JP2011240215A - Lipid-coated fine particle having water dispersibility and aqueous dispersion of the fine particle, and method for producing the aqueous dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水分散可能な脂質のカプセルで被覆された微粒子、及び該微粒子からなる安定な分散液、並びにこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to fine particles coated with water-dispersible lipid capsules, a stable dispersion comprising the fine particles, and a method for producing them.
微粒子の均一な分散方法は様々な産業で求まれている技術である。特に、炭素材料、金属、金属酸化物、金属硫化物などの微粒子は、その微細な内部構造に基づく、サイズ特異的な蛍光などの特殊な機能の発現が知られている。また、光の波長より小さな粒径を持つ粒子を分散したものは透明になる。さらに、有機物質(有機色素化合物、アミノ酸、造影剤など)についても、微粒子化による比表面積の増加により化学的活性の向上、電子状態の変化、分散安定性の向上等の特性が、結晶性物質によるカプセル化により周囲環境に対する安定性(酸、塩基、熱、空気など)や機能性物質の徐放性制御などが期待される。このような特徴を有する微粒子の水分散液は、インク、化粧品、食品、医療分野をはじめ幅広い分野での応用が期待されている。 A method for uniformly dispersing fine particles is a technique demanded by various industries. In particular, fine particles such as carbon materials, metals, metal oxides, and metal sulfides are known to exhibit special functions such as size-specific fluorescence based on their fine internal structure. In addition, a dispersion in which particles having a particle size smaller than the wavelength of light are dispersed becomes transparent. In addition, organic substances (organic dye compounds, amino acids, contrast agents, etc.) are also crystalline substances that have improved chemical activity, changes in electronic state, and improved dispersion stability due to the increase in specific surface area due to the formation of fine particles. By encapsulating with, stability to the surrounding environment (acid, base, heat, air, etc.) and controlled release of functional substances are expected. The aqueous dispersion of fine particles having such characteristics is expected to be applied in a wide range of fields including ink, cosmetics, food, and medical fields.
微粒子の水分散液の調製法は、安定剤、分散剤共存下で原料物質溶液から化学反応により微粒子を発生させる方法が良く知られている。また、事前に調製した微粒子を何らかの手法で水分散させる方法もある。
特に、後者の手法で微粒子の水分散液を作製するためには、通常は高度に凝集して二次粒子となっている微粒子を、ビーズミル、超音波ホモジナイザー、アルティマイザーなどの機器を用いて解砕し、その後、微粒子表面を改質して水への親和性を向上させるという二つの技術要素が必要である。
As a method for preparing an aqueous dispersion of fine particles, a method of generating fine particles by a chemical reaction from a raw material solution in the presence of a stabilizer and a dispersant is well known. There is also a method in which fine particles prepared in advance are dispersed in water by some method.
In particular, in order to prepare an aqueous dispersion of fine particles by the latter method, fine particles that are usually highly agglomerated and formed into secondary particles are dissolved using a device such as a bead mill, an ultrasonic homogenizer, or an optimizer. Two technical elements are needed: crushing and then modifying the surface of the microparticles to improve their affinity for water.
この微粒子表面の改質については、粒子の化学組成によっていくつかの手法がある。
例えば、シリコン系、炭素材料などの疎水性微粒子については、化学反応により、その表面に親水性官能基であるカルボキシル基などを直接発現させる方法がある(特許文献1)。また、界面活性剤を粒子の表面に吸着させることにより表面が親水性になった粒子を水分散させることも可能である(特許文献2)。
一方、鉄、酸化チタンなどの金属、金属酸化物を組成に含む無機粒子の場合、金属と結合可能な官能基と親水性の両方を有する分散剤を用いる方法や(特許文献3)、はじめに粒子表面を疎水処理した後に、高分子の非イオン性界面活性剤でコーティングする方法がある(特許文献4)。
本特許と類似な先行技術として、代表的な例はリポソームがある。リポソームはリン脂質によって形成される二分子膜(リポソーム膜)の閉鎖小胞体であり、生体膜と類似の構造や機能を有するため、従来から様々な研究材料として用いられてきている。このリポソームは、内部に有する水相には水溶性の薬効成分を、二分子膜の内部には油溶性の薬効成分を保持するという、いわゆるカプセル構造を構築できることから、診断、治療、化粧などの様々な分野で用いられてきている。(特許文献5)
There are several methods for modifying the surface of the fine particles depending on the chemical composition of the particles.
For example, for hydrophobic fine particles such as silicon-based and carbon materials, there is a method in which a carboxyl group or the like which is a hydrophilic functional group is directly expressed on the surface by a chemical reaction (Patent Document 1). Moreover, it is also possible to disperse the particles having a hydrophilic surface by adsorbing the surfactant onto the surface of the particles (Patent Document 2).
On the other hand, in the case of inorganic particles containing a metal such as iron or titanium oxide or a metal oxide in the composition, a method using a dispersant having both a functional group capable of binding to a metal and hydrophilicity (Patent Document 3), There is a method in which the surface is subjected to a hydrophobic treatment and then coated with a polymeric nonionic surfactant (Patent Document 4).
As a prior art similar to this patent, a typical example is a liposome. Liposomes are closed vesicles of bilayer membranes (liposome membranes) formed by phospholipids, and have been used as various research materials since they have structures and functions similar to biological membranes. Since this liposome can construct a so-called capsule structure that retains a water-soluble medicinal component in the aqueous phase inside and an oil-soluble medicinal component in the bilayer membrane, it can be used for diagnosis, treatment, makeup, etc. It has been used in various fields. (Patent Document 5)
化学反応により表面を改質する場合は官能機を生成するための前処理や反応後の精製などの多数かつ煩雑な工程を必要とする。そして、高分子の非イオン性界面活性剤を水分散コーティング剤として用いる場合も、前処理として微粒子表面に低分子を用いて有機溶媒中で疎水処理を行なうなどの工程を必要とする。また、リポソームの製造は回収率が低くて投入原料のせいぜい1%程度にしかならないので、製造コストの高額化が大きな問題になる。
一方、低分子量の界面活性剤を用いて作製した微粒子の分散液は、分散される粒子の濃度に限界があって粒子の濃度が約5wt%を超えると分散安定度が低くなる。そして、分散液を用いる産業では、分散液に分散された粒子の濃度が薄いため、実際の製品で必要な粒子の濃度に満たすと余分の分散媒(例えば、水)が問題になる(例:製品の水の量が100mlなのに、分散液を添加することにより水の量が130mlになる問題)場合が多い。分散液にする利点は作業者がパウダーを触らないため作業者の健康を守れることや、きれいな作業環境を維持することや作業の容易性などがあるが、高い濃度が必要な製品では適用が困難であった。さらに、分散工程の費用が含まれているので分散液の価格が高くなる。そのため、分散液は高コストでも粒径が揃っている必要がある場合、或は少量の添加量で大きく品質を高めることが出来る場合に限られてきた。このような欠点を防ぐ方法として、シランカップリング又は高分子で表面が改質された粒子を作業者が分散して使用することがある。しかし、ほとんどの場合、他の分散剤が要るし、均一な粒度分布を持つ分散液を得ることが難しい。
分散剤を含む分散液を乾燥して得られた粒子は分散剤が粒子の表面に吸着したまま乾燥するため前述した分散方法よりしやすく分散すると推測出来る。しかし、分散液を乾燥すると、微粒子が凝集、溶着を起こす。凝集、溶着した微粒子は水への再分散が困難であるか、あるいは当初の分散状態と異なった状態になることがほとんどである。微粒子の輸送、保管を考えると、乾燥固体の方が重量、容量の点で有利であるが、以上の背景から、水分散コーティング剤を用いて作製した微粒子は乾燥させず、分散液の状態で取り扱う必要があった。
また、現存の水分散コーティング剤は、粒子表面に対して個別に設計され、さらにその
コーティング法もコアとなる粒子ごとに異なり、汎用性が高くないという問題もある。
When the surface is modified by a chemical reaction, many complicated processes such as pretreatment for generating a functional machine and purification after the reaction are required. Even when a polymer nonionic surfactant is used as a water-dispersed coating agent, a step such as a hydrophobic treatment in an organic solvent using low molecules on the surface of fine particles is required as a pretreatment. In addition, since the production of liposomes has a low recovery rate and is only about 1% of the input raw material, an increase in production cost becomes a big problem.
On the other hand, a dispersion of fine particles produced using a low molecular weight surfactant has a limit in the concentration of dispersed particles, and the dispersion stability decreases when the concentration of the particles exceeds about 5 wt%. In the industry using a dispersion liquid, since the concentration of particles dispersed in the dispersion liquid is low, excess dispersion medium (for example, water) becomes a problem when the concentration of particles necessary for an actual product is satisfied (for example, water). In many cases, the amount of water in the product is 100 ml, but the amount of water becomes 130 ml by adding the dispersion. The advantages of using a dispersion liquid are that the worker does not touch the powder so that the health of the worker can be protected, a clean work environment is maintained, and the work is easy. However, it is difficult to apply to products that require high concentrations. Met. Furthermore, since the cost of the dispersion process is included, the price of the dispersion increases. Therefore, the dispersion liquid has been limited to the case where the particle size needs to be uniform even at high cost, or when the quality can be greatly improved with a small addition amount. As a method for preventing such drawbacks, there are cases where an operator disperses and uses silane coupling or particles whose surface is modified with a polymer. In most cases, however, other dispersants are required, and it is difficult to obtain a dispersion having a uniform particle size distribution.
It can be presumed that the particles obtained by drying the dispersion containing the dispersant are more easily dispersed than the dispersion method described above because the dispersant is dried while adsorbed on the surface of the particles. However, when the dispersion is dried, the fine particles are aggregated and welded. Aggregated and welded fine particles are often difficult to redisperse in water or are in a state different from the initial dispersed state. Considering transportation and storage of fine particles, dry solids are more advantageous in terms of weight and volume. However, from the above background, fine particles produced using a water-dispersed coating agent are not dried, but in a dispersion state. It was necessary to handle.
In addition, existing water-dispersed coating agents are individually designed with respect to the particle surface, and the coating method differs depending on the core particles, and there is a problem that versatility is not high.
こうした事情を鑑みて、本発明者らは、水分散性の良好な微粒子であって、その分散液から乾燥しても、凝集、溶着を起こさず、水に再分散が可能な微粒子を得るべく、鋭意検討を行い、特定の分散剤を用いることを先に提案した(特許文献6)。
すなわち、微粒子の分散液を乾燥すると粒子同士の凝集、溶着を起こすのは、この低分子量の水分散コーティング剤が、室温付近で液晶もしくは溶解状態であるものが多く、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムやポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートは室温では水に溶解状態であり、そのために、乾燥の際に容易に分散剤同士の融合が起きるためであると考えられる。
水分散コーティング剤として用いる低分子両親媒性物質は、親水基A、疎水基Bの両方を分子内に持ち、一般式A−Bで表される化合物である。
本発明者等が、乾燥による凝集などの問題を解決する方法について検討した結果、乾燥による凝集、溶着を抑制するためには、該両親媒性物質として、コーティング状態で溶解せず、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、水の沸点より低い結晶性両親媒性物質を用い、凝集した微粒子に、該両親媒性化合物及び水を加えた後、その相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することにより、微粒子表面に安定な結晶性の両親媒性化合物からなる皮膜を形成することができることを見いだした。
In view of such circumstances, the present inventors have obtained fine particles having good water dispersibility, and can be redispersed in water without causing aggregation or welding even when dried from the dispersion. Intensively studied and proposed to use a specific dispersant (Patent Document 6).
That is, when the dispersion of fine particles is dried, the particles are often agglomerated and welded. This low molecular weight aqueous dispersion coating agent is often in a liquid crystal or dissolved state near room temperature. For example, sodium dodecyl sulfate or poly It is considered that oxyethylene sorbitan monooleate is in a state of being dissolved in water at room temperature, and therefore, fusion of the dispersants easily occurs during drying.
The low molecular weight amphiphile used as the water-dispersible coating agent is a compound having both a hydrophilic group A and a hydrophobic group B in the molecule and represented by the general formula AB.
As a result of studying a method for solving problems such as aggregation caused by drying, the present inventors have found that, in order to suppress aggregation and welding caused by drying, the amphiphilic substance does not dissolve in a coating state, and gel-liquid crystal Using a crystalline amphiphile having a phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, adding the amphiphilic compound and water to the agglomerated fine particles, and then crushing while heating above the phase transition temperature -It has been found that by mixing, a film made of a stable crystalline amphiphilic compound can be formed on the surface of the fine particles.
しかしながら、この先の提案では、結晶性両親媒性物質だけを用いて微粒子をコーティングするものであるため、水分散性微粒子の粒径が一次粒径より大きくて、その分散液は長時間(1ヶ月以上)安定ではなかった。
本発明は、先の提案に係る発明の上記欠点を改良して、1ヶ月以上の長時間において、水分散安定性が良好で、その分散液から乾燥しても凝集、溶着を起こさず、しかも、水に再分散が可な、易分酸粒子、及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
However, in the previous proposal, since the fine particles are coated using only the crystalline amphiphile, the particle size of the water-dispersible fine particles is larger than the primary particle size, and the dispersion liquid is used for a long time (one month). Above) It was not stable.
The present invention improves the above-mentioned drawbacks of the invention according to the previous proposal, has a good water dispersion stability for a long time of one month or more, and does not cause aggregation or welding even when dried from the dispersion liquid. An object of the present invention is to provide easily-divided acid particles that can be redispersed in water and a method for producing the same.
特許文献6で用いる結晶性両親媒性物質は、その親水部がグルコース又はグリシルグリシンのため単独では水分散を長く維持する効果が足りない。そのため、該結晶性分子のみでコーティングした微粒子の分散安定度が商品化するまでには優れてないし、粒子のサイズも一次粒径までは分散が難しい。
この問題を解決するために検討した結果、親水基として−OHを有する結晶性両親媒性物質と、親水基として−COOH又は−NH2を有する結晶性両親媒性物質とを用いてコーティングを行うことにより、コーティングされた微粒子は、微粒子表面に安定な結晶性の両親媒性物質からなる皮膜以外にも分散安定度を高める官能基(−OH、−COOH、−COO−、−NH2、又は−NH3 +等)を形成するため、微粒子は一次粒径まで分散が可能になり、その分散液の分散安定度も著しく改善できることを見いだした。
The crystalline amphiphile used in Patent Document 6 is insufficient in the effect of maintaining water dispersion for a long time because its hydrophilic part is glucose or glycylglycine. Therefore, the dispersion stability of the fine particles coated only with the crystalline molecules is not excellent until commercialization, and it is difficult to disperse the particles up to the primary particle size.
As a result of studying to solve this problem, coating is performed using a crystalline amphiphile having —OH as a hydrophilic group and a crystalline amphiphile having —COOH or —NH 2 as a hydrophilic group. Thus, the coated fine particles have a functional group (—OH, —COOH, —COO—, —NH 2 , or NH 2 , which increases dispersion stability in addition to a film made of a crystalline amphiphile that is stable on the surface of the fine particles. to form a -NH 3 +, etc.), the microparticles enables dispersed to primary particle size was found to be able to be significantly improved dispersion stability of the dispersion.
さらに、本発明者らが検討したところ、このような特徴を持つ水分散コーティング剤の分子構造として、OH基を有する親水部Aは、単糖や複糖で、好ましくは単糖で、より好ましくはグルコースであり、その疎水部Bについては、飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10から24の不飽和の脂肪族であり、また、−COOH基を有する親水部C及び−NH2基を有するDは、オリゴペプチドで、好ましくはアミノ酸3個以下のペプチドで、より好ましくはアミノ酸のグリシンであり、その疎水部B´については、飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10から24の飽和の脂肪族であることが判明した。 Furthermore, as a result of investigations by the present inventors, as the molecular structure of the water-dispersed coating agent having such characteristics, the hydrophilic part A having an OH group is a monosaccharide or a disaccharide, preferably a monosaccharide, more preferably Is glucose, and its hydrophobic part B may contain saturated, unsaturated alkyl or aromatic or other elements, but is preferably an unsaturated aliphatic having 10 to 24 carbon chains, and The hydrophilic part C having a —COOH group and the D having an —NH 2 group are oligopeptides, preferably peptides of 3 amino acids or less, more preferably glycine of an amino acid, and the hydrophobic part B ′ is saturated. Unsaturated alkyls or aromatics and other elements may be included, but it has been found that preferably the carbon chain is a saturated aliphatic of 10 to 24.
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い結晶性両親媒性物質で被覆された易分散性微粒子であって、該結晶性両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質であることを特徴とする易分散性微粒子。
[2]上記[1]の易分散性微粒子が、水中に分散されてなることを特徴とする微粒子水分散液。
[3]微粒子を水中に分散させるための分散剤であって、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い結晶性両親媒性物質を有効成分とし、該結晶性両親媒性物質が、下記一般式(1)
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質であることを特徴とする微粒子用分散剤。
[4]微粒子に、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低い結晶性両親媒性物質、及び水を加えた後、前記相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合する、微粒子分散液の製造方法であって、該結晶性両親媒性物質として、下記一般式(1)
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質を用いることを特徴とする微粒子分散液の製造方法。
The present invention has been completed based on these findings, and according to the present invention, the following inventions are provided.
[1] Easily dispersible fine particles coated with a crystalline amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, wherein the crystalline amphiphile has the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
An easily dispersible fine particle characterized by being a peptide lipid represented by the formula:
[2] A fine particle aqueous dispersion in which the easily dispersible fine particles of [1] are dispersed in water.
[3] A dispersing agent for dispersing fine particles in water, the crystalline amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water as an active ingredient. The following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
A dispersant for fine particles, which is a peptide lipid represented by the formula:
[4] After adding a crystalline amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water and water to the fine particles, crushing and mixing while heating above the phase transition temperature A method for producing a fine particle dispersion, wherein the crystalline amphiphile is represented by the following general formula (1):
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
A method for producing a fine particle dispersion, comprising using a peptide lipid represented by the formula:
本発明の易分散性微粒子は、金属として金(Au)、銀(Ag)、鉄(Fe)、金属酸化物組成に含む材料として酸化亜鉛(ZnO)、マグネタイト(Fe3O4)、二酸化チタン、有機物質としては水への溶解度が低くて-OHあるいは-COOH官能基を持つ炭素材料、アミノ酸、酵素、有機色素、有機顔料と広範で汎用性が高い。また、マグネタイトについては100g/Lと極めて高濃度でマグネタイトを分散することができる。さらに、分散質に対して5wt%程度分散剤を添加することで安定な分散液が得られる。動的光散乱測定では、いずれの微粒子の場合も、本発明の操作前と操作後では粒径が減少しており、二次粒子の解砕と、コーティングによる水分散性の向上一つの工程で、かつ短時間で達成される。これまでのコーティングによる微粒子水分散液の作製は途中に有機溶媒の使用を含む多段階の操作が必要なものも多かったのに対して、本発明によれば、1工程で、かつ使用する媒体が水のみであるためコスト的にも有利である。また、本発明により作製された易分散性微粒子は、乾燥して、再分散できるため、保存、輸送時には省スペース、軽量化が可能となり、大きなアドバンテージが期待できる。 The easily dispersible fine particles of the present invention are gold (Au), silver (Ag), iron (Fe) as metals, zinc oxide (ZnO), magnetite (Fe 3 O 4 ), titanium dioxide as materials included in the metal oxide composition. As organic substances, the solubility in water is low, and carbon materials having a —OH or —COOH functional group, amino acids, enzymes, organic dyes, and organic pigments are wide and versatile. In addition, magnetite can be dispersed at a very high concentration of 100 g / L. Furthermore, a stable dispersion can be obtained by adding a dispersant of about 5 wt% to the dispersoid. In the dynamic light scattering measurement, in any fine particle, the particle size is reduced before and after the operation of the present invention, so that secondary particles can be crushed and water dispersibility can be improved by coating in one step. And achieved in a short time. In the past, the preparation of the fine particle aqueous dispersion by coating often required a multi-step operation including the use of an organic solvent, whereas according to the present invention, the medium used in one step was used. Is only water, which is advantageous in terms of cost. Moreover, since the easily dispersible fine particles prepared according to the present invention can be dried and redispersed, it is possible to save space and light weight during storage and transportation, and a great advantage can be expected.
図1は、本発明を説明するための概念図である。
図に示すように、本発明の微粒子は、二種類の結晶性両親媒性物質で被覆されて、水分散可能とされていることを特徴とする。そして、本発明の分散液での微粒子は、結晶性両親媒性物質により形成されたコーティング膜により外部環境から微粒子が守られることを特徴とする。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the present invention.
As shown in the figure, the fine particles of the present invention are characterized in that they are coated with two kinds of crystalline amphiphiles and can be dispersed in water. The fine particles in the dispersion of the present invention are characterized in that the fine particles are protected from the external environment by a coating film formed of a crystalline amphiphilic substance.
本発明において、水分散コーティング剤として用いる結晶性両親媒性物質には、−OH基を持つ親水基Aと疎水基Bの両方を分子内に持ち、一般式A−Bで表される化合物と、−COOH基を持つ親水基Cと疎水基B´の両方を分子内に持ち、一般式C−B´で表される化合物又は−NH2基を持つ親水基Dと疎水基B´の両方を分子内に持ち、一般式D−B´で表される化合物との二種類を用いる。分散液から乾燥した微粒子が凝集、溶着を起こすのは、分散のために用いられた両親媒性物質が、分散媒中、室温で液晶もしくは溶解状態だからである。本発明においては、結晶性両親媒性物質を用いることにより、乾燥による凝集、溶着が抑制される。結晶性両親媒性物質として、コーティング状態で溶解せず、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低いものを用いる。そして、本発明で用いた結晶性両親媒性物質は、微粒子表面に安定な結晶性の両親媒性物質からなる皮膜以外にも分散安定度を高める官能基(−OH、−COOH、−COO−、−NH2、又は−NH3 +等)を形成して、微粒子は一次粒径まで分散が可能となり、その分散液の分散安定度も著しく高くなることを特徴とする。 In the present invention, the crystalline amphiphile used as the water-dispersed coating agent has both a hydrophilic group A having a —OH group and a hydrophobic group B in the molecule, and a compound represented by the general formula AB. , Having both a hydrophilic group C having a —COOH group and a hydrophobic group B ′ in the molecule, a compound represented by the general formula CB ′, or both a hydrophilic group D having a —NH 2 group and a hydrophobic group B ′ In the molecule, and two types of compounds represented by the general formula DB ′ are used. The microparticles dried from the dispersion cause aggregation and welding because the amphiphilic substance used for dispersion is in a liquid crystal or dissolved state at room temperature in the dispersion medium. In the present invention, by using a crystalline amphiphile, aggregation and welding due to drying are suppressed. As the crystalline amphiphile, a substance that does not dissolve in a coating state and has a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water is used. The crystalline amphiphile used in the present invention has functional groups (—OH, —COOH, —COO—) that increase dispersion stability in addition to a film made of a crystalline amphiphile that is stable on the surface of fine particles. , —NH 2 , or —NH 3 +, etc.), and the fine particles can be dispersed to the primary particle size, and the dispersion stability of the dispersion is remarkably increased.
このような該両親媒性物質の親水部Aは、単糖や複糖で、好ましくは単糖で、より好ましくはグルコースであり、そして、親水部C及びDは、オリゴペプチドで、好ましくはアミノ酸3個以下のペプチドで、より好ましくはアミノ酸のグリシンである。
また、疎水部Bは、飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10から24の飽和もしくは不飽和の脂肪族である。また直鎖型だけでなく分岐していても良いが、一般的にはアルキル鎖は炭素数が多く、かつ直鎖型で相転移点が高くなる傾向がある。さらに、疎水部B´は、さらに、疎水部B´は、飽和、不飽和のアルキルまたは芳香族やその他の元素を含んでも良いが、好ましくは炭素鎖が10〜24の飽和の脂肪族であることが判明した。
The hydrophilic part A of such an amphiphile is a monosaccharide or a disaccharide, preferably a monosaccharide, more preferably glucose, and the hydrophilic parts C and D are oligopeptides, preferably amino acids. Less than 3 peptides, more preferably the amino acid glycine.
The hydrophobic part B may contain saturated or unsaturated alkyl or aromatic or other elements, but is preferably saturated or unsaturated aliphatic having 10 to 24 carbon chains. In addition to the straight chain type, it may be branched, but in general, the alkyl chain has a large number of carbon atoms and tends to have a high phase transition point in the straight chain type. Further, the hydrophobic part B ′ may further contain a saturated or unsaturated alkyl or aromatic or other element, but the hydrophobic part B ′ is preferably a saturated aliphatic having 10 to 24 carbon chains. It has been found.
特に、分子構造内にアミドなど分子間相互作用を引き起こす官能基を有し、これが隣接する両親媒性物質と水素結合などを介して安定な結晶性の分子膜を形成するものがよく、具体的には、前記A−Bで表される化合物としては、特開2008−30185号公報等において、有機ナノチューブの原料として用いられるところの、下記一般式(1)
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質が用いられる。
一般式(1)中のGは、糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基であり、この糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース、マルトース、ラクトース、セロビオース、及びキトビオースが挙げられ、好ましくはグルコピラノースである。この糖は単糖又はオリゴ糖、好ましくは単糖である。この糖残基はD、L型、ラセミ体のいずれであってもよいが、天然由来のものは通常D型である。さらに、アルドピラノシル基においては、アノマー炭素原子は不斉炭素原子であるので、α−アノマー及びβ−アノマーが存在するが、α−アノマー及びβ−アノマー及びそれらの混合物のいずれであってもよい。とくにGがD−グルコピラノシル基、D−ガラクトピラノシル基、特にD−グルコピラノシル基であるものが、原料の入手の点で容易で製造しやすいので好適である。
また、上記一般式(1)中のR1は、不飽和炭化水素基であり、好ましくは直鎖であり、更に好ましくは不飽和結合として3個以下の二重結合を含む。またR1の炭素数は10〜24であり、好ましくは11〜19、より好ましくは17である。このような炭化水素基としては、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、及びテトラコシル基などに不飽和結合としてモノエン、ジエン又はトリエン部分などを含むものが挙げられる。
In particular, a functional group that causes an intermolecular interaction such as an amide in the molecular structure, and this forms a stable crystalline molecular film with an adjacent amphiphile through a hydrogen bond, etc. As the compound represented by AB, the following general formula (1), which is used as a raw material for organic nanotubes in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-30185, etc.
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
N-glycoside type glycolipid represented by the formula:
G in the general formula (1) is a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar. Examples of the sugar include glucose, galactose, maltose, lactose, cellobiose, and chitobiose. Preferably, it is glucopyranose. The sugar is a monosaccharide or oligosaccharide, preferably a monosaccharide. The sugar residue may be D, L, or racemic, but naturally derived is usually D. Furthermore, in the aldopyranosyl group, since the anomeric carbon atom is an asymmetric carbon atom, there are α-anomers and β-anomers, but any of α-anomers, β-anomers and mixtures thereof may be used. In particular, those in which G is a D-glucopyranosyl group, a D-galactopyranosyl group, particularly a D-glucopyranosyl group are preferred because they are easy to produce and easy to produce.
R 1 in the general formula (1) is an unsaturated hydrocarbon group, preferably a straight chain, and more preferably 3 or less double bonds as an unsaturated bond. The number of carbon atoms in R 1 is 10-24, preferably 11-19, more preferably 17. Such hydrocarbon groups include decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl And those containing a monoene, diene or triene moiety as an unsaturated bond in a tetracosyl group or the like.
また、前記C−B´又はD−B´で表される化合物としては、特開2008−31152号公報等において、有機ナノチューブの原料として用いられるところの、
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)、又は
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
で表わされるペプチド脂質が用いられる。
一般式(2)、(3)式中、R2は飽和炭化水素基であり、その炭素数は、10〜24、好ましくは11〜19、より好ましくは17である。このような炭化水素基としては、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、及びテトラコシル基などが挙げられる。
また、一般式(2)、(3)式中、R3はアミノ酸側鎖を表し、このアミノ酸としては、例えば、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、アラニン、アルギニン、グルタミン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、プロリン、システイン、スレオニン、メチオニン、ヒスチジン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、アスパラギン、及びセリンが挙げられ、好ましくはグリシンである。このアミノ酸側鎖はD、L型、ラセミ体のいずれであってもよいが、天然由来のものは通常L型である。
また、上記一般式(1)及び一般式(2)中、mは1〜3の整数であり、好ましくは2である。
Moreover, as a compound represented by said C-B 'or D-B', in the Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-31152, etc., it is used as a raw material of an organic nanotube,
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2), or H (NH-CHR 3 -CO) m NHR 2 (3)
The peptide lipid represented by these is used.
In the general formulas (2) and (3), R 2 is a saturated hydrocarbon group, and the carbon number thereof is 10 to 24, preferably 11 to 19, and more preferably 17. Such hydrocarbon groups include decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl And a tetracosyl group.
In the general formulas (2) and (3), R 3 represents an amino acid side chain. Examples of this amino acid include glycine, valine, leucine, isoleucine, alanine, arginine, glutamine, lysine, aspartic acid, and glutamic acid. , Proline, cysteine, threonine, methionine, histidine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, asparagine, and serine, preferably glycine. This amino acid side chain may be any of D, L, and racemate, but naturally derived is usually L.
Moreover, in the said General formula (1) and General formula (2), m is an integer of 1-3, Preferably it is 2.
本発明者らは、上記の特許公開公報に記載されているように、上記のN−グリコシド型糖脂質又はペプチド脂質を、有機溶媒中で自己集合させることによって、無水有機ナノチューブを簡便かつ大量に製造できることを見いだしたが、その後の検討の結果、これらのN−グリコシド型糖脂質及びペプチド脂質は、両親媒性物質であって、かつ、ゲル−液晶相転移温度が室温より高く、かつ水の沸点より低いものであるため、ナノ微粒子の水分散剤として有用であることが判明したものである。 As described in the above-mentioned patent publications, the present inventors self-assemble the N-glycoside type glycolipid or peptide lipid in an organic solvent, thereby easily and in large quantities of anhydrous organic nanotubes. As a result of subsequent studies, these N-glycoside type glycolipids and peptide lipids are amphiphiles and have a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and water. Since it is lower than the boiling point, it has been found to be useful as a water dispersion agent for nanoparticles.
一方、本発明において、コアとなる粒子は、水へ溶解度が低くて、コーティングする両親媒性化合物の相転移温度の条件で溶融、分解しないものであれば良い。好ましくは炭素材料、マグネタイト、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、シリカなどの金属酸化物、硫化カドミウムなど金属カルコゲン化物、硫酸バリウムなどの塩、アミノ酸などの有機物などである。 On the other hand, in the present invention, the core particles need only have low solubility in water and do not melt or decompose under the condition of the phase transition temperature of the amphiphilic compound to be coated. Preferred are carbon materials, metal oxides such as magnetite, zinc oxide, titanium oxide, calcium oxide and silica, metal chalcogenides such as cadmium sulfide, salts such as barium sulfate, and organic substances such as amino acids.
図1に示すとおり、コアとなる微粒子は凝集して二次粒子を作っていることが多いが、本発明の微粒子の製造方法は、凝集している二次粒子の解砕と、結晶性両親媒性物質の相点移転以上での加熱を同時に行なうことを特徴とするものである。
具体的には、微粒子に、前記の二種の結晶性両親媒性物質、及び水を加えた後、結晶性両親媒性物質の相転移温度以上に加熱しながら解砕・混合することにより得られる。
すなわち、加熱により、その相転移温度より高温となり、界面活性を持つ分子状態となった結晶性両親媒性物質が、解砕された微粒子をコアとして、−OH、−COOH、又は−NH2等が吸着して、その後、熱力学的に安定になるため、異種類の結晶性両親媒性物質のアルキル基が粒子に吸着する。その後、冷却により、グリシルグリシンの−COOH又はグルコースの−OH又はアミンの−NH2が外表面側に配向した安定な結晶性の皮膜を形成し、水分散性微粒子ができる。
As shown in FIG. 1, the core microparticles are often aggregated to form secondary particles. However, the method for producing the microparticles of the present invention involves the crushing of the aggregated secondary particles and the crystalline parents. The heating is performed at the same time as the phase transfer or more of the medium.
Specifically, it is obtained by adding the above-mentioned two types of crystalline amphiphile and water to fine particles, and then crushing and mixing while heating above the phase transition temperature of the crystalline amphiphile. It is done.
That is, the crystalline amphiphile that has become a molecular state having surface activity due to heating becomes higher than the phase transition temperature thereof, and the crushed fine particles are used as cores, such as —OH, —COOH, or —NH 2. Is adsorbed and then becomes thermodynamically stable, so that alkyl groups of different kinds of crystalline amphiphiles are adsorbed on the particles. Thereafter, by cooling, a stable crystalline film in which —COOH of glycylglycine, —OH of glucose, or —NH 2 of amine is oriented to the outer surface side is formed, and water-dispersible fine particles are formed.
分散およびコーティングの手段としてはアルティマイザー、超音波ホモジナイザー、ボールミルなどが挙げられるが、より好ましくはアルティマイザー、超音波ホモジナイザーである。
アルティマイザーの場合、オリフィスを通過することにより発生する熱により処理液温度が水分散コーティング剤の相転移温度より高温となり、液晶状態となった水分散コーティング剤が解砕された微粒子をコアとしてコーティングする。
そして、超音波ホモジナイザーの場合も、超音波照射による発熱により水分散コーティング剤の相転移点より高くなり、液晶状態となった水分散コーティング剤が超音波により解砕された微粒子をコアとしてコーティングする。
本発明において、コアとなる粒子と結晶性両親媒性物質の重量比は1:0.001〜1:10であり、前記一般式(1)で表される結晶性両親媒性物質と、前記一般式(2)又は一般式(3)で表される結晶性両親媒性物質との重量比は1:0.001〜1:10である。
Examples of the means for dispersing and coating include an optimizer, an ultrasonic homogenizer, and a ball mill, but an optimizer and an ultrasonic homogenizer are more preferable.
In the case of the Optimizer, the treatment liquid temperature becomes higher than the phase transition temperature of the water-dispersed coating agent due to the heat generated by passing through the orifice, and the water-dispersed coating agent in the liquid crystal state is coated with finely divided fine particles as the core. To do.
Also in the case of an ultrasonic homogenizer, the water-dispersed coating agent, which is higher than the phase transition point of the water-dispersed coating agent due to the heat generated by ultrasonic irradiation, is coated with fine particles obtained by pulverizing the ultrasonically-dispersed water-dispersed coating agent. .
In the present invention, the weight ratio of the core particles to the crystalline amphiphile is 1: 0.001 to 1:10, the crystalline amphiphile represented by the general formula (1), The weight ratio to the crystalline amphiphile represented by the general formula (2) or the general formula (3) is 1: 0.001 to 1:10.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
〈使用した分散剤〉
本実施例では、結晶性両親媒性物質として、1−アミノグルコピラノシドとオレイン酸がアミド結合により連結した次式で表される化合物(両親媒性化合物1とする。)
合物(両親媒性化合物2とする。)
なお、両親媒性化合物1及び両親媒性化合物2は、水中でのゲル−液晶相転移温度が、それぞれ68℃及び54℃で、いずれも室温で安定な結晶状態である。
また、比較例として、市販のポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート(Tween80、非イオン性界面活性剤)及びドデシル硫酸ナトリウム(SDS、アニオン性界面活性剤)を用いた。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to this Example.
<Dispersant used>
In this example, as a crystalline amphiphilic substance, a compound represented by the following formula in which 1-aminoglucopyranoside and oleic acid are linked by an amide bond (referred to as amphiphilic compound 1).
In addition, the amphiphilic compound 1 and the amphiphilic compound 2 have a gel-liquid crystal phase transition temperature in water of 68 ° C. and 54 ° C., respectively, and both are stable crystalline states at room temperature.
As comparative examples, commercially available polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween 80, nonionic surfactant) and sodium dodecyl sulfate (SDS, anionic surfactant) were used.
(実施例1:アルティマイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイト(Aldrich製、一次粒子として粒径約20nm)を10g、上記両親媒性化合物1を1000mg、両親媒性化合物2を1000mgはかり取り、蒸留水1000mLを加えた。この混合物を70℃を維持しながらホモジナイザーで30分撹拌した後、アルティマイザー(スギノマシンHJP25005)に投入し、圧力245MPaで20パスし、両親媒性化合物でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱ではパス数の増大ともに粒径の減少が観察され、20パスでマグネタイトの一次粒径の二倍の粒子サイズとなった(40〜90nm)。このナノ粒子水分散液はその後1カ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
(Example 1: Production of nanoparticles having magnetite as a core using an optimizer)
10 g of magnetite (manufactured by Aldrich, particle size of about 20 nm as primary particles), 1000 mg of the amphiphilic compound 1 and 1000 mg of the amphiphilic compound 2 were weighed, and 1000 mL of distilled water was added. The mixture was stirred with a homogenizer for 30 minutes while maintaining at 70 ° C., and then charged into an optimizer (Sugino Machine HJP25005), subjected to 20 passes at a pressure of 245 MPa, and an aqueous dispersion of nanoparticles coated with an amphiphilic compound was obtained. Obtained.
In dynamic light scattering, a decrease in particle size was observed with an increase in the number of passes, and a particle size that was twice the primary particle size of magnetite in 20 passes (40 to 90 nm). This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 1 month, and maintained a stable dispersion state.
(実施例2:超音波ホモジナイザーを用いた、マグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを100mg、上記両親媒性化合物1を10mg、両親媒性化合物2を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、結晶性両親媒性物質でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズの二倍程度(40〜90nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。そして、この粒子を透過型電子顕微鏡の観察より粒子一個一個が本発明の両親媒性化合物により被覆されていることが確認した(図2)。したがって、粒子のサイズがマグネタイトの一次粒径より大きくなる理由はマグネタイトをコーティングする両親媒性化合物によることを確かめた。このナノ粒子水分散液はその後1カ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を凍結乾燥後、水に再分散したところ、若干粒径が大きかったが(70〜130nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。
(Example 2: Production of nanoparticles having magnetite as a core using an ultrasonic homogenizer)
100 mg of magnetite, 10 mg of the amphiphilic compound 1 and 10 mg of the amphiphilic compound 2 were weighed out, and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with a crystalline amphiphile.
In dynamic light scattering, the particle size was about twice the primary particle size (40 to 90 nm), and no subsequent particle size change was observed. Each particle was confirmed to be covered with the amphiphilic compound of the present invention by observation with a transmission electron microscope (FIG. 2). Therefore, it was confirmed that the reason why the particle size is larger than the primary particle size of the magnetite is due to the amphiphilic compound that coats the magnetite. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 1 month, and maintained a stable dispersion state.
Further, when the nanoparticles were lyophilized and then redispersed in water, the particle size was slightly larger (70 to 130 nm), but a good dispersion of nanoparticles was obtained.
(比較例1:両親媒性化合物1のみでコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを10mg、両親媒性化合物1を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、両親媒性化合物1のみでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(350〜450nm)となった。このナノ粒子水分散液は、1ヶ月経過後には沈殿が生じていた。
(Comparative Example 1: Production of nanoparticles having magnetite as a core coated only with amphiphilic compound 1)
10 mg of magnetite and 10 mg of amphiphilic compound 1 were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated only with the amphiphilic compound 1.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (350-450 nm). The nanoparticle aqueous dispersion had a precipitate after one month.
(比較例2:両親媒性化合物2のみでコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを10mg、両親媒性化合物2を15mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、両親媒性化合物2でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(250〜400nm)となった。このナノ粒子水分散液は、1ヶ月経過後には沈殿が生じていた。
(Comparative Example 2: Production of nanoparticles having magnetite core coated only with amphiphilic compound 2)
10 mg of magnetite and 15 mg of amphiphilic compound 2 were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with the amphiphilic compound 2.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (250-400 nm). The nanoparticle aqueous dispersion had a precipitate after one month.
(比較例3:SDSによってコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを100mg、両親媒性化合物としてSDSを15mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(1400〜1800nm)となった。このナノ粒子水分散液はすぐ沈殿した。
(Comparative Example 3: Production of nanoparticles having magnetite core coated with SDS)
100 mg of magnetite and 15 mg of SDS as an amphiphilic compound were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (1400-1800 nm). This nanoparticle aqueous dispersion precipitated immediately.
(比較例4:Tween80によってコーティングされたマグネタイトをコアとするナノ粒子の作製)
マグネタイトを100mg、両親媒性化合物としてTween80を67mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、30分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(>10000nm)となった。このナノ粒子水分散液はすぐ沈殿した。
(Comparative Example 4: Production of nanoparticles having magnetite core coated with Tween 80)
100 mg of magnetite and 67 mg of Tween 80 as an amphiphilic compound were weighed out and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 30 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (> 10000 nm). This nanoparticle aqueous dispersion precipitated immediately.
上記の比較例の粒径の結果から明らかなように、本発明の両親媒性化合物1と両親媒性化合物2を用いた場合、ナノ粒子は、乾燥しても再分散により元の粒径近くに分散することに対して、Tween80やSDSの乾燥サンプルは大きな凝集体となることが分かる。 As is clear from the particle size results of the above comparative examples, when the amphiphilic compound 1 and the amphiphilic compound 2 of the present invention are used, the nanoparticles are close to the original particle size by redispersion even when dried. It can be seen that the dried sample of Tween 80 or SDS becomes a large aggregate in contrast to the dispersion.
(実施例3:超音波ホモジナイザーを用いた、酸化チタンをコアとするナノ粒子の作製)
酸化チタン(石原産業製、ST−21、一次粒径約20nm)を20mg、上記両親媒性化合物1を10mg、両親媒性化合物2を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、両親媒性化合物でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(30〜70nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後1ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を凍結乾燥後、水に再分散したところ、若干粒径が大きくなったが(70〜200nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。
(Example 3: Production of nanoparticles having titanium oxide as a core using an ultrasonic homogenizer)
20 mg of titanium oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-21, primary particle size of about 20 nm), 10 mg of the amphiphilic compound 1 and 10 mg of the amphiphilic compound 2 were weighed, and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with an amphiphilic compound.
In dynamic light scattering, the primary particle size was changed to a particle size (30 to 70 nm), and no subsequent particle size change was observed. The nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than one month thereafter, and maintained a stable dispersion state.
Furthermore, when the nanoparticles were lyophilized and then redispersed in water, the particle size was slightly increased (70 to 200 nm), but a good dispersion of nanoparticles was obtained.
(比較例5:SDSによってコーティングされた酸化チタンをコアとするナノ粒子の作製)
酸化チタン(石原産業製、ST−21、一次粒径約20nm)を20mg、両親媒性化合物としてSDSを15mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(1000〜1500nm)となった。このナノ粒子水分散液は数時間後沈殿した。
さらに、この分散液を乾燥後、水に再分散したところ、凝集体の粒径がもっと大きくなり(1600〜2400nm)、分散安定性は変わらなかった。
(Comparative Example 5: Preparation of nanoparticles having titanium oxide core coated with SDS)
20 mg of titanium oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-21, primary particle size of about 20 nm) and 15 mg of SDS as an amphiphilic compound were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
In dynamic light scattering, large aggregates (1000 to 1500 nm) were obtained. This nanoparticle aqueous dispersion precipitated after several hours.
Furthermore, when this dispersion was dried and redispersed in water, the particle size of the aggregates became larger (1600 to 2400 nm), and the dispersion stability did not change.
(比較例6:Tween80によってコーティングされた酸化チタンをコアとするナノ粒子の作製)
酸化チタン(石原産業製、ST−21、一次粒径約20nm)を20mg、両親媒性化合物としてTween80を67mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、30分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(1000〜1500nm)となった。このナノ粒子水分散液はすぐ沈殿した。
さらに、この分散液を乾燥後、水に再分散したところ、凝集体の粒径はほぼ変更なく(1100〜1600nm)、分散安定性も変わらなかった。
(Comparative Example 6: Preparation of nanoparticles having titanium oxide coated with Tween 80 as a core)
20 mg of titanium oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-21, primary particle size of about 20 nm) and 67 mg of Tween 80 as an amphiphilic compound were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 30 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
In dynamic light scattering, large aggregates (1000 to 1500 nm) were obtained. This nanoparticle aqueous dispersion precipitated immediately.
Furthermore, when this dispersion was dried and redispersed in water, the particle size of the aggregates was almost unchanged (1100 to 1600 nm), and the dispersion stability was not changed.
(実施例4:超音波ホモジナイザーを用いた、酸化亜鉛をコアとするナノ粒子の作製)
酸化亜鉛(一次粒径約50nm)を50mg、上記両親媒性化合物1を10mg、両親媒性化合物2を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、10分)、両親媒性化合物でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、一次粒径の粒子サイズ(60〜80nm)となり、その後の粒径変化は認められなかった。このナノ粒子水分散液はその後6ヶ月以上沈殿を生じず、安定な分散状態を保った。
さらに、このナノ粒子を乾燥後、水に再分散したところ、濃縮による溶着は見られず、若干粒径が上がるもの(100〜200nm)、ナノ粒子の良好な分散液が得られた。
(Example 4: Production of nanoparticles having zinc oxide as a core using an ultrasonic homogenizer)
50 mg of zinc oxide (primary particle size of about 50 nm), 10 mg of the amphiphilic compound 1 and 10 mg of the amphiphilic compound 2 were weighed, and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 10 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with an amphiphilic compound.
In dynamic light scattering, the primary particle size (60 to 80 nm) was obtained, and no subsequent change in particle size was observed. This nanoparticle aqueous dispersion did not precipitate for more than 6 months, and maintained a stable dispersion state.
Furthermore, when these nanoparticles were dried and redispersed in water, no welding due to concentration was observed, and a slightly increased particle size (100 to 200 nm), a good dispersion of nanoparticles was obtained.
(比較例7:SDSによってコーティングされた酸化亜鉛をコアとするナノ粒子の作製)
酸化亜鉛(一次粒径約50nm)を50mg、両親媒性化合物としてSDSを15mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、大きな凝集体(>10000nm)となった。このナノ粒子水分散液はすぐ沈殿した。
(Comparative Example 7: Production of nanoparticles having zinc oxide as a core coated with SDS)
50 mg of zinc oxide (primary particle size of about 50 nm) and 15 mg of SDS as an amphiphilic compound were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
Dynamic light scattering resulted in large aggregates (> 10000 nm). This nanoparticle aqueous dispersion precipitated immediately.
(比較例8:Tween80によってコーティングされた酸化亜鉛をコアとするナノ粒子の作製)
酸化亜鉛(一次粒径約50nm)を50mg、両親媒性化合物としてTween80を67mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、30分)、SDSでコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、少し大きい凝集体(500〜700nm)となった。このナノ粒子水分散液は数時間後沈殿した。
(Comparative Example 8: Production of nanoparticles having zinc oxide coated with Tween 80 as a core)
50 mg of zinc oxide (primary particle size of about 50 nm) and 67 mg of Tween 80 as an amphiphilic compound were weighed and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 30 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with SDS.
In dynamic light scattering, a slightly larger aggregate (500 to 700 nm) was formed. This nanoparticle aqueous dispersion precipitated after several hours.
(実施例5:アミノ酸ロイシンをコアとするナノ粒子の作製)
ロイシン(Aldrich製、結晶の粒径約500nm)を100mg、上記両親媒性化合物1を10mg、両親媒性化合物2を10mgはかり取り、蒸留水10mLを加えた。この混合物をプローブ式超音波発生装置による超音波照射を行い(50W、3分)、両親媒性化合物でコーティングされたナノ粒子の水分散液を得た。
動的光散乱では、元の結晶より小さいサイズの粒子(20〜30nm)となり、走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、球状の粒子が、透過型電子顕微鏡観察ではカプセル構造が観測され、ロイシンがコーティングされたことが確認された(図3)。
(Example 5: Production of nanoparticles having amino acid leucine as a core)
100 mg of leucine (Aldrich, crystal particle size of about 500 nm), 10 mg of the amphiphilic compound 1 and 10 mg of the amphiphilic compound 2 were weighed, and 10 mL of distilled water was added. This mixture was subjected to ultrasonic irradiation with a probe ultrasonic generator (50 W, 3 minutes) to obtain an aqueous dispersion of nanoparticles coated with an amphiphilic compound.
In dynamic light scattering, particles (20 to 30 nm) are smaller than the original crystals, and when observed with a scanning electron microscope, spherical particles are observed, and a capsule structure is observed with a transmission electron microscope. It was confirmed that it was coated (FIG. 3).
金属酸化物や金属硫化物のナノ粒子は、量子ドット、DDS、磁気医療やバイオセンサ材料として有望であり、容易に水分散を可能にすることで材料光学、医療分野で大きくこれらの粒子の適用範囲を広げると期待できる。アミノ酸などの有機物質は植物添加材やDDS材料としての応用が期待されている一方、単体では極めて水分散性が悪い。本発明により、水に良く分散し、かつ乾燥、再分散可能、DDS材料としての応用の可能性があることで、機能性食品や医薬品や化粧品などでの応用研究が大いに進む可能性がある。 Metal oxide and metal sulfide nanoparticles are promising as materials for quantum dots, DDS, magnetic medicine and biosensors, and they can be easily dispersed in water, making them widely applicable in the field of materials optics and medicine. Expect to expand the range. While organic substances such as amino acids are expected to be used as plant additives and DDS materials, they are extremely poor in water dispersibility when used alone. According to the present invention, since it is well dispersed in water, can be dried and redispersed, and can be applied as a DDS material, application research in functional foods, pharmaceuticals, cosmetics, and the like may greatly advance.
Claims (4)
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質であることを特徴とする易分散性微粒子。 An easily dispersible fine particle coated with a crystalline amphiphile having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, wherein the crystalline amphiphile is represented by the following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
An easily dispersible fine particle characterized by being a peptide lipid represented by the formula:
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質であることを特徴とする微粒子用分散剤。 A dispersing agent for dispersing fine particles in water, a crystalline amphiphilic substance having a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water as an active ingredient, wherein the crystalline amphiphilic substance is The following general formula (1)
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
A dispersant for fine particles, which is a peptide lipid represented by the formula:
G−NHCO−R1 (1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、R1は炭素数が10〜24の不飽和炭化水素基を表す。)
で表わされるN−グリコシド型糖脂質、及び、
下記一般式(2)
R2CO(NH−CHR3−CO)mOH (2)
又は、下記一般式(3)
H(NH−CHR3−CO)mNHR2 (3)
(式中、R2は炭素数10〜24の炭化水素基、R3はアミノ酸側鎖、mは1〜3の整数を表す。)
で表わされるペプチド脂質を用いることを特徴とする微粒子分散液の製造方法。 A fine particle that has a gel-liquid crystal phase transition temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of water, and water is added to the fine particle, and then pulverized and mixed while heating above the phase transition temperature. A method for producing a dispersion, wherein the crystalline amphiphile is represented by the following general formula (1):
G-NHCO-R 1 (1)
(In the formula, G represents a sugar residue excluding the hemiacetal hydroxyl group bonded to the anomeric carbon atom of the sugar, and R 1 represents an unsaturated hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms.)
An N-glycoside glycolipid represented by:
The following general formula (2)
R 2 CO (NH-CHR 3 -CO) m OH (2)
Or the following general formula (3)
H (NH—CHR 3 —CO) m NHR 2 (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrocarbon group having 10 to 24 carbon atoms, R 3 represents an amino acid side chain, and m represents an integer of 1 to 3).
A method for producing a fine particle dispersion, comprising using a peptide lipid represented by the formula:
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|---|---|---|---|---|
| WO2014003015A1 (en) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | 日産化学工業株式会社 | Dispersion liquid and hydrogel formation method |
-
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- 2010-05-14 JP JP2010112053A patent/JP2011240215A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2014003015A1 (en) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | 日産化学工業株式会社 | Dispersion liquid and hydrogel formation method |
| JPWO2014003015A1 (en) * | 2012-06-25 | 2016-06-02 | 日産化学工業株式会社 | Dispersion and hydrogel formation method |
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