JPH0725664B2

JPH0725664B2 - 生体成分を担持したマイクロカプセル化磁性体超微粒子

Info

Publication number: JPH0725664B2
Application number: JP14791286A
Authority: JP
Inventors: 英男角田
Original assignee: 新技術事業団; 日本真空技術株式会社
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPS635019A

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体超微粒子に関し、
更に詳細に言えば、大巾に改質し機能化され、細胞の分
離、アフィニティークロマト用支持体等として有用な生
体成分を担持したマイクロカプセル化磁性体超微粒子に
関するものである。

従来の技術現在、有機、無機及び金属などの微粒子は、窯業材料、
顔料、薬品あるいは電子材料として多くの工業領域で用
いられている。特に、磁性体微粒子は、磁場誘導あるは
磁場による選択的分離回収が可能である等の特質を有し
ている為、例えば磁性流体、磁性インクなどの成分、あ
るいは医薬物質、触媒、生体高分子および微生物、細胞
等の担体として種々の利用分野が開拓されつつある。

この様な産業上多岐にわたる微粒子および磁性体微粒子
の使用頻度の上昇に伴い、微粒子の高性能化に対する必
要性が高まりその研究開発が注目されている。

例えば、微粒子の特性を高度化する方法として超微粒子
化があり、粒径αが1nm≦ｄ≦100nmである超微粒子の製
造方法が既に提案されている。超微粒子となると、従来
の微粒子と比較して、様々な物理的、化学的特性が改善
あるいは改質される。例えば、単位グラムあたりの表面
積（比表面積）が非常に大きくなり、その結果、融点が
低下する、表面張力が大きく内部高圧である、磁性体材
料からなる超微粒子はきわめて強磁性である、熱伝導性
および光の吸収が良い等様々な特性が超微粒子化の結果
としてもたらされる。

この様な特質を有する超微粒子を工業的に応用するに際
しては、微粒子素材の複合化（マイクロカプセル化等）
による表面改質や高機能化が重要な課題となる。例え
ば、マイクロカプセル化の１つの目的は、高い活性を有
する微粒子表面を高分子被覆等により保護することによ
り、耐食性、粒子分散性等を改善することにあり、例え
ば、磁性体微粒子においては、強磁性微粒子を界面活性
剤を用いて媒体中に分散させて磁性インク（特開昭57−
105468号）を作製する場合、あるいはこれを担体として
用いる場合等の担持操作等において上記耐食性および分
散性は不可欠の条件である。

更に別の目的として他の材料との複合化により、本来そ
の微粒子の持つ特質の別の機能あるいは特質を付与し、
使用す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体微粒子あるい
はその複合物をマイクロカプセル化する方法が近年注目
されている。

微粒子は、大きな塊状物と比較して、そのグラム単位当
りの表面積が大きく、従ってこれを担体として用いた場
合、医薬物質、酵素あるいは触媒などの高い活性並びに
有効性を維持するのに好適である。さらに、磁性体超微
粒子あるいはその複合物微粒子を担体として用いること
により以下に述べる様な利点をえることができる。

例えば、薬剤においては、磁場誘導によって医薬物質を
病巣ないし病巣付近の部位に選択的に到達せしめ、該到
達箇所において、その医薬的効力を発揮し得る。医薬と
して体内に投与される種々の物質の中には、直接治療対
象部位である病巣にのみ作用させ、正常組織に対する副
作用を最小ならしめることが望まれる物があり、例え
ば、制癌剤などはその代表的なものである。従って、磁
性体超微粒子を含有するマイクロカプセルは、この種の
医薬物質に好適に使用し得るものである。

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、さらに磁場をかけることにより選択的
に分別できるので、再利用が容易となる。酵素および触
媒は、みずからは化学的変化を起さず、対象の化学反応
速度を速め、選択的に目的物を生成させる等の特性を有
しており、複数回の反応に利用することが能率的、経済
的である場合が多い。しかしながら、酵素は通常可溶性
であり、事実上、分離の後再度利用することは不可能で
ある。従って不溶性となすために酵素を不溶性物質に担
持させることが望ましい。その担体として磁性体微粒子
は、比活性の保持、分離の容易さ等の点で優れており、
効果的に使用できる。また、触媒の場合においても、同
様に比活性の維持、分離の容易さ等の理由により、磁性
体微粒子を担体として用いることが好ましい。また、こ
のような磁場による分離回収が可能であるという特質
は、相補性DNA分離あるいは、特定のバクテリアなどの
細菌の分離等への利用も可能となる。

近年、磁性体微粒子および医薬物質からなるマイクロカ
プセルとして、医薬物質を有機高分子物質（エチルセル
ロース、ゼラチン、アルブミン等）により被覆せしめ、
さらに磁性体微粒子を固着させるか、あるいは、医薬物
質および磁性体の混合物からなる微粒子を有機高分子物
質により被覆せしめた例（特開昭56−51411号）が報告
されている。

また、磁性体微粒子および酵素からなるマイクロカプセ
ルとして、磁性体微粒子を分散せしめた多孔質微粒子を
過剰の二官能性試薬で架橋したポリアミンで含浸せし
め、さらにそのポリアミンに酵素を結合させた例（特開
昭59−28477号）も報告されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記したような従来例は、以下に詳述す
る様な各種問題点を有していた。

即ち、特開昭56−51411号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、比較的粒径の大きなものとならざる
を得ない。その結果、毛細血管への移行が困難であり、
真に病巣部分に到達し得ず、病巣部位での薬理効果が低
く、かつ正常組織に副作用を起こす危険性が高いという
問題点を有している。さらに、本方法においては、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
ぼす危険性がまったくないとはいいきれない。

また、特開昭59−28477号開示の磁性支持マトリックス
及び固定化酵素は、芯部としての多孔質耐火性無機酸化
物をポリアミンで含浸しただけの構成をとっているた
め、その被覆膜と、芯部との結合強度が低く、さらに被
覆が不完全である可能性があり、耐食性、耐環境性に劣
るという問題があった。

この様な、従来の磁性体微粒子を担体として用いた場合
の問題点を解決することができ、さらに耐食性、耐環境
性に優れ、かつ高機能化されたマイクロカプセル化磁性
体超微粒子およびその製造法を開発することは非常に重
要なことである。

そこで、本発明者等は既に磁性体超微粒子を芯部とし、
これと強く結合した被覆を有し、特に耐食性、耐環境性
の点で大巾に改善されたマイクロカプセル化磁性体超微
粒子を開発し、既に特願昭60−223133号（特開昭62−83
034号）として別途特許出願している。

本発明は上記マイクロカプセル化磁性体超微粒子の応用
に係り、その目的は、磁性体超微粒子を芯部に有し、こ
れと結合剤を介して高分子を被覆して、該高分子の周囲
に、酵素、蛋白、抗体等の生体成分を担持したマイクロ
カプセル化磁性体超微粒子を提供することにある。

本発明の別の目的は、上記生体成分担持マイクロカプセ
ル化磁性体微粒子の製造法を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の従来例のごとき諸問題点を解決し、
上記本発明の目的を達成すべく種々研究、検討した結
果、本発明を開発した。

即ち、本発明によるマイクロカプセル化磁性体超微粒子
は、（ｉ）磁性体超微粒子からなる芯材、（ii）該芯材の表面と化学結合し且つ重合性官能基を有
する結合剤からなるカップリング層、（iii）該結合剤の上記重合性官能基と少なくとも１種
の重合性モノマーとの重合により得られる高分子被覆
層、および（iv）該高分子被覆層に固定された生体成分からなるこ
とを特徴とする。

本発明のマイクロカプセル化磁性体超微粒子において、
使用する磁性体芯材としては、公知の各種のものが使用
可能である。ただし、その表面に該芯材と結合剤とを化
学的に結合する必要上、該芯材はその表面上に水酸基な
どの活性基を有することが要求される。

そこで、本発明のマイクロカプセル化磁性体超微粒子に
使用する磁性体芯材を具体的に示せば、強磁性鉄、ニッ
ケル、コバルトあるいはマグネタイト及びこれらの強磁
性合金または化合物が挙げられる。

また、該磁性体芯部は、超微粒子であり、該磁性体超微
粒子は、例えば希ガス中で磁性体を加熱蒸発させ、得ら
れる蒸気を希ガス中で凝結させて超微粒子化する方法
（ガス中蒸発法）、電気抵抗体、プラズマジェット、イ
ンダクションレーザ等、種々の公知の技術によって得る
ことができる。

次に本発明で使用する重合性結合剤は、一般式Ｒ−Si−X₃ 〔ただしＸは、ハロゲン、アルコキシ基、アルキルオキ
シアルキレンオキシ基またはアルキルカルボニルオキシ
基（３個のＸは同一である必要はない）であり、Ｒはビ
ニル基または、置換ビニルカルボニルオキシアルキル基
である〕を有するシラン系化合物であり、例えば、ビニルトリエ
トキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルト
リス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリクロ
ロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン等を挙げることができ
る。

これら結合剤は、前記無機芯剤の表面上に存在する水酸
基あるいは化学吸着した水分子との縮合反応により、該
芯材と化学的に結合する。

この反応メカニズムをビニルトリメトキシシランを例に
とって説明すると：となるものと思われる。

またこの反応式により明らかなように、上記結合材は他
方で重合性単量体との重合により、高分子被覆層を形成
するための重合性官能基Ｒを提供する。

更に、前記重合性単量体としては、例えば、メチルアク
リレート、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、ベンジルアクリレート、エチレングリ
コールメタクリレート等のアクリル酸エステル類、アク
ロレイン等の官能基を有する官能性モノマー、ｏ−、ｍ
−、ｐ−メチルスチレン、ｏ−、ｍ−、ｐ−エチルスチ
レン、ビニルナフタレン、ビニルトルエンおよびスチレ
ン等を挙げることができ、これ等は２種以上混合して使
用することも可能である。これらの重合性単量体は、該
マイクロカプセル化磁性体超微粒子に担持すべき抗体、
酵素あるいはその他のタンパク等に応じて、適当に選択
するかあるいは、特定の官能基を導入することが可能で
あり、例えば担持させる物質が酵素等のアミノ基を有す
る場合、上記重合性単量体としてアクロレインなどのア
ルデヒド基を有するものを使用し共重合させると、表面
にアルデヒド基が存在することとなり、アミノ基と特異
的に反応しやすい表面が得られる。

かくして、本発明の生体成分を担持する磁性体超微粒子
では該生体成分として酸素例えばグリコースオキシダー
ゼ、グルコースイソメラーゼ、インベルターゼ、カタラ
ーゼ、アミノアシラーゼ、リパーゼ、コリンオキシダー
ゼ、グルタミン酸デカルボキシラーゼ、リシンデカルボ
キシラーゼ、ペルオキシダーゼ、α−キモトプリシン等
の各種のものが、また抗体としてはヒトあるいは動物の
IgA、IgD、IgE、IgG、IgM（これらの各種サブクラスを
含む）などが、更にその他の蛋白としてはアルブミン、
グロブリン、プロラミン、グルテリン、ヒストン、プロ
タミン、硬タンパク、核タンパク、糖タンパク、リポタ
ンパク、色素タンパク、金属タンパクなどが例示でき、
更には各種抗原、毒素などもこの生体成分に含まれる。

本発明によると、マイクロカプセル化磁性体超微粒子粒
子は、以下の工程により製造される。

即ち、本発明によるマイクロカプセル化磁性体超微粒子
の製造法は、（ｉ）従来公知の方法で得られた磁性体超
微粒子の芯材と結合剤とのカップリング反応を行い、次
に（ii）芯材表面の結合剤と少なくとも１種の重合性単
量体との重合を行い、更に（iii）重合体表面に生体成
分を固定化することからなる。

前記磁性体芯材と結合剤とのカップリング反応は、まず
磁性体超微粒子である芯材、結合剤及び不活性溶媒を混
合し、所定時間、加熱撹拌することにより行なわれる。
得られた反応物は、該溶媒により洗浄し、乾燥する。

ここにおいて使用可能な不活性溶媒としては、磁性体芯
剤および結合剤に対して非反応性であり、かつ相溶性の
ものであればいかなる溶媒でもよく、例えばイソオクタ
ン、石油ベンジン、ベンゼン、トルエン、石油エーテ
ル、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、メタノール、エタ
ノール、イソプロパノール、アセトン、エチルエーテル
等を挙げることができる。

次に行なわれる芯材表面上の結合材と重合性単量体との
重合反応は、まず前記カップリング反応により得られた
反応生成物と、不活性溶媒と、少なくとも１種の重合性
単量体とを混合し、所定温度に加熱後、重合開始剤を加
え、上記温度を保ちながら所定時間撹拌を続け、芯材表
面上の結合材の重合性官能基および重合性単量体を重合
させることより成る。

この工程において、使用可能な不活性溶媒は、結合材、
重合性単量体および重合開始剤と、非反応性であり、か
つ相溶性であり、また該芯材および該重合反応生成物と
非反応性であればよく、例えばアミルアルコール、流動
性パラフィン類、メチルイソカルビトール、ヘプタン、
ブタノール、トルエン等を挙げることができる。

更に、重合開始材としては、過酸化ベンゾイル、過酸化
ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル、ｔ−ブチル
パーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカ
ーボネート、2,2′−アゾビス−2,4−ジメチルなどを例
示できる。これら２つの反応に用いられる不活性溶媒お
よび反応開始剤の組み合せは、マイクロカプセル化磁性
体超微粒子に用いられる芯材、結合剤および重合性単量
体の種類、性質に応じて適当に組み合せることが好まし
い。

かくして、得られる本発明のマイクロカプセル化磁性体
超微粒子は、分散性、耐食性に優れ、かつ非常に微細で
ある。また担体として用いる場合、担持する生体成分に
合わせて、その被覆を適宜変えることが可能である。即
ち、これによって例えば表面の親水性等を制御できる。

次いで、かくして得たマイクロカプセル化磁性体超微粒
子上に生体成分を固定するが、これは従来公知の各種酵
素固定化法、あるいはその改良法により行うことができ
る。就中、担体結合法である共有結合法および架橋法を
有利に使用できる。例えば、共有結合法による場合には
磁性体超微粒子のマイクロカプセル化の際に２−ヒドロ
キシエチルメタクリレート（HEMA）やアクロレイン等を
共重合により組込み、表面にアミノ基との反応性の高い
アルデヒド基等を導入し直接共有結合させることにより
固定できる。

また、上記マイクロカプセル化磁性体超微粒子担体とし
て、酵素、抗体、その他の蛋白、核酸等を担持させる場
合、これらの物質中の特定の基あるいはサイトにスペー
サと呼ばれる介在分子を結合させ、該スペーサを介して
マイクロカプセル層上の官能基にカップリングさせるこ
とが一般に望ましいとされている。このようなスペーサ
としてはアシル化剤、アルキル化剤、ジアミンなどが用
いられる。

例えば、アルキル化剤としては、ハロカルボン酸；ラク
トン、エポキシ等の環状混合物；アルデヒド等を上げる
ことができ、ハロカルボン酸としては、４−ハロ吉草
酸、５−ハロカプロン酸等を用いることができる。ま
た、ラクトンとしては、β−、γ−、σ−およびε−ラ
クトンが、アルデヒドとしては、グルタルアルデヒド、
テレフタルアルデヒド等が、さらにエポキシとしては、
エチレンオキシド、トリメチレンオキシド等がそれぞれ
有効に使用できる。

また、アシル化剤としては、酸クロリド、酸無水物、ラ
クタム、脂肪族ジイソシアネート等を挙げることができ
る。酸クロリドとしては、例えばテレフタロイルクロリ
ド、β−ホルミルプロピオン酸クロリド等を挙げること
ができ、さらに、ラクタムとしては、β−プロピオラク
タム、δ−バレロラクタム等が挙げられる。

また、ジアミンとしては、例えばヘキサメチレンジアミ
ン、ヘプタメチレンジアミン等が挙げられる。

更に、勿論架橋法において多用されている各種架橋試
薬、例えばグルタルアルデヒド、ペプチド結合を形成す
るイソシアン酸誘導体、ジアゾカップリングするビスジ
アゾベンジジン、N,N′−ポリメチレンビスヨードアセ
トアミド、N,N′−ポリメチレンビスマレイミドなどを
使用して固定化することもできる。

作用超微粒子の工業的利用において、磁場誘導、あるいは磁
場による選択的分離、回収が可能であるとの特質により
磁性体超微粒子が注目されており、本発明の生体成分を
固定化したマイクロカプセル化磁性体超微粒子では、芯
剤として、磁性体超微粒子を用いている。

すでに述べた様に、超微粒子の効果的かつ広範な産業へ
の応用の為には、その表面の巧妙な改質と修飾が必要で
ある。超微粒子表面を改質あるいは修飾するためには、
その表面に高分子化合物により被覆する方法が効果的で
あり、その方法としては、芯材である超微粒子と、被覆
する高分子とを結合剤を介して共有結合させる方法を採
用している。

超微粒子の被覆法は、芯剤である超微粒子表面の水酸基
等と、結合剤であるシランカップラーとのカップリング
反応により化学結合させ、しかる後にこのカップリング
反応により超微粒子表面に化学結合したシランカップラ
ーの重合性官能基と重合性単量体とを重合させることに
より超微粒子表面の被覆を得ている。

本発明によれば超微粒子に均一な高分子膜をマイクロカ
プセル化することができる。

更に、本発明によると、超微粒子の支持体である水不溶
性の被覆層すなわち高分子と、蛋白、抗体、酵素などと
は共有結合で結合して固定化されている。従って、蛋
白、抗体、酵素などと共有結合によって強く結合してい
るため、高濃度の基質溶液あるいは塩類溶液などによっ
て簡単に脱離しないという利点を有している。この点で
物理的吸着法やイオン結合法を用いる担体結合法よりも
優れていると言える。

本発明による、マイクロカプセル化磁性体超微粒子は、
磁性流体を用いることにより磁場誘導あるいは選択的分
離、回収が可能であるが、以上述べた様な構成とするこ
とによりさらに以下の特徴を有する。

即ち、生体成分の担体となる磁性体超粒子の直径が数十
Å〜数千Åの範囲であるため、得られる生体成分担持マ
イクロカプセル化磁性体超微粒子も、非常に微細なもの
となる。

また、マイクロカプセル化により超微粒子表面電荷が負
となり、溶液中での分散性が大であり、従って担持され
た基質の均一分散性が保証される。

さらに超微粒子表面と化学結合した強靭な被覆を有する
ことにより、耐食性、耐環境性が優れている。

かくして、本発明による生体成分を担持する磁性体超微
粒子は担持した生体成分の種類質に応じて、各種の用途
に対して適用できる。例えば、所定の生体成分と特異的
に結合し得る細胞の分離、アフィニティクロマトグラフ
ィー用担体、あるいはバイオリアクター用の構成要素と
して有利に使用でき、磁性体超微粒子の特徴に基き、容
易に回収できる。従って、回収後再生、賦活処理を施し
た後にあるいはそのまま再利用できることになる。

本発明の生体成分を担持した磁性体超微粒子は外部比表
面積が大きい（超微粒子であることによる）ことから、
一般には均一相反応、流動床による反応等において有利
に使用でき、高い単位体積当たりの含有率で使用できる
ので、極めて効果的である。

実施例次に、本発明の生体成分担持マイクロカプセル化磁性体
超微粒子をその製造例に基き更に詳しく説明する。ま
た、得られた製品の各種物性等についても併せ記載す
る。

参考例１マイクロカプセル化磁性体超微粒子の製造まず芯剤として、ガス中蒸発法によって作製した強磁性
体の鉄超微粒子を用いた。形態は短径が約30nm、長径が
約500nmの鎖状の超微粒子（超微粒子Ａ）、及び平均粒
径20nmの孤立超微粒子（超微粒子Ｂ）の二種類である。
両者を以下の二段階に分けてマイクロカプセル化を行っ
た：第１段階：芯剤である超微粒子1gを、撹拌機を備えた丸
底フラスコに導入後、結合材としてビニルトリメトキシ
シラン（VTS）0.5ml及び有機溶媒としてアセトンを100m
lを添加し、50分間還流することによりカップリング反
応を行なった。ついで上記反応により得られた生成物を
遠心分離し、エタノールで洗浄し、乾燥した。

第２段階：次に、フラスコ内に該反応生成物、有機溶媒
として酢酸エチルを100ml、および重合性単量体（ビニ
ルモノマー）として、スチレン（ST）、アクロレイン、
２−ヒドロキシエチルメタアクリレート（HEMA）から成
る群から２種選択して、それらのビニルモノマーを適当
な重量比率で、合計2g添加し、更にSDSを１％（w/v）添
加し、撹拌しながら、60〜70℃に加熱し、さらに重合開
始剤としてアゾビスイソブチルニトリル（AIBN）100mg
を添加する。該温度で維持し、２時間撹拌しながら重合
反応を行なう。

かくしてマイクロカプセル化の完了した強磁性体超微粒
子は、各々暗視野光学顕微鏡や電子顕微鏡により、その
マイクロカプセル化の状態及び膜の厚さ等を調べた。

得られた電子顕微鏡写真を添付第１図及び第２図に示し
た。添付第１図は超微粒子Ａよりなるマイクロカプセル
の電子顕微鏡写真の一例であり、第２図は超微粒子Ｂよ
りなるマイクロカプセルの電気顕微鏡写真の一例であ
る。写真より明らかなように、超微粒子Ａ及びＢとも表
面が一様に高分子に覆われていることが解かる。

各々の超微粒子の測定結果の例を第１表に示した。

第１段階の完了後、VTS処理の際に鉄超微粒子に導入さ
れたVTS量を同処理後の試料中の炭素分析により決定し
た。

その炭素含量の測定は、燃焼法を用いた。得られた結果
を第３図に示した。図中、横軸は処理時のVTSの濃度（w
t％）であり、縦軸は鉄超微粒子に導入された炭素含量
（wt％）である。図から明らかなように、VTSの濃度が
約1wt％までは、該炭素含量が急速に増大するが、約1wt
％を超えるとある一定の平衡値に近づいてゆくことが解
かる。

次に、マイクロカプセル化前の鉄超微粒子及びVTS処理
後の鉄超微粒子のξ電位を測定する。

ゼータ電位の測定は、超微粒子を水に適当な濃度で懸濁
し、マルバーン社（Malvern Corporation）製のゼータ
サイザータイプII（Zeta Sizer Type II）を用いて測定
した。

得られた結果の一例を第２表に示した。

第２表の結果から、ゼータ電位がマイクロカプセル化後
にはマイクロカプセル化前の正の値から、負の大きな値
に変化している。従って、上記マイクロカプセル化超微
粒子は極めて良好な分散性を有するものであることがわ
かる。また、ゼータ電位が負であり、これは後の生成成
分の担持処理にとって存利である。

本例に記載の方法で得られたマイクロカプセル化超微粒
子（Ａ）及び非マイクロカプセル化超微粒子（該超微粒
子の素材）についつフーリエ分光赤外吸収スペクトルを
求めた。フーリエ分光赤外吸収スペクトルは拡散反射法
により測定した。

マイクロカプセル化前後のスペクトルの比較によれば、
マイクロカプセル化に伴うモノマー間の特異な結合に対
応する特性吸収がみられた。

参考例2: モノマーとして、MMA、ST、HEMA、EGDMAを選び、参考例
１に記載の反応条件下で、各種のモノマー及び各種の仕
込み量で、結合剤（VTS）を介して強磁性鉄超微粒子の
マイクロカプセル化を行った。ただし、この例では有機
溶媒としてトルエンを用いた。得られた製品の状態およ
び分散性を評価した。

分散性の評価は、マイクロカプセル化された超微粒子10
0mgを100mlの溶媒に懸濁し、超音波を照射した後、10ml
の試験管に分注して、沈降試験を実施した。その分散性
は、10分後に粗大２次粒子を生ずるものとして半定量的
に評価した。

また、超微粒子への高分子の被覆状態は暗視野光学顕微
鏡や電子顕微鏡により、調べた。

得られた結果を第３表にまとめた。

次に、前記した参考例１に従ってマイクロカプセル化し
た超微粒子への生体成分の結合を行った。

製造例1:生体成分の結合（ｉ）牛血清アルブミン（BSA）の結合平均粒径30×500nmの磁性鉄超微粒子の1.5mg/ml分散液
（PBS、PH＝7.2）に、30℃にてBSAを500μg/mlおよび12
0μm/mlの割合で添加し、同温度にて３時間反応を行っ
た。生成したBSA担持超微粒子を遠心分離し、PBSにて数
回洗浄し、回収した。

（ii）グルコースオキシダーゼ（GOD）の結合上記（ｉ）と同様な超微粒子30mgを、30℃にて20mlのPB
S（PH＝7.2）に分散させ、次いで10mgのGOD（シグマ社
Sigma Chemical Company製）を加え、同温度で３時間
反応させた。得られた生成物を遠心分離により回収し、
PBSで３回洗浄した。

（iii）IgG−FITC（フルオレセインイソチオシアネー
ト）の結合超微粒子2mgIgG490μｇを含むPBS8ml中に懸濁し、４℃
にて２時間結合反応を行う。その後超微粒子を遠心分離
し、PBSで５回洗浄し、螢光顕微鏡で観察し、IgGが結合
されていることを確認した。また結合量は検量線法によ
る螢光測定で実施できる。

（iv）BSAおよびGODの結合量の決定上記の如くして得たBSAおよびGODを担持した超微粒子BS
AおよびGODの結合量はローリー法（Lowry法）によって
実施した。即ち、上記（ｉ）および（ii）の条件下で所
定の反応時間経過後の溶媒としてのPBSおよび洗液を併
合し、その中に含まれるBSAおよびGODの量を公知のロー
リー法で決定した。

得られた測定結果の１例（BSAの場合）を第４図に示し
た。図において曲線１及び２は、それぞれBSAの初期添
加量が500及び120μg/mlの時のデータである。このデー
タをもとに計算すると、1gの超微粒子（UFP）当たりのB
SAの結合量は140mg/gUFP（初期添加量500μg/ml）およ
び30mg/gUFP（初期添加量120μg/ml）となった。

（ｖ）：生体成分の結合したUFPの分散性 BSA及びGODが結合したマイクロカプセル鉄超微粒子（BS
A−UFP及びGOD−UFP）のゼータ電位を前記の測定法で求
め分散性を評価した。

得られた結果を第４表に示した。

（vi）：固定化GODの活性マイクロカプセル化鉄超微粒子に結合したGODの活性を
測定した。活性の評価は溶存酸素電極法により行った。
即ち、4mlの0.1Mクエン酸−リン酸バッファー（pH5.4）
に空気をバブリングして飽和させ、これに1.5mg/mlの割
合で（ii）で得た超微粒子を添加し、次いで0.1mlの0.5
Mのデキストロース溶液を添加した。この分散液の酸素
濃度を溶存酸素測定電極を用いて追跡することにより決
定した。活性は消費O₂のμmol/g UFP・min（IU/g）で表
示した。得られた結果は、1330μmoleo₂/g・UFP・minで
あった。この値はピー・イー・マーキィー（P.E.Marke
y）著のバイオテクロノジー・アンド・バイオエンジニ
アリング（Biotech.and Bioeng.,）,Vol.X VII（1975）
に記載のGODの活性のデータの約30倍であり、固定化後
も非常に高い活性を維持していることが理解される。

発明の効果一般に、生体成分を固定化することにより、熱、pH、有
機溶媒などに不安定であり緩和な条件下でしか使用でき
ず、比較的失活し易いという生体成分の問題点が解消さ
れ、適当な特異性を有し、高い活性を維持でき、固体の
化学触媒と同様に取扱うことができることは公知であ
る。本発明の生体成分担持マイクロカプセル化超微粒子
は、微粒子として強磁性体を用いているために、磁場誘
導による選択、分離、回収が可能である。従って、回収
後に再生、賦活化等を行いあるいは行うことなく再利用
することができる。これは高価な酵素等を用いる場合に
は経済的に極めて有利である。また本発明によるマイク
ロカプセル化磁性超微粒子は、微細であるため、毛細血
管等への移行が容易であり各種の生体成分を目的とする
生体部位に運搬し得る。

近年、生体成分を固定化して治療への応用も考えられて
いる。酵素療法は日々重要性を増しつつあり、これには
固定化アスパラギナーゼ、酵素欠損症、免疫吸着が挙げ
られる。更に、人工腎臓、人工肝臓、人工膵臓として人
工臓器への応用も考えられ、抗血栓性材料、遊離ヘモグ
ロビン除去材料として生体適合性医療材料へも応用で
き、最近の傾向としては、人工血管、人工肺、人工腎、
人工肝などの人工臓器の機能素子としての応用も試みら
れ始めた。従って、本発明の超微粒子は以上のような各
種応用分野において実用化を図るために有利であると思
われる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明において有用なマイ
クロカプセル化磁性体超微粒子Ａ及びＢの電子顕微鏡で
あり、第３図はVTSで処理した鉄超微粒子の炭素含量と、VTS濃
度との関係をプロットしたグラフであり、第４図は、固定化処理中におけるPBS中に残存する牛血
清アルブミンの濃度の反応時間に伴う変化を示したもの
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性体超微粒子からなる芯材と、この芯材
の表面と化学結合し且つ重合性官能基を有する結合剤か
らなるカップリング層と、結合剤の上記重合性官能基と
少なくとも１種の重合性単量体との重合により得られた
高分子被覆層と、該高分子被覆層に生体成分を固定化し
た担持層とで構成されることを特徴とする生体成分を担
持したマイクロカプセル化磁性体超微粒子。
【請求項２】上記磁性体超微粒子が、鉄、コバルト、ニ
ッケル、マグネタイト及びこれらの強磁性合金及び化合
物から成る群から選ばれることを特徴とする、特許請求
の範囲第１項記載の生体成分を担持したマイクロカプセ
ル化磁性体超微粒子。
【請求項３】上記結合剤は、一般式Ｒ−Si−X₃ 〔ただしＸは、ハロゲン、アルコキシ基、アルキルオキ
シアルキレンオキシ基またはアルキルカルボニルオキシ
基（３個のＸは同一である必要はない）であり、Ｒはビ
ニル基または、置換ビニルカルボニルオキシアルキル基
である〕を有するシラン系化合物であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の生体成分を担持した
マイクロカプセル化磁性体超微粒子。
【請求項４】上記シラン系化合物が、ビニルトリエトキ
シシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス
（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリクロロシ
ラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
およびビニルトリメトキシシランから成る群から選ばれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の生体
成分を担持したマイクロカプセル化磁性体超微粒子。
【請求項５】上記重合性単量体が、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ベンジルアクリレート、アク
ロレイン、ｏ−、ｍ−、ｐ−メチルスチレン、ｏ−、ｍ
−、ｐ−エチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルト
ルエンおよびスチレンから成る群から選ばれる少なくと
も１種から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第４項のいずれか１項に記載の生体成分を担持し
たマイクロカプセル化磁性体超微粒子。
【請求項６】上記生体成分が、酵素、蛋白、抗体の中か
ら選ばれた１種であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の生体成分を
担持したマイクロカプセル化磁性体超微粒子。