(57)【要約】【課題】すぐれた蛍光発光能を有し、且つ製造の簡便なＤＮＡ組成物を提供すること。さらには、このＤＮＡ組成物を用いて、よりすぐれた蛍光増幅能を有するＤＮＡフイルム、ファイバーをより簡易な手法で提供すること。【解決手段】核酸鎖とカチオン性蛍光体との反応によって形成された複合体を含み構成されるＤＮＡ組成物を用いてフイルム、ファイバーを作製する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸鎖とカチオン性蛍光体との反応によって形成された複合体を含み構成されるＤＮＡ組成物。
【請求項２】
前記カチオン性蛍光体が、２価以上のカチオン性無機蛍光体である請求項１に記載のＤＮＡ組成物。
【請求項３】
前記カチオン性蛍光体が、有機蛍光体構造を有する四級アンモニウム塩である請求項１に記載のＤＮＡ組成物。
【請求項４】
核酸鎖に対してカチオン性蛍光体を反応させ、請求項１〜３のいずれかに記載のＤＮＡ組成物を製造する方法。
【請求項５】
核酸鎖に対してカチオン性蛍光体を反応させ、ＤＮＡ組成物を製造する方法であって、カチオン性蛍光体を含む溶液中に、前記核酸鎖を含む溶液を供給することを特徴とする請求項4に記載のＤＮＡ組成物を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光発光能を有するＤＮＡ組成物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このため、解決策として、特許文献１にＤＮＡとカチオン性界面活性剤脂質との複合体、即、「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、フイルム化や紡糸することが提案されている。
【０００４】
「ＤＮＡ−脂質複合体」を蛍光発光性機能材料として用いるために、特許文献２には、ＤＮＡ−脂質複合体を形成させた後、フイルムを作成しこれを色素（蛍光物質）溶液に浸漬する方法や、フイルム作成時に色素を共溶させる方法が開示されている。特許文献３には、ＤＮＡ−脂質複合体を形成させた後、ファイバーを作成時の紡糸ドープに色素（蛍光物質）を共溶させ紡糸する方法や、延伸糸を色素溶液に浸漬する方法が開示されている。
【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】
しかしながら、色素（蛍光物質）を共溶により添加する従来の技術では、色素同士が凝集しやすく均一に分散し得なかった。また、浸漬による方法では均一に添加し得ないこと、所望の濃度に添加が難しいこと、浸漬に長時間を要することなどの課題があった。プロセス的にも脂質との反応、蛍光物質添加、フイルム（ファイバー）形成の三段階、あるいは脂質との反応、フイルム(ファイバー)形成、浸漬の三段階のプロセスが必要となり、また各プロセスでの処理が複雑であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、すぐれた蛍光発光能を有し、且つ製造の簡便なＤＮＡ組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＤＮＡ組成物は、核酸鎖とカチオン性蛍光体との反応によって形成された複合体を含み構成されるＤＮＡ組成物である。また、本発明のＤＮＡ組成物を製造する方法は、核酸鎖に対してカチオン性蛍光体を反応させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るＤＮＡ組成物は、核酸鎖およびカチオン性蛍光体を含み構成されているため、優れた蛍光発光能を有し、且つ簡便に製造可能な構成である。
【０００９】
さらに、本発明に係る製造方法では、核酸鎖に対してカチオン性蛍光体を反応させることでこれらの複合体を含む組成物を簡便に製造できる。さらに、カチオン性蛍光体を含む溶液中に、前記核酸を含む溶液を供給すれば、蛍光体が均一に分散されるためにより優れた蛍光発光能を有したＤＮＡ組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を詳細に説明する。本発明は、核酸鎖およびカチオン性蛍光体を含み構成されているＤＮＡ組成物であることを特徴とし、さらにはＤＮＡ−蛍光体複合体の製造方法に関する。この複合体は水不溶性有機溶媒可溶性であり、適宜溶媒に溶解させることにより、あるいは加熱溶融することによりフイルム化、ファイバー化できる。
【００１１】
本発明の核酸鎖とカチオン性蛍光体の反応は、核酸鎖中のリン酸アニオン部位と蛍光体のカチオン部位が水溶液中で塩を形成し、系外に水不溶性の複合体を析出させるものである。
【００１２】
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、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。
【００１３】
カチオン性蛍光体は好ましくは、水に溶解し、ポリアニオンであるＤＮＡと結合して複合体を形成することのできる蛍光体、及び蛍光体をその構造の一部に含む化合物である。このような蛍光体の一例として、次の（１）、（２）の種類の蛍光体が挙げられる。
（１）２価以上のカチオン性無機蛍光体
（２）有機蛍光体構造を有する四級アンモニウム塩
（１）は、水溶液中でＤＮＡのアニオン部と静電気的な結合により複合体を形成する2価以上の蛍光性カチオンを提供する無機化合物であれば特に限定されない。好ましくは2価以上の蛍光性金属カチオン塩である。それらの一例としては、酸化スカンジウム、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム、などのスカンジウム化合物、酢酸イットリウム、イットリウム−n−ブトキシド、炭酸イットリウム、塩化イットリウム、クエン酸イットリウム、イットリウムエトキシド、ギ酸イットリウム、ヨウ化イットリウム、酸化イットリウム、などのイットリウム化合物、酢酸ランタン、炭酸ランタン、塩化ランタン、フッ化ランタン、酸化ランタン、硫酸ランタン、などのランタン化合物、酢酸セリウム、炭酸セリウム、塩化セリウム、フッ化セリウム、酸化セリウム（IV）、などのセリウム化合物、酢酸プラセオジム、フッ化プラセオジム、などのプラセオジム化合物、酢酸ネオジム、炭酸ネオジム、塩化ネオジム、フッ化ネオジム、酸化ネオジム、などのネオジム化合物、酢酸サマリウム、塩化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化サマリウム、などのサマリウム化合物、酢酸ユウロピウム、塩化ユウロピウム、フッ化ユウロピウム、酸化ユウロピウム、ユウロピウム(FOD)3[トリス（６,６,７,７,８,８,８−ヘプタフルオロ−２,２−ジメチル−３,５―オクタンジオナト）ユウロピウム]、などのユウロピウム化合物、酢酸ガドリニウム、炭酸ガドリニウム、塩化ガドリニウム、フッ化ガドリニウム、酸化ガドリニウム、などのガドリニウム化合物、酢酸テルビウム、塩化テルビウム、フッ化テルビウム、酸化テルビウム、などのテルビウム化合物、酢酸エルビウム、炭酸エルビウム、塩化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化エルビウム、などのエルビウム化合物、酢酸イッテルビウム、炭酸イッテルビウム、塩化イッテルビウム、フッ化イッテルビウム、などのイッテルビウム化合物、などが一例として挙げられる。
（２）の一例としては、有機蛍光体構造として、一つ又は複数の置換基Ｒ（Ｒ：アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノヒドロキシアルキルアミノ基、ジヒドロキシアルキルアミノ基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、アクリジニル基、ヒドロキシル基、ピリジニウム基、キノリニウム基、イソキノリニウム基、アクリジニウム基、スルホニウム基）をもつ脂肪族、芳香族、複素環族の有機化合物又はその分子集合体等、既存の蛍光色素構造等を一つ又は複数有する、四級アンモニウム塩が挙げられる。
【００１４】
前記有機蛍光体構造は、より詳しくは、例えば、４，４’−ジアミノスチルベンジスルホン酸誘導体、スチルベン、スチルベントリアジニル誘導体、４，４’−ビストリアジニルアミノスチルベン−２，２’−ジスルホン酸誘導体、４，４’−ジアミノスチルベン誘導体、クマリン誘導体、ビスオキサゾール、ベンズオキサゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ローダミンＢ、エチジウム色素、クマリン６、ルブレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレセイン、アクリフラビン、プロフラビン、アクリジンオレンジ、フェノサフラニン、ナイルブルー、クレシルブルー、メチレンブルー、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、フルオレン誘導体、チオフェン誘導体、ビチオフェン誘導体、バイラニン、ポルフィリン、アミノアクリジン、ルテニウムトリスビピリジン錯体などが一例として挙げられる。
【００１５】
有機蛍光体構造が結合する四級アンモニウム塩は、一般式［R1R2R3R4N］+n・Ｘn-で表される化合物を使用できる。ただし、R1〜R4は、それぞれ独立して、例えば、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルヒドロキシル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボキシル基等から選択できる。アルキル基の炭素数は例えば4〜20である。また、アリール基としてベンゼン環構造、ナフタレン環構造、フルオレン環構造等が挙げられる。これらの構造は、アルキル基等の置換基を有していても良い。また、Ｘn-はｎ価の陰イオンを表し、ｎは１または２である。
【００１６】
有機蛍光体構造と四級アンモニウム塩部とは直接結合しても、スペーサーを介して結合してもよい。結合方法としては、共有結合、イオン結合、疎水結合、配位結合などが考えられるが共有結合が望ましい。共有結合の例としては、アミド結合、エステル結合、エーテル結合、アミノ結合、イミノ結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合等が挙げられる。
【００１７】
「ＤＮＡ−蛍光体複合体」は、ＤＮＡ水溶液に撹拌下カチオン性蛍光体あるいはその溶液を加えることにより得ることができる。このときのＤＮＡとカチオン性蛍光体とは、通常は、ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、カチオン性蛍光体を好ましくは０．１〜５当量で反応させる。生成した沈澱を常法により分離精製乾燥することにより「ＤＮＡ−蛍光体複合体」が得られる。得られた「ＤＮＡ−蛍光体複合体」はそのままあるいは溶媒を用い溶液として、フイルム化、ファイバー化に供することが出来る。フイルム形成法としては、「ＤＮＡ−蛍光体複合体」粉末を有機溶媒に溶解し、これを基板上に展開し乾燥させるキャスト法や、同粉末を熱で圧着しフイルム化するホットプレス法などを適用できる。ファイバー作成法としては、「ＤＮＡ−蛍光体複合体」を適宜溶媒に溶解し、これを細いノズルを付けた紡糸器に入れ、ノズル出口に設けた水凝固槽中に紡糸ドープを吐出凝固する湿式紡糸法、ＤＮＡ−蛍光体複合体の溶液を紡糸器に入れ、ドラフト中の空気中にガス圧等により押出す乾式紡糸法、ＤＮＡ−蛍光体複合体をキャピラリー付容器に装填、窒素置換し加熱溶融し、キャピラリーから吐出させ紡糸する溶融紡糸法、別法としては、カチオン性蛍光体の溶液中にＤＮＡの溶液を注入し、ＤＮＡ−蛍光体複合体を形成せしめ、これを巻取り紡糸する方法、などが適宜採用できる。
【００１８】
本発明によるＤＮＡ組成物を用いてフイルム形成、ファイバー形成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。好ましい溶媒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。
【００１９】
非プロトン性極性溶媒の例として、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。
【００２０】
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。
【実施例】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施例１）
鮭精子由来（分子量約５０万）ＤＮＡの０．５％水溶液１０００ｍｌに、カチオン性蛍光体である塩化ユウロピウム（ＥｕＣｌ3）０．５％水溶液500  ｍｌ（０．５８当量相当）を加え十分混合撹拌した。ＤＮＡと多価塩である塩化ユウロピウムの複合体が沈澱した。この沈澱を分離、洗浄し「ＤＮＡ−蛍光体複合体」を得た。この「ＤＮＡ−蛍光体複合体」２０gにジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）８０gを加え４８時間混合溶解した。これを窒素圧式の直径０．４mmのノズルを付けた簡易紡糸機に入れ湿式紡糸法で、紡糸・乾燥・延伸を行い、平均径８０μmの延伸糸を得た。この延伸糸に紫外光を照射したところ、強い橙色の蛍光が観測された。
【００２３】
カチオン性蛍光体である塩化ユウロピウムにより、イオン架橋による水不溶化と蛍光増幅が同一物質で実現されたことが示された。
【００２４】
比較のために、同様のＤＮＡと第四級アンモニウム塩であるセチルトリメチルアンモニウムクロリドを用い、常法で「ＤＮＡ−脂質複合体」を作成した。この複合体２０ｇにＤＭＳＯ ８０ｇを加え４８時間混合溶解した。この溶液に塩化ユウロピウム2.5ｇを加え２時間混合した。この溶液を用い上述と同様の手法で延伸糸を得た。紫外光照射による蛍光強度を比較したところ、「ＤＮＡ−蛍光体複合体」を用いた延伸糸の蛍光強度が２．５倍であった。
【００２５】
（実施例２）
鮭精子由来（分子量約５０万）ＤＮＡの０．５％水溶液を石英ガラス上に塗布乾燥しフイルムを形成した。このフイルムをポリプロピレンフイルターに挟み、塩化ユウロピウム（ＥｕＣｌ3）の０．５mol％水溶液に６０分間（２５℃）浸漬した。浸漬処理後のフイルムは水には不溶で
あった。
【００２６】
このフイルムに紫外光を照射したところ橙色の蛍光を発光した。本実施形態でも、イオン架橋と蛍光増幅が同時に実現された。
（実施例３）
鮭精子由来（分子量約２００万）ＤＮＡ１gを純水１００mlに溶解した。
カチオン性蛍光体として、セチルトリメチル四級アンモニウム塩構造を有する、有機蛍光体であるフルオレセインの誘導体0.5g（０．２３当量相当）を純水１００mlに溶解した。両者を混合撹拌したところ、ＤＮＡとフルオレセインの四級アンモニウム塩との複合体が沈澱した。この沈澱を分離、洗浄、乾燥しＤＮＡ−蛍光体複合体を得た。このＤＮＡ−蛍光体２０gをＤＭＳＯ８０gに溶解した。この溶解液を簡易紡糸機に注入、乾式紡糸法でＤＮＡ−蛍光体複合物繊維を得た。
【００２７】
この繊維に紫外光を照射したところ緑色の蛍光が観測された。
【００２８】
カチオン性蛍光体であるフルオレセインの四級アンモニウム塩により、有機蛍光体においてもイオン架橋と蛍光増幅が同時に実現された。
【００２９】
（実施例４）
ＤＮＡ（分子量約５０万）の０．５％水溶液を作成した。
他方、塩化ユウロピウム（ＥｕＣｌ3）の１％水溶液を調製した。上記ＤＮＡ溶液を窒素圧式の直径０．４ｍｍのノズルを付けた簡易紡糸機に入れ、ノズル出口を塞いで加圧放圧を３度繰り返す脱気操作の後一夜放置した。ノズル出口に長さ７０ｃｍの水凝固浴槽を置き、この凝固浴槽内に前記塩化ユウロピウム水溶液を満たした。ノズルと水面の間隔を２ｃｍにして、加圧し、紡糸ドープを水に吐出凝固し、水凝固浴中の繊維長が６５ｃｍで水膨潤繊維にした後にローラーで連続的に巻き取った。水中に保存した繊維ロッドを２５℃の空気中で別のロッドに延伸が起きない程度の微小荷重下に巻き戻すことによって風乾して平均径１２０μｍの未延伸糸を得た。未延伸糸ロッドと延伸糸ロッド間に設置した３０ｃｍの中空管中５０℃で１．７５倍に連続延伸することによって延伸糸を得た。
【００３０】
この延伸糸に紫外光を照射したところ、橙色の強い蛍光が観測された。カチオン性蛍光体の溶液中にＤＮＡ溶液を注入することにより、ファイバー形成と、ファイバーへの蛍光増幅能のドーピングが同時に行えた。