次に図面を参照しながら、本発明の実施� ��形態を説明することにより、本発明につい� ��のさらなる詳細を述べる。

 図1~3は、本発明の一実施形態における球形� ��ェライトナノ粒子の製造工程を示した流れ� ��である。図1において、まず、工程102にて、 十分に酸素を除去した純水に二糖類を溶かす 。ここで純水からの酸素の除去には、N ₂ ガスを用いたバブリングを用いることができ る。次にこの工程104にて、合成するフェライ トナノ粒子の原料物質として、この水溶液に 例えば塩化第一鉄などを加え、2価の鉄イオ� �を含有させる。その後、工程106にて、この� �に微細な種粒子を加える。種粒子としては� �例えば共沈法で合成した8nm前後と、合成す� �フェライトナノ粒子よりも十分に小さい平� �粒径を有する微細なマグネタイトなどの粒� �を用いることができる。次に工程108にて、� �の液のpHを例えば7程度に高めるために、水� �化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアル� �リを加える。これらの工程102から110までは� �室温にて撹拌下で行うことが好ましい。こ� �液のpHは、例えば9程度まで高めてもよい。

 この後、工程110にて、この液に硝酸ナト� ��ウムなどの酸化剤を加える。次に工程112に� ��、この液を容器に入れ、粒子成長を行う。� ��度が低くなると、フェライトナノ粒子の成� ��速度が遅くなるので、粒子成長温度は4℃以 上であることが好ましく、室温以上であるこ とがより好ましく、50℃以上であることがさ� ��に好ましい。また、約180℃を超える温度で� ��二糖類が分解することから、粒子成長温度� ��180℃以下であることが好ましく、150℃以下� ��あることがさらに好ましい。加熱にはオー� ��クレーブを用いることができる。なお、粒� ��成長温度を100℃以下にすれば、高い水蒸気� ��を生じないので合成装置が簡便化できる。� ��の粒子成長処理の後、工程114にて、洗浄と� ��気分離を行なって、フェライトナノ粒子116� ��得る。

 なお、図2に示したように、図1における� �結晶を加える工程106を、水酸化ナトリウム� �加える工程110の後にすることもできる。な� �、図2では、図1と共通の符号を用いている。

 さらに図3に示した工程を用いることもで きる。図3において、工程302で純水中に糖を� �かし、工程304でアルカリを加え、さらに工� �306で酸化剤を加えて得た二糖類とアルカリ� �酸化剤を含有した水溶液を、工程308で窒素� �スなどの不活性ガスでバブリングすること� �脱酸素させる。その後工程310で加熱し、工� �312で微粒子の種結晶を添加し、また工程314� �2価鉄イオンを添加することにより、工程316� ��粒子成長を行なって、フェライトナノ粒子� ��球状に成長させることができる。このとき� ��窒素ガスを送入し続けることで酸素の混入� ��防ぎ、密閉容器に溶液を移すことなくフェ� ��イトナノ粒子を球状に成長させることがで� ��る。こうして粒成長した球状フェライトナ� ��粒子を、工程318で磁気分離と洗浄を行なっ� ��球状フェライトナノ粒子320を得る。このよ� ��にして、オートクレーブなどの密閉容器に� ��液を移すことなく、フェライトナノ粒子を� ��状に成長させることができることは、フェ� ��イトナノ粒子の製造工程として大きな利点� ��ある。本発明に係るフェライトナノ粒子の� ��造方法に基づき、小規模にフェライトナノ� ��子を製作する場合には、例えば三角フラス� ��に上記水溶液を入れ、フラスコの栓に脱酸� ��のための不活性ガスを注入する管と、酸化� ��の溶液を添加する管と、ガス抜きの孔とを� ��け、この三角フラスコをホットプレートで� ��熱するという簡便な方法を用いることがで� ��る。本発明に係るフェライトナノ粒子の製� ��方法は、フェライトナノ粒子を製作する規� ��が大きくなっても、こうした基本的に簡便� ��製造方法が応用できるという大きな利点を� ��している。

 本発明に係る表面修飾球状フェライトナ� ��粒子は、球形のフェライトナノ粒子を、界� ��活性剤、ヒドロキシル酸、糖アルコールな� ��の分子が溶解した水溶液に入れて攪拌した� ��、洗浄と磁気回収とを行なうことによって� ��ることができる。その際に用いる界面活性� ��には、脂肪酸、アルキルベンゼンスルホン� ��、アルキルリン酸などが挙げられる。また� ��ドロキシル酸には、クエン酸、酒石酸、リ� ��ゴ酸などが挙げられる。さらに糖アルコー� ��には、ソルビトール、キシリトールなどが� ��げられる。フェライトナノ粒子に表面修飾� ��ることで、水中での分散性が向上するため� ��表面修飾フェライトナノ粒子を水中に分散� ��せると、沈澱が起こりにくいフェライトナ� ��粒子分散液が得られる。

(実施例1)サッカロース添加
 二糖類の存在下で種粒子を用い、フェライ� ��ナノ粒子を作製した。まず、窒素ガスを用� ��たバブリングにより、純水から酸素を十分� ��除去し、二糖類に属する糖としてサッカロ� ��スを溶解し、その後塩化第一鉄を溶解した� ��次に水酸化ナトリウム水溶液、種粒子の順� ��加え、最後に酸化剤である硝酸ナトリウム� ��加えた。こうして得られた溶液を耐熱耐圧� ��閉容器に入れ、水熱法で粒子を成長させた� ��次に室温に冷却した液に対し、磁石を用い� ��生成したナノ粒子を磁気分離して回収し、� ��を除去した後、純水中に分散し、磁気分離� ��よって回収し、再び純水中に分散し、磁気� ��離によって回収するという操作を繰返して� ��ノ粒子を純水洗浄し、フェライトナノ粒子� ��得た。

 ここに、仕込時の純水中の各成分の濃度は� ��下の通りにし、液量の合計を40mLにして、水 熱処理を90℃で3時間行った。
 塩化第一鉄(FeCl ₂ ・4H ₂ O:和光純薬) 0.075M、
 水酸化ナトリウム(NaOH:和光純薬) 0.1M、
 硝酸ナトリウム(NaNO ₃ :和光純薬) 0.2M、
 種粒子(共沈法で作製のマグネタイト、平均 粒径8nm) 2.7mg/40mL、
 二糖類の糖:サッカロース:(和光純薬) 0.5M

 こうして得たフェライトナノ粒子の透過� ��電子顕微鏡写真を、他の実施例で得られた� ��子の透過型電子顕微鏡写真とともに図4に示 す。図4のa)がこの実施例のサッカロース添加 で得られた粒子の透過型電子顕微鏡写真であ る。得られた粒子は粒径のよく揃った球形で あった。

 また、得られた粒子のX線回折スペクトルを 調べた結果、スピネル相単相の回折線を得た 。Feで構成されるスピネル相としては、マグ� ��タイトとマグへマイトおよびそれらの中間� ��が考えられる。得られた粒子についてメス� ��ウアースペクトルを調べ、さらにサッカロ� ��スを加えないで合成したフェライトナノ粒� ��のメスバウアースペクトルと比較し、本実� ��例で得られたフェライトナノ粒子は、マグ� ��タイトとマグへマイトからなっており、サ� ��カロースを加えないで合成したフェライト� ��ノ粒子に比べるとFe ²⁺ が少なく、マグヘマイトの比率が多くなって いることがわかった。

(実施例2)セロビオース添加
 セロビオースは、還元二糖であるので、酸� ��剤の濃度を1.0Mと多くし、実施例1の組成に� �ける二糖類をサッカロースからセロビオー� �に変え、その添加量を0.25Mとし、それ以外は 実施例1と同じ方法でフェライトナノ粒子の� �成を行なった。

 その結果、種結晶の量が実施例1と同じ場 合に得られたフェライトナノ粒子は図4の(b)� �示されているように、よく整った球形であ� �、その粒径は約150nm±13nmであった。

(実施例3)マルトース添加
 実施例2の組成における二糖類をセロビオー スからマルトースに変え、それ以外は実施例 2と同じ方法でフェライトナノ粒子の合成を� �なった。

 実施例1のサッカロース添加の場合と同様 に、種粒子の量が2.7mg/40mLの場合に、マルト� �ス添加の場合は、図4のc)に示すように、実� �例1のサッカロース添加の場合よりも粒径が� ��し小さい約70nm±7nmの球状のフェライトナノ� ��子が得られた。

(実施例4)ラクトース添加
 実施例2の組成における二糖類をセロビオー スからラクトースに変え、それ以外は実施例 2と同じ方法でフェライトナノ粒子の合成を� �なった。

 得られた フェライトナノ粒子は、図4の( d)の透過型電子顕微鏡写真に示されているよ� ��に、粒径が約90nm±9nmで、整った球形を有し� ��粒径のばらつきの小さいサイズのよく揃っ� ��粒子が得られた。

 この実施例4で合成したフェライトナノ粒 子の透過型電子顕微鏡写真における150個の粒 子像を測定し、粒度分布を求めた。結果を表 1に示す。この粒子の個数平均粒径55nmを中心� ��し、この値に対し±20nmの範囲に分布が収ま� ��ていることがわかる。本発明によれば、こ� ��ように粒度分布を狭くすることができ、個� ��平均粒径の-40%以上+40%以下の粒子の比率を95 %以上にすることができる。

 この分布は正規分布によく従っているこ� ��がわかった。なお、通常の製法で合成した� ��子は、正規分布には従わず、対数正規分布� ��従うことが知られている。

(実施例5)トレハロース添加
 トレハロースはサッカロースと同じく、非� ��元二糖であるので、酸化剤の濃度を0.2Mとし 、実施例1の組成における二糖類をサッカロ� �スからトレハロースに変え、それ以外は実� �例1と同じ方法でフェライトナノ粒子の合成� ��行なった。

 その結果、得られたフェライトナノ粒子� ��図4の(e)に示されているように、その平均粒 径は約50nm±6nmであった。

(実施例6)種粒子量依存性
 実施例2における種粒子を2.7mg/40mLから13.5mg/4 0mLに増し、それ以外は実施例2と同じ方法で� �ェライトナノ粒子の合成を行なった。その� �果、合成されたフェライトナノ粒子の数を� �くすることができ、他方で粒径を約50nm±6nm� �まで小さくすることができた。得られた粒� �の透過型電子顕微鏡写真を図6に示す。図6に おいて、(a)は種粒子の投入量が2.7mg/40mLの場� �、(b)は種粒子の投入量を13.5mg/40mLに増した場 合を示す。種粒子の投入量を13.5mg/40mLに増し� ��場合にも種粒子の投入量が2.7mg/40mLの場合と 同様に、合成されたフェライトナノ粒子は粒 子形状はよく整った球形であり、しかもその 大きさがよく揃った状態が維持されている。

 次に、実施例3に比べ種粒子を2.7mg/40mLか� �13.5mg/40mLに増し、それ以外は実施例3と同じ� �法でフェライトナノ粒子の合成を行なった� �その結果、この場合にも合成されたフェラ� �トナノ粒子の数を多くすることができ、他� �で粒径を約30nm±4nmにまで小さくすることが� �きた。得られた粒子の透過型電子顕微鏡写� �を図6に示す。この場合にも、得られたフェ� ��イトナノ粒子は粒子形状がよく整った球形� ��あり、しかもその大きさのよく揃った状態� ��維持されていることがわかった。

 これらの結果から、種粒子の投入量を調� ��することによって、粒子形状はよく整った� ��形であり、しかもその大きさがよく揃った� ��態が生成するフェライトナノ粒子の粒径を� ��御することができることが示された。

(実施例7)二糖類の濃度依存性
 実施例1の組成に対し、サッカロースの濃度 を0.5Mから0.75M、1.0Mへと高濃度側に変化させ� �場合に、合成される粒子に及ぼす影響を調� �た。

 その結果、サッカロースの濃度を0.75Mま� �高濃度にした場合には、粒子サイズの増す� �向がみられ、さらにサッカロースの濃度を1. 0Mまで高濃度にした場合には、粒子表面が粗� ��なる傾向がみられることがわかった。

(実施例8)加熱温度および加熱時間依存性
 実施例1の組成にて、加熱温度を50℃から150� ��まで、また加熱時間を1時間から24時間まで� ��化させ、粒子合成に及ぼす影響を調べた。

 その結果、加熱時間については、いずれ� ��温度の場合も1時間でも24時間の場合でも、� ��径や粒子形状にほとんど違いがないことが� ��かった。従って1時間で反応はすでにほぼ飽 和しているものと判断された。

 また、反応温度については、50℃から150� �まで、いずれの場合も平均粒径が80nm~100nm程� ��に成長し、整った球形の粒子が得られるこ� ��がわかった。

(実施例9)3価鉄イオンの添加
 実施例1の組成において、この組成に少量の 塩化第二鉄を加えて3価の鉄イオンを含有さ� �ることによるフェライトナノ粒子合成に及� �す影響を調べた。

 その結果、Fe ³⁺ /Fe ²⁺ =0.1の場合に球形のフェライトナノ粒子が生� �できた。なお、Fe ³⁺ /Fe ²⁺ =0.5およびFe ³⁺ /Fe ²⁺ =0.25と3価鉄イオンが多い場合には、生成され る粒子の粒径が著しく小さくなった。これは 3価鉄イオンの存在によって、核生成が非常� �多くなるためと考えられる。

(実施例10)
 サッカロースと水酸化ナトリウムと硝酸ナ� ��リウムを含有した水溶液を窒素で脱酸素し� ��後、90℃に加熱した。水溶液が90℃に上昇し た後に、種粒子と塩化第一鉄を溶解した水溶 液を加えた。90℃に保ちながら窒素を送入し� ��つ攪拌し、粒子を成長させた。3時間後冷却 し、磁気回収と純水洗浄を行なった。ここに 各成分の濃度は実施例1の場合と同じにした� �その結果、粒径が146nm±11nmのフェライトナノ 粒子を得た。

(実施例11)
 次に実施例10におけるアルカリの水酸化ナ� �リウムを水酸化テトラメチルアンモニウム� �変えた他は同じ条件にてフェライトナノ粒� �を合成した。その結果、粒径が100nm±15nmのフ ェライトナノ粒子を得た。

(実施例12)
 100mMのクエン酸ナトリウム水溶液に粒径が� �100nmの球形のフェライトナノ粒子を入れ1時� �攪拌し、洗浄と磁気回収を行ない、クエン� �で表面修飾したフェライトナノ粒子を得た� �このクエン酸で表面修飾したフェライトナ� �粒子を純水に分散し、分散液にすると、こ� �分散液は、3日間沈澱がみられなかった。

(比較例1)種粒子を用いない場合
 実施例1の組成において、種粒子の添加を0� �し、種粒子の添加をせずに、同じプロセス� �フェライトナノ粒子の合成を試みた。また� �二糖のサッカロースの濃度を0.5Mから変化さ� ��、フェライトナノ粒子の合成に及ぼす影響� ��調べた。

 その結果、種粒子なしの場合には、サッ� ��ロースの添加量を0.15M、0.25M、0.5Mと増すに� �って、得られるフェライトナノ粒子の中に� �形状が球状を帯びたものが多く見られるよ� �になることが観察された。しかし、得られ� �粒子は、形状がさまざまであり、粒径の分� �としても大きかった。また、サッカロース� �添加量が0.5Mを超えると、フェライトナノ粒� ��が生成されなくなることがわかった。

(比較例2)単糖類を添加した場合
 実施例1の組成において、二糖類のサッカロ ースの代わりに単糖類のグルコースを用いそ の濃度を0.25Mとし、同じ方法でフェライトナ� ��粒子の合成を行なった。但しグルコースは� ��元性を持つ糖であることを考慮し、酸化剤� ��量を1.0Mと多くした。

 その結果、グルコースの添加によって得� ��れるフェライトナノ粒子の形状が球状にな� ��ことがわかった。また、種粒子の量を2.7mg/4 0mLから13.5mg/40mLに増すと、粒子はほとんど成� ��せず、種粒子のままであった。また、グル� ��ースの濃度を0.25Mから0.5Mに増すと粒子の表� ��が荒れてしまい、整った球形とはならなか� ��た。グルコースが0.5Mを超えると、グリーン ラストが生成され、フェライト粒子は生成さ れなかった。このように、単糖類のグルコー スを共存させた場合には、種粒子を用いて成 長させても、粒径のばらつきが大きいとの結 果となった。

 この他の単糖類として、フルクトース、� ��ラクトース、およびマンノースを添加した� ��合のフェライトナノ粒子の合成を試みたが� ��いずれの場合もグリーンラストが生成され� ��フェライト粒子は生成されなかった。

(比較例3)三糖類以上の多糖類を添加した場合
 実施例1の組成で、二糖のサッカロースの代 わりに分子量が6万~9万のデキストランを添加 したものと、分子量が9万~21万のデキストラ� �を添加したものの二種類について、フェラ� �トナノ粒子の合成を試みた。

 その結果、デキストランの共存下でも、� ��形のフェライトナノ粒子が得られることが� ��かった。しかしながら、粒径のばらつき度� ��いが大きかった。また、デキストランの分� ��量の相違による粒径や粒子形状、粒径のば� ��つきに大きな相違はみられなかった。