JPH0745524B2

JPH0745524B2 - 診断試薬用塩化ビニル重合体ラテックスおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0745524B2
Application number: JP61053075A
Authority: JP
Inventors: 敏尾花; 彰夫端
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS62209106A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は，均一な粒径を有し乳化剤を含まない診断試薬
用塩化ビニル重合体ラテックスおよびその製造方法に関
する。

（従来の技術）免疫試薬用担体として，あるいは電子顕微鏡の比較標準
物質の長さを測定するための標準品として，ラテックス
が利用されている。このようなラテックスとしては，調
製が容易であることなどからポリスチレンラテックスが
好適に用いられる。しかし，ポリスチレンの比重は比較
的小さいため，例えばラテックス試薬と検体との反応指
標である凝集反応に長時間を要する。したがって，ラテ
ックスの用途によっては，高比重であることが望まし
い。このような用途の高比重ラテックスとしては塩化ビ
ニル重合体が考えられる。塩化ビニル重合体ラテックス
は，通常，アルキル硫酸ナトリウム，アルキルベンゼン
スルホン酸ナトリウム，脂肪酸ナトリウムなどのアニオ
ン系界面活性剤や非イオン系界面活性剤を乳化剤として
乳化重合することにより得らえる。しかし，このような
方法では粒径の揃ったラテックスが得られにくい。

粒径の均一な塩化ビニル重合体ラテックスを得る方法
は，例えば特公昭40−10586,特開昭60−94404および特
開昭60−94405号公報に開示されている。そこには，使
用される乳化剤の種類や乳化剤の反応系への添加工程に
改良を加えることにより，比較的均一なラテックスが得
られることが示されている。しかし，いずれも界面活性
剤などの乳化剤の使用が必須要件であるため，得られる
ラテックスには乳化剤が残留する。そのため，そのラテ
ックスを長期間保存するとラテックス粒子同士が凝集し
沈澱することがあり，安定性に欠ける。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記従来の欠点を解決するものであり，その目
的とするところは，粒径が均一であり長期間安定に保存
しうる高比重で高品質の診断試薬用塩化ビニル重合体ラ
テックスを提供することにある。本発明の他の目的は，
上記優れた性質を有する診断試薬用塩化ビニル重合体ラ
テックスを乳化剤を使用せずに製造する方法を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明の診断試薬用塩化ビニル重合体ラテックスは，水
100重量部，塩化ビニル30重量部以下，そして多官能性
単量体を該塩化ビニルに対して0.1〜10重量％の割合で
含有する混合液を，乳化剤の不存在下で水溶性重合開始
剤を用い，重合反応に供して得られ，そのことにより上
記目的が達成される。

本発明の診断試薬用塩化ビニル重合体ラテックスの製造
方法は，水100重量部，塩化ビニル30重量部以下，そし
て多官能性単量体を該塩化ビニルに対して0.1〜10重量
％の割合で含有する混合液を，乳化剤の不存在下で水溶
性重合開始剤を用い，重合反応に供し，そのことにより
上記目的が達成される。

発明者らは，乳化剤を全く使用しない場合でも塩化ビニ
ルの仕込量や反応条件を調整することにより高品質の診
断試薬用塩化ビニル重合体ラテックスが得られるのでは
ないかと考え，種々の実験を行った。

まず，重合反応時の分散媒である水と塩化ビニルとの配
合割合を検討した。水溶性の重合開始剤である後述の過
硫酸塩を用い，水100重量部に対する塩化ビニルの配合
割合を種々に変化させてラテックスの調製を試みた。塩
化ビニルの量が10重量部以下であるときには撹拌により
塩化ビニルが水中に微細に分散し粒径が0.1〜0.5μｍの
均一なラテックスが生成した。このときのラテックスの
粒径は塩化ビニルの量が増加するのにつれて大きくなる
のが観察された。塩化ビニルの量が約15重量部に達する
とラテックスの粒径は約1.0μｍとなった。塩化ビニル
の仕込量をさらに増加させてもラテックスの粒径は平均
的には大きくならなかった。塩化ビニルの量が20重量部
を越えると反応容器壁面にスケールが認められるように
なり，ラテックス粒子のなかに，誤差範囲内ではある
が，均一粒径のラテックス粒子よりも大きな粒径の粒子
が認められるようになった。30重量部になるとスケール
の付着がやや多くなった。30重量部を越えると，反応時
の内温に対応する塩化ビニルの飽和蒸気圧に達した時
に，塩化ビニル単量体が反応容器上部の温度の低い壁面
で凝縮する傾向が強まる。凝縮・液化した塩化ビニルは
この部分でも重合反応を起こしスケールとなって壁面へ
付着したり，反応液内へ入り込む。あるいは，液化した
塩化ビニルが反応液内で重合・固化し大きな粒子を形成
する。このように塩化ビニルの量が30重量部を越えると
ラテックス粒子の粒径や形状が著しく不均一になる。さ
らに，塩化ビニル量が増加すると形成された重合体粒子
同士がお互いに付着して大粒子となりラテックスを形成
しなくなる。全体がブロック状態となることもある。上
記特徴は30〜50重量％の塩化ビニルを乳化剤の存在下に
て水中で重合させる一般の乳化重合法の反応状況とは極
めて異なる。

このように，水100重量部に対して塩化ビニルの仕込量
を30重量部以下，好ましくは20重量部以下の割合とし，
水溶性重合開始剤を用いて撹拌下で重合反応を行うと均
一な粒径のラテックスが得られることが基本的に確認さ
れた。発明者らはこれをもとに検討を重ね，本発明を完
成するに至った。

本発明では，上記重合時にさらに多官能性単量体が加え
られる。多官能性単量体としては，ジアリルフタレー
ト，エチレングリコールジメタクリレート，トリメチロ
ールプロパントリメタクリレートなど，分子末端の２ケ
所以上に重合性の基を有する単量体が用いられる。塩化
ビニルの重合時に多官能性単量体が存在すると架橋構造
を有する塩化ビニル重合体が形成される。架橋構造を有
することにより長期間保存してもラテックス粒子同士が
合着したり変形するのが抑制される。このような架橋構
造の導入によるラテックス粒子の合着・変形の抑制効果
は上記化合物のうちジアリルフタレートを用いたときに
最も効果的である。このような多官能性単量体は塩化ビ
ニルに対して0.1〜10重量％，好ましくは0.1〜５重量％
の割合で加えられる。過少であるとラテックスの保存安
定性に劣り，過剰であると不揃いなラテックス粒子とな
る。

重合時には上記塩化ビニルおよび多官能性単量体の他に
共重合成分として他の単量体が加えられていてもよい。
このような単量体としては，酢酸ビニル，エチレン，プ
ロピレン，各種（メタ）アクリル酸エステル，塩化ビニ
リデンなど，通常，塩化ビニルと共重合されうる単量体
が使用される。これら他の単量体は塩化ビニルに対し10
重量％以下の割合で加えられる。

本発明に使用される重合開始剤としては，塩化ビニルの
エマルジョン重合に通常使用される水溶性重合開始剤が
使用され得，それには，例えば，過硫酸カリウム，過硫
酸アンモニウムなどの過硫酸塩がある。油溶性の有機過
酸化物は，生成した塩化ビニル重合体の粒子同士が合着
したり反応器の内壁にスケールが大量に付着するため，
好ましくない。重合開始剤は塩化ビニル100重量部に対
して0.5〜0.05重量部，好ましくは0.3〜0.1重量部の割
合で反応系に加えられる。

本発明方法により診断試薬用塩化ビニル重合体ラテック
スを得るには，例えば，まず，撹拌装置と冷却・加熱装
置とを備えた耐圧の反応容器を準備する。このような反
応容器に水および重合開始剤を入れ，反応器内を水の蒸
気圧に達するまで排気する。次に塩化ビニル，多官能性
単量体および必要に応じて他の単量体を容器内に加え，
撹拌下加温して重合反応を開始させる。重合反応が始ま
ると昇温するので加温をやめ反応系を適度に冷却して，
所定温度で重合反応を行うとラテックスが形成される。
本発明では，塩化ビニルの量を所定量以下としたため，
反応器内での塩化ビニルの凝縮・液化に起因する不揃い
な，ラテックス粒子の生成が少ない。また，ブロッキン
グも生じない。

重合反応が進行すると単量体が消費されるため，反応途
中で塩化ビニル単量体や多官能性単量体を仕込時の割合
に応じて追加してもよい。このような方法を用いると一
回の重合反応で通常の量以上のラテックスが調製されう
る。

さらに大きな粒径のラテックスを得たい場合には，得ら
れたラテックスを上記塩化ビニル重合時に同時に反応系
に加え，これを核（シード）としてさらに重合を行う。
このようにシード重合を行うことにより粒径が均一で，
かつ大粒径のラテックスが生成する。加えられるシード
重合体ラテックスは固形分重量換算で塩化ビニル単量体
の0.05〜0.2倍量が適当である。過少であると大粒径ラ
テックスが得られず，過剰であると新たな重合体粒子が
生成するため，シードから大きくなった粒子と微小粒子
が混在するラテックスとなる。

このように，本発明によれば，均一な粒径を有する診断
試薬用塩化ビニル重合体ラテックスが得られる。ラテッ
クスの粒径のコントロールも容易であり，塩化ビニルの
仕込量に応じて0.1〜1.0μｍの所望の粒径のラテックス
が容易に調製されうる。塩化ビニルの量が15重量部以上
の場合はラテックスの粒径が約1.0μとなる。従来の技
術の項に記載された各公報の方法はいずれも比較的大粒
径のラテックスを調製しうる方法ではあるが，例えば特
公昭40−10586号公報に記載された方法では，粒径のコ
ントロールが難しく，かつ得られるラテックスの粒径は
せいぜい0.5μｍである。これに比べても本発明の優れ
ていることがわかる。

本発明方法ではラテックスの調製時に乳化剤を使用しな
いため，得られたラテックスは比較的安定であり，さら
に架橋構造を有するため長期間保存してもラテックス粒
子同士が合着したり粒子が変形することが極めて少な
い。さらに，生成したラテックス粒子中の残存単量体は
非常に少ないため，懸濁重合の場合に見られるような，
反応器を開放したときに未反応の塩化ビニル単量体が激
しく蒸発して重合体粒子が多孔質となるというようなこ
とが抑制され，高品質のラテックスが得られる。塩化ビ
ニル重合体は比重が1.4と比較的大きいため免疫試薬用
担体など多くの分野に利用されうる。

（実施例）以下に本発明を実施例につき説明する。

実施例１反応容器として直径25cm,深さ45cm,内容積20で，回転
数200rpm,直径2.5cm,直径8cmの撹拌羽根と幅2.5cmの板
バッフル１本を取り付けたジャケット付重合器を用い
た。重合器の内面および撹拌軸の表面をメチレンクロラ
イドを用いて洗浄し，さらによく水洗してスケールなど
の付着物を落とした後，重合器を組立てた。

この重合器にイオン交換水12と重合開始剤として過硫
酸カリウム1.2gとを仕込んだ後，真空ポンプによって器
内に残存する空気を仕込水の蒸気圧に達するまで排気し
た。これに撹拌しながら塩化ビニル単量体1000gおよび
ジアリルフタレート30gを加えた。常温でしばらく撹拌
した後，ジャケットに熱水を通して70℃に昇温した。重
合反応が開始されたらジャケットを冷却水に切り替え，
温度を約70℃に保ちながら重合反応を行なった。重合反
応の進行状況は重合器の内圧の変化によって推定し，適
当な重合率に達したと思われる4.2時間後に反応系を冷
却し重合器内温を30℃以下に低下させた。未反応の塩化
ビニル単量体を蒸発させ，さらに窒素ガスを吹き込んで
完全に除去した。生成した重合体ラテックスを透過型電
子顕微鏡で観察したところ，ほぼ均一の粒子径を有する
ことが確認された。このラテックスの粒子径および生成
量（重合率）を測定した。粒子径はラテックスを透過型
電子顕微鏡写真に撮り,100個の粒子の直径を測定し，そ
の平均値とした。重合率はラテックスの一部を蒸発乾固
し固形分を計算して算出した。さらにこの固形分をテト
ラハイドロフラン（THF）に溶解したところ不溶解成分
が残留し，架橋されていることが確認された。重合度は
不溶解成分が多いため測定できなかった。それぞれの結
果を表１に示す。

得られたラテックスを20℃に放置したところ,40日後に
粒子の沈澱が生じた。78日後にはさらに進行して沈澱が
増加したがポイントミキサーで３分間分散させたところ
均一に再分散した。このように，本発明の塩化ビニル重
合体ラテックスは保存安定性に優れることがわかる。

実施例１で得られたラテックスをpH7.4のリン酸緩衝液
に分散させた固形分１重量％のラテックス溶液、および
モルモットの産生したHB_Sモノスペシフィックス抗体
（セファローズ4Bに固定したHB_S抗原のカラムに２回通
液したアフィニティークロマトグラフィーによる精製
品）をpH7.4のリン酸緩衝液に分散させた濃度40μg/m1
のHB_Sモノスペシフィックス抗体溶液をそれぞれ得た。

次いで、上記ラテックス溶液とHB_Sモノスペシフィック
ス抗体溶液を同量ずつ混合し、37℃で60分間インキュベ
ートしてラテックスに抗体を結合させた後、15,000rpm
で18分間遠心分離（以下、「遠心分離１回目」とする）
することにより、未吸着の抗体を除去し、99.5重量％以
上の抗体が吸着した感作ラテックスを得〔但し、抗体の
吸着量はPHA（受身赤血球凝集反応）法により測定し
た〕、更に18,000rpmで10分間遠心分離（以下、「遠心
分離２回目」とする）した後、上澄み液を除去した残留
物を、pH7.0のリン酸緩衝液に再分散させることにより
感作ラテックス１を得た。

次に、HB_S抗原検出EIAキット（山の内製薬社製、商品名
「リバーセル」）中の感作赤血球を、上記感作ラテック
ス１に置き換えて、Ｒ−PHA（逆受身赤血球凝集反応）
試験を行った。

Ｒ−PHA（逆受身赤血球凝集反応）試験法まずマイクロドロッパーとマイクロタイターを用いて10
本の管中にpH7.0のリン酸緩衝液を50μ１づつ分注した
後、１μｇのHB_S抗原を含む検体50μ１を、ダイリュー
ターを用いて上記管中で速やかに倍々希釈することによ
り、1/2〜1/1024の各希釈倍率のHB_S抗原溶液を得た。

次いで、上記各希釈倍率のHB_S抗原溶液50μ１に上記感
作ラテックス50μ１を添加しミキサーで30分間振とうし
た後、270分間静置した後の凝集状態を表２に従って判
定した結果を表３に示し、また420分間静置した後の判
定結果を表４に示す。但し、各測定は３回ずつ行った。

実施例２多官能性単量体としてトリメチロールプロパントリメタ
クリレートを用いたこと以外は実施例１と同様にラテッ
クスの調製を行ったところ均一粒径のラテックスが得ら
れた。このラテックスの各測定結果を表１に示す。

得られたラテックスを20℃に放置したところ,37日後に
粒子沈澱が生じた。73日後にはさらに進行して沈澱が増
加したが，ポイントミキサーで３分間分散させたところ
均一に分散した。ラテックス50μmlをガラス板に取り，
ゆるやかに前後左右に３分間揺り動かしたが凝集は認め
られなかった。このように，本発明の塩化ビニル重合体
ラテックスは保存安定性に優れることがわかる。

実施例１と同様の操作により感作ラテックス２を得た
後、Ｒ−PHA（逆受身赤血球凝集反応）試験を行い、270
分間静置した後の凝集状態を表２に従って判定した結果
を表３に示し、また420分間静置した後の判定結果を表
４に示す。

実施例３過硫酸カリウムを5.0g,塩化ビニルを3.0kg,そしてジア
リルフタレートを80gとし，反応時間を6.8時間としたこ
と以外は実施例１と同様にラテックスの調製を行ったと
ころ，均一粒径のラテックスが得られた。このラテック
スの各測定結果を下表に示す。得られたラテックスを20
℃で保存したところ実施例１と同様の結果が得られた。

遠心分離１回目を15,000rpmで８分間行い、遠心分離２
回目を18,000rpmで３分間行ったこと以外は実施例１と
同様におこない感作ラテックス３を得た後、Ｒ−PHA
（逆受身赤血球凝集反応）試験を行い、270分間静置し
た後の凝集状態を表２に従って判定した結果を表３に示
し、また420分間静置した後の判定結果を表４に示す。

比較例１塩化ビニル単量体を4.2kg（水100重量部に対し塩化ビニ
ル単量体35重量部），そして過硫酸カリウムを4.2g用い
たこと以外は実施例１と同様に重合反応を行なった。重
合反応は４時間を要したが，重合反応開始後約３時間は
重合器の内圧が重合温度（70℃）における飽和蒸気圧を
示し，その後圧力が低くなるのが認められた。反応終了
後，重合器内壁および撹拌軸に付着したスケール量を測
定したところ980gであった。これは全重合体量の約30パ
ーセントであり，全体がブロッキング寸前であった。得
られた重合体ラテックスは不均一であり，多数の大粒子
が認められた。

得られたラテックスを20℃に放置したところ18日後に粒
子が凝集し沈澱が生じた。25日後にはさらに進行して沈
澱が増加した。ポイントミキサーで５分間分散させたが
均一には分散せず，大きい凝集の塊が多数認められた。

比較例２実施例１と同様の重合器に水10，過硫酸カリウム3.0g
および非イオン界面活性剤としてポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル4.0gを仕込んだあと，真空ポンプ
によって器内に残存する空気を仕込水の蒸気圧に達する
まで排気した。撹拌しながら塩化ビニル単量体3.0kgを
仕込み，常温で撹拌を続けた後，ジャケットに熱水を通
して65℃に昇温した。重合反応が開始されたらジャケッ
トを冷却水に切り替え，重合温度を65℃に保ちながら3.
8時間反応させた。次に，重合器内温を30℃以下に低下
させ，未反応の塩化ビニル単量体を蒸発させ，さらに窒
素ガスを吹き込んで，完全に除去した。生成したラテッ
クス粒子の平均粒径は0.65μｍであり，重合率は75％で
あった。

このラテックスを20℃で放置したところ25日後に粒子が
凝集し沈澱が生じた。さらに34日後（59日後）には，さ
らに進行して全体が沈澱するに至った。ポイントミキサ
ーで５分間分散させたが均一には分散せず，大きい凝集
のかたまりが多数認められた。

比較例２は、遠心分離１回目を15,000rpmで10分間行
い、遠心分離２回目を18,000rpmで５分間行ったこと以
外ほ実施例１と同様におこない感作ラテックス４を得た
後、Ｒ−PHA（逆受身赤血球凝集反応）試験を行い、270
分間静置した後の凝集状態を表２に従って判定した結果
を表３に示し、また420分間静置した後の判定結果を表
４に示す。

更に、参考例として上記塩化ビニル重合体ラテックスの
代わりに、ヒツジ赤血球に抗HB_S抗体を吸着させたＲ−P
HA試験の結果を同様に表３及び表４に示す。

また、比較例２については、凝集状態のバラツキが大き
いため得られたラテックス試薬と種々の濃度のHB_S抗原
を含むヒト血清に対する凝集状態を表５の判定基準に従
い測定した結果を表６に示す。

次に、予めHB_S抗原検出EIAキット（山の内製薬社製、商
品名「リバーセイア」を用い、血清中のHB_S抗原が0.4ng
/m1以下であることが判明している100人の正常なヒト血
清と比較例２で得られたラテックス試薬との凝集状態を
測定した結果、100検体中、陽性が13件、偽陽性が17件
あった。

以上の試験結果より、比較例２で得られた乳化剤を含む
塩化ビニル重合体ラテックスを原料として用いた感作ラ
テックスは、非特異的な凝集反応を起こすことが明らか
となった。

以上より、乳化剤を含まない塩化ビニル重合体ラテック
スは、乳化剤に起因する自己凝集や非特異的な凝集が少
なく、保存性（又は分散安定性）に優れ、ロット間のば
らつきもない。また、粒子がよく揃い、かつ比重が比較
的大きいため凝集反応を簡単にかつ短時間に評価でき、
しかも検査値への影響が少なくマイクロタイター法等に
最も適したラテックスの１つであることは明らかであ
る。

（発明の効果）本発明によれば，このように，粒径が均一で高品質の診
断試薬用塩化ビニル重合体ラテックスが得られる。ラテ
ックスの調製時に乳化剤を全く使用しないため乳化剤に
起因するラテックスの凝集や沈澱が生じにくく，かつラ
テックス粒子が架橋構造を有するため，長時間安定に保
存されうる。塩化ビニルの配合割合を変えることにより
所望の粒径のラテックスが得られる。従来，調製の難し
かった大粒径のラテックスも容易に調製されうる。この
ような大粒径・高品質のラテックスは，例えば，各種抗
原，抗体などを吸着させ免疫試薬とした場合，これを抗
原抗体反応に用いると凝集が短時間で起こるため，測定
が短時間でなされうる。そのためリウマチの検査，妊娠
の診断，蛋白質の検出など各種検査に好適に用いられう
る。大粒径のラテックスは，このほか電子顕微鏡，粒子
計数器，光散乱モデルなどに用いられる比較標準物質の
測定のための標準品；濾過・透析膜等のフィルター孔径
測定用標準品などに好適に用いられる。本発明のラテッ
クスはまた，高比重であることを利用して細胞などの分
離コロイドの研究や拡散の研究などにも用いられる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水100重量部、塩化ビニル30重量部以下、
そして多官能性単量体を該塩化ビニルに対して0.1〜10
重量％の割合で含有する混合液を、乳化剤の不存在下で
水溶性重合開始剤を用い、重合反応に供して得られる診
断試薬用塩化ビニル重合体ラテックス。
【請求項２】前記水溶性重合開始剤が過硫酸塩である特
許請求の範囲第１項に記載の診断試薬用塩化ビニル重合
体ラテックス。
【請求項３】粒径が0.1〜1.0μｍである特許請求の範囲
第１項に記載の診断試薬用塩化ビニル重合体ラテック
ス。
【請求項４】水100重量部、塩化ビニル30重量部以下、
そして多官能性単量体を該塩化ビニルに対して0.1〜10
重量％の割合で含有する混合液を、乳化剤の不存在下で
水溶性重合開始剤を用い、重合反応に供する診断試薬用
塩化ビニル重合体ラテックスの製造方法。
【請求項５】前記水溶性重合開始剤が過硫酸塩である特
許請求の範囲第４項に記載の製造方法。