專利名稱：被實(shí)施粗面化處理的高密度功能性粒子、其制造方法及使用該粒子的靶物質(zhì)的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合靶物質(zhì)的分離、固定化、分析、提取、精制或反應(yīng)等的具有比表面 積的粗面化后的功能性粒子。另外，本發(fā)明也涉及這種粒子的制造方法、及用該粒子處理靶 物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
作為利用于細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸或化學(xué)物質(zhì)等靶物質(zhì)的定量、分離、精制或分析等 生化用途的功能材料，目前已知有與特定的靶物質(zhì)進(jìn)行特異結(jié)合或反應(yīng)的復(fù)合粒子(參照 日本特表平4-501956號(hào)公報(bào))。這種復(fù)合粒子帶有磁性，例如，通過使磁性材料含在非磁性 的有孔玻璃珠中而形成。在靶物質(zhì)的分離時(shí)，首先，向含有靶物質(zhì)的試樣供給復(fù)合粒子，使 靶物質(zhì)與復(fù)合粒子的表面結(jié)合。接下來，通過附加磁場(chǎng)，使復(fù)合粒子移動(dòng)，并使其進(jìn)行聚集、 凝聚，其后，通過回收聚集、凝聚后的復(fù)合粒子，回收與復(fù)合粒子結(jié)合在一起的靶物質(zhì)。這種 利用磁場(chǎng)或磁力的方法(以下，稱為“磁分離法”，或簡(jiǎn)稱為“磁分離”)與離心分離法、柱分 離法或電泳法等方法相比，對(duì)少量試樣也可以實(shí)施，另外，具有不使靶物質(zhì)變性而在短時(shí)間 內(nèi)就可以實(shí)施的特點(diǎn)。但是，由于所使用的復(fù)合粒子的密度很小為1. Og/cm3 3. 4g/cm3, 因此，在使其高效地凝聚這一點(diǎn)上，復(fù)合粒子決不是優(yōu)選的粒子。像這樣，復(fù)合粒子的密度 比較小的理由是因?yàn)橐悦芏鹊偷臉渲蚨趸铻槟覆?，且在其?nèi)部分散磁粉材料而進(jìn)行 復(fù)合粒子化的緣故。即，復(fù)合粒子的密度依賴于磁粉材料的量，其結(jié)果當(dāng)根據(jù)磁化量計(jì)算 時(shí)，磁粉材料的含有率高不過20重量％左右，復(fù)合粒子的密度成為接近母材的低的材料密 度的值。在此，靶物質(zhì)會(huì)與粒子的表面結(jié)合，因此可以說，可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量 依賴于粒子的比表面積。即，當(dāng)粒子的比表面積小時(shí)，可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量就會(huì) 減少。當(dāng)減少可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量時(shí)，在靶物質(zhì)的檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)量整體下降，結(jié) 果導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度下降。這樣，優(yōu)選粒子的比表面積大到某種程度。但是，并非一概地只要 粒子的比表面積大就好，在粒子具有三維內(nèi)部貫通網(wǎng)絡(luò)(即，貫通孔)、或具有深孔時(shí)，有靶 物質(zhì)不進(jìn)入孔內(nèi)、或即使進(jìn)入也不進(jìn)行必要的反應(yīng)等、或者靶物質(zhì)以外的物質(zhì)進(jìn)入粒子孔 而難以出來這樣的外觀上的非特異結(jié)合變大的可能性。即，當(dāng)粒子的比表面積大于需要以 上時(shí)，靶物質(zhì)不進(jìn)入孔，不能有效利用大的比表面積，或者靶物質(zhì)以外的物質(zhì)與粒子結(jié)合的 “非特異結(jié)合”的影響會(huì)變大，因此可以說是不優(yōu)選的。例如，雖然日本特表平9-503989種 記載有使用密度大的氧化鋯粒子的例子，但特表平9-503989的氧化鋯粒子具有三維內(nèi)部 貫通網(wǎng)絡(luò)(即，貫通孔)，比表面積極大，因此在靶物質(zhì)的分離時(shí)，變得容易產(chǎn)生需要以上的 非特異結(jié)合。即，在如特表平9-503989中記載的那種具有貫通孔的氧化鋯粒子中，靶物質(zhì) 以外的物質(zhì)更易與粒子結(jié)合，難以使所希望的靶物質(zhì)更優(yōu)先地與粒子結(jié)合而分離。另外，在 特表平9-503989號(hào)公報(bào)的氧化鋯粒子中，進(jìn)入了貫通孔或深孔的靶物質(zhì)難以出來之類的 外觀上的非特異結(jié)合也變大。
附帶說一下，在特表平9-503989中，雖然有有關(guān)“粒子的氣孔尺寸是在作為配體 或被吸附劑而收納蛋白質(zhì)時(shí)充分的尺寸”以及“氣孔尺寸”的記載，但沒有什么程度的氣孔 尺寸(微孔半徑)只要什么程度(累計(jì)微孔徑體積)即可這樣的記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而開發(fā)的。即，本發(fā)明的課題在于提供一種粒子，其在粒子 的移動(dòng)、凝聚方面，便于靶物質(zhì)的分離，且在某種程度地抑制了非特異結(jié)合的范圍內(nèi)，可與 每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量大。另外，這種粒子的制造方法、及進(jìn)行使用這種粒子的靶物質(zhì) 的分析、提取、精制或反應(yīng)等處理的方法也是本發(fā)明的課題。為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種“可結(jié)合靶物質(zhì)的粒子”，其特征為，“可使靶 物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”固定化于粒子主體的表面，且，粒子主體的表面已被粗面化，粒 子的比表面積為具有與這種粒子相同的粒徑及密度的球形粒子的光滑表面的比表面積的 1.4倍 100倍。本說明書所說的“粗面化”實(shí)質(zhì)上是指，使粒子表面(更具體而言，“粒子 主體的表面”)的表面積增大的處理。更優(yōu)選，因粗面化而粒子的每單位表面積[cm2]的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔 體積[cm3]的比例為lXl(T6[Cm7Cm2]以上。本說明書所說的“微孔”實(shí)質(zhì)上是指粒子的 空隙部(更優(yōu)選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的中孔的孔徑(尺寸)的孔，特別是，假想Inm IOOnm的中孔(另夕卜，這種大 孔和中孔可以用所謂的水銀壓入法同時(shí)測(cè)定)。本發(fā)明的粒子在其表面固定化有“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”。換言之，“可 與靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”被固定化。因而，當(dāng)使靶物質(zhì)和粒子共存時(shí)，靶物質(zhì)就能夠 與粒子結(jié)合，因此，不僅對(duì)靶物質(zhì)的分離、精制或提取等種種用途，可以使用本發(fā)明的粒子， 而且對(duì)個(gè)性化醫(yī)療技術(shù)的用途，也可以優(yōu)選使用本發(fā)明的粒子。在此，“靶物質(zhì)”實(shí)質(zhì)上是指 不僅可以成為分離，而且可以成為提取、定量、精制或分析等種種對(duì)象的物質(zhì)，只要是可以 直接或間接地與粒子結(jié)合，則可以是任何種類的物質(zhì)。作為具體的靶物質(zhì)，可以舉出例如 核酸、蛋白質(zhì)(例如，包含抗生物素蛋白及生物素化HRP等)、糖、脂質(zhì)、肽、細(xì)胞、真菌、細(xì)菌、 酵母、病毒、糖脂、糖蛋白、絡(luò)合物、無機(jī)物、載體、低分子化合物、高分子化合物、抗體或抗原 等。這樣，本發(fā)明的粒子在可以用于種種靶物質(zhì)的分離、精制、提取或分析方面，可以說為實(shí) 現(xiàn)種種功能的粒子。因而，本發(fā)明的粒子可以稱為“功能性粒子”。本發(fā)明的粒子的特征為進(jìn)行了粗面化處理。具體而言，粒子主體的表面被粗面 化，粒子的比表面積為具有與這種粒子相同的粒徑及密度的球形粒子(具有光滑表面的球 形粒子)的比表面積的1.4倍 100倍，且優(yōu)選本發(fā)明的粒子或粒子主體的每單位表面積 [cm2]的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1 X 10 2]以上。在此， 本說明書所說的“球形粒子”實(shí)質(zhì)上是指幾何學(xué)的球面形狀為球形的粒子。“球形”是穿過 中心的球直徑為實(shí)質(zhì)上全都相同的球。特別是，“具有同一粒徑的球形粒子”實(shí)質(zhì)上是指粒 子表面整體上光滑或平滑，且具有與本發(fā)明粒子的粒徑相同的粒徑的球形粒子。在此，本發(fā) 明粒子的粒子表面由于因粗面化可以具有凹凸形狀，因此作為“本發(fā)明粒子的粒徑”，實(shí)質(zhì) 上是指，基于粒子(在使聚合物包覆粒子主體的情況下，也包含所包覆的聚合物的厚度的 粒子)的電子顯微鏡照片或光學(xué)顯微鏡照片，具有與由像素個(gè)數(shù)等求出的粒子的面積相等的面積的正圓的直徑。但是，比表面積通常作為多個(gè)粒子的平均值而求出，因此如上所述， 基于照片測(cè)定例如300個(gè)粒子的粒徑，使用作為其平均值而算出的平均粒徑是適宜的情況 比較多。在由如上所述的照片所進(jìn)行的(平均)粒徑的測(cè)定中，可以使用圖像處理軟件(例 如，“Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Inc.制)”)等。如果借鑒上述內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)時(shí)， 本說明書的“具有與本發(fā)明粒子相同的粒徑及密度的球形粒子的比表面積”實(shí)質(zhì)上是指，具 有直徑D的球形(這種球形的密度與本發(fā)明粒子的密度相同)的比表面積，所述直徑D相 當(dāng)于與本發(fā)明的粒子照片的面積相同的面積的正圓的直徑的平均值L。本發(fā)明的粒子的特征為，不僅因粗面化處理而增大比表面積，而且優(yōu)選在粒子表 面存在某規(guī)定量以上的所希望尺寸的微孔。更具體而言為如下特征存在某規(guī)定量以上的 比“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”及“靶物質(zhì)”的尺寸大的微孔。因而，本發(fā)明的粒子 不僅更多地固定化“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”，而且在使用本發(fā)明的粒子時(shí)，靶物 質(zhì)能夠更多地與“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié)合。有關(guān)后者的情況進(jìn)行詳細(xì)敘述。 在使用粒子時(shí)，靶物質(zhì)與固定化于粒子主體的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié)合，但 對(duì)于固定化于微孔內(nèi)部的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”而言，是靶物質(zhì)進(jìn)入微孔內(nèi)之 后再進(jìn)行結(jié)合。即，可以說尺寸大的靶物質(zhì)不能進(jìn)入更小的微孔內(nèi)部，而不能與存在于微孔 內(nèi)部的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié)合。在這一點(diǎn)上，本發(fā)明的粒子可以實(shí)現(xiàn)如下 效果不僅相對(duì)于“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”，而且相對(duì)于“靶物質(zhì)”，由于存在某規(guī) 定量以上的尺寸更大的微孔，因此，進(jìn)一步增加在粒子使用時(shí)的靶物質(zhì)的結(jié)合量。本發(fā)明的粒子也具有如下特征，來源于在粗面化處理時(shí)所使用的酸性物質(zhì)的化合 物(具體而言，“包含金屬元素和酸性化合物而成的化合物”)實(shí)質(zhì)上不附著或殘留于粒子 主體表面。即，來源于選自由鹽酸、硫酸及硝酸構(gòu)成的組中的至少一種以上的酸性物質(zhì)的鹽 酸化合物、硫酸化合物及/或硝酸化合物等實(shí)質(zhì)上不附著或殘留于粒子主體表面。另外，本發(fā)明的粒子具有如下特征優(yōu)選密度為3. 5g/cm3 9g/cm3，密度(或比 重)比靶物質(zhì)的分離時(shí)通常使用的粒子更大的密度。本發(fā)明的粒子在粒子主體上可以具有貫通孔，也可以不具有貫通孔。在此，“粒子 主體不具有貫通孔”的意思是指，粒子主體實(shí)質(zhì)上為實(shí)心，粒子不具有內(nèi)部貫通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。 即，本說明書所說的“粒子主體不具有貫通孔”與“粒子主體或粒子主體心部為實(shí)心”、“粒子 表面即使為凹凸?fàn)?，凹部也不存在到粒子?nèi)部”、及“在與通常的多孔質(zhì)粒子相比時(shí)，體積密 度更大”同義。粒子主體不具有貫通孔時(shí)，可以更顯著地期待后述的“非特異吸附的降低效
里”
ο另外，在本發(fā)明中也提供一種上述粒子的制造方法。所涉及的制造方法為制造可 結(jié)合靶物質(zhì)的粒子的方法，包含如下工序(I)使原料粒子和選自由鹽酸、硫酸及硝酸構(gòu)成的組中的至少一種以上的酸性物 質(zhì)(磷酸除外)接觸的工序；(II)將“可與靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”固定化于原料粒子的工序。本發(fā)明的制造方法的特征為，在工序(I)中，將原料粒子的表面進(jìn)行粗面化，以成 為與所得到的粒子具有相同的粒徑及密度的球形粒子的比表面積的1. 4倍 100倍的方式 進(jìn)行粗面化。在更優(yōu)選的方式中，進(jìn)行粗面化使粒子或粒子主體的每單位表面積[cm2]的 微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1 X 10_6[cm7cm2]以上。進(jìn)一步優(yōu)選的方式是，以在原料粒子上不形成貫通孔的方式進(jìn)行粗面化，由此，最終可以得到不具有內(nèi)部 貫通孔的粒子。另外，在本發(fā)明的制造方法中，為了得到密度(或比重)比靶物質(zhì)的分離時(shí) 通常使用的粒子的密度大的粒子，優(yōu)選對(duì)密度為3. 5g/cm3 9. Og/cm3的原料粒子進(jìn)行粗面 化。另外，本發(fā)明的制造方法也具有如下特征在工序(I)之后(根據(jù)需要進(jìn)行了洗凈之 后)，來源于粗面化處理時(shí)所使用的酸性物質(zhì)的化合物(尤其是“包含金屬元素和酸性化合 物而成的化合物”)實(shí)質(zhì)上不附著或殘留于粒子主體表面。即，也具有如下特征來源于選自 由鹽酸、硫酸及硝酸構(gòu)成的組中的至少一種以上的酸性物質(zhì)的鹽酸化合物、硫酸化合物及/ 或硝酸化合物等實(shí)質(zhì)上不附著或殘留于粒子主體表面。進(jìn)一步，本發(fā)明也提供一種使用上述粒子的靶物質(zhì)的分離方法。所涉及的分離方 法是使用上述的“以表面進(jìn)行了粗面化處理為特征的本發(fā)明粒子”，從試樣中分離靶物質(zhì)的 方法，包含下面所示的工序(i)使含靶物質(zhì)而成的試樣和本發(fā)明的粒子接觸，使粒子和靶物質(zhì)結(jié)合的工序；(ii)將試樣靜置，使粒子在試樣中自然沉降的工序；(iii)通過回收在試樣中沉淀下來的粒子，而從試樣分離靶物質(zhì)或得到固定有靶 物質(zhì)的粒子的工序。本發(fā)明的方法具有通過自然沉降使結(jié)合有靶物質(zhì)的粒子進(jìn)行聚集、凝聚的特征。 即，本發(fā)明的方法具有如下特征對(duì)于粒子的移動(dòng)、凝聚不利用磁場(chǎng)或磁力，而通過粒子的 自然沉降來分離靶物質(zhì)。這樣，通過粒子的自然沉降可以分離靶物質(zhì)的理由是，粒子的自然 沉降速度比以往的快。另外，在本發(fā)明的方法中使用的粒子是實(shí)施了粗面化處理，且由此而在粒子表面 更多地固定化有“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的粒子。因而，本發(fā)明的方法具有如下 特征，即，可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量大，用一次操作，就“可以從試樣分離更多的靶物 質(zhì)”或“可以得到固定有更多的靶物質(zhì)的粒子”。本發(fā)明的粒子優(yōu)選密度大至3. 5g/cm3 9. Og/cm3，具有如下效果，S卩，即使不用 離心分離法及磁分離法，僅通過粒子的自然沉降的移動(dòng)速度，也可以得到充分的分離速度。 在本說明書中，“自然沉降”是指粒子受重力的作用而在液體中沉降。另外，本說明書中 的“分離”是指，從包含靶物質(zhì)的試樣中分離靶物質(zhì)，所述靶物質(zhì)為核酸、蛋白質(zhì)、糖、脂質(zhì)、 肽、細(xì)胞、真菌、細(xì)菌、酵母、病毒、糖脂、糖蛋白、絡(luò)合物、無機(jī)物、載體、低分子化合物、高分 子化合物、抗體或抗原等；所述試樣例如人或動(dòng)物的尿、血液、血清、血漿、精液、唾液、汗、 淚、腹水、羊水等體液；人或動(dòng)物的臟器、毛發(fā)、皮膚、粘膜、指甲、骨頭、肌肉或神經(jīng)組織等的 懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；便懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；培養(yǎng)細(xì)胞或培養(yǎng)組 織的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；病毒的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；菌體的懸 浮液、提取液、溶解液或破碎液；土壤懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；植物的懸浮液、提 取液、溶解液或破碎液；食品、加工食品懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；廢水等。更具體 而言，實(shí)質(zhì)上是指，在使試樣中所含的靶物質(zhì)與粒子結(jié)合后，通過使結(jié)合有靶物質(zhì)的粒子移 動(dòng)，而從試樣中分選靶物質(zhì)。而且，“分離速度”實(shí)質(zhì)上是指結(jié)合有靶物質(zhì)的粒子在試樣中移 動(dòng)的速度，在使用自然沉降的情況下，實(shí)質(zhì)上是指粒子的沉降速度。分離速度大時(shí)，從試樣 中分離靶物質(zhì)所需要的時(shí)間變短。另外，要理解到，在本發(fā)明的粒子具有磁性的情況下，通 過附加磁場(chǎng)，可以附加性地加大分離速度。
本發(fā)明的粒子即使僅自然沉降也可以得到充分的分離速度，因此，當(dāng)使用本發(fā)明 的粒子時(shí)，不用復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，就可以進(jìn)行靶物質(zhì)的分離、固定化、分析、提取、精制或反應(yīng)等 處理。換言之，當(dāng)使用本發(fā)明的粒子時(shí)，可以得到進(jìn)行靶物質(zhì)的分離、固定化、分析、提取、精 制或反應(yīng)的簡(jiǎn)易體系。另外，本發(fā)明的粒子對(duì)于這種體系的小型化或芯片化也是有效的。在此，本發(fā)明的粒子是實(shí)施了粗面化處理，且在所增加的粒子表面更多地固定化 有“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的粒子，因此可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量變多。 其結(jié)果是，可以高效地進(jìn)行靶物質(zhì)的精制及分離。換言之，即使進(jìn)行相同的操作，整體的檢 測(cè)量也會(huì)增大，可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)靈敏度提高、簡(jiǎn)便的測(cè)定或測(cè)定誤差縮小這樣的有利效果。另 外，雖然通過粗面化而增加比表面積，但因粗面化而所增加的粒子表面固定化有“可使靶物 質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”。因此，除伴隨比表面積的增大而增加的非特異結(jié)合以外，由于“可 使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”更多地被固定化，因此可抑制伴隨比表面積的增大而來的 “非特異結(jié)合”。特別是，本發(fā)明的粒子在單位表面積[cm2]中，微孔半徑20nm以上的累計(jì) 微孔體積[cm3]的比例為lXl(T6[Cm7Cm2]以上，且存在某規(guī)定量以上的比“可使靶物質(zhì)結(jié) 合的物質(zhì)或官能團(tuán)”及“靶物質(zhì)”的尺寸大的微孔。其結(jié)果是，本發(fā)明的粒子不僅在更多的 粒子主體上固定化有“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”，而且在使用時(shí)(分離、固定化、分 析、提取、精制或反應(yīng)等處理)，靶物質(zhì)可以更多地與“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié) 合。從另一看法來看，對(duì)“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的固定化及“靶物質(zhì)”的結(jié)合 雖然沒有幫助，但由于非特異結(jié)合的增加所牽扯的“尺寸更小的微孔(更具體而言，微孔半 徑不足20nm的微孔)”變得更少，因此，本發(fā)明的粒子可以說不僅某種程度地抑制了非特異 結(jié)合，而且可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量增多。附帶說一下，本發(fā)明粒子的主體表面也可以包覆聚合物。在這種情況下，在包覆有 聚合物(以下，也稱為“包覆聚合物”)的表面可以固定化“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能 團(tuán)”。由此，即使是難以使“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”與粒子主體進(jìn)行共價(jià)結(jié)合的 情況，也可以使“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”固定化于粒子表面。另外，對(duì)于固定化 于粒子主體表面的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”在種種使用條件下的用途中，特別是 所擔(dān)心的從粒子主體表面分離的用途中，可以通過使“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”固 定化于包覆聚合物，來防止來自粒子主體的分離。另外，作為被包覆的聚合物，當(dāng)選擇各種 分子或金屬離子等難以透過的聚合物時(shí)，能夠某種程度地抑制來自粒子主體表面或粒子內(nèi) 部的金屬離子(即，粒子構(gòu)成成分的金屬離子)的析出，在粒子的種種用途中，也能夠抑制 金屬離子等引起的不必要的反應(yīng)。


圖1 (a)是示意地表示本發(fā)明處理方法的工序的圖；圖1 (b)是示意地表示本發(fā)明處理方法的工序的圖；圖1 (c)是示意地表示本發(fā)明處理方法的工序的圖；圖2是實(shí)施例1的粒子Pl的照片；特別是，圖2 (a)是粒子整體照片，圖2 (b)是表 面放大照片；圖3是比較例1的粒子的照片；特別是，圖3 (a)是粒子整體照片，圖3 (b)是表面 放大照片；
圖4(a)是實(shí)施例1的原料粒子Pl的表面附近的粒子剖面圖；圖4(b)是圖4(a)的將粒子表面附近放大后的圖；圖5(a)是實(shí)施例1實(shí)施了硫酸處理后的粒子的表面附近的粒子剖面圖；圖5 (b)是圖5 (a)的將粒子表面附近放大后的圖；圖6 (a)是多孔質(zhì)氧化鋯粒子的表面附近的粒子剖面圖；圖6 (b)是圖6 (a)的將粒子表面附近放大后的圖；圖7是表示粒子的微孔半徑和“從IOOnm側(cè)將IOOnm以下的微孔半徑的微孔體積 累計(jì)起來的累計(jì)微孔體積”關(guān)系的曲線圖(實(shí)施例1、4及比較例1、2)；圖8是將圖7的一部分(由虛線包圍的部分)放大后的曲線圖；圖9是表示粒子的微孔半徑和各微孔半徑所占的體積關(guān)系的曲線圖(實(shí)施例1及 比較例1)；圖10是表示粒子的微孔半徑和各微孔半徑所占的體積關(guān)系的曲線圖(實(shí)施例4 及比較例2)；另外，附圖中，參照序號(hào)指的是下面的要素。1 本發(fā)明的粒子2 靶物質(zhì)3 靶物質(zhì)以外的物質(zhì)4 試樣
具體實(shí)施例方式下面，首先對(duì)本發(fā)明的粒子進(jìn)行說明，其后，對(duì)本發(fā)明粒子的制造方法及本發(fā)明的 分離方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的粒子對(duì)于靶物質(zhì)的分離具有最佳的密度。即，在如下試樣中分散有粒子 時(shí)，粒子具有粒子的沉降速度較大這樣的密度，所述試樣為，人或動(dòng)物的尿、血液、血清、血 漿、精液、唾液、汗、淚、腹水、羊水等體液；人或動(dòng)物的臟器、毛發(fā)、皮膚、粘膜、指甲、骨頭、肌 肉或神經(jīng)組織等的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；便懸浮液、提取液、溶解液或破碎液； 培養(yǎng)細(xì)胞或培養(yǎng)組織的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；病毒的懸浮液、提取液、溶解液或 破碎液；菌體的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；土壤懸浮液、提取液、溶解液或破碎液； 植物的懸浮液、提取液、溶解液或破碎液；食品、加工食品懸浮液、提取液、溶解液或破碎液； 廢水等。當(dāng)粒子的密度小于3. 5g/cm3時(shí)，僅自然沉降所實(shí)現(xiàn)的粒子的移動(dòng)速度在實(shí)用上不 優(yōu)選，另一方面，當(dāng)粒子的密度大于9g/cm3時(shí)，對(duì)于使靶物質(zhì)結(jié)合時(shí)所進(jìn)行的攪拌來說不優(yōu) 選。因而，本發(fā)明粒子的密度為3. 5g/cm3 9g/cm3，更優(yōu)選為5. Og/cm3 9. Og/cm3，進(jìn)一 步優(yōu)選為5. 5g/cm3 7. Og/cm3。另外，根據(jù)情況，本發(fā)明粒子的密度有時(shí)也可以大于9. Og/ cm3，更具體而言，有時(shí)也可以為9. Og/cm3 (9. Og/cm3除外) 23g/cm3。在此，本說明書所 說的“密度”是指僅將物質(zhì)自身所占的體積設(shè)為密度計(jì)算用的體積的真密度，且為可以通 過使用真密度測(cè)定裝置全自動(dòng)真密度計(jì)KKKKUltrapycnometer 1000)(湯淺株式會(huì)社制 (YUASA IONICS CO.，LTD.)求出的值。本發(fā)明的粒子，粒子主體表面被粗面化，粒子的比表面積為具有與這種粒子相同 的粒徑及密度的球形粒子的平滑表面的比表面積的1. 4倍 100倍。這里，具有粒徑a的本發(fā)明的各個(gè)粒子的比表面積是指為具有粒徑a的球形粒子(具有與本發(fā)明相同的密度的 球形粒子)的比表面積的1.4倍 100倍，或者，具有平均粒徑a的本發(fā)明粒子(S卩，由多 個(gè)粒子構(gòu)成的粉末狀的粒子組)的比表面積的平均值為具有粒徑a的球形粒子(具有與本 發(fā)明相同的密度的球形粒子)的比表面積的1.4倍 100倍。在本發(fā)明的制造方法中，如 后所述，本發(fā)明粒子的粒子主體表面在通過利用選自由鹽酸、硫酸及硝酸構(gòu)成的組的至少 一種以上的酸性物質(zhì)(磷酸除外)進(jìn)行處理而粗面化這一點(diǎn)上具有特征。更具體而言，本 發(fā)明粒子優(yōu)選通過使原料粒子(或前驅(qū)體粒子)和上述酸性物質(zhì)接觸而實(shí)施了粗面化的粒 子。由于實(shí)施了這種粗面化處理，本發(fā)明粒子的比表面積為，具有與這種粒子相同的粒徑及 密度的球形粒子的比表面積的1. 4倍 100倍。即，當(dāng)設(shè)本發(fā)明粒子的比表面積的值為SP 粒子(m2/g)，且設(shè)具有與這種粒子相同的粒徑及密度的球形粒子的比表面積的值為SP球形 (m2/g)時(shí)，SP粒子=1.4X SP球形 100XSP球形。在此，當(dāng)SP粒子< 1. 4X SP球形時(shí)， 可與每一粒子結(jié)合的靶物質(zhì)的量減少，導(dǎo)致靶物質(zhì)的整體檢測(cè)量減少，另一方面，當(dāng)SP粒 子> 100XSP球形時(shí)，不僅靶物質(zhì)以外的物質(zhì)與粒子主體結(jié)合的“非特異結(jié)合”會(huì)增加到需 要以上，而且粒子主體的構(gòu)造變脆，實(shí)用上不優(yōu)選。另外，優(yōu)選為SP粒子=1.5XSP球形 80 X SP球形，更優(yōu)選為SP粒子=1. 6 X SP球形 60 X SP球形。根據(jù)粗面化處理的條件及 原料粒子的材質(zhì)等各種制造條件，也有SP粒子=1. 4XSP球形 500XSP球形的情況。本說明書所說的“比表面積”是指通過使用比表面積微孔孔徑分布測(cè)定裝置 Belsorp-mini(日本拜耳公司制)而求出的比表面積。另外，本說明書所說的“粒徑”、或 “具有與本發(fā)明粒子相同的粒徑及密度的球形”的“粒徑”實(shí)質(zhì)上是指，與粒子(在對(duì)粒子主 體包覆聚合物的情況下，也包括所包覆的聚合物的厚度)的照片面積相同面積的正圓的直 徑，“平均粒徑”實(shí)質(zhì)上是指基于粒子的電子顯微鏡照片或光學(xué)顯微鏡照片測(cè)定例如300個(gè) 粒子的粒徑，作為其算術(shù)平均值而計(jì)算出的粒徑。如上所述，本發(fā)明粒子為，粒子主體的表面被粗面化，特別是，每單位表面積[cm2] 的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1 X 10_6[cm7cm2]以上?！袄塾?jì)微孔 體積”反映粗面化后的粒子的微孔孔徑分布，因此本發(fā)明粒子以某規(guī)定以上的比例存在微 孔半徑20nm以上的微孔。在本發(fā)明中，存在有某規(guī)定量以上的所希望尺寸(即，微孔半徑為20nm以上)的 微孔上是有意義的。對(duì)此進(jìn)行詳述。在粒子的微孔尺寸過小的情況下，“可使靶物質(zhì)結(jié)合的 物質(zhì)或官能團(tuán)”及“靶物質(zhì)”不能進(jìn)入微孔內(nèi)，因微孔而增加的粒子表面積不僅對(duì)“可使靶物 質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的固定化沒有幫助，而且在粒子的使用時(shí)，靶物質(zhì)不進(jìn)入微孔內(nèi)， 導(dǎo)致不能與微孔內(nèi)部的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié)合。與此相對(duì)，當(dāng)粒子的微孔 具有某種程度的大小時(shí)，“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”及“靶物質(zhì)”能夠進(jìn)入微孔內(nèi)， 因微孔而增加的粒子表面積不僅有效地利于“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的固定化， 而且在粒子的使用時(shí)，靶物質(zhì)能夠進(jìn)入微孔內(nèi)部，能夠與微孔內(nèi)部的“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物 質(zhì)或官能團(tuán)”結(jié)合。換言之，當(dāng)微孔尺寸比“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”及“靶物質(zhì)” 過小時(shí)，從“粒子調(diào)制時(shí)的固定化的觀點(diǎn)”及“粒子使用時(shí)的靶物質(zhì)的結(jié)合的觀點(diǎn)”出發(fā)， 比表面積即使大，與實(shí)質(zhì)上不存在微孔相同，而本發(fā)明粒子減少了那種尺寸小的微孔，使對(duì) “可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的固定化及“靶物質(zhì)”的結(jié)合有幫助的所希望尺寸的微 孔變多。這樣，要注意的是，本發(fā)明不是放眼于全部累計(jì)微孔體積，而是放眼于某尺寸以上的微孔的累計(jì)體積。在此，本發(fā)明中，將“所希望尺寸的微孔存在的比例”以不依賴于各粒徑尺寸的方 式設(shè)為粒子或粒子主體的每單位表面積的比例來進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體而言，以“將滿足所希望尺 寸的微孔的體積加合在一起的累計(jì)微孔體積”在粒子(粒子主體)的每單位表面積上為多 少值來評(píng)價(jià)。這種“每單位面積的累計(jì)微孔體積(將滿足所希望尺寸的微孔的體積加合在 一起的累計(jì)體積)”可以通過“以Ig粒子或粒子主體為基準(zhǔn)的規(guī)定的微孔徑以上的累計(jì)微 孔體積(cm7g)”除以“以Ig為基準(zhǔn)的具有同樣的粒徑及密度的球形粒子的平滑表面表面 積(cm2/g)”來算出。在此，在本發(fā)明的粒子中，微孔半徑為20nm以上的累計(jì)微孔體積為某規(guī)定以上的 比例。具體而言，單位表面積[cm2]的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為 lX10-6[cm3/cm2]以上。由此，不僅相對(duì)于“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的固定化及 靶物質(zhì)向“可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”的結(jié)合，能夠更高效地利用粒子微孔，而且能 夠相對(duì)地減小非特異結(jié)合的影響。另外，在單位表面積[cm2]的微孔半徑20nm以上的累計(jì) 微孔體積[cm3]的比例為lXl(T6[Cm7Cm2]以上的情況下，也能夠減少靶物質(zhì)一旦進(jìn)入微孔 內(nèi)部后不能出來這種因堵塞而造成的外觀的非特異吸附。作為結(jié)果，整體的非特異吸附量 減少，因此在實(shí)際使用時(shí)，能夠比以往更容易使用。換言之，在單位表面積[cm2]的微孔半 徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例不足1 X 10_6[cm7cm2]時(shí)，在粒子調(diào)制時(shí)，難以使 “可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)”更多地固定化于粒子主體，另外，在粒子使用時(shí)，難以使 “靶物質(zhì)”向粒子結(jié)合，因此，結(jié)果導(dǎo)致相對(duì)地增大非特異結(jié)合的影響，從而在這一點(diǎn)上不優(yōu) 選。另外，與上述那種“某微孔半徑以上的累計(jì)微孔體積”不同的觀點(diǎn)，優(yōu)選粒子的氣 孔率(氣孔的含有率)為90%以下。原因是，當(dāng)粒子的氣孔率不是90%以下時(shí)，粒子內(nèi)的 微孔過多，粒子強(qiáng)度下降，在使用時(shí)會(huì)成為粒子損壞等實(shí)用上的問題。更優(yōu)選粒子的氣孔率 為0. 5% 70%程度。本發(fā)明的粒子可以在粒子主體上具有貫通孔，也可以不具有，從降低非特異吸附 的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選具有貫通孔。在粒子主體具有貫通孔的情況下，單位表面積[cm2]的微孔 半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例優(yōu)選為4. 6X 10_4[cm7cm2]以下程度。因此， 當(dāng)與上述的必要條件一并考慮時(shí)，可以說本發(fā)明的粒子優(yōu)選微孔半徑20nm以上的累計(jì)微 孔體積[cm3]的比例為 IX Kr6 4. 6X l(T4[cm7cm2]，更優(yōu)選為 3 X IO"6 1. 5 X IO"4 [cm3/ cm2]，進(jìn)一步優(yōu)選為 5 X 1(Γ6 6. 5 X 1(T5 [cm3/cm2](例如，6 X 1(Γ6 8 X 1(Γ6 [cm3/cm2])。在 這種情況下，可期待非特異吸附的降低效果更顯著。在假想不具有貫通孔的粒子的情況下，在本發(fā)明中，優(yōu)選從粒子主體表面粗面化 到約2 μ m的深度，更優(yōu)選從粒子主體表面粗面化到約1. 5 μ m的深度，進(jìn)一步優(yōu)選從粒子 主體表面粗面化到約1 μ m的深度。但是，優(yōu)選粗面化的比例不超過粒子主體直徑的40%， 更優(yōu)選不超過30 %，進(jìn)一步優(yōu)選不超過20 %。另外，“從粒子主體表面粗面化到某深度”與 “實(shí)質(zhì)上存在從粒子主體表面到某深度為止的微孔”同義，當(dāng)用上述的“球形粒子”進(jìn)行表達(dá) 時(shí)，與“從球形粒子表面到某深度為止進(jìn)行粗面化”同義。另外，上述的“被粗面化的比例 (%)”實(shí)質(zhì)上是指沿穿過粒子中央的方向看粒子整體時(shí)的粗面化部分(=微孔存在區(qū)域) 的比例。
在此，要注意的是，本說明書所說的“累計(jì)微孔體積”的值實(shí)質(zhì)上是指通過利用BET 法及DH法而得到的值。BET法是基于多分子層吸附模型的比表面積的測(cè)定法，且將朗繆爾 (Langmuir)的單分子層吸附理論擴(kuò)充到多分子層吸附的測(cè)定法。這種BET法是如下的方 法，即，測(cè)定氣體(例如，氮?dú)?吸附于粒子時(shí)的吸附量，在由此得到的吸附等溫線上應(yīng)用下 面所示的BET式，求出單分子層吸附量Vm，從該值和吸附氣體分子的分子截面積，算出粒子 的比表面積。由該BET法而進(jìn)行的比表面積測(cè)定的詳細(xì)為JIS Z8830 :2001規(guī)定的。另一 方面，DH法是Dollimore-Heal法的簡(jiǎn)稱，是將微孔假設(shè)為圓筒形，并根據(jù)吸附氣體的相對(duì) 壓力和吸附量的增量來求出微孔尺寸的體積頻度分布的解析法。[BET 式]
權(quán)利要求
1.一種粒子，其特征在于，為可結(jié)合靶物質(zhì)的粒子，可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)固定化于粒子主體的表面，并且，所述粒子主體的表面被粗面化，所述粒子的比表面積為具有與所述粒子相同的粒徑及 密度的球形粒子的比表面積的1. 4倍 100倍。
2.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子主體的表面以每單位表面積[cm2] 的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1 X 10_6[cm7cm2]以上的方式被粗面 化。
3.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子的密度為3.5g/cm3 9. Og/cm3。
4.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，粒子主體不具有貫通孔。
5.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子的粒徑為1μ m 5mm。
6.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子主體由選自由氧化鋯、釔穩(wěn)定氧化 鋯、氧化鐵及氧化鋁構(gòu)成的組中的至少一種以上的材料形成。
7.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)為選自由生物 素、抗生物素蛋白、鏈霉抗生物素蛋白及中性抗生物素蛋白構(gòu)成的組中的至少一種以上的 物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的官能團(tuán)為選自由羧 基、羥基、環(huán)氧基、甲苯磺酰基、琥珀酰亞胺基、馬來酰亞胺基、硫醇基、硫醚基、二硫基、醛 基、疊氮基、酰胼基、伯氨基、仲氨基、叔氨基、酰亞胺酯基、碳二亞胺基、異氰酸酯基、碘代乙 ?；?、羧基的鹵素取代體、及雙鍵構(gòu)成的組中的至少一種以上的官能團(tuán)。
9.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，在所述粒子主體表面的一部分包覆有聚合物，可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)固定化于所述粒子主體或所述聚合物的表面。
10.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，聚合物被覆所述粒子主體的整個(gè)表面，可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)固定化于所述聚合物的表面。
11.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，所述粒子具有磁性。
12.如權(quán)利要求1所述的粒子，其特征在于，通過作用于可使所述靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或 官能團(tuán)和所述靶物質(zhì)之間的吸附力或親和力，使所述靶物質(zhì)可以與所述粒子結(jié)合。
13.—種制造可結(jié)合靶物質(zhì)的粒子的方法，其特征在于，包含如下工序(I)使原料粒子和選自由鹽酸、硫酸及硝酸構(gòu)成的組中的至少一種以上的酸性物質(zhì)接 觸的工序；(II)將可與靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)固定化于所述原料粒子的工序，在工序(I)中，將所述原料粒子的表面進(jìn)行粗面化，以所述粒子的比表面積成為具有 與所述粒子相同的粒徑及密度的球形粒子的比表面積的1.4倍 100倍的方式進(jìn)行粗面 化。
14.如權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在工序⑴中，以每單位表面積[cm2] 的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1 X 10_6[cm7cm2]以上的方式粗面化 所述原料粒子。
15.如權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在工序(I)中，對(duì)包含所述原料粒子 和所述酸性物質(zhì)而成的混合液實(shí)施水熱反應(yīng)。
16.如權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，使用密度為3.5g/cm3 9. Og/cm3的 所述原料粒子。
17.一種使用權(quán)利要求1所述的粒子從試樣中分離靶物質(zhì)或得到固定有靶物質(zhì)的粒子 的方法，其特征在于，包含如下工序(i)使含靶物質(zhì)而成的試樣和所述粒子接觸，使所述粒子和所述靶物質(zhì)結(jié)合的工序； ( )將所述試樣靜置，使所述粒子在所述試樣中自然沉降的工序； (iii)通過回收在所述試樣中沉淀下來的所述粒子，從所述試樣分離所述靶物質(zhì)或得 到固定有所述靶物質(zhì)的所述粒子的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高密度粒子，其為可結(jié)合靶物質(zhì)的粒子，且是粒子主體表面已被粗面化的高密度粒子。本發(fā)明粒子的特征為，可使靶物質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)或官能團(tuán)固定化于粒子主體的表面，粒子的比表面積為具有與這種粒子相同的粒徑及密度的球形粒子的比表面積的1.4倍～100倍。特別是，本發(fā)明的粒子，每單位表面積[cm2]的微孔半徑20nm以上的累計(jì)微孔體積[cm3]的比例為1×10-6[cm3/cm2]以上。
文檔編號(hào)C01G25/00GK102065996SQ20098012310
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者河野研二, 滿永雅一, 神崎壽夫, 臼杵直樹 申請(qǐng)人:日立麥克賽爾株式會(huì)社