デオキシリボ核酸を安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル組成物
【課題】紫外線よりもより強度な放射線を用いることによって、ＤＮＡを安定に固定化した環境汚染物質の吸着担体を大量に生産することができる。
【解決手段】放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子をＤＮＡと同時に又は別個に水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びＤＮＡの双方を含む混合高分子溶解液を調製する。この混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、架橋型高分子からなる支持体にＤＮＡが固定化されたゲル組成物を得る。
【解決手段】放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子をＤＮＡと同時に又は別個に水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びＤＮＡの双方を含む混合高分子溶解液を調製する。この混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、架橋型高分子からなる支持体にＤＮＡが固定化されたゲル組成物を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の照射によって、デオキシリボ核酸を安定に含むゲル組成物を製造する方法と、この方法によって得られたゲル組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デオキシリボ核酸（Deoxyribonucleic Acid；以下、ＤＮＡという。）は二重らせん構造を持ち、このらせん構造には大きな溝（major groove）と小さな溝（minor groove）があり、内側には相補的な塩基対が積層されている。ＤＮＡの大きな溝及び積み重なった塩基対の間には、平面構造を有する化合物が選択的に吸着されることが知られている。このような吸着の機構のことをインターカレーション（intercalation）という。環境中や工業廃水などに存在する発がん物質や環境ホルモンなどの環境汚染物質の多くは、平面構造を持っている。従って、このインターカレーションという吸着機構を利用することによって環境中に存在する環境汚染物質を吸着除去することが可能である。
【０００３】
このような応用を行うためには、ＤＮＡを水に対して不溶化しなければならない。従来技術では、濃厚なＤＮＡの水溶液、乾燥薄膜、ＤＮＡの染み込んだ支持体への紫外線照射によって、ＤＮＡを固定化する方法によってＤＮＡを不溶化していた（例えば、特許文献１参照。）。また、ＤＮＡの水溶液を金属イオン含有水溶液中に透析することによってゲル化させ、固定化する方法が既に考えられている（例えば、特許文献２参照。）。これらのＤＮＡの不溶化技術を用いた環境汚染物質の吸着担体への応用が現在進められている。
【特許文献１】特開２００１−８１０９８号公報（特許請求の範囲、［００１９］、［００２２］）
【特許文献２】国際公開第２００６／０２５２４４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示されるような紫外線照射を用いる場合、反応に時間がかかるため大量生産には不向きであり、また紫外線は透過能が低いため、成形性が悪いという不都合があった。一方金属イオンによるゲル化では、水中で金属イオンが溶出することによるゲルの品質低下が問題となっている。
【０００５】
本発明の第一の目的は、紫外線よりもより強度な放射線を用いることによって、ＤＮＡを安定に固定化した環境汚染物質の吸着担体を大量に生産し得る、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル組成物を提供することにある。
本発明の第二の目的は、従来技術で問題となっていた環境浄化材料の環境中における安定性の問題を解決することができる、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル組成物を提供することにある。
本発明の第三の目的は、環境浄化材料を製造する過程において、放射線照射によって引き起こされるＤＮＡの劣化を出来るだけ低減することができるＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル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】
【０００６】
ＤＮＡは放射線照射によって分解してしまう高分子である。そのためＤＮＡのみからなる吸着担体を放射線照射によって調製することは難しい。しかしながらＤＮＡは数多くの生体高分子と複合体を形成することが知られており、このような生体高分子とＤＮＡとの複合体を調製し、この複合体に対して放射線照射することにより、生体高分子を支持体としてＤＮＡが固定化されたゲル組成物を製造できることを見出した。このように製造したゲル組成物は、ＤＮＡの劣化が低く、安定に固定化され、しかも架橋剤を使用していないため、極めて毒性がない。従って、環境浄化材料への応用が期待される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるゲル組成物の製造方法では、放射線によって架橋する性質を有する架橋型高分子とＤＮＡの双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びＤＮＡの双方を含む混合高分子溶解液を調製し、この混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物が得られる。このように、紫外線よりもより強度な放射線を用いることによって、ＤＮＡを安定に固定化した環境汚染物質の吸着担体を大量に生産することができる。また、放射線照射を、高分子とＤＮＡとの複合体に対して行うため、ＤＮＡのみからなる吸着担体を放射線照射してゲル組成物を製造する場合に比べて、ＤＮＡの劣化を大幅に低減することができる。このようにして得られたゲル組成物は、水に対して不溶性となり、更に、架橋ゲル支持体にＤＮＡが固定化されていることから、環境中に存在する発がん物質や環境ホルモンを吸着除去するのに適した材料である。
【０００８】
架橋型高分子としては、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物が好適であり、このゲル組成物の製造方法において、混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子等の濃度を調製することによって、形成されるゲルの弾性率や膨潤特性、生分解性などの物性を制御することが可能である。また混合高分子溶解液に含まれるＤＮＡの濃度を調製することによって、吸着担体１ｇ当たりの環境汚染物質の吸着量を制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
【００１０】
本発明の製造方法によって提供されるゲル組成物の主原料は、放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子とＤＮＡとから成る。この架橋型高分子とＤＮＡの双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、混合高分子溶解液を調製する。緩衝液としては、リン酸緩衝液、ＴＥ（ｔｒｉｓ−ＨＣｌ−ＥＤＴＡ）緩衝液、ＨＥＰＥＳ緩衝液等が挙げられる。緩衝液を使用することでＤＮＡの二重らせん構造を安定化するなどの効果が得られる。放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子としては、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物が好適である。具体的には、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体としては、タンパク質、変性タンパク質、ポリアミノ酸、多糖類及びそれらの誘導体などが挙げられる。タンパク質としてはアルブミン、ゼラチン、リゾチーム、ミオシン、セリシン、可溶性コラーゲン、ヘモグロビン、フィブロゲン、フィブリン、カゼイン、フィブロネクチン、エラスチン、ケラチン、ラミニン、大豆タンパク質、卵白タンパク質、乳清タンパク質等やそれらの誘導体が挙げられる。変性タンパク質としては、熱変性コラーゲンが挙げられる。多糖類及びその誘導体としては、セルロース、デンプン、キチン・キトサン、アルギン酸、カラギーナン、寒天及びそれらの誘導体等が挙げられる。セルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が挙げられ、カルボキシメチルセルロースが好ましい。デンプン誘導体としては、カルボキシメチルデンプン、カルボキシエチルデンプン、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、ヒドロキシプロピルメチルデンプン等が挙げられる。またポリアミノ酸及びその誘導体としては、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリ−γ−リジン等が挙げられる。これらの水溶性生体高分子及びその誘導体は複数組み合わせてもよい。
【００１１】
混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子、水溶性生体高分子の誘導体又は水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体の混合物の濃度は０．０００１重量％〜飽和濃度の範囲内が好適である。このうち、０．００２５重量％〜４０重量％の範囲内が好ましく、１０重量％〜２０重量％の範囲内が特に好ましい。好適な濃度を上記範囲内としたのは、下限値未満では、放射線照射によってゲル化するが２００メッシュより小さいサイズのものは分離できず、目視できなかったため、ゲル化していないとされたり、ゲル化する場合においてもゲルが脆くなるなどの不都合が生じるためである。上限値を越えると、ゲル化が起こり難くなり、ゲル化が起こる場合においては、十分ゲル化するために高線量の放射線照射が必要になり、それに伴って、同時に混合されるＤＮＡへの損傷が懸念されるなどの不都合が生じるためである。上限値を越えるような高濃度において、ゲル化が起こらない原因については、放射線照射による高分子のゲル化には、水の放射線照射による分解によって生じるヒドロキシラジカルの生成が重要であり、水分の量が減るとこのヒドロキシラジカルの生成量が少なくなり、ゲル化が起こりにくくなるためである。またマイクロサイズ〜ナノサイズの粒子状ゲル組成物を作製する場合は、１０重量％以下の濃度が好ましく、０．０００１重量％〜０．００１重量％がより好ましい。混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子等の濃度を調整することにより、形成されるゲル組成物の弾性率や膨潤特性、生分解性などの諸物性を制御することが可能となる。
【００１２】
ＤＮＡとしては、水に可溶な水溶性ＤＮＡが好適である。水溶性ＤＮＡとしては、一本鎖のＤＮＡ又は二本鎖ＤＮＡ、例えば魚類の精巣又は動物の胸腺から得られるＤＮＡが挙げられる。具体的にはサケやニシン、タラの白子（精巣）などから得られるものが好ましい。また、哺乳動物や鳥類、例えばウシ、ブタ、ニワトリ等の胸腺から得られるものが好ましい。またその他、合成ＤＮＡ、特に（ｄＡ）−（ｄＴ）の塩基対を持つＤＮＡ配列、特に例えばｐｏｌｙ（ｄＡ）−ｐｏｌｙ（ｄＴ）型の配列を持つＤＮＡであってもよい。
【００１３】
混合高分子溶解液に含まれるＤＮＡの濃度は、０．００００２５重量％〜飽和濃度までの範囲内が好適である。このうち、０．０００１〜０．５重量％濃度が特に好ましい。基本的に、ＤＮＡ濃度が高いほど高い吸着効率が望める。ＤＮＡの濃度を調整することにより、吸着担体１ｇ当たりの環境汚染物質の吸着量を制御することが可能となる。
【００１４】
調製した混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物が得られる。本発明で放射線を使用したのは、紫外線よりも高エネルギーで透過能が高いため、短時間でなおかつ安定にゲル組成物を得ることが可能なためである。混合高分子溶解液に照射する放射線の種類としては、重イオン線、アルファ線、ベータ線即ち電子線、ガンマ線、Ｘ線などの電離性放射線を利用する。重イオン線などの大きな粒子を照射する場合、成形体の構造にむらが出るなどして物性に対する不都合が生じる点から適さず、好ましくは、工業的に良く用いられる電子線やガンマ線などがこの方法に適している。
【００１５】
製造過程において照射される放射線の線量は組み合わせる水溶性生体高分子及びその誘導体の種類によって若干異なるが、目的物を成形するためには５ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内で選ばれ、好ましくは１０ｋＧｙ〜２００ｋＧｙである。照射線量を５ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内に限定したのは、この範囲内より低線量では、ゲル化が起こらなかったり、また起こる場合でもゲル化が不十分であるなどして、機械的物性や生分解性などの安定性が低下するなどし、この範囲内より高線量では、一度出来たゲルの網目が更なる放射線照射によって分解され、機械的物性や生分解性に欠陥が生じたり、同時に混合されるＤＮＡへの損傷がより深刻なものになり、目的の吸着効率が得られなくなるなどの不都合が生じるためである。
【００１６】
混合高分子溶解液に放射線照射することで得られるゲル組成物は、架橋型高分子が架橋して、ＤＮＡを安定に固定化するための支持体となり、また水に対して不溶性となる。本発明で得られるゲル組成物は、ＤＮＡが支持体に固定化されていることから、環境中に存在する発がん物質や、環境ホルモンを吸着除去するのに適した材料として好適である。また全ての原料が生体適合性に優れていることから、経口投与等によって生体内中の発がん物質を選択的に吸着除去することが可能なゼリー状の機能性食品への応用も期待できる。
【００１７】
本発明によって提供されるゲル組成物の形態は三次元的構造を有し、かつ放射線照射時の製法を工夫することにより、チューブ状やビーズ、フィルムといった様々な形状をとることが可能である。そのうち、特に有用な形状は、フィルム状、円筒状、粒子状である。以下に、本発明のゲル組成物について、上記形状を有するゲル組成物の製造方法を示すが、本発明の製造方法により得られるゲル組成物はこれらの形状のみに限定されるものではない。
【００１８】
(a) 形状がフィルム状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まずゼラチンを超純水に溶解する。このとき調製するゼラチン水溶液の濃度は５重量％〜３０重量％の範囲内において選択され、好ましくは１０重量％〜３０重量％である。ゼラチンの濃度が範囲内より下回ると、ゲルが形成され難くなったり、ゲル化したとしても機械的物性が脆くなるなどし、範囲内を上回ると、溶液の粘度が上昇するためにＤＮＡ水溶液との混合が不均一になったりするなどの不都合が生じる。この調製したゼラチン水溶液を第１水溶液とする。一方で、ＤＮＡを超純水に溶解する。調製するＤＮＡ水溶液の濃度は０．２５重量％〜飽和濃度の濃度範囲内である。ＤＮＡの濃度がこの範囲内より下回ると、目的とする環境汚染物質の吸着効率が得られなかったり、放射線の照射によって全て分解されてしまったりするなどの不都合が生じる。この調製したＤＮＡ水溶液を第２水溶液とする。
【００１９】
次に第１水溶液及び第２水溶液をそれぞれ４０℃に加熱して完全にゾル化した後、このゾル化した第１水溶液と第２水溶液とを所望の割合で混合する。第１水溶液と第２水溶液を混合した際に、ＤＮＡとゼラチンの複合体が形成されて、白い沈殿を生じるが、この沈殿が溶液に溶解して均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液が得られる。このようにして調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を、ゾル状態のまま、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）製の２枚のフィルムに挟み、さらにプレス成形機を用いて、混合高分子溶解液を挟んだフィルムを０．１ｍｍ〜１０ｍｍの厚さの袋状に真空成型して袋状物内部に混合高分子溶解液を封入する。内部に混合高分子溶解液を封入した袋状物に対してガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、袋状物内部に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化されたフィルム状のゲル組成物を形成することができる。ガンマ線の照射線量が下限照射線量を下回ると、ゲルが形成され難く、上限照射線量を上回ると、一度形成されたゲルの構造に、さらにガンマ線が照射されることによってゲル構造の破壊が起こって物性が低下するなどの不都合が生じる。
【００２０】
(b) 形状が円筒状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まず上記(a)の製造方法と同様の方法により調製したゼラチン水溶液とＤＮＡ水溶液をそれぞれ第１水溶液及び第２水溶液として用意し、上記(a)の製造方法と同様の手法により第１水溶液と第２水溶液を所望の割合で混合し、均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液を得る。このように調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を、ゾル状態のまま、円筒状容器に充填する。円筒状容器の材質としては、放射線照射でも劣化せず、かつ放射線を透過させる材質が使用される。具体的には、ポリプロピレン製の円筒状容器が好ましい。このＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して、ガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、円筒状容器内部に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化された円柱状のゲル組成物を形成することができる。ガンマ線の照射線量が下限照射線量を下回ると、ゲルが形成され難く、上限照射線量を上回ると、一度形成されたゲルの構造に、さらにガンマ線が照射されることによってゲル構造の破壊が起こって物性が低下するなどの不都合が生じる。
【００２１】
(c) 形状がナノサイズ粒子状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まずゼラチンの水溶液を超純水に溶解する。このとき調製するゼラチン水溶液の濃度は０．０００５重量％〜１．０重量％の範囲内において選択され、好ましくは０．００２５重量％〜０．０１重量％である。この調製したゼラチン水溶液を第１水溶液とする。一方で、ＤＮＡを超純水に溶解する。調製するＤＮＡ水溶液の濃度は０．０００２５重量％〜０．０５重量％の濃度の範囲内である。この調製したＤＮＡ水溶液を第２水溶液とする。
【００２２】
次に第１水溶液及び第２水溶液をそれぞれ４０℃に加熱して完全にゾル化した後、このゾル化した第１水溶液と第２水溶液とを所望の割合で混合する。第１水溶液と第２水溶液を混合した際に、ＤＮＡとゼラチンの複合体が形成されて、白い沈殿を生じるが、この沈殿が溶液に溶解して均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液が得られる。このようにして調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液に対して、ガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、溶解液中に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化されたナノサイズ状のゲル組成物を形成することができる。
【実施例】
【００２３】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２４】
＜実施例１＞
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として、多糖類誘導体であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を、ＤＮＡとして平均塩基対数１０ｋｂｐのサケ白子由来のＤＮＡをそれぞれ用意した。また、直径１ｃｍ、高さ５ｃｍのポリプロピレン製円筒状容器を用意した。この２種の高分子を超純水にＣＭＣの濃度が１０重量％、ＤＮＡが０．２５重量％になるようにそれぞれ添加混合し、ハイブリッドミキサー（株式会社キーエンス社製；ＨＭ−５００）を用いて、均一なペースト状混合高分子溶解液を調製した。調製したペースト状混合高分子溶解液を複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、１５ｋＧｙ、３０ｋＧｙ及び５０ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２５】
＜実施例２＞
架橋型高分子として、変性タンパク質であるブタの表皮由来のゼラチンと平均塩基対数１０ｋｂｐのサケ白子由来ＤＮＡをそれぞれ用意した。ブタの表皮由来のゼラチンを超純水に対して２０重量％の濃度となるように溶解してゼラチン溶解液を調製した。一方で、サケ白子由来ＤＮＡを超純水に対して０．５重量％の濃度となるように溶解してＤＮＡ溶解液を調製した。この２種の高分子溶解液を４０℃に加熱した後に等量比となるように混合した。これによってゼラチンが１０重量％濃度、ＤＮＡが０．２５重量％濃度の混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２３０ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２６】
＜実施例３＞
ブタの表皮由来のゼラチンの代わりに牛血清アルブミン（ＢＳＡ）を用いた以外は実施例２と同様にして混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２７】
＜実施例４＞
ブタの表皮由来のゼラチンの代わりに塩化O-[2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース（カチナール）を用いた以外は実施例２と同様にして混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して、５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１で使用したものと同様のサケ白子由来のＤＮＡを超純水中に０．２５重量％濃度になるように添加混合し、ＤＮＡ溶解液を調製した。即ち、この溶解液には架橋型高分子は含まれていない。続いて、この調製したＤＮＡ溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、このＤＮＡ溶解液を充填した円筒状容器に対して、５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２９】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜４及び比較例１によって得られたゲル組成物を５０℃の超純水中に２日間浸漬し、水に不要であるものがあるかどうかを調べた。実施例１〜４及び比較例１においては２日間５０℃の超純水中に浸けた結果、水に不要でなおかつ指で触れた際に弾性を持つ成分が確認された。このことから、実施例１〜４においては、放射線照射によって熱に対して安定な放射線架橋ゲルが得られたことがわかった。一方比較例１についてはこのような成分は確認されなかった。このことから、目的とする放射線架橋ゲルを得るためには、適切な照射線量が必要なこと、また適した架橋型水溶性生体高分子およびこの誘導体を選ぶ必要があることがわかる。これらのことを以下の表１にまとめた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜比較試験２及び評価＞
比較試験１によって不溶化した成分が確認された実施例１〜４で得られたゲル組成物について、ゲル分率及び膨潤特性の評価を行った。
【００３２】
ゲル分率の測定は次のようにして行った。まず得られた各ゲル組成物を凍結乾燥し、その乾燥重量を測定した。この乾燥重量を初期乾燥重量Ｗｉとした。次に、５０℃の超純水中に乾燥したゲル組成物を浸漬し、水に可溶な成分を完全に抽出した。水に可溶な成分を抽出した後のゲルを再度凍結乾燥し、再び乾燥重量を測定した。２度目の測定の乾燥重量をゲルの乾燥重量Ｗｎとした。この初期乾燥重量Ｗｉ及びゲルの乾燥重量Ｗｎから次式で定義されるゲル分率を求めた。
【００３３】
ゲル分率(％) ＝ (ゲルの乾燥重量／初期乾燥重量)×１００ ＝ (Ｗｎ／Ｗｉ)×１００
このようにして測定した実施例１〜４で得られたゲル組成物のゲル分率の照射線量依存性を図１に示す。図１から明らかなように、製造の際に照射する線量の増加とともに、ゲル分率は急激に増大する傾向が見られた。ブタ表皮由来のゼラチンを用いた実施例２のゲル組成物の場合、ゲル化に必要な線量より低線量（実施例においては５ｋＧｙ以上の線量）では、ゲル化が起こっていないことが確認された。また、実施例３のゲル組成物の場合、放射線架橋ゲルを得るためには、５０ｋＧｙ以上のガンマ線を照射しなければならない。さらに実施例４のゲル組成物の場合、照射線量が高すぎると逆にゲル分率が低下するなどの傾向が見られた。
【００３４】
膨潤特性の評価は、１ｇの乾燥したゲル組成物を水に浸漬して膨潤したときの水の重さで評価した。実施例１〜４のゲル組成物における膨潤特性の評価の結果を図２に示す。図２を見ると明らかなように、どの実施例においても、照射線量の増加とともに、膨潤比が急激に低下していくことがわかった。
【００３５】
＜比較試験３及び評価＞
実施例１〜４で得られたゲル組成物について、発がん物質のひとつであるアクリジンオレンジの吸着性能を調べることで環境浄化材料としての性能を評価した。
【００３６】
吸着性能の評価は、乾燥したゲル組成物１ｇが吸着したアクリジンオレンジの量で行った。具体的には、１００μｇ／ｍｌ濃度のアクリジンオレンジ水溶液１０ｍｌに、実施例１〜４の乾燥したゲル組成物を０．０１〜０．０２ｇ添加し、室温にて１週間放置して、ゲル組成物にアクリジンオレンジを吸着させた。吸着されたアクリジンオレンジの量は、上澄み液の吸光度測定を行い、アクリジンオレンジの濃度標準曲線を用いて上澄み液中のアクリジンオレンジの濃度を測定することにより定量した。吸着性能の照射線量依存性を図３に示す。
【００３７】
図３から明らかなように、製造の際の照射線量の増加とともに、吸着性能は急激に低下する。特にＣＭＣではその傾向が強い。ゼラチンや牛血清アルブミンを使用した実施例１や実施例３においては、その傾向が弱いため、ＤＮＡをタンパク質が保護しながらゲル化していると推測される。実施例１〜４で得られたゲル組成物について、照射線量依存性において最大のアクリジンオレンジの吸着性能を示す時の、ＤＮＡ一塩基対当たり吸着されたアクリジンオレンジを表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２より明らかなように、実施例１〜４のゲル組成物について、高い吸着性能が得られており、環境浄化材料としての応用が期待される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によって提供されるゲル組成物の製造方法によって、架橋型高分子からなる支持体中にＤＮＡを安定に固定化することが可能になった。ＤＮＡは平面構造を有する環境汚染物質を選択的に吸着することが可能であるので、本発明によって提供されるＤＮＡが固定化されたゲル組成物は、環境浄化材料への応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１〜４のサンプルのゲル分率の照射線量依存性。
【図２】実施例１〜４のサンプルの膨潤比の照射線量依存性。
【図３】実施例１〜４のサンプル１ｇ当たりに吸着されるアクリジンオレンジの照射線量依存性。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の照射によって、デオキシリボ核酸を安定に含むゲル組成物を製造する方法と、この方法によって得られたゲル組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デオキシリボ核酸（Deoxyribonucleic Acid；以下、ＤＮＡという。）は二重らせん構造を持ち、このらせん構造には大きな溝（major groove）と小さな溝（minor groove）があり、内側には相補的な塩基対が積層されている。ＤＮＡの大きな溝及び積み重なった塩基対の間には、平面構造を有する化合物が選択的に吸着されることが知られている。このような吸着の機構のことをインターカレーション（intercalation）という。環境中や工業廃水などに存在する発がん物質や環境ホルモンなどの環境汚染物質の多くは、平面構造を持っている。従って、このインターカレーションという吸着機構を利用することによって環境中に存在する環境汚染物質を吸着除去することが可能である。
【０００３】
このような応用を行うためには、ＤＮＡを水に対して不溶化しなければならない。従来技術では、濃厚なＤＮＡの水溶液、乾燥薄膜、ＤＮＡの染み込んだ支持体への紫外線照射によって、ＤＮＡを固定化する方法によってＤＮＡを不溶化していた（例えば、特許文献１参照。）。また、ＤＮＡの水溶液を金属イオン含有水溶液中に透析することによってゲル化させ、固定化する方法が既に考えられている（例えば、特許文献２参照。）。これらのＤＮＡの不溶化技術を用いた環境汚染物質の吸着担体への応用が現在進められている。
【特許文献１】特開２００１−８１０９８号公報（特許請求の範囲、［００１９］、［００２２］）
【特許文献２】国際公開第２００６／０２５２４４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示されるような紫外線照射を用いる場合、反応に時間がかかるため大量生産には不向きであり、また紫外線は透過能が低いため、成形性が悪いという不都合があった。一方金属イオンによるゲル化では、水中で金属イオンが溶出することによるゲルの品質低下が問題となっている。
【０００５】
本発明の第一の目的は、紫外線よりもより強度な放射線を用いることによって、ＤＮＡを安定に固定化した環境汚染物質の吸着担体を大量に生産し得る、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル組成物を提供することにある。
本発明の第二の目的は、従来技術で問題となっていた環境浄化材料の環境中における安定性の問題を解決することができる、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル組成物を提供することにある。
本発明の第三の目的は、環境浄化材料を製造する過程において、放射線照射によって引き起こされるＤＮＡの劣化を出来るだけ低減することができるＤＮＡを安定に含むゲル組成物の製造方法及び該方法により得られたゲル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】
【０００６】
ＤＮＡは放射線照射によって分解してしまう高分子である。そのためＤＮＡのみからなる吸着担体を放射線照射によって調製することは難しい。しかしながらＤＮＡは数多くの生体高分子と複合体を形成することが知られており、このような生体高分子とＤＮＡとの複合体を調製し、この複合体に対して放射線照射することにより、生体高分子を支持体としてＤＮＡが固定化されたゲル組成物を製造できることを見出した。このように製造したゲル組成物は、ＤＮＡの劣化が低く、安定に固定化され、しかも架橋剤を使用していないため、極めて毒性がない。従って、環境浄化材料への応用が期待される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるゲル組成物の製造方法では、放射線によって架橋する性質を有する架橋型高分子とＤＮＡの双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びＤＮＡの双方を含む混合高分子溶解液を調製し、この混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物が得られる。このように、紫外線よりもより強度な放射線を用いることによって、ＤＮＡを安定に固定化した環境汚染物質の吸着担体を大量に生産することができる。また、放射線照射を、高分子とＤＮＡとの複合体に対して行うため、ＤＮＡのみからなる吸着担体を放射線照射してゲル組成物を製造する場合に比べて、ＤＮＡの劣化を大幅に低減することができる。このようにして得られたゲル組成物は、水に対して不溶性となり、更に、架橋ゲル支持体にＤＮＡが固定化されていることから、環境中に存在する発がん物質や環境ホルモンを吸着除去するのに適した材料である。
【０００８】
架橋型高分子としては、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物が好適であり、このゲル組成物の製造方法において、混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子等の濃度を調製することによって、形成されるゲルの弾性率や膨潤特性、生分解性などの物性を制御することが可能である。また混合高分子溶解液に含まれるＤＮＡの濃度を調製することによって、吸着担体１ｇ当たりの環境汚染物質の吸着量を制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
【００１０】
本発明の製造方法によって提供されるゲル組成物の主原料は、放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子とＤＮＡとから成る。この架橋型高分子とＤＮＡの双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、混合高分子溶解液を調製する。緩衝液としては、リン酸緩衝液、ＴＥ（ｔｒｉｓ−ＨＣｌ−ＥＤＴＡ）緩衝液、ＨＥＰＥＳ緩衝液等が挙げられる。緩衝液を使用することでＤＮＡの二重らせん構造を安定化するなどの効果が得られる。放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子としては、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物が好適である。具体的には、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体としては、タンパク質、変性タンパク質、ポリアミノ酸、多糖類及びそれらの誘導体などが挙げられる。タンパク質としてはアルブミン、ゼラチン、リゾチーム、ミオシン、セリシン、可溶性コラーゲン、ヘモグロビン、フィブロゲン、フィブリン、カゼイン、フィブロネクチン、エラスチン、ケラチン、ラミニン、大豆タンパク質、卵白タンパク質、乳清タンパク質等やそれらの誘導体が挙げられる。変性タンパク質としては、熱変性コラーゲンが挙げられる。多糖類及びその誘導体としては、セルロース、デンプン、キチン・キトサン、アルギン酸、カラギーナン、寒天及びそれらの誘導体等が挙げられる。セルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が挙げられ、カルボキシメチルセルロースが好ましい。デンプン誘導体としては、カルボキシメチルデンプン、カルボキシエチルデンプン、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、ヒドロキシプロピルメチルデンプン等が挙げられる。またポリアミノ酸及びその誘導体としては、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリ−γ−リジン等が挙げられる。これらの水溶性生体高分子及びその誘導体は複数組み合わせてもよい。
【００１１】
混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子、水溶性生体高分子の誘導体又は水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体の混合物の濃度は０．０００１重量％〜飽和濃度の範囲内が好適である。このうち、０．００２５重量％〜４０重量％の範囲内が好ましく、１０重量％〜２０重量％の範囲内が特に好ましい。好適な濃度を上記範囲内としたのは、下限値未満では、放射線照射によってゲル化するが２００メッシュより小さいサイズのものは分離できず、目視できなかったため、ゲル化していないとされたり、ゲル化する場合においてもゲルが脆くなるなどの不都合が生じるためである。上限値を越えると、ゲル化が起こり難くなり、ゲル化が起こる場合においては、十分ゲル化するために高線量の放射線照射が必要になり、それに伴って、同時に混合されるＤＮＡへの損傷が懸念されるなどの不都合が生じるためである。上限値を越えるような高濃度において、ゲル化が起こらない原因については、放射線照射による高分子のゲル化には、水の放射線照射による分解によって生じるヒドロキシラジカルの生成が重要であり、水分の量が減るとこのヒドロキシラジカルの生成量が少なくなり、ゲル化が起こりにくくなるためである。またマイクロサイズ〜ナノサイズの粒子状ゲル組成物を作製する場合は、１０重量％以下の濃度が好ましく、０．０００１重量％〜０．００１重量％がより好ましい。混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子等の濃度を調整することにより、形成されるゲル組成物の弾性率や膨潤特性、生分解性などの諸物性を制御することが可能となる。
【００１２】
ＤＮＡとしては、水に可溶な水溶性ＤＮＡが好適である。水溶性ＤＮＡとしては、一本鎖のＤＮＡ又は二本鎖ＤＮＡ、例えば魚類の精巣又は動物の胸腺から得られるＤＮＡが挙げられる。具体的にはサケやニシン、タラの白子（精巣）などから得られるものが好ましい。また、哺乳動物や鳥類、例えばウシ、ブタ、ニワトリ等の胸腺から得られるものが好ましい。またその他、合成ＤＮＡ、特に（ｄＡ）−（ｄＴ）の塩基対を持つＤＮＡ配列、特に例えばｐｏｌｙ（ｄＡ）−ｐｏｌｙ（ｄＴ）型の配列を持つＤＮＡであってもよい。
【００１３】
混合高分子溶解液に含まれるＤＮＡの濃度は、０．００００２５重量％〜飽和濃度までの範囲内が好適である。このうち、０．０００１〜０．５重量％濃度が特に好ましい。基本的に、ＤＮＡ濃度が高いほど高い吸着効率が望める。ＤＮＡの濃度を調整することにより、吸着担体１ｇ当たりの環境汚染物質の吸着量を制御することが可能となる。
【００１４】
調製した混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、ＤＮＡを安定に含むゲル組成物が得られる。本発明で放射線を使用したのは、紫外線よりも高エネルギーで透過能が高いため、短時間でなおかつ安定にゲル組成物を得ることが可能なためである。混合高分子溶解液に照射する放射線の種類としては、重イオン線、アルファ線、ベータ線即ち電子線、ガンマ線、Ｘ線などの電離性放射線を利用する。重イオン線などの大きな粒子を照射する場合、成形体の構造にむらが出るなどして物性に対する不都合が生じる点から適さず、好ましくは、工業的に良く用いられる電子線やガンマ線などがこの方法に適している。
【００１５】
製造過程において照射される放射線の線量は組み合わせる水溶性生体高分子及びその誘導体の種類によって若干異なるが、目的物を成形するためには５ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内で選ばれ、好ましくは１０ｋＧｙ〜２００ｋＧｙである。照射線量を５ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内に限定したのは、この範囲内より低線量では、ゲル化が起こらなかったり、また起こる場合でもゲル化が不十分であるなどして、機械的物性や生分解性などの安定性が低下するなどし、この範囲内より高線量では、一度出来たゲルの網目が更なる放射線照射によって分解され、機械的物性や生分解性に欠陥が生じたり、同時に混合されるＤＮＡへの損傷がより深刻なものになり、目的の吸着効率が得られなくなるなどの不都合が生じるためである。
【００１６】
混合高分子溶解液に放射線照射することで得られるゲル組成物は、架橋型高分子が架橋して、ＤＮＡを安定に固定化するための支持体となり、また水に対して不溶性となる。本発明で得られるゲル組成物は、ＤＮＡが支持体に固定化されていることから、環境中に存在する発がん物質や、環境ホルモンを吸着除去するのに適した材料として好適である。また全ての原料が生体適合性に優れていることから、経口投与等によって生体内中の発がん物質を選択的に吸着除去することが可能なゼリー状の機能性食品への応用も期待できる。
【００１７】
本発明によって提供されるゲル組成物の形態は三次元的構造を有し、かつ放射線照射時の製法を工夫することにより、チューブ状やビーズ、フィルムといった様々な形状をとることが可能である。そのうち、特に有用な形状は、フィルム状、円筒状、粒子状である。以下に、本発明のゲル組成物について、上記形状を有するゲル組成物の製造方法を示すが、本発明の製造方法により得られるゲル組成物はこれらの形状のみに限定されるものではない。
【００１８】
(a) 形状がフィルム状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まずゼラチンを超純水に溶解する。このとき調製するゼラチン水溶液の濃度は５重量％〜３０重量％の範囲内において選択され、好ましくは１０重量％〜３０重量％である。ゼラチンの濃度が範囲内より下回ると、ゲルが形成され難くなったり、ゲル化したとしても機械的物性が脆くなるなどし、範囲内を上回ると、溶液の粘度が上昇するためにＤＮＡ水溶液との混合が不均一になったりするなどの不都合が生じる。この調製したゼラチン水溶液を第１水溶液とする。一方で、ＤＮＡを超純水に溶解する。調製するＤＮＡ水溶液の濃度は０．２５重量％〜飽和濃度の濃度範囲内である。ＤＮＡの濃度がこの範囲内より下回ると、目的とする環境汚染物質の吸着効率が得られなかったり、放射線の照射によって全て分解されてしまったりするなどの不都合が生じる。この調製したＤＮＡ水溶液を第２水溶液とする。
【００１９】
次に第１水溶液及び第２水溶液をそれぞれ４０℃に加熱して完全にゾル化した後、このゾル化した第１水溶液と第２水溶液とを所望の割合で混合する。第１水溶液と第２水溶液を混合した際に、ＤＮＡとゼラチンの複合体が形成されて、白い沈殿を生じるが、この沈殿が溶液に溶解して均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液が得られる。このようにして調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を、ゾル状態のまま、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）製の２枚のフィルムに挟み、さらにプレス成形機を用いて、混合高分子溶解液を挟んだフィルムを０．１ｍｍ〜１０ｍｍの厚さの袋状に真空成型して袋状物内部に混合高分子溶解液を封入する。内部に混合高分子溶解液を封入した袋状物に対してガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、袋状物内部に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化されたフィルム状のゲル組成物を形成することができる。ガンマ線の照射線量が下限照射線量を下回ると、ゲルが形成され難く、上限照射線量を上回ると、一度形成されたゲルの構造に、さらにガンマ線が照射されることによってゲル構造の破壊が起こって物性が低下するなどの不都合が生じる。
【００２０】
(b) 形状が円筒状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まず上記(a)の製造方法と同様の方法により調製したゼラチン水溶液とＤＮＡ水溶液をそれぞれ第１水溶液及び第２水溶液として用意し、上記(a)の製造方法と同様の手法により第１水溶液と第２水溶液を所望の割合で混合し、均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液を得る。このように調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を、ゾル状態のまま、円筒状容器に充填する。円筒状容器の材質としては、放射線照射でも劣化せず、かつ放射線を透過させる材質が使用される。具体的には、ポリプロピレン製の円筒状容器が好ましい。このＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して、ガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、円筒状容器内部に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化された円柱状のゲル組成物を形成することができる。ガンマ線の照射線量が下限照射線量を下回ると、ゲルが形成され難く、上限照射線量を上回ると、一度形成されたゲルの構造に、さらにガンマ線が照射されることによってゲル構造の破壊が起こって物性が低下するなどの不都合が生じる。
【００２１】
(c) 形状がナノサイズ粒子状のゲル組成物の製造方法
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として水溶性生体高分子であるゼラチンを用い、これをＤＮＡとともに超純水に溶かしたものに対してガンマ線照射を行う例について説明する。
まずゼラチンの水溶液を超純水に溶解する。このとき調製するゼラチン水溶液の濃度は０．０００５重量％〜１．０重量％の範囲内において選択され、好ましくは０．００２５重量％〜０．０１重量％である。この調製したゼラチン水溶液を第１水溶液とする。一方で、ＤＮＡを超純水に溶解する。調製するＤＮＡ水溶液の濃度は０．０００２５重量％〜０．０５重量％の濃度の範囲内である。この調製したＤＮＡ水溶液を第２水溶液とする。
【００２２】
次に第１水溶液及び第２水溶液をそれぞれ４０℃に加熱して完全にゾル化した後、このゾル化した第１水溶液と第２水溶液とを所望の割合で混合する。第１水溶液と第２水溶液を混合した際に、ＤＮＡとゼラチンの複合体が形成されて、白い沈殿を生じるが、この沈殿が溶液に溶解して均一になるまで攪拌し続けることにより、混合高分子溶解液が得られる。このようにして調製したＤＮＡ及びゼラチンの双方を含む混合高分子溶解液に対して、ガンマ線を１０ｋＧｙ〜２５０ｋＧｙの範囲内の照射線量で照射することにより、溶解液中に放射線によって架橋した高分子ゲルを支持体としてＤＮＡが固定化されたナノサイズ状のゲル組成物を形成することができる。
【実施例】
【００２３】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２４】
＜実施例１＞
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子として、多糖類誘導体であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を、ＤＮＡとして平均塩基対数１０ｋｂｐのサケ白子由来のＤＮＡをそれぞれ用意した。また、直径１ｃｍ、高さ５ｃｍのポリプロピレン製円筒状容器を用意した。この２種の高分子を超純水にＣＭＣの濃度が１０重量％、ＤＮＡが０．２５重量％になるようにそれぞれ添加混合し、ハイブリッドミキサー（株式会社キーエンス社製；ＨＭ−５００）を用いて、均一なペースト状混合高分子溶解液を調製した。調製したペースト状混合高分子溶解液を複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、１５ｋＧｙ、３０ｋＧｙ及び５０ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２５】
＜実施例２＞
架橋型高分子として、変性タンパク質であるブタの表皮由来のゼラチンと平均塩基対数１０ｋｂｐのサケ白子由来ＤＮＡをそれぞれ用意した。ブタの表皮由来のゼラチンを超純水に対して２０重量％の濃度となるように溶解してゼラチン溶解液を調製した。一方で、サケ白子由来ＤＮＡを超純水に対して０．５重量％の濃度となるように溶解してＤＮＡ溶解液を調製した。この２種の高分子溶解液を４０℃に加熱した後に等量比となるように混合した。これによってゼラチンが１０重量％濃度、ＤＮＡが０．２５重量％濃度の混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２３０ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２６】
＜実施例３＞
ブタの表皮由来のゼラチンの代わりに牛血清アルブミン（ＢＳＡ）を用いた以外は実施例２と同様にして混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２７】
＜実施例４＞
ブタの表皮由来のゼラチンの代わりに塩化O-[2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース（カチナール）を用いた以外は実施例２と同様にして混合高分子溶解液を調製した。調製した混合高分子溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、この混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して、５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１で使用したものと同様のサケ白子由来のＤＮＡを超純水中に０．２５重量％濃度になるように添加混合し、ＤＮＡ溶解液を調製した。即ち、この溶解液には架橋型高分子は含まれていない。続いて、この調製したＤＮＡ溶解液を実施例１で使用した複数の円筒状容器に充填し、このＤＮＡ溶解液を充填した円筒状容器に対して、５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、３０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ及び２００ｋＧｙの照射線量のガンマ線を照射した。
【００２９】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜４及び比較例１によって得られたゲル組成物を５０℃の超純水中に２日間浸漬し、水に不要であるものがあるかどうかを調べた。実施例１〜４及び比較例１においては２日間５０℃の超純水中に浸けた結果、水に不要でなおかつ指で触れた際に弾性を持つ成分が確認された。このことから、実施例１〜４においては、放射線照射によって熱に対して安定な放射線架橋ゲルが得られたことがわかった。一方比較例１についてはこのような成分は確認されなかった。このことから、目的とする放射線架橋ゲルを得るためには、適切な照射線量が必要なこと、また適した架橋型水溶性生体高分子およびこの誘導体を選ぶ必要があることがわかる。これらのことを以下の表１にまとめた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜比較試験２及び評価＞
比較試験１によって不溶化した成分が確認された実施例１〜４で得られたゲル組成物について、ゲル分率及び膨潤特性の評価を行った。
【００３２】
ゲル分率の測定は次のようにして行った。まず得られた各ゲル組成物を凍結乾燥し、その乾燥重量を測定した。この乾燥重量を初期乾燥重量Ｗｉとした。次に、５０℃の超純水中に乾燥したゲル組成物を浸漬し、水に可溶な成分を完全に抽出した。水に可溶な成分を抽出した後のゲルを再度凍結乾燥し、再び乾燥重量を測定した。２度目の測定の乾燥重量をゲルの乾燥重量Ｗｎとした。この初期乾燥重量Ｗｉ及びゲルの乾燥重量Ｗｎから次式で定義されるゲル分率を求めた。
【００３３】
ゲル分率(％) ＝ (ゲルの乾燥重量／初期乾燥重量)×１００ ＝ (Ｗｎ／Ｗｉ)×１００
このようにして測定した実施例１〜４で得られたゲル組成物のゲル分率の照射線量依存性を図１に示す。図１から明らかなように、製造の際に照射する線量の増加とともに、ゲル分率は急激に増大する傾向が見られた。ブタ表皮由来のゼラチンを用いた実施例２のゲル組成物の場合、ゲル化に必要な線量より低線量（実施例においては５ｋＧｙ以上の線量）では、ゲル化が起こっていないことが確認された。また、実施例３のゲル組成物の場合、放射線架橋ゲルを得るためには、５０ｋＧｙ以上のガンマ線を照射しなければならない。さらに実施例４のゲル組成物の場合、照射線量が高すぎると逆にゲル分率が低下するなどの傾向が見られた。
【００３４】
膨潤特性の評価は、１ｇの乾燥したゲル組成物を水に浸漬して膨潤したときの水の重さで評価した。実施例１〜４のゲル組成物における膨潤特性の評価の結果を図２に示す。図２を見ると明らかなように、どの実施例においても、照射線量の増加とともに、膨潤比が急激に低下していくことがわかった。
【００３５】
＜比較試験３及び評価＞
実施例１〜４で得られたゲル組成物について、発がん物質のひとつであるアクリジンオレンジの吸着性能を調べることで環境浄化材料としての性能を評価した。
【００３６】
吸着性能の評価は、乾燥したゲル組成物１ｇが吸着したアクリジンオレンジの量で行った。具体的には、１００μｇ／ｍｌ濃度のアクリジンオレンジ水溶液１０ｍｌに、実施例１〜４の乾燥したゲル組成物を０．０１〜０．０２ｇ添加し、室温にて１週間放置して、ゲル組成物にアクリジンオレンジを吸着させた。吸着されたアクリジンオレンジの量は、上澄み液の吸光度測定を行い、アクリジンオレンジの濃度標準曲線を用いて上澄み液中のアクリジンオレンジの濃度を測定することにより定量した。吸着性能の照射線量依存性を図３に示す。
【００３７】
図３から明らかなように、製造の際の照射線量の増加とともに、吸着性能は急激に低下する。特にＣＭＣではその傾向が強い。ゼラチンや牛血清アルブミンを使用した実施例１や実施例３においては、その傾向が弱いため、ＤＮＡをタンパク質が保護しながらゲル化していると推測される。実施例１〜４で得られたゲル組成物について、照射線量依存性において最大のアクリジンオレンジの吸着性能を示す時の、ＤＮＡ一塩基対当たり吸着されたアクリジンオレンジを表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２より明らかなように、実施例１〜４のゲル組成物について、高い吸着性能が得られており、環境浄化材料としての応用が期待される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によって提供されるゲル組成物の製造方法によって、架橋型高分子からなる支持体中にＤＮＡを安定に固定化することが可能になった。ＤＮＡは平面構造を有する環境汚染物質を選択的に吸着することが可能であるので、本発明によって提供されるＤＮＡが固定化されたゲル組成物は、環境浄化材料への応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１〜４のサンプルのゲル分率の照射線量依存性。
【図２】実施例１〜４のサンプルの膨潤比の照射線量依存性。
【図３】実施例１〜４のサンプル１ｇ当たりに吸着されるアクリジンオレンジの照射線量依存性。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子とデオキシリボ核酸の双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びデオキシリボ核酸の双方を含む混合高分子溶解液を調製する工程と、
前記混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、デオキシリボ核酸を安定に含むゲル組成物を得る工程と
を含むことを特徴とするゲル組成物の製造方法。
【請求項２】
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子が、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物であり、前記水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体が、タンパク質、変性タンパク質、ポリアミノ酸、多糖類及びそれらの誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物である請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項３】
タンパク質及びその誘導体が、アルブミン、ゼラチン、リゾチーム、ミオシン、可溶性コラーゲン、ヘモグロビン、フィブロゲン、フィブリン、カゼイン、フィブロネクチン、エラスチン、ケラチン、ラミニン又は大豆タンパク質であり、
ポリアミノ酸及びその誘導体が、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸又はポリ−γ−リジンであり、
多糖類及びその誘導体がセルロース、デンプン、キチン・キトサン、アルギン酸、カラギーナン、寒天及びそれらの誘導体であり、
セルロース誘導体が、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース又はヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、
デンプン誘導体が、カルボキシメチルデンプン、カルボキシエチルデンプン、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン又はヒドロキシプロピルメチルデンプンである請求項２記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項４】
混合高分子溶解液に照射する放射線が電子線、ガンマ線、ベータ線又はイオンビームである請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項５】
混合高分子溶解液に含まれるデオキシリボ核酸の濃度が０．０００１重量％以上かつ飽和濃度以下である請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項６】
混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子、水溶性生体高分子の誘導体又は水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体の混合物の濃度が０．００２５重量％以上かつ飽和濃度以下である請求項２又は３記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項７】
ゲル組成物を得る工程が、
調製した混合高分子溶解液を２枚のフィルムで挟む工程と、
前記混合高分子溶解液を挟んだフィルムを袋状に真空成型して袋状物内部に混合高分子溶解液を封入する工程と、
前記内部に混合高分子溶解液を封入した袋状物に対して放射線を照射することにより、袋状物内部にフィルム状ゲル組成物を形成する工程と
から構成される請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項８】
ゲル組成物を得る工程が、
調製した混合高分子溶解液を円筒状容器に充填する工程と、
前記混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して放射線を照射することにより、前記円筒状容器内部に円筒状ゲル組成物を形成する工程と
から構成される請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項に記載の方法により得られるゲル組成物。
【請求項１０】
組成物の形状がフィルム状、円筒状又は粒子状である請求項９記載のゲル組成物。
【請求項１】
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子とデオキシリボ核酸の双方を水又は緩衝液に添加混合して溶解することにより、架橋型高分子及びデオキシリボ核酸の双方を含む混合高分子溶解液を調製する工程と、
前記混合高分子溶解液に対して放射線を照射することにより、デオキシリボ核酸を安定に含むゲル組成物を得る工程と
を含むことを特徴とするゲル組成物の製造方法。
【請求項２】
放射線照射によって架橋する性質を有する架橋型高分子が、水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物であり、前記水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体が、タンパク質、変性タンパク質、ポリアミノ酸、多糖類及びそれらの誘導体からなる群より選ばれた１種の高分子又は２種以上の高分子の混合物である請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項３】
タンパク質及びその誘導体が、アルブミン、ゼラチン、リゾチーム、ミオシン、可溶性コラーゲン、ヘモグロビン、フィブロゲン、フィブリン、カゼイン、フィブロネクチン、エラスチン、ケラチン、ラミニン又は大豆タンパク質であり、
ポリアミノ酸及びその誘導体が、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸又はポリ−γ−リジンであり、
多糖類及びその誘導体がセルロース、デンプン、キチン・キトサン、アルギン酸、カラギーナン、寒天及びそれらの誘導体であり、
セルロース誘導体が、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース又はヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、
デンプン誘導体が、カルボキシメチルデンプン、カルボキシエチルデンプン、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン又はヒドロキシプロピルメチルデンプンである請求項２記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項４】
混合高分子溶解液に照射する放射線が電子線、ガンマ線、ベータ線又はイオンビームである請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項５】
混合高分子溶解液に含まれるデオキシリボ核酸の濃度が０．０００１重量％以上かつ飽和濃度以下である請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項６】
混合高分子溶解液に含まれる水溶性生体高分子、水溶性生体高分子の誘導体又は水溶性生体高分子及び水溶性生体高分子の誘導体の混合物の濃度が０．００２５重量％以上かつ飽和濃度以下である請求項２又は３記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項７】
ゲル組成物を得る工程が、
調製した混合高分子溶解液を２枚のフィルムで挟む工程と、
前記混合高分子溶解液を挟んだフィルムを袋状に真空成型して袋状物内部に混合高分子溶解液を封入する工程と、
前記内部に混合高分子溶解液を封入した袋状物に対して放射線を照射することにより、袋状物内部にフィルム状ゲル組成物を形成する工程と
から構成される請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項８】
ゲル組成物を得る工程が、
調製した混合高分子溶解液を円筒状容器に充填する工程と、
前記混合高分子溶解液を充填した円筒状容器に対して放射線を照射することにより、前記円筒状容器内部に円筒状ゲル組成物を形成する工程と
から構成される請求項１記載のゲル組成物の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項に記載の方法により得られるゲル組成物。
【請求項１０】
組成物の形状がフィルム状、円筒状又は粒子状である請求項９記載のゲル組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１７６３（Ｐ２００８−１７６３Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７１０１５（Ｐ２００６−１７１０１５）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【Ｆターム（参考）】
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