JP2007277447A - ヌクレオチド鎖担持体及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟で取扱いやすく、縮合多環芳香族化合物や重金属系物質のような、環境に存在してヒトの健康に悪影響を及ぼす微量物質の捕捉・除去に適したヌクレオチド鎖担持体、及びそれを含む捕集材を提供する。またそのようなヌクレオチド鎖担持体を製造する方法を提供する。
【解決手段】親水性ポリウレタンにヌクレオチド鎖が担持されていることを特徴とするヌクレオチド鎖担持体；該担持体を含む捕集材；及び親水性ポリオールの分子末端がイソシアナト基含有基で閉塞されているプレポリマーを、ヌクレオチド鎖の存在下に水と反応させる、ヌクレオチド鎖担持体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ヌクレオチド鎖担持体及びその製法、ならびに微量成分、特に多環芳香族化合物及び／又は重金属系物質のような有害物質などの捕集材としての用途に関する。

多環芳香族化合物や重金属系物質の中には、環境に微量に存在することによって、ヒトの健康に大きな悪影響を及ぼす物質がある。特にテトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（以下、ダイオキシンという）及び類似物質は、食物連鎖によって微量でも人体に取り込まれると、催奇性や発ガン性などのために、その健康への影響が大きい。したがって、このような微量の有害物質を環境から有効に分離・除去する方法は、重要な課題になっている。

重金属やダイオキシン類のような有害物質の吸着・除去に、ゼオライトや活性炭を用いることは、よく知られている。重金属やダイオキシン類のような有害物質の吸着・除去に、ゼオライトや活性炭を用いることは、よく知られている。しかしながら、ゼオライトは電荷によりその選択性に大きな差があることや、その細孔がナノレベルであることから分子的に比較的大きな化合物には適さないとされている。また、活性炭は選択性を有していないために、有害物質以外の成分、例えばビタミン類のような栄養物質や有用物質も吸着してしまい、有害物質と有用物質が共存する条件での使用には適さない。

特許文献１には、連続気泡のポリウレタンフォームによって吸着層を有するダイオキシン及びその類縁化合物の除去用の保護具が開示され、具体的にはマスクとしての用途が記載されている。また、活性炭やイオン交換繊維などとの併用も記載されている。しかしながら、このような保護具は、空気中に浮遊するダイオキシンや類似物質の除去に限定され、水や土壌の浄化には適さないし、微量物質の吸着の際の選択性がない。

特許文献２にはサケ白子由来のDNAをポリスルホン微小球に封入又は充填させ、これを用いて処理液中のダイオキシン類を分離・除去する方法が開示されている。この方法は、DNAの二重螺旋の内側の塩基対の積み重なりの間に、平面構造を有する化学物質が平行挿入するインターカレーション（intercalation）という現象を利用したものである。DNAのインターカレーションは平面構造を有する化学物質を選択的に分離・除去するので、例えば、ビタミン類などのような立体構造を有する化学物質は分離・除去しない。それゆえ、DNAのインターカレーションを利用すると、例えば、種々の構造の化学物質が共存している被処理液から、平面構造を有する特定種類の有害な化学物質のみを選択的に分離・除去することができるばかりか、立体構造を有するビタミン類などのような有用な物質は分離・除去せず、被処理液中に残すことさえも可能となる。
特開２０００−３００６８７号公報 特開２００５−１６１１０３号公報

しかし、従来のDNAを封入又は充填させたポリスルホン微小球においては、DNAのポットライフが短く、DNAが水などの溶媒で流出しやすく、製造工程に時間がかかり、またDNAを高濃度に含有させることが困難である。
本発明の課題は、DNAなどのヌクレオチド鎖の物質捕捉能を生かして、柔軟で取扱いやすく、多環芳香族化合物や重金属系物質のような、環境に存在してヒトの健康に悪影響を及ぼす微量物質の捕捉・除去に適したヌクレオチド鎖担持体、及びそれを含む捕集材を提供することである。本発明のもう一つの課題は、そのようなヌクレオチド鎖担持体を製造する方法を提供することである。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、親水性ポリウレタンにヌクレオチド鎖を担持させることで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、親水性ポリウレタンにヌクレオチド鎖を担持させたヌクレオチド鎖担持体に関する。また本発明は、親水性ポリオールの分子末端がイソシアナト基含有基で閉塞されているプレポリマーを、ヌクレオチド鎖の存在下に水と反応させる、ヌクレオチド鎖担持体の製造方法に関する。

さらに、本発明は、上記のヌクレオチド鎖担持体を含む、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質の捕集材；ヌクレオチド鎖に捕捉された物質を洗浄して除去することによる、使用済みヌクレオチド鎖担持体の再生方法；及びそのような再生によるヌクレオチド鎖担持体の製造方法に関する。

本発明のヌクレオチド鎖担持体は簡便に製造することができ、そこに担持されるヌクレオチド鎖は、長いポットライフを有する。また、担持体内部に埋め込まれたヌクレオチド鎖は、水などの溶媒に対して流出しにくく、該担持体に安定に担持されている。
本発明のヌクレオチド鎖担持体において、ヌクレオチド鎖が、インターカレーションなどの結合能により、微量物質を良好に捕捉できるので、これら微量物質の捕集材として有用である。特に、従来の担持体と比べて、少量のヌクレオチド担持量でも優れた捕捉効果が発揮される。
さらに、微量物質を捕捉した使用済みの本発明の担持体を洗浄することで、この捕捉された微量物質を容易に除去することができ、この使用済みの担持体を再生することができる。

本発明のヌクレオチド鎖担持体は、ヌクレオチド鎖を高濃度に含有できる。例えば、DNAを、担持体全量に対して、山田、西らの文献（山田真路、西則雄、“サケ白子由来ＤＮＡの環境分野への応用 −ＤＮＡによる環境ホルモン・重金属の除去−”、「文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究、DNA/RNAの機能化を目指した化学的新展開、ニュースレター No.2、2001-2004、平成１４年３月、研究者代表小宮山真、［平成１８年３月１５日検索］、インターネット＜URL：http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~dnarna/＞ 更新2004年３月３１日）では０．６重量％程度しか担持できなかったが、本発明では約１．５重量％、良好には約２重量％以上担持できる。

本発明のヌクレオチド鎖は、一本鎖又は二本鎖のオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドを意味し、塩基組成、塩基配列の順序、塩基配列の長さなどは特に制限されず、任意のオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドが使用できる。このようなヌクレオチド鎖として、一本鎖若しくは二本鎖DNA、一本鎖若しくは二本鎖RNA、一本鎖若しくは二本鎖ｃDNA、DNA／RNAハイブリッド、ｃDNA／DNAハイブリッド、ｃDNA／RNAハイブリッドなどが例示される。インターカレーションを利用して優れた捕捉性を発揮できる点で二重螺旋構造をとる二本鎖ヌクレオチド鎖が好ましい。
本発明では、上記ヌクレオチド鎖を１種以上使用してもよい。
上記ヌクレオチド鎖は、大腸菌又は酵母などの微生物、あるいは動植物の任意の部位・器官・組織などから慣用の方法で得ることができる。例えば、ニワトリ、ウシ、又はブタなどの動物の精巣又は胸腺などから得ることができる。特に、サケ、ニシン、マス、タラなどの魚類の白子は、核に多量のDNAなどのヌクレオチド鎖を含み、しかも従来は廃棄されていたことから、ヌクレオチド鎖を安価に大量生産するための原料として適している。白子からヌクレオチド鎖を得るには、例えば、白子の皮、筋、血管などを除去した後、油分を除き、精製すればよい。
あるいは、本発明のヌクレオチド鎖はバイオテクノロジー的手法や化学合成などにより人工的に合成することもできる。

本発明に用いられる親水性ポリウレタンは、少なくとも２個のヒドロキシル基を有する高分子ポリオールと、少なくとも２個のイソシアナト基を有するイソシアネート化合物との反応によって得られる架橋体であり、ポリオールの種類、平均水酸基数などにより、多数の種類がある。親水性ポリウレタンを得るための高分子ポリオールないしそれをイソシアナト基含有基で閉塞して得られるプレポリマーもまた、親水性であることが求められる。したがって、ポリオールとしては、オキシエチレン単位やヒドロキシエチルアクリル酸単位のような親水性単位を含むものが用いられる。ポリウレタンは、軟質、半硬質、硬質など各種あるが、用途が広く、作業性が優れていることから、軟質が好ましい。

親水性で軟質のポリウレタンを形成するために、本発明に用いられるポリオールとしては、ポリエーテルポリオールが好ましく、１種でも２種以上の併用でも差し支えないが、分子中に平均２．０〜３．５の水酸基を有するものが好ましく、イソシアネート化合物は２個のイソシアナト基を有するもののみを用い、またポリオールとの反応などの際に、シアヌレート体、ビウレット体、又はアロファネート体を形成しない条件で反応が行われる場合は、ポリオール１分子あたりの水酸基の数が平均２．０を越えることが好ましい。すなわち、得られるポリウレタンに網状構造を与えるために、少なくとも一部のポリオールとして、分子中に分岐単位を有する分岐鎖状ポリオールを用いる。

親水性のポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、及びポリオールのオキシエチレン単位が１０重量％以上の、オキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の共重合体が例示され、部分的に他の構成単位、例えばオキシトリメチレン単位やオキシテトラメチレン単位を含む共重合体であってもよい。オキシエチレン単位が、好ましくは２０重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上で、親水性が顕著となる。共重合体は、ランダム共重合体でもブロック共重合体でも差し支えない。直鎖状ポリエーテルポリオールは、出発物質としてエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールのような二価アルコールを用い、エチレンオキシド及び必要に応じてプロピレンオキシドのような環状オキシド化合物を開環重合させて、合成することができる。分岐鎖状ポリエーテルポリオールは、出発物質としてグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、グルコース、スクロースのような三価以上の多価アルコールを用い、上記と同様の環状オキシド化合物を開環重合させて合成することにより、上記の多価アルコールに由来する分岐単位を分子中に含ませることができる。また、別法として、まず二官能性のポリオールを合成し、次いで三価以上の多価アルコールと反応させて、分子中に分岐を導入することもできる。ポリエーテルポリオールの数平均分子量は、通常、８００〜４，０００、好ましくは９００〜３，５００である。

本発明で用いられるイソシアネート化合物は、分子中に少なくとも２個のイソシアナト基を含み、該イソシアナト基がポリオールの水酸基と反応してポリウレタンの網状構造を形成する成分である。イソシアネート化合物としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、上記二者の混合物、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、上記二者の混合物、ｍ−キシレンジイソシアネート、テトラメチルｍ−キシレンジイソシアネートのような芳香族イソシアネート化合物；テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートのような脂肪族又は脂環式イソシアネート化合物；それらのイソシアヌレート体、アロファネート体、ビウレット体などが例示され、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。

イソシアネート化合物の配合量は、プレポリマーの末端がイソシアナト基含有基で閉塞され、水との反応で、ヌクレオチド鎖の良好な担持体となるポリウレタンが形成され、その可撓性や硬度に経時変化がないことから、ポリオールの水酸基に対するイソシアナト基の数は１．５〜３．５個が好ましく、２．０〜３．０個がさらに好ましい。

本発明においては、ヌクレオチド鎖の配合を容易にするために、ポリオールの水酸基をイソシアネート化合物で閉塞したプレポリマーとして用いることが好ましい。必要に応じて、このようなプレポリマーに、別途、ポリオールを併用してもよい。また、後述の界面活性剤として配合される水酸基含有界面活性剤が、併用されるポリオールの一部又は全部を構成してもよい。

また、必要に応じて、ポリオールとのイソシアネート化合物の反応によるプレポリマーの合成、及び／又はプレポリマーからポリウレタンの形成を促進して、より低い温度及び／又はより短時間に反応を完了させるために、触媒を配合することもできる。このような触媒としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルテトラメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアザ［２．２．２］ビシクロオクタン、Ｎ−エチルモルホリンのようなアミン類；オクタン酸スズ、ナフテン酸スズ、オクタン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛のような金属有機酸塩；ジブチルスズジオクトアート、ジブチルスズジラウラートのような有機スズ化合物；アセチルアセトナト鉄のような金属キレート化合物などが例示される。また、これらの触媒のほかに、ジイソシアネート化合物の二量化、三量化を促進する触媒、例えばピリジンのような第三級アミンを配合することもできる。

プレポリマーと水との反応によるポリウレタンの形成をより均一に行うために、反応の際に界面活性剤を用い、乳化状態で反応を行ってもよい。界面活性剤としては、オキシエチレン・オキシプロピレンブロック共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルのようなノニオン型界面活性剤が好ましく用いられ、１種を用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、より均質で良好な発泡体が得られる点で、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体；及びポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル、及び／又はポリシロキサン・ポリオキシアルキレン・グラフト共重合体のような整泡剤の存在下で発泡させることが、特に好ましい。これらの界面活性剤のうち、オキシエチレン・オキシプロピレンブロック共重合体のように、分子中に複数個の水酸基を有するものは、プレポリマーのイソシアナト基と反応して、ポリウレタンの一部を構成する。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのように、分子中に１個の水酸基を有するものは、プレポリマーのイソシアナト基と反応して、ポリウレタンの側鎖を構成する。

その他、必要に応じて、着色剤、充填剤、安定剤などを配合してもよい。

本発明のヌクレオチド鎖担持体は、限定されるものではないが、典型的には、次の方法で製造される。すなわち、撹拌機及び加熱・冷却装置を備えた反応槽を、窒素のような不活性気体の雰囲気にして、ポリオールを仕込み、例えばポリエチレングリコール（平均分子量１，０００）の場合は、温度を４５±５℃で撹拌しつつ、必要に応じてトリメチロールプロパンのような多官能性化合物を加えて昇温し、液温５０〜６０℃でイソシアネート化合物を添加する。１１０±５℃で２時間反応させた後、５０℃以下に冷却してフィルターを通すことにより、プレポリマーを合成する。反応は、無触媒でも進行するが、必要に応じて触媒を添加してもよい。

一方、水にヌクレオチド鎖を分散させ、必要に応じて触媒、界面活性剤及び／又は整泡剤を配合した混合物を調製する。上記プレポリマーと水又は上記混合物とを、室温で激しく混合してエマルション状態で反応させ、架橋と発泡を進行させて、ポリウレタンを得る。

ヌクレオチド鎖を担持させるには、過剰の水を使用しかつ水溶性の添加剤を多量に用いて比較的低い温度で担持体を形成させるので、ヌクレオチド鎖の熱分解を防止できる点から、上記の方法が好ましい。

得られたポリウレタンは、条件に応じて、非発泡（ソリッド）でも、独立気泡の発泡体でも、連続気泡の発泡体でもよい。処理効果からは連続気泡の発泡体が好ましいが、ポリウレタン自体に透過性があるので、用い方により、独立気泡の発泡体でも非発泡でもよい。

上記得られたヌクレオチド鎖担持体は、架橋後、場合により発泡後に乾燥させるのが望ましい。乾燥方法は、特に制限されず、室温で数日、例えば１〜３日間放置するだけでもよいが、ヌクレオチド鎖を崩壊させない点から真空凍結乾燥が好ましい。具体的には、凍結乾燥機を使用して、７〜１３時間、好ましくは１０時間、凍結させた後、３〜７時間、好ましくは５時間、−６０〜−８５℃で乾燥させた。真空凍結乾燥機の内圧は、特に制限されないが、通常６〜８Pa、トラップは−８０℃である。

発泡体である本発明のヌクレオチド鎖担持体では、密度やセル数に特に制限はないが、量産性に富む軟質スラブ発泡体や、ＮＣＯ末端プレポリマーを水で架橋して得られる親水性ポリウレタン発泡体において、密度は２０〜１００kg/m³、特に６５〜９５kg/m³、とりわけ８０kg/m³（JIS K 7222:1999）が好ましく、また、安定して発泡体が成形できる点から、セル数は、３０〜７０個/25mm、特に４０〜６０個/25mm、とりわけ５０個/25mm（JIS K 6400-1：2004 付属書１(参考)）が好ましい。さらに、引張り強度は６０〜１１０kPa、好ましくは７０〜１００kPa、破断伸びは１３０〜２２０％、好ましくは１５０〜２００％である（JIS K 6400-5:2004）。

本発明においてヌクレオチド鎖担持体中のヌクレオチド鎖の含量は、特に制限されないが、親水性ポリウレタン１００重量部に対して、良好な捕捉性能を発揮するために０．０１重量部以上、特に１重量部以上、とりわけ２重量部以上、連続気泡であり安定した良好な発泡体が成形できる点から、１０重量部以下、特に５重量部以下、とりわけ３重量部以下が好ましい。

前記製造により得られたヌクレオチド鎖担持体において、ヌクレオチド鎖は、この担持体の表面及び／又は気孔内表面に付着している状態、ならびに／あるいはこの担持体の親水性ポリウレタンの樹脂骨格内部に完全に及び／又は一部埋め込まれた状態にある。
本発明では、場合により、上記担持体を洗浄することで、上記担持体の表面又な気孔内表面に付着しているヌクレオチド鎖を流出させ、この担持体の表面及び／又は気孔内表面にヌクレオチド鎖が付着していない二本鎖ヌクレオチド担持体を得ることができる。
この洗浄は以下の点で好都合である。すなわち、発泡の際に界面活性剤を使用するなど、添加剤を使用した場合、界面活性剤などの添加剤がヌクレオチド鎖の官能基をブロックし、それにより対象物質を捕捉する能力に障害を与える可能性がある。しかし、上記のように担持体を洗浄することにより、界面活性剤などが取り除かれ、対象物質捕捉能を確保することができる。
上記洗浄方法は、担持体に適当な洗浄液を投入して振とうさせるなどして行う。使用される洗浄液は、本発明の親水性ポリウレタンやヌクレオチド鎖の性質や機能に悪影響を与えず、かつ界面活性剤などの添加剤を溶解できるものであれば特に制限されないが、通常は水、好ましくは純水が使用できる。
洗浄回数は、本発明の親水性ポリウレタンやヌクレオチド鎖の性質や機能に悪影響を与えない限り特に制限されず、通常１〜３回であるが、４回以上洗浄してもよい。好ましくは２回である。また、洗浄ごとに異なる種類の洗浄液を使用してもよい。
典型的には、洗浄されるべき担持体０．２ｇに上記洗浄液を４０ml程度投入して、室温にて、１５〜６０分、好ましくは３０分間、振とうさせて行えばよい。その後、室温で放置して乾燥させるか、場合により、５０℃で８時間乾燥を行ってもよい。

本発明のヌクレオチド鎖担持体は、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質の捕集材として使用することができる。また、本発明のヌクレオチド鎖担持体を、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質の捕集方法に使用することができる。例えば、本発明のヌクレオチド鎖担持体と、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質を含有する媒体とを接触させて、このヌクレオチド鎖にこの物質を補足させることで、この物質を捕集することができる。

上記のヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質は、ヌクレオチド鎖と相互作用し得るものであれば特に制限されない。例えば、二本鎖ヌクレオチドの塩基対の間にインターカレーションし得るもの、すなわちインターカレータが挙げられる。例えば、多環芳香族化合物、例えば縮合多環芳香族化合物などの平面構造を有する化合物、例えばダイオキシン類及び界面活性色素インターカレータなどが挙げられる。あるいは、上記以外にヌクレオチド鎖と相互作用し得るものとして重金属系物質も例示される。

本発明においてダイオキシン類とはダイオキシン及びその類縁物質を意味する。
上記ダイオキシンとして、塩化ジベンゾジオキシン、特に２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシンが挙げられる。
上記ダイオキシン類縁物質として、ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン、ジベンゾフラン、ビフェニル、及びベンゾ[α]ピレンなどが例示され、これらはハロゲンなどの置換基で場合により置換されていてもよい。このような置換物として、上記ダイオキシン以外に、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）、及びポリ塩素化ビフェニル（ＰＣＢ）、特に２個のベンゼン環の回転が規制されて平面的な分子構造を有するコプラナーＰＣＢなどが例示される。
上記ダイオキシン類を構成する多くの異性体、例えばジベンゾ−ｐ−ダイオキシンからの７５種類、ジベンゾフランからの１３５種類、ビフェニルからの１３種類（コプラナーポリ塩化ビフェニルとして）の異性体も、本発明のダイオキシン類に包含される。

前記重金属系物質として、水銀、カドミウム、鉛などの重金属類、これらの化合物、例えば無機金属化合物及び有機金属化合物などが例示される。
上記有機金属化合物又は無機金属化合物としては、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属酢酸塩、金属蓚酸塩、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属炭酸塩、金属オキシ塩化物、金属塩化物、及びこれらを部分加水分解してオリゴマー化した縮合物などがある。

上記界面活性色素インターカレータとして、アクリジンオレンジ；エオシンイエロー；エチジウム、例えば臭化エチジウム、エチジウムダイマー、例えばエチジウムホモダイマー、プロピジウムなどのフェナントリジウムモノマー若しくはダイマー誘導体；ＴＯＴＯ、ＹＯＹＯ、ＰＯＰＯ、ＢＯＢＯ、ＴＯ−ＰＲＯ、ＹＯ−ＰＲＯ、ＢＯ−ＰＲＯ、ＰＯ−ＰＲＯなどのベンザゾリウムモノマー若しくはダイマー誘導体；ピコグリーン、などが例示される。

本発明では、プラス電荷を帯びる物質（溶液中で解離してプラス電荷を帯びる物質も含む）、例えば臭化エチジウム、アクリジンオレンジなどが、良好に捕集され得る。

本発明の媒体として、牛乳、母乳、ジュース、及び飲料水などの飲食品、ならびに生活用水、工業用水、排水、廃液、用水路、河川、湖沼、及び海水などの液体、あるいは空気などの気体が例示される。

上記のとおり、本発明のヌクレオチド鎖担持体は、ヌクレオチド鎖との相互作用を有する物質を捕集できるが、このようなヌクレオチド鎖と相互作用を有する物質の多くは、上記ダイオキシン類や重金属系物質などのように生物に有害な作用を示す。例えば、DNAに結合することが知られる発癌性物質及び遺伝子毒性物質などである。
一方、ヌクレオチド鎖は、ビタミンやタンパク質などの平面構造にない栄養成分を捕捉しないため、例えば、媒体に含まれる栄養成分に影響を与えることなく、有害なダイオキシン類や重金属類などの前記物質を除去することができる。
したがって、本発明のヌクレオチド鎖担持体は遺伝子に有害な毒性を示す物質を選択的、特異的に捕集することができ、かかる有害物質の検出や除去のための捕集材として使用できる。

本発明のヌクレオチド鎖担持体においては、ヌクレオチド鎖が親水性ポリウレタンの樹脂骨格中に取り込まれているものもあるため、ヌクレオチド鎖が親水性ポリウレタン樹脂骨格表面上に露出するような加工、例えば、発泡させたり、あるいは裁断、粉砕、打ち抜き、又はスリット加工などを担持体に施したりして、担持体の表面積を広けることが、捕捉性能を上げる点から好ましい。
また、本発明のヌクレオチド鎖担持体は、そのままでもあるいは他の構成との組合せでも、捕集材として使用できる。例えば、本発明の担持体を充填したフィルターやカラムなどである。具体的には、上記媒体の濾過材やタバコのフィルターなどが例示される。なお、本発明の担持体は、そのままで又は上記のような加工を施した上で、他の構成と組み合わせることができる。

あるいは、本発明のヌクレオチド鎖担持体を、この担持体とヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質を含有する媒体とを接触させる手段を有する捕集システムに使用することができる。
例えば、この捕集システムは、環境中から有害物質を除去するための環境浄化システムに使用することができる。環境浄化システムとしては、例えば、上記の本発明のヌクレオチド鎖担持体を充填したフィルター又はカラムに有害物質を含む空気又は水などの媒体を通してこれを浄化処理するシステムを例示できる。

本発明のヌクレオチド担持体に捕集された物質は、この担持体と共に、再び環境に排出されない方法で分解ないし処分してもよい。
また、本発明のヌクレオチド鎖担持体は、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質を捕集した後でも、この担持体を洗浄して捕捉された物質を除去することで、この担持体を再利用できる。この洗浄により本発明のヌクレオチド鎖担持体を製造することができる。
上記洗浄は、担持体に適当な洗浄液を投入して振とうするなどして、ヌクレオチド鎖の捕捉能を損なうことなく、行うことができる。ここで使用される洗浄液は、本発明の親水性ポリウレタンやヌクレオチド鎖の性質や機能に悪影響を与えず、かつ捕捉された物質を溶解できるものであれば特に制限されず、通常はｎ−ヘキサンなどの無極性溶媒若しくはアセトニトリルなどの極性溶媒、又はこれらの溶媒と水との混和物、例えばアセトニトリル水溶液若しくはｎ−ヘキサンを界面活性剤の存在下で水に乳化させたものが使用できる。
洗浄回数は、本発明の親水性ポリウレタンやヌクレオチド鎖の性質や機能に悪影響を与えない限り特に制限されず、通常１〜２回であるが、３回以上洗浄してもよい。好ましくは２回である。また、洗浄ごとに異なる洗浄液を使用してもよい。
典型的には、洗浄されるべき担持体０．２ｇを、最初アセトニトリル水溶液、好ましくはアセトニトリル５０％水溶液の約４０ml中で、室温にて、１０〜５０分間、好ましくは３０分間攪拌して洗浄する。次いで、この担持体をアセトニトリル約４０ml中に投入してシェーカーで２００rpm、１０〜５０分間、好ましくは３０分間攪拌して洗浄する。洗浄後、室温に放置して乾燥してもよいが、場合により、５０℃、８時間で乾燥してもよい。

以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。これらの例において、部は重量部、配合比などは重量比を示す。本発明はこれら例によって限定されるものではない。

参考例１
ミキサーを備えた反応槽を窒素雰囲気にして温度を４５℃に設定し、平均分子量１，０００のポリエチレングリコール１００部を仕込み、攪拌しつつ昇温して、トリメチロールプロパン４．７部を添加して融解させ、水酸化カリウム１部を加えて、脱水反応によって、三官能性単位と分子末端に水酸基を有し、オキシエチレン単位からなるポリエーテルポリオールを得た。次いで液温を５０〜６０℃に保ち、２，４−トルエンジイソシアネートと２，６−トルエンジイソシアネートの８０：２０の混合物５３．５部を加えて、１１０℃で２時間反応させることにより、分子末端がイソシアナト基で閉塞された、プレポリマーＰ−１を淡黄色液状物として得た。５０℃以下に冷却してろ過し、以下の実験に供した。平均分子量は約１，８００、ＮＣＯ基含量は８．５g/100g、２５℃における粘度は１９Pa・sであった。

実施例及び比較例に、上記のプレポリマーＰ−１のほかに下記の材料を用いた。
Ｐ−２：グリセリン−ポリオキシプロピレントリオール、平均分子量３，０００
Ｄ−１：サケ白子由来DNA、3重量％水溶液、(有)バイオケム製、DNA-Na-HP(ヒモ) 窒素12.4%以上、燐8%以上
Ｅ−１：両末端に水酸基を有するポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・ポリオキシエチレンブロック共重合体、ポリオキシプロピレン部分の平均分子量１，７５０、オキシエチレン単位含量２０

実施例１
上記参考例１で得たＰ−１の１００部とＤ−１の１００部とを混合し、そこにＥ−１を１部添加して常温で発泡させた。この発泡物を室温で３日間放置して線収縮が乾燥前の８５％になるまで乾燥させ、ポリウレタンフォームを得た（連続気泡発泡体、密度８５kg/m³、セル数５０個／２５mm）。
なお、線収縮は、発泡後、発泡方向に対し水平にカットした面において、５０mmの標線を引き、乾燥前後の長さを測定して求めた。

比較例
サケ白子由来DNAの代わりに蒸留水を使用した以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンフォームを得た。

ブランク例
Ｄ−１ ４．３部に、N,N-ジメチル シクロヘキシルアミン0.75部と、N,N-ジメチル シクロヘキシル メチルアミン0.25部が混合された触媒、合計１部、ポリシロキサン・ポリオキシプロピレングラフト共重合体である整泡剤１．０部及びオクタン酸スズ０．２部を配合して撹拌し、発泡剤混液を調製した。Ｐ−２ １００部に、上記発泡剤混液を添加し、次いで、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートの８０：２０の混合物５４部を加えて、プロペラ撹拌機を用いて２０℃で混合液を撹拌して開口容器に移し、硬化と発泡の反応により、ワンショット法によってＤＮＡを担持したウレタンフォームを得た。

DNA溶出試験
上記実施例、比較例、ブランク例で得られた各ポリウレタンフォームを適当な形に切り出して試験片（0.2g）を作製した。各試験片を以下のようにして３回洗浄し、洗浄液中のDNAを測定した。
先ず試験片に蒸留水50mlを加え、シェーカーVR-36（タイテック社製）を使用して200rpmで30分間シェイクした。試験片を取り出し蒸留水を搾り出した。この蒸留水をアガロースゲル電気泳動にかけてバンドチェックした。ゲルの撮影はライトキャプチャーAE-6961/2FC（アトー社製）で行った。
その結果、１回目の洗浄液のみにDNAの溶出が観測され、その分子量は約700bpであった。

以下の試験に捕集対象物質として、下記の物質を用いた。
臭化エチジウム（水溶性、プラス電荷、発ガン性）
エオシンイエロー（水溶性、マイナス電荷、発ガン性）
アクリジンオレンジ（水溶性、プラス電荷、発ガン性）

捕集試験
（１）臭化エチジウムの捕集
上記実施例、比較例、ブランク例で得られたポリウレタンフォームをそれぞれ適当な形に切り出して試験片（0.2g）を作製した。次いで、試験片を、洗浄しないでそのまま又は上記のDNA溶出試験と同様にして１〜３回洗浄して、「洗浄なし」「洗浄１回」「洗浄２回」「洗浄３回」の４つの試験片を用意した。この試験片に、２０μＭの臭化エチジウム水溶液50mlを加え、シェーカーVR-36（タイテック社製）を使用して200rpmでシェイクした。表１に示す時間ごとに液を採取して、480nm吸光度を分光光度計U-550ST（日本分光社製）で測定した。結果を表１に示す。
（２）エオシンイエローの捕集
上記臭化エチジウムの捕集と同様にして行った。ただし、臭化エチジウム水溶液の代わりに２０μMのエオシンイエロー水溶液を使用し、表２に示す時間ごとに液を採取して、その520nm吸光度を測定した。結果を表２に示す。
（３）アクリジンオレンジの捕集
上記臭化エチジウムの捕集と同様にして行った。ただし、臭化エチジウム水溶液の代わりに２０μMのアクリジンオレンジ水溶液を使用し、表３に示す時間ごとに液を採取して、その490nm吸光度を測定した。結果を表３に示す。

５０％アセトニトリル洗浄後の捕集試験
上記試験で物質を捕捉した試験片を、洗浄しないでそのまま又以下のとおり洗浄して、それぞれ50℃、8時間で乾燥した。そして上記と同様に捕集試験を行った。結果を表４及び５に示す。
洗浄方法：試験片０．２ｇを、先ずアセトニトリル５０％水溶液(４０ml)中に投入して攪拌し、次いでアセトニトリル４０ml中に投入して攪拌した。これら攪拌はいずれもシェーカーVR-36（タイテック社製）を用いて200rpm、30分間で行った。

本発明のヌクレオチド鎖担持体、捕集材、及び捕集システムは、容易に製造することができ、多環芳香族化合物や重金属系物質のような、環境に微量に存在することによって、発ガン性、催奇性など、ヒトの健康に大きな悪影響を及ぼす物質の捕集に、極めて有用である。捕集対象物質として、臭化エチジウムのようなプラス電荷を有するもの、エオシンイエローやダイオキシン類のようなマイナス電荷を有するものの両方に本発明は利用できるが、特に臭化エチジウムのようなプラス電荷を有するものを捕集するのに利用できる。

Claims (13)

1. 親水性ポリウレタンにヌクレオチド鎖が担持されていることを特徴とする、ヌクレオチド鎖担持体。
2. 親水性ポリウレタンが、親水性ポリオールの分子末端がイソシアナト基含有基で閉塞されているプレポリマーを、水と反応させて得られたポリウレタンである、請求項１記載のヌクレオチド鎖担持体。
3. 親水性ポリウレタンが、少なくとも１０重量％のオキシエチレン単位を含むポリエーテルポリオールの分子末端がイソシアナト基含有基で閉塞されているプレポリマーを、水と反応させて得られた軟質ポリウレタンである、請求項１又は２記載のヌクレオチド鎖担持体。
4. 発泡体である、請求項１〜３のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体。
5. 親水性ポリウレタン１００重量部にヌクレオチド鎖が、０．０１〜５重量部担持されている、請求項１〜４のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体。
6. 親水性ポリオールの分子末端がイソシアナト基含有基で閉塞されているプレポリマーを、ヌクレオチド鎖の存在下に水と反応させる、請求項１〜５のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体の製造方法。
7. 反応を界面活性剤の存在下に行う、請求項６記載の製造方法。
8. 請求項１〜５のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体を含む、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質の捕集材。
9. ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質が多環芳香族化合物及び／又は重金属若しくはその化合物である、請求項８記載の捕集材。
10. 多環芳香族化合物がダイオキシン類である、請求項８又は９記載の捕集材。
11. 請求項１〜５のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体と、ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質を含有する媒体とを接触させる手段を有することを特徴とする、捕集システム。
12. ヌクレオチド鎖に捕捉可能な物質を捕集した請求項１〜５のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体を再生する方法であって、前記担持体を洗浄して前記物質を除去することを特徴とする、方法。
13. 請求項１３記載の方法による、請求項１〜５のいずれか１項記載のヌクレオチド鎖担持体を製造する方法。