(57)【要約】【課題】ＤＮＡと複合体を形成し、膜質、物質分離手段の分離効率、光学機能等を向上させる物質を探索し、この物質とＤＮＡを含むＤＮＡ組成物を提供すること。【解決手段】ＤＮＡと光学活性物質との相互作用で得られるＤＮＡ組成物であって、光学活性物質がカチオン性脂質およびカチオン性高分子であることを特徴とするＤＮＡ組成物を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＮＡとカチオン性光学活性物質の反応で得られるＤＮＡ複合体。
【請求項２】
前記カチオン性光学活性物質がカチオン性脂質である請求項1に記載のＤＮＡ複合体。
【請求項３】
前記カチオン性光学活性物質がカチオン性高分子である請求項１に記載のＤＮＡ複合体。
【請求項４】
ＤＮＡとカチオン性光学活性物質を反応させて請求項１〜３のいずれかに記載のＤＮＡ複合体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学活性ＤＮＡ複合体に関する。本発明のＤＮＡ複合体を用いることにより、ＤＮＡフイルム、ＤＮＡファイバーを作製することができ、機能性フイルム、光増幅型ファイバー、医療用フイルム材料へのＤＮＡの用途の拡大を図ることができる。
【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、水溶性でありこのままではフイルムなどの材料として利用するには適当でない。このため、解決策として、特許文献１にはＤＮＡとカチオン性脂質との複合体、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することが提案されている。しかしながら、「ＤＮＡ−脂質複合体」は脂質の種類により、特性が大きく異なる。このためさらに、ＤＮＡと複合体を形成し得る物質を探索し、これらの中からＤＮＡが持つ特性を相乗効果により増強するような物質が得られれば、新しい機能性フイルム等の実用化が可能となる。
【特許文献１】特開平０８−２３９３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、ＤＮＡと複合体を形成し、ＤＮＡを含む膜の特性、物質分離手段の分離効率、光学機能等の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のＤＮＡ複合体は、ＤＮＡとカチオン性光学活性物質との反応で得られるＤＮＡ複合体である。本発明のＤＮＡ複合体の製造方法は、ＤＮＡとカチオン性光学活性物質を反応させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のＤＮＡとカチオン性光学活性物質とを反応させて得られるＤＮＡ複合体を用いることにより、ラセミ体の光学分割や混合気体の気体分離など物質分離特性の向上、光学機能の向上、膜質の向上を図れる。更には、ＤＮＡよりなるファイバーの蛍光増幅能の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を詳細に説明する。本発明は、ＤＮＡとカチオン性光学活性物質との反応で得られるＤＮＡ複合体に関する。さらに本発明は、ＤＮＡと複合体を形成し得る光学活性なカチオン性脂質、光学活性なカチオン性高分子とＤＮＡとの複合体に関する。本発明にかかるＤＮＡ複合体は、ＤＮＡと光学活性物質の反応により得られた反応生成物（組成物）としての形態を有するものであってもよい。
【０００７】
本発明のＤＮＡとカチオン性光学活性物質の反応とは、ＤＮＡ中のリン酸アニオン部位とカチオン性光学活性物質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反応をいう。
【０００８】
また、本発明のＤＮＡ複合体は、ＤＮＡの光学活性能と、カチオン性脂質またはカチオン性高分子の光学活性能との相乗効果により物質分離特性、光学機能などにすぐれた結果を示す。さらに本発明のＤＮＡ複合体は、ＤＮＡの自己組織化能と、カチオン性脂質またはカチオン性高分子の自己組織化能との相乗効果により膜強度にすぐれた結果を示す。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明で使用するカチオン性光学活性物質としては、溶液中で造塩作用によりＤＮＡと複合体を形成し得る物質を選択する。例えば、カチオン性脂質、カチオン性高分子などのカチオン性光学活性物質が挙げられる。
【００１１】
本発明で使用するカチオン性脂質は、その分子中に不斉炭素を有し光学活性な脂質を選択する。たとえば、アラニン誘導体、バリン誘導体、ロイシン誘導体、イソロイシン誘導体、セリン誘導体、トレオニン誘導体、システィン誘導体、シスチン誘導体、メチオニン誘導体、アスパラギン酸誘導体、グルタミン酸誘導体、リシン誘導体、アルギニン誘導体、フェニルアラニン誘導体、チロシン誘導体、トリプトファン誘導体などの四級化塩が一例として挙げられる。誘導体としてはエステル化物、長鎖アルキル基を導入したものなどが一例として挙げられる。
【００１２】
本発明で使用するカチオン性高分子は光学活性なものを選択する。たとえば、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリイミン、ポリアクリルイミン、ポリ（アリルビグアニド−アリルアミン）、ポリ（アリル−Ｎ−カルバモイルグアニジノ−アリルアミン）など分子内にアミノ基、イミノ基を有する合成高分子であって、光学活性部位を内含する高分子、ポリオルニチン、ポリリジンなどのポリアミノ酸、及びポリ乳酸など天然の光学活性ポリマーを、四級化したものなどが一例として挙げられる。
【００１３】
本発明によるＤＮＡ−カチオン性光学活性物質複合体を作成するには、例えば、ＤＮＡを適当量の水に溶解し、次いでこの溶液にカチオン性光学活性物質を加え十分撹拌することにより該複合体が得られる。カチオン性光学活性物質によっては撹拌時間を適宜調整することや、予め適当な溶媒に溶解、分散することにより十分に反応が進行させることができる。このときＤＮＡとカチオン性光学活性物質とは、通常は、ＤＮＡ中のリン酸アニオン１当量に対して、カチオン性光学活性物質を０．１〜５当量、好ましくは０．３〜３当量、特に好ましくは０．５〜２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−カチオン性光学活性物質複合体」を得る。
【００１４】
本発明で得られるDNA複合体は、次に示すような状態が挙げられるが、これらに限定される物ではない。
１．それ自身で固体、粉末である状態、限外ろ過膜、精密ろ過膜、多孔膜、均質膜、非対称膜等を形成している状態
２．基材に物理的、化学的に固着されている状態
３．各種溶媒に溶解している状態
本発明で得られるDNA複合体を固着させる基材としては、エチルセルロース、酢酸セルロースなどのセルロース類、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、テフロン、ナイロン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
基材の構造としては、平膜状、管状膜状、限外ろ過膜、精密ろ過膜、多孔膜、均質膜、非対称膜、中空糸状、粒子状などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。膜は平膜状、管状膜状、中空糸などいかなる形態でも良い。
【００１６】
ＤＮＡ−カチオン性光学活性物質複合体を溶解あるいは分散する媒体としては、水をはじめとする各種の無機または有機溶媒を用いることができるが、非プロトン性極性溶媒やイオン性液体も好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
カチオン性光学活性物質を用いて形成されたＤＮＡ複合体では、ＤＮＡの自己組織化能に加え、光学活性な脂質、カチオン性高分子も自己組織化能を発揮し、該ＤＮＡ構成物の膜強度をはじめとする膜特性、光学分割をはじめとする物質分離機能、光学的機能などの飛躍的向上が確認された。
【実施例】
【００２０】
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。
（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）１ｇを純水１００ｍｌに溶解した
。ｌ−アラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12ｌ−アラニン四級化塩誘導体）０．５ｇ（０．３５当量相当）を純水５０ｍｌに溶解した。さらにｌ−アラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12ｌ−アラニン四級化塩誘導体）０．２５ｇとｄ−アラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12ｄ−アラニン四級化塩誘導体）０．２５ｇを混合し純水５０ｍｌに溶解した。上記二種のアラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12アラニン四級化塩誘導体）の溶液を別々のＤＮＡ溶液に滴下し、しかるのち２４時間撹拌した。イオン交換が生じＤＮＡとアラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12アラニン四級化塩誘導体）の複合体が沈澱した。これらを遠心分離後乾燥し二種類のＤＮＡ・アラニンドデシルエステルアイオダイド（Ｃ12アラニン四級化塩）複合体を得た（ｌ−複合体、ｌｄ混合−複合体）。
【００２１】
上で得られた、ｌ−複合体、ｌｄ混合−複合体各３ｇをエタノール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乾燥した。この膜を、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５ｍｍｏｌ/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。それぞれの膜によるｄ−トリプトファン、ｌ−トリプトファンの透過量は表１のとおりであった。
【００２２】
【表１】
2007153832.tif 000002
【００２３】
この結果ｌ−複合体膜はｄ−トリプトファンを選択的に透過させる非常に良好な光学分割膜であることが示された。
（実施例２）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料(株)製、分子量約６６０万）０．５ｇを純水１００ｍｌに溶
解した。ｌ−バリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10ｌ−バリン四級化塩誘導体）０．５ｇ（０．７１当量相当）を純水５０ｍｌに溶解した。上記ｌ−バリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10バリン四級化塩誘導体）の溶液をＤＮＡ溶液に滴下し、しかるのち４８時間撹拌した。イオン交換が生じＤＮＡとｌ−バリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10バリン四級化塩誘導体）の複合体が沈澱した。これを遠心分離後乾燥しＤＮＡ・ｌ−バリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10バリン四級化塩誘導体）複合体を得た（ｌ−複合体）。上記、ｌ−複合体、３ｇをエタノール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１０μとなるよう塗布した。この複合膜の気体透過係数を測定したところ表２の結果を得た。
【００２４】
【表２】
2007153832.tif 000003
【００２５】
よって、分離係数α（Ｏ2／Ｎ2）は３．５となり、ｌ−複合体膜が優れた酸素/窒素気体分離膜であることが判った。
（実施例３）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料(株)製、分子量約５０万）１ｇを純水１００ｍｌに溶解した
。ｌ−セリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10ｌ−セリン四級化塩誘導体）２ｇ（１．４４当量相当）を純水５０ｍｌに溶解した。上記セリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10セリン四級化塩誘導体）の溶液をＤＮＡ溶液に滴下し、しかるのち４８時間撹拌した。イオン交換が生じＤＮＡとセリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10セリン四級化塩誘導体）の複合体が沈澱した。これを遠心分離後乾燥しＤＮＡ・セリンデシルエステルアイオダイド（Ｃ10セリン四級化塩誘導体）複合体を得た（ｌ−複合体）。上で得られた、ｌ−複合体にユウロピウム化合物としてトリス（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〔Eu(FOD)3〕を３重量%加えた。これを溶融紡糸装置を用い２３０〜２４０℃に加熱延伸することによりファイバーを作製した。
【００２６】
このファイバーに紫外光を照射したところ橙色の蛍光が観測された。ｌ−複合体の蛍光強度はポリメタクリル酸のみに〔Eu(FOD)3〕を加えたファイバーに比べその７倍であった。
（実施例４）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料(株)製、分子量約３０万）１ｇを純水１０００ｍｌに溶解し
た。ガラス粉末（和光純薬  ４５μｍ）２ｇをこれに加え、２４時間撹拌してＤＮＡを表面に固着させた。これをロ別し乾燥した。ｌ−アラニンデシルエステルアイオダイド（ｌ−C10アラニン四級化物）１ｇ（０．７５当量相当）を純水１００ｍｌに分散溶解した。この溶液に、ＤＮＡを表面に固着させたガラス粉末を加え、１２時間撹拌した。イオン交換が生じ、ガラス粉末表面に、ＤＮＡとｌ−アラニンデシルエステルアイオダイド（ｌ−C10アラニン四級化物）の複合体が形成された。
【００２７】
常法により、ＤＮＡ・ｌ−アラニンデシルエステルアイオダイド（ｌ−C10アラニン四級化物）複合体をステンレスカラム（カラム径４．６ｍｍ、１５０ｍｍ長）に充填した。このカラムにラセミセリン水溶液を入れ、流速０．５ml／min．で光学分割を行った。分離係数は１．２５であった。ラセミ体に対する光学分割性能は式（１）で表される分離係数αで示される。分離係数αは、１との差が大きくなるにしたがって光学分割能が高くなる。
【００２８】
【数１】
2007153832.tif 000004
【００２９】
（但し、ｔ1：より強く相互作用する対掌体の保持時間、ｔ2：より弱く相互作用する対掌体の保持時間、ｔ0：カラムのデッドスペースに相当する保持時間）
（実施例５）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料(株)製、分子量約３０万）１０ｇを純水１０００ｍｌに溶解
した。ガラス粉末（和光純薬  ４５μｍ）２ｇをこれに加え、２４時間撹拌してＤＮＡを表面に固着させた。これを濾別し乾燥した。ｌ−オルニチンよりなるポリマーであるｌ−ポリオルニチン塩酸塩１ｇを純水１００ｍｌに分散溶解した。この溶液に、ＤＮＡを表面に固着させたガラス粉末を加え、１２時間撹拌した。イオン交換が生じ、ガラス粉末表面に、ＤＮＡとｌ−ポリオルニチン塩酸塩の複合体が形成された。
【００３０】
常法により、ＤＮＡ・ｌ−ポリオルニチン複合体をステンレスカラム（カラム径４．６ｍｍ、  １５０ｍｍ長）に充填した。このカラムにラセミフェニルアラニン水溶液を入れ、流速０．５ml／min．で光学分割を行った。分離係数は１．３０であった。
（実施例６）
鮭精子由来のＤＮＡ（日本化学飼料(株)製、分子量約５０万）１０ｇを純水１０００ｍｌに溶解
した。ポリ−ｌ−リシン（キシダ化学）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。イオン交換が生じ、「ＤＮＡ/ポリリシン複合体」が沈澱した。得られた「ＤＮＡ/ポリリシン複合体」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。
【００３１】
別に、鮭精子由来のＤＮＡ（分子量約５０万）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膜厚約５０μmの自己支持性フイルムを作成した。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。
ポリリシンを含むフイルムの最大点応力は１５ＭＰａであった。ポリリシンを含まないフイルムの最大点応力は１２ＭＰａであった。ポリリシンよりなる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。