DE19938372A1

DE19938372A1 - Method and device for separating magnetic particles

Info

Publication number: DE19938372A1
Application number: DE1999138372
Authority: DE
Inventors: Thomas Rheinlaender; Werner Weitschies; Roman Koetitz; Hartmut Matz
Original assignee: Institut fuer Diagnostikforschung GmbH
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-03-08
Also published as: WO2001010558A1; AU6699900A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von magnetischen Teilchen im Nano- und Mikrometerbereich, die in fließfähigen Medien dispergiert sind und die vorzugsweise in Bereichen der Analytik, Diagnostik und zur Energieabsorption eingesetzt werden. DOLLAR A Viele Anwendungen magnetischer Teilchen nutzen deren Wechselwirkung mit magnetischen Wechselfeldern aus. DOLLAR A Mit den bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen können die magnetischen Teilchen durch magnetische Wechselfelder nicht abgetrennt werden. Die Erfindung schlägt hierfür eine Lösung bei gleichzeitiger Reduzierung der Remanenz der Trenneinrichtung und der Verringerung der Aggregatbildungen der abgetrennten Teilchen vor. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die magnetischen Teilchen in einer Trenneinrichtung so mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld beaufschlagt, daß zumindest ein Teil der Teilchen dem magnetischen Wechselfeld zu einem Ort höherer Feldstärke folgen kann und so abgetrennt wird.The invention relates to a method and an apparatus for the separation of magnetic particles in the nano and micrometer range, which are dispersed in flowable media and which are preferably used in the fields of analysis, diagnostics and energy absorption. DOLLAR A Many applications of magnetic particles take advantage of their interaction with alternating magnetic fields. DOLLAR A With the previously known methods and devices, the magnetic particles cannot be separated by alternating magnetic fields. The invention proposes a solution for this while simultaneously reducing the remanence of the separating device and reducing the aggregate formation of the separated particles. DOLLAR A According to the invention, the magnetic particles are subjected to an inhomogeneous alternating magnetic field in a separating device in such a way that at least some of the particles can follow the alternating magnetic field to a location of higher field strength and are thus separated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von magnetischen Teilchen im Nanound Mikrometerbereich, die in fließfähigen Medien, vorzugsweise in gasförmigen oder flüssigen Fluiden, dispergiert sind. Die Erfindung wird insbesondere in Bereichen der Analytik, Diagnostik und zur Energieabsorption eingesetzt.The invention relates to a method and a device for the separation of magnetic particles in the nano and Micrometer range that is in flowable media, preferably in gaseous or liquid fluids, are dispersed. The invention is particularly in Areas of analysis, diagnostics and Energy absorption used.

Es ist bereits bekannt, daß magnetische Teilchen von schwach- bis unmagnetischen Materialien magnetisch abgetrennt werden. Diese Verfahren werden beispielsweise bei der Separation von magnetischen Erzen, Verunreinigungen, Werkstoffen usw. genutzt - Bronkala, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (5. Ed.) B2, 19-1, VCH Weinheim 1990). Für die magnetischen Trennverfahren werden im allgemeinen magnetische Gleichfelder eingesetzt.It is already known that magnetic particles are magnetically separated from weakly to non-magnetic materials. These processes are used, for example, in the separation of magnetic ores, impurities, materials, etc. - Bronkala, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (5th ed.) B2, 19-1, VCH Weinheim 1990 ). Magnetic constant fields are generally used for the magnetic separation processes.

Während für paramagnetische Substanzen hohe magnetische Gradienten (HGMS) erforderlich sind, reichen für Ferro- /Ferrimagnetika niedrigere magnetische Gradienten aus. Dabei kann das Trenngut trocken oder in Flüssigkeiten dispergiert vorliegen. Besonders zur Trennung trockener Gemische kommen gelegentlich auch magnetische Wechselfelder zum Einsatz, wobei die Teilchengröße im Mikrometerbereich und darüber liegt. Die dabei angewandten magnetischen Wechselfelder weisen geringe Frequenzen unter 100 Hz auf und bestehen oft aus beweglichen Anordnungen alternierender Magnetpole. Sie dienen zum Transport magnetischer Materialien bzw. zum Zerbrechen von Aggregaten aus magnetischen und nichtmagnetischen Materialien (SU 1 680 331).While for paramagnetic substances high magnetic Gradients (HGMS) are required, sufficient for ferro- / Ferrimagnetika lower magnetic gradients. The material to be separated can be dry or in liquids are dispersed. Especially for separating dry ones Mixtures occasionally come magnetic Alternating fields are used, the particle size in Micrometer range and above. The one there applied alternating magnetic fields have low Frequencies below 100 Hz and often consist of movable arrangements of alternating magnetic poles. she are used to transport magnetic materials and Breaking aggregates out of magnetic and non-magnetic materials (SU 1 680 331).

Bei den ebenfalls für magnetische Trennverfahren eingesetzten gepulsten Magnetfeldern handelt es sich jedoch um keine Wechselfelder, da kein Vorzeichenwechsel erfolgt (SU 1 537 294).For those also for magnetic separation processes pulsed magnetic fields used however, no alternating fields because there is no change of sign (SU 1 537 294).

Zur sogenannten elektrodynamischen Trennung über Wirbelströme wird mit magnetischen Wechselfeldern höherer Frequenzen gearbeitet, wobei jedoch die elektrische Leitfähigkeit der Teilchen ausgenutzt wird, deren Größe im Millimeterbereich liegt (DE 42 23 812).About the so-called electrodynamic separation Eddy currents become higher with alternating magnetic fields Frequencies worked, but the electrical Conductivity of the particles is exploited, their size is in the millimeter range (DE 42 23 812).

Für die biologische Trennung gibt es Teilchen im Mikrometerbereich, wobei die magnetischen Teilchen in eine Polymermatrix eingebettet sind (WO 90/06045) oder als Aggregate vorliegen (US 4 554 088). Durch Kombination dieser Teilchen mit strukturspezifischen Substanzen lassen sich biologische Materialien wie Zellen oder DNA magnetisch markieren. Diese Teilchen sowie die magnetisch markierten biologischen Materialien sedimentieren bei Anlegen beispielsweise eines Magnetrührfisches innerhalb kürzester Zeit, so daß unmarkiertes biologisches Material abdekantiert und auf diese Weise abgetrennt werden kann.For biological separation there are particles in the Micrometer range, with the magnetic particles in a polymer matrix is embedded (WO 90/06045) or are present as aggregates (US 4,554,088). By combination of these particles with structure-specific substances biological materials such as cells or DNA mark magnetically. These particles as well as the magnetic ones labeled biological materials sediment For example, create a magnetic stirring fish within in the shortest possible time, so that unlabelled biological material can be decanted and separated in this way.

Bekannt sind ferner Verfahren bei denen für biologische Trennungen Teilchen im Nanometerbereich eingeführt werden; die magnetischen Teilchen sind meistens durch Polymere stabilisiert sowie mit einer strukturspezifischen Substanz kombiniert (WO 90/07380). Die Abtrennung von biologischen Materialien, die mit diesen magnetischen Teilchen markiert sind, erfordert hohe magnetische Gradienten. In die Trenneinrichtung wird deshalb eine Matrix, beispielsweise Stahlwolle, weichmagnetische Eisenkugeln etc., eingesetzt, wobei das unmarkierte biologische Material durch die Trenneinrichtung hindurchläuft und die markierten und magnetisierten Teilchen an der Matrix separiert und abgetrennt werden.Methods are also known in which for biological Separations introduced particles in the nanometer range become; the magnetic particles are mostly through Polymers stabilized as well as with a structure-specific substance combined (WO 90/07380). The separation of biological materials with these magnetic particles are marked high magnetic gradients. In the separator therefore a matrix, for example steel wool, soft magnetic iron balls etc., used, the unlabeled biological material through the Separator runs through and the marked and magnetized particles separated on the matrix and be separated.

Darüber hinaus werden magnetische Teilchen, bevorzugt Nanoteilchen, in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. als Energieabsorber, für die Materialtrennung, in der Audiotechnik oder in der Diagnostik. In Abhängigkeit von ihrer Anwendung sind verschiedene magnetische Eigenschaften der Teilchen gefragt. Daher trägt bei vorhandenen magnetischen Teilchensystemen oft nur ein kleiner Anteil der Teilchen zum gewünschten magnetischen Effekt bei. Aus diesem Grunde sind Teilchensysteme mit einem hohen Anteil an Teilchen mit den gewünschten magnetischen Eigenschaften erwünscht. Um diese zu erhalten, besteht ausgehend von vorhandenen magnetischen Teilchensystemen die Möglichkeit der Separation. Bisher werden zur Trennung die Zentrifugation (Sjögren et al, 1997 Magn. Res. Imag. 15, 55), die Größenausschlußchromatographie (Nunes et al. 1989 J. Magn. Magn. Mater. 78, 241), die Phasentrennung (Massart et al. 1995 J. Magn. Magn. Mater. 149,1) usw. eingesetzt. Alle diese Methoden trennen jedoch nach nichtmagnetischen Eigenschaften, wie Dichte, Teilchengröße oder Stabilität. Die Separation der magnetischen Teilchen sollte vorteilhafterweise nach der Eigenschaft erfolgen, die bei der Anwendung relevant ist. Aus diesen Gründen wurden neue Lösungen zur Fraktionierung nach magnetischen Eigenschaften entwickelt (DE 196 32 416). Nach dieser Lösung werden die magnetischen Teilchen in einem magnetischen Gleichfeld mit einer HGMS beaufschlagt. Auf diese Weise können Teilchen abgetrennt werden, die ein besonders hohes Moment besitzen. In addition, magnetic particles are preferred Nanoparticles, used in various applications, e.g. B. as an energy absorber, for material separation, in audio technology or diagnostics. Dependent on of their application are different magnetic Properties of the particles in demand. Therefore contributes existing magnetic particle systems often only one small proportion of the particles to the desired magnetic Effect at. For this reason, particle systems are included a high proportion of particles with the desired magnetic properties desired. To this too obtained, consists of existing magnetic Particle systems the possibility of separation. So far centrifugation (Sjögren et al, 1997 Magn. Res. Imag. 15, 55) who Size exclusion chromatography (Nunes et al. 1989 J. Magn. Magn. Mater. 78, 241), the phase separation (Massart et al. 1995 J. Magn. Magn. Mater. 149.1) etc. used. However, all of these methods separate non-magnetic properties, such as density, Particle size or stability. The separation of the magnetic particles should advantageously after the Property that is relevant to the application. For these reasons, new solutions have been developed Fractionation developed according to magnetic properties (DE 196 32 416). After this solution, the magnetic particles in a constant magnetic field charged with an HGMS. That way you can Particles are separated, which are particularly high Own moment.

Bei einigen Anwendungen wie der Magnetresonanzbildgebung, Magnetrelaxometrie (DE 195 03 664) und der Energieabsorp tion, z. B. der Ferrofluidhyperthermie (US 4 545 368), wird das Verhalten magnetischer Teilchen in magnetischen Wechselfeldern ausgenutzt. Auch hier trägt von den vorhandenen magnetischen Teilchen oft nur ein kleiner Teilchenanteil zum gewünschten magnetischen Effekt bei. Eine entsprechende Separation wäre daher sehr vorteilhaft. Keines der bisher bekannten Verfahren trennt jedoch nach dem Verhalten der magnetischen Teilchen in magnetischen Wechselfeldern.In some applications like magnetic resonance imaging, Magnetic relaxation (DE 195 03 664) and the energy absorber tion, e.g. B. ferrofluid hyperthermia (US 4,545,368), the behavior of magnetic particles in magnetic Alternating fields exploited. Here also contributes from the existing magnetic particles are often only a small one Particle contribution to the desired magnetic effect. A corresponding separation would therefore be great advantageous. None of the previously known methods separates however according to the behavior of the magnetic Particles in alternating magnetic fields.

Die Trennung von magnetischen Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. ä. gekoppelt sind, von ungekoppelten magnetischen Teilchen ist bisher kaum möglich. Im Fall der strukturspezifischen Substanzen kann die Trennung über teure Affinitätssäulen erfolgen, wobei die Wiedergewinnung funktionsfähiger strukturspezifischer Kombinationen, besonders bei hohen Bindungskonstanten, wie Avidin-Biotin, schwierig ist.The separation of magnetic particles with structure-specific substances, cells or the like coupled of uncoupled magnetic particles is so far hardly possible. In the case of structure-specific substances the separation can take place via expensive affinity columns, the recovery being more functional structure-specific combinations, especially with high ones Binding constants, such as avidin-biotin, are difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus in fließfähigen Medien dispergierten magnetischen Teilchen im Nano- und Mikrometerbereich für Anwendungen besonders in magnetischen Wechselfeldern geeignete Teilchen abzutrennen und möglichst in hoher Ausbeute und unverändert wiederzugewinnen durch die gleichzeitige Reduzierung der Remanenz der Trenneinrichtung und Verringerung der Magnetfeldinduzierten Teilchenaggregation.The invention is based, in flowable media dispersed magnetic particles especially in the nano and micrometer range for applications particles suitable in alternating magnetic fields separate and if possible in high yield and recover unchanged through the simultaneous Reduction of the remanence of the separation device and Reduction of the magnetic field induced Particle aggregation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach den in Anpruch 14 angegebenen Merkmalen sowie mit einer magnetische Substanzen aufweisenden Verbindung nach Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen.According to the invention, the object is achieved by a method according to the features of claim 1 and a device according to the features specified in claim 14 , as well as by a compound having magnetic substances according to claim 24. Advantageous further developments of the invention result from the subordinate claims.

Gemäß der Erfindung werden in einem fließfähigen Medium, vorzugsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, dispergierte magnetische Teilchen im Nano- und Mikrometerbereich in einer geeigneten Vorrichtung mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld beaufschlagt, so daß Teilchen, die eine Kraft in Richtung höherer Feldstärke des Wechselfelds erfahren, abgetrennt werden.According to the invention, in a flowable medium, preferably a gas or a liquid, dispersed magnetic particles in nano and Micrometer range in a suitable device an inhomogeneous alternating magnetic field, so particles that have a force towards higher ones Experience field strength of the alternating field, be separated.

Die in einem fließfähigen Medium, vorzugsweise in einem Gas oder in einer Flüssigkeit, dispergierten und abzutrennenden magnetischen Teilchen werden in einer Trenneinrichtung mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld so beaufschlagt, daß sie dem magnetischen Wechselfeld zu einem Ort höherer Feldstärke folgen können und dort separiert bzw. abgetrennt werden.The in a flowable medium, preferably in one Gas or in a liquid, dispersed and magnetic particles to be separated are in a Separating device with an inhomogeneous magnetic Alternating field applied so that it the magnetic Alternating field can follow to a location of higher field strength and be separated there.

Der Bereich der Frequenz des magnetischen Wechselfelds liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 Hz und 10 GHz. Besonders geeignet ist ein Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 10 GHz. Den magnetischen Wechselfeldern können magnetische Gleichfelder überlagert sein.The range of the frequency of the alternating magnetic field is advantageously between 0.1 Hz and 10 GHz. A frequency range between 1 Hz is particularly suitable and 10 GHz. The alternating magnetic fields can magnetic constant fields can be superimposed.

Gegenüber den Ausgangsverbindungen wird durch die Trennung der Anteil an Teilchen deutlich erhöht, die dem verwendeten magnetischen Wechselfeld folgen können. Die gewünschten Teilchen können sowohl die magnetisch beinflußten sein, die dem angelegten Wechselfeld folgen können, als auch die nicht beeinflußten, die dem Wechselfeld nicht folgen können. Neben einer Separation in zwei Franktionen, eine mit den magnetisch abgelenkten und eine mit den nicht abgelenkten Teilchen, kann auch eine Fraktionierung in drei oder mehr Fraktionen erfolgen, die einen zu- bzw. abnehmenden Anteil an den gewünschten Teilchen enthalten. Ferner kann das Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.Compared to the starting compounds, the Separation increased the proportion of particles that the magnetic alternating field used can follow. The desired particles can be both magnetic be influenced who follow the alternating field created can, as well as not influenced those who the AC field can not follow. In addition to a separation in two frankings, one with the magnetically deflected ones and one with the undeflected particles can, too fractionation into three or more fractions take place that an increasing or decreasing share of the contain desired particles. Furthermore, the method be operated continuously or discontinuously.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, mehrere Trennungen nacheinander auszuführen. Beim Einsatz mehrerer Trenn vorrichtungen kann ein kontinuierlicher Prozeßablauf gewählt werden. Ansonsten werden die Trennprozesse diskontinuierlich nacheinander durchgeführt. Dabei können wiederholt die gleiche Frequenz oder verschiedene Frequenzen einschließlich Gleichfeld angewandt werden. So ist es zur Anreicherung von magnetischen Teilchen für ein bestimmtes Frequenzband vorteilhaft, eine Frequenz zu wählen, die oberhalb des gewünschten Frequenzbereichs liegt, wobei Teilchen, die dem magnetischen Wechselfeld folgen können, abgetrennt werden. Demgegenüber werden mit einer tieferen Frequenz Teilchen abgetrennt, die dem magnetischen Wechselfeld nicht folgen können wie Teilchen mit zu kleinem magnetischen Moment.When performing the method according to the invention It has been shown that it is advantageous to use several separations to execute one after the other. When using multiple separators devices can be a continuous process to get voted. Otherwise, the separation processes carried out discontinuously one after the other. You can repeats the same frequency or different ones Frequencies including constant field are applied. So it is for the enrichment of magnetic particles for a certain frequency band advantageous to a frequency choose that above the desired frequency range lies with particles representing the alternating magnetic field can follow, be separated. In contrast, with a lower frequency separated particles that the magnetic field cannot follow like particles with too little magnetic moment.

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollten die Teilchen vorteilhafterweise in einem Fluid dispergiert vorliegen. Als Materialien der magnetischen Teilchen kommen neben Paramagnetika vornehmlich Ferro- und Ferrimagnetika in Betracht. Dabei können auch Teilchen aus verschiedenen magnetischen Materialien nebeneinander vorliegen. Zur Stabilisierung sind die magnetischen Teilchen oft mit Amphiphilen, natürlichen oder synthetischen Polymeren usw. umhüllt oder darin eingebettet. Die Durchmesser der Teilchen reichen von 0,1 nm bis zu 100 µm, vorzugsweise zwischen 1 nm bis 10 µm. Derartige Verbindungen werden in dieser Patentschrift noch näher beschrieben. For the application of the method according to the invention the particles should advantageously be in a fluid are dispersed. As materials of magnetic In addition to paramagnetics, particles come primarily from ferro- and ferrimagnetics. You can also Particles made of different magnetic materials coexist. They are for stabilization magnetic particles often with amphiphiles, natural or synthetic polymers, etc. encased in or therein embedded. The diameters of the particles range from 0.1 nm up to 100 µm, preferably between 1 nm to 10 µm. Such compounds are described in this patent described in more detail.

Mögliche Mechanismen, mit der magnetische Teilchen einem magnetischen Wechselfeld folgen, sind die Brownsche Rotation des Gesamtteilchens bei Eindomänenteilchen, die Néelsche Rotation, bei Mehrdomänenteilchen die Blochwandverschiebung bis hin zur Drehung der Magnetisierung. Diese Mechanismen sind teilweise Funktionen der Temperatur, der Dispersionsviskosität und des anliegenden Magnetfelds. Dies ist bei der Wahl der Frequenz zu berücksichtigen, ebenso wie die generelle Dispersion des Resonanzpeaks auf der Frequenzskala. Ferner kann durch entsprechende Wahl der Temperatur, der Dispersionsviskosität und des Magnetfelds der eine oder andere Mechanismus hervorgehoben bzw. zurückgedrängt werden. Darüber hinaus ist bei einer kontinuierlichen Trennung im Durchfluß zu beachten, daß die Fließgeschwindigkeit die Trennung beeinflußt. Die Fließrate ist daher mit dem Magnetfeld abzustimmen.Possible mechanisms with which magnetic particles magnetic alternating field are the Brownian Rotation of the whole particle for one-domain particles, the Néelian rotation, for multi-domain particles Blochwand displacement up to the rotation of the Magnetization. These mechanisms are partial Functions of temperature, dispersion viscosity and of the applied magnetic field. This is when choosing the Frequency, as well as the general Dispersion of the resonance peak on the frequency scale. Furthermore, by appropriate choice of the temperature, the Dispersion viscosity and the magnetic field of one or other mechanism highlighted or pushed back become. In addition, continuous Flow separation note that the Flow rate affects the separation. The Flow rate must therefore be coordinated with the magnetic field.

Generell können mit den erfindungsgemäßen Verfahren magnetische Teilchen getrennt werden, deren Verhalten sich in inhomogenen magnetischen Wechselfeldern ausreichend unterscheidet. Unter dieser Voraussetzung sind magnetische Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelt sind, von ungekoppelten trennbar. Gleiches gilt für die Trennung von vereinzelten magnetischen Teilchen neben Aggregaten.In general, with the method according to the invention magnetic particles are separated, the behavior of which sufficient in inhomogeneous alternating magnetic fields differs. On this premise are magnetic particles with structure-specific Substances, cells or the like are coupled from uncoupled separable. The same applies to the separation of isolated magnetic particles in addition to aggregates.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Trennprozesse kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Die diskontinuierliche Trennung kann z. B. in einer Durchflußsäule mit einem Auslauf (z. B. WO 90/07380) oder statisch erfolgen (z. B. US 5 200 084). Dabei werden magnetische Teilchen, die dem angelegten magnetischen Wechselfeld folgen können, an den Orten hoher Flußdichte angereichert und festgehalten oftmals durch eingebrachte weichmagnetische Matrizes realisiert. With the method according to the invention, the Separation processes continuously or discontinuously be performed. The discontinuous separation can e.g. B. in a flow column with an outlet (z. B. WO 90/07380) or static (e.g. US 5 200 084). This creates magnetic particles that are attached magnetic alternating field can follow at the locations high flux density enriched and often held realized by soft magnetic matrices.

Bei dem reinen Ein- und Ausschalten des Magnetfelds wird eine Separation erhalten, während z. B. eine stufenweise Reduzierung des Magnetfelds zu einer Fraktionierung führen kann.When the magnetic field is switched on and off, get a separation while z. B. a gradual Reduction of the magnetic field to fractionation can lead.

Zur Trennung mit einer Durchflußsäule werden dispergierte magnetische Teilchen aufgegeben, wobei nicht zurückgehaltene Teilchen mit dem Fluid die Säule wieder verlassen. Nach dem Entfernen des Magnetfelds werden die zurückgehaltenen Teilchen mit reinem Dispersionsmittel aus der Säule gespült. Vorher empfiehlt es sich, zur Entfernung nicht zurückgehaltener Teilchen die Säule mit Dispersionsmittel zu spülen. Ferner sollte die aufgegebene Menge so bemessen sein, daß die von der Säule maximal rückhaltbare Teilchenmenge nicht überschritten wird.Dispersions are used for separation with a flow column abandoned magnetic particles, though not retained particles with the fluid the column again leave. After removing the magnetic field, the retained particles with pure dispersant washed out of the column. Before that, it is recommended to Removal of unrestrained particles with the column Rinse dispersant. Furthermore, the the quantity applied must be such that the quantity from the column maximum retained amount of particles not exceeded becomes.

Bei der statischen Trennung wird für einige Zeit das Magnetfeld an die Trenneinrichtung angelegt. Noch während das Magnetfeld anliegt, wird das Fluid mit den nicht zurückgehaltenen Teilchen von den zurückgehaltenen getrennt, die nach dem Entfernen des Magnetfelds mit einem Fluid redispergiert werden können.With the static separation it will be for some time Magnetic field applied to the separator. Still while the magnetic field is present, the fluid with the not retained particles from the retained separated that after removing the magnetic field with can be redispersed in a fluid.

Neben der Trennung magnetischer Teilchensysteme können auch schwach magnetische Teilchen abgetrennt werden, so daß keine zusätzliche Gleichfeldtrennung erforderlich ist. Ferner können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen magnetische Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelt sind, von ungekoppelten trennen, sofern sich deren Verhalten in magnetischen Wechselfeldern ausreichend unterscheidet. Gleiches gilt für die Trennung von vereinzelten magnetischen Teilchen neben Aggregaten. In addition to the separation of magnetic particle systems weak magnetic particles can also be separated, see above that no additional DC field separation is required is. Furthermore, the devices according to the invention magnetic particles with structure-specific Substances, cells or the like are coupled from uncoupled separate if their behavior is in magnetic AC fields differentiates sufficiently. same for for the separation of isolated magnetic particles in addition to aggregates.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. in der Materialtrennung, Umweltanalytik, Diagnostik, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie und Bioseparation eingesetzt werden.The inventive method can, for. B. in the Material separation, environmental analysis, diagnostics, fertility, Histocompatibility, allergology, infectiology, Hygiene, genetics, virology, bacteriology, toxicology, Pathology and bioseparation can be used.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von pharmazeutischen Mitteln, insbesondere für die Hyperthermie und die Herstellung von Kontrastmittel, die man mit Hilfe der Erfindung erhält. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgeschlagenen Vorrichtungen sind dazu geeignet, aus pharmazeutischen Zubereitungen auf der Basis von para-, superpara-, ferri- und ferromagnetischen Teilchen bestimmte Teilchen zu selektieren. Dies kann über eine Variation der Frequenz geschehen. So können aus einer pharmazeutischen Formulierung, die eine Mischung verschiedener magnetischer Teilchen enthält (z. B. eine magnetithaltige Suspension, wie sie in der Magnetresonanzbildgebung Anwendung findet), die Teilchen abgetrennt werden, die der Frequenz des angelegten magnetischen Wechselfelds folgen können. Magnetische Teilchen enthaltende Mittel finden z. B. Anwendung in der Hyperthermie oder als Kontrastmittel in der Magnetresonanzbildgebung.A preferred area of application is the production of pharmaceutical agents, especially for the Hyperthermia and the manufacture of contrast media that obtained with the help of the invention. The invention Procedures and those proposed for their implementation Devices are suitable from pharmaceutical Preparations based on para-, superpara-, ferri- and ferromagnetic particles to certain particles select. This can be done by varying the frequency happen. So from a pharmaceutical Wording that is a mixture of different contains magnetic particles (e.g. a magnetite Suspension as used in magnetic resonance imaging Application), the particles are separated, the the frequency of the applied alternating magnetic field can follow. Agents containing magnetic particles find z. B. Use in hyperthermia or as Contrast agent in magnetic resonance imaging.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls eine Vorrichtung zur magnetischen Trennung dispergierter magnetischer Teilchen, die aus einer Einrichtung zur Erzeugung inhomogener magnetischer Wechselfelder und einer Trenneinrichtung besteht, wobei mit einer solchen Vorrichtung ausreichende magnetische Felder und Feldinhomogenitäten erzeugt werden, die magnetische Teilchen mit Teilchendurchmessern unter 10 µm bis hin zu wenigen Nanometern ablenken und separieren. The present invention also relates to a Device for magnetic separation of dispersed magnetic particles coming from a device for Generation of inhomogeneous alternating magnetic fields and a separating device, with such Device sufficient magnetic fields and Field inhomogeneities are generated, the magnetic Particles with particle diameters below 10 µm up to distract and separate within a few nanometers.

Die magnetischen Wechselfelder können durch räumliche und/oder zeitliche Änderung erzeugt werden. Durch die Abnahme der magnetischen Feldstärke mit steigender Entfernung von dem Magneten existiert ein Feldgradient, in dem die magnetischen Teilchen eine zusätzliche Kraft erfahren können.The alternating magnetic fields can be caused by spatial and / or change over time. Through the Decrease in magnetic field strength with increasing Distance from the magnet there is a field gradient in which the magnetic particles have an additional force can experience.

Die Anordnungen mit einem alternierenden Magnetfeld werden aus Permanent- und/oder Elektromagneten aufgebaut. Zur Trennung müssen sich die alternierenden Magnetfelder und das Trenngut relativ zueinander bewegen. Bei feststehenden alternierenden Magnetfeldern entsteht das Wechselfeld durch die Strömung des Trennguts. Dabei steigt die Frequenz mit der Flußgeschwindigkeit. Darüber hinaus kann die Anordnung alternierender Magnetfelder zusätzlich bewegt werden, z. B. indem sie rotiert.The arrangements with an alternating magnetic field are made up of permanent and / or electromagnets. The alternating magnetic fields must separate and move the material to be separated relative to each other. At fixed alternating magnetic fields Alternating field through the flow of the material to be separated. there the frequency increases with the flow velocity. About that In addition, the arrangement of alternating magnetic fields are additionally moved, e.g. B. by rotating.

Zur Herstellung eines elektromagnetischen Wechselfeldes ist eine entsprechende Stromquelle erforderlich. Als Stromquelle können Frequenzgeneratoren eingesetzt werden, die häufig verstärkt werden müssen, z. B. mit einem herkömmlichen Audioverstärker bei entsprechenden Frequenzen.To produce an alternating electromagnetic field an appropriate power source is required. As Power source, frequency generators can be used which often need to be reinforced, e.g. B. with a conventional audio amplifier with corresponding Frequencies.

Bei höheren Frequenzen bietet sich der Einsatz von Schwingkreisen an. Das magnetische Gradientenfeld in der Trenneinrichtung kann durch einen stromdurchflossenen Leiter erzeugt werden, der sich in der Trenneinrichtung befindet oder diesen umgibt. Für letzeres werden Spulen eingesetzt, z. B. Sektorspulen oder magnetisch geschlossene Toroide. Zur Feldverstärkung können in die Spulen weichmagnetische Kerne aus Eisenpulvern, Ferriten, Blechen o. a. eingebracht werden, die zur Aufnahme der Trenneinrichtung einen entsprechend ausgebildeten Luftspalt besitzen. Diese weichmagnetischen Materialien sind den Frequenzen entsprechend auszuwählen. Mit Spulen beidseits nahe der Trenneinrichtung läßt sich das magnetische Feld noch erhöhen.At higher frequencies, the use of Resonant circuits. The magnetic gradient field in the Separator can be powered by a current Conductor are generated, which is in the separator located or surrounds it. For the latter, coils used, e.g. B. sector coils or magnetic closed toroids. For field reinforcement, the Coils of soft magnetic cores made of iron powders, ferrites, Sheet metal or the like be introduced to accommodate the Separating device an appropriately trained Have an air gap. These soft magnetic materials are to be selected according to the frequencies. With coils on both sides near the separating device magnetic field still increase.

Die Trenneinrichtung ist vorzugsweise aus diamagnetischen, elektrisch nicht leitenden Materialien aufzubauen, um Wirbelstromverluste zu minimieren. In die Trenneinrichtungen können zur Steigerung des Magnetfelds und/oder des Magnetfeldgradienten weichmagnetische Matrizes in Form von Draht (Stahlwolle, Netze), Kugeln, Fritten, Nadeln, Lochbleche o. ä. eingebracht werden. Dabei sind diese Materialien den Frequenzen entsprechend auszuwählen, ferner ist der Durchgang der magnetischen Teilchen zu gewährleisten. Je nach Fluid, in dem die magnetischen Teilchen dispergiert sind, ist die Trenneinrichtung entsprechend auszulegen, so z. B. gasdicht oder lösungsmittelbeständig. Das gesamte Innere der Trenneinrichtung kann zum Schutz vor unerwünschten chemischen Reaktionen, wie z. B. Korrosion, zusätzlich mit geeigneten Schutzschichten versehen sein. Geeignet sind beispielsweise Verchromungen, Schutzschichten aus stabilen Oxiden, wie Aluminiumoxid oder Kunststoffüberzüge aus PVC, Polystyrol oder Polyethylen.The separating device is preferably made of diamagnetic, electrically non-conductive materials build up to minimize eddy current losses. In the Separators can be used to increase the magnetic field and / or the magnetic field gradient soft magnetic Matrices in the form of wire (steel wool, nets), balls, Frits, needles, perforated sheets or the like can be introduced. These materials correspond to the frequencies to select, also the passage of the magnetic Ensure particles. Depending on the fluid in which the magnetic particles are dispersed Separator to be designed accordingly, such. B. gas-tight or solvent-resistant. The whole inside the separator can protect against unwanted chemical reactions such as B. corrosion, additionally with suitable protective layers. Are suitable for example chrome plating, protective layers stable oxides, such as aluminum oxide or Plastic covers made of PVC, polystyrene or polyethylene.

Neben der Separation in zwei Fraktionen, eine mit den magnetisch abgelenkten und eine mit den nicht abgelenkten Teilchen, kann auch eine Fraktionierung in drei oder mehr Fraktionen vorteilhaft sein, die einen zu- bzw. abnehmenden Anteil an den gewünschten Teilchen enthalten.In addition to the separation into two fractions, one with the magnetically deflected and one with the undeflected Particles can also be fractionated into three or more Fractions that are contain decreasing proportion of the desired particles.

Zur kontinuierlichen Trennung bieten sich Durchflußzellen mit mindestens zwei Ausgängen an (z. B. US 5 053 344). Die Zufuhr magnetischer Teilchen erfolgt über einen Eingang. Der Teil der Teilchen, der dem angelegten magnetischen Wechselfeld folgen kann, wird zum Magnetfeld hingezogen, während die restlichen Teilchen kaum beeinflußt werden. Bei zwei Ausgängen erfolgt eine Separation in eine magnetisch abgelenkte und eine kaum abgelenkte Fraktion, wie oben beschrieben, bei drei und mehr Ausgängen kann eine Fraktionierung erhalten werden.Flow cells are available for continuous separation with at least two outputs (e.g. US 5 053 344). The Magnetic particles are fed through an entrance. The part of the particle that is attached to the magnetic Alternating field can follow, is attracted to the magnetic field, while the remaining particles are hardly affected. With two outputs there is a separation into one magnetically deflected and a hardly deflected fraction, as described above, with three or more outputs fractionation can be obtained.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können z. B. in der Materialtrennung, Umweltanalytik, Diagnostik, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie und Bioseparation verwendet werden.The devices of the invention can, for. B. in the Material separation, environmental analysis, diagnostics, fertility, Histocompatibility, allergology, infectiology, Hygiene, genetics, virology, bacteriology, toxicology, Pathology and bioseparation can be used.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls Verbindungen die magnetische Teilchen enthalten, die durch die Trennung in inhomogenen magnetischen Wechselfeldern erhalten wurden, wobei die spezifische Absorptionsrate im entsprechenden Frequenzbereich der erfindungsgemäßen Verbindungen über der der Ausgangsverbindungen liegt.The present invention also relates to Compounds containing magnetic particles that due to the separation in inhomogeneous magnetic Alternating fields were obtained, the specific Absorption rate in the corresponding frequency range compounds of the invention over the Output connections is.

Die spezifische, d. h. mengenbezogene Absorptionsrate im entsprechenden Frequenzbereich der erfindungsgemäßen Verbindungen liegt vorteilhafterweise um den Faktor 2 über der der Ausgangsverbindungen. Insbesondere bevorzugt ist ein Faktor über 5. Eine vergleichbare Meßgröße aus der Magnetrelaxometrie ist die spezifische Brownsche Relaxationsamplitude, die den Anteil der Teilchen widerspiegelt, deren Magnetisierung im Zeitbereich der Messung relaxiert.The specific, i.e. H. quantity-related absorption rate in corresponding frequency range of the invention Connections are advantageously by a factor of 2 over that of the starting compounds. Particularly preferred is a factor over 5. A comparable measurand Magnetic relaxation is the specific Brownian Relaxation amplitude, which is the proportion of particles reflects whose magnetization in the time domain of Measurement relaxed.

Gegenüber den Ausgangsverbindungen ist in den erfindungs gemäßen Verbindungen der Anteil an Teilchen deutlich erhöht, die dem verwendeten magnetischen Wechselfeld folgen können. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind demnach ein Ausschnitt der Ausgangsverbindungen, so daß die folgenden Aussagen für beide Verbindungen gelten, soweit es nicht anders vermerkt ist. Compared to the starting compounds is in the Invention according to connections the proportion of particles clearly increases the magnetic alternating field used can follow. The compounds of the invention are accordingly a section of the output connections, so that the following statements apply to both connections, unless otherwise noted.

Als Materialien der magnetischen Teilchen kommen neben Paramagnetika vornehmlich Ferro- und Ferrimagnetika incl. Superparamagnetika in Betracht. Typische Ferro- und Ferrimagnetika sind reine oder substituierte Eisengruppenmetalle, Eisenoxide, Ferrite, Chromdioxid oder Eisengruppenmetallverbindungen. Es können auch Teilchen aus verschiedenen magnetischen Materialien nebeneinander vorliegen. Für den medizinischen Einsatz bieten sich biologisch abbaubare magnetische Substanzen, wie Eisenoxide, an.The materials of magnetic particles come alongside Paramagnetics primarily ferro and ferrimagnetics incl. Superparamagnetics into consideration. Typical ferro and Ferrimagnetics are pure or substituted Iron group metals, iron oxides, ferrites, chromium dioxide or iron group metal compounds. It can too Particles made of different magnetic materials coexist. For medical use there are biodegradable magnetic substances, like iron oxides.

Zur Stabilisierung sind oder werden die magnetischen Teilchen oft mit Tensiden, Aminosäuren, Lipiden, Nukleotiden, Kohlenhydraten, natürlichen oder synthetischen Polymeren incl. Derivaten, Aktivkohlen, Siliciumverbindungen und/oder Edelmetallen umhüllt. Darüber hinaus können auch mehrere magnetische Teilchen in eine Matrix aus einer oder mehreren dieser Hüllsubstanzen eingebettet sein. Für den medizinischen Einsatz sollten biologisch abbaubare Hüllsubstanzen verwendet werden.Magnetic are or will be for stabilization Particles often with surfactants, amino acids, lipids, Nucleotides, carbohydrates, natural or synthetic polymers incl. derivatives, activated carbons, Silicon compounds and / or precious metals coated. It can also contain multiple magnetic particles into a matrix of one or more of these Envelope substances are embedded. For the medical Biodegradable coating substances should be used be used.

Ferner können die magnetischen Teilchen, auch umhüllt oder eingebettet, mit strukturspezifischen Substanzen kombiniert sein oder werden, die teilweise stabilisierend wirken. Solche strukturspezifischen Substanzen sind u. a. Antikörper, Antikörperfragmente, spezifisch an Rezeptoren bindende Agonisten, wie Zytokine, Lymphokine, Endotheline oder deren Antagonisten, sonstige spezifische Peptide oder Proteine, Rezeptoren, Enzyme, Enzymsubstrate, Nukleotide, Ribonukleinsäuren, Desoxyribonukleinsäuren, Kohlenhydrate oder Lipoproteine. Als strukturspezifische Substanzen werden diejenigen bevorzugt, deren Bindungskonstante im Bereich von 10⁵-10¹⁵ l/mol liegt. Die strukturspezifischen Substanzen lassen sich mit Hilfe geläufiger Verfahren mit den magnetischen Teilchen markieren. Eine Alternative ist die Bindung über Antikörper, die gegen die Oberfläche der magnetischen Teilchen gerichtet sind, z. B. gegen das Hüllmaterial.Furthermore, the magnetic particles, also encased or embedded, can be or are combined with structure-specific substances, some of which have a stabilizing effect. Such structure-specific substances include antibodies, antibody fragments, agonists binding specifically to receptors, such as cytokines, lymphokines, endothelins or their antagonists, other specific peptides or proteins, receptors, enzymes, enzyme substrates, nucleotides, ribonucleic acids, deoxyribonucleic acids, carbohydrates or lipoproteins. Preferred structure-specific substances are those whose binding constant is in the range from 10 ⁵ -10 ¹⁵ l / mol. The structure-specific substances can be marked with the magnetic particles using common methods. An alternative is the binding via antibodies which are directed against the surface of the magnetic particles, e.g. B. against the envelope material.

Die Ausgangsverbindungen müssen zur erfindungsgemäßen Trennung in einen dispergierten Zustand überführt werden, sofern sie noch nicht in einem Fluid oder fließfähigem Medium dispergiert vorliegen. Mögliche fließfähige Medien sind Gase, z. B. Luft, oder Flüssigkeiten, z. B. Wasser, oder organische Lösungsmittel oder verflüssigbare Feststoffe. Neben Wasser werden oft wäßrige Lösungen von Tensiden, Kohlenhydraten, Proteinen, Alkoholen, Salzen, Säuren/Basen, Puffersubstanzen o. a. eingesetzt.The starting compounds for the invention Separation into a dispersed state, if not yet in a fluid or flowable Medium dispersed. Possible flowable media are gases, e.g. B. air, or liquids, e.g. B. water, or organic solvents or liquefiable Solids. In addition to water, aqueous solutions of Surfactants, carbohydrates, proteins, alcohols, salts, Acids / bases, buffer substances or the like used.

Die erfindungsgemäßen Teilchen können sowohl in einem der fließbaren Medien dispergiert als auch in kompakter Form getrocknet oder eingefroren vorliegen, ggf. in Kombination mit weiteren Hilfsstoffen. Weiterhin können sie in Matrizes eingebettet oder auf Oberflächen aufgebracht sein.The particles according to the invention can be used in either of the flowable media dispersed as well as in compact form dried or frozen, possibly in Combination with other auxiliaries. Can continue embedded in matrices or on surfaces be upset.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können sowohl die magnetisch beeinflußten sein, die dem angelegten Wechselfeld folgen können, als auch die nicht beeinflußten, die dem Wechselfeld nicht folgen können. Als vorteilhaft kann es sich erweisen, wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen mehr als eine Trennung durchlaufen haben. So ist es zur Anreicherung von magnetischen Teilchen für ein bestimmtes Frequenzband vorteilhaft, bei einer Frequenz, die oberhalb des gewünschten Frequenzbereichs liegt, Teilchen, die dieser Frequenz folgen können, abzutrennen, während bei einer tieferen Frequenz bis hin zum Gleichfeld Teilchen, die von diesem Feld kaum beeinflußt werden, wie wenig magnetische Teilchen, abgetrennt werden. Aus einer Ausgangsverbindung können daher durch Trennungen bei verschiedenen Frequenzen Fraktionen für verschiedene Anwendungen erhalten werden. Bei der Wahl der Frequenzen ist zu berücksichtigen, daß die Rotation zumindest teilweise temperatur-, viskositäts- und feldabhängig ist. Ferner ist die Abtrennung von Aggregaten oder an strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelten Teilchen möglich.The compounds of the invention can both be magnetically influenced, the applied AC field can follow, as well as that influenced who can not follow the alternating field. It can prove to be advantageous if the Compounds according to the invention more than a separation have gone through So it is for the enrichment of magnetic particles for a specific frequency band advantageous at a frequency above the desired frequency range, particles this Frequency can follow, while at one lower frequency down to the constant field particles that how little is influenced by this field magnetic particles can be separated. From one Starting compound can therefore by separations different frequencies fractions for different Applications can be obtained. When choosing the frequencies it must be taken into account that the rotation at least is partly dependent on temperature, viscosity and field. Furthermore, the separation of aggregates or on structure-specific substances, cells or the like coupled Particles possible.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können z. B. in der Audio-, Display-, Dichtungs-, Dämpfungstechnik, Datenspeicherung, Materialtrennung, Umweltanalytik, Twistzytometrie, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie, medizinischen Diagnostik und Therapie zum Einsatz kommen. Gegenüber den Ausgangsverbindungen sind die erfindungsgemäßen Verbindungen deutlich effizienter u. a. bei Anwendungen, bei denen das Verhalten der Teilchen in magnetischen Wechselfeldern ausgenutzt werden kann. Dies ist insbesondere der Fall in der Magnetrelaxometrie, der Magnetresonanzbildgebung, der Bioseparation, Bindungsassays und der Energieabsorption bzw. - transformation sein. Letztere umfaßt z. B. die Ferrofluidhyperthermie, Mikrowellenabsorber, Antiradarbeschichtung und Radiofrequenzumformer.The compounds of the invention can e.g. B. in the Audio, display, sealing, damping technology, Data storage, material separation, environmental analysis, Twist cytometry, fertility, histocompatibility, Allergology, infectious diseases, hygiene, genetics, virology, Bacteriology, toxicology, pathology, medical Diagnostics and therapy are used. Compared to the Starting compounds are those according to the invention Connections much more efficient and a. in applications, where the behavior of the particles in magnetic Alternating fields can be exploited. This is especially the case in magnetic relaxation, the Magnetic resonance imaging, bioseparation, Binding assays and energy absorption or - transformation. The latter includes e.g. B. the Ferrofluid hyperthermia, microwave absorbers, Anti-radar coating and radio frequency converter.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:The following examples illustrate the invention without restrict them. In the accompanying drawing demonstrate:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, Fig. 1 shows the basic structure of an apparatus for performing the method according to the invention in a schematic representation;

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 2 shows the section AA of Fig. 1,

Fig. 3 die vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Fig. 1 Fig. 3 shows the enlarged representation of the detail Z in FIG. 1

Eine als Durchflußzelle ausgebildete Trenneinrichtung 1 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, im Luftspalt eines Ferritkerns 4 mit der Spule 2 angeordnet. Der Ferritkern 4 besteht aus zwei U-förmigen Kernhälften, die durch eine Spanneinrichtung 3 zusammengefügt sind. Zur Zuführung eines fließfähigen Mediums, das die dispergierten und abzutrennenden Teilchen enthält, und einer Spülflüssigkeit in die Trenneinrichtung 1 sind Zuleitungen 5 und 6 vorgesehen. Als Wechselstromquelle dient ein einfacher Netzregeltransformator (50 Hz).As shown in FIG. 1, a separating device 1 designed as a flow cell is arranged in the air gap of a ferrite core 4 with the coil 2 . The ferrite core 4 consists of two U-shaped core halves which are joined together by a tensioning device 3 . Feed lines 5 and 6 are provided for feeding a flowable medium, which contains the dispersed and to be separated particles, and a rinsing liquid into the separating device 1 . A simple mains control transformer (50 Hz) serves as the AC power source.

Über eine der Zuleitungen 5, 6 werden 0,3 ml einer Magnetitsuspension von 10 mmol Fe/l, einem hydrodynamischen Teilchendurchmesser von ca. 65 nm (PCS) und einer Brownschen Relaxationsamplitude von 1,7 mT/mol Fe (Magnetrelaxometrie) der Trenneinrichtung 1 zugeführt, deren Trennkammer mit einer Matrix aus kleinen Weicheisenkugeln 8 ausgestattet ist. Danach wird die elektrische Verbindung der Spule 2 mit der Wechselspannungsquelle hergestellt und die Trenneinrichtung 1 mit einem magnetischen Wechselfeld von ca 20 mT beaufschlagt. Dabei wird die Trenneinrichtung 1 solange mit destilliertem Wasser gespült und der Durchlauf in einem Behälter 7 aufgefangen, bis er farblos ist. Die in diesem Durchlauf enthaltenen und durch das magnetische Wechselfeld nicht abgeschiedenen Teilchen hatten einen Durchmesser von 64 nm und eine Brownsche Amplitude von 1,6 mT/mol Fe. Anschließend wird der Strom auf Null heruntergeregelt und die Trenneinrichtung 1 erneut gespült. Die in einem gesonderten Behälter 7 aufgefangene Spülung enthielt abgetrennte Teilchen mit einem Durchmesser von 144 nm, die eine Brownsche Amplitude von 33,6 mT/mol Fe ergaben.0.3 ml of a magnetite suspension of 10 mmol Fe / l, a hydrodynamic particle diameter of approx. 65 nm (PCS) and a Brownian relaxation amplitude of 1.7 mT / mol Fe (magnetic relaxometry) of the separating device 1 are passed through one of the feed lines 5 , 6 fed, the separation chamber is equipped with a matrix of small soft iron balls 8 . The electrical connection of the coil 2 to the AC voltage source is then established and the separating device 1 is subjected to an alternating magnetic field of approximately 20 mT. The separating device 1 is rinsed with distilled water and the passage is collected in a container 7 until it is colorless. The particles contained in this run and not separated by the alternating magnetic field had a diameter of 64 nm and a Brownian amplitude of 1.6 mT / mol Fe. The current is then reduced to zero and the separating device 1 is rinsed again. The rinsing collected in a separate container 7 contained separated particles with a diameter of 144 nm, which gave a Brownian amplitude of 33.6 mT / mol Fe.

Separation of magnetic particles with an inhomogeneous alternating magnetic field

In den Luftspalt eines Ferritkernes 4 mit Spule 2 gemäß Fig. 1 wird eine magnetische Trennsäule 1 eingebracht, die einen Ein- und Ausgang besitzt und eine Matrix aus kleinen Weicheisenkugeln 8 enthält. In Serie zur Spule 2 wird ein Kondensator geschaltet und in diesen Schwing kreis von einem Frequenzgenerator über einen Audioverstärker ein 1 kHz-Wechselstrom eingespeist. An Hand von Messungen wurde festgestellt, daß alle Komponenten bei dieser Frequenz keine signifikanten Verluste aufweisen.A magnetic separation column 1 is introduced into the air gap of a ferrite core 4 with coil 2 according to FIG. 1, which has an input and an output and contains a matrix of small soft iron balls 8 . A capacitor is connected in series with coil 2 and a 1 kHz alternating current is fed into this oscillating circuit from a frequency generator via an audio amplifier. Measurements have shown that all components have no significant losses at this frequency.

Auf die Trennsäule 1 werden anschließend bei eingeschaltetem Strom (ca. 50 mT) 0,3 ml einer Magnetitsuspension mit 1 mol/l Fe, einem mittleren Teilchendurchmesser von 65 nm (PCS) und einer Brown- Amplitude von 1,6 mT/mol Fe aufgegeben. Danach wird solange mit destilliertem Wasser gespült und der Durch lauf aufgefangen, bis er farblos ist. Dieser Durchlauf enthielt Teilchen mit einem Durchmesser von 68 nm, die eine Brown-Amplitude von 1,8 mT/mol Fe ergaben.0.3 ml of a magnetite suspension with 1 mol / l Fe, an average particle diameter of 65 nm (PCS) and a Brown amplitude of 1.6 mT / mol Fe are then placed on the separation column 1 with the current switched on (approx. 50 mT) given up. Then it is rinsed with distilled water and the flow is collected until it is colorless. This run contained particles with a diameter of 68 nm, which gave a Brown amplitude of 1.8 mT / mol Fe.

Abschließend wird der Strom auf Null heruntergeregelt und die Trenneinrichtung erneut mit destilliertem Wasser gespült. Der Durchlauf wurde wiederum gesondert gesammelt und enthielt separierte und abgetrennte Teilchen mit 155 nm Durchmesser und einer Brown-Amplitude von 37,7 mT/mol Fe. Finally, the current is reduced to zero and the separator again with distilled water rinsed. The run was again collected separately and contained separated and separated particles with 155 nm diameter and a Brown amplitude of 37.7 mT / mol Fe.

Reference list

11

Trennsäule
Separation column

22nd

Spule
Kitchen sink

33rd

Spanneinrichtung
Clamping device

44th

Ferritkern
Ferrite core

55

Zufluß
Inflow

66

Zufluß
Inflow

77

Aufnahmebehälter
Receptacle

88th

Weichmagnetische Kugeln
Soft magnetic balls

Claims

1. A method for separating magnetic particles dispersed in flowable, preferably gaseous or liquid media in the nano and micrometer range, characterized in that the magnetic particles are acted upon with an inhomogeneous alternating magnetic field in such a way that particles which have a force in the direction of a higher field strength Experience alternating field, be separated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the magnetic field has a frequency of 1 mHz to 100 GHz, preferably has a frequency of 1 Hz to 10 GHz.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the alternating magnetic field DC magnetic field is superimposed.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the separation in one continuous process is carried out.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the separation process is discontinuous he follows.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized characterized in that at the same frequency several Separation processes are carried out.

7. The method according to claim 1 to 5, characterized characterized in that several separation processes with different frequencies.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that by changing the medium in which the magnetic particles are dispersed, the behavior the particles are changed in the alternating magnetic field.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the magnetic particles ferro- or contain ferrimagnetic substances.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized characterized in that the magnetic particles contain paramagnetic substances.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the magnetic to be separated Particles a particle size of 0.1 nm to 100 µm, preferably have from 1 nm to 10 μm.

12. The method according to claim 1 to 11, characterized characterized that it is in the field of technology, analytics, Fertility, histocompatibility, allergology, Infectious diseases, hygiene, genetics, virology, Bacteriology, toxicology, pathology, diagnostics and Therapy is used.

13. The method according to claim 1 to 12, characterized characterized that it is in bioseparation, at Binding assays, in magnetic relaxation, in the Energy absorption and used in hyperthermia.

14. Device for carrying out the method Claims 1-13, characterized in that they are made of a facility for generating sufficient alternating magnetic fields and one continuous or discontinuously operated separator.

15. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the alternating magnetic field by Permanent or electromagnet is generated that are arranged alternately.

16. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the frequency of the magnetic Alternating field is preferably above 100 Hz.

17. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the alternating magnetic field by means of current-carrying conductor is generated in the Separating device are arranged.

18. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the alternating magnetic field by Coils is generated.

19. The apparatus of claim 14 to 18, characterized characterized in that the separating device into one cut, soft magnetic core is used.

20. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that to generate the electrical Alternating field resonant circuits are provided.

21. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the separator is a Gradient of the alternating magnetic field Has matrix.

22. The apparatus according to claim 14, characterized characterized in that the separation device with a inner protective layer.

23. The device according to one of claims 14-22, characterized by a device for generating the magnetic alternating fields superimposed magnetic Constant fields.

24. compound containing magnetic substances, characterized in that they are a fraction magnetic particles in the nano and / or micrometer range contains that with an inhomogeneous magnetic Alternating field according to a method according to claims 1 to 13 from a dispersion containing magnetic particles were separated.

25. Connection according to claim 24, characterized in that it contains ferromagnetic or ferrimagnetic substances.

26. A compound according to claim 25, characterized in that the ferro- or ferrimagnetic substances are pure or substituted iron group metals, iron oxides, Ferrites, chromium dioxide or iron group metal compounds are.

27. A compound according to claim 24, characterized in that that it contains paramagnetic substances.

28. A compound according to claim 27, characterized in that the magnetic particles in surfactants, amino acids, Lipids, nucleotides, carbohydrates, natural or synthetic derivatives, activated carbons, silicon compounds and / or precious metals are embedded.

29. A compound according to claim 24, characterized in that they are magnetic nano and / or micrometer particles and contains structure-specific substances.

30. A compound according to claim 28, characterized in that the structure-specific substances are antibodies, Antibody fragments that bind specifically to receptors Agonists such as cytokines, lymphokines, endotheline or their antagonists, other specific peptides or Proteins, receptors, enzymes, enzyme substrates, nucleotides, Ribonucleic acids, deoxyribonucleic acids, carbohydrates or are lipoproteins.

31. A compound according to claim 29, characterized in that the structure-specific substances have a binding constant in the range of 10 ⁵ -10 ¹⁵ l / mol.

32. Connection according to claim 24 to 31, characterized characterized that they are in magnetic relaxometry, Magnetic resonance imaging, energy absorption, Hyperthermia, bioseparation and binding assays are used becomes.

33. Connection according to one of the preceding claims 24 to 32, characterized in that they are for a pharmaceutical preparation is used.