JP2015140397A - Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor - Google Patents
Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015140397A JP2015140397A JP2014014245A JP2014014245A JP2015140397A JP 2015140397 A JP2015140397 A JP 2015140397A JP 2014014245 A JP2014014245 A JP 2014014245A JP 2014014245 A JP2014014245 A JP 2014014245A JP 2015140397 A JP2015140397 A JP 2015140397A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- inorganic fine
- fine particles
- group
- iniferter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 0 CCC*C(*)(*(C1)C1I)C(CCc1ccccc1)=C Chemical compound CCC*C(*)(*(C1)C1I)C(CCc1ccccc1)=C 0.000 description 4
Images
Abstract
Description
本発明はポリマー被覆無機物微粒子及びその製造法並びにその材料に関し、さらに詳しくは、１個の無機物微粒子の表面を薄いポリマー層で被覆した比較的単分散のポリマー被覆無機物微粒子及びその製造法並びにその材料として用いられるイニファータ化合物及びイニファータ固定無機物微粒子に関する。 The present invention relates to polymer-coated inorganic fine particles, a method for producing the same, and a material thereof, and more specifically, relatively monodisperse polymer-coated inorganic fine particles in which the surface of one inorganic fine particle is coated with a thin polymer layer, a method for producing the same, and a material thereof. The present invention relates to an iniferter compound and an iniferter-fixed inorganic fine particle.
ナノメータサイズの無機物微粒子の表面をポリマーで被覆した複合粒子は様々な分野に応用され、幅広く利用されてきた。近年では、バイオテクノロジーや医学的分野においては、表面をポリマーで被覆したナノメータサイズの磁性微粒子などの無機物微粒子の様々な応用についての研究が特に盛んである。 Composite particles in which the surface of nanometer-sized inorganic fine particles are coated with a polymer have been applied to various fields and have been widely used. In recent years, research on various applications of inorganic fine particles such as nanometer-sized magnetic fine particles whose surfaces are coated with a polymer has been particularly active in the biotechnology and medical fields.
ポリマーで被覆された無機物微粒子は、バイオセンサやアフィニティ担体としての応用が研究されているほか、特に無機物微粒子が磁性微粒子の場合について、磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）の造影剤や磁性を用いた薬物送達システム（ＤＤＳ）の媒体として利用する研究が進められている。 Inorganic fine particles coated with polymers have been studied for application as biosensors and affinity carriers. In particular, when inorganic fine particles are magnetic fine particles, magnetic resonance diagnostic equipment (MRI) contrast agents and drugs using magnetism are used. Research is being conducted on use as a delivery system (DDS) medium.
これらの応用において、ポリマー被覆無機物微粒子がより高度の機能を示すために、ポリマー被覆無機物微粒子の構成する無機物微粒子が１個ずつポリマーで均一に被覆されていることや、このポリマー被覆無機物微粒子をある溶媒中に分散させた場合に、単分散あるいは単分散に近い状態になることが望まれる。 In these applications, in order for the polymer-coated inorganic fine particles to exhibit a higher function, the inorganic fine particles constituting the polymer-coated inorganic fine particles are uniformly coated with the polymer one by one, or the polymer-coated inorganic fine particles are present. When dispersed in a solvent, it is desired to be in a monodispersed state or close to monodispersed state.
特に、無機物微粒子が磁性微粒子である場合には、ポリマー被覆磁性微粒子の粒子径ができるだけ小さく、他方で磁性微粒子の磁化はできるだけ大きいことが望まれる。このためには、ポリマー被覆磁性微粒子を構成する磁性微粒子は、強磁性体としての磁化を保持し得る範囲内において平均粒子径が可能な限り小さく、粒子がよく揃っていて、磁性微粒子が１個ずつ薄くポリマーで被覆されていることが望ましい。 In particular, when the inorganic fine particles are magnetic fine particles, it is desirable that the particle diameter of the polymer-coated magnetic fine particles is as small as possible, while the magnetization of the magnetic fine particles is as large as possible. For this purpose, the magnetic fine particles constituting the polymer-coated magnetic fine particles have an average particle size as small as possible within a range in which magnetization as a ferromagnetic material can be maintained, particles are well aligned, and one magnetic fine particle It is desirable that they are thinly coated with a polymer.
こうした要求を満たすポリマー被覆無機物微粒子を実現するためには、よく制御できる方法により、無機物微粒子を薄くポリマーで被覆をする必要がある。そのような被覆方法として、重合開始剤を無機物微粒子の表面に固定し、モノマー溶液中にて微粒子表面に固定された重合開始剤により重合が開始するリビンクラジカル重合によって、これら無機物微粒子をポリマーで被覆する方法がある。 In order to realize polymer-coated inorganic fine particles that satisfy these requirements, it is necessary to thinly coat the inorganic fine particles with a polymer by a method that can be well controlled. As such a coating method, a polymerization initiator is fixed on the surface of inorganic fine particles, and these inorganic fine particles are coated with a polymer by Livink radical polymerization in which polymerization is initiated by a polymerization initiator fixed on the surface of the fine particles in a monomer solution. There is a way to do it.
微粒子表面に固定された重合開始剤を基点として重合を行う際、反応条件が高温または長時間であると、モノマーの副反応の併発が避けられないことがある。例えば、高温条件でメタクリル酸グリシジルなどをモノマーとして使用すると、エポキシ基の開環反応が避けられず、ポリマー層の性質に悪影響を与えることがある。 When the polymerization is carried out using the polymerization initiator fixed on the surface of the fine particles as a starting point, if the reaction conditions are high or long, the side reactions of the monomers may be unavoidable. For example, when glycidyl methacrylate or the like is used as a monomer under high temperature conditions, an epoxy group ring-opening reaction is unavoidable, which may adversely affect the properties of the polymer layer.
非特許文献１には、約１０ｎｍのγ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ粒子表面に２−ブロモ−２−メチルプロピオン酸を重合開始剤として固定し、１２０℃、２０時間、重合条件に付すことで、ポリスチレンで被覆されたコア−シェル複合構造が得られることが記載されている。
非特許文献２では、平均粒子径１０．１ｎｍのマグネタイト微粒子表面に２−ブロモ−２−メチルプロピオン酸を吸着させ、これを重合開始剤として４８時間の重合を行うことで、マグネタイト微粒子をポリ−２−メトキシエチルメタクリレートで被覆させることにより、温度変化に対し可逆的変化する安定な磁性微粒子が作製できること記載されている。
In
このように、非特許文献１及び２にはリビングラジカル重合を用いてポリマー被覆を形成することや、無機物微粒子表面に重合開始剤を固定させて、微粒子表面からリビングラジカル重合を開始し、ポリマーで粒子を被覆する各種のポリマー被覆方法が記載されている。しかしながら、これらの非特許文献に記載された方法はポリマー被覆を精密に制御する上で、微粒子の大きさに比べポリマー被覆が厚い、微粒子を１個ずつ均一に被覆できないなど、不十分な点があった。また、高温や長時間の反応条件が必要であり、用いるモノマーの副反応の併発が避けられないといった問題もあった。
Thus, in
また特許文献１には平均粒子径４０ｎｍ程度の磁性微粒子表面に重合開始剤を固定して、ＲＡＦＴ重合を行うことにより、一個ずつを１０ｎｍ程度の薄いポリマー膜で被覆することが出来ると記載されている。
しかしながら、こうして得られるポリマー被覆磁性微粒子はポリマー分子量分布をある程度狭くすることはできるものの、重合の際には爆発性の高いラジカル発生剤の使用が必須であり、また反応条件も高温下で１６時間以上であるため、予期せぬ副反応の併発が避けられず、使用するモノマーが制限されるなどの問題があった。また、この文献に記載されている手法は再現性が極めて低いという問題点もあった。 However, although the polymer-coated magnetic fine particles obtained in this way can narrow the molecular weight distribution of the polymer to some extent, it is essential to use a radical generator with high explosive properties during polymerization, and the reaction conditions are 16 hours at high temperatures. Because of the above, there are problems such as unexpected side reactions that cannot be avoided and the monomers used are limited. In addition, the technique described in this document has a problem that reproducibility is extremely low.
また特許文献２には、磁性微粒子表面に重合開始剤を固定してリビングラジカル重合を行うことにより、磁性微粒子を被覆するポリマー鎖の分子量分布が小さくできることが記載されている。この文献には、例えば磁性流体フェリコロイドＨＣ−５０（一次粒子径が５ｎｍの超常磁性体の集合体）の粒子表面に重合の開始点となるハロゲンを持つ有機ハロゲン化物やハロゲン化スルホニル化合物を固定し、リビングラジカル重合により、スチレン、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどの単独重合や、メチルメタクリレート／ジメチルアミノエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート／メチルメタクリレート−メチレングリコールジメタクリレートなどのブロック共重合を行うことによって、最終的に８０〜１７０ｎｍの粒子径を有する磁性ポリマー粒子が得られること、そしてこの方法により、ポリマー分子量分布の狭いポリマー被覆が得られることが記載されている。なお、リビングラジカル重合の例として、連鎖移動能の高い開始剤を用いるイニファータ重合にも言及している。
しかしながら、こうして得られるポリマー被覆磁性微粒子はポリマー分子量分布をある程度狭くすることはできるものの、微粒子のポリマーによる被覆が精密に制御されているとは言えず、磁性微粒子が１個ずつポリマーで被覆され、単分散の状態のポリマー被覆磁性微粒子を実現できるものではなかった。また、反応時間条件の観点からも問題があった。 However, although the polymer-coated magnetic fine particles obtained in this manner can narrow the polymer molecular weight distribution to some extent, it cannot be said that the coating of the fine particles with the polymer is precisely controlled, and the magnetic fine particles are coated with the polymer one by one, It was not possible to realize polymer-coated magnetic fine particles in a monodispersed state. There was also a problem from the viewpoint of reaction time conditions.
本発明は、重合反応を精密に制御し、無機物微粒子を薄いポリマー層で、また、無機物微粒子１個ずつ被覆することによって得られる、ポリマー被覆無機物微粒子、その製造法、その材料として用いられるイニファータ化合物及びイニファータ固定無機物微粒子を提供するものである。また、モノマーの制限が無く、低温・短時間などの温和な条件で高分子ポリマ鎖を形成することで、生成する高分子ポリマ鎖がリビングラジカル重合以外の副反応を起こさずに生成され、その後に行われる官能基の変換反応を容易に行えるポリマー被覆無機物微粒子、その製造法、その材料として用いられるイニファータ化合物及びイニファータ固定無機物微粒子を提供するものである。 The present invention provides a polymer-coated inorganic fine particle obtained by precisely controlling a polymerization reaction and coating inorganic fine particles with a thin polymer layer and one inorganic fine particle at a time, a method for producing the same, and an iniferter compound used as a material thereof And iniferter-fixed inorganic fine particles. In addition, there is no restriction on the monomer, and by forming the polymer polymer chain under mild conditions such as low temperature and short time, the polymer polymer chain to be generated is generated without causing side reactions other than living radical polymerization, and then The present invention provides polymer-coated inorganic fine particles that can easily undergo a functional group conversion reaction, a manufacturing method thereof, an iniferter compound used as a material thereof, and iniferter-fixed inorganic fine particles.
本発明は次の各項のものに関する。
（１） 一般式（Ｉ）：
The present invention relates to the following items.
(1) General formula (I):
（２） 前記ポリマー鎖が、一般式（ＩＩ）： (2) The polymer chain has the general formula (II):
（３） 前記Ｙが、カルボキシル基、メルカプト基、リン酸基、亜リン酸基、スルホン酸基、フェノール基、シラノール基及びこれらの基の少なくとも１つを保有する原子団からなる群から選ばれる少なくとも１種である（１）又は（２）記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（４） 前記イニファータのＸが、加水分解でシラノール基を形成する原子団に起因するものである（１）、（２）又は（３）記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（５） 前記ポリマー鎖の分子量分布が１〜１．５である（１）〜（４）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
(3) The Y is selected from the group consisting of a carboxyl group, a mercapto group, a phosphoric acid group, a phosphorous acid group, a sulfonic acid group, a phenol group, a silanol group, and an atomic group having at least one of these groups. The polymer-coated inorganic fine particles according to (1) or (2), which are at least one kind.
(4) The polymer-coated inorganic fine particles according to (1), (2) or (3), wherein X of the iniferter is derived from an atomic group that forms a silanol group by hydrolysis.
(5) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (4), wherein the polymer chain has a molecular weight distribution of 1 to 1.5.
（６） 前記Ｚが、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、スチレン誘導体、酢酸ビニ
ル及びアクリロニトリルから選択されるラジカル重合性モノマーに起因する構造単位を含む（１）〜（５）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（７） 前記ラジカル重合性モノマーが、グリシジル基を有するモノマーを含む（６）記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（８） 前記無機物微粒子の平均粒子径が、４ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である（１）〜（７）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
(6) In any one of (1) to (5), the Z includes a structural unit derived from a radical polymerizable monomer selected from acrylic acid derivatives, methacrylic acid derivatives, styrene derivatives, vinyl acetate, and acrylonitrile. The polymer-coated inorganic fine particles as described.
(7) The polymer-coated inorganic fine particles according to (6), wherein the radical polymerizable monomer includes a monomer having a glycidyl group.
(8) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (7), wherein an average particle size of the inorganic fine particles is 4 nm or more and 1000 nm or less.
（９） 前記ポリマー層の厚さが、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である（１）〜（８）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（１０） １個の無機物微粒子をポリマー層が被覆してなるポリマー被覆無機物微粒子を主として含んでなる（１）〜（９）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（１１） 前記ポリマー鎖が、２種類以上のラジカル重合性モノマーのブロック共重合によって構成されたブロック共重合体である（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
(9) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (8), wherein the polymer layer has a thickness of 2 nm to 20 nm.
(10) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (9), mainly comprising polymer-coated inorganic fine particles formed by coating one inorganic fine particle with a polymer layer.
(11) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (10), wherein the polymer chain is a block copolymer constituted by block copolymerization of two or more kinds of radical polymerizable monomers.
（１２） 前記ブロック共重合体の少なくとも１つのブロックが、生体物質を固定する官能基を有する、（１１）に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
（１３） 前記無機物微粒子が鉄鉱、磁性酸化鉄、マグネタイト、フェライト、酸化ニッケル及び酸化コバルトから選択される磁性粒子を含む（１）〜（１２）のいずれか１項に記載のポリマー被覆無機物微粒子。
(12) The polymer-coated inorganic fine particles according to (11), wherein at least one block of the block copolymer has a functional group for fixing a biological substance.
(13) The polymer-coated inorganic fine particles according to any one of (1) to (12), wherein the inorganic fine particles include magnetic particles selected from iron ore, magnetic iron oxide, magnetite, ferrite, nickel oxide, and cobalt oxide.
（１４） 一般式（ＩＩ）： (14) General formula (II):
（１５） 前記（１４）記載のイニファータ化合物が、無機物微粒子上に固定化されてなるイニファータ固定無機物微粒子。
(15) Iniferter-fixed inorganic fine particles obtained by fixing the iniferter compound according to (14) on inorganic fine particles.
（１６） 無機物微粒子の分散液に、一般式（ＩＩ）： (16) General formula (II):
前記イニファータ化合物が固定された前記無機物微粒子の分散液にモノマーを添加し、前記イニファータを開始剤とした重合反応によって前記無機物微粒子の表面にポリマー鎖を形成する工程とを備えたことを特徴とする、ポリマー被覆無機物微粒子の製造法。
（１７） 前記重合反応が、０．５〜３時間、０〜３０℃の条件で行うことを特徴とする（１６）に記載のポリマー被覆無機物微粒子の製造法。
Adding a monomer to the dispersion of the inorganic fine particles to which the iniferter compound is fixed, and forming a polymer chain on the surface of the inorganic fine particles by a polymerization reaction using the iniferter as an initiator. A method for producing polymer-coated inorganic fine particles.
(17) The method for producing polymer-coated inorganic fine particles according to (16), wherein the polymerization reaction is performed at 0 to 30 ° C. for 0.5 to 3 hours.
本発明のポリマー被覆無機物粒子は、コアとして無機物粒子を１個含有し、平均粒子径が小さくできて、粒子径が比較的よく揃っていて、それぞれが薄いポリマ層であって、比較的分量分布の狭いポリマー層で被覆されているものであり、医療用、診断用、バイオテクノロジー用等の磁気マーカーなど種々の用途に用いることができるものである。 The polymer-coated inorganic particles of the present invention contain one inorganic particle as a core, the average particle diameter can be reduced, the particle diameters are relatively well aligned, and each is a thin polymer layer, and has a relatively quantity distribution. It can be used for various applications such as magnetic markers for medical use, diagnostic use, biotechnology use and the like.
また、その製造法としては、重合開始剤として用いるイニファータとして上記の目的によく適う化合物を用いて、粒子径がよく制御された粒子径分布の狭い無機物微粒子表面にこのイニファータを固定して重合を開始することによって、短時間・低温といった温和な条件で無機物微粒子表面にポリマーのグラフト鎖が形成され、重合が精密に制御でき、無機物微粒子を１個ずつポリマーで薄く被覆されたポリマー被覆無機物微粒子を作成することができるものである。さらに低温・短時間といった温和な条件で反応が行えるため、高分子ポリマ鎖はリビングラジカル重合以外の副反応を殆ど起こさずに形成され、作製したポリマ被覆粒子の更なるポリマ鎖の置換基変換反応が効率的に行える。 In addition, as a production method thereof, a compound that is well suited for the above purpose as an iniferter used as a polymerization initiator is used, and this iniferter is fixed on the surface of inorganic fine particles having a well-controlled particle size distribution and a narrow particle size distribution. By starting, polymer-grafted chains are formed on the surface of the inorganic fine particles under mild conditions such as short time and low temperature, the polymerization can be precisely controlled, and polymer-coated inorganic fine particles coated with a thin film of inorganic fine particles one by one. It can be created. Furthermore, since the reaction can be carried out under mild conditions such as low temperature and short time, the polymer polymer chain is formed with almost no side reactions other than living radical polymerization, and further polymer chain substituent conversion reaction of the prepared polymer-coated particles. Can be done efficiently.
本発明のポリマー被覆無機物微粒子は、一般式（Ｉ）： The polymer-coated inorganic fine particles of the present invention have the general formula (I):
このようなポリマー鎖は、一般式（ＩＩ）： Such polymer chains have the general formula (II):
なお、イニファータとは、連鎖移動、１次ラジカル停止能、又は、この両機能を有する開始剤（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ−ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｇｅｎｔ−ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ、略してｉｎｉｆｅｒｔｅｒ）である。例えば、Ｒ１−Ｒ２＋ｎＭ＝Ｒ１−（Ｍ）ｎ−Ｒ２のようにして、イニファータＲ１−Ｒ２がモノマーＭを挿入反応で取込み、重合反応の進行に伴い、ラジカルが重合反応の先端に順次トランスファーできるものである。
The iniferter is an initiator-transfer agent-terminator (abbreviated as “iniferter” for short) that has chain transfer, primary radical stopping ability, or both of these functions. For example, as in R1-R2 + nM = R1- (M) n-R2, the iniferter R1-R2 takes in the monomer M through an insertion reaction, and radicals can be sequentially transferred to the tip of the polymerization reaction as the polymerization reaction proceeds. It is.
上記各一般式におけるＹは、無機物微粒子の表面と結合可能な原子団であり、親水性の原子団であることが好ましい。そのような原子団としては、カルボキシル基、メルカプト基、リン酸基、亜リン酸基、スルホン酸基、フェノール基、シラノール基等の官能基、及び、これらの基の少なくとも１つを保有する原子団などが挙げられる。
このような原子団としては、シラノール基を保有するものであると、無機物微粒子表面と強く結合できるので好ましい。シラノール基は、シランカップリング剤の加水分解で形成されるので、シランカップリング剤をイニファータに結合させることで、シラノール基を形成する原子団を持つイニファータを得ることができる。このようなイニファータ化合物を微粒子表面に固定して重合反応により無機物微粒子のポリマー被覆を行うと、無機物微粒子を効率よくポリマーで被覆できる。
Y in each of the above general formulas is an atomic group that can bind to the surface of the inorganic fine particle, and is preferably a hydrophilic atomic group. Such an atomic group includes a carboxyl group, a mercapto group, a phosphoric acid group, a phosphorous acid group, a sulfonic acid group, a functional group such as a phenol group, a silanol group, and an atom having at least one of these groups. A group.
As such atomic groups, those having a silanol group are preferable because they can be strongly bonded to the surface of the inorganic fine particles. Since a silanol group is formed by hydrolysis of a silane coupling agent, an iniferter having an atomic group forming a silanol group can be obtained by binding the silane coupling agent to the iniferter. When such an iniferter compound is fixed to the surface of the fine particles and polymer coating of the inorganic fine particles is performed by a polymerization reaction, the inorganic fine particles can be efficiently coated with the polymer.
加水分解によってシラノール基を形成する基は、−Ｓｉ（ＯＲ１）（ＯＲ２）（ＯＲ３）の形であってもよいし、また−Ｓｉ（ＯＲ１）（ＯＲ２）Ｒ３の形であってもよく、さらに−Ｓｉ（ＯＲ１）Ｒ２Ｒ３の形であってもよい。ここにＲ１、Ｒ２及びＲ３はメチル基、エチル基、フェニル基などの炭化水素基である。まずはイニファータを無機物微粒子の表面に固定し、イニファータを開始剤とする重合反応で無機物微粒子の表面にポリマ鎖を形成することにより、良好なポリマー被覆層を効率よく無機物微粒子表面に形成することができる。 The group that forms a silanol group by hydrolysis may be in the form of -Si (OR1) (OR2) (OR3), may be in the form of -Si (OR1) (OR2) R3, It may be in the form of -Si (OR1) R2R3. Here, R1, R2, and R3 are hydrocarbon groups such as a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group. First, an iniferter is fixed on the surface of the inorganic fine particles, and a polymer chain is formed on the surface of the inorganic fine particles by a polymerization reaction using the iniferter as an initiator, whereby a good polymer coating layer can be efficiently formed on the surface of the inorganic fine particles. .
本発明に用いられる無機物微粒子は、平均粒子径が４ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。このような大きさの無機物微粒子は、アフィニティ担体をはじめ、医療用、診断用、バイオテクノロジー用等の各用途において、優れた性能を得ることができる。
また、上記無機物微粒子としては、鉄鉱、磁性酸化鉄、マグネタイト、フェライト、酸化ニッケル、酸化コバルト等の磁性微粒子が使用でき、また、磁性粒子ではないシリカ粒子等も用いることが出来る。
The inorganic fine particles used in the present invention preferably have an average particle size of 4 nm to 1000 nm. The inorganic fine particles having such a size can obtain excellent performance in applications such as affinity carriers, medical use, diagnostic use, and biotechnology use.
As the inorganic fine particles, magnetic fine particles such as iron ore, magnetic iron oxide, magnetite, ferrite, nickel oxide, and cobalt oxide can be used, and silica particles that are not magnetic particles can also be used.
本発明に用いられる無機物微粒子の製造法に特に制限はないが、例えばフェライト微粒子としては、J. Magn. Magn. Mater., 310, 2408-2410, 2007に記載されている方法に準拠して製造されるものが好ましい。このものは、得られる微粒子の形状が球状に近く、かつ、個別の粒子があまり凝集することがなく、よく分散している。具体的には、例えば、窒素雰囲気下にて、塩化鉄(II)を水酸化ナトリウム水溶液中で硝酸ナトリウムによって酸化させて反応を開始する。次いでフェライト表面のＦｅイオンにアンモニウムイオンをキレートさせて成長阻害するべく、上記反応溶液に対し、塩化アンモニウム溶液を加えて、窒素雰囲気下で反応させ、ほぼ球状のフェライト微粒子を作製することができる。
なお、無機物微粒子の平均粒子径は、例えば透過型電子顕微鏡を用いて、微粒子を観察し、観察される微粒子を任意に選択して、その微粒子が内接する最小円を描き、その直径を粒子径として、通常１０個以上、好ましくは１００個以上（例えば、１００個）観察し、その平均値を持って平均粒子径とすることができる。
There are no particular restrictions on the method for producing the inorganic fine particles used in the present invention. For example, ferrite fine particles are produced according to the method described in J. Magn. Magn. Mater., 310, 2408-2410, 2007. Are preferred. In this product, the shape of the obtained fine particles is close to a sphere, and the individual particles are not well agglomerated and are well dispersed. Specifically, for example, in a nitrogen atmosphere, iron (II) chloride is oxidized with sodium nitrate in an aqueous sodium hydroxide solution to start the reaction. Next, in order to chelate ammonium ions with Fe ions on the ferrite surface and inhibit growth, an ammonium chloride solution is added to the reaction solution and reacted in a nitrogen atmosphere to produce substantially spherical ferrite fine particles.
The average particle size of the inorganic fine particles is determined by, for example, observing the fine particles using a transmission electron microscope, arbitrarily selecting the observed fine particles, drawing a minimum circle inscribed by the fine particles, and determining the diameter as the particle size. As usual, 10 or more, preferably 100 or more (for example, 100) are observed, and the average value can be obtained as the average particle diameter.
本発明においては、微粒子の粒子径や目的に応じてポリマー被覆の厚さを詳細に制御できるようになり、その結果、ポリマー被覆の厚さが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下という薄いポリマー被覆のなされた無機物微粒子を得ることができる。
なお、ポリマー被覆の厚さは、例えば透過型電子顕微鏡を用いて、ポリマー被覆無機物微粒子を観察し、観察される微粒子を任意に選択して、そのコアとなっている無機物微粒子が内接する最小円を描いてその直径を求め、観察される被覆ポリマーが内接する最小円を描きその直径を求め、それらの差分を１／２とした値として求めることができる。厚さの平均値としては、ポリマー被覆微粒子を通常１０個以上、好ましくは１００個以上（例えば、１００個）観察し、その平均値を持って平均厚さとすることができる。
また、ポリマー被覆の厚さ（一般に平均厚さ）を１０ｎｍ以下にすることにより、医療用、診断用、バイオテクノロジー用等の各用途において、無機物微粒子の体積率を高めることができ、その結果としてポリマー被覆無機物微粒子の性能を高めることができる。
In the present invention, the thickness of the polymer coating can be controlled in detail according to the particle size and purpose of the fine particles. As a result, a thin polymer coating having a thickness of 0.5 nm to 20 nm has been achieved. Inorganic fine particles can be obtained.
The thickness of the polymer coating is determined by, for example, observing the polymer-coated inorganic fine particles using a transmission electron microscope, arbitrarily selecting the fine particles to be observed, and the smallest circle inscribed by the core inorganic fine particles. Is drawn to determine its diameter, the smallest circle inscribed by the observed coating polymer is drawn, its diameter is determined, and the difference between them can be determined as a half. As an average value of the thickness, 10 or more, preferably 100 or more (for example, 100) of the polymer-coated fine particles are observed, and the average value can be obtained as the average value.
In addition, by making the polymer coating thickness (generally average thickness) 10 nm or less, the volume fraction of inorganic fine particles can be increased in each application such as medical use, diagnostic use, and biotechnology use. The performance of the polymer-coated inorganic fine particles can be enhanced.
また、本発明は、イニファータを固定した無機微粒子表面のイニファータを開始剤として重合反応よりポリマー被覆が形成することができるので、きわめて薄く均一に被覆を製造できる。このため、ポリマー被覆の厚さの下限についての制約は特にないが、ポリマー被膜によって無機微粒子間の相互作用をより小さくするためには、ポリマー被覆の厚さを０．５ｎｍ以上にすることがより好ましい。
また本発明により、無機物微粒子を１個ずつ個別に被覆されたポリマー被覆無機物微粒子が得ることができ、それらを単分散状態に保つことができる。この結果、個々の微粒子が非常に小さな粒子として溶媒中に分散し、小さな空隙をも通過できるようになり、医療用、診断用、バイオテクノロジー用等の各用途において、大変有用である。
In the present invention, since the polymer coating can be formed by a polymerization reaction using the iniferter on the surface of the inorganic fine particles to which the iniferter is fixed as an initiator, the coating can be manufactured extremely thinly and uniformly. For this reason, there is no particular limitation on the lower limit of the thickness of the polymer coating. However, in order to reduce the interaction between the inorganic fine particles by the polymer coating, the thickness of the polymer coating should be 0.5 nm or more. preferable.
In addition, according to the present invention, polymer-coated inorganic fine particles individually coated with inorganic fine particles can be obtained, and these can be maintained in a monodispersed state. As a result, the individual fine particles are dispersed in the solvent as very small particles and can pass through even small voids, which is very useful in medical, diagnostic, biotechnology and other applications.
本発明の一般式（Ｉ）で示されるポリマー鎖が固定されたポリマー被覆無機物微粒子において、Ｚはラジカル重合性モノマに起因する構造単位であり、ｎは正の整数であるが、このＺの構造単位としては、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、スチレン誘導体、酢酸ビニル及びアクリロニトリルから選択されるラジカル重合性モノマーに起因する構造単位を含むものであることが好ましい。選択されるモノマーは、単一のモノマーであっても複数のモノマーを用いても良く、複数のモノマーを用いる場合は、ブロック共重合させた形にすることもできる。
本発明によれば、複数のポリマーをブロック共重合させる場合には、各ブロックを精密に制御することができるので、ブロック共重合体とすることは好ましい。
In the polymer-coated inorganic fine particles to which the polymer chain represented by the general formula (I) of the present invention is fixed, Z is a structural unit derived from a radical polymerizable monomer, and n is a positive integer. The unit preferably includes a structural unit derived from a radical polymerizable monomer selected from acrylic acid derivatives, methacrylic acid derivatives, styrene derivatives, vinyl acetate, and acrylonitrile. The monomer to be selected may be a single monomer or a plurality of monomers. When a plurality of monomers are used, the monomer may be in the form of block copolymerization.
According to the present invention, when a plurality of polymers are subjected to block copolymerization, each block can be precisely controlled, so that a block copolymer is preferable.
このようなラジカル重合性モノマーとしては具体的に次の様なものが挙げられる。
１）アクリル酸誘導体及びメタクリル酸誘導体
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、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート類；クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸エチル等の不飽和モノカルボン酸エステル類、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘプタフルオロブチル（メタ）アクリレート等のフルオロアルキル（メタ）アクリレート類；トリメチルシロキサニルジメチルシリルプロピル（メタ）アクリレート、トリス（トリメチルシロキサニル）シリルプロピル（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリロイルプロピルジメチルシリルエーテル等のシロキサニル化合物類；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート類；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート等のアミン含有（メタ）アクリレート類；クロトン酸２−ヒドロキシエチル、クロトン酸２−ヒドロキシプロピル、ケイ皮酸２−ヒドロキシプロピル等の不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類；（メタ）アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等の不飽和（モノ）カルボン酸類；（メタ）アクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−ｎ−プロピルアクリル酸グリシジル、α−ｎ−ブチルアクリル酸グリシジル、（メタ）アクリル酸−３，４−エポキシブチル、（メタ）アクリル酸−６，７−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−６，７−エポキシヘプチル、（メタ）アクリル酸−β−メチルグリシジル、（メタ）アクリル酸−β−エチルグリシジル、（メタ）アクリル酸−β−プロピルグリシジル、α−エチルアクリル酸−β−メチルグリシジル、（メタ）アクリル酸−３−メチル−３，４−エポキシブチル、（メタ）アクリル酸−３−エチル−３，４−エポキシブチル、（メタ）アクリル酸−４−メチル−４，５−エポキシペンチル、（メタ）アクリル酸−５−メチル−５，６−エポキシヘキシル、（メタ）アクリル酸−β−メチルグリシジル、（メタ）アクリル酸−３−メチル−３，４−エポキシブチル等のエポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類；及びこれらのモノ、ジエステル類など。
２）スチレン誘導体
スチレン、スチレンのα−、ｏ−、ｍ−若しくはｐ−アルキル、アルコキシル、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アミド又はエステル置換体；スチレンスルフォン酸、２，４−ジメチルスチレン、パラジメチルアミノスチレン、ビニルベンジルクロライド、ビニルベンズアルデヒドなど。
３）その他
酢酸ビニル、アクリロニトリル、インデン、１−メチルインデン、アセナフタレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、２−ビニルフルオレン等の重合性不飽和芳香族化合物、（メタ）アリルアルコール等の不飽和アルコール類；ｏ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、ｍ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、ｐ−ビニルベンジルグリシジルエーテルなど。
Specific examples of such radically polymerizable monomers include the following.
1) Acrylic acid derivative and methacrylic acid derivative Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate Alkyl (meth) acrylates such as: methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl cinnamate, ethyl cinnamate, and the like, trifluoroethyl (meth) acrylate, pentafluoropropyl (meth) Fluoroalkyl (meth) acrylates such as acrylate and heptafluorobutyl (meth) acrylate; trimethylsiloxanyldimethylsilylpropyl (meth) acrylate, tris (trimethylsiloxanyl) silylpropyl (meth) acrylate Siloxanyl compounds such as dirate and di (meth) acryloylpropyldimethylsilyl ether; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, ethylene glycol (meth) acrylate Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as glycerol (meth) acrylate; amine-containing (meth) acrylates such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate and t-butylaminoethyl (meth) acrylate; Hydroxyalkyl esters of unsaturated carboxylic acids such as 2-hydroxyethyl crotonic acid, 2-hydroxypropyl crotonic acid, 2-hydroxypropyl cinnamate; (meth) acrylic acid, Unsaturated (mono) carboxylic acids such as rotonic acid and cinnamic acid; glycidyl (meth) acrylate, glycidyl α-ethyl acrylate, glycidyl α-n-propyl acrylate, glycidyl α-n-butyl acrylate, (meth ) Acrylic acid-3,4-epoxybutyl, (meth) acrylic acid-6,7-epoxyheptyl, α-ethylacrylic acid-6,7-epoxyheptyl, (meth) acrylic acid-β-methylglycidyl, ) Acrylic acid-β-ethylglycidyl, (meth) acrylic acid-β-propylglycidyl, α-ethylacrylic acid-β-methylglycidyl, (meth) acrylic acid-3-methyl-3,4-epoxybutyl, (meta ) -3-ethyl-3,4-epoxybutyl acrylate, 4-methyl-4,5-epoxypentyl (meth) acrylate, (meth) ) Epoxy group-containing (meth) such as acrylic acid-5-methyl-5,6-epoxyhexyl, (meth) acrylic acid-β-methylglycidyl, (meth) acrylic acid-3-methyl-3,4-epoxybutyl Acrylic esters; and their mono- and diesters.
2) Styrene derivatives Styrene, α-, o-, m- or p-alkyl of styrene, alkoxyl, halogen, haloalkyl, nitro, cyano, amide or ester substituted products; styrene sulfonic acid, 2,4-dimethylstyrene, paradimethyl Aminostyrene, vinyl benzyl chloride, vinyl benzaldehyde, etc.
3) Other polymerizable unsaturated aromatic compounds such as vinyl acetate, acrylonitrile, indene, 1-methylindene, acenaphthalene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylcarbazole, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylfluorene Unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol; o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, and the like.
本発明において、２種類以上のモノマーを用いてブロック共重合されたポリマー被覆とすることができる。そしてブロック共重合体における少なくとも１つのブロックに、生体物質を固定できる官能基を持たせることができる。こうすることで、生体物質を固定できるポリマー被覆無機物微粒子を得ることができる。なお、本発明において、ポリマー層の被覆を２種類以上のポリマーがブロック共重合した構成とする場合、最初のポリマー層の形成において無機物微粒子表面に固定されたイニファータを開始剤とする重合反応を行うことができる。 In this invention, it can be set as the polymer coating block-copolymerized using two or more types of monomers. And the functional group which can fix a biological substance can be given to the at least 1 block in a block copolymer. By doing so, polymer-coated inorganic fine particles capable of fixing biological materials can be obtained. In the present invention, when the coating of the polymer layer is constituted by block copolymerization of two or more types of polymers, a polymerization reaction is performed using an iniferter fixed on the surface of the inorganic fine particles as an initiator in the formation of the first polymer layer. be able to.
このような官能基を持つモノマとして、グリシジル基を有するモノマー（例えばグリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレート）を用いると、親水性官能基又は生体物質を固定する官能基に変換することが可能であるため好ましい。
また、本発明におけるポリマー鎖の分子量分布は通常１〜１．５程度とすることが出来、分子量分布の狭いポリマー鎖を得ることができる。なお、分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算し、算出することができる。
As a monomer having such a functional group, a monomer having a glycidyl group (for example, glycidyl acrylate or glycidyl methacrylate) is preferably used because it can be converted into a hydrophilic functional group or a functional group that fixes a biological substance.
Moreover, the molecular weight distribution of the polymer chain in the present invention can usually be about 1 to 1.5, and a polymer chain having a narrow molecular weight distribution can be obtained. The molecular weight distribution can be calculated by measuring by gel permeation chromatography and converting it using a standard polystyrene calibration curve.
次に図面を参照しつつ、説明する。
（工程図）
図１は、本発明の実施形態におけるポリマー被覆無機物微粒子の作成の主な工程の流れを示した図である。
図１において、まずに工程１で無機物微粒子を溶媒に分散させて分散液を作製し、工程２でこの分散液にイニファータを添加し、工程３の撹拌を行うことで、無機物微粒子表面にイニファータを固定する（イニファータ固定化工程）。ここで用いるイニファータは、無機物微粒子表面に固定できる官能基を具えている。
Next, description will be given with reference to the drawings.
(Process chart)
FIG. 1 is a diagram showing a flow of main steps for producing polymer-coated inorganic fine particles in an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, first, in
このようにして、表面にイニファータが固定された無機物微粒子を、工程４でよく洗浄し、未反応のイニファータを除去する。この洗浄の工程は、洗浄溶媒として、例えば、トルエンやテトラヒドロフランを用いることができる。
次に、工程４にてよく洗浄されたイニファータ固定化無機物微粒子を工程５から工程７までの２工程にてモノマーを注入し分散させ、それぞれの重合反応により無機物微粒子をポリマーで被覆することができる（ポリマー鎖形成工程）。
In this way, the inorganic fine particles having the iniferter fixed on the surface are thoroughly washed in
Next, the iniferter-immobilized inorganic fine particles washed well in
ここでは重合反応（１）〜重合反応（２）の２工程を経る場合を示しているが、２工程に限ることなく、必要に応じた複数の工程を経ることによって、複数種のポリマーのブロック共重合体を得ることができる。このようにして、よく制御された多層のブロック共重合ポリマーによって、無機物微粒子をポリマー被覆できる。このようにして、よく制御された重合ポリマーによって、無機物微粒子をポリマー被覆できる。
これらの重合反応の工程に続き、工程８にて洗浄を行い、ポリマー被覆無機物微粒子を得る。
Here, the case where two steps of the polymerization reaction (1) to the polymerization reaction (2) are performed is shown, but the block of plural kinds of polymers is not limited to the two steps but by passing through a plurality of steps as necessary. A copolymer can be obtained. In this way, inorganic fine particles can be polymer-coated by a well-controlled multilayer block copolymer. In this way, inorganic fine particles can be polymer-coated by a well-controlled polymerized polymer.
Following these polymerization reaction steps, washing is performed in step 8 to obtain polymer-coated inorganic fine particles.
イニファータを用いた重合は、モノマーの存在下で極微量のハロゲン化銅と有機系配位子を作用させると、開始剤を起点として重合が開始し、副反応がなければ連鎖移動や停止の反応がないので、生成されるポリマーの数平均分子量がモノマーの反応率、すなわち転化率に正比例して増加する。この性質を利用し、生成されるポリマーの数平均分子量を制御する。また、一旦重合が終了した反応系にモノマーを添加することにより、成長の末端から再び重合が開始できる。この性質を利用すれば、ある種のラジカル重合性モノマーの重合を行った後に、他のラジカル重合性モノマーの重合を行うことができ、このような工程を重ねることにより、無機物微粒子に対しブロック共重合ポリマーによる被覆が形成される。 In polymerization using iniferter, when a very small amount of copper halide and an organic ligand are allowed to act in the presence of a monomer, polymerization starts from the initiator, and if there is no side reaction, chain transfer or termination reaction occurs. Therefore, the number average molecular weight of the produced polymer increases in direct proportion to the monomer reaction rate, that is, the conversion rate. This property is used to control the number average molecular weight of the produced polymer. Further, by adding a monomer to the reaction system once the polymerization is completed, the polymerization can be started again from the end of the growth. By utilizing this property, after polymerizing a certain kind of radical polymerizable monomer, another radical polymerizable monomer can be polymerized. By repeating these steps, block co-polymerization is performed on inorganic fine particles. A coating with polymerized polymer is formed.
このイニファータを用いた重合における副反応として、例えば、成長末端同士の停止反応などが生じると、こうした利点を生かすことができないが、本発明で用いるイニファータでは、このような副反応を防止できる。このイニファータは、均等開裂によってラジカルを有する活性種と脱離基とに分離し、活性種からモノマーのラジカル重合が開始し、ラジカルが次々と末端に移動して重合が進行するが、この重合の末端には、脱離基のラジカルが弱く結合することで、重合反応が進行する一方で活性種のラジカルの安定性が保たれて前述のような副反応が防止される。 As a side reaction in polymerization using this iniferter, for example, if a termination reaction between growing ends occurs, such advantages cannot be utilized. However, in the iniferter used in the present invention, such a side reaction can be prevented. This iniferter is separated into an active species having a radical and a leaving group by uniform cleavage, and radical polymerization of the monomer starts from the active species, and the radical moves to the terminal one after another, and the polymerization proceeds. Since the radical of the leaving group is weakly bonded to the terminal, the polymerization reaction proceeds while the stability of the radical of the active species is maintained and the side reaction as described above is prevented.
（ポリマー被覆無機物微粒子模式図）
図２に、無機物微粒子にイニファータを固定し、このイニファータを重合開始剤とした重合により、無機物微粒子をポリマーで被覆する状況の模式図を示す。
図２の（ａ）において、無機物微粒子１２の表面には、重合開始剤であるイニファータ１３が固定され、固定されたイニファータを起点としてモノマーが重合し、無機物微粒子表面に第１のポリマー１４を形成する。図２の（ｂ）は、無機物微粒子１２の表面に形成した第１のポリマー１４にさらにモノマーを重合させて、第２のポリマー１５を形成する場合についての模式図である。図２（ｃ）は、こうして得られるポリマー被覆無機物微粒子の模式的な断面図である。まず、リビングラジカル重合により、あるモノマーを重合させて無機物微粒子をポリマーで被覆し、次に先の重合で用いたモノマーとは異種のモノマー１５を添加し、例えばリビングラジカル重合を行うことで、こうしたブロック共重合体を得ることができる。
本発明においては、前記モノマの重合反応は、０．５〜３時間、０〜３０℃の条件で行うことが好ましい。
(Schematic diagram of polymer-coated inorganic fine particles)
FIG. 2 shows a schematic view of a situation where an inorganic fine particle is fixed to an inorganic fine particle, and the inorganic fine particle is coated with a polymer by polymerization using this iniferter as a polymerization initiator.
In FIG. 2 (a), an iniferter 13 as a polymerization initiator is fixed on the surface of the inorganic fine particle 12, and the monomer is polymerized starting from the fixed iniferter to form the
In this invention, it is preferable to perform the polymerization reaction of the said monomer on the conditions of 0-30 degreeC for 0.5 to 3 hours.
本発明においては、通常、前記一般式（ＩＩ）で示されるイニファータを用いる。
このようなイニファータは重合を開始する際に均等開裂により生成される次の化学式で
In the present invention, an iniferter represented by the general formula (II) is usually used.
Such an iniferter has the following chemical formula produced by uniform cleavage when polymerization is initiated:
このようなイニファータを無機物微粒子表面に固定し、ラジカル重合の開始剤として用いることで、無機物微粒子のポリマー被覆を精密に制御でき、無機物微粒子を１個ずつポリマー被覆することができる。
原子移動ラジカル重合法（ＡＴＲＰ重合）を使用する場合は、上記重合開始基と共に、触媒としてハロゲン含有金属錯体を使用してラジカル重合性単量体をリビングラジカル重合させることが好ましい。上記金属触媒としては、周期表７族〜１１族から選ばれる少なくとも１種の遷移金属（Ｍ）が中心金属である金属錯体から成る触媒を使用するが、具体的に使用される金属（Ｍ）としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｅ及びＭｎの群から選ばれる金属があり、中でも、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｆｅ及びＮｉが好ましく、Ｃｕが特に好ましい。上記ハロゲン含有金属錯体の中心金属として銅を用いた場合、ハロゲン含有銅錯体としては、塩化第一銅や臭化第一銅が特に好適に用いられるが、特にこれらに限定されない。
By fixing such an iniferter on the surface of the inorganic fine particles and using it as a radical polymerization initiator, the polymer coating of the inorganic fine particles can be precisely controlled, and the inorganic fine particles can be polymer-coated one by one.
When the atom transfer radical polymerization method (ATRP polymerization) is used, it is preferable to perform living radical polymerization of a radical polymerizable monomer using a halogen-containing metal complex as a catalyst together with the polymerization initiating group. As the metal catalyst, a catalyst composed of a metal complex in which at least one transition metal (M) selected from Groups 7 to 11 of the periodic table is a central metal is used. As, there is a metal selected from the group of Cu, Ni, Pd, Pt, Rh, Co, Ir, Fe, Ru, Re and Mn, among which Cu, Ru, Fe and Ni are preferable, and Cu is particularly preferable. When copper is used as the central metal of the halogen-containing metal complex, cuprous chloride and cuprous bromide are particularly preferably used as the halogen-containing copper complex, but are not particularly limited thereto.
上記の金属錯体には有機配位子が使用される。有機配位子は、重合溶媒への可溶化及び金属錯体の可逆的なレドックス反応を可能にするため使用される。金属への配位原子としては、窒素原子、酸素原子、リン原子及び硫黄原子等が挙げられるが、好ましくは窒素原子である。有機配位子の具体例としては、２，２’−ビピリジル及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス（ジメチルアミノエチル）アミン及びトリフェニルホスフィン等が挙げられる。 An organic ligand is used for the above metal complex. Organic ligands are used to enable solubilization in polymerization solvents and reversible redox reactions of metal complexes. Examples of the coordination atom to the metal include a nitrogen atom, an oxygen atom, a phosphorus atom, and a sulfur atom, and a nitrogen atom is preferable. Specific examples of the organic ligand include 2,2′-bipyridyl and derivatives thereof, tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, hexamethyltriethylenetetraamine, tris (dimethylaminoethyl) amine, and triphenylphosphine. .
（製造例１）フェライト微粒子の作製
ポリマー被覆磁性微粒子のコア部に相当する無機物微粒子として用いるフェライト微粒子は、ＷＯ２００９／０８１７００の実施例７に記載されている方法（J. Magn. Mater., 310, 2408-2410, 2007に記載されている方法）に準拠した。窒素雰囲気下にて塩化鉄・四水和物を０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液中で硝酸ナトリウムを用いて酸化させ、反応を開始した。２時間後、終濃度０．２Ｍとなるように塩化アンモニウム溶液を加え、１６時間撹拌した。生成した粒子を遠心分離により回収した。得られた粒子の洗浄は水への再分散、遠心分離による回収を繰り返すことにより行った。得られた粒子のＴＥＭ撮影を行った結果、平均粒子径４０ｎｍの球状の磁性微粒子の生成を確認した。
(Production Example 1) Preparation of Ferrite Fine Particles Ferrite fine particles used as inorganic fine particles corresponding to the core portion of the polymer-coated magnetic fine particles can be obtained by the method described in Example 7 of WO2009 / 081700 (J. Magn. Mater., 310, 2408-2410, 2007). Under a nitrogen atmosphere, iron chloride tetrahydrate was oxidized with sodium nitrate in a 0.1 M aqueous sodium hydroxide solution to initiate the reaction. After 2 hours, an ammonium chloride solution was added to a final concentration of 0.2 M, and the mixture was stirred for 16 hours. The produced particles were collected by centrifugation. The obtained particles were washed by repeating redispersion in water and collection by centrifugation. As a result of TEM imaging of the obtained particles, it was confirmed that spherical magnetic fine particles having an average particle diameter of 40 nm were generated.
（製造例２）イニファータの合成
高活性リビング性イニファータの合成は、二段階反応により行った。第一段階として、ｐ−ヒドロキシ安息香酸（１４．３ｇ）、トリエチルアミン（２５．０ｇ）、テトラヒドロフランの混合溶液を氷冷し、その中に２−ブロモイソブチリルブロミド（１１．０ｇ）を加え、反応液を０℃〜室温へ昇温させながら３時間撹拌した。
溶液を濃縮した後、得られた液体を酢酸エチル（１００ｍｌ）に希釈し、１Ｍ−塩酸水溶液で洗浄した。有機層を濃縮後、水を加え、１Ｍ−塩酸水溶液を滴下することで化合物１を再結晶により得た（収率９８％）。
(Production Example 2) Synthesis of iniferter The synthesis of the highly active living iniferter was carried out by a two-step reaction. As a first step, a mixed solution of p-hydroxybenzoic acid (14.3 g), triethylamine (25.0 g) and tetrahydrofuran was ice-cooled, and 2-bromoisobutyryl bromide (11.0 g) was added thereto, The reaction solution was stirred for 3 hours while raising the temperature from 0 ° C to room temperature.
After concentrating the solution, the resulting liquid was diluted with ethyl acetate (100 ml) and washed with 1M aqueous hydrochloric acid. The organic layer was concentrated, water was added, and 1M aqueous hydrochloric acid solution was added dropwise to obtain
第二段階として、化合物１（５ｇ）、３−アミノトリプロピルトリエトキシシラン（５．７８ｇ）をエタノール１００ｍｌに溶解し、撹拌した。混合物が完全に溶解したのを確認した後に４−（４．６−ジメトキシ−１．３．５−トリアジン−２−イル）４−メチルモルホリニウム−クロリドｎ水和物（ＤＭＴ−ＭＭ） ７．２２ｇを加え、２時間撹拌した。溶媒除去後、得られたものを酢酸エチルに溶解し、純水により洗浄した。濃縮、乾燥し、目的物を得た（収率９８％）。 As the second step, Compound 1 (5 g) and 3-aminotripropyltriethoxysilane (5.78 g) were dissolved in 100 ml of ethanol and stirred. After confirming that the mixture was completely dissolved, 4- (4.6-dimethoxy-1.3.5-triazin-2-yl) 4-methylmorpholinium chloride n-hydrate (DMT-MM) 7 .22 g was added and stirred for 2 hours. After removing the solvent, the resulting product was dissolved in ethyl acetate and washed with pure water. Concentration and drying yielded the desired product (yield 98%).
（製造例３）粒子表面への固定化
製造例１で作製したフェライト粒子１００ｍｇとリビング性重合開始点含有シランカップリング剤１００ｍｇをＤＭＦ１００ｍｌに加え、３時間撹拌した。撹拌後、テトラヒドロフランで粒子を洗浄し、未反応のイニファータを除去した。
(Production Example 3) Immobilization on Particle Surface 100 mg of the ferrite particles produced in Production Example 1 and 100 mg of a living polymerization starting point-containing silane coupling agent were added to 100 ml of DMF and stirred for 3 hours. After stirring, the particles were washed with tetrahydrofuran to remove unreacted iniferter.
（実施例１）粒子表面でのメタクリル酸グリシジルを用いた重合反応
製造例３で作製したリビング性重合開始点含有分子固定化フェライト粒子１０ｍｇをメタクリル酸グリシジル１０ｍｌに分散させ、１０分間窒素バブリングを行うことで脱気した。その後、臭化銅１．０ｍｇ、トリス［２−（ジメチルアミノ）エチル］アミン３．２ｍｇを加え、２５℃を保ったままで１時間撹拌した。その後、得られた粒子を遠心分離機により回収した。得られた粒子の洗浄はテトラヒドロフランへの再分散、遠心分離による回収を繰り返すことにより行った。
Example 1 Polymerization Reaction Using Glycidyl Methacrylate on Particle Surface 10 mg of the living polymerisation starting point-containing molecule-immobilized ferrite particles produced in Production Example 3 are dispersed in 10 ml of glycidyl methacrylate and subjected to nitrogen bubbling for 10 minutes. I was degassed. Thereafter, 1.0 mg of copper bromide and 3.2 mg of tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine were added, and the mixture was stirred for 1 hour while maintaining 25 ° C. Thereafter, the obtained particles were collected by a centrifuge. The obtained particles were washed by repeating redispersion in tetrahydrofuran and collection by centrifugation.
粒子の解析
実施例１で作成したポリマー被覆無機物微粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した。その結果を図３に示す。１００個について観察したところ粒子一粒ずつが約５ｎｍのポリマーで被覆されている様子が確認できた。
得られたポリマー被覆無機物粒子の粒径をテトラヒドロフラン中で１００個測定したところ、平均粒子径５１．２ｎｍ、粒径範囲４９．１ｎｍ〜５６．２ｎｍであり、殆ど単粒子分散状態であることが確認された。
Particle Analysis The polymer-coated inorganic fine particles prepared in Example 1 were photographed with a transmission electron microscope (TEM). The result is shown in FIG. Observation of 100 particles confirmed that each particle was covered with a polymer of about 5 nm.
When 100 particles of the obtained polymer-coated inorganic particles were measured in tetrahydrofuran, the average particle size was 51.2 nm, the particle size range was 49.1 nm to 56.2 nm, and it was confirmed that they were almost in a single particle dispersed state. It was done.
再現性の確認
実施例１から５と同じ手順でポリマー被覆粒子を５０回作成した。その結果いずれの場合もポリマーで薄く被覆された粒子を作製することが出来た。このことから本手法の再現性の高さが示された。
Confirmation of reproducibility Polymer coated particles were prepared 50 times in the same procedure as in Examples 1 to 5. As a result, it was possible to produce particles that were thinly coated with a polymer. This indicates the high reproducibility of this method.
高分子グラフト鎖の状態確認
実施例１で得られたポリマー被覆粒子を６Ｍ−ＨＣｌに加え、室温で３時間反応させ、コアの酸化鉄を溶解除去することでグラフト化されたポリマーを回収した。得られたポリマーをＧＰＣにより測定したところＭｗ／Ｍｎは１．２２と狭い分子量分布を示した。また同様にして得たポリマーをＮＭＲにより解析したところ、ポリマーに含まれるエポキシ基は開環反応などの副反応を起こすことなく存在していることが明らかとなった。
Confirmation of the state of the polymer graft chain The polymer-coated particles obtained in Example 1 were added to 6M-HCl, reacted at room temperature for 3 hours, and the cored iron oxide was dissolved and removed to recover the grafted polymer. When the obtained polymer was measured by GPC, Mw / Mn was 1.22, showing a narrow molecular weight distribution. Moreover, when the polymer obtained similarly was analyzed by NMR, it became clear that the epoxy group contained in a polymer exists without causing side reactions, such as a ring-opening reaction.
〔重量平均分子量・数平均分子量の測定〕
上記の回収ポリマーをテトラヒドロフランに溶解させた濃度が１質量％の試料溶液を用いて、２５℃の温度条件にて、ＧＰＣ装置（東ソー株式会社製、商品名「ＧＰＣ８０２０」）、ＧＰＣカラム（日立化成株式会社製、商品名「Ｇｅｌｐａｃｋ ＧＬ−１５０−Ｓ、ＧＬ−１６０−Ｓ」）を使用し、標準ポリスチレン換算法により、上記の回収ポリマーの重量平均分子量・数平均分子量を算出した。
[Measurement of weight average molecular weight and number average molecular weight]
Using a sample solution having a concentration of 1% by mass obtained by dissolving the recovered polymer in tetrahydrofuran, a GPC apparatus (trade name “GPC8020”, manufactured by Tosoh Corporation) and a GPC column (Hitachi Chemical Co., Ltd.) at a temperature of 25 ° C. The weight average molecular weight / number average molecular weight of the recovered polymer was calculated by a standard polystyrene conversion method using a trade name “Gelpack GL-150-S, GL-160-S” manufactured by Co., Ltd.
（実施例２）高分子グラフト鎖の変換反応
実施例１で得られた粒子５ｍｇをジメチルスルホキシド５ｍｌに分散させ、ジメチルアミン１ｍｌを加え、３時間攪拌した。その後得られた粒子を遠心分離により回収した。粒子の洗浄はテトラヒドロフランへの再分散、遠心分離による回収を繰り返すことで行った。
Example 2 Conversion Reaction of Polymer Graft Chain 5 mg of the particles obtained in Example 1 were dispersed in 5 ml of dimethyl sulfoxide, 1 ml of dimethylamine was added and stirred for 3 hours. The resulting particles were then collected by centrifugation. The particles were washed by repeating redispersion in tetrahydrofuran and collection by centrifugation.
変換された高分子グラフト鎖の確認
実施例２で得られた粒子を６Ｍ−ＨＣｌに加え、室温で３時間反応させ、コアの酸化鉄を溶解除去することでグラフト化されたポリマーを回収した。得られたポリマーをＮＭＲにより解析したところ、反応前にポリマーに含まれていたエポキシ基は全てジメチルアミンと反応し開環反応を起こしていた。
このことから、本手法は、ポリマーで被覆無機物微粒子を簡便に合成でき、さらに続く変換反応も容易に行えることが示された。
Confirmation of Converted Polymer Graft Chain The particles obtained in Example 2 were added to 6M-HCl, reacted at room temperature for 3 hours, and the cored iron oxide was dissolved and removed to recover the grafted polymer. When the obtained polymer was analyzed by NMR, all the epoxy groups contained in the polymer before the reaction reacted with dimethylamine to cause a ring-opening reaction.
From this, it was shown that this method can easily synthesize coated inorganic fine particles with a polymer and can easily perform the subsequent conversion reaction.
（実施例３）ブロック重合によるポリマー被覆磁性ナノ粒子の作成
製造例３で作成したイニファータ固定化フェライト粒子をメタクリル酸グリシジル３ｍｌ、スチレン３ｍｌ、メタクリル酸メチル３ｍｌの混合溶媒に分散させ、１０分間窒素バブリングを行うことで脱気した。その後、臭化銅１．０ｍｇ、トリス［２−（ジメチルアミノ）エチル］アミン３．２ｍｇを加え、２５℃を保ったままで時３０分間撹拌した。その後、脱気したメタクリル酸グリシジル２ｍｌを追加し、さらに３０分間撹拌した。得られた粒子を遠心分離により回収した。得られた粒子の洗浄はテトラヒドロフランへの再分散、遠心分離による回収を繰り返すことにより行った。
(Example 3) Preparation of polymer-coated magnetic nanoparticles by block polymerization The iniferter-fixed ferrite particles prepared in Production Example 3 were dispersed in a mixed solvent of 3 ml of glycidyl methacrylate, 3 ml of styrene, and 3 ml of methyl methacrylate, and nitrogen bubbling was performed for 10 minutes. It was deaerated by doing. Thereafter, 1.0 mg of copper bromide and 3.2 mg of tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine were added, and the mixture was stirred for 30 minutes while maintaining 25 ° C. Thereafter, 2 ml of degassed glycidyl methacrylate was added and the mixture was further stirred for 30 minutes. The resulting particles were collected by centrifugation. The obtained particles were washed by repeating redispersion in tetrahydrofuran and collection by centrifugation.
作成したポリマー被覆無機物微粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した。１００個について観察したところ、粒子一粒ずつが約１０ｎｍのポリマーで被覆されている様子が確認できた。また、得られた粒子１００個の粒子径をテトラヒドロフラン中で測定したところ、平均粒子径６１．１ｎｍ、粒径範囲５９．１ｎｍ〜６５．２ｎｍであり、単粒子分散状態であることが示された。 The prepared polymer-coated inorganic fine particles were photographed with a transmission electron microscope (TEM). Observation of 100 particles confirmed that each particle was covered with a polymer of about 10 nm. Further, when the particle diameter of 100 particles obtained was measured in tetrahydrofuran, the average particle diameter was 61.1 nm, the particle diameter range was 59.1 nm to 65.2 nm, and it was shown that the particles were in a single particle dispersion state. .
また、得られたポリマー被覆粒子を６Ｍ−ＨＣｌに加え、室温で３時間反応させ、コアの酸化鉄を溶解除去することでグラフト化されたポリマーを回収した。得られたポリマーをＧＰＣにより測定したところＭｗ／Ｍｎは１．２０と狭い分子量分布を示した。また同様にして得たポリマーをＮＭＲにより解析したところ、ポリマーにはメタクリル酸グリシジル、スチレン３ｍｌ、メタクリル酸メチルがほぼ：１．５：１：１の比で含まれていた。 Further, the obtained polymer-coated particles were added to 6M-HCl, reacted at room temperature for 3 hours, and the cored iron oxide was dissolved and removed to recover the grafted polymer. When the obtained polymer was measured by GPC, Mw / Mn was 1.20 and showed a narrow molecular weight distribution. When the polymer obtained in the same manner was analyzed by NMR, it was found that the polymer contained glycidyl methacrylate, 3 ml of styrene, and methyl methacrylate in a ratio of approximately 1.5: 1: 1.
（実施例４）
平均粒子径２０ｎｍのフェライト粒子２５ｍｇ（シグマ・アルドリッチ社製）をトルエン１００ｍｌに分散させ、実施例２で作成したイニファータ１００ｍｇを加え、３時間撹拌した。撹拌後、粒子を遠心分離により回収し、テトラヒドロフランで洗浄した。
得られた粒子をメタクリル酸グリシジル１０ｍｌに分散させ、窒素バブリングした後に、臭化銅１．０ｍｇと４，４‘−２，２’−ジノニルビピリジン５．７ｍｇを加え、２５℃で２時間撹拌した。得られた粒子１００個をＴＥＭ撮影を行ったところ、粒子一粒ずつが約５ｎｍのポリマーで被覆されていた。得られた粒子１００個の粒子径をテトラヒドロフラン中で測定したところ、平均粒子径３０．２ｎｍ、粒径範囲２９．５ｎｍ〜３３．２ｎｍであり、単粒子分散状態であることが示された。
Example 4
25 mg of ferrite particles having an average particle diameter of 20 nm (manufactured by Sigma-Aldrich) were dispersed in 100 ml of toluene, and 100 mg of iniferter prepared in Example 2 was added and stirred for 3 hours. After stirring, the particles were collected by centrifugation and washed with tetrahydrofuran.
After the obtained particles were dispersed in 10 ml of glycidyl methacrylate and bubbled with nitrogen, 1.0 mg of copper bromide and 5.7 mg of 4,4′-2,2′-dinonylbipyridine were added and stirred at 25 ° C. for 2 hours. did. When 100 particles obtained were subjected to TEM imaging, each particle was covered with a polymer of about 5 nm. When the particle size of 100 particles obtained was measured in tetrahydrofuran, the average particle size was 30.2 nm, the particle size range was 29.5 nm to 33.2 nm, and it was shown that the particles were in a single particle dispersed state.
（比較例１）
本比較例１は、特許文献１（特開２００６−３２８３０９号公報）の段落００５６〜００５７に示された実施例を参考に、そのモノマーをグリシジルメタクリレートに変更した以外は、その実施例の記載に忠実に従って実施した。
磁性流体（フェリコロイド、ＨＣ−５０、タイホー工業株式会社製）を加熱濃縮し、溶媒のケロシンを除去した後、この磁性体３．０ｇをトルエン／メタノール（４／１、ｖ／ｖ）に超音波分散させた後、２−４−（クロロスルフェニルフェニル）エチルトリメトキシシラン５．０ｇを還流温度で２４時間反応を行った。反応終了後トルエンでよく洗浄し、遠心分離により磁性粒子を回収後、真空乾燥することにより、重合開始基が導入された磁性粒子を得た。
(Comparative Example 1)
This comparative example 1 is described in the description of the examples except that the monomer is changed to glycidyl methacrylate with reference to the examples shown in paragraphs 0056 to 0057 of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-328309). Followed faithfully.
A magnetic fluid (ferricolloid, HC-50, manufactured by Taiho Kogyo Co., Ltd.) was heated and concentrated to remove the solvent kerosene, and then 3.0 g of this magnetic material was added to toluene / methanol (4/1, v / v). After sonic dispersion, 5.0 g of 2-4- (chlorosulfenylphenyl) ethyltrimethoxysilane was reacted at reflux temperature for 24 hours. After completion of the reaction, the particles were thoroughly washed with toluene, and the magnetic particles were collected by centrifugation and then vacuum dried to obtain magnetic particles into which a polymerization initiating group had been introduced.
こうして得られた磁性粒子０．７ｇをグリシジルメタクリラート６．１ｇ、キシレン３．０ｇに良く分散させ、臭化銅（Ｉ）４５ｍｇ、４，４‘−ジノニル２，２’−ビピリジル２５１ｍｇを加えた。窒素で溶存酸素を置換し、１１０℃で１０時間重合を行った後、トルエン洗浄と遠心分離を繰り返し、ポリマー被覆磁性粒子を得た。
得られた磁性粒子の粒子径をテトラヒドロフラン中で測定したところ、平均粒子径は３１７７．７ｎｍであった（１００個）。このことから、得られたポリマー被覆粒子は、いくつかの粒子が凝集した集合体であることが示唆された。
得られた粒子の透過型電子顕微鏡で撮影を行った結果、ポリマーが磁性体複数個含有して１個の粒子を形成していることが確認できた。また、ポリマーで被覆されていない磁性体のみの微粒子も多く確認された。
0.7 g of the magnetic particles thus obtained was well dispersed in 6.1 g of glycidyl methacrylate and 3.0 g of xylene, and 45 mg of copper (I) bromide and 251 mg of 4,4′-
When the particle size of the obtained magnetic particles was measured in tetrahydrofuran, the average particle size was 3177.7 nm (100 particles). From this, it was suggested that the obtained polymer-coated particles were aggregates in which several particles were aggregated.
As a result of photographing the obtained particles with a transmission electron microscope, it was confirmed that the polymer contained a plurality of magnetic substances to form one particle. In addition, many fine particles of only a magnetic material not covered with a polymer were also confirmed.
得られた粒子の形成された高分子グラフト鎖を更に変換するために、得られたポリマー被覆磁性粒子５ｍｇをジメチルスルホキシド５ｍｌに分散させ、ジメチルアミン１ｍｌを加え、３時間攪拌した。その後得られた粒子を遠心分離により回収した。粒子の洗浄はテトラヒドロフランへの再分散、遠心分離による回収を繰り返すことで行った。 In order to further convert the polymer graft chains on which the obtained particles were formed, 5 mg of the obtained polymer-coated magnetic particles were dispersed in 5 ml of dimethyl sulfoxide, 1 ml of dimethylamine was added, and the mixture was stirred for 3 hours. The resulting particles were then collected by centrifugation. The particles were washed by repeating redispersion in tetrahydrofuran and collection by centrifugation.
こうして得られた粒子を６Ｍ−ＨＣｌに加え、室温で３時間反応させ、コアの酸化鉄を溶解除去することでグラフト化されたポリマーを回収した。得られたポリマーをＮＭＲにより解析したところ、ジメチルアミンは全く反応しておらず、副反応により開環したエポキシ基が確認された。
このことから、特許文献１に記載されている方法では、効率的にポリマー被覆無機物を作成することができないことが示された。また、得られたポリマー被覆粒子は、続く変換反を行うことが出来ないことが示された。
The particles thus obtained were added to 6M-HCl, reacted at room temperature for 3 hours, and the cored iron oxide was dissolved and removed to recover the grafted polymer. When the obtained polymer was analyzed by NMR, dimethylamine was not reacted at all, and an epoxy group opened by side reaction was confirmed.
From this, it was shown that the method described in
（比較例２）
本比較例２は、特許文献１の段落００５６〜００５７に示された実施例３の記載に忠実に従って実施し、本発明の実施例との比較を行った。
フェライトＦｅ３Ｏ４微粒子（戸田工業株式会社製）を加熱濃縮し、揮発成分を除去した。この磁性体３．０ｇをトルエン／メタノール（４／１、ｖ／ｖ）に超音波分散させた後、段落００２２の式（４ａ）に示される化合物５．０ｇを加え、還流温度で２４時間反応を行った。反応終了後トルエンでよく洗浄し、遠心分離により磁性粒子を回収後、真空乾燥することにより、重合開始基が導入された磁性粒子を得た。
(Comparative Example 2)
This Comparative Example 2 was carried out in accordance with the description of Example 3 shown in paragraphs 0056 to 0057 of
Ferrite Fe 3 O 4 fine particles (manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd.) were heated and concentrated to remove volatile components. After 3.0 g of this magnetic material was ultrasonically dispersed in toluene / methanol (4/1, v / v), 5.0 g of the compound represented by formula (4a) in paragraph 0022 was added, and the reaction was performed at reflux temperature for 24 hours. Went. After completion of the reaction, the particles were thoroughly washed with toluene, and the magnetic particles were collected by centrifugation and then vacuum dried to obtain magnetic particles into which a polymerization initiating group had been introduced.
こうして得られた磁性粒子０．５ｇをベンジルメタクリレート８．１ｇ、アニソール７．５ｇに良く分散させ、塩化銅（Ｉ）２０ｍｇ、ペンタメチルジエチレントリアミン２１ｍｇを加えた。窒素で溶存酸素を置換し、３０℃で１時間重合を行った後、トルエン洗浄と遠心分離を繰り返し、ポリマー被覆磁性粒子を得た。
比較例１と同様に、ＧＰＣを測定したところ、ポリマーの存在は確認できなかった。
また、１と同様に、透過型電子顕微鏡にて観察したところ、粒子状にポリマー層は全く確認できなかった。
この結果から、特許文献２に示された方法では、３０℃程度の低温では、粒子状での重合反応は全く進行しないことが明らかとなった。
0.5 g of the magnetic particles thus obtained was well dispersed in 8.1 g of benzyl methacrylate and 7.5 g of anisole, and 20 mg of copper (I) chloride and 21 mg of pentamethyldiethylenetriamine were added. Dissolved oxygen was replaced with nitrogen, and after performing polymerization at 30 ° C. for 1 hour, washing with toluene and centrifugation were repeated to obtain polymer-coated magnetic particles.
When GPC was measured as in Comparative Example 1, the presence of the polymer could not be confirmed.
Similarly to 1, when observed with a transmission electron microscope, no polymer layer was confirmed in the form of particles.
From this result, it has been clarified that in the method shown in
以上から明らかなように、本発明は、無機物微粒子表面にポリマーのグラフト鎖を形成し、重合を精密に制御して、無機物微粒子を１個ずつポリマーで薄く被覆したポリマー被覆無機物微粒子を作製できる。また、粒子サイズがよく制御され、粒子径がよく揃い、強磁性体としての磁化を有する範囲で十分に微細な磁性微粒子を１個ずつポリマーで薄く被覆できるため、粒子径が小さいにもかかわらず、磁化の大きいポリマー被覆磁性微粒子を得ることができる。こうして得られるポリマー被覆無機物微粒子は、ポリマー被覆が精密に制御でき、粒子を１個ずつ被覆することができるので、アフィニティ担体、バイオセンサー用キャリア、ＭＲＩ造影剤、ＤＤＳキャリアなどの医療用、診断用、バイオテクノロジー用への応用をはじめ、各産業分野において幅広く利用されることが期待される。 As apparent from the above, the present invention can produce polymer-coated inorganic fine particles in which a polymer graft chain is formed on the surface of the inorganic fine particles, the polymerization is precisely controlled, and the inorganic fine particles are thinly coated with a polymer one by one. In addition, since the particle size is well controlled, the particle size is well aligned, and sufficiently fine magnetic fine particles can be thinly coated with the polymer one by one within the range having magnetization as a ferromagnetic material, the particle size is small Thus, polymer-coated magnetic fine particles having a large magnetization can be obtained. The polymer-coated inorganic fine particles obtained in this way can be controlled precisely and the particles can be coated one by one. Therefore, for medical use and diagnostic use such as affinity carrier, biosensor carrier, MRI contrast agent, and DDS carrier. It is expected to be widely used in various industrial fields including biotechnology applications.
１２ 無機物微粒子
１３ イニファータ
１４ 第１のポリマー
１５ 第２のポリマー
12 Inorganic fine particles 13
Claims (17)
前記イニファータ化合物が固定された前記無機物微粒子の分散液にモノマーを添加し、前記イニファータを開始剤とした重合反応によって前記無機物微粒子の表面にポリマー鎖を形成する工程とを備えたことを特徴とする、ポリマー被覆無機物微粒子の製造法。 In the dispersion of inorganic fine particles, the general formula (II):
Adding a monomer to the dispersion of the inorganic fine particles to which the iniferter compound is fixed, and forming a polymer chain on the surface of the inorganic fine particles by a polymerization reaction using the iniferter as an initiator. A method for producing polymer-coated inorganic fine particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014014245A JP2015140397A (en) | 2014-01-29 | 2014-01-29 | Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014014245A JP2015140397A (en) | 2014-01-29 | 2014-01-29 | Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015140397A true JP2015140397A (en) | 2015-08-03 |
Family
ID=53770984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014014245A Pending JP2015140397A (en) | 2014-01-29 | 2014-01-29 | Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015140397A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11274179B2 (en) | 2019-04-25 | 2022-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing compound having amide bond and also having alkoxysilyl group |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006328309A (en) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Canon Inc | Magnetic polymer particle and its manufacturing method |
| JP2007056094A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Chisso Corp | Heat responsive magnetic fine powder, method for producing the same and adsorbent using the fine powder |
| WO2009081700A1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-07-02 | Hiroshi Handa | Polymer-coated fine inorganic particle and process for producing the same |
-
2014
- 2014-01-29 JP JP2014014245A patent/JP2015140397A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006328309A (en) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Canon Inc | Magnetic polymer particle and its manufacturing method |
| JP2007056094A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Chisso Corp | Heat responsive magnetic fine powder, method for producing the same and adsorbent using the fine powder |
| WO2009081700A1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-07-02 | Hiroshi Handa | Polymer-coated fine inorganic particle and process for producing the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11274179B2 (en) | 2019-04-25 | 2022-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing compound having amide bond and also having alkoxysilyl group |
| JP7337535B2 (en) | 2019-04-25 | 2023-09-04 | キヤノン株式会社 | Method for producing compound having amide bond and alkoxysilyl group |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5531232B2 (en) | Polymer-coated inorganic fine particles and method for producing the same | |
| Wooley | Shell crosslinked polymer assemblies: nanoscale constructs inspired from biological systems | |
| JP5264030B2 (en) | Catalytic process for the controlled polymerization of free-radically (co) polymerizable monomers and functional polymer systems produced thereby | |
| Wu et al. | Synthesis of hybrid silica nanoparticles densely grafted with thermo and pH dual-responsive brushes via surface-initiated ATRP | |
| US8404347B2 (en) | Method of synthesis of amphiphilic magnetic composite particles | |
| JP2006328309A (en) | Magnetic polymer particle and its manufacturing method | |
| JP2009300239A (en) | Composite particle, method for manufacturing the same, dispersion, magnetic biosensing device and magnetic biosensing method | |
| Wang et al. | Fabrication and characterization of thermoresponsive Fe 3 O 4@ PNIPAM hybrid nanomaterials by surface-initiated RAFT polymerization | |
| Prai-In et al. | Azlactone functionalization of magnetic nanoparticles using ATRP and their bioconjugation | |
| JP2016529209A (en) | Stimulus-responsive magnetic nanoparticles | |
| Yin et al. | Miniemulsion SI-ATRP by interfacial and ion-pair catalysis for the synthesis of nanoparticle brushes | |
| JP2020504773A (en) | Emulsion particles, emulsion containing the same, and method for producing emulsion | |
| JP2015140397A (en) | Polymer coating inorganic fine particle, manufacturing method therefor and material therefor | |
| JP5607407B2 (en) | Organic-inorganic composite particles, coating composition, and production method thereof | |
| Wang et al. | Novel strategy for the synthesis of polymer/pigment hybrid latex via sulfur-free RAFT-mediated emulsion polymerization | |
| JP6088347B2 (en) | Polymer brush layer coated magnetic nanoparticles | |
| JP6528508B2 (en) | Polymer-coated magnetic particles and method for producing the same | |
| JPH08176461A (en) | Fine monodisperse particle and its production | |
| JP3902963B2 (en) | Metal-containing resin particles | |
| JP2010150348A (en) | Polymer-metal nanoparticle complex and method for producing the same | |
| JP4540314B2 (en) | Method for producing metal-containing resin particles | |
| Xiao et al. | Transitioning from Photoinitiation to Thermal Initiation in RAFT Dispersion Polymerization via a Small Modification of the Macro-RAFT Agent: A Scalable Approach for Monodisperse Surface-Functional Polymeric Microspheres | |
| JP6278395B2 (en) | Method for producing magnetic substance-containing resin particles | |
| JP2019191120A5 (en) | ||
| Li et al. | Water-soluble starlike poly (acrylic acid) graft polymer: preparation and application as templates for silver nanoclusters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161226 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181122 |