被实施粗面化处理的高密度功能性粒子、其制造方法及使用该粒子的靶物质的处理方法

专利名称：被实施粗面化处理的高密度功能性粒子、其制造方法及使用该粒子的靶物质的处理方法
技术领域：
本发明涉及适合靶物质的分离、固定化、分析、提取、精制或反应等的具有比表面 积的粗面化后的功能性粒子。另外，本发明也涉及这种粒子的制造方法、及用该粒子处理靶 物质的方法。
背景技术：
作为利用于细胞、蛋白质、核酸或化学物质等靶物质的定量、分离、精制或分析等 生化用途的功能材料，目前已知有与特定的靶物质进行特异结合或反应的复合粒子(参照 日本特表平4-501956号公报)。这种复合粒子带有磁性，例如，通过使磁性材料含在非磁性 的有孔玻璃珠中而形成。在靶物质的分离时，首先，向含有靶物质的试样供给复合粒子，使 靶物质与复合粒子的表面结合。接下来，通过附加磁场，使复合粒子移动，并使其进行聚集、 凝聚，其后，通过回收聚集、凝聚后的复合粒子，回收与复合粒子结合在一起的靶物质。这种 利用磁场或磁力的方法(以下，称为“磁分离法”，或简称为“磁分离”)与离心分离法、柱分 离法或电泳法等方法相比，对少量试样也可以实施，另外，具有不使靶物质变性而在短时间 内就可以实施的特点。但是，由于所使用的复合粒子的密度很小为1. Og/cm3 3. 4g/cm3, 因此，在使其高效地凝聚这一点上，复合粒子决不是优选的粒子。像这样，复合粒子的密度 比较小的理由是因为以密度低的树脂或二氧化硅为母材，且在其内部分散磁粉材料而进行 复合粒子化的缘故。即，复合粒子的密度依赖于磁粉材料的量，其结果当根据磁化量计算 时，磁粉材料的含有率高不过20重量％左右，复合粒子的密度成为接近母材的低的材料密 度的值。在此，靶物质会与粒子的表面结合，因此可以说，可与每一粒子结合的靶物质的量 依赖于粒子的比表面积。即，当粒子的比表面积小时，可与每一粒子结合的靶物质的量就会 减少。当减少可与每一粒子结合的靶物质的量时，在靶物质的检测时，检测量整体下降，结 果导致检测灵敏度下降。这样，优选粒子的比表面积大到某种程度。但是，并非一概地只要 粒子的比表面积大就好，在粒子具有三维内部贯通网络(即，贯通孔)、或具有深孔时，有靶 物质不进入孔内、或即使进入也不进行必要的反应等、或者靶物质以外的物质进入粒子孔 而难以出来这样的外观上的非特异结合变大的可能性。即，当粒子的比表面积大于需要以 上时，靶物质不进入孔，不能有效利用大的比表面积，或者靶物质以外的物质与粒子结合的 “非特异结合”的影响会变大，因此可以说是不优选的。例如，虽然日本特表平9-503989种 记载有使用密度大的氧化锆粒子的例子，但特表平9-503989的氧化锆粒子具有三维内部 贯通网络(即，贯通孔)，比表面积极大，因此在靶物质的分离时，变得容易产生需要以上的 非特异结合。即，在如特表平9-503989中记载的那种具有贯通孔的氧化锆粒子中，靶物质 以外的物质更易与粒子结合，难以使所希望的靶物质更优先地与粒子结合而分离。另外，在 特表平9-503989号公报的氧化锆粒子中，进入了贯通孔或深孔的靶物质难以出来之类的 外观上的非特异结合也变大。
附带说一下，在特表平9-503989中，虽然有有关“粒子的气孔尺寸是在作为配体 或被吸附剂而收纳蛋白质时充分的尺寸”以及“气孔尺寸”的记载，但没有什么程度的气孔 尺寸(微孔半径)只要什么程度(累计微孔径体积)即可这样的记载。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而开发的。即，本发明的课题在于提供一种粒子，其在粒子 的移动、凝聚方面，便于靶物质的分离，且在某种程度地抑制了非特异结合的范围内，可与 每一粒子结合的靶物质的量大。另外，这种粒子的制造方法、及进行使用这种粒子的靶物质 的分析、提取、精制或反应等处理的方法也是本发明的课题。为了解决上述课题，本发明提供一种“可结合靶物质的粒子”，其特征为，“可使靶 物质结合的物质或官能团”固定化于粒子主体的表面，且，粒子主体的表面已被粗面化，粒 子的比表面积为具有与这种粒子相同的粒径及密度的球形粒子的光滑表面的比表面积的 1.4倍 100倍。本说明书所说的“粗面化”实质上是指，使粒子表面(更具体而言，“粒子 主体的表面”)的表面积增大的处理。更优选，因粗面化而粒子的每单位表面积[cm2]的微孔半径20nm以上的累计微孔 体积[cm3]的比例为lXl(T6[Cm7Cm2]以上。本说明书所说的“微孔”实质上是指粒子的 空隙部(更优选存在于粒子表面附近的空隙部)，假想其中也有IOOnm 10 μ m的大孔、和 Inm IOOnm的中孔的孔径(尺寸)的孔，特别是，假想Inm IOOnm的中孔(另夕卜，这种大 孔和中孔可以用所谓的水银压入法同时测定)。本发明的粒子在其表面固定化有“可使靶物质结合的物质或官能团”。换言之，“可 与靶物质结合的物质或官能团”被固定化。因而，当使靶物质和粒子共存时，靶物质就能够 与粒子结合，因此，不仅对靶物质的分离、精制或提取等种种用途，可以使用本发明的粒子， 而且对个性化医疗技术的用途，也可以优选使用本发明的粒子。在此，“靶物质”实质上是指 不仅可以成为分离，而且可以成为提取、定量、精制或分析等种种对象的物质，只要是可以 直接或间接地与粒子结合，则可以是任何种类的物质。作为具体的靶物质，可以举出例如 核酸、蛋白质(例如，包含抗生物素蛋白及生物素化HRP等)、糖、脂质、肽、细胞、真菌、细菌、 酵母、病毒、糖脂、糖蛋白、络合物、无机物、载体、低分子化合物、高分子化合物、抗体或抗原 等。这样，本发明的粒子在可以用于种种靶物质的分离、精制、提取或分析方面，可以说为实 现种种功能的粒子。因而，本发明的粒子可以称为“功能性粒子”。本发明的粒子的特征为进行了粗面化处理。具体而言，粒子主体的表面被粗面 化，粒子的比表面积为具有与这种粒子相同的粒径及密度的球形粒子(具有光滑表面的球 形粒子)的比表面积的1.4倍 100倍，且优选本发明的粒子或粒子主体的每单位表面积 [cm2]的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1 X 10 2]以上。在此， 本说明书所说的“球形粒子”实质上是指几何学的球面形状为球形的粒子。“球形”是穿过 中心的球直径为实质上全都相同的球。特别是，“具有同一粒径的球形粒子”实质上是指粒 子表面整体上光滑或平滑，且具有与本发明粒子的粒径相同的粒径的球形粒子。在此，本发 明粒子的粒子表面由于因粗面化可以具有凹凸形状，因此作为“本发明粒子的粒径”，实质 上是指，基于粒子(在使聚合物包覆粒子主体的情况下，也包含所包覆的聚合物的厚度的 粒子)的电子显微镜照片或光学显微镜照片，具有与由像素个数等求出的粒子的面积相等的面积的正圆的直径。但是，比表面积通常作为多个粒子的平均值而求出，因此如上所述， 基于照片测定例如300个粒子的粒径，使用作为其平均值而算出的平均粒径是适宜的情况 比较多。在由如上所述的照片所进行的(平均)粒径的测定中，可以使用图像处理软件(例 如，“Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Inc.制)”)等。如果借鉴上述内容进行总结时， 本说明书的“具有与本发明粒子相同的粒径及密度的球形粒子的比表面积”实质上是指，具 有直径D的球形(这种球形的密度与本发明粒子的密度相同)的比表面积，所述直径D相 当于与本发明的粒子照片的面积相同的面积的正圆的直径的平均值L。本发明的粒子的特征为，不仅因粗面化处理而增大比表面积，而且优选在粒子表 面存在某规定量以上的所希望尺寸的微孔。更具体而言为如下特征存在某规定量以上的 比“可使靶物质结合的物质或官能团”及“靶物质”的尺寸大的微孔。因而，本发明的粒子 不仅更多地固定化“可使靶物质结合的物质或官能团”，而且在使用本发明的粒子时，靶物 质能够更多地与“可使靶物质结合的物质或官能团”结合。有关后者的情况进行详细叙述。 在使用粒子时，靶物质与固定化于粒子主体的“可使靶物质结合的物质或官能团”结合，但 对于固定化于微孔内部的“可使靶物质结合的物质或官能团”而言，是靶物质进入微孔内之 后再进行结合。即，可以说尺寸大的靶物质不能进入更小的微孔内部，而不能与存在于微孔 内部的“可使靶物质结合的物质或官能团”结合。在这一点上，本发明的粒子可以实现如下 效果不仅相对于“可使靶物质结合的物质或官能团”，而且相对于“靶物质”，由于存在某规 定量以上的尺寸更大的微孔，因此，进一步增加在粒子使用时的靶物质的结合量。本发明的粒子也具有如下特征，来源于在粗面化处理时所使用的酸性物质的化合 物(具体而言，“包含金属元素和酸性化合物而成的化合物”)实质上不附着或残留于粒子 主体表面。即，来源于选自由盐酸、硫酸及硝酸构成的组中的至少一种以上的酸性物质的盐 酸化合物、硫酸化合物及/或硝酸化合物等实质上不附着或残留于粒子主体表面。另外，本发明的粒子具有如下特征优选密度为3. 5g/cm3 9g/cm3，密度(或比 重)比靶物质的分离时通常使用的粒子更大的密度。本发明的粒子在粒子主体上可以具有贯通孔，也可以不具有贯通孔。在此，“粒子 主体不具有贯通孔”的意思是指，粒子主体实质上为实心，粒子不具有内部贯通网络构造。 即，本说明书所说的“粒子主体不具有贯通孔”与“粒子主体或粒子主体心部为实心”、“粒子 表面即使为凹凸状，凹部也不存在到粒子内部”、及“在与通常的多孔质粒子相比时，体积密 度更大”同义。粒子主体不具有贯通孔时，可以更显著地期待后述的“非特异吸附的降低效
里”
ο另外，在本发明中也提供一种上述粒子的制造方法。所涉及的制造方法为制造可 结合靶物质的粒子的方法，包含如下工序(I)使原料粒子和选自由盐酸、硫酸及硝酸构成的组中的至少一种以上的酸性物 质(磷酸除外)接触的工序；(II)将“可与靶物质结合的物质或官能团”固定化于原料粒子的工序。本发明的制造方法的特征为，在工序(I)中，将原料粒子的表面进行粗面化，以成 为与所得到的粒子具有相同的粒径及密度的球形粒子的比表面积的1. 4倍 100倍的方式 进行粗面化。在更优选的方式中，进行粗面化使粒子或粒子主体的每单位表面积[cm2]的 微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1 X 10_6[cm7cm2]以上。进一步优选的方式是，以在原料粒子上不形成贯通孔的方式进行粗面化，由此，最终可以得到不具有内部 贯通孔的粒子。另外，在本发明的制造方法中，为了得到密度(或比重)比靶物质的分离时 通常使用的粒子的密度大的粒子，优选对密度为3. 5g/cm3 9. Og/cm3的原料粒子进行粗面 化。另外，本发明的制造方法也具有如下特征在工序(I)之后(根据需要进行了洗净之 后)，来源于粗面化处理时所使用的酸性物质的化合物(尤其是“包含金属元素和酸性化合 物而成的化合物”)实质上不附着或残留于粒子主体表面。即，也具有如下特征来源于选自 由盐酸、硫酸及硝酸构成的组中的至少一种以上的酸性物质的盐酸化合物、硫酸化合物及/ 或硝酸化合物等实质上不附着或残留于粒子主体表面。进一步，本发明也提供一种使用上述粒子的靶物质的分离方法。所涉及的分离方 法是使用上述的“以表面进行了粗面化处理为特征的本发明粒子”，从试样中分离靶物质的 方法，包含下面所示的工序(i)使含靶物质而成的试样和本发明的粒子接触，使粒子和靶物质结合的工序；(ii)将试样静置，使粒子在试样中自然沉降的工序；(iii)通过回收在试样中沉淀下来的粒子，而从试样分离靶物质或得到固定有靶 物质的粒子的工序。本发明的方法具有通过自然沉降使结合有靶物质的粒子进行聚集、凝聚的特征。 即，本发明的方法具有如下特征对于粒子的移动、凝聚不利用磁场或磁力，而通过粒子的 自然沉降来分离靶物质。这样，通过粒子的自然沉降可以分离靶物质的理由是，粒子的自然 沉降速度比以往的快。另外，在本发明的方法中使用的粒子是实施了粗面化处理，且由此而在粒子表面 更多地固定化有“可使靶物质结合的物质或官能团”的粒子。因而，本发明的方法具有如下 特征，即，可与每一粒子结合的靶物质的量大，用一次操作，就“可以从试样分离更多的靶物 质”或“可以得到固定有更多的靶物质的粒子”。本发明的粒子优选密度大至3. 5g/cm3 9. Og/cm3，具有如下效果，S卩，即使不用 离心分离法及磁分离法，仅通过粒子的自然沉降的移动速度，也可以得到充分的分离速度。 在本说明书中，“自然沉降”是指粒子受重力的作用而在液体中沉降。另外，本说明书中 的“分离”是指，从包含靶物质的试样中分离靶物质，所述靶物质为核酸、蛋白质、糖、脂质、 肽、细胞、真菌、细菌、酵母、病毒、糖脂、糖蛋白、络合物、无机物、载体、低分子化合物、高分 子化合物、抗体或抗原等；所述试样例如人或动物的尿、血液、血清、血浆、精液、唾液、汗、 泪、腹水、羊水等体液；人或动物的脏器、毛发、皮肤、粘膜、指甲、骨头、肌肉或神经组织等的 悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；便悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；培养细胞或培养组 织的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；病毒的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；菌体的悬 浮液、提取液、溶解液或破碎液；土壤悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；植物的悬浮液、提 取液、溶解液或破碎液；食品、加工食品悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；废水等。更具体 而言，实质上是指，在使试样中所含的靶物质与粒子结合后，通过使结合有靶物质的粒子移 动，而从试样中分选靶物质。而且，“分离速度”实质上是指结合有靶物质的粒子在试样中移 动的速度，在使用自然沉降的情况下，实质上是指粒子的沉降速度。分离速度大时，从试样 中分离靶物质所需要的时间变短。另外，要理解到，在本发明的粒子具有磁性的情况下，通 过附加磁场，可以附加性地加大分离速度。
本发明的粒子即使仅自然沉降也可以得到充分的分离速度，因此，当使用本发明 的粒子时，不用复杂的机构，就可以进行靶物质的分离、固定化、分析、提取、精制或反应等 处理。换言之，当使用本发明的粒子时，可以得到进行靶物质的分离、固定化、分析、提取、精 制或反应的简易体系。另外，本发明的粒子对于这种体系的小型化或芯片化也是有效的。在此，本发明的粒子是实施了粗面化处理，且在所增加的粒子表面更多地固定化 有“可使靶物质结合的物质或官能团”的粒子，因此可与每一粒子结合的靶物质的量变多。 其结果是，可以高效地进行靶物质的精制及分离。换言之，即使进行相同的操作，整体的检 测量也会增大，可实现检测灵敏度提高、简便的测定或测定误差缩小这样的有利效果。另 外，虽然通过粗面化而增加比表面积，但因粗面化而所增加的粒子表面固定化有“可使靶物 质结合的物质或官能团”。因此，除伴随比表面积的增大而增加的非特异结合以外，由于“可 使靶物质结合的物质或官能团”更多地被固定化，因此可抑制伴随比表面积的增大而来的 “非特异结合”。特别是，本发明的粒子在单位表面积[cm2]中，微孔半径20nm以上的累计 微孔体积[cm3]的比例为lXl(T6[Cm7Cm2]以上，且存在某规定量以上的比“可使靶物质结 合的物质或官能团”及“靶物质”的尺寸大的微孔。其结果是，本发明的粒子不仅在更多的 粒子主体上固定化有“可使靶物质结合的物质或官能团”，而且在使用时(分离、固定化、分 析、提取、精制或反应等处理)，靶物质可以更多地与“可使靶物质结合的物质或官能团”结 合。从另一看法来看，对“可使靶物质结合的物质或官能团”的固定化及“靶物质”的结合 虽然没有帮助，但由于非特异结合的增加所牵扯的“尺寸更小的微孔(更具体而言，微孔半 径不足20nm的微孔)”变得更少，因此，本发明的粒子可以说不仅某种程度地抑制了非特异 结合，而且可与每一粒子结合的靶物质的量增多。附带说一下，本发明粒子的主体表面也可以包覆聚合物。在这种情况下，在包覆有 聚合物(以下，也称为“包覆聚合物”)的表面可以固定化“可使靶物质结合的物质或官能 团”。由此，即使是难以使“可使靶物质结合的物质或官能团”与粒子主体进行共价结合的 情况，也可以使“可使靶物质结合的物质或官能团”固定化于粒子表面。另外，对于固定化 于粒子主体表面的“可使靶物质结合的物质或官能团”在种种使用条件下的用途中，特别是 所担心的从粒子主体表面分离的用途中，可以通过使“可使靶物质结合的物质或官能团”固 定化于包覆聚合物，来防止来自粒子主体的分离。另外，作为被包覆的聚合物，当选择各种 分子或金属离子等难以透过的聚合物时，能够某种程度地抑制来自粒子主体表面或粒子内 部的金属离子(即，粒子构成成分的金属离子)的析出，在粒子的种种用途中，也能够抑制 金属离子等引起的不必要的反应。


图1 (a)是示意地表示本发明处理方法的工序的图；图1 (b)是示意地表示本发明处理方法的工序的图；图1 (c)是示意地表示本发明处理方法的工序的图；图2是实施例1的粒子Pl的照片；特别是，图2 (a)是粒子整体照片，图2 (b)是表 面放大照片；图3是比较例1的粒子的照片；特别是，图3 (a)是粒子整体照片，图3 (b)是表面 放大照片；
图4(a)是实施例1的原料粒子Pl的表面附近的粒子剖面图；图4(b)是图4(a)的将粒子表面附近放大后的图；图5(a)是实施例1实施了硫酸处理后的粒子的表面附近的粒子剖面图；图5 (b)是图5 (a)的将粒子表面附近放大后的图；图6 (a)是多孔质氧化锆粒子的表面附近的粒子剖面图；图6 (b)是图6 (a)的将粒子表面附近放大后的图；图7是表示粒子的微孔半径和“从IOOnm侧将IOOnm以下的微孔半径的微孔体积 累计起来的累计微孔体积”关系的曲线图(实施例1、4及比较例1、2)；图8是将图7的一部分(由虚线包围的部分)放大后的曲线图；图9是表示粒子的微孔半径和各微孔半径所占的体积关系的曲线图(实施例1及 比较例1)；图10是表示粒子的微孔半径和各微孔半径所占的体积关系的曲线图(实施例4 及比较例2)；另外，附图中，参照序号指的是下面的要素。1 本发明的粒子2 靶物质3 靶物质以外的物质4 试样
具体实施例方式下面，首先对本发明的粒子进行说明，其后，对本发明粒子的制造方法及本发明的 分离方法进行说明。本发明的粒子对于靶物质的分离具有最佳的密度。即，在如下试样中分散有粒子 时，粒子具有粒子的沉降速度较大这样的密度，所述试样为，人或动物的尿、血液、血清、血 浆、精液、唾液、汗、泪、腹水、羊水等体液；人或动物的脏器、毛发、皮肤、粘膜、指甲、骨头、肌 肉或神经组织等的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；便悬浮液、提取液、溶解液或破碎液； 培养细胞或培养组织的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；病毒的悬浮液、提取液、溶解液或 破碎液；菌体的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；土壤悬浮液、提取液、溶解液或破碎液； 植物的悬浮液、提取液、溶解液或破碎液；食品、加工食品悬浮液、提取液、溶解液或破碎液； 废水等。当粒子的密度小于3. 5g/cm3时，仅自然沉降所实现的粒子的移动速度在实用上不 优选，另一方面，当粒子的密度大于9g/cm3时，对于使靶物质结合时所进行的搅拌来说不优 选。因而，本发明粒子的密度为3. 5g/cm3 9g/cm3，更优选为5. Og/cm3 9. Og/cm3，进一 步优选为5. 5g/cm3 7. Og/cm3。另外，根据情况，本发明粒子的密度有时也可以大于9. Og/ cm3，更具体而言，有时也可以为9. Og/cm3 (9. Og/cm3除外) 23g/cm3。在此，本说明书所 说的“密度”是指仅将物质自身所占的体积设为密度计算用的体积的真密度，且为可以通 过使用真密度测定装置全自动真密度计KKKKUltrapycnometer 1000)(汤浅株式会社制 (YUASA IONICS CO.，LTD.)求出的值。本发明的粒子，粒子主体表面被粗面化，粒子的比表面积为具有与这种粒子相同 的粒径及密度的球形粒子的平滑表面的比表面积的1. 4倍 100倍。这里，具有粒径a的本发明的各个粒子的比表面积是指为具有粒径a的球形粒子(具有与本发明相同的密度的 球形粒子)的比表面积的1.4倍 100倍，或者，具有平均粒径a的本发明粒子(S卩，由多 个粒子构成的粉末状的粒子组)的比表面积的平均值为具有粒径a的球形粒子(具有与本 发明相同的密度的球形粒子)的比表面积的1.4倍 100倍。在本发明的制造方法中，如 后所述，本发明粒子的粒子主体表面在通过利用选自由盐酸、硫酸及硝酸构成的组的至少 一种以上的酸性物质(磷酸除外)进行处理而粗面化这一点上具有特征。更具体而言，本 发明粒子优选通过使原料粒子(或前驱体粒子)和上述酸性物质接触而实施了粗面化的粒 子。由于实施了这种粗面化处理，本发明粒子的比表面积为，具有与这种粒子相同的粒径及 密度的球形粒子的比表面积的1. 4倍 100倍。即，当设本发明粒子的比表面积的值为SP 粒子(m2/g)，且设具有与这种粒子相同的粒径及密度的球形粒子的比表面积的值为SP球形 (m2/g)时，SP粒子=1.4X SP球形 100XSP球形。在此，当SP粒子< 1. 4X SP球形时， 可与每一粒子结合的靶物质的量减少，导致靶物质的整体检测量减少，另一方面，当SP粒 子> 100XSP球形时，不仅靶物质以外的物质与粒子主体结合的“非特异结合”会增加到需 要以上，而且粒子主体的构造变脆，实用上不优选。另外，优选为SP粒子=1.5XSP球形 80 X SP球形，更优选为SP粒子=1. 6 X SP球形 60 X SP球形。根据粗面化处理的条件及 原料粒子的材质等各种制造条件，也有SP粒子=1. 4XSP球形 500XSP球形的情况。本说明书所说的“比表面积”是指通过使用比表面积微孔孔径分布测定装置 Belsorp-mini(日本拜耳公司制)而求出的比表面积。另外，本说明书所说的“粒径”、或 “具有与本发明粒子相同的粒径及密度的球形”的“粒径”实质上是指，与粒子(在对粒子主 体包覆聚合物的情况下，也包括所包覆的聚合物的厚度)的照片面积相同面积的正圆的直 径，“平均粒径”实质上是指基于粒子的电子显微镜照片或光学显微镜照片测定例如300个 粒子的粒径，作为其算术平均值而计算出的粒径。如上所述，本发明粒子为，粒子主体的表面被粗面化，特别是，每单位表面积[cm2] 的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1 X 10_6[cm7cm2]以上。“累计微孔 体积”反映粗面化后的粒子的微孔孔径分布，因此本发明粒子以某规定以上的比例存在微 孔半径20nm以上的微孔。在本发明中，存在有某规定量以上的所希望尺寸(即，微孔半径为20nm以上)的 微孔上是有意义的。对此进行详述。在粒子的微孔尺寸过小的情况下，“可使靶物质结合的 物质或官能团”及“靶物质”不能进入微孔内，因微孔而增加的粒子表面积不仅对“可使靶物 质结合的物质或官能团”的固定化没有帮助，而且在粒子的使用时，靶物质不进入微孔内， 导致不能与微孔内部的“可使靶物质结合的物质或官能团”结合。与此相对，当粒子的微孔 具有某种程度的大小时，“可使靶物质结合的物质或官能团”及“靶物质”能够进入微孔内， 因微孔而增加的粒子表面积不仅有效地利于“可使靶物质结合的物质或官能团”的固定化， 而且在粒子的使用时，靶物质能够进入微孔内部，能够与微孔内部的“可使靶物质结合的物 质或官能团”结合。换言之，当微孔尺寸比“可使靶物质结合的物质或官能团”及“靶物质” 过小时，从“粒子调制时的固定化的观点”及“粒子使用时的靶物质的结合的观点”出发， 比表面积即使大，与实质上不存在微孔相同，而本发明粒子减少了那种尺寸小的微孔，使对 “可使靶物质结合的物质或官能团”的固定化及“靶物质”的结合有帮助的所希望尺寸的微 孔变多。这样，要注意的是，本发明不是放眼于全部累计微孔体积，而是放眼于某尺寸以上的微孔的累计体积。在此，本发明中，将“所希望尺寸的微孔存在的比例”以不依赖于各粒径尺寸的方 式设为粒子或粒子主体的每单位表面积的比例来进行评价。具体而言，以“将满足所希望尺 寸的微孔的体积加合在一起的累计微孔体积”在粒子(粒子主体)的每单位表面积上为多 少值来评价。这种“每单位面积的累计微孔体积(将满足所希望尺寸的微孔的体积加合在 一起的累计体积)”可以通过“以Ig粒子或粒子主体为基准的规定的微孔径以上的累计微 孔体积(cm7g)”除以“以Ig为基准的具有同样的粒径及密度的球形粒子的平滑表面表面 积(cm2/g)”来算出。在此，在本发明的粒子中，微孔半径为20nm以上的累计微孔体积为某规定以上的 比例。具体而言，单位表面积[cm2]的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为 lX10-6[cm3/cm2]以上。由此，不仅相对于“可使靶物质结合的物质或官能团”的固定化及 靶物质向“可使靶物质结合的物质或官能团”的结合，能够更高效地利用粒子微孔，而且能 够相对地减小非特异结合的影响。另外，在单位表面积[cm2]的微孔半径20nm以上的累计 微孔体积[cm3]的比例为lXl(T6[Cm7Cm2]以上的情况下，也能够减少靶物质一旦进入微孔 内部后不能出来这种因堵塞而造成的外观的非特异吸附。作为结果，整体的非特异吸附量 减少，因此在实际使用时，能够比以往更容易使用。换言之，在单位表面积[cm2]的微孔半 径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例不足1 X 10_6[cm7cm2]时，在粒子调制时，难以使 “可使靶物质结合的物质或官能团”更多地固定化于粒子主体，另外，在粒子使用时，难以使 “靶物质”向粒子结合，因此，结果导致相对地增大非特异结合的影响，从而在这一点上不优 选。另外，与上述那种“某微孔半径以上的累计微孔体积”不同的观点，优选粒子的气 孔率(气孔的含有率)为90%以下。原因是，当粒子的气孔率不是90%以下时，粒子内的 微孔过多，粒子强度下降，在使用时会成为粒子损坏等实用上的问题。更优选粒子的气孔率 为0. 5% 70%程度。本发明的粒子可以在粒子主体上具有贯通孔，也可以不具有，从降低非特异吸附 的观点出发，优选具有贯通孔。在粒子主体具有贯通孔的情况下，单位表面积[cm2]的微孔 半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例优选为4. 6X 10_4[cm7cm2]以下程度。因此， 当与上述的必要条件一并考虑时，可以说本发明的粒子优选微孔半径20nm以上的累计微 孔体积[cm3]的比例为 IX Kr6 4. 6X l(T4[cm7cm2]，更优选为 3 X IO"6 1. 5 X IO"4 [cm3/ cm2]，进一步优选为 5 X 1(Γ6 6. 5 X 1(T5 [cm3/cm2](例如，6 X 1(Γ6 8 X 1(Γ6 [cm3/cm2])。在 这种情况下，可期待非特异吸附的降低效果更显著。在假想不具有贯通孔的粒子的情况下，在本发明中，优选从粒子主体表面粗面化 到约2 μ m的深度，更优选从粒子主体表面粗面化到约1. 5 μ m的深度，进一步优选从粒子 主体表面粗面化到约1 μ m的深度。但是，优选粗面化的比例不超过粒子主体直径的40%， 更优选不超过30 %，进一步优选不超过20 %。另外，“从粒子主体表面粗面化到某深度”与 “实质上存在从粒子主体表面到某深度为止的微孔”同义，当用上述的“球形粒子”进行表达 时，与“从球形粒子表面到某深度为止进行粗面化”同义。另外，上述的“被粗面化的比例 (%)”实质上是指沿穿过粒子中央的方向看粒子整体时的粗面化部分(=微孔存在区域) 的比例。
在此，要注意的是，本说明书所说的“累计微孔体积”的值实质上是指通过利用BET 法及DH法而得到的值。BET法是基于多分子层吸附模型的比表面积的测定法，且将朗缪尔 (Langmuir)的单分子层吸附理论扩充到多分子层吸附的测定法。这种BET法是如下的方 法，即，测定气体(例如，氮气)吸附于粒子时的吸附量，在由此得到的吸附等温线上应用下 面所示的BET式，求出单分子层吸附量Vm，从该值和吸附气体分子的分子截面积，算出粒子 的比表面积。由该BET法而进行的比表面积测定的详细为JIS Z8830 :2001规定的。另一 方面，DH法是Dollimore-Heal法的简称，是将微孔假设为圆筒形，并根据吸附气体的相对 压力和吸附量的增量来求出微孔尺寸的体积频度分布的解析法。[BET 式]
权利要求
1.一种粒子，其特征在于，为可结合靶物质的粒子，可使所述靶物质结合的物质或官能团固定化于粒子主体的表面，并且，所述粒子主体的表面被粗面化，所述粒子的比表面积为具有与所述粒子相同的粒径及 密度的球形粒子的比表面积的1. 4倍 100倍。
2.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子主体的表面以每单位表面积[cm2] 的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1 X 10_6[cm7cm2]以上的方式被粗面 化。
3.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子的密度为3.5g/cm3 9. Og/cm3。
4.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，粒子主体不具有贯通孔。
5.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子的粒径为1μ m 5mm。
6.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子主体由选自由氧化锆、钇稳定氧化 锆、氧化铁及氧化铝构成的组中的至少一种以上的材料形成。
7.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，可使所述靶物质结合的物质为选自由生物 素、抗生物素蛋白、链霉抗生物素蛋白及中性抗生物素蛋白构成的组中的至少一种以上的 物质。
8.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，可使所述靶物质结合的官能团为选自由羧 基、羟基、环氧基、甲苯磺酰基、琥珀酰亚胺基、马来酰亚胺基、硫醇基、硫醚基、二硫基、醛 基、叠氮基、酰胼基、伯氨基、仲氨基、叔氨基、酰亚胺酯基、碳二亚胺基、异氰酸酯基、碘代乙 酰基、羧基的卤素取代体、及双键构成的组中的至少一种以上的官能团。
9.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，在所述粒子主体表面的一部分包覆有聚合物，可使所述靶物质结合的物质或官能团固定化于所述粒子主体或所述聚合物的表面。
10.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，聚合物被覆所述粒子主体的整个表面，可使所述靶物质结合的物质或官能团固定化于所述聚合物的表面。
11.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子具有磁性。
12.如权利要求1所述的粒子，其特征在于，通过作用于可使所述靶物质结合的物质或 官能团和所述靶物质之间的吸附力或亲和力，使所述靶物质可以与所述粒子结合。
13.—种制造可结合靶物质的粒子的方法，其特征在于，包含如下工序(I)使原料粒子和选自由盐酸、硫酸及硝酸构成的组中的至少一种以上的酸性物质接 触的工序；(II)将可与靶物质结合的物质或官能团固定化于所述原料粒子的工序，在工序(I)中，将所述原料粒子的表面进行粗面化，以所述粒子的比表面积成为具有 与所述粒子相同的粒径及密度的球形粒子的比表面积的1.4倍 100倍的方式进行粗面 化。
14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，在工序⑴中，以每单位表面积[cm2] 的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1 X 10_6[cm7cm2]以上的方式粗面化 所述原料粒子。
15.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，在工序(I)中，对包含所述原料粒子 和所述酸性物质而成的混合液实施水热反应。
16.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，使用密度为3.5g/cm3 9. Og/cm3的 所述原料粒子。
17.一种使用权利要求1所述的粒子从试样中分离靶物质或得到固定有靶物质的粒子 的方法，其特征在于，包含如下工序(i)使含靶物质而成的试样和所述粒子接触，使所述粒子和所述靶物质结合的工序； ( )将所述试样静置，使所述粒子在所述试样中自然沉降的工序； (iii)通过回收在所述试样中沉淀下来的所述粒子，从所述试样分离所述靶物质或得 到固定有所述靶物质的所述粒子的工序。
全文摘要
本发明提供一种高密度粒子，其为可结合靶物质的粒子，且是粒子主体表面已被粗面化的高密度粒子。本发明粒子的特征为，可使靶物质结合的物质或官能团固定化于粒子主体的表面，粒子的比表面积为具有与这种粒子相同的粒径及密度的球形粒子的比表面积的1.4倍～100倍。特别是，本发明的粒子，每单位表面积[cm2]的微孔半径20nm以上的累计微孔体积[cm3]的比例为1×10-6[cm3/cm2]以上。
文档编号C01G25/00GK102065996SQ20098012310
公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年6月18日
发明者河野研二, 满永雅一, 神崎寿夫, 臼杵直树 申请人:日立麦克赛尔株式会社