JP2007191503A

JP2007191503A - Ｄｎａ含有インク

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Publication number: JP2007191503A
Application number: JP2006008255A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Oshima; 淳大島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: JP5016226B2

Abstract

【課題】含有するＤＮＡが分解され難いインクを提供する。
【解決手段】陰イオン交換樹脂、ガラス、シリカ、ゼオライト、活性炭のいずれかからなる微粒子にＤＮＡを固着させた後、インク本質に含ませる。微粒子の表面は紫外線吸収剤を添加した保護層で覆う。インク本質にも、紫外線吸収剤や紫外線散乱剤を添加しておく。多孔質の微粒子にＤＮＡを固着させることで、ＤＮＡを無数の孔内にＤＮＡを多量に含ませることができる。孔内には直接紫外線が当たらないし、熱や酸・アルカリも作用し難い。ＤＮＡの回収も簡単確実で検出精度が向上して迅速な検出が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明はＤＮＡを含有するインクであり、例えば、有価証券などの印刷や、朱肉、絵の具等の個人認証や真贋判定に好適なインクに関する。

ＤＮＡはその識別力や検出精度の高さから、すでに犯罪捜査や親子鑑定などの個人認証手段として利用されている。最近はそれ以外にも、ＤＮＡを含んだインクで印刷等して小切手や紙幣、各種の証明書などの真贋判定に利用することも検討されつつある。例えばこの種の先行技術に、ＤＮＡ断片を単に均一にインクに混ぜ込んだだけのものから（特許文献１）、界面重合法などによってプラスチック樹脂製のマイクロカプセルやゲル物質の中にＤＮＡを封入したものやプラスチック樹脂の超微粒子の表面にＤＮＡを結合させたものを予め作製し、これらをインクに混ぜ込むようにしたものがある（特許文献２、３）。

特開２００５−２４７９００号公報（段落番号００２４）特開２００４−１７５９２２号公報（請求項１、段落番号００６０〜００９０）特開２００４−３３１８３２号公報（請求項１、段落番号００６６、００６７）

ＤＮＡは太陽光に含まれる紫外線や、熱、酸・アルカリが作用すると分解する。したがって先の特許文献１のように、ＤＮＡをそのまま混ぜ込んだだけのインクで印刷等すると、外部に露出したＤＮＡに直接紫外線が当たるし、熱や酸・アルカリも直接ＤＮＡに作用して分解され易く、直ぐにＤＮＡ量が減少して検出が難しくなる。ＤＮＡが直接印刷対象に固着して分離し難く、ＤＮＡを回収するのも容易でない。したがってこの種のインクでは検出精度を確保するために、最初に多量のＤＮＡをインクに配合する必要があり、実施コストが掛かるという問題があった。

その点、特許文献２や特許文献３のインクは、ＤＮＡを微粒子に担持させてある分、ＤＮＡを回収する際、インクから微粒子を集めるだけでＤＮＡをまとめて回収することができ、回収し易い点で優れている。また、微粒子の内部や微粒子の裏側では、紫外線や熱などが直接ＤＮＡに作用し難く、それだけＤＮＡの分解を抑制することができる。しかし、ＤＮＡをマイクロカプセルやゲル物質中に安定して封入するのは難しく、実用化に難がある。また微粒子の表面に結合させただけでは、担持できるＤＮＡ量に限りがあり、検出率を高めることが難しい。

そこで本発明の目的は、光や熱などに強く、含有するＤＮＡの分解をさらにいっそう抑制できて、安定して長期間維持できるＤＮＡ含有インクを提供することにある。本発明の目的は、比較的簡単な方法で製造することができ、実用化に容易なＤＮＡ含有インクを提供することにある。本発明の目的は、ＤＮＡを高密度で担持させることができるうえ、印刷物から効率よく簡単に回収でき、ＤＮＡの真贋判定が迅速に行えるＤＮＡ含有インクを提供することにある。

本発明にかかるＤＮＡ含有インクは、インク本質にＤＮＡをその内外に固着した多孔質の微粒子を含むことを特徴とする。

具体的には、多孔質の微粒子として陰イオン交換樹脂や、ガラス、シリカ、ゼオライト、活性炭を用いることができる。

かかる微粒子の表面は、その部分ないし全体を保護層で覆うことができる。保護層には紫外線吸収剤を添加しておくとよい。インク本質にも、少なくとも紫外線吸収剤又は紫外線散乱剤のいずれかを含ませておくとよい。

本発明のＤＮＡ含有インクは、図１に示すような微粒子をインク本質に含む。多孔質の微粒子にＤＮＡを固着させてあるので、ＤＮＡを微粒子内に形成された無数の孔内に固着させることができ、微粒子でありながら極めて多量のＤＮＡを含ませることができる。内部の孔内には直接紫外線が当たることはないし、熱や酸・アルカリも内部に固着したＤＮＡまでは作用し難いため、それだけＤＮＡの分解を抑制することができる。ＤＮＡの回収も簡単確実で検出精度が向上して迅速な検出が可能になる。

微粒子に陰イオン交換樹脂を用いると、化学的吸着によってＤＮＡを簡単に効率よく吸着させることができる。しかも、ＤＮＡを回収する際には、塩溶液で溶出すれば簡単にＤＮＡを微粒子から分離させることができるので、ＤＮＡを迅速かつ効率よく回収することができ、それだけ検出率を向上させることができる。

微粒子にガラスやシリカ、ゼオライト、活性炭を用いた場合でも、物理的吸着によってＤＮＡを効率よく吸着させることができる。いずれもすでに汎用されていて、安価な素材であるから量産に好適で実用化し易い。紫外線や熱、酸・アルカリが内部に固着したＤＮＡへ作用するのをよく妨げるため、ＤＮＡの分解を抑制するうえでも効果的である。

微粒子の表面を、例えばプラスチック樹脂などの保護層で覆えば、熱や酸・アルカリによる分解を妨げ、ＤＮＡを確りと微粒子に固着させることができ、ＤＮＡをより確実に保護することができる。ＤＮＡが微粒子から分離するのを防止できるので、それだけ確実にＤＮＡを回収することができ、検出精度を向上させることができる。インク本質に応じて保護層の成分を調整することで、微粒子をインク本質になじませて均一に分散させることができ、のりのよい良質なインクを得ることができる。

保護層に紫外線吸収剤を添加しておけば、紫外線が当たっても紫外線吸収剤が紫外線のエネルギーを熱などに変換するため、とくに微粒子内部の孔内に固着したＤＮＡへはほとんど紫外線が届かず、ＤＮＡの分解をいっそう確実に防止できる。

インク本質に少なくとも紫外線吸収剤又は紫外線散乱剤のいずれかを含ませておけば、インクに当たった紫外線はこれらによって吸収や反射、散乱されて、微粒子自体への紫外線の作用を妨げることができるため、ＤＮＡの分解をさらにいっそう防止できる。

図１および図２は、本発明にかかるＤＮＡ含有インクの概念図を示すものであり、図１はＤＮＡ含有インクに含まれる微粒子、図２はＤＮＡ含有インクで印字した紙等である。以下、図面の符合をかっこを付けて示す。本発明では、微粒子（１）の外表面だけでなく、微粒子（１）の内部に無数に形成された孔（５）内にわたってＤＮＡ（２）を固着した点に特徴があり、かかる微粒子（１）をインク本質（４）に含ませることで、長期にわたって高精度に真贋判定ができるＤＮＡ含有インクを得ることが可能になっている。

〈ＤＮＡ〉使用するＤＮＡ（２）は、人間のＤＮＡに限られず、例えば動物や微生物などのものでもよく、人工的に合成したものでもよい。分子量も限定されず、数十の短鎖から数百以上の中長鎖のＤＮＡ断片も含む。通常は数十程度の短鎖ＤＮＡ断片が使い易く、その中から目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、人工的にＤＮＡ（２）を合成するのであれば、市販のＤＮＡ合成機でＤＮＡを合成し、ＯＰＣカラムで脱塩、精製すれば、所望のＤＮＡ（２）を得ることができる。ＤＮＡ（２）を高純度に調整する場合には、合成したＤＮＡをアクリルアミドゲルによって電気泳動させた後、紫外線で所定のバンドを検出し、検出したバンドの部分を切り出して細断したアクリルアミドゲルからＤＮＡを抽出し、再度ＯＰＣカラムで精製すればよい。得たＤＮＡ（２）は所定量ずつプラスチックチューブなどに分注し凍結乾燥して保存しておく。

〈微粒子〉微粒子（１）には、外表面に連通する細かな孔（５）が内部に無数に形成された多孔質なものを使用する。微粒子（１）の大きさは、粒子径（平均粒子径）が２μｍ〜５μｍの微粒子（１）を用いるのが好ましい。ただし朱肉や絵の具などの用途であれば、５μｍ〜５０μｍ程度の比較的大きな微粒子（１）を用いることができる。これらの大きさであれば、微粒子（１）を含んでいても、実用上インクとして支障なく使用できる。

微粒子（１）の具体例としては、例えば陰イオン交換樹脂からなる微粒子（１）が使用できる。化学的結合でもってＤＮＡ（２）との間で強い結合力が働くため、吸着・回収において効果的だからである。なかでも巨大網目構造をしたＭＲ形の陰イオン交換樹脂が好適に使用できる。

ガラスの微粒子（１）を用いてもよい。例えばＤＮＡの自動合成装置に一般に用いられているＣＰＧ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＰｏｒｏｕｓＧｌａｓｓ）と称される多孔質のガラス製の担体が好適に使用できる。ヒドロキシル基やアミノ基などの反応性の高い基がガラス表面に導入されているため、ＤＮＡをエステル結合やアミド結合などの化学的結合で微粒子（１）に強固に結合させることができる。回収の際にもアンモニア処理によってＤＮＡだけを容易に分離させることができる。ＤＮＡの自動合成機で人工的にＤＮＡを合成した後、そのまま本発明の微粒子（１）として用いることができる点でも有利である。

その他にも、シリカ（例えば旭硝子社製、洞海化学工業社製「サンスフェア（登録商標）」や、Ｃ−１８シリカ樹脂など）、ゼオライト、活性炭を微粒子（１）に用いることができる。これらは陰イオン交換樹脂やガラスのような化学的結合力は得られないものの、物理的作用でもってＤＮＡを吸着させることができる。とくに安価に入手できるので、実用化に際して極めて有利である。

微粒子（１）の表面は、その部分ないし全体を保護層（３）で覆うのが好ましい。保護層（３）には、例えば熱可塑性のプラスチック樹脂を用いるのが好ましいが、それに限らずゼラチンやゴム類を用いることもできる。保護層（３）は、微粒子（１）の外表面だけでなく、孔（５）内に入り込んで微粒子（１）の内表面である孔（５）の内面の部分ないし全体を覆うように形成してあってもよい。

ＤＮＡ（２）の紫外線による分解をより抑制するために、保護層（３）に紫外線吸収剤を添加する。紫外線吸収剤には、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤類やベンゾフェノン系紫外線吸収剤類、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤類など、市販されているものの中から適宜選択して使用する。

〈インク本質〉インク本質（４）には、その主原料である顔料や染料などの色材およびビヒクル、界面活性剤や防腐剤等の助剤のほか、少なくとも紫外線吸収剤又は紫外線散乱剤のいずれかを含ませる。紫外線吸収剤には先に説明したものと同様のものが使用でき、紫外線散乱剤には例えば微粒子の酸化チタンや酸化亜鉛が使用できる。なお、インク本質（４）は必ずしも色材を含む必要はなく、無色であってもよい。

本願発明のＤＮＡ含有インクは、予めＤＮＡ（２）を固着した微粒子（１）を作製し、得られた微粒子（１）をインク本質（４）に混合して製造する。具体的には、次の方法でつくることができる。

分散剤などを適宜添加して、凍結乾燥してあるＤＮＡ（２）を水溶液に均一に分散させる。この水溶液に一群の微粒子（１）を浸漬し、攪拌する。このとき、真空ポンプなどを用いて減圧処理すれば効率よく微粒子（１）の孔（５）内にＤＮＡ（２）を行き渡らせることができる。微粒子（１）に陰イオン交換樹脂を用いた場合は、ＤＮＡ（２）が化学的吸着作用によって微粒子（１）に積極的に吸着されるため、より効果的である。ＤＮＡ（２）を微粒子（１）に吸着させた後は、微粒子（１）を水溶液から取り出して乾燥し、ＤＮＡ（２）を微粒子（１）に固着させる。乾燥後に微粒子（１）どうしが凝集固化する場合は、ピンミルなどの粉砕機を用いて固まりを砕いて再度微粒子（１）を分離させた後、篩がけして大きさを整える。

ＤＮＡの自動合成装置から、ＤＮＡを担持したＣＰＧを直接微粒子（１）として用いても良い。

得られた微粒子（１）はこのままインク本質（４）と混合してもよいが、インク本質（４）になじませて、より良質のＤＮＡ含有インクを得るために微粒子（１）の表面を保護層で覆う。具体的には、公知のパンコーティング装置や転動コーティング装置、流動コーティング装置などを用いて微粒子（１）の表面をプラスチック樹脂やゼラチンなどで被覆する。なお、コーティング処理後に、微粒子（１）どうしが凝集固化する場合は粉砕機で再度分離させればよい。

このとき保護層（３）を形成するプラスチック樹脂などには、インク本質（４）になじみ易くさせるために適宜助剤を添加しておく。ここではさらに別途、紫外線吸収剤を添加する。ＤＮＡ（２）への紫外線照射量を減少させるためである。

後は得られた微粒子（１）を印刷用の塗料や朱肉、絵の具などのインク本質（４）に適宜混合すれば完成である。このときインク本質（４）には、着色剤などの本来の成分のほか、紫外線吸収剤や紫外線分散剤を添加しておく。微粒子（１）への紫外線照射量を減少させて、ＤＮＡ（２）の紫外線による分解をよりいっそう防止するためである。

以上のようにして得られたＤＮＡ含有インクで印刷した印刷物等は、従来と同様に扱っていても長期にわたってＤＮＡ（２）を安定して保持できる。しかも、回収も簡単で迅速な検出が可能である。

すなわち、ＤＮＡ（２）は図２に示されるように、微粒子（１）を介してＤＮＡ含有インクに含まれているため、微粒子（１）をＤＮＡ含有インクから回収するだけで、ＤＮＡ（２）をまとめて回収できる。例えば、ＤＮＡ含有インクの印字部を溶剤で洗い出し、メンブランフィルターなどで濾過すれば簡単に微粒子（１）を回収できる。回収した微粒子（１）は保護層（３）を除去した後、超音波振動の付与などにより、ＤＮＡ（２）を微粒子（１）から分離させて水溶液中に抽出する。このとき、微粒子（１）が陰イオン交換樹脂であれば、高濃度の塩溶液で溶出するだけで簡単にＤＮＡ（２）を分離させることができる。微粒子（１）がＣＰＧであれば、アンモニア処理することでＤＮＡを簡単に分離できる。後は得られた水溶液を検体にしてＤＮＡ（２）を検出する。

検出は、従来どおりＰＣＲ法によってＤＮＡ（２）を増幅させた後、アガロースゲル電気泳動にてＤＮＡ（２）断片の大きさを確認する方法や、塩基配列をＤＮＡシークエンサーで読み取り、所定のＤＮＡ（２）であることを確認する方法によって行うことができる。しかし、これら従来の方法では現場での迅速な検出が困難なため、ハイブリダイゼーションを用いて検出するのが好ましい。具体的には所定のＤＮＡ（２）と相補鎖の配列を有する合成ＤＮＡを予め準備しておき、これをインク４から抽出したＤＮＡ（２）とハイブリダイゼーションさせるのである。２本鎖の形成の有無を、金コロイド溶液による変色の有無で識別する。赤変すれば２本鎖が形成され、所定のＤＮＡを含むことが判る。また、サイバーグリーンのような感度の高い蛍光試薬を利用して紫外線の照射により蛍光の検出の有無で判断するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるＤＮＡ含有インクは、ＤＮＡ（２）を多量に担持できるうえ、ＤＮＡ（２）の分解を効果的に抑制でき、長期にわたって高い検出精度を得ることができる。しかも回収容易で迅速に検出することができ、個人認証や真贋判定に極めて効果的である。

本願発明のインクに含まれる微粒子の概念図本願発明のインクによる印刷物を示す概念図

符号の説明

１微粒子
２ＤＮＡ
３保護層
４インク本質

Claims

ＤＮＡを固着した多孔質の微粒子を含むことを特徴とするＤＮＡ含有インク。
前記微粒子が、陰イオン交換樹脂からなる請求項１記載のＤＮＡ含有インク。
前記微粒子が、ガラス、シリカ、ゼオライト、活性炭のいずれかからなる請求項１記載のＤＮＡ含有インク。
前記微粒子の表面が保護層で覆われている請求項２又は３記載のＤＮＡ含有インク。
前記保護層に紫外線吸収剤が添加されている請求項４記載のＤＮＡ含有インク。
インク本質に、少なくとも紫外線吸収剤又は紫外線散乱剤のいずれかを含む請求項１〜５記載のＤＮＡ含有インク。