JP5757449B2 - ウエスタンブロット用ナノ繊維メンブレン及びその製造方法 - Google Patents
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Description
疏水性高分子(例えば、PVdF)を、適当な溶媒を使用し、紡糸可能な濃度で溶解して、紡糸溶液を準備する。高分子物質(PVdF)の含量は、溶液全体を基準に約5〜90重量%が適当である。5重量%未満の場合、電気紡糸をすると、ナノ繊維を形成するよりはビード状(bead)で噴射されて、メンブレンを構成しにくく、90重量%超過の場合には粘度が高くて、紡糸が不可能なので繊維を形成しにくい。したがって、紡糸溶液の製造は、特別な制約はないが、繊維状構造を形成しやすい濃度として繊維のモーフォロジー(morphology)を制御することが望ましい。
前記製造された紡糸溶液は、定量ポンプを使用して紡糸パック(spin pack)へ移送した後、高電圧調節装置を用いて紡糸パックに電圧を印加して、電気紡糸を実施する。このとき使用される電圧は、0.5〜100kVの範囲内で調節可能であり、集電板は、電気伝導性金属、剥離紙などを使用することができ、接地をしたり、または(−)極に帯電して使用することができる。前記集電板は、紡糸時繊維の集束を円滑にするために捕集装置(suction collector)を付着して使用することが望ましい。
前記紡糸された高分子ナノ繊維ウェブは、加圧、圧着、ローリング、熱板カレンダリング、熱接合、超音波接合、シームシーリングテープ(Sim sealing tape)、ラミネーティングなどの多様な方法でカレンダリングしてメンブレンを得る。該得られた高分子ナノ繊維ウェブは、3次元の開いた細孔構造を有するので、メタノール前処理過程を省略しても超高感度の特性を持つメンブレンを得ることができる。
ナノ繊維の表面構造改質には、溶媒を使用してWBL(weak boundary layer)を除去、膨潤、表面エッチングを経る化学的方法と、X−ray、Y−ray、電子ビームなどのイオン化放射線(radiation)の照射で表面反応を誘導する光化学的改質方法と、真空下でコロナ放電(corona discharge)、プラズマ(plasma)、電子ビーム、イオンビームなどの高エネルギー原子、分子イオンを用いて、表面酸化反応を誘導する物理的改質と、火炎ないしはオゾンを用いる方法など多様な形態でナノ繊維の表面を改質できる。
紡糸溶液は、疏水性高分子であるホモ(homo)ポリマーで構成されたPVdF(HSV900)を使用し、溶液全体に対して20重量%になるように溶媒DMAcに溶解して製造した。前記紡糸溶液は、定量ポンプを用いて紡糸ノズルに移送されて、印加電圧25kV、紡糸口と集電体との距離20cm、分当りの吐出量0.005cc/gholl、常温、常圧の条件で電気紡糸を実施して、PVdFナノ繊維ウェブを得た。
実施例2及び3は、疏水性高分子であるホモポリマーで構成されたPVdF 761を単独(実施例2)で、及び共重合体であるPVdF 2801をPVdF 761と50:50重量%で混合(実施例3)して、実施例1と同様の方法で電気紡糸した後カレンダリングして、ナノ繊維メンブレンを得た。
実施例4は、前記実施例1の方法によって製造されたPVdFナノ繊維メンブレンを、プラズマクリーナー装備を使用して表面改質を実施した。このときに使用されたガスは、アルゴン(Ar)であり、アルゴンを100sccmで供給しながら、400Wで30、60、150、300秒(sec)の間隔で表面改質を実施した。
比較のために相分離法を用いて製造された商用化メンブレンであるPall社(PALL CO.,LTD.,BioTraceTM PVDF)のPVdFメンブレンを使用した。このとき使用されたPall社のPVdFメンブレンは、厚さ150μm、平均細孔径の大きさが0.45μmであった。
実施例1ないし3により製造されたPVdFメンブレン、及び比較例により製造された商用化メンブレンの構造分析をDSC、XRD、TGA、SEMを通じて行った。走査電子顕微鏡(SEM)分析結果、比較例の場合には、製造されたメンブレンを示す図6(a)で見るように、細孔径が均一ではなく、また細孔構造においても閉じた細孔構造であることが分かる。
一般的にウエスタンブロットを行なう場合、メンブレンを100%メタノール(methanol)に活性化させて、メンブレンを部分親水化させる必要がある。これは、メンブレンとウェスタンバッファー溶液との親和性を増加させて、メンブレンにゲル(gel)内のタンパク質との相互作用がよく起きるようにする過程である。
前記実施例1と実施例4により製造されたPVdFナノ繊維メンブレンを、前記試験例1と同様の方法で、ウエスタンブロットを実施した。このとき、ウエスタンブロットを行う前、100%メタノール前処理(Treated)をそれぞれ1分間実施して、プラズマ処理したメンブレン(30秒、60秒、180秒、300秒)とプラズマ未処理メンブレン(0秒)とを比較して示した。
プラズマ処理されたメンブレンの経時変化を観察するために、前記実施例1と実施例4より製造されたPVdFナノ繊維メンブレンを3ヶ月間常温に放置した後、試験例1及び試験例2の方法と同様に、ウエスタンブロットを行って、その結果を図10に示した。
Claims (11)
- ウエスタンブロット用メンブレンの製造方法において、
紡糸溶液全体に対して5〜90重量%の疎水性高分子物質を溶媒に溶解して、紡糸溶液を製造する段階と、
前記紡糸溶液を、電気紡糸法によって、疎水性高分子ナノ繊維ウェブを得る段階と、
前記得られたナノ繊維ウェブをカレンダリングして、ウエスタンブロット用メンブレンを得る段階と、
前記カレンダリングされたナノ繊維ウェブに親水性を付与するために、表面にプラズマ処理を行う段階と、を含むことを特徴とする、ウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。 - 前記疎水性高分子物質は、例えば、PVdF(polyvinylidene fluoride)、ナイロン(nylon)、ニトロセルロース(nitrocellulose)、PU(polyurethane)、PC(polycarbonate)、PS(polystyrene)、PLA(polylatic acid)、PAN(polyacrylonitrile)、PLGA(polylactic−co−glycolic acid)PEI(polyethyleneimine)、PPI(polypropyleneimine)、PMMA(Polymethylmethacrylate)、PVC(polyvinylcholride)、PVAc(polyvinylacetate)、及びポリスチレンジビニルベンゼン共重合体(Polystylene divinylbenzene copolymer)からなる群から選択された1種または2種以上の混合物で構成されることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記溶媒は、ジメチルホルムアミド(di−methylformamide、DMF)、ジメチルアセトアミド(di−methylacetamide、DMAc)、THF(tetrahydrofuran)、アセトン(Acetone)、アルコール(Alcohol)類、クロロホルム(Chloroform)、DMSO(dimethyl sulfoxide)、ジクロロメタン(dichloromethane)、酢酸(acetic acid)、ギ酸(formic acid)、NMP(N−Methylpyrrolidone)、フッ素系アルコール類、及び水からなる群から選択された1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記ナノ繊維ウェブを形成するナノ繊維の直径は、50〜1000nmであることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記紡糸方法は、電気紡糸(electrospinning)、電気スプレー(electrospray)、電気噴射紡糸(electroblown spinning)、遠心電気紡糸(centrifugal electrospinning)、及びフラッシュ電気紡糸(flash−electrospinning)、バブル電気紡糸(bubble electrospinning)、溶融電気紡糸(melt electrospinning)、ニードルレス電気紡糸(needleless electrospinning)から選択されたいずれか1つの方法であることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記カレンダリングは、圧着、加圧、熱板カレンダリング、ローリング、熱接合、超音波接合、シームシーリングテープ法、ラミネーティングから選択されたいずれか1つの方法で行われることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記カレンダリング工程は、60〜200℃の温度範囲での熱処理を伴いながら行われることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記プラズマ処理時に使用するガスは、酸素またはアルゴンであることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記プラズマ処理時間は、30〜300秒であることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 前記メンブレンは、平均細孔径が0.1〜1.0μm、厚さが30〜200μm、気孔度が60%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のウエスタンブロット用メンブレンの製造方法。
- 請求項1ないし10のうちいずれか1項によって製造される、ウエスタンブロット用メンブレン。
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