが、特に直鎖状の磁性体粒子を形成する方法を採
用することが好ましい。また、前記生物学的活性物質の上記磁性体粒子担体への
担持方法としては、特に限定されないが、公知の方法に
より、例えば、磁性体粒子表面にシランカップリング剤
を担持した後、該カップリング剤を介して生物学的活性
物質を担持する方法、或いは磁性体粒子表面に蛋白質、
有機ポリマーなどの化合物を被覆し、これを介して生物
学的活性物質を担持する方法などを使用することが好ま
しい。上記各種製造方法の中で、特に好ましい一例として下記
に示す方法を挙げることができる。すなわち、蛋白質、有機高分子、界面活性剤などの生体
親和性の良好な物質が共存する溶液中にて磁場を印加し
ながら磁性体を形成することにより、生体親和性材料の
被覆した直鎖状で短軸径が０．１μｍ以下、かつ比表面
積が１０ｒｄ／ｇ以上の磁性体微粒子を得ることができ
る。

【実　験　例】

実施例１チバクロンブルー担持コバルト微粒子の製造コバルト微
粒子の製造法として、蛋白水溶液中でのコバルト塩の還
元法を用いた。塩化コバルト（Ｃｏ　Ｃ１２・６　Ｈ２０）　１１−３　ｇ　−次亜
リン酸ナトリウム（Ｎ　ａ　Ｈ２Ｐ　Ｏ２◆Ｈ２０）　２０　ｇ　−クエ
ン酸ナトリウム（Ｎａ　ＣＨＯ・２Ｈ２０）３０ｇ１ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）１５ｇ− ゼラチン７ｇを１リツトルのビーカー中にて１リツトルの水に溶解さ
せた後、９０℃に暖められた湯浴中で、パラジウム溶液
（ＰｄＣ１２０，Ｉｇを１００ミリリツトルの水に溶解
）１０ミリリツトルを添加し、還元反応を行なった。該還元反応は１００ミリリツトルのメスシリンダー中に
永久磁石を入れたものを前記１リツトルのビーカーの中
に設置することにより、前記還元反応を静磁場下で行な
った。反応は　　時間待なわれ、その結果、第１図の様な直鎖
状に連結した粒子構造の金属コバルトの微粒子を得た。該金属コバルトの微粒子は短軸が２０〜５０ｎｍ程度の
直鎖状磁性微粒子であり、比表面積は３２ゴ／ｇであっ
た。また、この微粒子を洗浄した後、ニンヒドリン法にて分
析したところ、コバルト１ｇ当たり５０ｍｇのゼラチン
が検出された。またＥＳＣＡによりこのゼラチンはコバ
ルト表面に存在していることが判った。そこでこの磁性微粒子表面に存在するゼラチン層に酸化
還元酵素に対する群特異性リガンドであるチバクロンブ
ルーを結合させ、パン酵母中のアルコールデヒドロゲナ
ーゼ（Ａ　Ｄ　Ｈ）の分離回収を行なった。その結果、チバクロンブルーの固定化に際しては、コバ
ルト微粒子０．５ｇに対して２０ミリリツトルの水を加
え６０℃に保ち、そこへ０．１ｇのチバクロンブルーを
３ミリリツトルの水に溶解した液を滴下混合して、その
後２．’２５ｇの塩化ナトリウムを加えて１時間攪拌し
、さらに８０℃に温度を上げた後０．２ｇの炭酸ナトリ
ウムを加え２時間攪拌した。ｐＨが６．４のリン酸緩衝液下、チバクロン担持コバル
ト微粒子０，５ｇと酵母破砕液１０ミリリツトル（蛋白
量１９．３ｍｇ）とを５０ミリリツトルのビーカー中で
混合してＡＤＨを吸着させた。次に、４０００Ｇのアルニコ磁石でコバルトを回収洗浄
し、５ｍモルのＮＡＤ溶液で溶出させたところ、酵母破
砕液に比べて６倍の比活性を有するＡＤＨ溶液を回収す
ることができた。また、コバルト微粒子の回収洗浄に際し分散液は磁石を
近ずけると数秒以内に清澄化した。比較例１無磁場でのコバルト微粒子の製造実施例１と同じ原料組成で無磁場でのコバルト塩の還元
反応を行なうことにより、第２図に示すような単分散あ
るいは磁気的リング状に連結した粒子構造のコバルト微
粒子を含む微粒子懸濁液を得た。この磁性微粒子の比表
面積は３８ｒ＋ｆ／ｇであった。この微粒子懸濁液は非常に安定なコロイド分散液であり
、５０ミリリツトルのビーカー中のコロイド液を４００
０Ｇのアルニコ磁石を用いて清澄液となるのに１〜２日
を必要とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における金属コバルトの微粒子
よりなる磁性体微粒子の粒子構造を表わす倍率２０万倍
の電子顕微鏡写真であり、第２図は本発明の比較例にお
けるコバルト微粒子の粒子構造を表わす倍率２０万倍の
電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１．短軸径が３〜２００ｎｍ、長軸径が該短軸に対する
軸比にて１０以上で、かつ比表面積が３ｍ＾２／ｇ以上
の磁性体微粒子上に、生物学的活性物質を担持してなる
ことを特徴とする、磁性体微粒子。