JP3627342B2

JP3627342B2 - 磁性ポリマー粒子およびその製造方法

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Publication number: JP3627342B2
Application number: JP01537696A
Authority: JP
Inventors: 雅幸服部
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09208788A; US5814687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性ポリマー粒子およびその製造方法に関し、更に詳しくは、診断薬担体、細菌分離単体、細胞分離担体、核酸分離精製担体、蛋白分離精製担体、固定化酵素担体、ドラッグデリバリー担体、磁性トナー、磁性インク、磁性塗料などとして有用な磁性ポリマー粒子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性ポリマーラテックスは、磁力を利用することによりラテックス粒子を容易に分離回収することができるなどの利点から、診断薬担体、細胞、蛋白または核酸の分離精製担体などとして、優れた取扱性が得られるものと期待されている。また、乾燥や加熱することによって成膜する磁性ポリマーラテックスは、磁性トナー、磁性インク、磁性塗料などの用途に適用することも期待される。
【０００３】
斯かる磁性ポリマーラテックスを構成する磁性ポリマー粒子の合成法としては、粒子内部に磁性体が存在するタイプの粒子を得る方法として、下記（１）〜（３）に示す方法が知られている。
【０００４】
（１）磁化処理および親油化処理が施された磁性体を重合性モノマーに分散させ、この重合性モノマーを懸濁重合して磁性ポリマー粒子を得る方法（特開昭５９−２２１３０２号公報参照）。
【０００５】
（２）親油化処理が施された磁性体をビニル芳香族モノマーを含む有機相に分散させ、この分散体を、ホモジナイザーを用いて水性相へ均質に分散させた後重合することにより、比較的小粒径の磁性ポリマー粒子を得る方法（特公平４−３０８８号公報参照）。
【０００６】
（３）特定の官能基を有する多孔ポリマー粒子の存在下に鉄化合物を析出させ、この鉄化合物を酸化することで、当該多孔ポリマー粒子の内部に磁性体を導入し、２μｍ以上の大粒径かつ均一径の磁性ポリマー粒子を得る方法（特公平５−１０８０８号公報）。
【０００７】
しかしながら、上記（１）の方法では、超常磁性体ではない保磁力を有する磁性体を磁化処理するために、重合の際に分散粒子が凝集融着し、得られる磁性ポリマー粒子は、粒径が３〜２５μｍの大粒径の粒子となる。そして、このような磁性ポリマー粒子は、水性媒体中で沈降しやすいという問題があり、また、特定物質の吸着剤として用いる場合に、粒子の表面積が小さいために十分な量の目的物質を吸着することができないという問題もある。
【０００８】
上記（２）の方法により得られる磁性ポリマー粒子は、粒子内部における磁性体の均一分散性に劣るものとなり、当該磁性体は、粒子表面近傍に局在化される。このため、磁性ポリマー粒子から鉄イオンが溶出したり、酸性条件下において磁性体が溶解流出したりして磁性ポリマー粒子としての特性が損なわれるという問題がある。
【０００９】
上記（３）の方法は、磁性ポリマー粒子の製造工程が複雑であり、また、磁性体がポリマーによってカプセル化されていないため、鉄イオンが溶出するという問題がある。
【００１０】
一方、ポリマー粒子エマルジョンの中で鉄化合物を析出させることにより、当該ポリマー粒子の表面をフェライト化する方法が開示されている（特開平３−１１５８６２号公報および特開平５−１３８００９号公報参照）。しかしながら、この方法により得られる磁性ポリマー粒子は、粒子表面に磁性体が存在するために、鉄イオンの溶出が顕著に発生するという問題がある。
【００１１】
上記のような従来の合成法によって得られる磁性ポリマー粒子を、例えば診断薬担体として用いると、十分な感度が得られなかったり、非特異酵素反応を示して良好な実用性能が得られなかったりする。この理由は、磁性ポリマー粒子の粒子表面に磁性体が部分的に露出し、あるいは粒子表面と粒子内部に存在する磁性体との間にミクロパスが形成されているため、鉄イオンが外部に溶出して実用性能に悪影響を及ぼすからであると考えられる。
【００１２】
鉄イオンの外部への溶出をある程度抑制するものとして、磁性体粒子を芯材として疎水性架橋モノマーを水相中で重合することにより、磁性体粒子を内包した磁性ポリマー粒子を得る技術が開示されているが（特開平２−２８６７２９号公報参照）、この技術によっても、鉄イオンの溶出を十分に抑制することはできない。また、磁性ポリマー粒子の表面に、磁性体を含まないポリマーからなる被覆層を形成する技術が開示されているが（特公平５−１６１６４号公報参照）、その具体的な方法は、界面重縮合法とスプレードライ噴霧法のみしか示されておらず適用範囲が限られている。
【００１３】
以上のように、従来の合成法により得られる磁性ポリマー粒子は、鉄イオンの外部への溶出という問題を有するために、鉄イオンの溶出による影響を受けない用途・分野にしか適用することができないのが現状である。このため、磁性体の分散性に優れ、鉄イオンを外部に溶出させない磁性ポリマー粒子の開発が望まれている。
【００１４】
また、実用上の観点から、磁性ポリマー粒子が、水性媒体中で沈降しにくく、均質な分散状態を維持していることが必要である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、磁性体の均一分散性に優れた新規な磁性ポリマー粒子を提供することにある。本発明の第２の目的は、鉄イオンを溶出させることがなく、種々の用途・分野に広く適用することのできる磁性ポリマー粒子を提供することにある。本発明の第３の目的は、水性媒体中で沈降しにくい磁性ポリマー粒子を提供することにある。本発明の第４の目的は、上記のような優れた特性を有する磁性ポリマー粒子を確実に製造することのできる製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性ポリマー粒子は、ポリマー中に磁性体を含有してなる磁性ポリマー粒子であって、前記ポリマーは、（Ａ）下記（Ａ１）成分２０〜９０重量％および下記（Ａ２）成分８０〜１０重量％からなる構成成分５０〜１００重量部と、（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸０〜５０重量部と、（Ｃ）前記（Ａ）、（Ｂ）以外のビニルモノマー０〜５０重量部とからなる混合モノマー１００重量部の共重合体よりなり、数平均粒子径が０．０２〜１０μｍであることを特徴とする。
【００１７】
（Ａ１）成分：（メタ）アクリル酸アルキルエステル、およびカルボン酸のビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の疎水性モノマー。
【００１８】
（Ａ２）成分：前記（Ａ１）成分以外の（メタ）アクリル酸エステル、および前記（Ａ１）成分以外のカルボン酸ビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の親水性モノマー。
【００１９】
本発明の磁性ポリマー粒子においては、前記磁性ポリマー粒子の表面に、磁性体を含まないポリマーからなる被覆層が形成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の磁性ポリマー粒子の製造方法は、親油化処理された磁性体を、上記（Ａ１）成分を含む疎水性モノマー中に分散させてモノマー組成物を調製し、このモノマー組成物を水相に乳化分散させて懸濁液を得、得られる懸濁液に、上記（Ａ２）成分を含む親水性モノマーを添加した後重合することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜磁性ポリマー粒子＞
以下、本発明の磁性ポリマー粒子について詳細に説明する。
本発明の磁性ポリマー粒子は、特定の混合モノマーの共重合体よりなるポリマー中に磁性体が分散含有（内包）されて構成されている。
【００２２】
本発明の磁性ポリマー粒子を構成する磁性体は、超常磁性体であることが好ましい。斯かる超常磁性体としては、例えば四三酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、γ−重三二酸化鉄（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）、各種フェライト、鉄、マンガン、コバルト、クロムなどの金属、コバルト、ニッケル、マンガンなどの合金を挙げることができ、これらのうち、四三酸化鉄が特に好ましい。
磁性ポリマー粒子を構成する磁性体の粒子径は、４０〜３００Åであることが好ましく、更に好ましくは５０〜２００Å、特に好ましくは６０〜１５０Åとされる。この粒子径が４０Å未満である場合には、当該磁性体を親油化処理するための処理剤（脂肪酸、シランカップリング剤、チタンカップリング剤）が多量に必要となり、当該磁性体の割合が低下して、磁気応答性が不良となることがある。一方、この粒子径が３００Åを超える場合には、得られる磁性ポリマー粒子が磁化されたものとなり、当該磁性ポリマー粒子が相互に凝集して水性媒体中で沈降しやすくなる。なお、球状でない磁性体の粒子径としては、それぞれの磁性体の最長径と最短径との平均値をとるものとする。
【００２３】
磁性ポリマー粒子における磁性体の含有割合としては、ポリマー１００重量部に対して、１〜１００重量部であることが好ましく、更に好ましくは５〜８０重量部、特に好ましくは１０〜６０重量部とされる。磁性体の含有割合が１重量部未満である場合には、これを含有する磁性ポリマー粒子が十分な磁気応答性を発現することができず、一方、含有割合が１００重量部を超える場合には、得られる磁性ポリマー粒子の粒子表面に磁性体が露出して鉄イオンの溶出などの問題を招き、また、磁性ポリマー粒子が脆くなって実用的な強度を有するものとならない。
【００２４】
磁性ポリマー粒子を構成するポリマーは、上記（Ａ１）成分および上記（Ａ２）成分からなる必須の構成成分〔以下「構成成分（Ａ）」ともいう〕と、任意成分である（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸と、任意成分である（Ｃ）ビニルモノマー〔（Ａ）成分、（Ｂ）成分以外のビニルモノマー〕との共重合体よりなる。
【００２５】
ポリマーを得るための必須成分である（Ａ１）成分は、▲１▼ （メタ）アクリル酸アルキルエステル、および、▲２▼ カルボン酸のビニルエステルから選ばれる疎水性モノマーである。なお、この明細書において、「疎水性モノマー」とは、２０℃における水への溶解度が０．１重量％未満であるモノマーをいうものとする。
【００２６】
（Ａ１）成分である（メタ）アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は、４以上であることが好ましく、更に好ましくは４〜１８、特に好ましくは６〜１２とされる。また、前記アルキル基は、鎖状であっても環状であってもよい。
【００２７】
（Ａ１）成分であるカルボン酸ビニルエステルを得るためのカルボン酸の炭素数は、４以上であることが好ましく、更に好ましくは４〜１８、特に好ましくは６〜１２とされる。
【００２８】
斯かる（Ａ１）成分の具体例としては、例えばブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの炭素数４〜１８のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸アクリル酸アルキルエステル；「ビスコート８Ｆ」、「ビスコート１７Ｆ」〔大阪有機化学工業（株）製〕などとして市販されているフッ素系の（メタ）アクリル酸アルキルエステル；酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、２−エチルヘキサン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどの炭素数４〜１８のカルボン酸のビニルエステルを挙げることができ、これらは単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。これらのうち、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートおよびシクロヘキシル（メタ）アクリレートなどが（Ａ１）成分として特に好ましい。
【００２９】
ポリマーを得るための必須成分である（Ａ２）成分は、▲１▼ （Ａ１）成分以外の（メタ）アクリル酸エステル、および、▲２▼ （Ａ１）成分以外のカルボン酸ビニルエステルから選ばれる親水性モノマーである。なお、この明細書において、「親水性モノマー」とは、２０℃における水への溶解度が０．１重量％以上であるモノマーをいうものとする。
【００３０】
斯かる（Ａ２）成分の具体例としては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ′−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、カルビトールアクリレート、メチルトリグリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、シアノエチル（メタ）アクリレート、２−２ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジアリルフタレートなどの（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物；酢酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステルを例示することができ、これらは単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。これらのうち、メチル（メタ）アクリレートおよびエチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどが（Ａ２）成分として特に好ましい。
【００３１】
ポリマーを得るための任意成分である（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸などのジカルボン酸およびその無水物を例示することができ、これらは単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３２】
ポリマーを得るための任意成分である（Ｃ）ビニルモノマーとしては、構成成分（Ａ）および（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸と共重合可能なビニルモノマーであれば特に限定されるものではなく、例えばブタジエン、イソプレンなどの共役二重結合化合物；４−メチル−１−ペンテンなどのα−オレフィン化合物；Ｎ−メチロールアクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチレンビスアミドなどのアミド化合物；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物；スチレンスルホン酸塩、イソプレンスルホン酸塩などスルホン化合物；スチレン、ジビニルベンゼンなど芳香族系モノマーを例示することができ、これらは単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３３】
ポリマーを得るために使用する上記モノマーの混合物（混合モノマー）に占める構成成分（Ａ）の使用割合としては、混合モノマー１００重量部あたり、通常５０重量部以上とされ、好ましくは６０重量部以上とされる。構成成分（Ａ）の使用割合が５０重量部未満である場合には、得られるポリマー中に磁性体を均一に分散させることができず、当該磁性体が粒子表面近傍に局在化して、鉄イオンの溶出を招きやすい。
【００３４】
また、構成成分（Ａ）における（Ａ１）成分と（Ａ２）成分の割合としては、「（Ａ１）成分：（Ａ２）成分〔重量比〕」が２０：８０〜９０：１０となる割合とされる。（Ａ１）成分の割合が２０重量％未満である場合には、得られるポリマー中に磁性体を均一に分散させることができない。一方、（Ａ１）成分の割合が９０重量％を超える場合には、得られるポリマーのガラス転移点が過小となって、磁性ポリマー粒子の強度低下を招く。
【００３５】
磁性ポリマー粒子の数平均粒子径としては、通常０．０２〜１０μｍとされ、好ましくは０．０５〜５μｍ、更に好ましくは０．１〜２μｍとされる。数平均粒子径が０．０２μｍ未満である場合には、十分な磁気応答性を発現することができない。一方、数平均粒子径が１０μｍを超える場合には、当該磁性ポリマー粒子が水性媒体中で沈降しやすくなり、また、当該磁性ポリマー粒子は粒子表面積が小さいものとなり、特定物質の吸着剤としてこれを用いる場合に、十分な量の目的物質を吸着することができない。
【００３６】
本発明の磁性ポリマー粒子は、水性媒体中で沈降しにくく、当該水性媒体中において均質な分散状態で存在できること（以下、この特性を「静置安定性」ともいう。）が取扱性の観点から好ましい。具体的には、磁性ポリマー粒子を水性媒体に分散させて固形分濃度が１重量％の磁性ポリマーラテックスを調製し、この磁性ポリマーラテックスを液相の高さが２ｃｍになるよう容器内に収容し、磁性ポリマー粒子が均一に分散されるまで容器を振盪した後、１０分間静置したときに、液面から液面下１ｃｍに至る液相の上層部分の固形分濃度が０．１重量％以上であることが好ましく、更に好ましくは０．３重量％以上、特に好ましくは０．６重量％以上とされる。
【００３７】
また、本発明の磁性ポリマー粒子は、その表面に、磁性体を含まないポリマーからなる層（以下「表面被覆層」ともいう）が形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、粒子内部に存在する磁性体による優れた取扱性が損なわれることなく、磁性ポリマー粒子からの鉄イオンの溶出を確実に防止することができる。ここで、表面被覆層の厚さは、使用する磁性体の最長径よりも大きいことが好ましく、通常１００Å以上とされる。
【００３８】
＜磁性ポリマー粒子の製造方法＞
本発明の製造方法は、親油化処理が施された磁性体を、（Ａ１）成分を含む疎水性モノマー中に分散してモノマー組成物を調製し、このモノマー組成物を有機相として水相中に乳化分散（微粒子化）させて懸濁液を得、次いで、この懸濁液に、（Ａ２）成分を含む親水性モノマーを添加した後重合する点に特徴を有するものであり、このような製造方法によれば、本発明の磁性ポリマー粒子が水性媒体中に分散されてなる分散体（磁性ポリマーラテックス）を確実に製造することができる。
【００３９】
本発明の製造方法に使用される磁性体は、親油化処理が施されたものであることが必要とされる。親油化処理が施されていない磁性体を使用して磁性ポリマー粒子を製造すると、当該磁性体が磁性ポリマー粒子の粒子表面近傍に偏在し、更には粒子表面に磁性体が露出して、鉄イオンの水性媒体への溶出を招く。磁性体を親油化処理する方法としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤などの表面処理剤により処理する方法、磁性体に脂肪酸塩などを吸着させる方法など特に限定されるものではない。また、市販の磁性流体から分散媒を除去して得られる磁性体を使用することもできる。
【００４０】
本発明の製造方法において、磁性体の分散媒としてモノマー組成物を構成する疎水性モノマーは、上記（Ａ１）成分の中から選ばれる。なお、モノマー組成物を構成する疎水性モノマーの全てが（Ａ１）成分からなることが好ましいが、上記（Ｃ）ビニルモノマーから選ばれる疎水性のモノマーを、（Ａ１）成分とともに使用することもできる。
疎水性モノマー中に分散させる磁性体の量は、当該疎水性モノマー１００重量部に対して通常２〜３００重量部とされる。
磁性体の分散媒として親水性モノマーを使用すると、当該親水性モノマー中に、親油化処理が施された磁性体を均一に分散させることができず、得られるモノマー組成物において磁性体の凝集による粗大粒子が析出し、このようなモノマー組成物では、水相に乳化分散させることができない。
【００４１】
モノマー組成物（有機相）を水相中に乳化分散させるために使用する分散機としては、従来公知の超音波分散機および高剪断速度の分散機などを使用することができる。超音波分散機の形式は特に制限されるものではなく、例えば、ホーン型発振子を備えてなる分散機、プレート型発振子を備えてなる分散機、発振部に液を流通させる連続式の分散機などを例示することができる。また、高剪断速度の分散機としては、例えばホモミキサー、コロイドミル、ジェットホモジナイザー、高圧ホモジナイザーなどを例示することができ、これらの分散機は、目的とする分散粒子径に応じて適宜選択することができる。さらに、多孔膜または多孔フィルターを介してモノマー組成物（有機相）を水相中に押し出すことによって有機相を水相中に乳化分散させる膜乳化法を採用することもできる。
【００４２】
なお、モノマー組成物の分散媒となる水相中には、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、水溶性高分子、無機系懸濁保護剤などの界面活性剤または乳化剤が添加されていてもよい。これらのうち、幅広い粒子径の粒子を得る場合に適用することができ、正負いずれの表面荷電の粒子も合成できるという点から部分ケン化ポリビニルアルコールが好ましい。
【００４３】
以上のようにして得られる懸濁液に添加される親水性モノマーは、（Ａ２）成分の中から選ばれ、さらに、（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸および（Ｃ）ビニルモノマーのうち、上記の溶解度条件を具備するものを親水性モノマーとして併用することができる。
【００４４】
本発明の製造方法において、モノマーを重合するための重合開始剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知のラジカル重合開始剤、例えば有機過酸化物、アゾ系開始剤、過硫酸塩系開始剤などを使用することができる。これらのうち、油溶性重合開始剤を使用することが好ましい。特に、疎水性モノマー中に磁性体を分散してモノマー組成物を調製する際に、油溶性重合開始剤を添加することが好ましく、これにより、磁性体を含有しないポリマー粒子の生成を防止することができる。
【００４５】
モノマーの重合反応は無酸素雰囲気下において行うことが好ましい。反応温度は、使用する重合開始剤の分解温度によっても異なるが、例えばベンゾイルペルオキシドを用いる場合には７５〜８５℃で好適に重合反応を進行させることができる。
【００４６】
また、本発明の製造方法において、磁性体を含まないポリマーからなる表面被覆層が形成されてなる磁性ポリマー粒子を得るための具体的調製方法としては、下記（１）〜（２）の方法を挙げることができる。
【００４７】
（１）懸濁液に添加される親水性モノマーを一部と残部とに分割し、親水性モノマーの一部を懸濁液に添加して重合させた後、親水性モノマーの残部を添加して更に重合を行う方法。
（２）重合反応終了後、得られる磁性ポリマー粒子に強酸を接触させ、磁性ポリマー粒子の表面近傍に存在する磁性体を溶出除去する方法。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下において、「％」および「部」は、それぞれ、「重量％」および「重量部」を意味するものとする。
【００４９】
〔実施例１〕
親油化処理された酸化鉄よりなる粉末状（粒子径８０〜１２０Å）の超常磁性体４０部を、２−エチルヘキシルアクリレート〔（Ａ１）成分〕４０部に添加し、この系を混合攪拌することにより超常磁性体を分散させた。次いで、油溶性重合開始剤として有機過酸化物「パーブチルＯ」〔日本油脂（株）製〕２部を添加・均一化してモノマー組成物を調製した。
【００５０】
このようにして得られたモノマー組成物（有機相）を、ポリビニルアルコールの１％水溶液（水相）１０００部に添加し、ホーン型発振子を備えてなる分散機を用いて乳化分散させて（分散粒子径：０．１〜１μｍ）懸濁液を調製した。次いで、当該懸濁液を、窒素置換された容量２リットルのセパラブルフラスコ内に移し替え、エチレングリコールジメタクリレート〔（Ａ２）成分〕２０部と、メチルメタクリレート〔（Ａ２）成分〕３５部と、メタクリル酸〔（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸〕５部とを添加した後、この系を８０℃に昇温し、窒素雰囲気下において回転数１７０ｒｐｍで攪拌しながら６時間にわたり懸濁重合させることにより、本発明の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。以上のようにして得られた磁性ポリマーラテックスは、重合転化率が９９％、磁性ポリマー粒子中における超常磁性体の含有割合が２１％、固形分濃度が１３％の分散体であった。
【００５１】
以上のようにして得られた磁性ポリマーラテックスについて、磁性ポリマー粒子の数平均粒子径を測定し、磁性ポリマー粒子における超常磁性体の分散性および静置安定性を評価した。評価方法は下記のとおりである。結果を表１に示す。
【００５２】
＜磁性ポリマー粒子の数平均粒子径＞
酢酸ウラニルで染色した後、透過型電子顕微鏡による磁性ポリマー粒子の電子顕微鏡写真を撮影し、無作為に選んだ５００個以上の磁性ポリマー粒子の粒子径を測定して数平均粒子径を求めた。
【００５３】
＜超常磁性体の分散性の評価＞
酢酸ウラニルで染色した後、透過型電子顕微鏡により磁性ポリマー粒子における超常磁性体の分散状態を観察し、ポリマー粒子の内部全体に均一に分散し、またはポリマー粒子の中心部に分散している場合を「良好」、ポリマー粒子の表面近傍の一部、または表面近傍の全部に局在化している場合を「不良」と判定した。
【００５４】
＜静置安定性の評価＞
磁性ポリマーラテックスを希釈して固形分濃度（ｃ_０）を１％に調整し、この希釈液を、液相の高さが２ｃｍとなるよう容量２０ｍｌのサンプルビン内に収容し、磁性ポリマー粒子が均一に分散されるまで容器を振盪した後１０分間静置し、液面から液面下１ｃｍに至る上層部分のみを取り出して固形分濃度（ｃ）を測定し、（ｃ／ｃ_０）×１００で算出される値を静置安定指数（％）として求めた。
【００５５】
〔実施例２〜４〕
超常磁性体４０部を、表１に示す（Ａ１）成分４０部に添加したこと以外は実施例１と同様にしてモノマー組成物（有機相）を調製し、得られたモノマー組成物の各々を、ポリビニルアルコールの１％水溶液（水相）１０００部に添加して乳化分散させ懸濁液を調製した。次いで、得られた懸濁液の各々に、表１に示す親水性モノマーを添加したこと以外は実施例１と同様にして懸濁重合させることにより、本発明の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。以上のようにして得られた磁性ポリマーラテックスの各々において、重合安定性、重合転化率、磁性ポリマー粒子中における超常磁性体の含有割合、固形分濃度、磁性ポリマー粒子の数平均粒子径、磁性ポリマー粒子における超常磁性体の分散性、静置安定性についての評価結果乃至測定結果を表１に示す。なお、表１中「重合安定性」の評価は、重合後、２００メッシュのステンレス金網を通過させ、金網上に残った凝集物の量が全固形分の１０重量％未満である場合を「良好」、凝集物の量が全固形分の１０重量％以上である場合を「不良」と判定した。
【００５６】
【表１】

【００５７】
〔比較例１〕
表２に示す処方に従って、２−エチルヘキシルアクリレート〔（Ａ１）成分〕５部と、メチルメタクリレート〔（Ａ２）成分〕９０部と、メタクリル酸〔（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸〕５部とからなる混合モノマー中に超常磁性体４０部を添加して分散させたこと以外は実施例１と同様にしてモノマー組成物を調製し、得られたモノマー組成物を、ポリビニルアルコールの１％水溶液１０００部中に添加して乳化分散させ懸濁液を調製し、この懸濁液を８０℃に昇温し、窒素雰囲気下において回転数１７０ｒｐｍで攪拌しながら６時間にわたり懸濁重合させることにより、比較用の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。
【００５８】
〔比較例２〕
表２に示す処方に従って、メタクリル酸〔（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸〕５部と、スチレン〔（Ｃ）ビニルモノマー〕９５部とからなる混合モノマー中に超常磁性体４０部を添加して分散させたこと以外は比較例１と同様にしてモノマー組成物および懸濁液を調製し、懸濁重合を行うことにより比較用の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。
【００５９】
〔比較例３〕
表２に示す処方に従って、２−エチルヘキシルアクリレート〔（Ａ１）成分〕１０部と、メチルメタクリレート〔（Ａ２）成分〕１０部と、メタクリル酸〔（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸〕５部と、スチレン〔（Ｃ）ビニルモノマー〕７５部とからなる混合モノマー中に超常磁性体４０部を添加して分散させたこと以外は比較例１と同様にしてモノマー組成物および懸濁液を調製し、懸濁重合を行うことにより比較用の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。
【００６０】
比較例１〜３により得られた磁性ポリマーラテックスの各々において、重合安定性、重合転化率、磁性ポリマー粒子中における磁性体の含有割合、固形分濃度、磁性ポリマー粒子の数平均粒子径、磁性ポリマー粒子における磁性体の分散性、静置安定性についての評価結果乃至測定結果を表２に示す。
【００６１】
〔比較例４〕
粒子径３０００Åのマグネタイト微粒子「マグネタイトＥＰＴ５００」〔戸田工業（株）製〕をオレイン酸ナトリウムにより親油化処理することにより強磁性体を調製した。超常磁性体に代えて前記強磁性体を使用したこと以外は実施例１と同様にしてモノマー組成物および懸濁液を調製し、懸濁重合を行うことにより比較用の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。得られた磁性ポリマーラテックスにおいて、重合安定性、重合転化率、磁性ポリマー粒子中における磁性体の含有割合、固形分濃度、磁性ポリマー粒子の数平均粒子径、磁性ポリマー粒子における磁性体の分散性、静置安定性についての評価結果乃至測定結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】

【００６３】
〔実施例５〕
懸濁重合を開始してから３時間経過した後、反応系に、メチルメタクリレート１９部と、メタクリル酸１部とを添加し、さらに５時間懸濁重合させたこと以外は実施例１と同様にして本発明の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。このようにして得られた磁性ポリマーラテックスの重合転化率は９８％であり、磁性ポリマーラテックスを構成するこの実施例の磁性ポリマー粒子には、磁性体を含まない表面被覆層が形成されていた。
【００６４】
〔実施例６〕
実施例１により得られた磁性ポリマーラテックス１００部を０．１規定の塩酸１０００部に添加し、磁性ポリマー粒子の表面近傍に存在する磁性体を、磁性ポリマー粒子から溶出除去した。次いで、当該磁性ポリマー粒子を磁気分離により洗浄して精製することにより、本発明の磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）を製造した。磁性ポリマーラテックスを構成するこの実施例の磁性ポリマー粒子には、磁性体を含まない表面被覆層が形成されていた。
【００６５】
＜試験例１＞
下記のような試験を実施することにより、免疫診断薬担体粒子（酵素免疫法の担体）としての評価を行った。
実施例１〜６および比較例１〜４により得られた磁性ポリマーラテックスの各々を固形分換算で１０ｍｇ採取し、採取した磁性ポリマーラテックスから磁性ポリマー粒子を磁気分離して、この磁性ポリマー粒子をリン酸生理食塩水緩衝液（ｐＨ７．５）１ｍｌ中に分散させた。次いで、この分散液に抗ヒトＩｇＭ抗体を２００μｇ添加し、室温で１時間ゆるく振盪して粒子表面に前記抗体を吸着させることにより磁性ポリマー粒子を感作させた。なお、感作後の磁性ポリマー粒子を磁気分離し、分離後の上澄み液中に前記抗体が残存しているか否かについて、２８０ｎｍにおける吸光度を測定することにより確認したところ、何れの上澄み液においても前記抗体の存在は認められず、従って、添加した全ての抗体が磁性ポリマー粒子に吸着されていることが確認された。
【００６６】
磁気分離された磁性ポリマー粒子（抗ヒトＩｇＭ抗体感作粒子）の各々に、０．５％の牛血清アルブミンと、０．１％のポリエチレングリコールとを含むリン酸生理食塩水緩衝液の溶液（ｐＨ７．５）１ｍｌを添加し、バイブレータにより振動分散させた後、室温で３０分間ゆるく振盪して、前記抗体が吸着されていない粒子表面をアルブミンでブロッキング処理することにより、実施例１〜６および比較例１〜４に係る酵素免疫法（ＥＩＡ法）の診断薬粒子を調製した。
【００６７】
上記のようにして調製された診断薬粒子の各々を用いて下記の操作を行った。０ｎｇ／ｍｌ，５０ｎｇ／ｍｌ，１００ｎｇ／ｍｌ，５００ｎｇ／ｍｌの濃度でヒトＩｇＭ抗原を含むリン酸生理食塩水緩衝液１００μｌを調製し、それぞれについて、診断薬粒子を含む分散液２０μｌを添加して室温で３０分間静置した。続いて、磁気分離した磁性ポリマー粒子にアセチルコリンエステラーゼを結合させた抗ヒトＩｇＭ抗体１００μｇを含む溶液を２００μｌ添加し、バイブレータにより振動分散させた後２５℃で１時間静置した。
【００６８】
次いで、アセチルコリンエステラーゼの基質である「Ｅｌｌｍａｎ’ｓ試薬」（Ｃａｙｍａｎ社製）を１００μｌ添加し、室温で１０分間ゆるく振盪して酵素反応発色させ、反応停止液である２規定の硫酸を５０μｌ添加してから、４１２ｎｍにおける吸光度を測定した。また、対照試験として、ヒトＩｇＭ抗原を含まないリン酸生理食塩水緩衝液１００μｌに、感作していない粒子を含む分散液２０μｌを添加して同様の操作を行って吸光度を測定した。これら結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】

【００７０】
実施例１〜６に係る磁性ポリマー粒子は、感作されていない状態では殆ど発色が認められず、抗ヒトＩｇＭ抗体で感作することによって抗原の濃度にほぼ比例した酵素発色が生じており、酵素免疫法の診断薬粒子として良好な性能を有するものであった。これに対して、比較例１〜４に係る磁性ポリマー粒子は、未感作状態において酵素発色が生じており、非特異発色性が著しいために診断薬粒子として使用できるものでなかった。
【００７１】
＜試験例２＞
ヒト白血球の癌細胞であるＫ５６２細胞を１重量％牛胎児血清を含むＰＲＭ１−１６４０培地で培養した。培養懸濁液中における細胞の数が５０万個／ｍＬとなった時点で、この培養懸濁液１ｍＬをサンプリングチューブに取り、５００ｒｐｍで５分間遠心分離して細胞を回収した。回収した細胞に対しリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７．２）１ｍＬを添加した後、超音波処理により無細胞化した。
この無細胞化したＫ５６２細胞溶解液を、３本の遠心チューブ（容積２ｍＬ）に０．５ｍＬずつ取り、１０ｍＭのリン酸緩衝液（ｐＨ５）によって２ｍＬまで希釈した。次いで、遠心チューブの各々に、エイズウィルスＤＮＡを組み込んで培養したヒト白血球（ＮＹ１０株）から取ったＨＩＶ−１ＤＮＡを、それぞれ、０分子、１０分子、５０分子分添加した。ボルテックス後、遠心チューブの各々に、実施例２により得られたカチオン性の磁性ポリマー粒子が分散されてなる固形分濃度１０重量％の分散体２μＬを添加し、室温下、１０ｒｐｍで５分間回転攪拌した。次いで、磁性ポリマー粒子を磁気分離し、分離された磁性ポリマー粒子の各々に、下記表４に示すＰＣＲ反応液を２５μＬずつ添加して、ＰＣＲ反応を行った。
【００７２】
【表４】

【００７３】
上記表４中、「プライマーＳＫ１４５Ａ」の配列は、「５’ＣＣＣＡＣＡＡＧＡＴＴＴＡＡＡＣＡＣＣＡ３’」であり、「プライマーＳＫ４５１Ａ」の配列は、「５’ＴＧＡＡＧＧＧＴＡＣＴＡＧＴＡＧＴＴＣＣ３’」であって、これらをＤＮＡ合成器「３８１Ａ型」（アプライドバイオシステム社製）を用いて、メーカーマニュアルに従って合成した後、ＨＰＬＣで精製品を得た。
【００７４】
なお、ＰＣＲ反応は、「サーマルサイクラーモデルＪＰ２０００」（ＰＥＲＫＩＮＥＬＭＥＲＣＥＴＵＳ社製）を用いて、（９４℃×０．５分間，５５℃×１．０分間，７２℃×１．５分間）を３０サイクルと、７２℃×７分間のプログラムで増幅反応を行った。
【００７５】
上記１回目のＰＣＲ法による増幅反応の生成物を５μＬ取り、「プライマーＳＫ１４５Ａ」に代えて「プライマーＳＫ１４５」〔タカラ製〕を使用し、
「プライマーＳＫ４５１Ａ」に代えて「プライマーＳＫ４５１」〔タカラ製〕を使用したこと以外は同様にしてＮｅｓｔｅｄＰＣＲ法の反応を行った。
【００７６】
ＰＣＲ法およびＮｅｓｔｅｄＰＣＲ法の反応増幅産物を、２重量％のアガロースゲル「Ａｇａｒｏｓｅ１６００」〔和光純薬製〕を用いてＴＢＥ緩衝液（５０ｍＭホウ酸からなる緩衝液，ｐＨ８．２）中でＭｕｐｉｄ型電気泳動装置で泳動させ、エチジウムブロマイド染色後に波長２５４ｎｍの紫外線照射下で検出した。これらの結果を表５に示す。
【００７７】
【表５】

【００７８】
表５に示す結果により、本発明の磁性ポリマー粒子を用いることにより、遠心分離の代わりに磁気分離を利用しＤＮＡを回収することができるため、ＰＣＲ法に利用できることがわかった。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、磁性体の均一分散性に優れた新規な磁性ポリマー粒子を提供することができる。
本発明の磁性ポリマー粒子は、磁気応答性に優れていると共に、当該磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）において、磁性ポリマー粒子から水性媒体中に鉄イオンが溶出する問題を生じないので、この問題のために磁性ポリマーラテックスの適用が制限されていた各種の用途・技術分野においても好適に用いることができる。また、本発明の磁性ポリマー粒子は、水性媒体中で沈降しにくく、当該水性媒体中において均質な分散状態で存在することができる。
【００８０】
請求項２記載の発明によれば、表面被覆層が形成されてなる新規な磁性ポリマー粒子を提供することができ、当該磁性ポリマー粒子の分散体（磁性ポリマーラテックス）は、磁性ポリマー粒子から水性媒体中への鉄イオンの溶出を確実に防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、上記のような優れた特性を有する磁性ポリマー粒子およびその分散体を確実に製造することができる。
【００８１】
本発明の磁性ポリマー粒子は、上記のような優れた特性により、磁気応答性の要求される種々の用途・分野に広く適用することができる。例えば、抗原、抗体、蛋白、核酸などを物理的乃至は化学的に吸着させることにより、診断薬として広い範囲に適用することができる。また、酵素免疫法の診断薬として用いる場合において、磁性ポリマー粒子からの鉄イオンの溶出に起因して生じる非特異発色が抑制されるので、診断薬としての実用性および信頼性がさらに高められている。また、磁性ポリマー粒子の粒子表面に磁性体が露出することがないので、静電特性、成膜性に優れ、磁性トナー、磁性インク、磁性塗料としても有用である。

Claims

ポリマー中に磁性体を含有してなる磁性ポリマー粒子であって、
前記ポリマーは、
（Ａ）下記（Ａ１）成分２０〜９０重量％および下記（Ａ２）成分８０〜１０重量％からなる構成成分５０〜１００重量部と、
（Ｂ）エチレン性不飽和カルボン酸０〜５０重量部と、
（Ｃ）前記（Ａ）、（Ｂ）以外のビニルモノマー０〜５０重量部と
からなる混合モノマー１００重量部の共重合体よりなり、
数平均粒子径が０．０２〜１０μｍであることを特徴とする磁性ポリマー粒子。
（Ａ１）成分：（メタ）アクリル酸アルキルエステル、およびカルボン酸のビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の疎水性モノマー。
（Ａ２）成分：前記（Ａ１）成分以外の（メタ）アクリル酸エステル、および前記（Ａ１）成分以外のカルボン酸ビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の親水性モノマー。
請求項１記載の磁性ポリマー粒子の表面に、磁性体を含まないポリマーからなる被覆層が形成されていることを特徴とする磁性ポリマー粒子。
親油化処理された磁性体を、下記（Ａ１）成分を含む疎水性モノマー中に分散させてモノマー組成物を調製し、
このモノマー組成物を水相に乳化分散させて懸濁液を得、
得られる懸濁液に、下記（Ａ２）成分を含む親水性モノマーを添加した後重合することを特徴とする磁性ポリマー粒子の製造方法。
（Ａ１）成分：（メタ）アクリル酸アルキルエステル、およびカルボン酸のビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の疎水性モノマー。
（Ａ２）成分：前記（Ａ１）成分以外の（メタ）アクリル酸エステル、および前記（Ａ１）成分以外のカルボン酸ビニルエステルから選ばれる少なくとも１種の親水性モノマー。