JP5152884B2 - Method for producing polymer-coated ferromagnetic particles and polymer-coated ferromagnetic particles - Google Patents
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Description
本発明は、ポリマーによる被覆が良好であるとともに磁界に対する応答の良好なポリマー被覆強磁性粒子の製造方法、ポリマー被覆強磁性粒子、およびポリマー被覆強磁性粒子の用途に関する。 The present invention relates to a method for producing polymer-coated ferromagnetic particles having good polymer coating and good response to a magnetic field, polymer-coated ferromagnetic particles, and uses of polymer-coated ferromagnetic particles.
フェライトなどバルクの状態で強磁性を示す物質では、その形状が粒子状である場合には、粒子サイズが極めて小さくなると超常磁性を示し強磁性を示さないが、粒子サイズがある大きさ以上になると強磁性を示し、磁気的な吸引力により凝集塊を形成しやすくなる。凝集塊が形成されると、実効的な粒子の径が大きくなり、また流体中に分散した粒子の分散状態が不安定になるなど、粒子として使用する際にさまざまな不都合が生じることになる。そこで強磁性粒子が凝集塊を形成するのを避けるために、強磁性粒子にポリマーを被覆し、磁気的な吸引力に対し立体障害を与えたり、ポリマーの有する官能基の間の静電反発を利用するなどの方法で、強磁性粒子間の凝集力を弱めた状態にした上で使用することが多く行われている。このようにポリマーで被覆された強磁性粒子は、例えば電子写真トナーの磁性キャリヤをはじめ、磁性コロイド、磁性インク、磁性塗料などへの応用例を挙げることができ、さらに成型されてプラスティック磁石として用いられるなど、多くの工業分野で幅広く利用されている。また近年では生物科学や医療の分野において、ポリマー被覆のフェライト粒子など、ポリマーで被覆された強磁性粒子の応用の重要性が高まってきた。 In the case of a substance that exhibits ferromagnetism in a bulk state such as ferrite, when the shape is particulate, superparamagnetism is exhibited when the particle size is extremely small, and ferromagnetism is not exhibited, but when the particle size exceeds a certain size. It exhibits ferromagnetism and tends to form agglomerates by magnetic attraction. When an agglomerate is formed, various inconveniences occur when used as particles, for example, the effective particle diameter increases and the dispersion state of the particles dispersed in the fluid becomes unstable. Therefore, in order to avoid the formation of agglomerates of the ferromagnetic particles, the ferromagnetic particles are coated with a polymer to give a steric hindrance to the magnetic attraction force, or electrostatic repulsion between the functional groups of the polymer. It is often used after the cohesive force between the ferromagnetic particles is weakened by a method such as use. The ferromagnetic particles coated with the polymer can be applied to, for example, a magnetic carrier of an electrophotographic toner, a magnetic colloid, a magnetic ink, a magnetic paint, and the like, and further molded and used as a plastic magnet. It is widely used in many industrial fields. In recent years, in the fields of bioscience and medicine, the importance of applying ferromagnetic particles coated with polymers such as polymer-coated ferrite particles has increased.
本発明者らは、これまでにポリマー粒子とフェライト微粒子とを結合し複合化した微粒子（特許文献１：特開２００２−０９０３６６号公報）を開発し、さらに有機物質とフェライトとを直接結合させたフェライト結合有機物質（特許文献２：ＷＯ ０３／０６６６４４ Ａ１公報）を開発し、特定の薬物に対する受容体の精製・同定などの用途において、多くの望ましい性質が得られることを示してきた。 The present inventors have so far developed fine particles (patent document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-090366) in which polymer particles and ferrite fine particles are combined to form a composite, and further, an organic substance and ferrite are directly bonded. Ferrite-binding organic substances (Patent Document 2: WO 03/066644 A1) have been developed and have shown that many desirable properties can be obtained in applications such as purification and identification of receptors for specific drugs.
このような研究に関連した研究として、ポリマー微粒子にフェライトを結合させることによって磁性を付与したポリマー微粒子とその応用に関する研究が、例えばScientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Plenum Press 1997（非特許文献１）に記載されている。 As research related to such research, research on polymer fine particles imparted with magnetism by binding ferrite to polymer fine particles and its application is, for example, Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Plenum Press 1997 (Non-patent Document 1). It is described in.
またフェライト粒子などの無機物の微粒子をポリマーで被覆し、その被覆に生物学的分子または化学的分子と反応可能な官能基を導入し、この官能基に生物学的分子または化学的分子を結合させ、その分子の特異的相互作用を利用し、特定の生体物質の検出や分離精製などに用いることについて、例えば特許公表２００３−５１３０９３号公報（特許文献３）に記載されている。 In addition, inorganic fine particles such as ferrite particles are coated with a polymer, a functional group capable of reacting with a biological molecule or chemical molecule is introduced into the coating, and a biological molecule or chemical molecule is bonded to the functional group. For example, Patent Publication No. 2003-513093 (Patent Document 3) describes use of a specific interaction of the molecule for detection or separation / purification of a specific biological substance.
ポリマー被覆強磁性粒子における強磁性粒子としてフェライト粒子が用いられる場合の粒子径は、液体中においてコロイド状に分散した状態を保つことができる程度の大きさであること、例えば数１００ｎｍ以下と微小であることが望まれる。他方で磁界を用いた操作によく応答する磁性を有していることが望まれ、このためには粒子の単位体積あたりの磁化が著しく小さくなってしまうほどには微細でないこと、例えば３０ｎｍ以上の平均粒径を有することが望まれる。ここにフェライト粒子の微細化に伴う磁化の減少は、フェライト粒子の表面には強磁性を持たない表面層が存在するので、粒子径が小さくなると、強磁性を持たない表面層の比率が増大し、単位体積あたりの磁化が急激に減少してしまうこと、および微小粒径では、磁気的に単磁区構造を示すようになるとともに、熱ゆらぎにより容易に磁化の方向が変動する超常磁性を示すようになることによる。 When the ferrite particles are used as the ferromagnetic particles in the polymer-coated ferromagnetic particles, the particle diameter should be large enough to maintain a colloidally dispersed state in the liquid, for example, a few hundred nm or less. It is desirable to be. On the other hand, it is desirable to have magnetism that responds well to operations using a magnetic field, and for this purpose, it is not so fine that the magnetization per unit volume of the particles becomes extremely small, for example 30 nm or more It is desirable to have an average particle size. Here, the decrease in magnetization due to the refinement of ferrite particles is due to the presence of a surface layer that does not have ferromagnetism on the surface of the ferrite particle. Therefore, as the particle size decreases, the ratio of the surface layer that does not have ferromagnetism increases. In addition, the magnetization per unit volume decreases suddenly, and the minute particle diameter shows magnetic single-domain structure and superparamagnetism in which the direction of magnetization easily changes due to thermal fluctuation. By becoming.
またポリマー被覆強磁性粒子の上記各用途においては、強磁性粒子の表面がポリマーで完全に被覆されていることが望まれる。またポリマーの被覆は、使用中に損なわれることがないよう、ポリマー被覆は物理的および化学的に安定であることが望まれ、さらにポリマーとフェライトとの結合が強固であることが望まれている。 In each of the above applications of the polymer-coated ferromagnetic particles, it is desirable that the surfaces of the ferromagnetic particles are completely covered with the polymer. In addition, the polymer coating is desired to be physically and chemically stable so that the polymer coating is not damaged during use, and further, the bond between the polymer and ferrite is desired to be strong. .
磁気的な操作に対する応答が良好なポリマー被覆強磁性粒子を得るには、被覆される強磁性粒子が比較的大きな磁化を有するように比較的大きい平均粒径を選択することが望まれる。しかしながら、強磁性粒子が比較的大きな磁化を有している場合には、粒子間の磁気的な凝集力が強いため、強磁性粒子をよく分散することが困難であり、このためよく分散された強磁性粒子をそれぞれポリマーで被覆した微細なポリマー被覆強磁性粒子を得ることが困難であるという問題点があった。 In order to obtain polymer coated ferromagnetic particles with good response to magnetic manipulation, it is desirable to select a relatively large average particle size so that the coated ferromagnetic particles have a relatively large magnetization. However, when the ferromagnetic particles have a relatively large magnetization, it is difficult to disperse the ferromagnetic particles well because the magnetic cohesion between the particles is strong, and thus the particles are well dispersed. There is a problem that it is difficult to obtain fine polymer-coated ferromagnetic particles each of which is coated with a polymer.
強磁性粒子がフェライト粒子である場合の例について述べると、フェライト粒子が十分な磁化を有するには、粒径が２０ｎｍ以上であり、より好ましくは３０ｎｍ以上であり、その一方で粒径が３０ｎｍ以上になると、粒子間の磁気的な凝集力が強くなり、これらのフェライト粒子の分散が困難となり、よく分散されたフェライト粒子がそれぞれポリマー被覆された微細なポリマー被覆フェライト粒子を得ることは困難であった。このため、従来のポリマー被覆フェライト粒子は、粒子径が１０ｎｍ程度以下のフェライト粒子の凝集体をまとめてポリマー被覆した粒子サイズの比較的大きなポリマー被覆フェライト粒子と、ポリマー被覆フェライトとして微細ではあるものの、上記のような粒子径の微小さに伴い、磁化が小さく磁気的な凝集力の小さい粒子をポリマー被覆しているため、磁界に対する応答の小さいポリマー被覆フェライト粒子が知られているだけであった。
本発明は上記した粒子間に強い磁気的な凝集力を示す強磁性粒子の分散とポリマー被覆についての従来技術の問題点を解決し、微細で磁界に対する応答性の良好なポリマー被覆強磁性粒子を得るポリマー被覆強磁性粒子の製造方法を提供し、またポリマー被覆を有し分散性が良好であり、磁界に対する応答性の良好な強磁性粒子を提供する。 The present invention solves the problems of the prior art regarding dispersion of the ferromagnetic particles exhibiting a strong magnetic cohesion between the particles and the polymer coating, and makes the polymer-coated ferromagnetic particles fine and excellent in response to a magnetic field. The present invention provides a method for producing the obtained polymer-coated ferromagnetic particles, and also provides ferromagnetic particles having a polymer coating and good dispersibility and good response to a magnetic field.
本発明のポリマー被覆強磁性粒子の製造方法は、平均粒径が２０〜３００ｎｍの親水性の強磁性粒子に、親水基と疎水基とを有し親水性粒子を疎水化する、炭素数１０〜１５の脂肪酸の親水基を吸着させて疎水化し、疎水化磁性粒子を得る疎水化工程と、前記疎水化強磁性粒子に非イオン性の親水基を有し、再親水化する界面活性剤およびモノマーを有するモノマー液を水とともに混合し乳化して乳化液を得る乳化工程と、前記乳化液に開始剤を添加しラジカル付加重合により乳化重合を行なう乳化重合工程とを備えたことを特徴とする。 Method for producing a polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention, the average particle size of 20~300nm hydrophilic ferromagnetic particles, hydrophobing hydrophilic particles having a hydrophilic group and a hydrophobic group, 10 carbon atoms adsorbed hydrophilic groups 15 fatty acid hydrophobized, and hydrophobic to obtain a hydrophobic magnetic particles have a nonionic hydrophilic group to the hydrophobic ferromagnetic particles, re-hydrophilization to surfactant and monomer And an emulsion polymerization step of adding an initiator to the emulsion and performing emulsion polymerization by radical addition polymerization.
本発明者らは鋭意研究を進めた結果、強磁性粒子を界面活性物質などの疎水化物質を吸着させて疎水化した後、この疎水化された強磁性粒子とモノマー液とを、非イオン性の親水基を有する界面活性剤とともに水中にて混合して乳化して乳化液を形成し、この乳化液を乳化重合することにより、強磁性粒子の平均粒径が２０ｎｍ以上で強磁性を示し、磁気的な凝集力を有するものであっても、強磁性粒子がよく分散されてポリマー被覆されたポリマー被覆強磁性粒子を得ることができることを見出し、本発明に到達することができた。この方法によれば、例えば親水性の強磁性粒子がフェライト粒子の場合、フェライト粒子の平均粒径が３０ｎｍ以上であっても、よく分散されたフェライト粒子がポリマー被覆されたポリマー被覆フェライト粒子が形成できることがわかった。他方、強磁性粒子の平均粒径が３００ｎｍを超えると、乳化の際の強磁性粒子の性質が著しく変化することから、本発明の製造方法は、３００ｎｍ以下の強磁性粒子のポリマー被覆に適していることがわかった。なお、上記モノマー液は、モノマー自体が液状のものであってもよいし、モノマーを有機溶剤に溶解して液状にしたものであってもよい。また開始剤などを加えたモノマーミックスであってもよい。 As a result of diligent research, the present inventors have made the ferromagnetic particles hydrophobic by adsorbing a hydrophobic substance such as a surface active substance, and then making the hydrophobic ferromagnetic particles and the monomer liquid nonionic. And emulsifying by mixing with a surfactant having a hydrophilic group in water to form an emulsion, and by emulsion polymerization of this emulsion, the average particle size of the ferromagnetic particles is 20 nm or more and exhibits ferromagnetism, It has been found that even if it has a magnetic cohesive force, it is possible to obtain polymer-coated ferromagnetic particles in which the ferromagnetic particles are well dispersed and polymer-coated, and the present invention has been achieved. According to this method, for example, when the hydrophilic ferromagnetic particles are ferrite particles, even if the average particle size of the ferrite particles is 30 nm or more, polymer-coated ferrite particles in which well-dispersed ferrite particles are coated with a polymer are formed. I knew it was possible. On the other hand, when the average particle size of the ferromagnetic particles exceeds 300 nm, the properties of the ferromagnetic particles during emulsification change remarkably, so that the production method of the present invention is suitable for polymer coating of ferromagnetic particles of 300 nm or less. I found out. The monomer liquid may be a liquid monomer itself or may be a liquid obtained by dissolving the monomer in an organic solvent. Moreover, the monomer mix which added the initiator etc. may be sufficient.
本発明においては、上記界面活性剤には、非イオン性界面活性剤を用いることができるが、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とを組み合せて用いることにより、特に優れた結果を得ることができることがわかった。 In the present invention, a nonionic surfactant can be used as the surfactant, but particularly excellent results can be obtained by using a combination of a nonionic surfactant and an ionic surfactant. It turns out that you can get.
本発明のポリマー被覆強磁性粒子は、上記した製造工程により製造されたことを特徴とするポリマー被覆強磁性粒子である。また本発明のポリマー被覆強磁性粒子は、平均粒径２０〜３００ｎｍの強磁性で親水性のフェライト粒子と、親水基と疎水基とを有しこの親水基がこのフェライト粒子に吸着しこのフェライト粒子を疎水化している疎水化物質と、この疎水化物質に吸着し疎水化されたフェライト粒子を被覆しているポリマーとを備え、平均粒径が２５〜４００ｎｍであることを特徴とするものであってもよい。 The polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention are polymer-coated ferromagnetic particles produced by the above-described production process. The polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention have ferromagnetic and hydrophilic ferrite particles having an average particle diameter of 20 to 300 nm, hydrophilic groups and hydrophobic groups, and these hydrophilic groups are adsorbed on the ferrite particles. And a polymer that coats the hydrophobized ferrite particles adsorbed on the hydrophobized material and has an average particle diameter of 25 to 400 nm. May be.
本発明の有機溶剤中使用のポリマー被覆強磁性粒子は、上記ポリマー被覆強磁性粒子で構成され、耐有機溶剤性を備えていることを特徴とする。また本発明のコンビナトリアルケミストリ用磁性固相担体、たんぱく質、ペプチド、核酸 および薬剤からなる化学物質の群の少なくともいずれかのアフィニティクロマトグラフィ用磁性担体、およびペプチドまたは核酸の化学合成用磁性固相担体は、こうした有機溶剤中使用のポリマー被覆強磁性粒子を担体として用いることを特徴とする。 The polymer-coated ferromagnetic particles used in the organic solvent of the present invention is composed of the above-mentioned polymer-coated ferromagnetic particles and is characterized by having resistance to organic solvents. The magnetic solid phase carrier for combinatorial chemistry of the present invention, the magnetic carrier for affinity chromatography of at least one of the group of chemical substances consisting of proteins, peptides, nucleic acids and drugs, and the magnetic solid phase carrier for chemical synthesis of peptides or nucleic acids, Such a polymer-coated ferromagnetic particle used in an organic solvent is used as a carrier.
こうした構成のコンビナトリアルケミストリ用磁性固相担体、アフィニティクロマトグラフィ用磁性担体および化学合成用磁性固相担体は、微小サイズでありながら、メタノール、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、アセトン、ジエチルエーテル、トルエン、クロロホルムおよびヘキサンなどの有機溶剤に浸漬しても、ポリマー被覆層が有機溶剤に溶解せず、またポリマー被覆層が強磁性粒子から脱離しない耐有機溶剤性を持ち、ポリマー被覆の状態が安定に保たれるという顕著な性質を有することができる。こうした耐有機溶剤性を有し磁性を有することにより、有機溶剤中での磁気分離が可能であるという利点を有することができる。このため、これら担体を用い、コンビナトリアルケミストリやアフィニティクロマトグラフィ、化学合成などにおいて分離操作を安定かつ迅速に行なうことができる。 The magnetic solid support for combinatorial chemistry, the magnetic support for affinity chromatography, and the magnetic solid support for chemical synthesis having such a structure are methanol, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetone, diethyl ether, toluene even though they are small in size. Even when immersed in organic solvents such as chloroform and hexane, the polymer coating layer does not dissolve in the organic solvent, and the polymer coating layer does not desorb from the ferromagnetic particles. It can have the outstanding property of being kept By having such organic solvent resistance and magnetism, there can be an advantage that magnetic separation in an organic solvent is possible. For this reason, separation operations can be performed stably and rapidly in combinatorial chemistry, affinity chromatography, chemical synthesis, and the like using these carriers.
本発明により、粒子サイズの比較的大きい強磁性粒子が強い凝集力を示し凝集し易いため分散が困難であるという問題点が解決され、フェライト粒子などの強磁性粒子を単分散またはこれに近い状態にまで十分に分散し、これに均一で安定したポリマー被覆を行なうことができるようになった。本発明によって得られるポリマー被覆強磁性粒子は、粒径が非常に小さく、安定なポリマー被覆を有し、しかも磁界に対する応答が良好であることから、生物科学および医療分野においてこの特徴を生かしたさまざまな応用が可能である。また各種工業分野においては、磁気応答性が良好でしかも安定性の高いという特徴により、例えば磁性コロイド、磁性インクおよび磁性塗料などにおける著しい特性向上を得ることができる。 According to the present invention, the problem that dispersion is difficult because ferromagnetic particles having a relatively large particle size exhibit strong cohesion and is easy to aggregate is solved. It was possible to achieve a uniform and stable polymer coating. The polymer-coated ferromagnetic particles obtained by the present invention have a very small particle size, a stable polymer coating, and a good response to a magnetic field. Application is possible. Further, in various industrial fields, a remarkable improvement in characteristics in, for example, magnetic colloids, magnetic inks, and magnetic paints can be obtained due to the feature of good magnetic response and high stability.
次に本発明の実施の形態について、図を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の記載は本発明の具体的な実施の形態を例示するものであって、本発明を規定するものではない。 Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Note that the following description exemplifies specific embodiments of the present invention and does not define the present invention.
（１）強磁性粒子のポリマー被覆工程
図１は本発明に係るポリマー被覆強磁性粒子の製造方法の一実施形態を示した流れ図である。図１の疎水化工程１００において、まず強磁性粒子１１０に対し、例えば脂肪酸のアルカリ水溶液などの疎水化物質１２０の水溶液を添加し吸着させて疎水化強磁性粒子１３０を得る。
(1) Polymer Coating Step of Ferromagnetic Particles FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for producing polymer-coated ferromagnetic particles according to the present invention. In the
次の乳化工程２００において、この疎水化強磁性粒子１３０に、親水基として例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）鎖などの非イオン性の親水基を有する非イオン性界面活性剤と、例えば第１級アミンなどの陽イオン性親水基またはカルボキシル基などの陰イオン性親水基を有するイオン性界面活性剤を有する界面活性剤２１１を混合し、これに例えばスチレンやグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）など、ラジカル付加重合可能な官能基を有するモノマーに必要に応じて有機溶剤を加えて液状にしたモノマー液２２１を添加し、水２５０を必要量添加して、乳化重合によりポリマー被覆強磁性粒子が形成されるように調整することによって特に良好な結果が得られる。モノマー液には必要に応じ例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などの疎水性開始剤２３０を添加する。またこのモノマー液２２１には、必要に応じ例えばジビニルベンゼンなどの架橋剤を添加する。またこれらの混合物には必要に応じ適量の水２５０を添加する。これらの混合物を混合し乳化することにより、モノマー液と強磁性粒子とを含有する乳化液２６０を得る。この乳化工程２００における乳化には、液に超音波振動２４０を与えるソニケーションが有用である。
In the
次の乳化重合工程３００において、乳化液２６０にソニケーションを行った後、１００℃以下、好ましくは５０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃に加熱し、続いて親水性の開始剤を添加し、乳化重合によりモノマーを重合させる。この乳化重合工程では、乳化粒子の内部のモノマー、外部のモノマーおよび異なる乳化粒子のモノマー間でさまざまに相互作用を生じながら、モノマーの重合が進行するものと推察される。この際の重合時間は任意に設定でき、例えば２４時間程度の時間をかけて重合を行なわせることができる。
In the next
重合を終えた乳化粒子は、界面活性剤を洗浄して除去することにより、ポリマー被覆強磁性粒子を得る。 The emulsified particles that have been polymerized are washed to remove the surfactant to obtain polymer-coated ferromagnetic particles.
上記した図１における乳化工程２００は、図２に示したように、再親水化工程２１０とモノマー添加混合工程２２０の２工程に分けて順次行なうことができる。
The above-described
すなわち、まず図２の再親水化工程２１０において、疎水化強磁性粒子１３０に非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とを有する界面活性剤２１１を添加して吸着させ、必要に応じて適量の水２５０を加えて分散することにより、再親水化強磁性粒子２１２の分散液を得る。次にモノマー添加混合工程２２０にて、この再親水化強磁性粒子２１２の分散液に、上記モノマー液２２１を添加混合し、乳化して乳化液２６０を得る構成とすることができる。これらの各工程には、液に超音波振動２４０を与えるソニケーションを用いることができる。
That is, first, in the
このようにして乳化した乳化液２６０を、乳化重合工程にて乳化重合を行うことにより、疎水化強磁性粒子１３０の個々の粒子に対し、良好なポリマー被覆を有するポリマー被覆強磁性粒子が得られる。
The
また図２に示された再親水化工程２１０は、さらに図３に示したように、疎水化強磁性粒子１３０に非イオン性界面活性剤２１３を添加し吸着させて第１の再親水化強磁性粒子２０２を得る第１の再親水化工程２０３と、この第１の再親水化強磁性粒子２０２にイオン性界面活性剤２１４を添加し吸着させて第２の再親水化強磁性粒子２０４を得る第２の再親水化工程２０５の２段階にて再親水化を行なうことがさらに好ましい。
Further, in the
このようにすることによって、再親水化強磁性粒子の分散を高めることができ、またその分散状態の安定性を得ることができる。このようにして得た親水化強磁性粒子を用いた乳化液２６０を乳化重合するこにより、強磁性粒子の分散がさらに良好であるとともに、被覆が良好であり、粒径分布のシャープなポリマー被覆強磁性粒子を得ることができる。
By doing so, the dispersion of the rehydrophilized ferromagnetic particles can be increased, and the stability of the dispersion state can be obtained. By emulsion polymerization of the
また図１に示した乳化工程２００は、図４の（ａ）に示したような構成とすることができる。図４（ａ）の乳化工程２００では、再親水化工程２１０にて、疎水化強磁性粒子１３０に非イオン性の親水基を有する界面活性剤２１３の水溶液を加えて再親水化することにより、再親水化強磁性粒子の分散液２１２を得る。他方、モノマー乳化工程２２２にて、上記モノマー液２２１に非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤の水溶液２１１を加え、必要に応じさらに水２５０を加えて混合して乳化し、モノマー乳化液２２３を得る。次に混合工程２２４にて、これら再親水化強磁性粒子の分散液２１２とモノマー液の乳化液２２３とを混合し乳化液２６０を得る構成とすることができる。これらの各工程には、液に超音波振動２４０を与えるソニケーションを用いることができる。
Moreover, the
このようにして乳化した乳化液２６０を乳化重合することにより、疎水化強磁性粒子１３０の各々の粒子に対するポリマー被覆が良好で、かつ分散の良好なポリマー被覆強磁性粒子を得ることができる。
By emulsion polymerization of the emulsified
また図４（ｂ）に示したように、乳化工程２００において、疎水化強磁性粒子１３０の再親水化工程２１０には図４（ａ）の場合と同様に非イオン性界面活性剤２１３を用いる一方で、モノマー液２２１の乳化に用いる界面活性剤にはイオン性界面活性剤２１４を用いることができる。このようにして乳化した乳化液２６０を乳化重合することにより、疎水化強磁性粒子１３０の各々の粒子に対するポリマー被覆および分散がさらに良好なポリマー被覆強磁性粒子を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 4B, in the
図５および図６は、上述した強磁性粒子のポリマー被覆の一実施形態の過程を模式的に示した図である。 FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams schematically showing the process of one embodiment of the polymer coating of the ferromagnetic particles described above.
まず、図５（ａ）に示した親水性の強磁性粒子１１０を、同図（ｂ）に示したように脂肪酸のような疎水化物質１２０で処理し、親水性の強磁性粒子１１０に疎水化物質１２０の親水基を吸着させることにより、粒子表面が疎水化物質１２０によって疎水化された疎水化強磁性粒子１３０を得る。
First, the hydrophilic
この疎水化強磁性粒子１３０を、非イオン性界面活性剤の水溶液２１３に浸漬し分散することにより、図５（ｃ）に模式的に示したような再親水化された再親水化強磁性粒子２０２が水中に分散した分散液を得る。
The hydrophobized
次に図５（ｃ）に示したように、再親水化された再親水化強磁性粒子２０２を分散した再親水化強磁性粒子の分散液と、同図（ｄ）に示した乳化液、すなわち非イオン性界面活性剤２１３とイオン性の界面活性剤２１４を用い、水を連続相とするモノマー液２２１の乳化液とを混合し、これに超音波振動を与えてソニケーションをして乳化液を得た後、この乳化液を加熱し温度を５０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃に昇温し、開始剤を添加混合して乳化重合を行うことにより、同図（ｅ）に示した乳化重合粒子３００ａを得る。こうして乳化重合を行った乳化重合粒子３００ａから、非イオン性界面活性剤２１３およびイオン性界面活性剤２１４を洗浄により除去し、図６（ｄ）に模式的に示したポリマー被覆３６０ａによって被覆されたポリマー被覆強磁性粒子３６０を得る。こうすることによって、強磁性粒子の分散が良好であるとともに、ポリマー被覆が良好であり、粒径分布のシャープなポリマー被覆強磁性粒子を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 5 (c), a dispersion of rehydrophilized ferromagnetic particles in which the rehydrophilized
また図６に示したように、図５（ｂ）に示した疎水化強磁性粒子１３０の再親水化には図６（ａ）に示したように非イオン性界面活性剤の水溶液２１３を用いる一方で、モノマー液２２１の乳化には図６（ａ）に示したようにイオン性の親水基を有する界面活性剤２１４を用いてモノマー液の乳化液を得て、この乳化液を加熱し開始剤を添加混合することにより乳化重合を行うことができる。こうすることによって、強磁性粒子の分散およびポリマー被覆３６０ａがさらに良好であり、また粒径分布のシャープなポリマー被覆強磁性粒子３６０を得ることができる。
Also, as shown in FIG. 6, a non-ionic surfactant
（２）強磁性粒子
本発明における強磁性粒子には、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、マグへマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）およびこれらの中間体を用いることができる。このほか、これらのＦｅを一部置換して、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＺｎなどの各種元素を含有させることにより、その特性を目的に応じて適正に制御したフェライト粒子を用いることができる。例えばマグネタイトなどのフェライトのＦｅの一部をＭｎやＺｎで置換することにより、より高い飽和磁化を得ることができる。またフェライトの代わりに、強磁性を有するＦｅ，ＣｏおよびＮｉなどの金属や金属合金、金属間化合物の微粒子を用いることができる。金属や金属合金、金属間化合物を用いる場合には、体積あたりの飽和磁化の大きくすることができる。また強磁性を有する無機化合物を用い、その特徴を生かすことができる。これらの微粒子を用いる場合には、磁性粒子の耐食性を確保することが重要である。例えば、Ｆｅ金属の微粒子を用いる場合には、表面がマグネタイトのような安定な酸化物で完全に被覆されているＦｅ微粒子が好ましい。このようなＦｅ微粒子はマグネタイトと同様にしてポリマー被覆を行なうことができる。
(2) Ferromagnetic particles Magnetite (Fe 3 O 4 ), maghemite (γ-Fe 2 O 3 ), and intermediates thereof can be used for the ferromagnetic particles in the present invention. In addition, ferrite particles whose properties are appropriately controlled according to the purpose by partially replacing these Fe and containing various elements such as Li, Mg, Mn, Co, Ni, Cu and Zn. Can be used. For example, higher saturation magnetization can be obtained by substituting part of Fe of ferrite such as magnetite with Mn or Zn. Further, instead of ferrite, fine particles of metals such as Fe, Co and Ni having ferromagnetism, metal alloys, and intermetallic compounds can be used. When a metal, metal alloy, or intermetallic compound is used, the saturation magnetization per volume can be increased. Moreover, the inorganic compound which has ferromagnetism can be used and the characteristic can be utilized. When these fine particles are used, it is important to ensure the corrosion resistance of the magnetic particles. For example, when Fe metal fine particles are used, Fe fine particles whose surface is completely covered with a stable oxide such as magnetite are preferred. Such Fe fine particles can be coated with a polymer in the same manner as magnetite.
ポリマー被覆された強磁性粒子が、磁石により吸引するなどの磁気的な操作が容易であるためには、被覆される粒子が使用される温度で強磁性を示すことが望ましい。例えば強磁性粒子がフェライト粒子である場合には、フェライト粒子の平均粒径が３０ｎｍ以上であることが好ましい。他方でポリマー被覆されたフェライト粒子の分散液が分散安定性を確保する上からは、フェライト粒子の平均粒径は３００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。ここに本発明において、フェライト粒子の平均粒径は、フェライト粒子の透過型電子顕微鏡像から、５００個の粒子を無作為に選んで粒子径を計測し、これを算術平均して得た値である。 In order for the polymer-coated ferromagnetic particles to be easily magnetically operated, such as being attracted by a magnet, it is desirable to exhibit ferromagnetism at the temperature at which the coated particles are used. For example, when the ferromagnetic particles are ferrite particles, the average particle size of the ferrite particles is preferably 30 nm or more. On the other hand, the average particle size of the ferrite particles is preferably 300 nm or less, and more preferably 100 nm or less, from the viewpoint of ensuring dispersion stability of the polymer-coated ferrite particle dispersion. Here, in the present invention, the average particle diameter of the ferrite particles is a value obtained by randomly selecting 500 particles from the transmission electron microscope image of the ferrite particles, measuring the particle diameter, and arithmetically averaging the particles. is there.
（３）疎水化物質
本発明において、親水性の強磁性粒子を疎水化する疎水化物質には、強磁性の表面によく吸着して強磁性粒子を疎水化するとともに、水などで簡単に脱離することがなく吸着状態が安定に保たれる物質を用いることが好ましい。そのような物質として、例えば脂肪酸や脂質のように、親水基にカルボキシル基やリン酸基のような強い吸着を示す物質が好ましい。脂肪酸の場合は、アルカリ溶液に溶解した脂肪酸の水溶液を強磁性粒子に接触させながらｐＨを調整することにより、強磁性粒子に脂肪酸を吸着させることができる。
(3) Hydrophobic substance In the present invention, a hydrophobic substance that hydrophobizes hydrophilic ferromagnetic particles is well adsorbed on the ferromagnetic surface to hydrophobize the ferromagnetic particles, and is easily removed with water or the like. It is preferable to use a substance that does not separate and can keep its adsorption state stable. As such a substance, a substance that exhibits strong adsorption such as a carboxyl group or a phosphate group on a hydrophilic group, such as a fatty acid or a lipid, is preferable. In the case of a fatty acid, the fatty acid can be adsorbed on the ferromagnetic particles by adjusting the pH while bringing the aqueous solution of the fatty acid dissolved in the alkaline solution into contact with the ferromagnetic particles.
また上記の疎水化物質は、ラジカル重合可能な官能基を有していることが好ましい。疎水化物質がラジカル重合可能な官能基を有していることにより、疎水化物質とラジカル重合性モノマーとの共重合が得られるので、強磁性粒子の表面および表面近傍でモノマーが重合することにより、強磁性粒子をよく被覆した安定なポリマー被覆が形成される。このようなラジカル重合の可能な官能基として、末端に炭素間の二重結合を持つ基、例えばビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）を挙げることができる。 Moreover, it is preferable that said hydrophobic substance has a radically polymerizable functional group. Since the hydrophobic substance has a functional group capable of radical polymerization, copolymerization of the hydrophobic substance and the radical polymerizable monomer can be obtained, so that the monomer is polymerized on and near the surface of the ferromagnetic particles. A stable polymer coating is formed which is well coated with ferromagnetic particles. Examples of such a functional group capable of radical polymerization include a group having a carbon-carbon double bond at the terminal, such as a vinyl group (CH 2 ═CH—).
疎水化強磁性粒子を得るための疎水化物質として、疎水基の末端に炭素間の二重結合を有し、このほかに炭素間の二重結合を持たない脂肪酸を用いる場合には、脂肪酸の炭素数が６から１８の範囲であることが好ましく、また炭素数が８から１５の範囲であることがより好ましく、炭素数が１０から１５の範囲であることがさらに好ましい。これらの中で１０−ウンデセン酸は本発明に用いる疎水化物質として好ましいものの一つである。他方、疎水化強磁性粒子を得るための疎水化物質として、脂肪酸が疎水基の末端に炭素間の二重結合を有するほかに、さらに炭素間の二重結合を有する脂肪酸を用いる場合には、炭素数は６から２０の範囲であることが好ましく、炭素数が１０から２０の範囲であることがより好ましく、炭素数が１２から１８の範囲であることがさらに好ましい。 As a hydrophobizing substance for obtaining hydrophobized ferromagnetic particles, when using a fatty acid having a double bond between carbons at the end of the hydrophobic group and not having a double bond between carbons, The carbon number is preferably in the range of 6 to 18, more preferably in the range of 8 to 15, and still more preferably in the range of 10 to 15. Of these, 10-undecenoic acid is one of the preferred hydrophobizing substances used in the present invention. On the other hand, as a hydrophobizing substance for obtaining hydrophobized ferromagnetic particles, in addition to the fatty acid having a carbon-carbon double bond at the end of the hydrophobic group, a fatty acid having a carbon-carbon double bond is used. The number of carbons is preferably in the range of 6 to 20, more preferably in the range of 10 to 20, and still more preferably in the range of 12 to 18.
これらの疎水化物質についても、ラジカル重合性モノマーと共重合可能な基を有していることが好ましい。すでに述べたように、疎水化物質がラジカル重合可能な官能基を有していることにより、強磁性粒子をよく被覆した安定なポリマー被覆を形成することができる。 These hydrophobic substances also preferably have a group copolymerizable with a radical polymerizable monomer. As described above, since the hydrophobized substance has a radical polymerizable functional group, a stable polymer coating well coated with ferromagnetic particles can be formed.
（４）界面活性剤
本発明においては、疎水化物質によって疎水化された疎水化強磁性粒子に被着させて強磁性粒子を再親水化し、さらにモノマー液を加えて乳化し、乳化重合を行わせる際に用いる界面活性剤として、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とが用いられる。このような界面活性剤として、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とを適切に組み合せて用いることができる。なお、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とを適切に組み合せて用いる代わりに、界面活性剤分子の１分子中に非イオン性の親水基とイオン性の親水基とを共に有するものを用い、乳化重合によりポリマー被覆強磁性粒子が形成されるようにしてもよい。
(4) Surfactant In the present invention, the ferromagnetic particles that have been hydrophobized by a hydrophobizing substance are re-hydrophilized to re-hydrophilize them, and a monomer solution is added to emulsify them to perform emulsion polymerization. As the surfactant used in the preparation, a nonionic surfactant and an ionic surfactant are used. As such a surfactant, a nonionic surfactant and an ionic surfactant can be used in appropriate combination. In addition, instead of using an appropriate combination of a nonionic surfactant and an ionic surfactant, those having both a nonionic hydrophilic group and an ionic hydrophilic group in one molecule of the surfactant molecule The polymer-coated ferromagnetic particles may be formed by emulsion polymerization.
本発明において、非イオン性の親水基を有する界面活性剤としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）鎖や、ＰＥＯ鎖のオキシエチレン鎖の一部をオキシプロピレン鎖、オキシブチレン鎖で置き換えた各種の界面活性剤を好ましく用いることもできる。このような非イオン性親水基を有する界面活性剤として、曇点が１００℃を超えるポリオキシエチレンアルキルエーテル（例えば花王（株）商品名Ｅｍｕｌｇｅｎ）やノニルフェニルを用いることができる。 In the present invention, as the surfactant having a nonionic hydrophilic group, various surfactants in which a part of the oxyethylene chain of the polyethylene oxide (PEO) chain or the PEO chain is replaced with an oxypropylene chain or an oxybutylene chain. An agent can also be preferably used. As such a surfactant having a nonionic hydrophilic group, polyoxyethylene alkyl ether having a cloud point exceeding 100 ° C. (for example, Kao Corporation trade name Emulgen) or nonylphenyl can be used.
これらの非イオン性の界面活性剤は、例えば濃度７０％の水溶液としたものを用いることができる。これら非イオン性の界面活性剤の添加量は、モノマー１ｇに対し、０．０１２ｇ以上を用いることが好ましく、０．０４７ｇ以上を用いることがさらに好ましい。他方で非イオン性の界面活性剤の添加量が多すぎるとポリマー被覆粒子の形成が困難になることから、その添加量は０．２３ｇ以下であることが好ましく、０．１ｇ以下であることがさらに好ましい。 As these nonionic surfactants, for example, an aqueous solution having a concentration of 70% can be used. The added amount of these nonionic surfactants is preferably 0.012 g or more, more preferably 0.047 g or more, per 1 g of monomer. On the other hand, if the addition amount of the nonionic surfactant is too large, it becomes difficult to form polymer-coated particles. Therefore, the addition amount is preferably 0.23 g or less, and preferably 0.1 g or less. Further preferred.
イオン性の界面活性剤のうち、陰イオン性の親水基を有する界面活性剤としては、脂肪酸などカルボキシル基を有する界面活性剤のほか、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基、あるいはポリリン酸基を有する各種の界面活性剤を用いることができる。カルボキシル基を有する界面活性剤としては、例えば炭素Ｃの数として１１〜１５の直鎖のアルキル基を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。また陽イオン性の親水基を有する界面活性剤としては、長鎖の第１級アミン、第２級アミン、第３級アミンなどアミノ基のほか、第４級アンモニウムイオンを有する各種の界面活性剤を用いることができる。またこれらを用いた乳化重合の過程において、ミセルを安定に維持するために、イオン性の界面活性剤の疎水性基が、ある長さ以上の長鎖を有することが好ましい。例えば直鎖状の第１級アミンＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ２の場合には、ｎが１０以上の長鎖であることが好ましく、１１以上であることがさらに好ましい。他方でｎが大きすぎると乳化剤としての作用が十分でなくなるため、ｎが１７以下であることが好ましく、また例えばアミノウンデカンのようにｎが１５以下であることがさらに好ましい。 Among the ionic surfactants, surfactants having an anionic hydrophilic group include surfactants having a carboxyl group such as fatty acids, sulfonic acid groups, sulfate groups, phosphate groups, or polyphosphate groups. Various surfactants having the following can be used. As the surfactant having a carboxyl group, for example, a fatty acid having a linear alkyl group of 11 to 15 as the number of carbon C can be preferably used. As surfactants having cationic hydrophilic groups, various surfactants having quaternary ammonium ions in addition to amino groups such as long-chain primary amines, secondary amines, and tertiary amines. Can be used. In order to maintain micelles stably in the course of emulsion polymerization using these, it is preferable that the hydrophobic group of the ionic surfactant has a long chain of a certain length or more. For example, in the case of a linear primary amine C n H 2n + 1 NH 2 , n is preferably a long chain of 10 or more, and more preferably 11 or more. On the other hand, if n is too large, the action as an emulsifier becomes insufficient, so n is preferably 17 or less, and more preferably n is 15 or less, such as aminoundecane.
これらのイオン性の界面活性剤の添加量は、界面活性剤の分子量や目的とするポリマー被覆強磁性粒子のサイズに依存する量であることから、その好ましい添加量を特定することは困難であるものの、その概略だけを述べると、モノマー１ｇに対し、１．５μｍｏｌ以上とすることが好ましく、８μｍｏｌ以上とすることがさらに好ましい。またこれらイオン性の界面活性剤の添加量は５０μｍｏｌ以下とすることが好ましく、１６．５μｍｏｌ以下であることがさらに好ましい。 Since the addition amount of these ionic surfactants depends on the molecular weight of the surfactant and the size of the target polymer-coated ferromagnetic particles, it is difficult to specify the preferred addition amount. However, if only the outline is described, it is preferably 1.5 μmol or more, and more preferably 8 μmol or more with respect to 1 g of the monomer. Further, the addition amount of these ionic surfactants is preferably 50 μmol or less, and more preferably 16.5 μmol or less.
（５）モノマーおよびモノマーの溶液を得るための有機溶剤
本発明に用いる上記モノマーとしては、ラジカル重合可能な官能基を有する各種のモノマーから、目的に応じ、最適のものを選択し使用することができる。このようなラジカル重合可能な官能基を有するモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物；（メタ）アクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸類；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類；（メタ）アクリロニトリル、シアン化ビニルデン等のシアン化ビニル化合物；塩化ビニル、塩化ビニリデン、ふっ化ビニル、ふっ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化ビニル化合物；などを挙げることができる。これらのモノマーのうち、芳香族ビニル化合物、（メタ）アクリレート類が特に好ましい。またこれらモノマーは、単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。これらモノマーの少なくとも１種には、ポリマー形成後のポリマー被覆の表面に他の物質を結合することができる官能基を存在させることができるものが好ましい。例えばスチレンとグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）とを組み合わせたものを用いた場合には、形成されたポリマー被覆の表面にＧＭＡが有するグリシジル基（エポキシ基）を存在させることができ、この基を介して生理活性を有する化合物などのさまざまな物質をこの粒子に結合させることができる。
(5) Organic solvent for obtaining monomer and monomer solution As the monomer used in the present invention, it is possible to select and use an optimal one from various monomers having a radical polymerizable functional group according to the purpose. it can. Examples of such a monomer having a radical polymerizable functional group include aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, o-vinyltoluene, m-vinyltoluene, p-vinyltoluene, and divinylbenzene; (meth) acrylic Unsaturated carboxylic acids such as acid and crotonic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (Meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) Acrylate, glycidyl (Meth) acrylates such as (meth) acrylate; vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile and vinylidene cyanide; vinyl halide compounds such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene; And so on. Of these monomers, aromatic vinyl compounds and (meth) acrylates are particularly preferable. Moreover, these monomers can be used individually or in mixture of 2 or more types. At least one of these monomers is preferably one capable of having a functional group capable of binding another substance on the surface of the polymer coating after the formation of the polymer. For example, when a combination of styrene and glycidyl methacrylate (GMA) is used, a glycidyl group (epoxy group) possessed by GMA can be present on the surface of the formed polymer coating. Various substances, such as active compounds, can be bound to the particles.
これらのモノマーを溶解してモノマーの溶液とするための有機溶剤には、各種の有機溶剤を用いることができる。例えば炭素数１０〜２０のアルカンや、ジエチルエーテルなどを用いることができる。ジエチルエーテルは、親水性のエーテル結合を有しているが、２個のエチル基により疎水性を有し、界面活性剤を添加することにより、水中で乳化粒子を形成することができ、本発明に用いるモノマー液の有機溶剤として好ましく用いることができる溶剤である。モノマーは、所定の混合比率でこうした有機溶剤に溶解し、これに必要に応じて次に述べる疎水性の開始剤を加えて混合したモノマーミックスの形で用いることができる。このモノマーミックスに対しては、乳化重合により良好なポリマー被覆強磁性粒子が形成されるように、組成の調整を行う。 Various organic solvents can be used as the organic solvent for dissolving these monomers to form a monomer solution. For example, an alkane having 10 to 20 carbon atoms or diethyl ether can be used. Diethyl ether has a hydrophilic ether bond, but has hydrophobicity due to two ethyl groups, and by adding a surfactant, emulsified particles can be formed in water. It is a solvent which can be preferably used as an organic solvent for the monomer liquid used in the above. The monomer can be used in the form of a monomer mix which is dissolved in such an organic solvent at a predetermined mixing ratio and mixed with the hydrophobic initiator described below if necessary. For this monomer mix, the composition is adjusted so that good polymer-coated ferromagnetic particles are formed by emulsion polymerization.
（６）開始剤および架橋剤
上記のモノマーをラジカル重合させるために、これらのモノマーミックスを乳化した乳化液を加熱し、連続相である水の相に親水性の開始剤を添加混合する。またモノマーに疎水性の開始剤を添加混合することもできる。
(6) Initiator and crosslinker In order to radically polymerize the above monomers, an emulsion obtained by emulsifying these monomer mixes is heated, and a hydrophilic initiator is added to and mixed with the water phase that is a continuous phase. Further, a hydrophobic initiator can be added and mixed with the monomer.
水溶性の開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ペルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ）、およびペルオキソ二硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）などの過酸化物、および和光純薬工業（株）製の製品名Ｖ−５０（2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride, (2,2'-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride)）などの水溶性のアゾ化合物を用いることができる。また疎水性の開始剤としては、各種のアゾ化合物例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などを用いることができる。 Water-soluble initiators include peroxides such as benzoyl peroxide, potassium peroxodisulfate (KPS), and ammonium peroxodisulfate (APS), and product name V-50 (2) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. , 2'-Azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, (2,2'-Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride)) and the like can be used. As the hydrophobic initiator, various azo compounds such as azobisisobutyronitrile (AIBN) can be used.
このほかの開始剤として、アゾ化合物である和光純薬工業（株）製の製品名ＶＡ−０８０（2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl] propionamide）、同ＶＡ−０８５（2,2'-Azobis{2-methyl-N-[2-(1-hydroxybuthyl)]-propionamide}）、同ＶＡ−０８６（2,2'-Azobis{2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)-propionamide]）、同ＶＡ−０５７（2,2'-Azobis (N-(2-carboxyethyl) -2-methyl-propionamidine, (2,2'-Azobis{2-[N-(2-carboxyethyl) amidino]propane}）、同Ｖ−５０１（4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid), (4,4'-Azobis(4-cyanopentanoic acid)）、同ＶＰＥ−０２０１、および同ＶＰＥ−０６０１などを用いることができる。 As other initiators, the product name VA-080 (2,2′-Azobis {2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is an azo compound, is used. -hydroxyethyl] propionamide), VA-085 (2,2'-Azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxybuthyl)]-propionamide}), VA-086 (2,2'-Azobis { 2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide]), VA-057 (2,2'-Azobis (N- (2-carboxyethyl) -2-methyl-propionamidine, (2,2'-Azobis { 2- [N- (2-carboxyethyl) amidino] propane}), V-501 (4,4'-Azobis (4-cyanovaleric acid), (4,4'-Azobis (4-cyanopentanoic acid)), VPE-0201, VPE-0601, and the like can be used.
さらに架橋剤としてジビニルベンゼン、トリアリルアミン、１，３，５−トリアクリロイル−ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジン、トリメシン酸トリアリル、およびエチレングリコールジメタクリレートなどの各種架橋剤を用いることができる。
（７）ポリマー被覆強磁性粒子
次にこのようにして得られる本発明のポリマー被覆強磁性粒子について、少々の具体例を示しておく。
Further, various crosslinking agents such as divinylbenzene, triallylamine, 1,3,5-triacryloyl-hexahydro-s-triazine, triallyl trimesate, and ethylene glycol dimethacrylate can be used as the crosslinking agent.
(7) Polymer-coated ferromagnetic particles Next, a few specific examples of the polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention thus obtained will be shown.
図７は本発明に係るポリマー被覆粒子の一実施形態を模式的に示した図である。図７の（ａ）は、フェライト粒子などの親水性の強磁性粒子１１０に吸着した疎水化物質を介してモノマーがこの粒子を被覆し重合してポリマー被覆３６０ａを形成して強磁性粒子１１０を被覆し、ポリマー被覆強磁性粒子３６０を形成したものである。
FIG. 7 is a view schematically showing an embodiment of the polymer-coated particle according to the present invention. In FIG. 7A, a monomer coats and polymerizes this particle via a hydrophobizing substance adsorbed on the hydrophilic
図７の（ｂ）は、親水性粒子である強磁性粒子１１０に吸着した疎水化物質である１０−ウンデセン酸が、スチレンおよびグリシジルメタクリレートと共重合し強磁性粒子１１０を被覆したもので、その表面にエポキシ基７１０を存在させたものである。なお実際には粒子表面にエポキシ基７１０が多数存在しているが、この図では、図を簡単にするために１個だけを模式的に示している。また同図の（ｃ）は、この（ｂ）に示した粒子をアンモニアで処理し、グリシジル基（エポキシ基）を開環して、水酸基とアミノ基７２０を形成したものである。さらに同図の（ｄ）は、この（ｃ）のアミノ基７２０にモノエチレングリコールジグリシジルエーテル（ＥＧＤＥ）やポリエチレングリコールジグリシジルエーテル分子を結合させてスペーサ７３０を形成したもので、クロマトグラフィー担体として用いることができるものである。こうすることによってスペーサ７３０の先端にエポキシ基７１０を存在させることにより、これに生体物質などの物質を結合することができるので、立体的な障害を避けることができ、さまざまな物質を容易に結合することができる。
FIG. 7B shows a case where 10-undecenoic acid which is a hydrophobic substance adsorbed on the
このようなポリマー被覆強磁性粒子は、強磁性粒子がフェライト粒子の場合、その粒子サイズを２５〜４００ｎｍとすることにより、磁気的な操作に適した磁性を確保でき、さまざまな用途に用いることができる。例えばフェライト粒子がポリマーによって被覆されたポリマー被覆フェライト粒子を生体物質の磁気分離に用いる場合には、フェライト粒子の平均粒子径を３０〜１００ｎｍであり、ポリマー被覆粒子の直径が３５〜１５０ｎｍであり、磁性粒子とポリマーの体積比が１／１０以上、より好ましくは１／４以上としたものが、ポリマー被覆粒子の磁気的な吸引力を確保する上から特に好ましい。 Such polymer-coated ferromagnetic particles, when the ferromagnetic particles are ferrite particles, can secure magnetism suitable for magnetic operation by setting the particle size to 25 to 400 nm and can be used for various applications. it can. For example, when polymer-coated ferrite particles in which ferrite particles are coated with a polymer are used for magnetic separation of biological material, the average particle diameter of the ferrite particles is 30 to 100 nm, and the diameter of the polymer-coated particles is 35 to 150 nm. A volume ratio between the magnetic particles and the polymer of 1/10 or more, more preferably 1/4 or more is particularly preferable from the viewpoint of securing the magnetic attractive force of the polymer-coated particles.
また、このポリマー被覆強磁性粒子のポリマー被覆は、架橋剤を用いて架橋することにより、耐有機溶剤性を高めることができる。またポリマー被覆に上記ＥＧＤＥ修飾をすることによって、さらに耐有機溶剤性を高めることができる。 Moreover, the polymer coating of the polymer-coated ferromagnetic particles can be improved in organic solvent resistance by crosslinking using a crosslinking agent. Further, the organic solvent resistance can be further improved by modifying the polymer coating with the EGDE.
本発明に係るこれらのポリマー被覆強磁性粒子は、粒子サイズがよく揃い、互いに独立した粒子であり、ポリマー被覆が安定であり、しかも磁界に対する応答性が良好であることから、こうした特徴を生かし、生物科学および医療の分野において磁気的に操作可能な担体などとして広く用いることができるほか、工業分野においても例えば磁性コロイドとして用いた場合に従来に比べ安定性に優れ、しかも磁界応答性が良好であるなど、従来のポリマー被覆強磁性粒子では得られなかった優れた特性が得られることから、その特徴を生かした数多くの用途が期待できる。 These polymer-coated ferromagnetic particles according to the present invention are particles having a uniform particle size, independent particles, stable polymer coating, and good response to a magnetic field. In addition to being widely used as a magnetically operable carrier in the fields of biological science and medicine, in the industrial field, for example, when used as a magnetic colloid, it is superior in stability and has a good magnetic field response. For example, excellent properties that could not be obtained with conventional polymer-coated ferromagnetic particles can be obtained, and therefore, many applications that take advantage of these characteristics can be expected.
また本発明のポリマー被覆強磁性粒子においては、微細な粒子でありながら、耐有機溶剤性が非常に優れており、有機溶剤に浸漬してもポリマー被覆は溶解せず、その形状が維持されることがわかった。これは特に架橋剤を用いて被覆ポリマーを架橋することにより得られるものである。他方、ポリマー被覆強磁性粒子の表面修飾として、例えばＥＧＤＥなどのスペーサを設けることにより、さらに耐有機溶剤性の向上が得られることがわかった。 In addition, the polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention are extremely fine in organic solvent resistance even though they are fine particles, and even when immersed in an organic solvent, the polymer coating does not dissolve and its shape is maintained. I understood it. This is obtained in particular by crosslinking the coating polymer with a crosslinking agent. On the other hand, as a surface modification of the polymer-coated ferromagnetic particles, it has been found that the organic solvent resistance can be further improved by providing a spacer such as EGDE.
このため、このような構成のポリマー被覆強磁性粒子は、水溶液中での使用だけでなく、有機溶剤中での使用も可能なポリマー被覆強磁性粒子として、有機溶剤中で使用されるさまざまな用途、例えば、たんぱく質、ペプチド、核酸 および薬剤などの化学物質のアフィニティクロマトグラフィ用磁性担体や、コンビナトリアルケミストリ用の磁性固相担体、核酸またはペプチドの化学合成用の磁性固相担体としての使用など、多くの用途に用いることができる。 Therefore, the polymer-coated ferromagnetic particles having such a structure can be used not only in an aqueous solution but also in an organic solvent as a polymer-coated ferromagnetic particle that can be used in an organic solvent. For example, as a magnetic support for affinity chromatography of chemical substances such as proteins, peptides, nucleic acids and drugs, a magnetic solid support for combinatorial chemistry, and a magnetic solid support for chemical synthesis of nucleic acids or peptides. Can be used for applications.
水溶液中から析出させた平均粒径が４０ｎｍの強磁性粒子１５０ｍｇの懸濁液に１０−ウンデセン酸のＮａＯＨの水溶液を添加することにより、強磁性粒子にウンデセン酸を飽和吸着させ、残った１０−ウンデセン酸のＮａＯＨの水溶液を洗浄して除去することによって疎水化強磁性粒子を得た。 By adding an aqueous solution of NaOH of 10-undecenoic acid to a suspension of 150 mg of ferromagnetic particles having an average particle size of 40 nm precipitated from the aqueous solution, the undecenoic acid is saturatedly adsorbed on the ferromagnetic particles, and the remaining 10− Hydrophobized ferromagnetic particles were obtained by washing and removing an aqueous solution of undecenoic acid in NaOH.
この疎水化強磁性粒子に、下記の［化１］の化学式を有しＰＥＯ鎖を有する非イオン性界面活性剤Ｅｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０（花王株式会社製）０．３ｇを溶解した水溶液を加えてソニケーションすることにより、この非イオン性界面活性剤を疎水化強磁性粒子の表面に吸着させて粒子を再親水化し水に分散させた再親水化フェライト粒子のコロイド溶液を得た。
この再親水化フェライト粒子のコロイド溶液に、イオン性界面活性剤であるアミノウンデカン１０μｌを１ＭのＨＣｌ水溶液５６μｌに溶解した水溶液を添加し、再親水化フェライトのコロイド粒子の表面に非イオン性の界面活性剤とイオン性の界面活性剤を混在させた状態を構築した。 An aqueous solution in which 10 μl of aminoundecane, which is an ionic surfactant, is dissolved in 56 μl of 1M HCl aqueous solution is added to the colloidal solution of rehydrophilic ferrite particles, and a nonionic interface is formed on the surface of the rehydrophilic ferrite colloidal particles. A state where an activator and an ionic surfactant were mixed was constructed.
次に、このコロイド溶液に、スチレン（モノマー）２．７ｇ、ＧＭＡ（グリシジルメタクリレート、モノマー）０．３ｇ、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル、開始剤）０．０２５ｇ、ＤＶＢ（ジビニルベンゼン、架橋剤）０．０８ｇ、およびジエチルエーテル２．５ｇを有するモノマーミックスを添加し、ソニケーションを行って乳化液を得た。 Next, 2.7 g of styrene (monomer), 0.3 g of GMA (glycidyl methacrylate, monomer), 0.025 g of AIBN (azobisisobutyronitrile, initiator), DVB (divinylbenzene, crosslinking agent) ) 0.08 g and a monomer mix having 2.5 g of diethyl ether were added and sonicated to obtain an emulsion.
このあと、この乳化液を全量が１２５ｇになるように水を添加し、ソニケーションを行なった後、３５０ｒｐｍで攪拌を続けながら加熱し、２０〜３０分後に７０℃に達したところで水溶性開始剤Ｖ−５０（和光純薬工業（株）製）５０ｍｇを純水５ｍｌに溶かした水溶液を添加し、重合反応を１２時間行なった。 Thereafter, water was added to the emulsion so that the total amount became 125 g, and after sonication, the emulsion was heated while continuing to stir at 350 rpm. When the temperature reached 70 ° C. after 20 to 30 minutes, the water-soluble initiator was reached. An aqueous solution in which 50 mg of V-50 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 5 ml of pure water was added, and the polymerization reaction was carried out for 12 hours.
こうして得られた乳化重合粒子を洗浄してポリマー被覆フェライト粒子を得た。透過型電子顕微鏡を用い、得られたポリマー被覆フェライト粒子を観察した結果、粒子は平均粒径が１６３ｎｍ、粒径の標準偏差が２０ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜３個有していることがわかった。 The emulsion-polymerized particles thus obtained were washed to obtain polymer-coated ferrite particles. As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the particles were monodispersed particles having an average particle diameter of 163 nm and a standard deviation of the particle diameter of 20 nm. It turns out that it has an individual.
このポリマー被覆フェライト粒子は強い磁性を示し、磁石などにより磁界勾配を与えることによって容易に吸引できることがわかった。 The polymer-coated ferrite particles showed strong magnetism and were found to be easily attracted by applying a magnetic field gradient with a magnet or the like.
非イオン性界面活性剤を、０．３ｇの下記［化２］の化学式を有し、ＰＥＯ鎖を有するＴｒｉｔｏｎＸ−４０５に変え、またイオン性界面活性剤を１ＭのＮａＯＨ水溶液５６μｌに溶かした１０−ウンデセン酸１０μｌに変え、さらに水溶性開始剤を２５ｍｇのＫＰＳに変えたほかは、実施例１と同じ組成とプロセスにて、ポリマー被覆フェライト粒子を得た。
得られたポリマー被覆フェライト粒子について透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、粒子は平均粒径１２５ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜３個有していることがわかった。 As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, it was found that the particles were monodisperse particles having an average particle diameter of 125 nm and had 1 to 3 ferrite particles inside the particles. .
Ｖ５０の添加量を１００ｍｇに変えたほかは、実施例１と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子を得た。得られたポリマー被覆フェライト粒子について透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、粒子は平均粒径１５３ｎｍ、粒径の標準偏差２２ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜５個有していることがわかった。 Polymer-coated ferrite particles were obtained with the same composition and process conditions as in Example 1 except that the amount of V50 added was changed to 100 mg. As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the particles are monodisperse particles having an average particle diameter of 153 nm and a standard deviation of the particle diameter of 22 nm, and 1 to 5 ferrite particles are present inside the particles. I found out.
非イオン性界面活性剤であるＥｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０の使用量を０．５ｇに変えたほかは、実施例３と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子を得た。透過型電子顕微鏡を用い、得られたポリマー被覆フェライト粒子を観察した結果、粒子は平均粒径９０ｎｍ、粒径の標準偏差２２ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜４個有していることがわかった。 Polymer-coated ferrite particles were obtained with the same composition and process conditions as in Example 3, except that the amount of Emulgen 1150S-70, which is a nonionic surfactant, was changed to 0.5 g. As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the particles were monodispersed particles having an average particle size of 90 nm and a standard deviation of the particle size of 22 nm, and 1 to 4 ferrite particles were present inside the particles. I found out.
フェライト粒子を平均粒径７０ｎｍの粒子に変えたほかは、実施例１と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子を得た。透過型電子顕微鏡を用い、得られたポリマー被覆フェライト粒子を観察した結果、得られた粒子は平均粒径２００ｎｍ、粒径の標準偏差３０ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜３個有していることがわかった。 Polymer-coated ferrite particles were obtained with the same composition and process conditions as in Example 1 except that the ferrite particles were changed to particles having an average particle diameter of 70 nm. As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the obtained particles are monodisperse particles having an average particle size of 200 nm and a standard deviation of the particle size of 30 nm. It turns out that it has three.
乳化工程として、疎水化フェライト粒子に０．２ｇの非イオン性界面活性剤Ｅｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０を用いて水中に分散してフェライト粒子分散液を形成し、他方でポリマー、有機溶剤、開始剤および架橋剤のポリマーミックスに界面活性剤として１０μｌのアミノウンデカンを１ＭのＨＣｌ５６μｌに溶かしたものに０．１ｇの非イオン性界面活性剤Ｅｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０を加えたものを水と混合しソニケーションを行なってモノマー液の乳化液とし、次に上記フェライト粒子分散液と上記モノマー液の乳化液とを混合し、水が連続相の乳化液を形成する工程を用いたほかは、実施例１と同じ組成とプロセス条件にてポリマー被覆フェライト粒子を得た。 As an emulsification step, 0.2 g of nonionic surfactant Emulgen 1150S-70 is dispersed in hydrophobized ferrite particles to form a ferrite particle dispersion, while the polymer, organic solvent, initiator and crosslink are formed. A solution of 10 μl of aminoundecane as a surfactant dissolved in 56 μl of 1M HCl and 0.1 g of nonionic surfactant Emulgen 1150S-70 was mixed with water and sonicated. The composition is the same as that of Example 1, except that the emulsion of the monomer liquid is mixed with the emulsion of the ferrite particles and the emulsion of the monomer liquid to form a continuous emulsion of water. Polymer-coated ferrite particles were obtained under process conditions.
透過型電子顕微鏡を用い、得られたポリマー被覆フェライト粒子を観察した結果、得られた粒子は平均粒径１７５ｎｍ、粒径の標準偏差１２ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜５個有していることがわかった。 As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the obtained particles are monodisperse particles having an average particle diameter of 175 nm and a standard deviation of the particle diameter of 12 nm. It was found to have five.
乳化工程として、疎水化フェライト粒子に０．３ｇの非イオン性界面活性剤Ｅｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０を用いて水中に分散してフェライト粒子分散液を形成し、他方でポリマー、有機溶剤、開始剤および架橋剤のポリマーミックスに界面活性剤として１０μｌのアミノウンデカンを１ＭのＨＣｌ５６μｌに溶かし水と混合しソニケーションを行なってモノマー液の乳化液とし、次に上記フェライト粒子分散液と上記モノマー液の乳化液とを混合し、水が連続相の乳化液を形成する工程を用いたほかは、実施例１と同じ組成とプロセス条件にてポリマー被覆フェライト粒子を得た。 As an emulsification step, 0.3 g of nonionic surfactant Emulgen 1150S-70 is dispersed in water to form hydrophobized ferrite particles to form a ferrite particle dispersion, while the polymer, organic solvent, initiator and crosslink 10 μl of aminoundecane as a surfactant in the polymer mix of the agent is dissolved in 56 μl of 1M HCl, mixed with water and sonicated to obtain an emulsion of the monomer solution, and then the ferrite particle dispersion, the emulsion of the monomer solution, The polymer-coated ferrite particles were obtained with the same composition and process conditions as in Example 1, except that the step of forming an emulsion having a continuous phase with water was used.
透過型電子顕微鏡を用い、得られたポリマー被覆フェライト粒子を観察した結果、得られた粒子は平均粒径１２０ｎｍ、粒径の標準偏差１２ｎｍの単分散粒子であり、粒子内部にフェライト粒子を１〜３個有していることがわかった。 As a result of observing the obtained polymer-coated ferrite particles using a transmission electron microscope, the obtained particles are monodisperse particles having an average particle diameter of 120 nm and a standard deviation of the particle diameter of 12 nm. It turns out that it has three.
上記実施例１〜７の条件および結果を表１および２にまとめて示した。
実施例１に記載の条件で製作したポリマー被覆フェライト粒子について、耐有機溶剤性を試験した。試験条件は各有機溶剤に１２時間浸漬した後の粒子の状況を調べた。その結果、有機溶剤がメタノール、ジオキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）およびＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）に浸漬してもポリマー被覆が保たれており、これらの有機溶剤に対し、耐有機溶剤性を有していることがわかった。 The polymer-coated ferrite particles produced under the conditions described in Example 1 were tested for organic solvent resistance. The test condition examined the condition of the particles after being immersed in each organic solvent for 12 hours. As a result, even when the organic solvent is immersed in methanol, dioxane, DMF (dimethylformamide) and DMSO (dimethyl sulfoxide), the polymer coating is maintained, and the organic solvent is resistant to these organic solvents. I found out.
実施例１に記載の条件で製作したポリマー被覆フェライト粒子に対し、スペーサとしてＥＧＤＥを結合させる修飾を行った。 The polymer-coated ferrite particles manufactured under the conditions described in Example 1 were modified to bind EGDE as a spacer.
まず、このポリマー被覆フェライト粒子にアミノ基を導入するために、ＮＨ４ＯＨ水溶液を加え、ＨＣｌ水溶液でｐＨを調整し、反応させることにより、ＧＭＡのエポキシ基を開環した。 First, in order to introduce an amino group into the polymer-coated ferrite particles, an NH 4 OH aqueous solution was added, the pH was adjusted with an aqueous HCl solution, and reacted to open the ring of the epoxy group of GMA.
次にこのポリマー被覆フェライト粒子に、開環したアミノ基に対し過剰量のＥＧＤＥを仕込み、ＮａＯＨ水溶液でｐＨを調整し攪拌を行なって、ポリマー被覆フェライト粒子のアミノ基とＥＧＤＥのエポキシ基とを結合させた。ここではアミノ基の量に対し過剰量のＥＧＤＥを仕込むことによって、ＥＧＤＥの１分子が有する両端のエポキシ基が共にポリマー被覆フェライト粒子のアミノ基と結合することを防いだ。反応後、磁気分離操作を利用して水洗浄を行ない、ＥＧＤＥで修飾されたポリマー被覆フェライト粒子を得た。 Next, this polymer-coated ferrite particle is charged with an excess amount of EGDE relative to the ring-opened amino group, and the pH is adjusted with an aqueous NaOH solution and stirred to bond the amino group of the polymer-coated ferrite particle and the epoxy group of EGDE. I let you. Here, by adding an excessive amount of EGDE to the amount of amino groups, both epoxy groups on both ends of one molecule of EGDE were prevented from being bonded to amino groups of polymer-coated ferrite particles. After the reaction, washing with water was performed using a magnetic separation operation to obtain polymer-coated ferrite particles modified with EGDE.
このＥＧＤＥで修飾されたポリマー被覆フェライト粒子に対し、耐有機溶剤性を試験した。試験条件は実施例７の場合と同じ条件とし、各有機溶剤に１２時間浸漬した後の粒子の状況を調べた。その結果、実施例７の場合と同様に、有機溶剤がメタノール、ジオキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）およびＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）に浸漬してもポリマー被覆が保たれており、これらの有機溶剤に対し、耐有機溶剤性を有していることがわかった。 The polymer-coated ferrite particles modified with EGDE were tested for organic solvent resistance. The test conditions were the same as in Example 7, and the state of the particles after being immersed in each organic solvent for 12 hours was examined. As a result, as in Example 7, the polymer coating was maintained even when the organic solvent was immersed in methanol, dioxane, DMF (dimethylformamide) and DMSO (dimethylsulfoxide). On the other hand, it was found to have resistance to organic solvents.
さらにこのＥＧＤＥで修飾されたポリマー被覆フェライト粒子に対し、同じ条件で、有機溶剤がジエチルエーテル、アセトン、トルエン、クロロホルムおよびヘキサンの各場合について、耐有機溶剤性を試験した。その結果、これらのいずれの有機溶剤に浸漬してもポリマー被覆が保たれており、これらの有機溶剤に対し、耐有機溶剤性を有していることがわかった。 Further, with respect to the polymer-coated ferrite particles modified with EGDE, the organic solvent resistance was tested in each case where the organic solvent was diethyl ether, acetone, toluene, chloroform and hexane under the same conditions. As a result, it was found that even when immersed in any of these organic solvents, the polymer coating was maintained, and the organic solvents were resistant to these organic solvents.
（比較例１）
界面活性剤として、非イオン性界面活性剤Ｅｍｕｌｇｅｎ １１５０Ｓ−７０（花王株式会社製）０．３ｇを溶解した水溶液だけを加え、イオン性の界面活性剤を加えなかったほかは、実施例６と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子の作製を試みた。しかし、得られたポリマー被覆フェライト粒子は、均一さに欠けた多分散粒子であった。界面活性剤として非イオン性の界面活性剤だけを用いたこの比較例１の条件では、乳化重合によって均一性のよい単分散ポリマー被覆フェライト粒子を形成する条件が整っていないことが示された。
(Comparative Example 1)
As the surfactant, only an aqueous solution in which 0.3 g of the nonionic surfactant Emulgen 1150S-70 (manufactured by Kao Corporation) was dissolved was added, and the same as in Example 6 except that the ionic surfactant was not added. Attempts were made to produce polymer-coated ferrite particles with different compositions and process conditions. However, the obtained polymer-coated ferrite particles were polydisperse particles lacking in uniformity. It was shown that the conditions for forming monodisperse polymer-coated ferrite particles with good uniformity by emulsion polymerization were not prepared under the conditions of Comparative Example 1 using only a nonionic surfactant as the surfactant.
（比較例２）
界面活性剤として、非イオン性界面活性剤を用いず、イオン性界面活性剤であるアミノウンデカン１０μｌを１ＭのＨＣｌ ５６μｌに溶解した水溶液だけを添加したほかは、実施例６と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子の作製を試みた。しかし、この場合にもポリマー被覆フェライト粒子は形成されなかった。非イオン性界面活性剤を用いず、イオン性界面活性剤であるアミノウンデカンだけを用いたこの比較例２では、乳化重合によってポリマー被覆フェライト粒子を形成する条件が整っていないことがわかった。
(Comparative Example 2)
The same composition and process conditions as in Example 6 except that a nonionic surfactant was not used as the surfactant and only an aqueous solution in which 10 μl of aminoundecane as an ionic surfactant was dissolved in 56 μl of 1M HCl was added. Attempted to produce polymer coated ferrite particles. However, even in this case, polymer-coated ferrite particles were not formed. In Comparative Example 2 in which only the aminoionic decane, which is an ionic surfactant, was used without using a nonionic surfactant, it was found that the conditions for forming polymer-coated ferrite particles by emulsion polymerization were not prepared.
（比較例３）
疎水化フェライト粒子の代わりに、疎水化処理を行わないフェライト粒子を用いたほかは、実施例６と同じ組成とプロセス条件にて、ポリマー被覆フェライト粒子の作製を試みた。しかし、この場合にはポリマー被覆が全くなされなかった。疎水化処理を行わないフェライト粒子を用いたこの比較例３の場合には、フェライト粒子に対しポリマーが被覆されて乳化重合がなされる条件が整わないことが示された。
(Comparative Example 3)
An attempt was made to produce polymer-coated ferrite particles under the same composition and process conditions as in Example 6 except that ferrite particles that were not subjected to a hydrophobic treatment were used instead of the hydrophobic ferrite particles. In this case, however, no polymer coating was made. In the case of Comparative Example 3 using ferrite particles that were not subjected to a hydrophobization treatment, it was shown that the conditions for emulsion polymerization by coating the ferrite particles with a polymer were not achieved.
本発明によれば、粒径が非常に小さく、ポリマー被覆が良好であり、しかも磁気的な操作に十分な大きさの磁化を有するポリマー被覆強磁性粒子を得ることができる。このような特徴により、本発明のポリマー被覆強磁性粒子は、生体物質を磁気分離する用途、薬物などをポリマー被覆フェライト粒子に固定し搬送担体として用いる用途、あるいは磁気マーカとして用いられるほか、工業分野においてもこの特徴を生かした幅広い用途が期待される。 According to the present invention, it is possible to obtain polymer-coated ferromagnetic particles having a very small particle diameter, good polymer coating, and having a magnetization sufficiently large for magnetic operation. Due to such characteristics, the polymer-coated ferromagnetic particles of the present invention can be used for magnetic separation of biological materials, for use as a carrier for fixing drugs or the like on polymer-coated ferrite particles, or as a magnetic marker. Is expected to be used in a wide range of applications.
１００…疎水化工程、１１０…フェライト粒子、１２０…疎水化物質、１３０…疎水化フェライト粒子、２００…乳化工程、２０１…非イオン性親水基とイオン性親水基とを有する界面活性剤、２０２…第１の再親水化フェライト粒子、２０３…第１の再親水化工程、２０４…第２の再親水化フェライト粒子、２０５…第２の再親水化工程、２１０…再親水化工程、２１１…非イオン性及びイオン性界面活性剤、２１２…再親水化フェライト粒子、２１３…非イオン性界面活性剤、２１４…イオン性界面活性剤、２２０…モノマー添加混合工程、２２１…モノマー液、２２２…モノマー乳化工程、２２３…モノマーの乳化液、２２４…混合工程、２３０…疎水性開始剤、２４０…超音波振動、２５０…水、２６０…乳化液、３００…乳化重合工程、３１０…水、３２０…超音波振動、３３０…加熱、３４０…親水性開始剤、３５０…洗浄工程、３６０…ポリマー被覆フェライト粒子、３６０ａ…ポリマー被覆、７１０…エポキシ基、７２０…アミノ基、７３０…エチレングリコールジグリシジルエーテル（ＥＧＤＥ）。
DESCRIPTION OF
Claims (34)
前記疎水化強磁性粒子に非イオン性の親水基を有し、再親水化する界面活性剤およびモノマーを有するモノマー液を水とともに混合し乳化して乳化液を得る乳化工程と、
前記乳化液に開始剤を添加しラジカル付加重合により乳化重合を行なう乳化重合工程とを備えたことを特徴とするポリマー被覆強磁性粒子の製造方法。 Hydrophobic ferromagnetic particles having an average particle size of 20 to 300 nm are made hydrophobic by adsorbing hydrophilic groups of fatty acids having 10 to 15 carbon atoms, which have hydrophilic groups and hydrophobic groups and hydrophilize the hydrophilic particles, A hydrophobizing step for obtaining hydrophobized magnetic particles;
An emulsifying step of obtaining an emulsion by mixing and emulsifying a monomer liquid having a nonionic hydrophilic group in the hydrophobic ferromagnetic particles and having a surfactant and a monomer to be rehydrophilicized together with water; and
A method for producing polymer-coated ferromagnetic particles, comprising an emulsion polymerization step of adding an initiator to the emulsion and performing emulsion polymerization by radical addition polymerization.
強磁性粒子が平均粒径２０〜３００ｎｍの強磁性で親水性のフェライト粒子であり、親水基と疎水基とを有しこの親水基が前記フェライト粒子に吸着し前記フェライト粒子を疎水化している疎水化物質と、
前記疎水化物質に吸着し疎水化された前記フェライト粒子を被覆しているポリマーとを備え、平均粒径が２５〜４００ｎｍであることを特徴とするポリマー被覆強磁性粒子。 A polymer-coated ferromagnetic particle produced by the production process according to any one of claims 1 to 21,
The ferromagnetic particles are ferromagnetic and hydrophilic ferrite particles having an average particle diameter of 20 to 300 nm , and have a hydrophilic group and a hydrophobic group, and this hydrophilic group is adsorbed on the ferrite particles to make the ferrite particles hydrophobic. Chemical substances,
A polymer-coated ferromagnetic particle comprising: a polymer that adsorbs to the hydrophobic substance and coats the hydrophobized ferrite particles, and has an average particle size of 25 to 400 nm.
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