JP3319598B2

JP3319598B2 - 陽イオン帯電変性微多孔質膜

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Publication number: JP3319598B2
Application number: JP51671691A
Authority: JP
Inventors: − ピンフ，ホ; カッツネルソン，イネサ; セリンガー，アラン; タマシロ，ウェスリィ
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: WO1992004971A1; DE69110049T2; EP0549706B1; EP0549706A4; US5269931A; DE69110049D1; AU8713591A; ATE122920T1; EP0549706A1; CA2092708C; JPH06501199A; CA2092708A1

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、親水性と半疎水性との両方を有する新規な
陽イオン帯電半疎水性ポリエーテルスルホン（CSHP）に
関する。CSHP膜は、流体の過、巨大分子移動材、電気
泳動、ブロッティング（blotting）法等に有用である。
これに関し、CSHP膜は、従来の親水性膜及び疎水性膜に
比較して優れた性質を有し、生物学的分子（bio−molec
ule）の固定に対する感度、剥取り（stripping）による
生物学的分子の損失が起きないようにすること、及びハ
イブリッド形成・剥取り工程の反復回数に関して実質的
に一層よいものになっている。特に本発明は、医学、遺
伝子、及び生化学の研究、及び食物、ワイン、化粧品、
バイオテクノロジー、医薬、及び電子工業で用いられて
いる種類の陽イオン帯電変性微多孔質（microporous）
膜媒体に関する。

〔背景技術〕

微多孔質膜は、通常狭い気孔孔径分布を有する開口ス
ポンジ状形態を有する肉薄の構造体として定義されてい
る。微多孔質膜の平均気孔孔径は、0.01μｍ〜10μｍの
範囲にあるのが典型的である。慣用的に微多孔質膜は液
体及び基体から塵及びバクテリアの如き微細な粒状物質
を除去するのに用いられている。微多孔質膜は種々の機
構により浄化を達成することができる。例えば、膜の気
孔孔径より大きな全ての粒子を物理的に篩い分けること
により微多孔質膜により粒子を保持することができる。
この機構の場合、過効率は粒子と膜の気孔孔径との相
対的大きさにより支配される。

微多孔質膜が懸濁粒状物質を除去することができる別
の機構は、動電学的捕捉機構である。これは膜の外面及
び内面に適当なζ電位を賦与することにより達成され
る。

ζ電位は、固体表面の電荷により正又は負のいずれか
になる。一般に過により除去される殆どの懸濁粒子は
負のζ電位を有する。従って、そのような粒子は正のζ
電位を有する固体表面により容易に吸着又は吸引され
る。このことに基づき、微多孔質膜の有効表面に正のζ
電位を与えることにより、その膜の粒子捕捉能力を著し
く改良することができる。このことは、粒子の大きさが
膜の気孔孔径よりも遥かに小さい粒状物の場合でも当て
嵌まる。その結果、膜を通る流体の流量をこの概念を用
いることにより大きく維持することができ、然も、その
膜による粒子の捕捉を、膜の気孔孔径規格によって示さ
れるものよりも遥かに効率的に行うことができる。

陽イオン帯電膜を用いて流量を増大し、膜の寿命を長
くするために、長い間種々の方法がとられてきた。例え
ば、オストライヒェル（Ostreicher）その他による米国
特許第4,007,113号、第4,473,474号、第4,673,504号、
及び第4,708,803号明細書には、帯電変性フィルターを
使用すること及びその製造方法が記載されている。バー
ンズ（Barnes）その他による米国特許第4,473,475号明
細書にも、陽イオン帯電微多孔質膜及びその使用方法が
記載されている。ポール（Pall）その他による米国特許
第4,523,995号明細書及びチュー（Chu）その他による米
国特許第4,604,208号明細書には、帯電変性微多孔質膜
の別の例が記載されている。

電流を適用することにより蛋白質を分離することがで
きることは、約60年前に報告されている。これらの初期
の実験は、液体緩衝系で完全に行われており、蛋白質は
分離性の悪い濃度勾配として現れていた。それ以来、種
々の多孔質材料（例えば、紙及びゲル）が蛋白質の電気
泳動のために用いて成功を収めており、解像力の著しい
改良をもたらしてきた。これらの中で最も有名なもの
は、恐らくポリアクリルアミドゲルの導入である。蛋白
質変性剤として硫酸ドデシルナトリウムと一緒に用いる
と、ポリアクリルアミドゲルを通る蛋白質の電気泳動に
より、種々の分子量の蛋白質の高い解像度を与える。

ゲル中で電気泳動された生物学的分子（例えば、蛋白
質、核酸、炭水化物）は、種々の色素により染色するこ
とができる。既知の標準に対するゲル中のそれらの位置
により、生物学的分子の分子量及び等電点の如きそれら
分子の或る特徴を確定することができる。従って、生物
学的分子についての物理化学的情報を与えるため、主に
電気泳動が用いられている。

生物学的分子を微多孔質膜に転移させ、固定する方法
は、与えられたプローブに対する免疫学的又は配列に基
づく反応性を基にして分子を同定することが必要になっ
たことにより開発されてきた。ゲル中の生物学的分子を
免疫学的に検出するための方法は存在しているが、微多
孔質膜を使用することは次の利点を与える：１）検定時間が短い−生物学的分子はゲル中で隔離さ
れるのではなく環境に曝されるので、プローブによるイ
ンキュベート時間及び洗浄時間が著しく減少する。

２）取り扱いの容易さ−微多孔質膜はゲル、特に寒天
又はアガロースから作られたものよりも耐久性がある。

３）試薬の減少−微多孔質膜の体積はゲルの体積より
遥かに小さい。従って、微多孔質膜と相互作用させるの
に必要な試薬の体積は、ゲルの場合に必要になる体積よ
りも遥かに少ない。

上で挙げた特許の各々では、過用に帯電変性膜を使
用することに限定されている。しかし、そのような帯電
変性微多孔質膜は、巨大分子転移用に用いることができ
（例えば、DNAサザン法）、既にゲルショニ（Gershon
i）による米国特許第4,512,896号及び第4,601,828号及
びプルスカル（Pluskal）その他による欧州特許出願034
7755で示唆されている。

「ブロッティング」としても知られている転移法は、
ここではゲルマトリックスから物理的に生物学的分子を
微多孔質膜へ移動させ、その上にそれら分子を固定する
ことに含まれる工程としてここでは定義する。ゲルマト
リックスには、寒天、アガロース、ポリアクリルアミ
ド、又はそれらの組合せが含まれる。簡単に述べると、
生物学的分子を含有するゲルを微多孔質膜と直接接触さ
せて置く。電流又は流体の流れによりゲルから膜の方へ
分子を移動させる。流体の流れによる方法による移動は
受動的に（毛細管で）行われるか、又は強制圧力により
行うことができる。流体は、加圧又は減圧（真空）によ
り強制的に流すことができる。

ここで用いられる用語「巨大分子転移」とは、核酸及
び蛋白質の如き生物学的巨大分子を電気泳動ゲルから或
る種の固定用マトリックスへ移動させる方法を指す。特
に重要なのはDNAブロッティングの如き核酸ブロッティ
ングである。今まで種々のDNAブロッティング法が開発
されている。それらの中で最も一般的なのは「サザン
法」と呼ばれるものであり、その方法ではDNA断片をク
ロマトグラフ法により分離し、次にゲル中にまだ存在す
る間に変性する。ゲルを中和して吸引紙上に置き、それ
らの吸引紙を緩衝液槽中に入れた緩衝液と接触させる。
次にブロッティング膜をゲルの上に置く。緩衝液がゲル
中に流入するとDNAが溶離され、ブロッティング膜に結
合し、それによってDNA断片模様がブロッティング膜へ
転写される。断片模様は特異的結合断片と相補的なラベ
ルした核酸を用いてハイブリッド形成法により最終的に
検出することができる。

現在入手できるDNAブロッティング膜は、ニトロセル
ロース、帯電ナイロン、帯電ポリ二フッ化ビニリデン、
及びジアゾ含有化合物を用いて誘導された活性化紙に限
定されている。商業的帯電ブロッティング膜には二種類
あり、一つは疎水性であり、他方は親水性である。最初
のものの例は、欧州特許出願0,347,755に記載されてい
るように、親水性又は疎水性PVDF膜基体上に簡単な被覆
法により形成された疎水性帯電PVDF膜である。第二のも
のの例は、米国特許第4,512,896号及び第4,601,828号明
細書に記載されているように、親水性膜を電荷を有する
重合体の溶液で適当な条件下で処理することにより製造
された親水性帯電膜である。例えば、その技術では膜基
体の主要な重合体マトリックス上に直接帯電重合体を被
覆しており、膜基体中に存在する添加物との反応により
生ずる帯電とは何の関係ものない。

〔発明の開示〕

本発明は、上で示したように、親水性及び半疎水性を
有する陽イオン帯電変性微多孔質膜及びその製造方法に
関する。そのような微多孔質膜は、夫々少なくとも一種
類の重合体添加物を含有する基体重合体からなる微多孔
質膜基体を有する。膜基体は、その膜の内側及び外側微
多孔質表面に露出した高分子量重合体を含有する第一帯
電変性剤で後処理することにより陽イオンを帯電するよ
うに変性する。露出した変性剤は膜基体に化学的にグラ
フトされ、従って、得られる膜は永久的に帯電してい
る。例えば、本発明の代表的なCSHP膜は、典型的にはハ
イブリッド形成・剥取り工程を３回繰り返しした後で
も、転移結合DNAの55％を保持し、７回のハイブリッド
形成・剥取り工程繰り返し後、転移結合DNAの44％を維
持することができることをデーターは示している（第８
図参照）。重合体添加物は、後に記述するように、第一
帯電グラフト化部位になると考えられる。

好ましい態様として、このような第一帯電変性微多孔
質膜を、第二帯電変性剤と反応させることにより更に帯
電させる。

本発明は、CSHP膜に適用された試料基体（例えばゲ
ル）を有するブロッティング組成物；生物学的分子を、
例えば直接又はゲルから、第一帯電又は第一及び第二帯
電変性膜を有する固定用マトリックスに移動させる方
法；マトリックスに固定した分子をハイブリッド形成・
剥取り工程の何回もの反復中維持する方法；等にも関す
る。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、帯電ナイロン膜〔デュポン社のジェネスク
リーン・プラス（Genescreen Plus）（登録商標名）〕
を帯電ポリエーテルスルホン膜（後の例９に記載するよ
うにして作られたCSHP膜）と、DNAブロッティングで各
膜について最適の条件を用いて比較したオートラジオグ
ラムである。

第２図は、帯電ナイロン膜（ジェネスクリーン・プラ
ス）をCSHP膜と、サザン法による転写条件を用いて比較
したオートラジオグラムである。

第３図は、帯電ナイロン膜（ジェネスクリーン・プラ
ス）をCSHP膜と、DNAハイブリッド形成／再プローピン
グ（probing）に適用して比較したオートラジオグラム
である。

第４図は、エージングしてないCSHP膜とエージングし
たCSHP膜とをサザン法による性能で比較したオートラジ
オグラムである。

第５図は、帯電親水性膜（ジェネスクリーン・プラ
ス）、帯電疎水性膜〔ミリポアー社（Millipore Cor
p.）のイモビロン（Immobilon）Ｎ（登録商標名）〕、
及びCSHP膜の夫々の性能を、夫々DNAの毛細管（パネル
Ａ）及び真空（パネルＢ）による転移で比較したオート
ラジオグラムである。

第６図は、帯電親水性膜〔アメルシャム社（Amersham
Corp.）のハイボンド（Hybond）Ｎ（登録商標名）〕、
帯電疎水性膜（イモビロンＮ）、及びCSHP膜による夫々
のDNA保持性を、５回のハイブリッド形成・剥取り工程
反復後に示すサザン法によるオートラジオグラムであ
る。

第７図は、帯電親水性膜（ジェネスクリーン・プラ
ス）、帯電疎水性膜（イモビロンＮ）、及びCSHP膜の性
能の、E.coli蛋白質のウエスターン法による転移及び固
定及びその後の、ホースラディッシュペルオキシダーゼ
/4−クロロ−１−ナフトール系を用いた免疫染色による
オートラジオグラムである。

第８図は、ハイブリッド形成・剥取り工程反復による
CSHP膜のDNA保持性を示すグラフである。

〔本発明の詳細な記述〕

本発明の陽イオン帯電基体は、微多孔質膜〔ここでは
時々陽イオン性親水性・半疎水性微多孔質膜、又は陽イ
オン性半疎水性ポリエーテルスルホン（CSHP）微多孔質
膜と呼ぶ〕からなり、それは正味の正電荷を有する固定
された形式電荷基により帯電変性されている。

これに関して、慣用的親水性及び疎水性膜のものに対
して本発明の典型的な膜の親水性度及び疎水性度は、平
坦材料の濡れ及び毛細管現象による濡れ（水吸引分析）
法により決定された。イモビロンＮ（ミリポアー社）の
如く現在「疎水性」と呼ばれている帯電膜は、水（表面
張力＝72ダイン/cm）又は23％のNaCl溶液（81ダイン/c
m）のいずれにも濡れない。ハイボンドＮ（アメルシャ
ム社）及びジェネスクリーン・プラス（デュポン社）の
如き「親水性」として分類されている膜は両方の液体に
濡れる。本発明の陽イオン帯電ポリエーテルスルホン膜
は水に濡れることができ、従って、親水性であると分類
されているが、23％のNaClでは濡れず、従って、半疎水
性として分類されている（下の表Ｉ参照）。

本発明の膜の半疎水性度は水吸引分析で一層明らかに
なる。試験で用いられた二種類の親水性膜は、４〜５秒
/13mmの吸引速度を持つのに対し本発明の膜は典型的な
場合には22分/13mmの吸引速度を有する。

転移／固定用に現在市販されている帯電膜は、エージ
ングと共に感度及び再プロービング性能が低下すること
を示している。その結果、殆どの製造業者は、その膜を
購入した日から１〜２年以内に使用するように奨めてい
る。これに対し本発明の陽イオン帯電ポリエーテルスル
ホン膜によるDNA結合実験は、時間と共に性能の向上を
示すのが典型的である（第４図）。本発明の新しく製造
された膜のゲル転移及び再プロービング性能と比較する
ことにより、それらの結果は、室温で８ケ月、50℃で６
カ月保持した同じ膜の性能が向上したことを示してい
る。

ここで用いられる用語「微多孔質膜」とは、膜が供給
水溶液からの溶解した蛋白質又は塩を保持又は反発しな
いような気孔孔径範囲を有する膜を意味する。微多孔質
膜は、0.05μｍ〜10μｍの範囲の平均気孔孔径及び120p
siより低い水気泡流出点（WBP）を有するのが好まし
い。

本発明で記載する陽イオン帯電微多孔質膜の製造は、
後処理法に基づいている。後処理に適した膜基体は、少
なくとも一種類の非浸出性重合体添加物（好ましくは微
多孔質膜中の主要マトリックス重合体に対し少なくとも
２重量％）を含まなければならない。その添加物は親水
性を向上させ、エポキシ基（又はエポキシ基の前駆物
質）と潜在的に反応する官能基を有する。適当な基体膜
の好ましい例は、米国特許第4,900,449号明細書に記載
されている、次の式を有するポリエーテルスルホンから
なる膜である：（好ましくは式中、ｎは50〜150の整数である）。この
膜は非浸出性の固有の湿潤剤として好ましい添加剤ポリ
ビニルピロリドン及びポリエチレングリコールを含有す
る。本発明の化学的原理は、膜基体中の重合体添加物
（一種又は多種）に第一帯電変性剤を化学的にグラフト
することに基づいている。第一帯電変性剤は、エポキシ
基及び（又は）エポキシ基の前駆物質、又はヒドロキシ
及びアミン基及び他の直接反応する基及び潜在的に反応
性の官能基と化学的に反応することができる他の官能性
基を含まなければならず；エレクトロフィル（electrop
hile）含有化合物と化学的に反応し、正電荷を与えるこ
とができるポリアミンを含まなければならない。SC−86
X〔イリノイ州シカゴのモルトン・チオコル（Morton−T
hiokol）の商標名〕として市販されているポリエチレン
イミン−エピクロルヒドリン変性樹脂は、好ましい第一
帯電変性剤である。この樹脂は下に示す化学構造Ｉを有
する。

（式中、Ｒは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表
し、Ｒ′は−OH又は−Clを表す）。本発明で用いられる
好ましい第一帯電変性剤は、水中で適当な粘度を有する
水溶性重合体、一層好ましくは水中で17％の濃度で約10
〜100センチポアズの範囲の粘度を有する水溶性重合体
である。好ましい第一帯電変性剤と同様な化学的性質を
有する他の重合体も用いることができる。

好ましい帯電変性剤中のプロトン化したアミノ基は固
定された四級化アミン基ではなく、環境pHの変動に敏感
なので、第二帯電変性剤（第一帯電変性剤と化学的に反
応することができる固定された形式正電荷及び官能基を
有する）は、好ましい態様に従い帯電容量を増大し、最
終的陽イオン帯電膜のpH依存性を低下するために添加す
ることができる。好ましくは第二帯電変性剤は、ａ）適
当な分子量（例えば、55,000）のポリ塩化ビニルベンジ
ルと、トリアルキル（又はトリアリール）ホスフィンと
の反応により合成された部分的にホスフィン化されたポ
リ塩化ビニルベンジル、又はｂ）水中で適当な粘度を有
する四級化ポリ（ジメチルアミン−co−エピクロルヒド
リン）である。水中で39％の濃度で40cpsの粘度を有す
る後者の化学物質は、ニューヨーク州オンタリオのサイ
エンティフィック・ポリマー・プロダクツ社（Scientif
ic Polymer Products Inc.）から市販されている。好ま
しい第二帯電変性剤の化学構造II及びIIIは次の通りで
ある；〔式中、ｍ、ｎ及びＲ″は、独立に低級アルキル基（好
ましくはＣ_１〜４アルキル基）又はアリール基（好まし
くはフェニル基）を表す〕；及び（式中、Ｒ″′は重合体鎖の連続である）。

前述の第二帯電変性剤と同様な化合的挙動をする他の
第二帯電変性剤も本発明で用いることができる。例え
ば、固定された形式正電荷基を形成するアンモニウム、
スルホニューム、等の如き部分的にホスフィン化された
ポリ塩化ビニルベンジル中のホスホニウムイオン以外の
イオン物質も本発明に適している。

本発明は、他の好ましい態様として、記載した陽イオ
ン帯電変性微多孔質膜を製造するための方法で： A.少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物で、好まし
くはポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコール
から選択され、帯電変性剤の反応性基と直接反応するか
又は潜在的に反応する官能基を有し、親水性を向上させ
る添加物を含む、好ましくはポリエーテルスルホンであ
る微多孔質膜基体を与え； B.前記膜基体を第一帯電変性剤、好ましくは構造式Ｉを
有する変性剤と、加熱（baking）を含む手段により反応
させ、然も、前記変性剤は前記膜基体に正電荷を与える
量で反応し；そして C.得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法に関する。

本発明は、他の好ましい態様として、工程Ａ及びＢを
含み、第一帯電変性剤の官能基と、その第一帯電変性剤
と反応する官能性を有する第二帯電変性剤とを反応さ
せ、然も、前記第二変性剤は前に述べた如く加熱を含む
手段により前記第一変性剤し反応し、前記第二変性剤
は、最終的な形式正電荷の大きさが前記第一変性剤との
反応によるものよりも大きくなるか、又は第一変性剤の
環境pHの変動に対する敏感性が減少するような量で反応
し、得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥することからな
る陽イオン帯電変性膜の製造方法からなる。

本発明の陽イオン帯電膜の製造方法は、典型的には、
次の工程： 1.微多孔質膜を水溶液（又は10重量％〜30重量％の比率
のエタノール／水の溶液）、好ましくは３重量％〜７重
量％の第一帯電変性剤、０重量％〜６重量％の第二帯電
変性剤、0.5重量％〜３重量％の水酸化カリウム（pH＝
９〜11）、及び０重量％〜２重量％の臭化テトラブチル
アンモニウムを含む水溶液中に充分な時間、例えば数秒
間、外囲温度で浸漬し、膜を完全に湿潤させ； 2.前記膜を処理溶液から取り出し、過剰の処理溶液を拭
き取り、例えばワイパー棒を用いて「絞り器」作用によ
り拭き取り、後処理反応を完了させるのに充分な温度及
び時間で加熱し（それによって、得られた膜が上述の如
く半疎水性になる）、好ましくは110℃〜140℃で20〜40
分間加熱し； 3.前記膜を好ましくは90℃の脱イオン水で20分間洗浄
し、最後に好ましくは60℃〜80℃で15〜20分間乾燥す
る、工程を含む。

上記後処理後の微多孔質膜は、元の未処理膜と比較し
て或る程度の親水性を失い、半疎水性膜として挙動する
のが典型的である。

本発明の半疎水性膜は加水分解に対し優れた安定性を
示す。例えば、それらはエタノール・ソックスレー抽出
に３日間、120℃のオートクレーブに40分間、或は脱イ
オン水中での沸騰に１時間かけた後でも、それらの帯電
容量及び膜強度を維持するのが典型的である。

好ましい膜基体及び好ましい第一及び第二帯電変性剤
を用いた上述の好ましい後処理法の反応機構は、次の如
く提案することができるであろう。

最初に、上昇させた温度でアルカリ性条件で、膜基体
中に存在する非浸出性ポリビニルピロリドンが開環加水
分解反応を受け、遊離アミン及びカルボキシル基を形成
し、それらがその場で、エピクロルヒドリン部分から誘
導された第一帯電変性剤のエポキシ基と反応する。同時
に、膜基体中に存在する非浸出性ポリエチレングリコー
ルのヒドロキシ基も変性剤のエポキシ基と化学的に反応
してエーテル結合を形成する。これらの二つの反応が膜
基体に帯電変性剤がグラフトされる結果を与える。更に
アルカリ性条件下での第一帯電変性剤自身の架橋を含む
反応と、第一帯電変性剤と第二帯電変性剤との反応も同
時に起きることがある。その結果、陽イオン帯電膜がこ
の複雑なグラフト／架橋過程により生成する。上で述べ
たことはもっともらしいグラフト機構であるが、それは
厳密に証明されているのではなく、従って本発明はこの
理論又は他の理論に限定されるものではない。

この機構により、膜基体中の主要重合体（即ち、ポリ
エーテルスルホン）はグラフト反応では何の役割も果た
さない。このことは、活性重合体添加物（ポリエチレン
グリコール及びポリビニルピロリドン）を含まない重合
体混合物から製造された疎水性ポリエーテルスルホン膜
を後処理過程で用いた対照実験により証明されている。
この結果は、後処理後の膜に検出可能な電荷は存在して
いないことを明確に示している。このことは、膜中に活
性添加物が存在することが、本発明に記載した後処理法
を用いて陽イオン帯電膜を製造するのに必須であること
を示している。

第二帯電変性剤として四級化ポリ（ジメチルアミン−
co−エピクロルヒドリン）を用いた上記方法により製造
された陽イオン帯電微多孔質膜は水で濡れる。しかし、
部分的にホスフィン化されたポリ塩化ビニルベンジル
（その転化反応で化学量論的比率に基づき、ポリ塩化ビ
ニルベンジルからホスフィン化ポリ塩化ビニルベンジル
への転化率を90％と仮定する）を含有する処理溶液から
製造された帯電膜は、水溶液中に浸漬しても濡れない。
従って、これらの後者の膜は（巨大分子ブロッティング
用などに使用するような）使用前に、水性溶液又はその
ままでもよい水混和性有機溶媒中で湿潤されなければな
らない。水混和性溶媒は、アルコール（例えば、メタノ
ール、エタノール、又はイソプロパノール）の如きどの
ような適当な水混和性溶媒でもよい。

試験方法次に実施例で行なった試験について記述する。

水気泡流出点微多孔質膜のためのこの一般的試験は、膜中の最大気
孔の測定である。それは空気圧により水で濡らした膜か
ら水を追い出すことからなる。気孔孔径及びその孔から
水を除去するのに必要な圧力は次の式により関係付けら
れている：（式中、Ｐは圧力であり、θは膜材料と水との液体・固
体接触角であり、γは液体・空気界面張力であり、Ｄは
気孔孔径であり、Ｂは定数である）水流速水流速は与えられた大きさの膜を通過する水の流速で
あり、一般に与えられた圧力で水の100m当たりの秒で
表される。

色素吸着正のζ電位を有する膜表面は負に帯電した有機色素を
吸着する。これを用いて帯電膜の帯電効率を半定量する
ことができる。

イオン交換容量イオン交換容量は滴定法により帯電膜1g当たりのミリ
当量（meq）として決定される。

抽出性抽出可能物質の量を、膜を水中で１時間沸騰し、重量
減少を測定することにより決定する。

ラテックス球状物保持性ラテックス球状物保持性は、微多孔質膜の粒状物除去
効率を測定したものである。簡単に述べれば、充分特徴
付けられた粒径を有するポリスチレンラテックスの単分
散懸濁物を真空下で膜により過する。次に液の部分
を特別な波長でUV−Vis分光光度計により分析する。

浸漬濡れ性微多孔質膜の浸漬濡れ性を、外囲温度の液体の表面上
に平らに47mmの膜円盤を置くことにより決定した。デー
ターは、円盤全体が同一の広がりを持って完全に濡れる
までにかかった時間（秒）として表す。例えば、＜１
秒、又は＞１秒。

水吸引濡れ性微多孔質膜の吸引濡れ性を、膜の帯を外囲温度の液体
中に垂直に入れ、毛細管作用により流体が膜を上昇する
速度を測定することにより決定した。データーは、水が
13mmの距離を垂直に上昇するのに必要な時間（分）とし
て表す。

次の実施例は本発明を詳細に例示するものである。次
の実施例は本発明を例示する為のものであるから、本発
明をどのような仕方にしろ限定するものと考えてはなら
ない。

〔実施例〕

例１−0.2μｍポリエーテルスルホン膜の製造ポリエーテルスルホン〔ICIから入手できるビクトレ
ックス（Victrex）（登録商標名）TM5200〕、ジメチル
ホルムアミド、及びポリエチレングリコール400を13:1
8:69の比率で混合した。混合物を均一になるまで撹拌
し、ガラス又はステンレス鋼上に10〜12ミルに注型し
た。次にその重合体溶液を60〜70％の相対湿度の外囲空
気に、それが不透明になるまで曝した。膜を水中に浸漬
して凝集を完了し、過剰の溶媒を２〜12時間浸出除去
し、最後に70℃で乾燥した。

得られた膜は瞬間的に水に濡れ、10⁷/cm²のPseudo−m
onas diminutaを処理すると、100％のバクテリア保持性
を示した。膜は次の特性を持っていた：燃焼法により得られた膜の元素分析は、膜中にジメチ
ルホルムアミドは存在しないことを示していた。溶解し
た膜の核磁気共鳴は、それが５重量％のポリエチレング
リコール400を含むことを示していた。エタノールを用
いた２日間のソックスレー抽出後、この膜はその親水性
を失った。そのような溶解した膜の核磁気共鳴は、それ
が２重量％のポリエチレングリコール400を依然として
含有していることを示していた。

例２−0.2μｍ疎水性ポリエーテルスルホン膜の製造ポリエーテルスルホン、ジメチルホルムアミド、及び
炭酸水素ナトリウムを13.3:53.4:33.3の比率で混合し
た。次に例１に記載したのと同様な手順により膜を作っ
た。しかし、そのようにして得られた膜は完全に疎水性
であった。膜の特性は次の通りであった：例３−0.2μｍの本質的に親水性のポリエーテルスルホ
ン膜の製造ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン（オハ
イオ州シンシナチのGAFコーポレーションから入手でき
る）、ポリエチレングリコール、ジメチルホルムアミド
を13:0.2:66.8:20の比率で混合することにより注型用溶
液を調製した。例１に記載した如く膜を注型し、固化し
た。そのようにして得られた膜は自然に水濡れ性であっ
た。エタノールを用いた３日間のソックスレー抽出、30
分間の100℃水沸騰、又は45分間の121℃でのオートクレ
ーブにかけた後でも、膜はその瞬間的水濡れ性及び性能
を失わなかった。膜の性能は次の通りであった： 10⁷/cm²のPseudomonas diminutaを処理すると、膜は1
00％のバクテリア保持性を示した。そのような膜の元素
分析は、それが１％のポリビニルピロリドンを含むここ
とを示していた。

例４−0.2μｍの本質的に親水性の膜の製造ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリ
エチレングリコール、及びジメチルホルムアミドを13:
2:65:20の比率で混合することにより重合体注型用溶液
を調製した。例１に記載した如く膜を注型し、固化し
た。そのようにして得られた膜は瞬間的に水濡れ性であ
り、エタノールを用いた３日間のソックスレー抽出後で
も、その親水性及びその膜の性能は変化しなかった。膜
の元素分析は、それが例３で製造した膜よりも約１％高
い２％のポリビニルピロリドンを含むこことを示してい
た。

例５−0.45μｍの本質的に親水性のポリエーテルスルホ
ン膜の製造例３に記載した方法と本質的に同じ方法で親水性ポリ
エーテルスルホン膜を製造した。但しポリエーテルスル
ホン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコー
ル、ジメチルホルムアミドを13:0.2:58.8:28の比率で用
いて注型用溶液を調製した。そのようにして製造した膜
は次の特性を持っていた： 10⁷/cm²のSerratia marcescensを処理すると、膜は10
0％のバクテリア保持性を示した。

例６−部分的にホスフィン化したポリ塩化ビニルベンジ
ル樹脂の製造機械的撹拌器及び凝縮器を具えた1000m丸底フラス
コに、76gのポリ塩化ビニルベンジル樹脂（0.5当量）、
118gのトリフェニルホスフィン（0.45当量）、及び600m
のジメチルホルムアミドを入れた。この溶液を75℃で
16時間撹拌した。冷却後、溶液を激しく撹拌しながら多
量のアセトン中に注入し、得られた重合体を沈澱させ
た。単に過することにより粉末重合体を分離し、アセ
トンで洗浄し、最後に真空中40℃で２日間乾燥した。

得られた樹脂は水に溶解しなかった。しかし、それは
純粋のメタノール又は10％メタノール・水混合物中に容
易に溶解した。

例７−0.2μｍ陽イオン帯電膜の製造例３で製造した膜を、４％のポリエチレンイミン−エ
ピクロルヒドリン（モルトン・チオコルから入手できる
SC−86X）、２％の水酸化カリウム、及び１％の臭化テ
トラブチルアンモニウムを含有する水溶液中に数秒間入
れ、次にその処理溶液から取り出した。過剰の重合体溶
液を絞り棒を用いて膜から拭き取った。次にその膜を通
風炉中で140℃で20分間加熱した。加熱後、膜を90℃の
脱イオン（DI）水で20分間洗浄し、最後に70℃20分間乾
燥した。そのようにして製造した膜は、帯電した半疎水
性ポリエーテルスルホン（CSHP）膜であり、陽イオンの
帯電は陰イオン性色素吸着により証明された。色素吸着
容量、及び水泡立ち流出点及び水流速の如き膜の性質
は、エタノール・ソックスレー抽出及びオートクレーブ
にかけた後でも変化しなかった。

例８−0.2μｍ陽イオン帯電膜の製造例３で製造したポリエーテルスルホン膜を、２％のポ
リエチレンイミン−エピクロルヒドリン（モルトン・チ
オコルから入手できるSC−86X）、２％のポリ（ジメチ
ルアミン−co−エピクロルヒドリン）（サイエンティフ
ィック・ポリマー・プロダクツ社から入手できる）、２
％の水酸化カリウム、及び１％の臭化テトラブチルアン
モニウムを含有する水溶液中に数秒間浸漬し、膜を完全
に濡らし、次にその処理溶液から取り出した。過剰の樹
脂溶液を拭き取り棒を用いて「絞り器」作用により除去
した。次にその膜を通風炉中で140℃で15分間加熱し
た。硬化後膜を90℃の脱イオン水で20分間洗浄し、最後
に70℃で15分間以上乾燥した。そのようにして製造した
帯電した半疎水性ポリエーテルスルホン（CSHP）膜は、
陽イオン電荷が存在する有力な証拠を示していた。その
ように製造された陽イオン帯電膜の特性（水泡立ち流出
点、水流速、色素吸着、その他）は、エタノール・ソッ
クスレー抽出、オートクレーブ処理、及び沸騰処理の後
でも変化せず、従って、膜は永久的に帯電していること
を示していた。

例９−0.45μｍ陽イオン帯電膜の製造例８に記載したのと同じやり方で後処理法を行なっ
た。但し例５で製造した0.45μｍのポリエーテルスルホ
ン膜を膜基体として用い、対応するCSHP膜を与えた。

例10−0.2μｍ陽イオン帯電膜の製造例３で製造したポリエーテルスルホン膜基体をこの例
では用いた。更に、エタノール・水混合物（重量比20:8
0）を、処理溶液を調製する溶媒として用いた。処理溶
液は２％のポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン、
２％の部分的にホスフィン化したポリ塩化ビニルベンジ
ル、２％の水酸化カリウム、及び１％の臭化テトラブチ
ルアンモニウムからなっていた。実際の後処理工程は、
例８に記載したのと同じやり方で行い、対応するCSHP膜
を与えた。

例11−0.45μｍ陽イオン帯電膜の製造例10に記載したのと同じ条件で後処理を行なった。但
し例５で製造した0.45μのポリエーテルスルホン膜を膜
基体として用い、対応するCSHP膜を与えた。

例12−陽イオン帯電膜を製造するために膜基体に活性添
加物を与える必要性を確認するための対照実験対照12−Ａ 15％のポリビニルピロリドン及び２％の水酸化カリウ
ムを含有する水溶液を先ず40分間沸騰させ、ポリビニル
ピロリドンの塩基加水分解を行なった。沸騰した重合体
溶液は僅かに褐色をしており、未沸騰重合体溶液よりも
顕著に大きな粘度を示し、そのような処理によるポリビ
ニルピロリドンの加水分解が起きたであろうことを示し
ていた。次に沸騰した重合体をガラス板上に注型し、14
0℃で30分間硬化して褐色の透明膜を形成した。しか
し、得られた膜は、元のポリビニルピロリドン膜と同様
に水に容易に溶けた。この結果は、上記条件では加水分
解されたポリビニルピロリドン（又は元のポリビニルピ
ロリドン）自体の架橋は行われなかったことを証明して
いた。

対照12−Ｂ 10％のポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン及び
３％の水酸化ナトリウムを含む水溶液をガラス板上に注
型し、次に140℃で30分間硬化した。そのようにして形
成された膜は、外囲温度の水に浸漬した後、ばらばらな
破片に完全に崩壊した。このことは、ポリエチレンイミ
ン−エピクロルヒドリン自体が架橋したものは加水分解
に対し安定ではないことを確認させるものである。

対照12−Ｃ 8.8％のポリビニルピロリドン及び１％の水酸化カリ
ウムを含有する水溶液を先ず１時間沸騰させ、ポリビニ
ルピロリドンの塩基加水分解を行なった。溶液を外囲温
度へ冷却した後、７％（最終溶液の全重量に基づく）の
ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンを穏やかに撹
拌しながら添加した。最終的重合体溶液を次にガラス板
上に注型し、140℃で30分間硬化して膜を形成した。対
照12−Ａ及び対照12−Ｂで得られた膜とは異なって、こ
のようにして形成した膜は、外囲温度の水に24時間浸漬
した後でもその一体性を維持していた。このことはポリ
エチレンイミン−エピクロルヒドリンと加水分解された
ポリビニルピロリドンとの間に反応が起き、得られた膜
が加水分解に対し安定であることを示していた。

対照12−Ｄ例１で製造したソックスレー抽出膜を、例８に記載し
たのと同様な条件で後処理した。後処理後、膜は、エタ
ノール・ソックスレーで24時間抽出した後でも陽イオン
帯電特性を示していた。このことは膜基体中の非浸出性
活性添加物（ポリエチレングリコール400）が、実際に
処理溶液中の帯電剤と反応したことを示している。

対照12−Ｅ例２で製造された疎水性膜を、例８に記載した如き後
処理工程にかけた。但し膜を予めエタノールで濡らし
た。その結果、処理膜は依然として疎水性であり、陽イ
オン電荷が存在する徴候は示していなかった。

対照12−Ｆ例４で製造した膜を、例８に記載した手順に従い後処
理した。しかし、そのようにして製造されたCSHP膜は、
例８で製造したCSHP膜よりも僅かに大きな帯電容量を持
っていた。このことは、ここに記載した方法を用いて陽
イオン帯電膜の製造に成功するか否かは、実際に膜基体
中の活性添加物に左右されることを更に確認させるもの
である。或る範囲では、陽イオン帯電膜の帯電容量は、
膜基体中の活性添加物の量の関数である。

例13−膜の陰イオン性色素吸着色素吸着試験を、負に帯電したメタニル・イエロー
（Metanil Yellow）の希釈水溶液（11ppm）を用いて行
なった。溶液を試験試料（直径47mm）に10psiで通して
過し、試験の終点を目で見て決定し、膜試料を透過す
る液が非常に明るい黄色になった時の色素溶液の体積
によって表した。この試験及び次の試験で用いた膜試料
は、5.4ミル±0.6ミルの厚さを持っていた。この色素吸
着試験の精度は、色素溶液の±15mであった。膜試料
の色素吸着容量は下の表IIに記載する。

例14−膜抽出物の測定親水性膜の抽出可能な物質の量を、乾燥膜試料を予め
秤量し、次にそれを脱イオン水中で１時間沸騰させるこ
とにより決定した。完全に乾燥した後、膜の試料を再び
秤量した。膜の抽出可能な物質の量を、重量減少の％で
表し、下の表IIIに示す。

例15−陽イオン帯電膜のイオン交換容量イオン交換容量を測定するために、47mm円盤の膜試料
を100mの0.1MのHCl中に５分間浸漬し、次に水が約７
のpHになるまで脱イオン水で浸出した。70℃で２時間乾
燥した後、膜試料を、2mの5MのNaNO₃溶液を添加した1
00mの脱イオン水中に10分間入れた。次に51mのこの
溶液を除去し、コロイド状塩化銀沈澱物を安定化させる
ため、0.1％のジクロルフルオレセインの10滴及びポリ
エチレングリコール400の３滴を含む指示薬溶液を用い
て0.014MのAgNO₃を用いて滴定した。この試験の終点
を、黄緑色から桃色の変化が観測されることにより決定
した。最後にイオン交換容量を、簡単な計算により決定
し、膜試料1g当たりのミリ当量として表し、下の表IVに
示す。

例16−種々の膜の濡れ性度の決定微多孔質膜の浸漬濡れ性を測定するため、47mm円盤の
膜試料を、外囲温度の液体表面（水又は23％のNaCl溶
液）上に置き、夫々の全膜試料が完全に濡れるまでに要
した時間を記録した。膜の水吸引濡れ性を測定するた
め、膜の帯（２″×3/4″）を外囲温度の水中に垂直に
入れ、13mmの長さの膜の帯を吸い上がるのに必要な時間
を記録した。データーを表Ｉに示す。

例17−膜のラテックス球状物保持性膜の粒状物除去効率を、0.1％のトリトン（Triton）
Ｘ−100を含有する水溶液中に30mの単分散ラテックス
球状物（33.3ppm）を懸濁したものを10psiで過するこ
とにより決定した。夫々10mずつの液を収集し、238
nmでUV−Vis分光光度計により吸光度について分析し
た。これらの試験結果を下の表Ｖに記載する。

例18−陽イオン帯電膜のサザン法分析例９で製造したCSHP膜及び匹敵する陽イオン帯電ナイ
ロン膜（デュポンNENから入手できるジェネスクリーン
・プラスナイロン膜）についてサザン法分析を行なっ
た。例９で製造した膜へのDNAの転移はアルカリ性条件
下で最も効果的に行われたのに対し、その匹敵する膜で
はDNAの中性転移が最も効果的であることが判明した。
従って、それらの膜は、夫々の膜について理想的な条件
下で比較した。

アルカリ性転移を用いたサザン法の場合、1.0、0.1、
及び0.01μｇのラムダDNA、Hind III消化物（Life Tech
nologies,Gaithersburg,MD）を、サムブルック（Sambro
ok）その他により記載された（Molecular Cloning,Cold
Spring Harbor Press,1989）TAE緩衝系を用いて、0.8
％のアガロースゲルで電気泳動した。250mMのHClで脱プ
リンさせた後、DNAを転移緩衝液として0.4NのNaOHを用
いて毛細管作用により膜試料に移動させた。次にDNAを8
0℃で30分間加熱することにより膜試料に固定した。

中性転移の場合、1.0、0.1、及び0.01μｇのラムダDN
A、Hind III消化物を、上述の如く、0.8％のアガロース
ゲルで電気泳動した。DNAを脱プリンし、次に0.4NのNaO
H/0.6MのNaClに30分間、そして1.5MのNaCl/0.5Mのトリ
ス、pH7.5に30分間曝した。膜試料へのDNAの転移は、転
移緩衝剤として1.5MのNaCl/0.15Mのクエン酸ナトリウム
を用いて毛細管作用により行なった。

ラムダDNAを、ランダム・プライマー・エクステンシ
ョンキット〔ライフ・テクノロジーズ（Life Techno−l
ogies）〕を用いてデオキシシチジン５′−［ａ−³²P］
トリホスフェート（イリノイ州アーリントンハイツのア
メルシャム社）でラベルすることによりプローブを調製
した。ハイブリッド形成を65℃で一晩進行させた。ハイ
ブリッド形成及び洗浄に用いた緩衝液は前に記載してあ
る〔チャーチ（Church）＆ギルバード（Gilbert）、PNA
S,81,1991,1984））。サザン法吸着帯を、ライトニング
・プラス（Lightening Plus）（登録商標名）増感紙を
用いてコダックＸ−Omat ARフィルムに一晩最終的に露
出した。帯電膜性能の結果を第１図に示す。典型的なこ
れらの結果は、CSHP膜が帯電ナイロン膜よりも大きな感
度を持つことを示していた。

例19−陽イオン帯電膜のサザン法分析例９で製造したCSHP膜と帯電ナイロン膜（ジェネスク
リー・プラス）を、帯電ナイロン膜に対しては最適であ
るが、帯電ポリエーテルスルホン膜については最適では
ない中性転移条件を用いて比較した。実験的に1.0μｇ
のラムダDNA、Hind III消化物を、例18に記載した如
く、1.0％アガロースゲルで電気泳動した。次にそのDNA
を脱プリンし、中性緩衝系を用いて毛細管作用により膜
試料へ移動させた。中性転移、プローブ調製、ハイブリ
ッド形成、及びオートラジオグラフィーのための条件
は、例18に記載したものと同じであった。DNAブロッテ
ィングの結果は第２図に与えられている。これらの結果
から、CSHP膜についてはアルカリ性転移が好ましいにも
拘わらず、両方の膜は中性転移条件を用いた場合、満足
できることが確認された。

例20−再プロービング用に対する陽イオン帯電膜の適合
性プローブ剥取り工程中にDNAを保持する膜の能力は重
要なので、例９で製造したCSHP膜と帯電ナイロン膜（ジ
ェネスクリー・プラス）の「再プロービング性」をこの
例で分析した。再プロービング法は次のようにして行わ
れた：（１）ラムダDNA、Hind III消化物（0.1μg/レー
ン）を例18に記載したように0.8％アガロースゲルで電
気泳動した。DNAは前に記載したように脱プリンし、真
空ブロッター〔カリフォルニア州サンフランシスコのヘ
ーフェル・サイエンティフィック（Hoefer Scientifi
c）のトランスバック（Transvac）〕を用いて膜試料へ
移動させた。プローブ調製、ハイブリッド形成、洗浄及
びオートラジオグラフィーのための方法は、例18に記載
したものと同じであった；（２）プローブの除去即ち
「剥取り」をアルカリ法により行なった。典型的な剥取
り手順には、膜試料を0.4NのNaOH中で42℃で30分間イン
キュベートすることを含んでいる。14回の剥取り工程に
類似させるため、この試験で膜試料を0.4NのNaOH中で42
℃で７時間インキュベートした。長い剥取り工程の後、
膜試料をコダックARフイルムに露出してプローブの喪失
を証明し、次に放射性標識プローブにより再びハイブリ
ッドを形成し、膜試料に結合したままになっているDNA
を検出した。上述の検定から得られた結果を第３図に示
すが、CSHP膜の性能は、剥取りによるプローブの喪失及
び剥取り工程反復効率に関して帯電ナイロン膜よりも優
れていることを示している。

例21−陽イオン帯電ポリエーテル膜のDNAブロッティン
グ性能に対するエージングの影響この例では、例９で製造したCSHP膜及び同じ膜を56℃
で60日間加熱したものを、サザン分析で用いてブロッテ
ィング性能を比較した。簡単に述べと、0.1μｇのラム
ダDNA、Hind III消化物を、例18に記載したのと同じTAE
緩衝系を用いて１％アガロースゲルで電気泳動した。次
にDNAを脱プリンし、真空装置を用いてアルカリ性条件
で膜試料へ転移した。プローブ調製、ハイブリッド形
成、洗浄及びオートラジオグラフィーの如き続く過程
は、例18に記載したものと同様であった。陽イオン帯電
ポリエーテルスルホン膜へのDNAブロッティングの結果
は第４図に例示されており、エージングがサザン法性能
に有利な影響を与えることを示している。

例22−CSHP膜へのDNAゲル移動この例では、CSHP膜へアガロースゲルからDNAを転移
させ、次に放射性標識プローブにより膜結合DNAのハイ
ブリッド形成を行うことについて記述する。

1. 15×15cmの大きさのサブマリン（submarine）ゲル
を、TAE緩衝液中に溶解した１％アガロースを用いて調
製した。30くぼみコウムを用いた。

2. 隣接するレーンに0.5、0.25、0.1、0.05、0.01、及
び0.001μｇのラムダDNA、Hind III消化物を入れ、最終
体積を５μにした。

3. 装置にTAE緩衝液を満たし、70ボルトで３時間電気泳
動した。

4. ゲルを250mMのHCl中に15分間浸漬するか、又はブロ
モフェノールブルーの帯が黄色になるまで脱プリンし
た。

5. 例９に記載したようにして製造したCSHP膜を、メタ
ノールで予め濡らし、次に0.4NのNaOH中で平衡させるこ
とにより調整した。

6. ゲル及び膜をサムブルックその他により報告されて
いるように（Molecular Cloning,1989,Cold Spring Har
bor Laboratory Press）毛細管現象による移動を行わせ
るように配置した。簡単に述べと、１枚の吸取り紙（ゲ
ルマン・サイエンシズ社）を0.4NのNaOHで湿らせ、ガラ
ス板上に置き、それをガラス皿中に乗せた。吸取り紙の
端をガラス板から垂らし、芯として働かせた。脱プリン
ゲルを吸取り紙の上に乗せた。平衡になった膜をゲルの
上に乗せた。吸取り紙の積層体を膜の上に置いた。皿に
0.4NのNaOHの転移用緩衝液を満たした。25℃で一晩、移
動を行わせた。

7. 膜をゲルから取り出し、室温で乾燥した。

8. DNAを80℃で30〜60分間加熱することにより膜に固定
した。

9. 膜を「シール・ア・ミール（seal a meal）」袋中に
入れ、BEPS緩衝液（0.5Mのホスフェート、１％のBSA、
７％のSDS、1mMのEDTA、pH7.2）中で15分間65℃でイン
キュベートすることにより予めハイブリッド形成させ
た。その予備的ハイブリッド形成工程は、緩く結合した
DNAを洗浄除去することの外、次の工程で標識プローブ
の非特異的結合を防止する働きをする。

10. BEPS緩衝液を傾瀉し、変性した放射性標識ラムダDN
A、Hind III消化プローブを含む新しいBEPS緩衝液を添
加した。プローブは100℃で10分間インキュベートする
ことにより変性した。

60ngのラムダDNA、Hind III消化物をランダム・プラ
イマー・エクステンションキット（BRL、カタログ番号8
187SA）を用いて^32p−dCTPでラベルした。反応混合物を
セファデックス（Sephadex）Ｇ−50カラムに通すことに
より結合アイソトープから遊離アイソトープを分離し
た。

11. 65℃の振盪水浴中で一晩ハイブリッド形成を行なっ
た。

12. 洗浄溶液Ｉ（40mMのホスフェート、0.5％のBSA、５
％のSDS、1mMのEDTA、pH7.2）で65℃で100mで３回
（夫々20分）膜を洗浄した。

13. 洗浄溶液II（20mMのホスフェート、１％ののSDS、1
mMのEDTA、pH7.2）で65℃で100mで３回（夫々20分）
膜を洗浄した。

14. サランラップに膜を包み、増感紙を用いてＸ−Omat
ARフイルム（コダック）に露出した。注：もし再びプ
ロービングを行う場合には（例23参照）膜を乾燥させな
い。露出時間の長さは、プローブの活性度及び標識付け
の効率によって変化する。

結果を第5A図に示す。真空転移を用いた同様な例が比
較として第5B図に示されている。

例23−プローブ除去この例では、例９で製造したようなCSHP膜に結合した
DNAでハイブリッド形成したプローブを除去することに
ついて記述する。

1.振盪器上で湿潤膜を0.4NのNaOH中で30〜60分間42℃で
インキュベートした。

2.溶液を傾瀉し、0.4NのNaOHで濯ぎ、残留プローブを除
去した。

例24−CSHP膜へのRNAゲル転移この例では、RNAをCSHP膜へ転移し、固定した後、放
射性標識DNAプローブでハイブリッド形成することにつ
いて記述する。

1. 10mMの燐酸ナトリウム及び10mMのヨード酢酸ナトリ
ウムを含有し、pH7.0の１％水平アガロースゲルを、30
くぼみコウムを用いて15×15cm注型皿中に注いだ。

2. 殺菌したDEPC処理マイクロフュージ（micro−fuge）
管中で次のものを混合した： 40％グリオキサル１ μ DMSO ３ μ 50mMのホスフェート、pH7.0 1.1μ RNA（10μｇまで）１ μ 50℃で１時間インキュベートした。直ちに氷上で、使
用するまで冷却した。

3. 1μの6X負荷用色素を各試料に添加した。手短に遠
心分離にかけた。

4. 試料をゲル中に入れ、10nMの燐酸塩緩衝液、pH7.0中
で60〜70Vで、ブロモフェノール色素が約６〜8cm移動す
るまで電気泳動した。

5. CSHP膜を予めメタノールで濡らし、7.5mMのNaOH中で
平衡させた。

6. ゲル、膜及び吸取り紙を、例22に記載した如く、毛
細管移動が行われるように組立た。7.5mMのNaOHを転移
緩衝液として用い、室温で一晩、毛細管現象による移動
を行なった。

7. ゲルから膜を取り出し空気乾燥した。80℃で30〜60
分間加熱した。

8. 膜をBEPS緩衝液中で65℃で10分間予めハイブリッド
形成した。

9. 緩衝液を傾瀉し、変性放射性標識DNAプローブを含有
する新しいBEPS緩衝液を添加した。65℃で一晩インキュ
ベートした。

10. 洗浄溶液Ｉ（40mMのホスフェート、0.5％のBSA、５
％のSDS、1mMのEDTA、pH7.2）で65℃で100mで３回
（夫々20分）膜を洗浄した。

11. 洗浄溶液II（20mMのホスフェート、１％のSDS、1mM
のEDTA、pH7.2）で65℃で100mで３回（夫々20分）膜
を洗浄した。

12. サランラップに膜を包み、増感紙を用いてＸ−Omat
ARフイルム（コダック）に露出した。注：もし再びプ
ロービングを行う場合には（例23参照）膜を乾燥させな
い。露出時間の長さは、プローブの活性度及び標識付け
の効率によって変化する。

例25−CSHP膜への蛋白質の転移この例は、例９で製造したようなCSHP膜に蛋白質を転
移及び固定することについて記述する。膜結合蛋白質の
可視化は、ホースラディッシュペルオキシダーゼ/4−ク
ロロ−１−ナフトール系を用いた酵素イムノアッセイに
より行なった。

1. 3％の積層ゲルを用いて５〜20％の傾斜ポリアクリル
アミドゲル（14×16cm、ヘーフェル・サイエンティフィ
ック）を調製した。

2. 1.25％のメルカプトエタノールを含有するSDS−PAGE
試料緩衝液中に15μ当たり100、75、50、25、及び10
μｇの蛋白質を含有するE.coli抽出物を調製した。それ
ら調製物をゲルに加えた。

4. ゲルを装置から取り出し、トリス−グリシン緩衝液2
00mで２回（１回洗浄15分）で平衡させた。

5. CSHP膜をメタノールで濡らし、トリス−グリシン緩
衝液で15分間平衡させた。同じ緩衝液で吸取りパッドを
濡らした。

6. 半乾燥転移装置〔バイオトランス（BioTrans）、ゲ
ルマン・サイエンシズ社〕を用いて蛋白質をゲルからCS
HP膜へ0.8/mamps/cm²で２時間移動させた。

7. 膜を室温で完全に乾燥した。

8. 膜をメタノールで予め濡らし、0.85％のNaCl及び0.0
5％のトウィーン（Tween）20（PBS−T20）を含有する20
mMの燐酸塩緩衝液で膜を濡らした。

9. 2％の正常なヤギ血清（ブロッキング溶液）を含有す
るPBS−T20中で膜を37℃で１時間インキュベートした。

10. ブロッキング溶液を傾瀉し、洗浄せずに、新しいブ
ロッキング溶液中に1/200の希釈率でウサギ抗−E.coli
抗血清を添加した。37℃で１時間インキュベートした。

11. 膜をPBS−T20で200mで３回洗浄した。

12. ヤギ抗−ウサギIgG、HRP複合体を新しいブロッキン
グ溶液中に1/500の希釈率で添加した。37℃で１時間イ
ンキュベートした。

13. PBS−T20で200mで３回、PBSで200mで３回洗浄
した。

14. 4−クロロ−１−ナフトール基質溶液中で、吸着帯
が最適インテンシティーになるまで膜をインキュベート
した（一般に１〜２分）。

15. 空気乾燥し、写真をとった。

結果を第７図に示す。

上記例の幾つかは、ゲルからCSHP膜への生物学的分子
（DNA、RNA及び蛋白質）の転移に関連している。そのよ
うな例の各々で、研究する生物学的分子により、転移を
行わせるため通常異なった緩衝液が用いられている。記
述或は例示されていなくても、特定の生物学的分子をそ
れに適した転移緩衝液で希釈し、ゲルから移動させるの
ではなく、CSHP膜に直接ピペッター（pipettor）又は他
の適用装置を用いて適用してもよいことに注意すべきで
ある。従って、本発明は、生物学的分子のCSHP膜へのゲ
ル転移及び直接の固定化の両方を含むものである。

本発明を記述してきたが、独特の性質又は特権が請求
される本発明の態様は請求の範囲に定められている。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１２Ｎ 15/09 Ｃ１２Ｑ 1/04 Ｃ１２Ｑ 1/04 1/68 Ｚ 1/68 Ｇ０１Ｎ 27/26 ３１５ＧＧ０１Ｎ 27/447 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ (72)発明者セリンガー，アランアメリカ合衆国48103 ミシガン州アンアーバー，ドッティ 307 (72)発明者タマシロ，ウェスリィアメリカ合衆国48197 ミシガン州イプシランティ，ニューメドウドライブ 5446 (56)参考文献特開昭61−238306（ＪＰ，Ａ) 特開平２−211231（ＪＰ，Ａ) 特表昭60−501126（ＪＰ，Ａ) 米国特許4900449（ＵＳ，Ａ) 米国特許4964990（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 67/00 - 71/82 510

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエーテルスルホン、及び親水性を向上
させ、帯電変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基
を有する、ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリ
コールから選択された少なくとも一種類の非浸出性重合
体添加物からなる微多孔質膜基体、及びポリアミンを含み、エレクトロフィル含有化合物と化学
的に反応し、それによって正味の正電荷を与えることが
でき、前記重合体添加物に化学的にグラフトする、ポリ
エチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂からなる第一
帯電変性剤、からなる陽イオン帯電変性半疎水性微多孔質膜。
【請求項２】ポリエーテルスルホンが式：（式中、ｎは50〜150の整数である）を有し、膜基体が、成形及び乾燥した帯電変性膜を水濡
れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項１に
記載の膜。
【請求項３】第一帯電変性剤が、式：（式中、Ｒは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表
し、R'は−OH又は−Clを表す）を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂
からなる請求項１に記載の膜。
【請求項４】ポリエーテルスルホン、及び親水性を向上
させ、帯電変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基
を有する、ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリ
コールから選択された少なくとも一種類の非浸出性重合
体添加物からなる微多孔質膜基体、ポリアミンを含み、エレクトロフィル含有化合物と化学
的に反応し、それによって正味の正電荷を与えることが
でき、前記重合体添加物に化学的にグラフトする、ポリ
エチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂からなる第一
帯電変性剤、及び前記第一帯電変性剤と反応する官能性を有し、部分的ホ
スフィン化ポリ塩化ビニルベンジル、そのアンモニウム
及びスルホニウムアナローグ、及び四級化ポリ（ジメチ
ルアミン−co−エピクロルヒドリン）からなる群から選
択された第二帯電変性剤で、最終的形式正電荷の大きさ
が前記第一帯電変性剤との反応によるものよりも増大す
るか、又は環境pHの変動に対する前記第一帯電変性剤の
感度が減少するような量で前記第一帯電変性剤と反応す
る第二帯電変性剤、からなる陽イオン性帯電変性半疎水性微多孔質膜。
【請求項５】ポリエーテルスルホンが式：（式中、ｎは50〜150の整数である）を有し、媒体が、成形及び乾燥した帯電変性膜を水濡れ
性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項４に記
載の膜。
【請求項６】第一帯電変性剤が、式：（式中、Ｒは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表
し、R'は−OH又は−Clを表す）を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂
からなる請求項４に記載の膜。
【請求項７】第二帯電変性剤が、式：（式中、ｍ及びｎは重合体の長さを示す整数であり、
R''は、独立に低級アルキル基又はアリール基；又はホ
スフィン化塩化ベンジルのアンモニウム又はスルホニウ
ムアナローグを表す）を有する部分的にホスフィン化されたポリ塩化ビニルベ
ンジルからなる請求項６に記載の膜。
【請求項８】第二帯電変性剤が式：（式中、R'''は重合体鎖の連続である）を有する四級化ポリ（ジメチルアミン−co−エピクロル
ヒドリン）からなる請求項４に記載の膜。
【請求項９】請求項１に記載の陽イオン帯電変性半疎水
性微多孔質膜の製造方法において、 A.ポリエーテルスルホン、及び親水性を向上させ、帯電
変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有する、
ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから
選択された少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物か
らなる微多孔質膜基体を与え、 B.ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンからなる前
記膜基体を第一帯電変性剤と、加熱を含む手段により反
応させ、然も、前記第一帯電変性剤は、前記膜基体に、
硬化した時、固定された形式正電荷を与える量で反応
し、そして C.得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法。
【請求項１０】ポリエーテルスルホンが式：（式中、ｎは50〜150の整数である）を有し、膜基体が、成形及び乾燥した帯電変性膜を水漏
れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項９に
記載の方法。
【請求項１１】第一帯電変性剤が、式：（式中、Ｒは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表
し、R'は−OH又は−Clを表す）を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂
からなる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】陽イオン帯電変性半疎水性膜の製造方法
において、 A.ポリエーテルスルホン、及び親水性を与え、帯電変性
剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有する、ポリ
ビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選択
された少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物からな
る微多孔質膜基体を与え、 B.前記膜基体を、該膜基体に固定された形式正電荷を与
える量の、ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンか
らなる第一帯電変性剤と反応させ、 C.前記第一帯電変性剤と、その第一帯電変性剤と反応す
る官能性を有する第二帯電変性剤で、部分的にホスフィ
ン化されたポリ塩化ビニルベンジル、そのホスフィン化
塩化ベンジルのアンモニウム及びスルホニウムアナロー
グ、及び四級化ポリ（ジメチルアミン−co−エピクロル
ヒドリン）からなる群から選択された第二帯電変性剤と
反応させ、然も、前記第二帯電変性剤は、最終的形式正
電荷の大きさが前記第一帯電変性剤との反応によるもの
よりも増大するか、又は環境pHの変動に対する前記第一
帯電変性剤の感度が減少するような量で前記第一帯電変
性剤と反応し、そして D.得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法。
【請求項１３】ポリエーテルスルホンが式：（式中、ｎは50〜150の整数である）を有し、媒体が、成形及び乾燥した帯電変性膜を水漏れ
性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項12に記
載の方法。
【請求項１４】第一帯電変性剤が、式：（式中、Ｒは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表
し、R'は−OH又は−Clを表す）を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂
からなる請求項12に記載の方法。
【請求項１５】第二帯電変性剤が、式：（式中、ｍ及びｎは重合体の長さを示す整数であり、
R''は、独立に低級アルキル基又はアリール基；又はホ
スフィン化塩化ベンジルのアンモニウム又はスルホニウ
ムアナローグを表す）を有する請求項12に記載の方法。
【請求項１６】第二帯電変性剤が式：（式中、R'''は重合体鎖の連続である）を有する四級化ポリ（ジメチルアミン−co−エピクロル
ヒドリン）からなる請求項12に記載の方法。
【請求項１７】請求項１に記載の帯電変性半疎水性膜に
試料を適用することからなる、生物学的試料を固定用マ
トリックスに転移させる方法。
【請求項１８】生物学的試料を、ゲルと混合し、適用工
程がゲルブロッティングを含む請求項17に記載の方法。
【請求項１９】適用工程が、生物学的試料を膜にスポッ
ト湿潤させることを含む請求項17に記載の方法。
【請求項２０】転移工程が生物学的試料を膜に電気的に
移動させることを含む請求項17に記載の方法。
【請求項２１】転移工程が生物学的試料を膜に毛細管作
用により移動させることを含む請求項17に記載の方法。
【請求項２２】膜がポリエーテルスルホンからなる請求
項17に記載の方法。
【請求項２３】生物学的試料がバクテリアを含む請求項
17に記載の方法。
【請求項２４】生物学的試料が、DNA、RNA、及び蛋白質
からなる群から選択された巨大分子を含む請求項17に記
載の方法。
【請求項２５】巨大分子を含む生物学的試料を請求項１
に記載の半疎水性膜に適用し、前記巨大分子を膜に転移
し、前記巨大分子を検出することからなる巨大分子の同
定法。
【請求項２６】適用工程が、生物学的試料で膜をスポッ
ト状に濡らすことを含む請求項25に記載の方法。
【請求項２７】転移工程がゲルブロッティングを含む請
求項25に記載の方法。
【請求項２８】巨大分子を毛細管作用により移動させる
請求項25に記載の方法。
【請求項２９】巨大分子を電流を生物学的試料に適用す
ることにより移動させる請求項25に記載の方法。
【請求項３０】検出工程がELISAにより行われる請求項2
5に記載の方法。
【請求項３１】DNA、RNA、及び蛋白質からなる群から選
択された巨大分子を含む生物学的試料を請求項１に記載
の半疎水性膜に適用し、前記巨大分子を膜に転移するこ
とからなるドット・ブロット法。
【請求項３２】巨大分子を検出することを更に含む請求
項31に記載の方法。
【請求項３３】バクテリアを含む生物学的試料を請求項
１に記載の半疎水性膜に適用し、前記バクテリアを膜に
転移し、前記膜上のバクテリアを検出することからなる
コロニーハイブリッド形成法。