(57)【要約】【課題】ＤＮＡの安定性を損なうことが少なく、かつＤＮＡの機能が高効率に発現させる濾過材に適したＤＮＡ担持繊維の開発が強く求められる現状にあって、本発明は、ＤＮＡの安定性を維持し、かつＤＮＡ吸着特性を効率的に発現できるＤＮＡ担持繊維を提供し、また、これを用いた種々の用途に有用なＤＮＡ担持シートを提供すること【解決手段】無機酸化物を含む多孔質マトリックス内に吸着剤としてのＤＮＡを固定した粒子を、繊維の熱可塑性樹脂で形成された表面に融着して固定する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の表面にＤＮＡ固定化粒子が固着されているＤＮＡ担持繊維であって、該ＤＮＡ固定化粒子が、多孔質マトリックス中にＤＮＡを固定化した粒子であることを特徴とするＤＮＡ担持繊維。
【請求項２】
前記多孔質マトリックスが無機酸化物を含む請求項１に記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項３】
前記無機酸化物がコロイドを形成し得るものであり、前記粒子が、該無機酸化物のコロイドと固定すべきＤＮＡを含むコロイド溶液から該コロイドをゲル化して得られたものである請求項２に記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項４】
前記無機酸化物のコロイドが、シリカコロイドである請求項３に記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項５】
前記無機酸化物のコロイドが、シリカコロイドと、３価または４価の金属酸化物のコロイドと、の混合物である請求項３に記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項６】
前記コロイド溶液が、塩基性官能基を有するポリマーを含む請求項３〜５のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項７】
前記ポリマーが塩基性官能基を有するポリシロキサンである請求項６に記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項８】
前記繊維の少なくとも表面の一部または全部が熱可塑性樹脂からなる請求項１〜３のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維を含むＤＮＡ担持シート。
【請求項１０】
ＤＮＡ固定化粒子を繊維表面に固着したＤＮＡ担持繊維の製造方法であって、
繊維の熱可塑性樹脂を含む表面に、多孔質マトリックス中にＤＮＡを固定したＤＮＡ固定化粒子を加熱下で供給して熱融着させる工程を有することを特徴とするＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１１】
前記ＤＮＡ固定化粒子の前記繊維表面への熱融着が、該ＤＮＡ固定化粒子と該繊維表面を、該繊維表面を形成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度で接触させることにより行われる請求項１０に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１２】
前記ＤＮＡ固定化粒子と前記繊維表面の接触が、前記ＤＮＡ固定化粒子を分散させた気流の温度を前記熱可塑性樹脂の融点以上として前記繊維表面に接触させることにより行われる請求項１１に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１３】
前記多孔質マトリックスが無機酸化物を含む請求項１０〜１２のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１４】
前記無機酸化物がコロイドを形成し得るものであり、前記粒子が、該無機酸化物のコロイドと固定すべきＤＮＡを含むコロイド溶液から該コロイドをゲル化して得られたものである請求項１３に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１５】
前記無機酸化物のコロイドが、シリカコロイドである請求項１４に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１６】
前記無機酸化物のコロイドが、シリカコロイドと、３価または４価の金属酸化物のコロイドと、の混合物である請求項１４に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１７】
前記コロイド溶液が、塩基性官能基を有するポリマーを含む請求項１４〜１６のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１８】
前記ポリマーが塩基性官能基を有するポリシロキサンである請求項１７に記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【請求項１９】
前記ＤＮＡ固定化粒子の予備加熱温度が５０℃〜１５０℃に加熱された状態で前記繊維表面に接触する請求項１０〜１８のいずれかに記載のＤＮＡ担持繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物の遺伝子に作用して変異を起す変異原性物質を環境中から除去するための変異原性物質の吸着除去による環境浄化、または各種物質を選択的に分離するための物質分離に有用なDNA担持繊維及びその製造方法、ならびにDNA担持繊維を含むシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物個体の複製に関わる研究の進展に伴い、当該研究の主題は生命活動の把握に留まらず、この活動の中心的な役割を担う遺伝子、殊に種々の機能を生物個体外で発揮する遺伝子（以下、単にＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ：デオキシリボ核酸））の利用にも向けられている。
【０００３】
その一例として、特開平１０−１７５９９４号公報（特許文献１）では、種々の固定化担体にＤＮＡを固定化する技術が開示されている。この開示技術によれば、固定化担体が無機質固体であるものとして、その形状は粉体、バルク、フィルム状、板状、管状、繊維状体、それらの集合体、それからなる多孔体等とすることができ、その組成は酸化物、複合酸化物、炭化物、ハロゲン化物、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩等、より具体的にはハイドロキシアパタイト等のリン酸塩やカルシウム塩、シリカゲル、その他のケイ酸塩や、ガラスウール、ロックウール、それらの織布や不織布等、多岐に渡る形態に適用し得ると記載されている。このような形態で固定化されるＤＮＡとしては、ＤＮＡ単独に限定されず、多糖類やその誘導体、或いはコラーゲン等のタンパク質とともに固定化されるもの、並びにアルギン酸との複合体として固定化されるものが例示されている。この特許文献１では、種々の形態で構成されたＤＮＡ固定化複合体に関する固定化ＤＮＡの溶出割合を検証すると共に、変異原性物質としてエチジウムブロミドの吸着活性評価結果が記載されている。
【０００４】
また、特開２００１−８１０９８号公報（特許文献２）では、水不溶性ＤＮＡ架橋体とその環境浄化材料としての利用方法について開示されている。この水不溶性ＤＮＡ架橋体は、二本鎖ＤＮＡが水中又は無溶媒の条件下で、紫外線照射によって二本鎖ＤＮＡ間に架橋を生じる点に着目し、支持体上に水溶性ＤＮＡ水溶液等で液膜又は薄膜を被着させた後、紫外線照射によってＤＮＡを自己架橋し、不溶化したものである。この技術で好適に用いられるＤＮＡとして、魚類の精巣又は動物の胸腺由来のもの、具体的にはサケ、ニシン、タラの白子（精巣）、或いはｐｏｌｙ（ｄＡ）−ｐｏｌｙ（ｄＴ）型の配列を有する合成ＤＮＡなどが例示されている。この様な支持体の形状及び材質として、多孔性のものを含む板状、球状（直径０．１ｍｍないし１０ｍｍを例示）、または繊維状が挙げられ、合成樹脂、ガラス、セラミックス、金属、又は天然繊維（セルロース又はパルプ並びにこれらを化学的に加工した物を例示）が開示されている。係る架橋体は、タバコのフィルター、空気浄化器の気体濾過材、飲料水、食用水、飲料食品用の液体濾過材といった濾過材又は吸着剤、環境ホルモンや有害金属を固定する環境浄化材料などの用途に有用である。
【０００５】
一方、特開２００４−３０７０号公報（特許文献３）では、少なくとも表面が熱可塑性樹脂を含む繊維の表面に固体粒子を担持した繊維又は繊維シートと、その製造技術とが開示されている。この文献に記載された技術によれば、バインダー等により固体粒子を繊維に固定する従前技術に比べて、固体粒子の表面特性を有効に保持したまま、しかも固体粒子が均一に繊維表面に固着した繊維又は繊維シートを提供することができる。
【特許文献１】特開平１０−１７５９９４号公報
【特許文献２】特開２００１−８１０９８号公報
【特許文献３】特開２００４−３０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、水中でのＤＮＡ溶出を防ぎ、その安定性を保つための固定化方法として酸化物コロイド分散液とＤＮＡを分散状態で含む分散液、または酸化物コロイド、塩基性官能シロキサンとＤＮＡを分散状態で含む分散液から、分散媒を除去することにより得られるＤＮＡ固定多孔質酸化物ゲルとしてＤＮＡを固定化する技術に関する発明を、特願２００３-１５２６１９号、特願２００４-２０７２５３号として出願している。これらの技術により得られるＤＮＡ複合体には、ガスおよび液体の浸透に必要な細孔が形成されており、優れた環境濾過材として適用できる。
【０００７】
このように、本発明者らは、変異原性物質等の吸着除去、物質分離など、多岐に渡る利用を図り得る素材として、ＤＮＡが固定化された素材を提案している。このようなＤＮＡ固定素材を濾過材等に適用するには、ＤＮＡを含む分散液を繊維若しくは予めシート化された繊維シートに直接にコーティングし、付着担持させる方法がある。この分散液を用いる方法では、ＤＮＡ固定素材におけるＤＮＡの担持量が制限されるという問題、或いは繊維間の通孔が閉塞されてしまうなどといった種々の問題が生じる場合がある。また、熱可塑性繊維中へＤＮＡ素材を直接包埋する方法を用いる場合は、繊維中への練りこみおよび溶融紡糸に際して、ＤＮＡ固定素材が長時間に渡って高温にさらされるため、ＤＮＡによる機能劣化が避けられない場合が多いという課題が残される。従って、表面が熱可塑性樹脂からなる繊維にＤＮＡを融着させる技術においては、ＤＮＡのように熱安定性の低い物質を融着固定する際の課題をどの様に克服するのかについての有効な解決手段が未だ見あたらないのが現状である。
【０００８】
ＤＮＡの安定性を損なうことが少なく、かつＤＮＡの機能が高効率に発現させる濾過材に適したＤＮＡ担持繊維の開発が強く求められる現状にあって、本発明は、ＤＮＡの安定性を維持し、かつＤＮＡ吸着特性を効率的に発現できるＤＮＡ担持繊維を提供し、また、これを用いた種々の用途に有用なＤＮＡ担持シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的の達成を図るため、本出願の第一発明に係るＤＮＡ担持繊維は、繊維の表面にDNA固定化粒子が固着されているDNA担持繊維であって、該DNA固定化粒子が、多孔質マトリックス中にDNAを固定化した粒子であることを特徴としている。
【００１０】
本出願の第二発明に係るＤＮＡ担持繊維シートは、上述した第一発明に係るＤＮＡ担持繊維が繊維集合体としてシート化されたものであることを特徴としている。
【００１１】
さらに、本出願の第三発明に係るＤＮＡ担持繊維の製造方法は、ＤＮＡ固定化粒子を繊維表面に固着したDNA担持繊維の製造方法であって、
繊維の熱可塑性樹脂を含む表面に、多孔質マトリックス中にDNAを固定したDNA固定化粒子を加熱下で供給して熱融着させる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本出願に係る発明によれば、ＤＮＡを多孔質マトリックス中に固定されたＤＮＡ固定化粒子を用いることにより、熱などに対するＤＮＡの安定性を格段に向上し、ＤＮＡの機能をそこなうことなく繊維表面に簡便かつ強固に固定できる。これによって得られたＤＮＡ担持繊維は、織物、不織布などの原料繊維として利用できる。このＤＮＡ担持繊維を用いた布、繊維束、シート、不織布などは濾過材、吸着材などとして利用でき、ガスまたは液体との接触効率が格段に向上し、ＤＮＡ由来の吸着機能を十分に発揮できるものである。さらに、本発明によればＤＮＡは多孔質マトリックス中に閉じ込められており、水中で使用した場合ＤＮＡの溶出が低く抑えられまた微生物などによるＤＮＡの分解も受けにくく、フィルターとしての優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によれば、繊維の表面にＤＮＡ固定化粒子を固着させたＤＮＡ担持繊維、このＤＮＡ担持繊維を含むＤＮＡ担持繊維シート、このＤＮＡ担持繊維シートからなるＤＮＡ担持フィルター、並びにＤＮＡ担持繊維の製造方法を提供するものである。本発明に言う「ＤＮＡ固定化粒子」とは、多孔質マトリックス中にＤＮＡを固定した固体粒子であり、固定されたＤＮＡは本発明で目的とする吸着機能を保持しているものである。なお、多孔質マトリックスは、多数の細孔を仕切る基材部分であり、例えば、細孔となる空隙を内包する網目構造や、細孔を仕切る細孔壁などの形態をとるものである。この多孔質マトリックス構造はＦＥ−ＳＥＭで観察可能である。また、ここに言う「固着」とは、繊維と粒子とが、ガスまたは水の流れによって脱落することなく繊維の表面に粒子が接着されていることを意味する。
【００１４】
ＤＮＡ固定化粒子は、ＤＮＡを多孔質マトリックス中に固定化した構造を有する。ＤＮＡを多孔質マトリックス中に固定化することによって、繊維への固着プロセスにおけるＤＮＡの熱劣化が緩和され、繊維に固着された後の吸着性能劣化が低減される。このような多孔質マトリックスとして、金属、ポリマー、ハロゲン金属化合物、酸化物およびこれらの複合体を適宜に選択することができる。このマトリックス形成は、ＤＮＡとマトリックスの構成成分とを分散状態とした分散液を直接に固化させる手段、または、予め形成された多孔質マトリックスにＤＮＡ分散液を含浸させ、固化させる手段など、任意好適に選択することができるが、固定化粒子の外部と連通する多数の細孔内にＤＮＡが固定された多孔質とする必要がある。このような耐熱性及び細孔による外部との接触を図り得るとの観点から、多孔質マトリックスは無機酸化物を含むものが好ましい。さらに、無機酸化物を主体として多孔質マトリックスを形成することで、無機酸化物に由来する耐熱性及びＤＮＡＮの固定化機能を有効に発揮させことができ、より好ましい。
【００１５】
多孔質マトリックスが無機酸化物を主体として形成されているＤＮＡ固定化粒子としては、無機酸化物コロイドとＤＮＡとを分散状態で含むコロイド溶液から無機酸化物をゲル化して得られるＤＮＡが固定化された多孔質無機酸化物の粒子（以下ＤＮＡ固定化ゲル粒子という）が好適に利用し得る。このゲル化は、コロイド溶液から分散媒を除去する過程においてこの無機酸化物コロイドを二次凝集させる方法などによって行うことができる。この二次凝集は分散媒の蒸発除去、二次凝集を生じさせるイオンや溶媒の添加などにより生じさせることができ、得られたゲルは、最終的に乾燥状態とし、繊維に固着させるＤＮＡ固定化ゲル粒子とすることができる。無機酸化物コロイドとしては、たとえば、コロイダルシリカ、コロイダル酸化アルミニウム、コロイダル酸化鉄、コロイダル酸化ガリウム、コロイダル酸化ランタン、コロイダル酸化チタニウム、コロイダル酸化セリウム、コロイダル酸化ジルコニウム、コロイダル酸化スズ及びコロイダル酸化ハフニウムなどを挙げることができる。乾燥ゲルの安定性及び経済性から少なくともコロイダルシリカを用いることが好ましい。
【００１６】
コロイダルシリカを含む、あるいは主成分とする無機酸化物コロイド混合物でＤＮＡを固定化する場合には、コロイダルシリカを主成分とし、これに、３価または４価の金属酸化物コロイドを形成する酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタニウム及び酸化ジルコニウムから選ばれた１種または２種以上の金属コロイドを添加して調製したものを採用することが更に好ましい。価数が３価または４価である金属コロイドを加えるとＤＮＡのリン酸官能基と金属イオンとの結合が形成され、ゲル状態であるＤＮＡの酸化物ゲルへの担持能が強くなり、たとえば水中での脱落が抑えられる。コロイド中の固形分換算で、コロイダルシリカと３価または４価の無機酸化物の合計量に対する３価または４価の金属酸化物の含有割合が０.１〜５０重量％であるのが好ましい。これらのコロイドは水熱反応により合成できる。また、水に分散した状態の無機酸化物コロイドは市場で入手が可能である。固形分として、ＤＮＡ/無機酸化物の重量比が０.１/９９.９〜２５/７５で、より好ましく０.５/９９.５〜１０/９０である。このように得たコロイド分散液とＤＮＡ水溶液との複合化を行い、その後分散媒を加熱、噴霧乾燥、真空乾燥などの方法で除去しＤＮＡ複合酸化物のゲルを形成させることによって、二次的な凝集物として、本発明に用いることが可能なＤＮＡが固定されたゲル粒子が得られる。この際、ゲル強度を上げるためにＤＮＡの分解が起こらない程度にゲルを加熱処理することが好ましく、加熱温度としては２００℃以下、より好ましくは１５０℃以下で、加熱によりゲル強度の向上効果が得られる温度を採用する。さらに必要に応じ、無機酸化物コロイド間の二次凝集による結合を強化し、かつ、ＤＮＡとコロイドとの凝集及びコロイドの凝集を防ぐ目的で、第三成分を加えてもよい。この第三成分は特に限定されないが、コロイドの凝集を促進する酸及び塩基、水溶性金属化合物、金属アルコキシドなどを好適な添加剤として挙げることができる。
【００１７】
また、コロイダルシリカを含む多孔質マトリックスに補助成分として塩基性官能基を有するポリマーを好適に使用することもできる。この場合では、塩基性官能基は、ＤＮＡのリン酸基と酸・塩基構造を形成することにより、ＤＮＡをその２重らせん構造を保ったまま、多孔質マトリックスに強固に固定することができる。塩基性ポリマーとしては、塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンが好ましい。塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンとしては、ＤＮＡ固定多孔質酸化物を製造する際に、コロイド粒子や、ＤＮＡとの均一な分散・溶解液を調製することが容易なものが好ましい。このような塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンは、塩基性官能基を有するシラン化合物を加水分解縮合させることにより得ることができる。シラン化合物の塩基性官能基を有するシラン化合物としては、式（１）〜式（５）で表される化合物のいずれか１種または２種以上を好ましい具体例として挙げることができる。
【００１８】
【化１】
2006152471.tif 000002
【００１９】
この式（１）中、Ｒ1は水素または炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ3とＲ4は独立して炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜８の２価の炭化水素基、または、−ＮＨ−を有する２価基を示し、ｎは０、１または２のいずれかを示す。
【００２０】
【化２】
2006152471.tif 000003
【００２１】
この式（２）中、Ｒ1、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は、それぞれ独立して炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜８の２価の炭化水素基、または、−ＮＨ−を有する２価基を示し、ｎは０、１または２のいずれかを示す。
【００２２】
【化３】
2006152471.tif 000004
【００２３】
式（３）中、Ｒ1、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は、それぞれ独立して炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜８の２価の炭化水素基、または、−ＮＨ−を有する２価基を示し、ｎは０、１または２のいずれかを示し、Ｘ-はアニオンを示す。
【００２４】
【化４】
2006152471.tif 000005
【００２５】
式（４）中、Ｒ3、Ｒ4は、それぞれ独立して炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ7、Ｒ8は、それぞれ独立して２価の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜８の２価の炭化水素基、または、−ＮＨ−を有する２価基を示し、ｎは０、１または２のいずれかを示す。
【００２６】
【化５】
2006152471.tif 000006
【００２７】
式（５）中、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ9は、独立して炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、Ｒ7、Ｒ8は、独立して２価の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜８の２価の炭化水素基、または、−ＮＨ−を有する２価基を示し、ｎは０、１または２のいずれかを示す。
【００２８】
これらの式（１）〜（５）中、Ｒ1、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ9が示す炭素数１〜８の１価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｓ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ-ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基などの炭素数１〜８の鎖状、分枝状、または環状アルキル基や、フェニル基などの芳香族炭化水素基を挙げることができる。式（１）〜（５）中、Ｒ2が示す炭素数１〜８の２価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などの炭素数１〜８の鎖状、分枝状、または環状の２価のアルキレン基や、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基などの炭素数１〜８の２価の芳香族炭化水素基を挙げることができ、−ＮＨ−を有する２価基としては、具体的に、−ＮＨ−や、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などの２価の炭化水素基の１つまたは２つが窒素原子に結合して形成される基などを挙げることができ、具体的に、−Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6−、−Ｃ3Ｈ6ＮＨＣ2Ｈ4−、−ＣＨ2ＮＨＣ3Ｈ6−、−Ｃ2Ｈ4ＮＨＣＨ2−、−Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ2Ｈ4−、−Ｃ3Ｈ6ＮＨＣ3Ｈ6−などを例示することができる（これらの基のアルキレン基は直鎖上でも分岐鎖状でもよい）。式（４）、（５）中、Ｒ7、Ｒ8が示す２価の炭化水素基としては、炭素数が限定されるものではなく、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などの鎖状、分枝状、または環状の２価のアルキレン基や、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基などの２価の芳香族炭化水素基を挙げることができ、具体的に、メチレン基、エチレン基などを例示することができる。式（３）中、Ｘ-が示すアニオンとしては、４級アミノ基を有するシロキサンカチオンと対イオンを形成できるものであれば、いずれのものであってもよく、例えば、ハロゲンイオンなどを挙げることができる。
【００２９】
上記式（１）〜（３）で表される化合物として、具体的には、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5）2、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5）2、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、ＣＨ3ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5）2、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5）2、Ｃｌ-（ＣＨ3）3Ｎ+Ｃ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、Ｃｌ-（Ｃ4Ｈ9）3Ｎ+Ｃ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3などを挙げることができる（これらの化合物の有するアルキル基及びアルキレン基は直鎖上でも分岐鎖状でもよい）。
【００３０】
また、上記式（４）及び式（５）で表される化合物として、式中、Ｒ2、Ｒ7、Ｒ8が、例えば、それぞれメチレン基、エチレン基、トリメチレン基などの２価の炭化水素基を示し、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ9が、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基などの１価の炭化水素基を示すものなどを具体的に挙げることができ、式（６）で表される化合物を、好ましいものとして挙げることができる。
【００３１】
【化６】
2006152471.tif 000007
【００３２】
このような塩基性官能基の中、特に２級アミノ基、３級アミノ基及び４級アミノ基を含む塩基性官能が好ましい。本発明で第三成分として好適に適用される塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンは、塩基性官能基を有するシラン化合物、好ましくは上記式（１）〜（６）で表される塩基性官能基を有するシラン化合物のいずれか１種または２種以上を水系の分散媒または溶媒に分散または溶解させることにより塩基性官能基を有するシロキサン化合物の加水分解縮合物として得ることができる。このポリオルガノシロキサンは、必要に応じてアルキルシロキサン成分や、フェニルシロキサン成分などを、本発明の目的効果を損なわない範囲で含有するものであってもよい。かかる成分を有する塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンとして、例えば、上記塩基性官能基を有するシラン化合物に、アルキルシラン化合物や、フェニルシラン化合物などを加えて加水縮重合させることにより共重合体として得られるものであってもよい。
【００３３】
塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンを形成する塩基性官能基を有するシロキサン化合物の加水分解方法としては、上述した塩基性官能基を有するシラン化合物を直接に水に直接に添加して加水分解してもよいが、アルコール、ケトンなどの有機分散媒を添加した後、水に添加しても、またアルコール、ケトンなどの有機分散媒と水との混合分散媒に添加し加水分解させてもよい。また、必要に応じて、有機分散媒を含むものにおいては水への溶媒置換を行い、塩基性官能基を有するシロキサンの水系分散液を得てもよい。
【００３４】
多孔質マトリックスに、塩基性官能基を有するポリオルガノシロキサンを用いる場合、塩基性官能基を含有するポリオルガノシロキサンとコロイドを形成する無機酸化物の重量比は、ポリオルガノシロキサン／無機酸化物が、０.１／９９．９〜２５／７５であることが好ましく、より好ましく０.５／９９.５〜１０／９０である。塩基性官能基を含有するポリオルガノシロキサン／無機酸化物の重量比が０．１／９９.９以上であると、ＤＮＡのリン酸基との結合によりＤＮＡの固定が適性になされ、０.５／９９.５以上であると、この効果がより顕著となる。一方、塩基性官能基を含有するポリオルガノシロキサン／無機酸化物の重量比が２５／７５以下であると、細孔がコロイド酸化物間に効率的に形成され、１０／９０以下であると、この効果がより顕著となる。また、ＤＮＡ/酸化物マトリックスの重量比は０.１/９９.９〜２５/７５で、より好ましく０.５/９９.５〜１０/９０である。
【００３５】
既に述べたとおり、多孔質マトリックスに形成された細孔は、ＤＮＡを固定する機能と、ＤＮＡに捕捉される物質とＤＮＡとの接触を可能とする場所を提供する機能を担う。このような細孔を形成可能な無機酸化物コロイドとしては、その直径が５〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、１０〜５０ｎｍである。無機酸化物コロイドの直径が５ｎｍ以上であると、細孔のサイズが大きく保たれ、ＤＮＡが捕捉しようとする物質とＤＮＡとの接触が十分になされ、無機酸化物コロイドの直径が１０ｎｍ以上であると、かかる効果がより顕著に得られる。一方、１００ｎｍ以下であると、細孔の数を多く確保できると共に、ＤＮＡの水溶液への溶出を抑制し、多孔質マトリックスにＤＮＡが強固に固定され、無機酸化物コロイドの直径が５０ｎｍ以下であると、かかる効果がより顕著に得られる。
【００３６】
このようにして得たＤＮＡ固定化ゲル粒子は、上述した直径を有するコロイド同士が凝集した状態で、種々の粒径を有する粒子として得られるものであるが、後述するＤＮＡ担持繊維およびＤＮＡ担持繊維シートへの固定方法発明で用いるために、所定の粒径に整粒することが望ましい。この所定粒径を達成するに辺り、上述したように乾燥ゲルを得る工程で噴霧乾燥法を用いることができる。また、乾燥ゲルをバルク体として調製する場合には、例えばミル等、周知の装置によって粉砕して用いることができる。本発明に好適なＤＮＡ固定化ゲル粒子の粒子径は、０．１μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１〜１００μｍである。
【００３７】
次いで、ＤＮＡ固定化粒子を繊維若しくは繊維シートに固着する手段につき説明する。ＤＮＡ固定化粒子の固着に当たり、繊維表面にＤＮＡ固定化粒子を固定できれば、特に限定されるものではないが、ＤＮＡ固定化粒子として、上記のＤＮＡ固定化ゲル粒子を用いる場合は、たとえば、前述した特許文献３に記載の技術が好適に用いられる。すなわち、この技術に基づく融着装置は、ＤＮＡ固定化ゲル粒子を一定温度に保持するための予備加熱手段、加熱された粒子を繊維あるいは繊維シートに固着させるための粒子接触手段を
有する。繊維素材としては、少なくとも表面の一部あるいは全部が熱可塑性樹脂である繊維を用いる。繊維表面の熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないがＤＮＡの熱安定性を考慮して繊維の少なくとも表面が融点２００℃以下、好ましくは１７０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である熱可塑性樹脂からなるものを用いる。融点が２００℃より高いと、ＤＮＡ固定化ゲル粒子の温度及びまたは当該粒子を繊維表面に衝突させるための気流温度を２００℃より高い温度に設定する必要があるため、ＤＮＡの劣化による吸着能の低下が進行しやくなる場合がある。従って、繊維表面を構成する熱可塑性樹脂の融点として比較的低い温度で固着可能なものを採用すると共に、ＤＮＡ固定化ゲル粒子を予備加熱した後、これを繊維表面若しくは繊維シート表面に搬送する際の気流温度を比較的高温とすることにより、ＤＮＡに対する熱的な影響を緩和する手段を採ることが好ましい。この際、繊維表面を構成する熱可塑性樹脂の融点は特に限定されるものではないが、たとえばパラフィンのようにあまり低すぎるとその素材自体の強度が無く、使用目的によってはＤＮＡ固定化ゲル粒子の脱落などの問題が生じる場合があるので、５０℃以上とするのが好ましい。特に好ましい樹脂として高密度ポリエチレンおよび低密度ポリエチレンがある。また、この際に用いる繊維の構造として、繊維表面の全部あるいは一部が（部分的に）比較的融点の低い熱可塑性樹脂より構成されていれば良く、たとえば、繊維表面に上述した融点を満たす熱可塑性樹脂を配置し、より高融点の樹脂を芯として配置した複合繊維は好適に利用できる。
【００３８】
ＤＮＡ固定化粒子を固着させる繊維の繊維径は、おおむね０.１μｍから３ｍｍ程度、好ましくは５μｍから５００μｍ程度である。なお、この範囲の繊維径であっても固着させる粒子の平均粒子径の１倍以上、より好ましくは３倍以上であることが望ましい。このような繊維径の繊維を用いることにより、粒子を安定して繊維表面に付着させることが可能となる。なお、繊維径と粒子径のもっとも最適な関係は、固着対象が繊維を一本一本引き伸ばして並べたような繊維単体であるか、織布あるいは不織布のように繊維を絡合させた繊維シートとして利用するかによりことなる。特に繊維シートの場合は、繊維径のみならず繊維間の空隙の大きさにより最適な粒子径も変化するので適宜予備試験をして最適な組み合わせを決めることができる。固着させる粒子の粒径としては、ＤＮＡ固定化粒子の調整方法の説明において述べたように０.１〜５００μｍより好ましくは１から１００μｍであるが、固着前の粒子がこれより大きな粒径を有していてもあるいは、繊維径よりも大きな粒子径を有していても、固着過程で微細化されこの範疇および繊維径より小さい粒径を有していれば問題はない。さらに、固着させる粒子の選定としては、たとえばフィルターとしての使用場所、目的などによりその選定が異なる。たとえば、大きな粒子を用いた場合は固着できる重量が大きくなり吸着容量が必要な場合に好適である。一方、小さな粒子を用いた場合は固着できる重量は小さくなるが、固着粒子の表面積が増加するため吸着速度を要するような場合に好適である。ちなみに、小さな繊維径の繊維あるいは繊維シートと小さな粒子径のＤＮＡ固定化ゲル粒子の組み合わせは、繊維の表面積および粒子の表面積ともに大きくなり吸着速度が速く、吸着容量もそれなりに大きくすることができる。
【００３９】
繊維あるいは繊維シートへＤＮＡ固定化粒子を固着させるための粒子の予備加熱温度は、繊維表面を形成する樹脂の融点および前記気流の温度にも依存するが、ＤＮＡの二重らせん構造を維持するために１５０℃以下であるのが好ましく繊維への付着性を考慮して５０℃以上、より好ましくは７０℃以上である。さらに、この粒子の加熱保持時間は、当該粒子中に埋設されたＤＮＡの安定性を考慮して短時間であるほど望ましいが、繊維表面への固着強度を考慮して１分以上、３０分以内とするのが良い。粒子の繊維表面への供給方法としては、繊維あるいは繊維シートに固着させる粒子が目的の温度で接触あるいは衝突できればよいが、連続的にこの固着操作を実施する場合は、繊維あるいは繊維シートを一定速度で供給しながらたとえば所定温度に加熱した粒子をノズルから気流とともに噴霧し衝突させることで実施できる。このとき、繊維束の場合は繊維束を一定の幅に概略均等に拡幅し、この拡幅面に向かって噴霧供給することがよい。同様に繊維シートの場合は、シートの面に向かって噴霧供給する方法がよい。
【００４０】
ＤＮＡ固定化粒子を繊維表面に衝突させるための気流の温度は、繊維表面の融点以上であればよいが、あまり高すぎると繊維表面を激しく溶かし粒子が繊維中へ埋没してしまい、期待する吸着機能が損なわれ、或いは固着する繊維を破断してしまう場合がある。このような観点から、上記粒子の加熱温度として、固着するための表面を構成する熱可塑性樹脂の融点から、この融点よりも１００℃程度高い温度範囲を超えない温度とすることが好ましい。上限温度としては、２５０℃以下の温度、より好ましくは２００℃以下の温度である。また、気流の流速は繊維表面の熱特性、粒子のサイズや比重などに依存するため、設計に応じて任意好適に決定し得るものである。
【００４１】
このようにして得られたＤＮＡ固定化粒子を固着した繊維あるいは繊維シートは、粒子が、繊維表面に粒子間同士が固定することなしに独立した形(粒子同士が接触して存在する場合がある)で存在するため、繊維および繊維シートの持つ風合いを損なわないので、種々の形状への加工を施すことが可能で、目的の用途に用いることのできる形態にすることができる。なお本出願に言う繊維シートとは、繊維シートを構成する繊維の表面の一部あるいは全部が少なくとも熱可塑性樹脂からなる不織布や織布あるいはメッシュ状のシートを指す。たとえば、不織布状繊維シートを直接あるいは、保型性のよい他の不織布などではさんでひだ折加工を施し、ろ過面積を増加させた状態でフィルターとして利用できる。また、側面に穴の開いた円筒状のパイプに巻きつけカートリッジ形式の液体フィルターなどにも利用可能である。繊維であれば、たとえばＤＮＡ固定化粒子を固着後に不織布状あるいは織物状に加工して前記不織布状繊維シートと同様に用いることも出来るし、繊維のまま束にし水中に吊り下げ固定して用いる、などの利用が可能である。
【実施例】
【００４２】
以下、本出願の実施例につき、変異原性物質の一例としてエチジウムブロミドの吸着能を評価した結果を例示して説明する。この実施例では、説明の理解を容易とするため、形状、寸法、数値的条件及びその他の特定条件を例示して説明するが、本願発明は、これら特定条件にのみ限定されるものではなく、本願発明の目的の範囲内で設計の変更及び変形を行うことができる。
（ＤＮＡ固定化ゲル粒子の調製例１）
まず、５重量部のサケの白子から得られた二本鎖ＤＮＡ（平均分子量６ｘ１０6ダルトン）を１０００重量部のイオン交換水に１日間かけて溶かし、ＤＮＡの水溶液を得た。次いで、固形分３０重量％の市販シリカゾルである『スノーテックスＣＭ』（日産化学工業（株）製，商品名）８００重量部に、固形分２０重量％の市販アルミナゾルである『アルミナゾル５２０』（日産化学工業（株）製，商品名）２０重量部を攪拌しながら添加した。その後、得られたＤＮＡの分散液を５０℃で２４時間乾燥し、ＤＮＡの含有量が約２重量％のＤＮＡ固定多孔質酸化物ゲルを得た。この乾燥ゲルをボールミルで粉砕して粒径が約２０μｍの調製例１に係るＤＮＡ固定多孔質粒子を得た。
【００４３】
（ＤＮＡ固定化ゲル粒子の調製例２）
まず、１００重量部のＨ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3を１０００重量部のイオン交換水に添加し、５日間反応させた後、エバポレーターを用いて６０℃で分散媒を約９００重量部留徐した後、２００重量部のイオン交換水を添加し、約４００重量部の塩基性官能基を有するシロキサン水溶液を得た。次いで、５重量部のサケの白子から得られた二本鎖ＤＮＡ（平均分子量６ｘ１０6ダルトン）を１０００重量部のイオン交換水に１日間かけて溶かし、ＤＮＡの水溶液を得た。続いて、前述した市販シリカゾル８５０重量部に６５重量部の塩基性官能基を有するシロキサン溶液を添加し、約１５分間攪拌した。得られたコロイド分散液とＤＮＡの水溶液と混合し、得られたＤＮＡ・コロイド分散液を１５０℃の空気を用いてスプレードライ法で粒径約５０μｍ、ＤＮＡ含有量が約１．８重量％の調製例２に係るＤＮＡ固定多孔質粒子を得た。
【００４４】
（ＤＮＡ担持繊維の調製）
この実施例では、繊維径が約２０μｍのポリエチレン繊維（融点約１３５℃）をＤＮＡ固定化ゲル粒子の担持用繊維として用いた。まず、この繊維１００本を束としてロールに巻き、この繊維束をロールから巻きだした後、約５０ｍｍの幅で均一に拡げた。この巻出された繊維束の拡幅面に対して、前述した特許文献５に示す技術、即ち、予め上記酸化物粒子を種々に変えた予備加熱温度にまでヒーターで加熱し、ホッパーに貯蔵した。このホッパー内に貯蔵される時間は、各温度で３分間に統一した。次いで、この所定温度に維持された粒子をエジェクターにより定量供給する手段によって、１６０℃の温度条件に統一した気流で粒子を繊維表面に接触させて、繊維表面への固着を行った。然る後、固着後の繊維を室温近くにまで冷却し、余剰粉体をエアガンにより払い落としながら繊維をロールに巻き取り、評価試料とした。
【００４５】
（ＤＮＡ担持繊維シートの調製）
繊維シートの一例として、この実施例では、繊維径約１０μmのポリエチレン（融点約１３５℃）が鞘、ポリプロピレン（融点約１６０℃）が芯からなる芯鞘型の複合繊維からなる湿式法により抄紙した不織布（面密度約５０ｇ／ｍ2）を用いた。幅５０ｍｍの不織布に上述した担持繊維と同一の技術によって、ホッパーに貯蔵する際の粒子の予備加熱温度を種々に変え、粒子の固着を行った後、余剰粉体除去を経て評価試料を得た。
【００４６】
（実施例１）
前述したＤＮＡ担持繊維を用い、前述した調製例１に係るＤＮＡ固定化ゲル粒子を用い、予備加熱温度を１００℃として、実施例１に係る評価試料とした。この際、固着後の繊維には、長さが１０ｍの繊維束を切り出し、重量を測定したところ、重量が０．３５ｇから０．５２ｇに増加していた。
（実施例２）
前述した不織布をＤＮＡ担持繊維シート用の基材とし、前述した調製例１に係るＤＮＡ固定化ゲル粒子を用い、予備加熱温度を７０℃として、実施例２に係る評価試料を得た。得られた不織布試料はＤＮＡ固定化ゲル粒子の担持により、担持前の不織布よりも白っぽくなっていた。得られたＤＮＡ担持不職布を４０ｃｍ2切り出し、重量増を測定し、その担持量は表中に記載した。
（実施例３）
予備加熱温度を１００℃とした以外は実施例２と同様にして、実施例３に係る評価試料を得た。得られた不織布は実施例２同様の外観であった。得られたＤＮＡ担持不職布を４０ｃｍ2切り出し、重量増を測定し、その担持量は表中に記載した。
（実施例４）
予備加熱温度を１５０℃とした以外は実施例２と同様に行い、実施例４に係る評価試料を得た。本実施例で得られた不織布は実施例１および２に比べて白色がより強くなった。得られたＤＮＡ担持不職布を４０ｃｍ2切り出し、重量増を測定し、その担持量は表中に記載した。
（実施例５）
予備加熱温度を１００℃、ＤＮＡ固定化ゲル粒子として、前述の調製例２に係る粒子を用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例５に係る評価試料を得た。得られた不織布は実施例２と同様な外観を呈していた。得られたＤＮＡ担持不職布を４０ｃｍ2切り出し、重量増を測定し、その担持量は表中に記載した。
【００４７】
なお、実施例１〜５において得られた評価試料は手で触っても、容易に粒子の脱落は生じなかった。
(比較例)
０.１４５gのＤＮＡ固定酸化物粒子調整例２の粉末を評価に直接に用いた。
【００４８】
（エチジウムブロミドの吸着による評価）
この様にして得られた実施例及び比較例に係る各評価試料を以下の手法により、変異原性物質の一例であるエチジウムブロミドの吸着能により評価した。まず、脱イオン水に５７ｐｐｍになるようにエチジウムブロミドを溶かした試験液を調製し、上述した評価試料を、攪拌せずに室温で７日浸漬した後、夫々の試験液の４７０ｎｍにおける吸光度を測定することにより、各評価対象が吸着したエチジウムブロミドの量として評価した。この際、吸着前の濃度でのエチジウムブロミドの吸光度Ｉ0を用い、吸着後の溶液の吸光度Ｉを測定することにより、ＩS＝１００×（Ｉ0−Ｉ）÷Ｉ0からエチジウムブロミドの吸着率ＩS（以下、ＥＢ吸着率と称する）を算出した。吸着後の担持加工繊維および不織布に３６６ｎｍの紫外線ランプを照射し、暗室の条件下でインターカレーション特性を観察した。
【００４９】
実施例１〜５として得られた各評価試料について、上述のエチジウムブロミドの吸着による評価を実施した。その評価結果を、評価に用いた繊維あるいは不織布重量などの各種条件とともに表１に示す。比較例においては、調整例2の粉末０.１４５ｇ直接に臭化エチジウム溶液に入れ、攪拌せずに7日後のＥＢ吸着率を測定したところ、７０％であった。この表１から理解できるように、実施例１〜５の各評価試料にあっては、比較例の粉末の形態と比べて比較的高い値を示し、吸着特性の発現が高速であることが確認できた。加えて、ＵＶランプによるインターカレーション機能の確認により、すべての実施例で強い蛍光が観察され、ＤＮＡの２重螺旋によるインターカレーション機能が保たれていることが確認できた。なお、実施例で得られた不織布表面を電子顕微鏡で観察したところ、粒子は破砕され初期の粒径より小さくかつ繊維径の数分の１程度になっていた。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
本実施例および比較例より、本願発明のＤＮＡ固定化ゲル粒子をＤＮＡ固定化粒子として用い、本願請求の担持方法により繊維および繊維シートへ担持することにより、熱に弱いＤＮＡを変異原性物質に対するインターカレーション機能を損なうことなくまた、多孔質酸化物粒子の細孔を維持したまま、安定して担持でき、かつ吸着特性が素早く発現されること事が示された。