(57)【要約】【課題】ＤＮＡの特性である光学分割や気体分離などの分離機能にすぐれたＤＮＡ複合体および、このＤＮＡ複合体を用いたフイルム、ファイバーの製造方法を提供することにある。【解決手段】ＤＮＡと水溶性高分子との混合物を調製し、これにカチオン性脂質を加えて共沈させることでＤＮＡ複合体を得る。さらには、このＤＮＡ複合体を非プロトン性極性溶媒等に溶解してフイルムやファイバーを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＮＡと水溶性高分子とカチオン性脂質を含むＤＮＡ複合体の製造方法であって、
水とＤＮＡと水溶性高分子との混合物を得る工程と、
前記混合物にカチオン性脂質を加えて共沈させる工程と、
を有するＤＮＡ複合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で得られるＤＮＡ複合体。
【請求項３】
請求項２に記載のＤＮＡ複合体を含むフイルムの製造方法であって、
該ＤＮＡ複合体を非プロトン性極性溶媒を含む溶媒に溶解して得られる溶液から該ＤＮＡ複合体を含むフイルムを得ることを特徴とするＤＮＡ複合体を含むフイルムの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載のＤＮＡ複合体を含むファイバーを製造する方法であって、
該ＤＮＡ複合体を非プロトン性極性溶媒を含む溶媒に溶解して得られる溶液から該ＤＮＡ複合体を含むファイバーを得ることを特徴とするＤＮＡ複合体を含むファイバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡを用い光学分割、気体分離を行うにあたり、光学分割、気体分離を効率良く実施するためのＤＮＡ複合体およびその製造方法に関する。
【０００２】
更には、水溶性高分子を含むＤＮＡ複合体を用いることにより膜強度を大きくし、光学分割、気体分離を効率良く実現する、ＤＮＡ複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に海洋性生物に由来するＤＮＡはナトリウム塩として得られるが、その水溶液は低濃度でも粘度が高く、フイルム化や紡糸は困難である。またフイルム化しても膜厚が薄くその用途に制約があった。
【０００４】
また、特許文献１，２及び３にはＤＮＡとカチオン性脂質との複合体、即ち、「ＤＮＡ−脂質複合体」を形成せしめることにより、水不溶性有機溶媒可溶性とし、フイルム化や紡糸を容易とすることが提示されている。しかしながら、この「ＤＮＡ−脂質複合体」よりなる膜、繊維等は光学分割、気体分離などの分離機能を目的とする場合は性能を改善できる余地があり、さらなる向上が期待されていた。
【特許文献１】特開平０８−２３９３９８号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９２７０号公報
【特許文献３】特開２００３−０７３９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、ＤＮＡの特性である光学分割や気体分離などの分離機能を「ＤＮＡ−脂質複合体」よりさらに向上させたＤＮＡ複合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＤＮＡ複合体の製造方法は、ＤＮＡと水溶性高分子とカチオン性脂質を含むＤＮＡ複合体の製造方法であって、
水とＤＮＡと水溶性高分子との混合物を得る工程と、
前記混合物にカチオン性脂質を加えて共沈させる工程と、
を有するＤＮＡ複合体の製造方法である。
【０００７】
本発明のＤＮＡ複合体は、上記の製造方法により得られたものである。
【０００８】
本発明のＤＮＡ複合体を含むフイルムの製造方法は、上記の方法で得られるＤＮＡ複合体を含むフイルムの製造方法であって、該ＤＮＡ複合体を非プロトン性極性溶媒を含む溶媒に溶解して得られる溶液から該ＤＮＡ複合体を含むフイルムを得ることを特徴とするＤＮＡ複合体を含むフイルムの製造方法である。
【０００９】
本発明のＤＮＡ複合体を含むファイバーの製造方法は、上記の方法で得られるＤＮＡ複合体を含むファイバーを製造する方法であって、該ＤＮＡ複合体を非プロトン性極性溶媒を含む溶媒に溶解して得られる溶液から該ＤＮＡ複合体を含むファイバーを得ることを特徴とするＤＮＡ複合体を含むファイバーの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＤＮＡ複合体の製造方法により、「ＤＮＡ−脂質」複合体よりもさらにすぐれた光学分割機能、気体分離機能を有する「ＤＮＡ−水溶性高分子―脂質」複合体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を以下に詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、ＤＮＡと水溶性高分子の溶液混合物にカチオン性脂質を加え、共沈させることを特徴とするＤＮＡ複合体の製造方法に関する。このＤＮＡ複合体は、これらの成分及び共沈時に溶液中から沈殿に取り込まれた成分を含む組成物としての形態を有するものであってもよい。共沈時において、ＤＮＡとカチオン性脂質は基本的に全て共沈すると考えられる。
【００１３】
本発明で使用されるＤＮＡは、その由来はいずれでもよく、特にその由来を制約されることはない。たとえば、鮭、鱒、鰊、鯖、鱈などの精子由来、牛胸腺由来などの動物から抽出したもの、合成手法によるものなどが挙げられる。本発明で用いられるＤＮＡの分子量としては、通常１０万〜１０００万、好ましくは１０万〜５００万、より好ましくは、１０万〜１００万である。
【００１４】
本発明で用いられる水溶性高分子としては、αオレイン・マレイン酸系樹脂、アクリル樹脂、アラビアゴム、アルギン酸、カルボキシメチルセルロース、クラフトリグニン、水性ポリビニルウレタン、水溶性繊維素、水溶性多糖類、水溶性たんぱく質、水溶性ポバール、デキストラン、デンプン、プルラン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンオキシブチレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、ポリブチレングリコール、ポリプロピレングリコール、メタクリル酸・ビニルピロリドンの共重合体、メチルセルロース、などが挙げられる。
【００１５】
本発明で用いられる水溶性高分子の分子量としては、通常１〜１００万、好ましくは１から５０万、より好ましくは１〜２０万である。
【００１６】
本発明で用いられるＤＮＡと水溶性高分子の使用割合はＤＮＡ１重量部に対し、水溶性高分子は通常０．０１〜１．５重量部、好ましくは０．０５〜１．２重量部、より好ましくは０．０５〜１．０重量部である。
【００１７】
本発明で用いられるカチオン性脂質としては、例えば長鎖アルキル基を有する第四級アンモニウム塩等が挙げられる。本発明で用いられる長鎖アルキル基を有する第四級アンモニウム塩における長鎖アルキル基としては、通常炭素数１２から１８の直鎖状又は分枝状のアルキル基が挙げられ、このような長鎖アルキル基を有する第四級アンモニウム塩の具体例としては、例えば、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド、ベンジルジメチルヘキサデシルアンモニウムクロリド、ジメチルピリジニウムヘキサメチルアンモニウムクロリド、セチルドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド、等が挙げられる。
【００１８】
また本発明で用いられるカチオン性脂質の使用割合は、ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、カチオン性脂質を好ましくは０．５〜５当量、より好ましくは１．０〜３当量で配合する。
【００１９】
本発明を実施するにあたって、ＤＮＡと水溶性高分子の混合物を得る工程においては、ＤＮＡの水溶液に、水溶性高分子あるいはその水溶液を加え、十分混合する。これらの混合水溶液の好ましい濃度は、ＤＮＡと水溶性高分子との混合時点の濃度で、ＤＮＡが通常1〜４０ｇ/1000ml、水溶性高分子が通常0.01〜60ｇ/1000mlとなるように水溶液を調製する。温度は室温〜５０℃で、例えば白濁等析出物がない状態になるように、溶媒量と温度を制御して混合する。十分に混合後、この水溶液にカチオン性脂質を加え混合することにより、ＤＮＡと水溶性高分子を含むＤＮＡ複合体を共沈させる。
【００２０】
ＤＮＡと水溶性高分子の混合物にカチオン性脂質を加え生成したＤＮＡ複合体は、ＤＮＡと水溶性高分子が均質になじむように調製した後で、造塩剤としてのカチオン性脂質を加えることにより、ＤＮＡと水溶性高分子の均質性を保持したまま形成される高機能の複合体である。よって、このＤＮＡ複合体は、光学分割膜、気体分離膜などの機能性材料としてすぐれた特性を発揮する。
更に、本発明によるＤＮＡ複合体を用いた膜では、その膜強度が飛躍的に向上し、光学分割、気体分離の効率向上に寄与する。
【００２１】
本発明によるＤＮＡ複合体を用いてフイルム形成、ファイバー形成するにあたって使用する溶媒としては、各種の無機または有機溶媒を適宜用いることが出来るが、好ましいものとして非プロトン性極性溶媒やイオン性液体が挙げられる。
【００２２】
非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、ジクロロメタン、クロロホルム、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）、Ｎ−メチル−2−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、 Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリドン、スルホラン（ＳＦ）、エチレンカーボネート、などが一例として挙げられる。非プロトン性極性溶媒は単独で、あるいは他の溶媒と混合して用いることができる。
【００２３】
イオン性液体としては、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩などが挙げられる。その一例として、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムテトラフルオロボレート、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、リチウムビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、カリウムビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、１，１，１−トリフルオロ−Ｎ−[（トリフルオロメチル）スルフォニル]メタンスルフォンアミド、などが挙げられる。
【００２４】
ＤＮＡ複合体を含む溶液を調製し、これを所望とする形状を付与するための支持体上に層状に載せたり、型内に充填して、溶媒成分を減圧乾燥などの手段により除去することで、フイルムなどの成形品を得ることができる。
【００２５】
ＤＮＡ複合体を用い物質分離を効率よく行うためには、被対象分子が光学活性基を有するＤＮＡの分離機能ゾーンを透過することが不可欠である。水溶性高分子を共存させることにより、上記被対象分子が光学活性基を有するＤＮＡの分離機能ゾーンを効率よく透過すると推定される。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料（株）製、分子量約５０万）５ｇを純水１０００ｍｌに溶解した。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：和光純薬５００）５ｇを純水１００ｍｌに溶解した。両者を混合し均一になるよう十分撹拌した。このＤＮＡ/ＰＶＡ溶液にセチルトリメチルアンモニウムクロリド(脂質)２５ｇ（ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、４．７当量相当のカチオンを含む）を加え撹拌した。イオン交換が生じ、「ＤＮＡ/ＰＶＡ/脂質複合体」が沈澱した。
得られた「ＤＮＡ/ＰＶＡ/脂質複合体」を濾別した。これの１０ｇをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１００ｍｌに溶解した。この溶液を平滑かつ水平なテフロンプレート上に流延し膜厚約５０μmの自己支持性フイルムを作成した。
【００２８】
別に、鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料（株）製、分子量約５０万）５ｇを純水１１００ｍｌに溶解した。このＤＮＡ溶液にセチルトリメチルアンモニウムクロリド(脂質)２５ｇを加え撹拌した。イオン交換が生じ、「ＤＮＡ/脂質複合体」が沈澱した。得られた「ＤＮＡ/脂質複合体」を濾別した。これの１０ｇをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１００ｍｌに溶解した。この溶液を平滑かつ水平なテフロンプレート上に流延し、溶媒を乾燥除去して膜厚約５０μmの自己支持性フイルムを作成した。
【００２９】
ＴＥＮＳＩＬＯＮ  ＲＴＣ−１２５０Ａ  試験装置（エイアンドディー社製）を用い、これらのフイルムの引張強度を測定した。ＰＶＡを含むフイルムの最大点応力は１６ＭＰａであった。
ＰＶＡを含まないフイルムの最大点応力は１２ＭＰａであった。水溶性高分子であるＰＶＡを含むフイルムの膜強度が向上していることが示された。測定は、１０×１００ｍｍのサンプルを用い、チャック間距離４０ｍｍ、引っ張り速度１０ｍｍ／ｍｉｎ．で行った。
【００３０】
（実施例２）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料（株）製  分子量約５０万）5ｇを純水１０００ｍｌに溶解した。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：和光純薬５００）５ｇを純水１００ｍｌに溶解した。両者を混合し均一になるよう十分撹拌した。このＤＮＡ/ＰＶＡ溶液にセチルトリメチルアンモニウムクロリド(脂質)２５ｇ（ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、４．７当量相当のカチオンを含む）を加え撹拌した。イオン交換が生じ、「ＤＮＡ/ＰＶＡ/脂質複合体」が沈澱した。
得られた「ＤＮＡ/ＰＶＡ/脂質複合体」を濾別した。これの１０ｇをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１００ｍｌに溶解した。これをポリプロピレンプレフイルター（ミリポア  ＡＮ０６）上に膜厚約５０μmになるようにメイヤーバーで塗布、減圧、加熱乾燥した。
【００３１】
このフイルターを原液側槽、透過側槽よりなる透過性能測定装置に取り付け、原液側槽に、ラセミトリプトファン  ５ｍｏｌ/ｌ溶液を入れ、透過側槽に超純水を入れ、濃度勾配により透過させた。１００時間経過後のｄ−トリプトファン透過量は４．8×１０-4mol/m2であった。これはＰＶＡを含まないＤＮＡ−セチルトリメチルアンモニウムクロリドよりなる「ＤＮＡ−脂質複合体」を光学分離膜として用いた場合の約２．１倍の透過量であった。
【００３２】
（実施例３）
鮭精子由来のＤＮＡ−Ｎａ（日本化学飼料（株）製、分子量約１００万）５ｇを純水１０００ｍｌに溶解した。ポリビニルブチラール（ＰＶＢｕ  積水化学  エスレックＫＷ−１）３ｇを純水１００ｍｌに溶解した。両者を混合し均一になるよう十分撹拌した。このＤＮＡ/ＰＶＢｕ溶液にジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（脂質）２５ｇ（ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、３．５当量相当のカチオンを含む）を加えさらに撹拌した。イオン交換が生じ「ＤＮＡ/ＰＶＢｕ/脂質」が沈澱した。得られた「ＤＮＡ/ＰＶＢｕ/脂質」を濾別し、これの１０ｇをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１００ｍｌに溶解した。これをポリプロピレンプレフイルター（ミリポア  ＡＮ０６）上に膜厚約５０μmになるようにメイヤーバーで塗布、減圧、加熱乾燥した。
【００３３】
このフイルターを、原液側槽、透過側槽よりなる透過性能測定装置に取り付け、原液側槽に、ラセミトリプトファン ５mol/l溶液を入れ、透過側槽に超純水を入れ、濃度勾配により透過させた。１００時間経過後のｄ−トリプトファン透過量は５．３×１０-4mol/m2であった。これはＰＶＢｕを含まないＤＮＡ−ジドデシルジメチルアンモニウムブロミドよりなる「ＤＮＡ−脂質複合体」を光学分離膜として用いた場合の約２．３倍の透過量であった。
【００３４】
（実施例４）
鮭精子由来のＤＮＡ−Ｎａ（日本化学飼料（株）製、分子量約８０万）５ｇを純水１０００ｍｌに溶解した。ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ：和光純薬K−９０、分子量約３６万）５ｇを純水１００ｍｌに溶解した。両者を混合し均一になるよう十分撹拌した。この混合液にカチオン性脂質であるドデシルトリメチルアンモニウムクロリド１０ｇ（ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、２．４当量相当のカチオンを含む）を純水９０ｍｌに溶解したものを撹拌しながら加えた。イオン交換が生じ「ＤＮＡ/ＰＶＰ/脂質複合体」が沈殿した。得られた「ＤＮＡ/ＰＶＰ/脂質複合体」を濾別した。これの１０ｇをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１００ｍｌに溶解した。この溶液を多孔質ポリエチレンフイルム（日東電工  サンマップ）上に乾燥時厚さ１０μｍとなるよう塗布した。
【００３５】
この複合体膜の気体透過係数を測定した結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2007154094.tif 000002
【００３７】
分離係数α；Ｏ2／Ｎ2＝３．２となる。
【００３８】
他方ポリビニルピロリドンを含まないＤＮＡ−ドデシルトリメチルアンモニウムクロリドよりなる「ＤＮＡ−脂質複合体」を気体分離膜として用いた場合にくらべ、分離係数は１．５倍であった。
【００３９】
（実施例５）
実施例４において、ポリビニルピロリドンの代りに市販試薬のアルギン酸を用い、他は同様にしてDNAアルギン酸複合体を得た。内径４７ｍｍ有効長２０ｃｍの円筒状フイルター筐体の両端にナイロンネットフイルター（ミリポア、ＮＹ１１０４７００）を配置し、内部に上で作成したＤＮＡアルギン酸複合体１００ｇを封入した。このフイルターを水平に設置し、ラセミセリン５ｍｏｌ/ｌ水溶液を入れ、透過側槽に超純水を入れ、濃度勾配により透過させた。ｄ,l−セリンの透過量は表２のとおりであった。
【００４０】
【表２】
2007154094.tif 000003
【００４１】
この結果、l−セリンは殆んど透過せず、d−セリンのみが選択的に透過した。この膜が非常に良好な光学分割膜であることが示された。他にアラニン、バリン等のラセミ体も同様な実験を行った。その結果,ｄ−体のみが選択的に通過した。即ち、生体由来の光学活性物質は本発明の複合体により光学分離がうまくいくことが確認できた。