JP2005161104A - 有害物質吸着体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリアクリルアミドヒドロゲルに二本鎖DNAを固定してなることを特徴とする有害物質吸着体。有害物質吸着体は成形体またはビーズ状であることができ、有害物質は特にダイオキシン類である。有害物質吸着体は、二本鎖DNAと、アクリルアミドと、メチレンビスアクリルアミドとを混合し、そして重合することにより製造でき、特に、二本鎖DNA、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミドおよび水を含んでなる水相と、シクロヘキサンを含んでなる油相を懸濁しつつ、重合開始剤を添加することからなる逆懸濁重合が好ましい。また有害物質吸着体を充填して有害物質吸着カラムとすることもできる。
【選択図】無し
Description
もできる。
1.5mLマイクロチューブを成形型として使用して、DNAを含有する円柱状のポリアクリルアミドヒドロゲルを製造した。
二本鎖DNA(鮭白子から製造、平均分子量:約6.6×106、10kbp、日本化学飼料株式会社より購入)、アクリルアミド、およびメチレンビスアクリルアミドを様々に変化させた量で混合し、混合物を成形型に充填した。該混合物に過硫酸アンモニウム10μL(10w/v%)を添加し、混合物を2分間振盪攪拌した。
次いで、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン2μLの添加により、25℃で4時間重合させた。最後に、得られた円柱状のヒドロゲルを成形型から除去し、そして蒸留水10mLで洗浄して、本発明の有害物質吸着体を得た。
DNAを含有するポリアクリルアミドヒドロゲルビーズを逆懸濁重合により製造した。
水相として、所望量の二本鎖DNA(鮭白子から製造、平均分子量:約6.6×106、10kbp、日本化学飼料株式会社より購入)、過硫酸アンモニウム0.1g、アクリルアミド9.0g、およびメチレンビスアクリルアミド1.0gを含有する水溶液50mLを調製し、また油相として、シクロヘキサン50mLおよび界面活性剤であるソルビタンモノステアレート5mgを含有する混合物を製造した。
こうして得た水相を、100mLエレンマイヤーフラスコ中で油相中に分散させ、直径15mmおよび長さ140mmの寸法の磁気攪拌器を約800rpmの速度で回転させて激しく攪拌し逆懸濁を形成した。その後、系を窒素でパージし、0℃に5分間冷却した。
次いで、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン200μLの添加により、室温で4時間重合させた。形成したヒドロゲルビーズを濾過により分離し、そしてシクロヘキサン20mLおよび蒸留水100mLで洗浄して、本発明の有害物質吸着体を得た。
以下の表1に、製造条件およびDNAの残存率を示す。
2:前記量のアクリルアミドおよびメチレンビスアクリルアミドのみを含む溶液の粘度は1.34±0.03cPであった。
表1から明らかなように、水相中のDNA濃度は得られる有害物質吸着体の直径に影響を及ぼし、DNA濃度の上昇につれて有害物質吸着体の直径は増加した。これはDNA濃度の上昇が水相の粘度の増加を引き起こすためであると考えられる。
得られた有害物質吸着体の顕微鏡写真を図2に図示する。図2(A)は3.8mMのDNA濃度で製造した有害物質吸着体であり、図2(B)は7.6mMのDNA濃度で製造した有害物質吸着体であり、また図2(C)は15.2mMのDNA濃度で製造した有害物質吸着体である。各顕微鏡写真において、白色の棒体は2.0mmを表す。
有害物質吸着体中のDNAの安定性を評価するために、実施例1で製造した円柱状有害物質吸着体について、水性環境下で定温放置した後に有害物質吸着体中のDNA残存率を
測定した。ここで実施例1で製造した有害物質吸着体を用いた理由は、有害物質吸着体の形状および寸法を均一にするためである。
有害物質吸着体1.0mLを、蒸留水20mL中で6日間、毎日水を交換しながら定温静置した。その後、試料を水中から取り出し、濃硫酸(98%)1.0mL、過酸化水素溶液(30v/v%)4.0mL、およびCuSO4水溶液(5w/v%)約4滴を含む30mLケルダールフラスコ中で蒸解した。間欠的に数滴の過酸化水素溶液を添加しつつ、混合物を透明な溶液が得られるまで加熱した。得られた溶液を蒸留し、そしてホスホモリブドナバナデート法によりP元素分析を行い、DNA残存率を決定した。
結果を図3に図示する。図3(A)は、DNA濃度3.8mMおよびアクリルアミドとメチレンビスアクリルアミドとのモル比1:19.5で、アクリルアミド濃度を変化させた場合を図示し、図3(B)は、DNA濃度3.8mMおよびアクリルアミド濃度2.5(白丸)または1.3(黒丸)で、アクリルアミドとメチレンビスアクリルアミドとのモル比を変化させた場合を図示し、そして図3(C)は、アクリルアミドとメチレンビスアクリルアミドとのモル比1:19.5およびアクリルアミド濃度2.5で、DNA濃度を変化させた場合を図示する。
図3(A)に図示されるように、アクリルアミド濃度はDNA残存率と強い相関を有していた。有害物質吸着体中のDNA残存率は、アクリルアミド濃度が0.5Mである場合と1.0Mである場合との間で顕著な差異を示した。一方、アクリルアミド濃度が1.0より大きいものでは、DNAは有害物質吸着体中でより安定に存在していた。
また図3(B)に図示される例では、モル比が5.1/100であるとき(重量比率で1:9)、有害物質吸着体は白色となり、一方、2.4/200であるときには透明となった。この現象は、モル比が5.1/100より高い場合に有害物質吸着体の構造が不均一になっていることを示唆した。不均一な構造はDNAを不安定にし、これはモル比が11.5/100の場合に特に顕著であった。
図3(C)に示される結果によれば、DNA残存率は、重合に用いるDNA濃度の増加と共に低下した。
実施例1で製造した有害物質吸着体を、試験例1と同じ条件で定温静置し、有害物質吸着体から溶離するDNAの量を測定した。
溶離液中のDNA濃度は、残留するアクリルアミドモノマーの影響を排除するために、CDスペクトルを使用して評価した。
結果は、DNAの溶離は静置3日後に最大に達し、そして静置6日後に溶離が検出されなくなることを示した。
さらに、DNA着色剤として既知である臭化エチジウムを使用して、有害物質吸着剤中の二重螺旋DNAを検出した。
その結果、本発明の有害物質吸着剤は赤く着色され、このことからも有害物質吸着剤に二重螺旋DNAが固定されていることが解った。
ジベンゾ−p−ダイオキシン(DD)、ジベンゾフラン(DF)およびビフェニル(BP)のエタノール溶液(1mg/mL)10μLを蒸留水10mLと混合した。次いで、実施例1で製造した有害物質吸着体(アクリルアミド:メチレンビスアクリルアミド=9:1(重量)、DNA2.5g含有)1.0mLまたは純ポリアクリルアミドヒドロゲル(アクリルアミド:メチレンビスアクリルアミド=9:1(重量)、DN未含有)1.0mLを、蒸留水中で6日間定温静置した後にダイオキシン類を含む溶液と混合した。これらを振盪混合しながら24時間定温静置し、その後、溶液から有害物質吸着体および純ポリアクリルアミドヒドロゲルを除去した。それらをヘキサン5mL中に12時間浸漬してダイオキシン類を抽出し、そしてヘキサン中のDD、DFおよびBPをそれらの紫外線吸収を利用して分光計により測定した。
結果を図4に図示する。図4では、有害物質吸着体についての結果を黒色の棒グラフで、純ポリアクリルアミドヒドロゲルについての結果を白色の棒グラフで図示する。
図4から明らかなように、DD、DFおよびBPについて、本発明の有害物質吸着体はDNAを固定していないポリアクリルアミドヒドロゲルと比較して遥かに大きい吸着能を示した。これは、有害物質吸着体に固定された二重螺旋DNAへダイオキシン類がインターカレーションしたことを示している。
有害物質吸着体10mLをガラスカラム(φ16×200mm)に充填し、DD、DFおよびBPを50μg含む溶液(水:エタノール99.5:0.5)100mLをカラムに5mL/分の流速で流した。そして、カラムから流出した溶液についてHPLCによる分析を行い、ダイオキシン類の除去率を決定した。
次いで、ヘキサン50mLおよび混合溶液(水:エタノール99.5:0.5)100mLを2mL/分の流速でカラムに流し、有害物質吸着体の再生処理を行った。
前記のダイオキシン類の吸着および有害物質吸着体の再生を5回繰り返した。
結果を図5に図示する。図5では、DDについての結果を黒色の棒グラフで、DFについての結果を斜線を引いた棒グラフで、またBPについての結果を白色の棒グラフで図示する。
図5から明らかなように、有害物質吸着体は4回の再生処理を行っても、ダイオキシン類の除去率は約90%と高く維持されていた。これは、ヘキサンを用いた有害物質吸着体からのダイオキシンの抽出は、有害物質吸着体に固定された二重螺旋DNAに損傷を与えないことを示す。
2 有害物質吸着体
3 被処理液循環手段
Claims (7)
- ポリアクリルアミドヒドロゲルに二本鎖DNAを固定してなることを特徴とする有害物質吸着体。
- 前記有害物質吸着体は、粒状、粉状または異形の成形体であることを特徴とする、請求項1記載の有害物質吸着体。
- 前記有害物質はダイオキシン類であることを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか一項に記載の有害物質吸着体。
- 二本鎖DNAと、アクリルアミドと、メチレンビスアクリルアミドとを混合し、そして重合することを特徴とする有害物質吸着体の製造方法。
- 前記重合は逆懸濁重合で行い、前記逆懸濁重合は、二本鎖DNA、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミドおよび水を含んでなる水相が、シクロヘキサンを含んでなる油相に分散する系から逆懸濁させ、その逆懸濁系に重合開始剤を添加することによって行うことを特徴とする、請求項4記載の有害物質吸着体。
- ポリアクリルアミドヒドロゲルに二本鎖DNAを固定してなる有害物質吸着体を充填したことを特徴とする有害物質吸着カラム。
- 前記有害物質はダイオキシン類であることを特徴とする、請求項6記載の有害物質吸着カラム。
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WO2006025244A1 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | National University Corporation Gunma University | 液晶構造を有するゲル及びその製造方法 |
JP2007308863A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-29 | Idemitsu Technofine Co Ltd | 繊維、繊維集合体、繊維吸着体および繊維の製造方法 |
JP2008275423A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Canon Inc | 捕集物質の捕集方法及び装置、ならびにこれらを用いた検出対象物質の分析方法及び分析装置 |
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