(57)【要約】【課題】捕集対象物質を選択的に吸着し、簡易に捕集することが可能な捕集方法及びシステム（装置）を提供すること、更に、この捕集システムを用いた捕集対象物質の分析方法及び装置を提供すること。【解決手段】吸着剤としての２重らせんＤＮＡを固相化し、これに被処理水を接触させて捕集対象物質を２重らせんＤＮＡに吸着させた後、溶離剤を用いて溶離処理を行い、溶離剤中に捕集対象物質を回収する。捕集対象物質を検出対象物質とすることで溶離処理後の溶離剤を分析することで被処理水中での検出対象物質の有無または量を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相中の捕集対象物質の捕集方法において、
２重らせんＤＮＡを含む固体相に捕集対象物質を含有する被処理水を接触させて、該被処理水中の捕集対象物質を該固体相に吸着させる吸着工程と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させ、吸着された捕集対象物質を溶離液中に溶離させる溶離工程と、
溶離した捕集対象物質を含む溶離液を回収する回収工程と、
を有することを特徴とする捕集対象物質の捕集方法。
【請求項２】
前記吸着工程、前記溶離工程及び前記回収工程をこの順に繰り返して行う請求項２記載の捕集方法。
【請求項３】
前記固体相は２重らせんＤＮＡと該２重らせんＤＮＡを保持する無機多孔質マトリックスを有する請求項１または２記載の捕集方法。
【請求項４】
前記無機多孔質マトリックスは、コロイダルシリカと塩基官能基を有するシロキサンを少なくとも用いて形成されたものである請求項３記載の捕集方法。
【請求項５】
前記親水性有機溶媒は、溶解度パラメーターが９以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の捕集方法。
【請求項６】
水性液体試料中での検出対象物質の有無または量を分析する分析方法において、
水性液体試料を被処理水とし、水性液体試料を中に含まれる検出対象物質を捕集物質として、請求項１ないし５に記載の捕集方法により、検出対象物質を溶離液中に回収する工程と、
回収された溶離液中での検出対象物質の有無または量を分析する工程と、
を有することを特徴とする分析方法。
【請求項７】
前記検出対象物質がダイオキシン類化合物である請求項６記載の分析方法。
【請求項８】
液相中の捕集対象物質の捕集装置において
２重らせんＤＮＡを含む固体相を保持し得る領域と、
前記固体相に捕集対象物質を含有する被処理水を接触させて、該被処理水中の捕集対象物質を該固体相に吸着させるための手段と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させて、吸着された捕集対象物質を溶離液中に溶離させるための手段と、
溶離した捕集対象物質を含む溶離液を回収するための手段と、
を有することを特徴とする捕集対象物質の捕集装置。
【請求項９】
前記固体相は２重らせんＤＮＡと該２重らせんＤＮＡを保持する無機多孔質マトリックスを有する請求項８記載の捕集装置。
【請求項１０】
前記無機多孔質マトリックスは、コロイダルシリカと塩基官能基を有するシロキサンを少なくとも用いて形成されたものである請求項９記載の捕集装置。
【請求項１１】
前記親水性有機溶媒は、溶解度パラメーターが９以上である請求項８ないし１０のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１２】
水性液体試料中での検出対象物質の有無または量を分析するための分析装置において、
２重らせんＤＮＡを含む固体相を保持し得る領域と、
前記固体相に検出対象物質を含有する水性液体試料を接触させて、該水性液体試料中の検出対象物質を該固体相に吸着させるための手段と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させて、吸着された検出対象物質を溶離液中に溶離させるための手段と、
溶離した検出対象物質を含む溶離液を回収するための手段と、
回収された溶離液中の検出対象物質の有無または量を検出するための検出手段と、
を有することを特徴とする分析装置。
【請求項１３】
前記検出対象物質がダイオキシン類化合物である請求項１２記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２重らせん構造を有するＤＮＡを用いた液相中の捕集物質の捕集システムに関し、特に捕集物質を効率的にかつ簡易的に捕集するシステムに関する。更に、本捕集システムを用いる捕集物質の分析方法および分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理やゴミ焼却で毒性が高いダイオキシンが排出されていたことが大きな社会問題として注目されている。一方、工業生産で発生する発ガン性物質や環境ホルモンとして疑われている他の化学物質による汚染も問題視されている。ダイオキシンの排出に関しては、高温燃焼と急速冷却などの対策を講じることにより、排出量の低減が図ってきているが、汚染されている工業用水や地下水に関しては、無害化の再生方法が求められている。現在、汚染されている水の再生方法として、吸着性が高い活性炭を用いる吸着法や、生物分解法、オゾン、光触媒、過酸化水素などによる分解法が提案されている。例えば、特許文件1では、水中の難分解性有機化合物の除去方法として、酸化触媒の存在下にオゾンで酸化処理し、更に紫外線及びオゾンで酸化処理する方法が開示されている。これらの方法においては、他の共雑物質も分解対象になってしまうため、分解対象物質の分解という観点から高効率な方法とはいえない場合がある。
【０００３】
一方、このような有害物質の排出量の評価や、汚染が疑われている領域の汚染状態の計測においては、これらの物質の含有量が微量である場合が多い。そこで、共雑物による影響を無くすのに、一般的に、採集、ろ過、抽出などの厳密な精製プロセスが必要になっている。具体的には、JIS K0312により定められているが、精製過程が非常に煩雑で、計測はかなり時間がかかっている。
【０００４】
一方、ＤＮＡは２重らせん構造を形成し、生体内で遺伝子情報を担うことが知られている。ＤＮＡの二重らせんには、発ガン性と疑われる化合物やダイオキシンのような平面的な化学構造をもつ芳香族系化合物を選択的にインターカレートされやすい。このＤＮＡの特異性を利用し、２重らせん構造のＤＮＡを用いて発ガン性化合物やダイオキシンなどの有害物質を選択的に除去する方法が提案されている（非特許文献１）。２重らせん構造をとるＤＮＡを環境浄化材料として使用するために、２重らせん構造をとるＤＮＡを固定化する技術が検討されている。
【０００５】
特許文献２には、デオキシリボ核酸の固定化方法として、デオキシリボ核酸のアルカリ金属塩とアルギン酸のアルカリ金属塩を２価の金属含有化合物で凝固させることによりデオキシリボ核酸を固定化する方法が開示されている。特許文献３には、ＤＮＡを環境浄化材料とする際に、紫外線照射によりＤＮＡを含む硬化物を得る方法が開示されている。この方法では、支持体上の水溶液もしくはその液膜、又は支持体上の水溶性ＤＮＡの薄層に、波長が２５０〜２７０ｎｍの範囲の紫外線を照射することによってＤＮＡを硬化させ、支持体にＤＮＡを固定化させている。特許文献４には、カルシウム含有物質などの無機質固体にＤＮＡを固定化した複合体が開示されている。
【０００６】
一方、ＤＮＡを利用した吸着処理としては、中空糸を用いた方法が非特許文献２に開示されている。ここでは、中空系透析膜を介し、中空部内のＤＮＡ水溶液と中空糸膜外壁側にあるダイオキシン類を含む水溶液を接触させると、ダイオキシンが透析膜を透過し、ＤＮＡに吸着されることが確認されている。ところが、このようなＤＮＡ水溶液の処理においては、場合によっては、酵素などによるＤＮＡの劣化などの課題を克服する必要がある。
【０００７】
更に、除去対象物質の除去効率を更に向上させるには、被処理水との接触において吸着剤としてのＤＮＡの安定性を高める必要がある。
【０００８】
また、上記の各手法を開示する文献においては、２重らせん構造をとるＤＮＡの特異的な吸着特性が利用されたものの、ＤＮＡに吸着した除去対象物質の回収工程での高効率化についてはなんら触れていない。
【非特許文献１】機能材料、Ｖｏｌ．１９、１９９９年
【非特許文献２】高分子、５２巻、２００３年、Ｐ１３４〜１３７
【特許文献１】特開２００１−２０５２７７号公報
【特許文献２】特開平７−４１４９４公報
【特許文献３】特開２００１−８１０９８号公報
【特許文献４】特開平１０−１７５９９４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、毒性の高いダイオキシンや発ガン性物質などの遺伝子に対する有害物質などの捕集対象物質を効率的に捕集するシステムが求められている。本発明は、このような従来技術における問題を解消するためになされたものであり、捕集対象物質を選択的に吸着し、簡易に捕集することが可能な捕集方法及びシステム（装置）を提供することを目的とする。更に、この捕集システムを用いた捕集対象物質の分析方法及び装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる捕集対象物質の捕集方法は、液相中の捕集対象物質の捕集方法において、
２重らせんＤＮＡを含む固体相に捕集対象物質を含有する被処理水を接触させて、該被処理水中の捕集対象物質を該固体相に吸着させる吸着工程と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させ、吸着された捕集対象物質を溶離液中に溶離させる溶離工程と、
溶離した捕集対象物質を含む溶離液を回収する回収工程と、
を有することを特徴とする捕集対象物質の捕集方法である。
【００１１】
本発明にかかる水性液体試料中での検出対象物質の有無または量を分析する分析方法は、
水性液体試料を被処理水とし、水性液体試料を中に含まれる検出対象物質を捕集物質として、上記の捕集方法により、検出対象物質を溶離液中に回収する工程と、
回収された溶離液中での検出対象物質の有無または量を分析する工程と、
を有することを特徴とする分析方法である。
【００１２】
本発明にかかる液相中の捕集対象物質の捕集装置は、
２重らせんＤＮＡを含む固体相を保持し得る領域と、
前記固体相に捕集対象物質を含有する被処理水を接触させて、該被処理水中の捕集対象物質を該固体相に吸着させるための手段と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させて、吸着された捕集対象物質を溶離液中に溶離させるための手段と、
溶離した捕集対象物質を含む溶離液を回収するための手段と、
を有することを特徴とする捕集対象物質の捕集装置である。
【００１３】
本発明にかかる水性液体試料中での検出対象物質の有無または量を分析するための分析装置は、
２重らせんＤＮＡを含む固体相を保持し得る領域と、
前記固体相に検出対象物質を含有する水性液体試料を接触させて、該水性液体試料中の検出対象物質を該固体相に吸着させるための手段と、
該固体相に親水性有機溶媒を含む溶離液を接触させて、吸着された検出対象物質を溶離液中に溶離させるための手段と、
溶離した検出対象物質を含む溶離液を回収するための手段と、
回収された溶離液中の検出対象物質の有無または量を検出するための検出手段と、
を有することを特徴とする分析装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、ＤＮＡを含む固体相に被処理水中の有害物質等の捕集対象物質を吸着させ、親水性有機溶媒を含む溶離剤で吸着した捕集対象物質を溶離させ、さらにこの溶離成分を含む溶離剤が回収される。これによって被処理水に含まれる微量の捕集対象物質を、複雑な抽出プロセスを使用することなく、短時間で最終的に少量の有機溶媒中に捕集することが可能となる。更に、被処理水（分析対象水）中に稀薄濃度で含まれる有害物質などの検出対象物質の分析も簡易にできるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、吸着工程において、２重らせん構造をとるＤＮＡを含む固体相と有害物質などの捕集対象物質を含有する被処理水との２相間での接触により、捕集対象物質は固体相に吸着される。その後、溶離工程において、固体相と親水性有機溶媒を含む溶離剤との接触により、吸着された捕集対象物質は溶離剤としての溶離液中に溶出する。回収工程において、溶出した捕集対象物質を含む溶離剤更に回収される。
【００１６】
本発明においては、溶離剤で処理された後のＤＮＡ固定化固体相を吸着工程に再利用可能である。したがって、吸着工程、溶離工程及び回収工程をこの順に繰り返し行うことがきる。
【００１７】
本発明に用いられる２重らせん構造をとるＤＮＡを含む固体相とは、２重らせん構造をとるＤＮＡ（以下２重らせんＤＮＡという）を、その吸着機能を損なうことなく被処理水に不溶な状態に固体化したものである。
【００１８】
２重らせんＤＮＡとしては、インターカレーション機能を有する２重らせん構造を有するものであれば、本使用目的に使用できる。例えば、哺乳類の精巣又は動物の胸腺から得られるＤＮＡが挙げられる。特に、サケ、ニシンまたはタラの白子（精巣）から得られるものが好ましい。又、哺乳動物もしくは鳥類、例えばウシ、ブタ、ニワトリ等の胸腺から得られるものが好ましい。他の水溶性ＤＮＡの例としては、合成ＤＮＡ特に（ｄＡ）−（ｄＴ）の塩基対を持つＤＮＡ配列、特に例えばｐｏｌｙ（ｄＡ）−ｐｏｌｙ（ｄＴ）型の配列を持つＤＮＡであってもよい。これらの水溶性形態として、アルカリ塩、アンモニウム塩の形態を用いる。ＤＮＡの分子量として、好ましくは１０万以上、より好ましく５０万以上である。
【００１９】
ここで、捕集対象物質は、インターカレーションや吸着などによって、２重らせんＤＮＡと相互作用し、２重らせんＤＮＡに保持される物質をいう。捕集対象物質としての有害物質は、ＤＮＡへのインターカレーションや吸着などによって、２重らせんＤＮＡと相互作用し、ＤＮＡ構造やＤＮＡの遺伝情報に影響を与えるものを指す。相互作用しうる物質に関し、未解明の部分があるが、ＤＮＡにインターカレートされる芳香族官能基を持つ有害物質、ＤＮＡに選択的に吸着される重金属イオンを挙げることができる。その具体例としては、ポリクロロジベンゾ−パラ−ジオキシン、ポリクロロジベンゾフラン及びポリクロロビスフェニル（ＰＣＢ）などのダイオキシン類化合物、ベンツ[a]ピレン、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（ＤＤＴ）、ジエチルスチルベストロール(ＤＥＳ)、臭化エチジウム、アクリジンオレンジ及びこれらの誘導体などを挙げることができる。
【００２０】
２重らせんＤＮＡを含む固体相としては、ＤＮＡを含み、且つ液相を形成する被処理水に対して不溶なものであれば、本発明に用いることができる。ＤＮＡ自体を不溶化したもの、ＤＮＡが固体状の担体に固定化されて不溶化されたものなどを挙げることができる。この担体固定化ＤＮＡとしては、ＤＮＡが担体としての無機マトリックス（基体）に保持され不溶化されたもの、及びＤＮＡが担体としての有機マトリックス（基体）に保持され不溶化されたものなどを挙げることができる。特に多孔質マトリックスにＤＮＡを固定化したものが好ましい。
【００２１】
２重らせんＤＮＡを、多孔質酸化物マトリックスを用いて固定化させる場合では、酸化物になる原料として、酸化物微粒子、金属イオンの塩類、及び金属アルコキシドなどを用い、好ましく酸化物のコロイド及び金属アルコキシドを用いることができる。
【００２２】
酸化物コロイドを用いる場合では、コロイドの粒子径が好ましく５〜100nmであり、より好ましくは１０〜50nmである。粒子径が5nm以上であると、細孔のサイズが小さくなる恐れがなくなり、ＤＮＡ高分子が都合よく担持できる。一方、粒子径が１００nm以下であると、細孔の数が減少する恐れがなくなる。
【００２３】
酸化物粒子として、例えば、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、コロイダル酸化すず及びコロイダル酸化ハフニウム等を挙げることができる。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。経済性から、入手しやすいシリカコロイドをマトリックスの主成分とすることが好ましい。コロイダルシリカの具体例として、日産化学工業株式会社からスノーテックス２０、スノーテックス３０、スノーテックスＮ、スノーテックスＯ、スノーテックスＣ等の水系ゾル銘柄、メタノール系ゾル、ＩＰＡ−ＳＴ、ＥＧ−ＳＴ、ＭＥＫ−ＳＴなどの溶剤系ゾル銘柄や触媒化成工業株式会社からＯＳＣＡＬ−１１３２、ＯＳＣＡＬ−１４３２、ＯＳＣＡＬ−１２３２等の溶剤系ゾル銘柄等を提供されている。コロイダル酸化アルミニウムの具体例としては、日産化学工業株式会社が市販しているアルミナゾル１００、アルミナゾル５２０などの銘柄をあげることができる。
【００２４】
金属アルコキシドを酸化物マトリックスの原料として用いる場合では、親水性有機溶媒で加水分解させることにより、酸化物マトリックスを形成させる。
【００２５】
金属アルコキシド化合物として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどのシリコンアルコキシシラン、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム−ｎ−ブトキシド、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム−tert−ブトキシドなどのアルミニウムアルコキシド、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラｎ−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラｎ−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン等のチタニウムアルコキシド、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラｎ−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラｎ−ブトキシド、ジルコニウムテトラｔ−ブトキシド等のジルコニウムアルコキシドを挙げることができる。
【００２６】
この加水分解に用いる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、エチレングリコール及びエチレングリコール−モノ−ｎ−プロピルエーテルなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノンなどの各種のケトン類を挙げることができる。上記のアルコキシド化合物の溶液を調製する際、必要に応じて、アルコキシル基の加水分解をコントロールするための酸触媒や安定化剤、水を添加して加水分解を行う。触媒としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸及びアンモニア等を例示することができる。安定化剤としては、アセチルアセトン、アセト酢酸エチルなどのジケトン類を挙げることができる。
【００２７】
酸化物マトリックスを修飾する成分として、塩基官能基を有するオルガノシロキサンを用いてもよい。塩基性官能基はＤＮＡのリン酸基と酸塩基構造を形成しうる窒素を含む官能基を指す。塩基性官能基を有するシロキサンは、該官能基を有するアルコキシシランを加水分解させることにより得る。アルコキシシランの具体例として、下記の化合物を挙げる。
【００２８】
【化１】
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【００２９】
ここで、Ｒ1は水素又は酸素数1〜８の一価炭化水素基で、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6及びＲ9はそれぞれ独立して、炭素数１〜８の一価炭化水素基、Ｒ7及びＲ8はそれぞれ独立して、２価の炭化水素基で、Ｒ2は炭素数１〜８の二価の炭化水素基または、−ＮＨ-を有する二価基である。
【００３０】
これらの化合物の具体例として、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、Ｈ2ＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5 ）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ3Ｈ6ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5 ）2、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、（ＣＨ3）2ＮＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5 ）2、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5 ）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、（ＣＨ3）ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、ＣＨ3ＨＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣ2Ｈ5 ）2、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3 ）2、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5 ）3、（ＣＨ3）2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6 ＳｉＣＨ3（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。塩基性官能基が環状である場合では、具体例として以下の化合物を挙げることができる。
【００３１】
【化２】
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【００３２】
上記の塩基性官能基を持つアルコキシドの加水分解方法としては、直接に水に添加して加水分解させることができる。また、予めアルコール、ケトンの有機分散媒にて必要な水を加え、加水分解させることができる。必要に応じて、加水分解後、水への溶媒置換を行い、水系の塩基性官能基を有するシロキサン溶液を得る。酸化物マトリックスへの修飾方法としては、酸化物マトリックス形成用の原料から形成したマトリックスを、塩基性官能基を有するオルガノシロキサン液に浸漬し、酸化物マトリックスを修飾する方法を用いることができる。あるいは、塩基性官能基を有するシロキサンと酸化物マトリックス形成用の原料を含む分散液から直接に修飾された酸化物マトリクスを直接形成させる方法も用いることができる。
【００３３】
酸化物マトリックスとしては、コロイダルシリカと塩基官能基を有するシロキサンを少なくとも用いて形成されたもの無機多孔質マトリックスが特に好ましい。
【００３４】
担体にＤＮＡを担持する方法は特に限定されない。例えば、支持体にＤＮＡ水溶液を接触させてＤＮＡを固定化する方法や、担体を形成するための成分を含む液体（分散液または溶液）にＤＮＡを混合し、得られた混合液から直接にＤＮＡが固定化された担体を得る方法を用いることができる。多孔質マトリックスを担体として利用する場合には、多孔質マトリックスを形成するための成分の分散液または溶液に、ＤＮＡを加えて混合液を調製する。更に、得られた混合液に対して多孔質マトリックスを得るための処理を施すことで多孔質マトリックス中にＤＮＡを担持した固体相としての多孔質ＤＮＡ担持体を得ることができる。多孔質ＤＮＡ担持体中のＤＮＡの含有量（重量基準）が０．０１％〜１５％、より好ましく０．１％〜１０％することが望ましい。ＤＮＡの含有量が０．０１％以上であると、ＤＮＡ由来の性質の発現効率をより良好とすることができる。一方、含有量が１５％以下であると、経済性の問題も無くなり、多孔質ＤＮＡ担持体中の細孔が形成し難くなる恐れがなくなる。これによって、多孔質ＤＮＡ担持体中へ水の移動が速く、表面層のＤＮＡの他に、細孔内部のＤＮＡの特性が素早く発現することが可能となる。
【００３５】
上記の固定化の工程には、担体形成用の成分とＤＮＡを含む混合液を加熱する方法、噴霧乾燥する方法、真空乾燥する方法などの各種の方法を用いることができる。これらの処理においては、得られたＤＮＡ含有多孔質部材中でのＤＮＡの分解が起こらない程度の熱を与えることが好ましい。ＤＮＡ含有多孔質部材の熱処理温度として、２００℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。
【００３６】
本発明において、２重らせんＤＮＡを含む固体相の形態としては、システム（装置）構成に応じて、粉末及びバルク（任意の形状の塊）の他に、板、管状体、繊維、織布及び不織布などの基体表面へのコーティング膜としての形態などを挙げることができる。また、上記した多孔質ＤＮＡ担持体粉末、粒子、多孔質ＤＮＡ担持体を被覆した板、管状体、繊維、織布及び不織布などを用い、モジュール化することできる。
【００３７】
有害物質などの捕集対象物質を２重らせんＤＮＡを含む固体相に吸着させる吸着工程においては、被処理水をこの固体相と接触させ、捕集対象物質を固体相に吸着させる。接触方法は特に限定されない。例えば、ＤＮＡ固定化相を被処理水に浸漬、静置又は攪拌する方法が利用できる。また、被処理水を、固体相を有する領域に通過させてこれらを接触させる方法を用いることもできる。特に好ましい接触方法は、固体相をカラム化し、カラムに被処理水を通す方法である。必要に応じて、複数のカラムの連結や被処理水の循環などの手段より、その吸着効率を高めることができる。
【００３８】
溶離工程においては、親水性溶媒を含む溶離剤と２重らせんＤＮＡを含む固体相とを接触させ、固体相に吸着された捕集対象物質を固体相から溶離させる。好ましくは、親水性有機溶媒の溶解度パラメーター（Hildebrand Solubility Parameter）は９以上である。このような親水性有機溶媒を導入することにより、被処理水の媒体としての水との相溶性が実現でき、被処理水と接触した固体相との溶離剤との接触効率が格段に高くなり、吸着された捕集対象物質が素早く溶離剤側に移動する。親水性有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、カルボン酸類などをあげることができる。経済性や回収した捕集対象物質の最終処理を考慮すると、アルコール類とケトン類が最も好ましい。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、２-ブタノール，イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどを挙げることができる。また、2 −メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノールなどのエーテル基を有するアルコールも使用することができる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどを挙げることができる。また、水との相溶性を損なわなければ、炭化水素系化合物、カルボン酸エステル類等を溶離剤に添加してもよい。炭化水素系化合物として、トルエン、ヘキサン、塩化メチレンなどを、カルボン酸エステルとして、酢酸エチルなどを挙げることができる。
【００３９】
溶離剤と２重らせんＤＮＡを含む固体相を接触させる方法も特に限定されない。例えば、固体相を溶離剤に浸漬し、静置又は攪拌する方法を利用することができる。また、固体相を有する領域に溶離剤を通過させる方法も利用できる。
特に好ましい接触方法は、固体相をカラム化し、カラムに被処理水を通す方法である。必要に応じて、複数のカラムの連結や被処理水の循環などの手段より、その吸着効率を高めることができる。溶離成分を含む溶離剤を回収して、捕集対象物質を含む液体を得ることができる。
【００４０】
これによって、ＤＮＡ自体やその遺伝情報に影響する発癌物質や、環境ホルモンを選択に回収し、特にダイオキシン汚染水中のダイオキシンを好適に回収することができる。ダイオキシン等は染水中に場合によって、溶解の形態のほかに、粒子またはコロイド状の形態としても存在する。この方法を採用すると、一定サイズ以上の粒子状のものは物理的に捕集され、また、コロイド又は溶解の形態のものは、インターカレート等により2重らせんＤＮＡを含む固体相へ捕集される。更に、捕集された粒子形態のものが、再溶解とインターカレートの段階を経、2重らせんＤＮＡを含む固体相に変移することもあり得る。
【００４１】
この捕集方法で回収された溶離剤を用いて、被処理水としての水性液体試料から捕集された捕集対象物質を検出対象物質（分析対象物質）として分析することができる。すなわち、検出対象物質の水性液体試料中での有無や量を分析することができる。この場合、必要に応じ、回収された溶離剤を濃縮し、またはその一部分を採取して濃縮し、ヘキサン、トルエンなどへの溶媒置換を行い、質量分析や蛍光分析などの手法より分析を行う。水分等の共雑物の影響を除去する必要がある場合には、回収された溶離剤を、シリカゲルカラムクロマトグラフ処理などにより処理して、検出対象物質の精製度を上げておくことが好ましい。シリカゲルカラムクロマトグラフ処理を行う場合、硫酸ナトリウム、硝酸銀/シリカゲル、硫酸/シリカゲル、ＫＯＨ/シリカゲル等のカラム、またはそれらの層から構成された複合カラムで処理することができる。
【００４２】
本発明においては、２重らせんＤＮＡに選択的に吸着する捕集対象物質が捕集される。この吸着は、分子構造に平面性を有する物質に選択的に生じる場合が多く、分子構造に平面性を有する物質を抽出するための活性炭カラムクロマトグラム操作は通常必要とされない。しかしながら、必要に応じ、従来の分析法に用いられている活性炭クロマトグラフ処理をしてもよい。
【００４３】
以上説明した吸着工程、溶離工程及び回収工程からなる捕集方法及びそのための装置によって、有害物質などの捕集対象物質を被処理水から、適宜の量の溶離剤中に集めることができ、これを容易に回収することが可能となる。従って、本発明は、環境浄化や汚染物質の処理、更には、汚染物質の分析に好都合に適用できる。
【００４４】
図１に本発明にかかる捕集装置の一例を示す。この装置は、２重らせんＤＮＡを含む固体相を保持し得る領域２を有する捕集槽１に、被処理水の導入路Ｆ２、排出路Ｒ１、溶離剤の導入路Ｅ１、回収路Ｅ２を設けた構成を有する。
【００４５】
この装置での捕集処理を行うには、まず、領域２に２重らせんＤＮＡを含む固体相を充填固定し、導入路Ｆ１から被処理水を、切り替え弁３及び導入路Ｆ２を介して捕集槽１に導入する。固体相と接触した被処理水は排出路Ｒ１から切り替え弁４を介して排出路Ｒ２に排出液として排出する。被処理水と固体相との接触には、バッチ処理、連続処理などの各種の処理方法が利用できる。所定量の被処理水を通した段階で、導入路Ｅ１から溶離剤を導入し、回収路Ｅ２から溶離剤を回収する。この溶離剤と固体相との接触にもバッチ処理、連続処理などの各種の処理方法が利用できる。こうして、回収路Ｅ２から得られるよう溶離剤中に捕集対象物質を回収することができる。
【００４６】
また、排出路Ｒ１に得られた排水を切り替え弁４により、循環路Ｒ３へ導入し、切り替え弁３を介して導入路Ｆ２から再度捕集槽１に導入する方法を採用することもできる。この際、排水を新しい被処理水と混合してもよい。
【００４７】
被処理水、排水及び溶離剤の供給及び排出にはポンプ（不図示）などの液体輸送手段が利用される。この装置では、導入路Ｆ１及びＦ２を有して被処理水を固体相に接触させるための手段が構成されている。また、導入路Ｅ１を有して溶離剤を固体相に接触させるための手段が構成されている。更に、回収路Ｅ２を有して溶離剤を回収する手段が構成されている。
【００４８】
図１に示す装置における捕集槽の複数を並列に、あるいは直列に配置して捕集装置とすることもできる。図２に２つの捕集槽を直列に配置した構成を有する装置の一例を示す。図２の例では、第１の捕集槽１ａからの被処理液は導入路Ｒ１から第２の捕集槽１ｂに導入され、領域２ｂに固定配置された固体相に供給される。第２の捕集槽１ｂからの廃液は排出路Ｒ２から切り替え弁４を介して排出路Ｒ３へ排出される。第１及び第２の捕集槽１ａ及び１ｂへの溶離剤の供給は導入路Ｅ１により行われ、捕集対象物質を含む溶離剤は回収路Ｅ２により回収される。
【００４９】
図３には本発明にかかる分析装置（システム）の一例を示す。図１で示す装置における捕集対象物質を検出対象物質として領域２に配置した２重らせんＤＮＡを含む固体相に捕集し、これを回収路Ｅ２から排出される溶離剤中に回収する。検出対象物質を含む溶離剤を適当な容器５に貯留し、これを分析装置６にかけて分析する。なお、分析装置６の構成に応じて、回収路Ｅ２から供給される溶離剤を直接導入してもよいし、必要に応じて精製処理を行ってから導入してもよい。分析対象試料としての被処理水中に検出対象物質としての捕集対象物質が含まれている場合には、回収路Ｅ２から排出される溶離剤中、またはこれを用いて得られた試料中に捕集対象物質を検出することが可能となる。更に、分析装置として定量可能な装置を用いることで、被処理水中における捕集対象物質の濃度も検出可能である。
【実施例】
【００５０】
合成例１
４０重量部のＮ-２（アミノエチル）３-アミノプロピルトリメトキシシランを２００重量部の蒸留水に滴下し、室温で３日間加水分解させた。得られたオリゴマ−液を６０℃でエパポレーターを用いて濃縮した。その後、９５重量部の蒸留水を加え、約１８０重量部の塩基性官能基を有するシロキサン溶液Ｎ１を得た。固形分は１５．１重量％であった。
【００５１】
５重量部のサケの白子から得られた二本鎖ＤＮＡ（分子量，６×１０6）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。３０％（重量基準）のシリカゾル（日産化学工業（株）、スノーテックスＣＭ）
１００重量部に５重量部の塩基性官能基を有するシロキサン溶液Ｎ１を添加し、３０分間攪拌した後、２００重量部のＤＮＡの水溶液を加えた。更に、ゆっくり３０分間攪拌した後、エバポレーターを用いて５０℃で分散媒を除去した。その後、６０℃で１５時間乾燥した。得られたかたまりを解碎し、篩を用いて１〜２ｍｍのサイズの粒子を取り出し、ＤＮＡ固定化固体相１（ＤＮＡの含有量が約３.２重量％）を得た。
【００５２】
合成例２
４０重量部の下記構造の有機ケイ素化合物を２００重量部の蒸留水に滴下し、室温で３日間加水分解させた。
【００５３】
【化３】
2008275423.tif 000005
【００５４】
得られたオリゴマ−液を６０℃でエパポレーターを用いて濃縮した。その後、７０重量部の蒸留水を加え、約２００重量部の塩基性官能基を有するシロキサン溶液Ｎ２を得た。固形分濃度は約１４.７重量％であった。
【００５５】
３０％（重量基準）のシリカゾル（日産化学工業（株）、スノーテックスＣＭ）
１００重量部に３重量部の塩基性官能基を有するシロキサン溶液Ｎ２（合成例２）を添加し、３０分間攪拌した後、３００重量部のＤＮＡ水溶液（実施例１）を加えた。更に、ゆっくり３０分間攪拌した後、エバポレーターを用いて５０℃で分散媒を除去した。その後、６０℃で１５時間乾燥した。得られたかたまりを解碎し、篩を用いて250μm〜500μｍのサイズの粒子を取り出し、ＤＮＡ固定化固体２（ＤＮＡの含有量が約４.７重量％）を得た。
【００５６】
実施例１
テフロン加工容器に５Lのイオン交換水を入れ、テフロンコートのヒーターでイオン交換水を８０℃に加熱した。得られた８０℃の温水に０.０１重量％ジベンゾフランのエタノール溶液２５ｇを加え、１晩かけて攪拌し、放冷し、濃度は０.５ppmのジベンゾフラン水溶液を得た。
【００５７】
上下バルブ付きの直径２cmのテフロンのカラムに６０gのＤＮＡ固定化固体相１を充填し、下から１２０cc/hrの速度で0.5ppmのジベンゾフラン水溶液を流した。上のバルブから流出した液の液量を定期的に測った。４Lの時点でカラム実験を終了し、GC-MSの測定サンプルとして１０gの排出液（液1）を採取した。その後、下から５５０mlのアセトンを同じスピードで流した。その時、排出した液が約５１０ｇで、同じくGC-MSの測定サンプルとして１０gの排出液（液２）を採取した。GC-MSを用いて、液１と液２のジベンゾフランの含有量を測定した。液１と液2のジベンゾフラン濃度がそれぞれ0.04ppmと3.5ppmであった。
【００５８】
実施例２
テフロン加工容器に５Lのイオン交換水を入れ、テフロンコートのヒーターでイオン交換水を８０℃に加熱した。得られた８０℃の温水に０．００８重量％ジベンゾフランのエタノール溶液２５ｇを加え、１晩かけて攪拌し、放冷し、濃度は０.４ppmのジベンゾフラン水溶液を調製した。
【００５９】
上下バルブ付きの直径２cmのテフロンのカラムに６０gのＤＮＡ固定化固体1を充填し、下から１２０cc/hrの速度で0.４ppmのジベンゾフラン水溶液を流した。上のバルブから流出した液の液量を定期的に測った。４.５Lの時点でカラム実験を終了し、GC-MSの測定サンプルとして１０gの排出液（液1）を採取した。その後、下から約４５０mlのアセトンを同じスピードで流した。その時、排出した液が約４２０ｇで、同じくGC-MSの測定サンプルとして１０gの排出液（液２）を採取した。GC-MSを用いて、液１と液２のジベンゾフランの含有量を測定した。液１と液2のジベンゾフラン濃度がそれぞれ0.05ppmと3.7ppmであった。
【００６０】
実施例３
採取したダイオキシン汚染水をガラスフィルターで通し、粒子状共雑物を除去し、トータルで約80pg/Lのダイオキシン類の原水1を得た。
【００６１】
直径1cmのガラスカラムに２０ｇの合成例２のＤＮＡ固定化固体相２を充填し、約50ml/分の速度で20Lのダイオキシンの原水をカラムに通した。その後、200ｍｌのアセトンを流し、ＤＮＡ固定化固体中のダイオキシンを回収した。原水、処理水及び回収した回収液について、ＪＩＳ  Ｋ  0312に準じ、含有した2,3,7,8-TCDD、1,2,3,7,8-PeCDD、2,3,4,7,8-PeCDFを分析した。結果を表1に示す。回収したアセトン液に関しては、ダイオキシン濃度は２０Lの水に換算した。
【００６２】
【表１】
2008275423.tif 000006
【００６３】
実施例４
実施例３と同じ条件で調製した原水に13CのHxCDD内標準物質(200pg/L)を加え、13Cダイオキシン類が入った原水２を調製した。
【００６４】
直径1cmのガラスカラムに４０ｇの合成例２のＤＮＡ固定化固体2を充填し、約50ml/分の速度で20Lのダイオキシンの原水2をカラムに通した。その後、200ｍｌのアセトンを流し、ＤＮＡ固定化固体中のダイオキシンを回収した。その後、同じカラムに20L原水2を流し、同じく処理水２と回収液２を採集した。原水2と2回分の処理水と回収液について、ＪＩＳ  Ｋ  0312に準じ、内標準物質13C12-1,2,3,4,7,8-HxCDD、13C12-1,2,3,6,7,8-HxCDD、13C12-1,2,3,7,8,9-HxCDDを分析した。結果を表2に示す。アセトン回収液に関しては、ダイオキシン濃度は２０Lの水に換算した。
【００６５】
【表２】
2008275423.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明にかかる捕集装置の一例を説明するための図である。
【図２】本発明にかかる捕集装置の一例を説明するための図である。
【図３】本発明にかかる分析装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１ａ、１ｂ    捕集槽
２、２ａ、２ｂ    固体相配置領域
３、４  切り替え弁
５  貯留容器
６  分析装置
【図１】
2008275423.tif 000008
【図２】
2008275423.tif 000009
【図３】
2008275423.tif 000010