JP4182351B2 - DNA-containing polysulfone microspheres and method for separating and removing dioxins using the same - Google Patents

DNA-containing polysulfone microspheres and method for separating and removing dioxins using the same Download PDF

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Description

本発明は、被処理液、例えば牛乳、母乳、飲料水、生活用水、工業用水、排水等の液体中から、有害物質であるダイオキシン類を分離し除去するために用いることができるDNA含有ポリスルホン微小球、及びそれを用いるダイオキシン類の分離・除去方法に関するものである。   The present invention relates to a DNA-containing polysulfone microparticle that can be used to separate and remove dioxins that are harmful substances from liquids to be treated, such as milk, breast milk, drinking water, domestic water, industrial water, and wastewater. The present invention relates to a method for separating and removing spheres and dioxins using the spheres.

ポリ塩化ジベンゾ−p−ダイ(ジ)オキシン(PCDD)、ポリ塩化ジベンゾフラン(PCDF)及びコプラナーポリ塩化ビフェニル(PCB)を包含するダイオキシン類は、食物連鎖を通して取り込まれ、多くの生物の体内に分離される有害物質である。これらのダイオキシン類は極微量でも人体に悪影響を及ぼす惧れがあるため、ダイオキシン類の発生抑制と汚染された環境からのダイオキシン類の分離・除去は、人間生活における好ましい生活環境を維持する際に重要な課題となる。   Dioxins, including polychlorinated dibenzo-p-di (di) oxins (PCDD), polychlorinated dibenzofurans (PCDF) and coplanar polychlorinated biphenyls (PCB) are taken up through the food chain and separated into the body of many organisms. It is a harmful substance. Since these dioxins may have a negative effect on the human body even in a trace amount, the suppression of dioxins generation and the separation / removal of dioxins from the contaminated environment are important in maintaining a favorable living environment in human life. This is an important issue.

水中に存在するダイオキシン類を分離・除去する方法としては、例えば、活性炭を用いる吸着分離法が挙げられる。例えば、下記特許文献1には、活性炭が流動している膜分離装置内に被処理液を導入し、水に溶解したダイオキシン類を活性炭に吸着させ、活性炭や浮遊物質などの固形分を膜分離によって除去してダイオキシン類を分離・除去する方法が開示されている。この方法では、水に溶解したダイオキシン類の収集・除去のために、活性炭に吸着されているダイオキシン類を膜を通して濾過・分離する必要がある。
吸着する物質に関して、活性炭は選択性を有していない。すなわち、活性炭はダイオキシン類のような有害物質以外に、例えば、ビタミン類などのような栄養物質(有用物質)をも吸着し得る。それ故、活性炭は、有害物質と有用物質とが共存している環境下で使用するためには適していない。
特開2002−239347
Examples of a method for separating and removing dioxins present in water include an adsorption separation method using activated carbon. For example, in Patent Document 1 below, a liquid to be treated is introduced into a membrane separation apparatus in which activated carbon is flowing, dioxins dissolved in water are adsorbed on the activated carbon, and solid components such as activated carbon and suspended solids are subjected to membrane separation. Discloses a method for separating and removing dioxins by removing them. In this method, in order to collect and remove dioxins dissolved in water, it is necessary to filter and separate the dioxins adsorbed on the activated carbon through a membrane.
Activated carbon has no selectivity with respect to the adsorbing material. That is, activated carbon can adsorb nutrient substances (useful substances) such as vitamins in addition to harmful substances such as dioxins. Therefore, activated carbon is not suitable for use in an environment where harmful substances and useful substances coexist.
JP 2002-239347 A

本発明者らは、水に溶解したダイオキシン類を分離・除去する方法として、前述の活性炭を用いる吸着分離法以外に、DNAを用いる分離法を提案した(特願2003−008310参照)。すなわち、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) という現象を利用する方法である。
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。それ故、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。
この場合、DNAの原料としては、魚類の白子が有用である。魚類の白子はDNA及びタンパク質を多量に含んでおり、非常に栄養価の高い食材であることが知られている。しかしながら魚類の白子はごく一部が鮮食用として利用されているのみで、加工の困難さ、保存性等の理由からその利用分野は限られており、大部分は廃棄処分されていた。特に、北海道で大量に水揚げされる鮭の白子は、年間1万トン以上が飼料や肥料に使用される外は、廃棄処分されている。従って、DNAの原料として魚類の白子を使用すれば、水産資源をより有効に活用することができる。
The present inventors have proposed a separation method using DNA in addition to the aforementioned adsorption separation method using activated carbon as a method for separating and removing dioxins dissolved in water (see Japanese Patent Application No. 2003-008310). That is, it is a method that utilizes a phenomenon called intercalation in which a chemical substance having a planar structure is inserted in parallel during the stacking of base pairs inside the double helix of DNA.
Since intercalation of DNA selectively separates and removes chemical substances having a planar structure, for example, chemical substances having a three-dimensional structure such as vitamins are not separated or removed. Therefore, when DNA intercalation is used, for example, only specific types of harmful chemical substances having a planar structure are selectively separated and removed from the liquid to be treated in which chemical substances of various structures coexist. In addition, useful substances such as vitamins having a three-dimensional structure can be left in the liquid to be treated without being separated and removed.
In this case, a fish larva is useful as a DNA raw material. Fish larvae contain a large amount of DNA and protein, and are known to be very nutritious foods. However, only a small portion of the fish larvae is used for fresh food, and its field of use is limited for reasons such as difficulty in processing and preservation, and most of them have been discarded. In particular, salmon roe that is landed in Hokkaido in large quantities is disposed of, except that more than 10,000 tons per year are used for feed and fertilizer. Therefore, fish resources can be used more effectively by using fish larva as a raw material for DNA.

本発明は、被処理液中に溶解したダイオキシン類を、選択的に、効率良く且つ低コストで分離し除去するために用いることができるDNA含有ポリスルホン微小球、及びそれを用いるダイオキシン類の分離・除去方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to DNA-containing polysulfone microspheres that can be used to selectively and efficiently separate and remove dioxins dissolved in a liquid to be treated, and dioxins using the same. An object is to provide a removal method.

本発明者等は、被処理液中に溶解したダイオキシン類の分離・除去手段について鋭意研究した結果、DNAを含有するポリスルホン微小球を使用することにより、被処理液からダイオキシン類を選択的に、効率良く分離し除去し得ることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of diligent research on the means for separating and removing dioxins dissolved in the liquid to be treated, the present inventors have selectively used dioxins from the liquid to be treated by using polysulfone microspheres containing DNA. The present invention has been completed by finding that it can be separated and removed efficiently.

本請求項1のDNA含有ポリスルホン微小球は、ポリスルホンからなる中空微小球内にDNAがカプセル封入されていることを特徴とする。
本請求項2のDNA含有ポリスルホン微小球は、ポリスルホンからなる微小球において外側の厚肉部と内部の空孔とからなり、該空孔内にDNAが充填されており、且つ、前記厚肉部は、該微小球表面と該空孔を連通する、小分子は通過可能であるがDNA高分子は通過不可の大きさの貫通孔を形成してなることを特徴とする。
本請求項3のダイオキシン類の分離・除去方法は、本請求項1記載のDNA含有ポリスルホン微小球をダイオキシン類を含有する被処理液と接触させ、ダイオキシン類をDNAにインターカレーションにより捕捉させて分離し除去することを特徴とする。
The DNA-containing polysulfone microsphere according to claim 1 is characterized in that DNA is encapsulated in a hollow microsphere made of polysulfone.
The DNA-containing polysulfone microsphere according to claim 2 is composed of an outer thick part and an inner hole in the microsphere made of polysulfone, the hole is filled with DNA, and the thick part Is characterized in that it forms a through-hole that communicates the surface of the microsphere with the pores and allows small molecules to pass through but does not allow DNA macromolecules to pass through.
The method for separating and removing dioxins according to claim 3 comprises contacting the DNA-containing polysulfone microspheres according to claim 1 with a liquid to be treated containing dioxins, and capturing the dioxins on DNA by intercalation. It is characterized by separating and removing.

本請求項4のDNA含有ポリスルホン微小球は、ポリスルホンからなる多孔性微小球内にDNAが充填されていることを特徴とする。
本請求項5のダイオキシン類の分離・除去方法は、本請求項4記載のDNA含有ポリスルホン微小球をダイオキシン類を含有する被処理液と接触させ、ダイオキシン類をDNAにインターカレーションにより捕捉させて分離し除去することを特徴とする。
The DNA-containing polysulfone microsphere according to claim 4 is characterized in that DNA is filled in a porous microsphere made of polysulfone.
The method for separating / removing dioxins according to claim 5 comprises contacting the DNA-containing polysulfone microspheres according to claim 4 with a liquid to be treated containing dioxins, and allowing the dioxins to be captured by DNA by intercalation. It is characterized by separating and removing.

本発明では、DNA含有ポリスルホン微小球と被処理液を接触させ、ポリスルホン微小球に含有されているDNAの塩基対の間にダイオキシン類をインターカレーションにより捕捉させることにより、被処理液中に溶解したダイオキシン類を、選択的に、効率良く分離し除去することができる。
本発明のDNA含有ポリスルホン微小球、及びそれを用いるダイオキシン類の分離・除去方法は、DNAのインターカレーションを利用することにより、種々の構造の化学物質が共存している被処理液から、平面構造を有する有害なダイオキシン類を選択的に分離・除去し、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ができ、分離・除去する物質に関して優れた選択性を有する。
また、前記DNAとして、従来その大部分が廃棄されていた魚類の白子由来のDNAを使用可能であり、水産資源を有用に利用することができる。
In the present invention, DNA-containing polysulfone microspheres are brought into contact with the liquid to be treated, and dioxins are captured by intercalation between the DNA base pairs contained in the polysulfone microspheres to dissolve in the liquid to be treated. The dioxins thus obtained can be selectively separated and removed efficiently.
The DNA-containing polysulfone microspheres of the present invention and the method for separating and removing dioxins using the same can be obtained from a liquid to be treated in which chemical substances of various structures coexist by using DNA intercalation. The harmful dioxins having a structure are selectively separated and removed, and useful substances such as vitamins having a three-dimensional structure are not separated and removed but can be left in the liquid to be treated and separated and removed. Excellent selectivity with respect to material.
In addition, as the DNA, DNA derived from the white larvae of fish, which has been mostly discarded, can be used, and marine resources can be used effectively.

<ダイオキシン類について>
以下に、ダイオキシン類3種の基本骨格構造を有する化合物を示す。

Figure 0004182351
これら3種の基本骨格構造を有する化合物のベンゼン環の水素原子が塩素原子で置換されることにより、ダイオキシン類を構成する多くの異性体〔(ジベンゾ−p−ダイオキシンからは75種類、ジベンゾフランから135種類、そしてビフェニルから13種類(コプラナーポリ塩化ビフェニルとして)〕が生じる。ポリ塩素化ビフェニル(PCB)のうち、2つ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もの(コプラナーPCB)をダイオキシン類に含める。
それ故、前述のように、ダイオキシン類は、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)及びコプラナーポリ塩化ビフェニル(PCB)を包含する。 <About dioxins>
Hereinafter, compounds having three basic skeleton structures of dioxins are shown.
Figure 0004182351
By replacing the hydrogen atom of the benzene ring of the compounds having these three basic skeleton structures with chlorine atoms, many isomers constituting dioxins [(75 from dibenzo-p-dioxin, 135 from dibenzofuran, 13 types from biphenyl (as coplanar polychlorinated biphenyl)] Polychlorinated biphenyl (PCB) having a planar molecular structure in which the rotation of two benzene rings is restricted (coplanar PCB) Is included in dioxins.
Thus, as mentioned above, dioxins include polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD), polychlorinated dibenzofurans (PCDF) and coplanar polychlorinated biphenyls (PCB).

<臭化エチジウム及びアクリジンオレンジについて>
臭化エチジウムはDNA研究に用いる蛍光指示薬であり、DNAを赤く染色し、そして紫外線を照射することにより、橙色の蛍光を発生する。以下に、臭化エチジウムの構造式を示す。

Figure 0004182351
臭化エチジウムはダイオキシン類と同様に平面的な分子構造を有し、インターカレーションによってDNAに捕捉される。また、臭化エチジウムは発癌性物質でもある。それ故、本明細書において、臭化エチジウムをダイオキシン類のモデル化合物として使用し、種々の検討をしている。
アクリジンオレンジもDNA研究に用いる蛍光指示薬であり、DNAを赤色〜橙色に染色し、そして紫外線を照射することにより、橙色の蛍光を発生する。アクリジンオレンジも臭化エチジウムと同様、ダイオキシン類のモデル化合物として使用することができる。以下に、アクリジンオレンジの構造式を示す。
Figure 0004182351
<About ethidium bromide and acridine orange>
Ethidium bromide is a fluorescent indicator used for DNA research, and it produces orange fluorescence by staining DNA red and irradiating it with ultraviolet light. The structural formula of ethidium bromide is shown below.
Figure 0004182351
Like dioxins, ethidium bromide has a planar molecular structure and is trapped in DNA by intercalation. Ethidium bromide is also a carcinogen. Therefore, in this specification, ethidium bromide is used as a model compound for dioxins and various studies are made.
Acridine orange is also a fluorescent indicator used for DNA research, and it emits orange fluorescence by staining DNA with red to orange and irradiating with ultraviolet rays. Acridine orange, like ethidium bromide, can be used as a model compound for dioxins. The structural formula of acridine orange is shown below.
Figure 0004182351

<ダイオキシン類の分離・除去原理の説明>
以下、図1に基づいて、DNAの塩基対の間にダイオキシン類をインターカレーションにより捕捉することによるダイオキシン類の分離・除去原理を説明する。
図1(a)に示すように、本発明で用いる二本鎖DNAは、右巻き螺旋型を有する二本のポリヌクレオチド鎖からなる。DNAは核酸塩基(カチオン部)が螺旋の内側に存在し、リン酸基(アニオン部)が螺旋の外側に存在する。二本のポリヌクレオチド鎖の糖−リン酸骨格から、構造的相補性を有する平面的な塩基同士が螺旋の軸に対して垂直に、螺旋の中央部に向かって突出し合い、水素結合で結合している。DNAの二本鎖の塩基対と塩基対の間には、B型構造の場合、幅約1.1nm、高さ0.34nmの隙間があり、平面構造を有する小分子(例えば、ダイオキシン類や、ダイオキシン類のモデル化合物である臭化エチジウム及びアクリジンオレンジ)は、図1(b)に示すように、この隙間に入り込むことが可能であり、これをインターカレーションと呼ぶ。この現象は小分子の電荷や疎水性により促進される場合がある。ダイオキシン類は複数のベンゼン環からなる小分子であり、平面構造を有し、疎水性を示すことから、DNAを利用して液体中からダイオキシンを分離・除去することが可能である。
<Description of the principle of separation and removal of dioxins>
Hereinafter, the principle of separation and removal of dioxins by capturing dioxins between DNA base pairs by intercalation will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1 (a), the double-stranded DNA used in the present invention comprises two polynucleotide strands having a right-handed spiral shape. In DNA, a nucleobase (cation part) exists inside the helix, and a phosphate group (anion part) exists outside the helix. From the sugar-phosphate skeletons of two polynucleotide chains, planar bases having structural complementarity protrude perpendicular to the axis of the helix toward the center of the helix and are bonded by hydrogen bonds. ing. In the case of the B-type structure, there is a gap of about 1.1 nm in width and 0.34 nm in height between the double-stranded base pair of DNA and a small molecule having a planar structure (for example, dioxins or , Ethidium bromide and acridine orange, which are model compounds of dioxins), can enter this gap as shown in FIG. 1B, and this is called intercalation. This phenomenon may be promoted by the charge and hydrophobicity of small molecules. Dioxins are small molecules composed of a plurality of benzene rings, have a planar structure, and exhibit hydrophobicity, so that dioxins can be separated and removed from liquid using DNA.

<ポリスルホン微小球について>
ポリスルホン(PSf)は重要なポリマー材料の一つであり、PSfおよびPSfに基づく膜は、顕著な酸化的、熱的及び加水分解安定性を示すとともに、良好な機械的性質及び膜形成性を有する。それ故、本発明においては、ポリマー材料としてポリスルホンを選択した。PSf膜は、物質の分離に関する分野及び生物医学分野において広く使用されており、ほぼ全てのPSf膜は相転移法を用いて製造される。
a)PSf中空微小球
DNAをカプセル封入したPSf中空微小球は、液−液相分離法を用いて製造した。PSf中空微小球を用いて、被処理液からの臭化エチジウムの分離・除去について検討した。PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量は、PSf中空微小球を製造するのに使用したDNA溶液の濃度に依存し、PSf中空微小球の形態はポリマー濃度及び製造条件に依存した。PSf中空微小球により除去された臭化エチジウムの量は、主にカプセル封入されたDNAの量に依存し、微小球の形態もまた臭化エチジウムの除去に影響を与えた。
b)PSf多孔性微小球
DNAを充填したPSf多孔性微小球は、液−液相分離法を用いて製作した。PSf多孔性微小球を用いて、臭化エチジウム、アクリジンオレンジ及びダイオキシン類の除去について検討した。DNAを充填したPSf多孔性微小球は水中で安定である。PSf多孔性微小球の安定性及び/又は該微小球からのDNAの放出率は、該微小球の構造を変えることにより調節可能である。該微小球製造時のポリマー濃度を高めると、多孔度はより低くなり、微小球の表面の孔はより小さくなったが、微小球の安定性はより高まり、微小球からのDNAの放出率はより減少した。更に、該微小球の乾燥温度も該微小球の安定性に影響を与えた。DNAを充填したPSf多孔性微小球は、臭化エチジウム、アクリジンオレンジ、ジベンゾ−p−ダイオキシン、ジベンゾフラン及びビフェニルを効果的に分離す
ることができた。該微小球により除去された臭化エチジウムの量は充填されたDNAの量及び微小球の構造に依存した。
<About polysulfone microspheres>
Polysulfone (PSf) is one of the important polymer materials, and membranes based on PSf and PSf exhibit outstanding oxidative, thermal and hydrolytic stability, as well as good mechanical properties and film-forming properties . Therefore, in the present invention, polysulfone was selected as the polymer material. PSf membranes are widely used in the field of material separation and in biomedical fields, and almost all PSf membranes are manufactured using a phase transition method.
a) PSf hollow microspheres PSf hollow microspheres encapsulating DNA were produced using a liquid-liquid phase separation method. The separation / removal of ethidium bromide from the liquid to be treated was examined using PSf hollow microspheres. The amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres depended on the concentration of the DNA solution used to produce PSf hollow microspheres, and the morphology of PSf hollow microspheres depended on the polymer concentration and production conditions. The amount of ethidium bromide removed by the PSf hollow microspheres was mainly dependent on the amount of encapsulated DNA, and the morphology of the microspheres also affected the removal of ethidium bromide.
b) PSf porous microspheres PSf porous microspheres filled with DNA were prepared using a liquid-liquid phase separation method. The removal of ethidium bromide, acridine orange and dioxins was examined using PSf porous microspheres. PSf porous microspheres filled with DNA are stable in water. The stability of PSf porous microspheres and / or the release rate of DNA from the microspheres can be adjusted by changing the structure of the microspheres. Increasing the polymer concentration during the production of the microspheres resulted in a lower porosity and smaller pores on the surface of the microspheres, but the stability of the microspheres increased further, and the release rate of DNA from the microspheres was Decreased more. Furthermore, the drying temperature of the microspheres also affected the stability of the microspheres. PSf porous microspheres loaded with DNA were able to effectively separate ethidium bromide, acridine orange, dibenzo-p-dioxin, dibenzofuran and biphenyl. The amount of ethidium bromide removed by the microspheres depended on the amount of DNA loaded and the structure of the microspheres.

<DNA含有PSf微小球を用いるダイオキシン類の分離・除去方法について>
本発明のダイオキシン類の分離・除去方法において、被処理液とDNA含有PSf微小球とを接触させる様式は特に制限されず、例えば、本発明のDNA含有PSf微小球を充填したカラムに被処理液を流通させる方法(連続法)、被処理液中に本発明のDNA含有ポリスルホン微小球を添加し撹拌する方法(バッチ法)等を挙げることができる。
前記連続法において、ダイオキシン類を含むカラム内のPSf微小球は適宜取り替える。また、前記バッチ法において、ダイオキシン類を含むPSf微小球は濾過などの方法により取り除く。
<Method for separating and removing dioxins using DNA-containing PSf microspheres>
In the dioxin separation / removal method of the present invention, the manner in which the liquid to be treated is brought into contact with the DNA-containing PSf microspheres is not particularly limited. For example, the liquid to be treated is packed in the column packed with the DNA-containing PSf microspheres of the present invention. And the like (continuous method), a method of adding the DNA-containing polysulfone microspheres of the present invention to the liquid to be treated and stirring (batch method), and the like.
In the continuous method, the PSf microspheres in the column containing dioxins are appropriately replaced. In the batch method, PSf microspheres containing dioxins are removed by a method such as filtration.

<DNA原料について>
本発明のPSf微小球に含有させるDNAは、例えば、魚類の白子を原料としたものを使用することができる。魚類の白子の核はDNAを多く含み、また従来は廃棄されていた材料であることから、DNAを安価に大量生産するための原料として適している。前記の魚類としては例えば鮭、鰊、鱒、鱈等を挙げることができ、これらの白子から皮、筋、血管等を除去した後、精製して油分を除き、生成することによってDNAを得ることができる。
<About DNA raw materials>
The DNA contained in the PSf microspheres of the present invention can be, for example, one made from a fish larva. Since fish larvae contain a lot of DNA and are conventionally discarded materials, they are suitable as raw materials for mass-producing DNA at low cost. Examples of the fish can include salmon, salmon, salmon, salmon, etc., and after removing skin, muscles, blood vessels, etc. from these larvae, purify them to remove oil and produce DNA by production. Can do.

1.PSf中空微小球
1−1.材料及びその調製方法
1−1−1.PSf溶液及びDNA溶液の製造
PSf(平均Mn約26000、Aldrich Chemical Company, Inc.製)をN−メチル−2−ピロリジノン(NMP;HPLCグレード、99+%、Aldrich Chemical Company, Inc.製)に溶解して、5種類のPSf溶液を得た。濃度は5質量%、7.5質量%、10質量%、12.5質量%及び15質量%であった。鮭の白子からの二本鎖DNA(ナトリウム塩、分子量5×106 )をYuki Fine Chemical Co., Ltd.から入手した。前記DNAを蒸留水に溶解した。その濃度は1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL及び5mg/mLであった。全ての材料は、更なる精製なしに使用した。
1. PSf hollow microsphere 1-1. Material and Preparation Method 1-1-1. Preparation of PSf solution and DNA solution PSf (average Mn about 26000, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP; HPLC grade, 99 +%, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.). Thus, five types of PSf solutions were obtained. The concentrations were 5% by mass, 7.5% by mass, 10% by mass, 12.5% by mass and 15% by mass. Double stranded DNA (sodium salt, molecular weight 5 × 10 6 ) from camellia white child was obtained from Yuki Fine Chemical Co., Ltd. The DNA was dissolved in distilled water. The concentrations were 1 mg / mL, 2 mg / mL, 3 mg / mL, 4 mg / mL and 5 mg / mL. All materials were used without further purification.

1−1−2.DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の製造
二本鎖DNAの水溶液を内径1mmの注射針を使用して前記PSf溶液に注入して、60rpmで20秒間撹拌し、次に、得られた球状物をポリマー溶液から除去し、数秒大気中に曝し、その後、球状物を水中に投入した。球状物を水中に3日間定温放置して球状物中の溶媒を溶出させ、本発明の、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球を得た。
1-1-2. Production of DNA-encapsulated PSf hollow microspheres An aqueous solution of double-stranded DNA was injected into the PSf solution using an injection needle having an inner diameter of 1 mm, and stirred at 60 rpm for 20 seconds. Was removed from the polymer solution and exposed to the atmosphere for a few seconds, after which the spheroids were poured into water. The spherical product was allowed to stand in water for 3 days to elute the solvent in the spherical product to obtain PSf hollow microspheres encapsulating DNA of the present invention.

1−1−3.走査電子顕微鏡(SEM)検査
本発明の、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の試料を室温で乾燥させ、次に片刃の剃刀で切断し、試料支持体上に置き、金層で被覆した。SEM像は、S−2500C顕微鏡(電圧=20kV、日立社製)を使用して記録した。
1-1-3. Scanning Electron Microscope (SEM) Examination Samples of PSf hollow microspheres encapsulating DNA of the present invention were dried at room temperature, then cut with a single-edged razor, placed on a sample support, and coated with a gold layer. SEM images were recorded using an S-2500C microscope (voltage = 20 kV, manufactured by Hitachi).

1−1−4.PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量
PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量は以下の工程で測定した:前記微小球を2つの部分に切断し、100℃で1時間、1M塩酸溶液で加水分解した。溶液中のDNAの量を、UV−VIS分光光度計U−200A(日立社製)を使用して260nmでの吸収度によって定量した。
1-1-4. The amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres The amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres was measured by the following process: the microspheres were cut into two parts and 1 hour at 100 ° C. Hydrolysis with 1M hydrochloric acid solution. The amount of DNA in the solution was quantified by absorbance at 260 nm using a UV-VIS spectrophotometer U-200A (Hitachi).

1−1−5.DNAをカプセル封入したPSf中空微小球による臭化エチジウムの分離及
び除去
臭化エチジウム(EB)水溶液を、本発明の、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の機能確認テストに使用した。DNAをカプセル封入したPSf中空微小球内のEBの分離は、以下の工程にて試験した:DNAをカプセル封入したPSf中空微小球(微小球10個、乾燥質量で合計約25mg)をEB水溶液(7mL、10mM)に投入し、室温で24時間放置した。DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の存在下又は非存在下(対照)にて、EBの分離を、EB溶液の吸収スペクトルによって確認した。溶液中のEBの量はUV−VIS分光光度計U−200A(日立社製)を使用して480nmでの吸収度によって定量した。
1-1-5. Separation and removal of ethidium bromide by PSf hollow microspheres encapsulated with DNA An aqueous ethidium bromide (EB) solution was used in the functional verification test of PSf hollow microspheres encapsulating DNA of the present invention. The separation of EBs in PSf hollow microspheres encapsulated with DNA was tested in the following steps: PSf hollow microspheres encapsulating DNA (10 microspheres, total dry weight about 25 mg) were added to an EB aqueous solution ( 7 mL, 10 mM) and left at room temperature for 24 hours. The separation of EBs was confirmed by the absorption spectrum of the EB solution in the presence or absence (control) of PSf hollow microspheres encapsulating DNA. The amount of EB in the solution was quantified by absorbance at 480 nm using a UV-VIS spectrophotometer U-200A (manufactured by Hitachi).

1−2.結果及び検討
1−2−1.PSf中空微小球の製造について
DNA溶液をPSf溶液に加えた時、溶媒NMPと水との急速な交換に起因する液−液相分離が起こり、表皮層が形成された。引き続きPSfが沈殿し、初期のPSf微小球が形成された。初期のPSf微小球がポリマー溶液から除去され大気に曝されると、該微小球の外表面は次第に固化する。また、初期のPSf微小球を水中に置いても、PSfを完全に固化することができる。前記微小球の壁には小さい孔が存在した。小さい分子は前記微小球の孔を通過することができるが、非常に大きな分子は前記微小球の孔を通過することができない。従って、水分子やその他の小さい分子は自由に前記微小球の壁を通過できるが、二本鎖DNA(巨大分子)は前記微小球内にカプセル封入された。
二本鎖DNA溶液が5質量%未満のPSf溶液に加えられた場合、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球を形成することは困難であった。PSfの濃度が約15質量%の場合、25℃で溶液の相分離を起こすためには3質量%ないし4質量%の低い含水量を要するが、PSf濃度が約5%の場合、相分離を起こすためには6質量%ないし8質量%の高い含有量を要した。低濃度PSf溶液を使用した場合、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の後部に長い尾が形成された。15質量%を越える非常に高濃度のPSf溶液を用いた場合、ポリマーの粘度は非常に高く、DNAを含む水滴をポリマー溶液に注入することができず、従って、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球を形成することができなかった。
DNA水溶液を低温で貯蔵しても、DNAは水に溶解されると容易に劣化して悪臭を持つことは周知である。DNA水溶液をPSf微小球内にカプセル封入すると、水は前記微小球の壁の孔を通過して蒸発し得る。水が蒸発すると、DNAはPSf中空微小球内に乾燥固体状態で保持される。それはDNAの安定貯蔵にとって好ましい。
1-2. Results and examination 1-2-1. Production of PSf hollow microspheres When the DNA solution was added to the PSf solution, liquid-liquid phase separation caused by rapid exchange between the solvent NMP and water occurred, and a skin layer was formed. Subsequently, PSf precipitated and initial PSf microspheres were formed. As the initial PSf microspheres are removed from the polymer solution and exposed to the atmosphere, the outer surface of the microspheres gradually solidifies. Even if the initial PSf microspheres are placed in water, PSf can be completely solidified. There were small holes in the walls of the microspheres. Small molecules can pass through the microsphere pores, but very large molecules cannot pass through the microsphere pores. Therefore, water molecules and other small molecules can freely pass through the wall of the microsphere, but double-stranded DNA (macromolecule) was encapsulated in the microsphere.
When a double-stranded DNA solution was added to a PSf solution of less than 5% by mass, it was difficult to form PSf hollow microspheres encapsulating DNA. When the PSf concentration is about 15% by mass, a low water content of 3% to 4% by mass is required to cause phase separation of the solution at 25 ° C., but when the PSf concentration is about 5%, phase separation is performed. In order to wake up, a high content of 6% to 8% by weight was required. When a low-concentration PSf solution was used, a long tail was formed at the rear of the PSf hollow microsphere encapsulating DNA. When a very high concentration PSf solution exceeding 15% by mass is used, the viscosity of the polymer is very high, and water droplets containing DNA cannot be injected into the polymer solution. A sphere could not be formed.
It is well known that even when an aqueous DNA solution is stored at a low temperature, the DNA easily deteriorates and has a bad odor when dissolved in water. When an aqueous DNA solution is encapsulated in PSf microspheres, water can evaporate through the pores of the microsphere walls. As the water evaporates, the DNA is retained in a dry solid state within the PSf hollow microspheres. It is preferred for stable storage of DNA.

1−2−2.DNAをカプセル封入したPSf中空微小球の構造について
DNAをカプセル封入したPSf中空微小球は球状の外観を有し、尾状の構造を有する場合もある。本実施例の微小球のサイズは直径約3mmで一律であったが、それは、液−液相分離法にて通常得られるポリマー微小球よりはるかに大きい。
図2に、実施例1の、DNAをカプセル封入したPSf中空微小球を示す。図2(a)は実施例1の前記PSf中空微小球の正面図であり、図2(b)は、図2(a)をA−A線に沿って切断した断面図である。図2(a)において、ポリスルホン中空微小球1の厚肉部2には、多数の微細孔3が開いているのが判る。
微細孔3は、厚肉部2の表面から、図2(b)に示す空孔4まで貫通した孔である。微細孔3は、直線的、曲線的又はこれらが組み合わされた形状にて、厚肉部2の表面から空孔4まで貫通している。微細孔3の開口部の形状も、円形、楕円形、不定形等の種々の形状を取り得る。それ故、微細孔3の開口部の大きさ(例えば、平均径)は、厚肉部2の表面から空孔4に至るまで、種々に変化し得る。
水やダイオキシン類のような小分子は、微細孔3の開口部を、厚肉部2の表面から空孔4に至るまで通過することができる。しかしながら、DNA高分子は、厚肉部2の表面から空孔4に至る微細孔3の開口部のうち、狭い開口部(断面積の小さい開口部)の部分を
通過することができない。従って、実施例1のポリスルホン中空微小球1を用いて被処理液を処理する際、水やダイオキシン類のような小分子は、微細孔3を通過して、DNAを含有する空孔4と厚肉部2の表面との間を自由に移動することができるが、空孔4内に含有されているDNAは、微細孔3を通過してポリスルホン中空微小球1の外部に出ることができず、空孔4内に閉じ込められたままである。微細孔3の直径(平均径)は、例えば、ポリスルホン中空微小球1の表面において、数nm以下である。
図2(b)において、DNA水溶液は、製造当初は、ポリスルホン中空微小球1内にカプセル封入されていた。厚肉部2に存在する多数の微細孔3のために、ポリスルホン中空微小球1が大気に曝されると、水は、ポリスルホン中空微小球1の内部から、厚肉部2を通って蒸発し、空孔4が形成される。空孔4内のDNA分子は、ポリスルホン中空微小球1の内表面に、乾燥固体として白点状に残ることが確認されている。
下記表1に示される様に、PSf濃度はポリスルホン中空微小球1の壁厚及び重量に著しい影響を有した。

表1:ポリスルホン中空微小球の壁厚及び重量に対するPSf濃度の影響(試料数10)
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PSf濃度 壁厚 質量
(質量%) (mm) (mg)
─────────────────────────────────────
7.5 0.089±0.02 1.64±0.23
10 0.142±0.05 2.15±0.34
12.5 0.191±0.08 3.26±0.50
15 0.221±0.10 3.84±0.65
─────────────────────────────────────
PSf濃度が高くなると、ポリスルホン中空微小球の壁厚及び質量が増加するのが判る。データは、平均値±標準偏差として表わす。
1-2-2. Structure of PSf hollow microspheres encapsulating DNA PSf hollow microspheres encapsulating DNA have a spherical appearance and may have a tail-like structure. The size of the microspheres in this example was uniform with a diameter of about 3 mm, which is much larger than the polymer microspheres usually obtained by liquid-liquid phase separation.
FIG. 2 shows PSf hollow microspheres of Example 1 encapsulating DNA. 2A is a front view of the PSf hollow microsphere of Example 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A taken along the line AA. In FIG. 2A, it can be seen that a large number of micropores 3 are opened in the thick portion 2 of the polysulfone hollow microsphere 1.
The minute hole 3 is a hole penetrating from the surface of the thick part 2 to the hole 4 shown in FIG. The fine hole 3 penetrates from the surface of the thick part 2 to the hole 4 in a straight line, a curved line or a combination thereof. The shape of the opening of the microhole 3 can also take various shapes such as a circle, an ellipse, and an indefinite shape. Therefore, the size (for example, the average diameter) of the openings of the fine holes 3 can be variously changed from the surface of the thick part 2 to the holes 4.
Small molecules such as water and dioxins can pass through the opening of the fine hole 3 from the surface of the thick part 2 to the hole 4. However, the DNA polymer cannot pass through a narrow opening (opening having a small cross-sectional area) among the openings of the fine holes 3 extending from the surface of the thick part 2 to the holes 4. Therefore, when the liquid to be treated is treated using the polysulfone hollow microsphere 1 of Example 1, small molecules such as water and dioxins pass through the micropores 3 and are thicker than the pores 4 containing DNA. Although it can move freely between the surfaces of the meat part 2, the DNA contained in the pores 4 cannot pass through the micropores 3 and go out of the polysulfone hollow microspheres 1. , It remains confined in the hole 4. The diameter (average diameter) of the micropores 3 is, for example, several nm or less on the surface of the polysulfone hollow microsphere 1.
In FIG. 2 (b), the aqueous DNA solution was initially encapsulated in the polysulfone hollow microsphere 1. When the polysulfone hollow microsphere 1 is exposed to the atmosphere due to the large number of micropores 3 present in the thick wall portion 2, water evaporates from the inside of the polysulfone hollow microsphere 1 through the thick wall portion 2. A hole 4 is formed. It has been confirmed that the DNA molecules in the pores 4 remain as white dots on the inner surface of the polysulfone hollow microsphere 1 as a dry solid.
As shown in Table 1 below, the PSf concentration had a significant effect on the wall thickness and weight of the polysulfone hollow microspheres 1.

Table 1: Effect of PSf concentration on wall thickness and weight of polysulfone hollow microspheres (10 samples)
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PSf concentration Wall thickness Mass
(Mass%) (mm) (mg)
─────────────────────────────────────
7.5 0.089 ± 0.02 1.64 ± 0.23
10 0.142 ± 0.05 2.15 ± 0.34
12.5 0.191 ± 0.08 3.26 ± 0.50
15 0.221 ± 0.10 3.84 ± 0.65
─────────────────────────────────────
It can be seen that as the PSf concentration increases, the wall thickness and mass of the polysulfone hollow microspheres increase. Data are expressed as mean ± standard deviation.

1−2−3.PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量
図3に、PSf溶液のPSf濃度を変えてPSf中空微小球を製造した場合の、DNA溶液のDNA濃度(横軸;単位mg/mL)と、製造されたPSf中空微小球内のDNAの量(縦軸;単位mg/g)との関係を示す。PSf中空微小球の製造時に用いたDNA溶液のDNA濃度が増加するに従い、PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量は増加した。PSf中空微小球の製造時に、低いPSf濃度(7.5質量%)のPSf溶液を用いた場合、PSf中空微小球の初期の形成が困難であり、またDNAはPSf中空微小球から溶出され易いので、PSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量は低かった。
しかしながら、10質量%PSf溶液にて製造したPSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量は、PSf中空微小球の重量が、12.5質量%PSf溶液にて製造したPSf中空微小球の重量より少ないため、同じDNA濃度において、12.5質量%PSf溶液にて製造したPSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量より多かった。10質量%PSf溶液にて製造したPSf中空微小球及び12.5質量%PSf溶液にて製造したPSf中空微小球の二種類のPSf中空微小球を比較すると、カプセル封入されたDNAの絶対量は同じであった。PSf中空微小球の製造に使用したDNAの総量に対するPSf中空微小球内にカプセル封入されたDNAの量の比率は、それぞれ、7.5質量%PSf溶液では約20質量%、10質量%及び12.5質量%PSf溶液では80質量%であった。
1-2-3. 3. Amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres FIG. 3 shows the DNA concentration (horizontal axis; unit mg / mL) of the DNA solution when PSf hollow microspheres were produced by changing the PSf concentration of the PSf solution. The relationship between the amount of DNA in the produced PSf hollow microspheres (vertical axis; unit mg / g) is shown. As the DNA concentration of the DNA solution used in the production of PSf hollow microspheres increased, the amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres increased. When a PSf solution having a low PSf concentration (7.5% by mass) is used in the production of PSf hollow microspheres, the initial formation of PSf hollow microspheres is difficult, and DNA is easily eluted from PSf hollow microspheres. Therefore, the amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres was low.
However, the amount of DNA encapsulated in the PSf hollow microspheres produced with the 10% by mass PSf solution is the same as that of the PSf hollow microspheres produced with the 12.5% by mass PSf solution. Because it was less than the weight, it was more than the amount of DNA encapsulated in PSf hollow microspheres made with 12.5 wt% PSf solution at the same DNA concentration. Comparing two types of PSf hollow microspheres, PSf hollow microspheres produced with 10% by mass PSf solution and PSf hollow microspheres produced with 12.5% by mass PSf solution, the absolute amount of encapsulated DNA is It was the same. The ratio of the amount of DNA encapsulated in the PSf hollow microspheres to the total amount of DNA used in the production of the PSf hollow microspheres was about 20%, 10% and 12% in the 7.5% by weight PSf solution, respectively. It was 80% by mass in a 0.5% by mass PSf solution.

1−2−4.実施例1のPSf中空微小球の利用
実施例1の微小球は、ダイオキシン類の分離及び除去に使用することができる。本実施例においては、前記微小球を、ダイオキシン類のモデル化合物として用いた臭化エチジウ
ム(EB)をその水溶液から除去するのに使用した。
図4に、10mM臭化エチジウム水溶液の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、該水溶液に実施例1の微小球を添加・混合し、24時間放置した後の該水溶液の吸収スペクトル〔使用前(b)〕を示す。使用前(a)では、10mM臭化エチジウム水溶液は、約480nmに最大吸収ピークを示す。しかしながら、実施例1の微小球が10mM臭化エチジウムに添加されると、前記の最大吸収ピークは消失した。
白色の実施例1の微小球は、臭化エチジウム溶液中に約30秒間、定温にて放置した後は、前記微小球の表面への臭化エチジウムの吸着により赤色に染まった。24時間、定温にて放置した後、前記微小球内の二本鎖DNAに臭化エチジウムがインターカレーションしたため、前記微小球の色は赤色からサーモンピンクに変化した。比較のために用いた、DNAを含まないPSf中空微小球は、臭化エチジウム溶液中に定温にて放置された時、その色はサーモンピンクであった。
図5に、DNA溶液のDNA濃度を変えて実施例1の微小球及び対照微小球(DNAを含まない)を製造した場合(DNA濃度;0mg/mL、1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL及び5mg/mL)の、経過時間(横軸;単位時間)と、除去された臭化エチジウム(EB)の量(縦軸;単位質量%)との関係を示す。PSf溶液は、PSf濃度10質量%のものを用いた。DNAを含まない対照微小球(DNA濃度;0mg/mL)は、極少量のEBを分離したのみであり、24時間後であってさえ、EBの分離量は8質量%を越えなかった。最初の2時間が経過するまで、異なる濃度にてDNAをカプセル封入した個々の微小球について、除去されたEBの量にさしたる差はなかったが、2時間経過以後、カプセル封入されたDNAの量に応じて、除去されたEBの量は大きな差を示した。除去されたEBの総量は、カプセル封入されたDNAの量に依存していた。すなわち、24時間経過後の除去されたEBの量は、個々に異なる量のDNAを含有する微小球の間で異なり、1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL及び5mg/mLのDNA溶液にて製造された微小球では夫々、61.5質量%、78.7質量%、81.4質量%及び85.6質量%であった。
図6に、PSf溶液のPSf濃度を変えて実施例1の微小球を製造した場合(PSf濃度;7.5質量%、10質量%及び12.5質量%)の、経過時間(横軸;単位時間)と、除去された臭化エチジウム(EB)の量(縦軸;単位質量%)との関係を示す。DNA溶液は、DNA濃度2mg/mLのものを用いた。最初は、異なるPSf濃度のPSf溶液を用いて製造した個々の微小球について、除去されたEBの量にさしたる差はなかったが、24時間、定温にて放置した後の除去されたEB量は、個々の微小球の間で著しい差を示した。カプセル封入されたDNAの量は、7.5質量%PSf溶液にて製造した微小球では他に比べ非常に低く、従って、除去されたEBの量も他に比べ、より少なかった。12.5質量%PSf溶液にて製造した微小球での除去されたEBの量は、10質量%PSf溶液にて製造した微小球での除去されたEBの量よりも少し少なかった。
1-2-4. Use of PSf hollow microspheres of Example 1 The microspheres of Example 1 can be used for separation and removal of dioxins. In this example, the microspheres were used to remove ethidium bromide (EB) used as a model compound for dioxins from the aqueous solution.
FIG. 4 shows an ultraviolet-visible absorption spectrum of an aqueous 10 mM ethidium bromide solution (before use (a)) and an absorption spectrum of the aqueous solution after adding and mixing the microspheres of Example 1 to the aqueous solution and allowing to stand for 24 hours. Before use (b)]. Before use (a), the 10 mM ethidium bromide aqueous solution shows a maximum absorption peak at about 480 nm. However, when the microspheres of Example 1 were added to 10 mM ethidium bromide, the maximum absorption peak disappeared.
The white microspheres of Example 1 were stained in red by the adsorption of ethidium bromide onto the surface of the microspheres after being left in the ethidium bromide solution at a constant temperature for about 30 seconds. After being allowed to stand at a constant temperature for 24 hours, ethidium bromide was intercalated into the double-stranded DNA in the microsphere, so that the color of the microsphere changed from red to salmon pink. The PSf hollow microspheres containing no DNA used for comparison had a salmon pink color when left in an ethidium bromide solution at a constant temperature.
FIG. 5 shows the case where the microspheres of Example 1 and the control microspheres (without DNA) were produced by changing the DNA concentration of the DNA solution (DNA concentrations: 0 mg / mL, 1 mg / mL, 2 mg / mL, 3 mg / The relationship between the elapsed time (horizontal axis; unit time) and the amount of ethidium bromide (EB) removed (vertical axis; unit mass%) in mL and 5 mg / mL is shown. A PSf solution having a PSf concentration of 10% by mass was used. Control microspheres without DNA (DNA concentration; 0 mg / mL) only separated very small amounts of EB, and even after 24 hours, the amount of EB separated did not exceed 8% by weight. Until the first 2 hours, there was no difference in the amount of EB removed for individual microspheres encapsulated with DNA at different concentrations, but after 2 hours the amount of DNA encapsulated In response, the amount of EB removed showed a large difference. The total amount of EB removed was dependent on the amount of encapsulated DNA. That is, the amount of EB removed after the lapse of 24 hours differs among microspheres containing different amounts of DNA individually, in 1 mg / mL, 2 mg / mL, 3 mg / mL and 5 mg / mL DNA solutions. And 61.5% by mass, 88.7% by mass, and 85.6% by mass, respectively.
In FIG. 6, when the microspheres of Example 1 were manufactured by changing the PSf concentration of the PSf solution (PSf concentration: 7.5 mass%, 10 mass%, and 12.5 mass%), the elapsed time (horizontal axis; (Unit time) and the amount of ethidium bromide (EB) removed (vertical axis; unit mass%). A DNA solution having a DNA concentration of 2 mg / mL was used. Initially, there was no significant difference in the amount of EB removed for individual microspheres produced using PSf solutions with different PSf concentrations, but the amount of EB removed after standing at constant temperature for 24 hours was , Showed significant differences between individual microspheres. The amount of encapsulated DNA was much lower in the microspheres made with the 7.5 wt% PSf solution, and therefore the amount of EB removed was also lower than the others. The amount of EB removed with microspheres made with 12.5 wt% PSf solution was slightly less than the amount of EB removed with microspheres made with 10 wt% PSf solution.

2.PSf多孔性微小球
2−1.材料及びその調製方法
2−1−1.PSf溶液及びDNA溶液の製造
PSf(平均Mn約26000、Aldrich Chemical Company, Inc.製)をN−メチル−2−ピロリジノン(NMP;HPLCグレード、99+%、Aldrich Chemical Company, Inc.製)に溶解して、8質量%、10質量%及び12質量%のPSf溶液を得た。鮭の白子からの二本鎖DNA(ナトリウム塩、分子量5×106 )をYuki Fine Chemical Co., Ltd.から入手した。前記DNAを蒸留水に溶解した。その濃度は5mg/mL、10mg/mL及び20mg/mLであった。前記DNA溶液を前記PSf溶液に滴下して混合溶液を得た。DNAのPSfに対する重量比は、0.2質量%、0.4質量%及び0.8質量%に調節した。全ての材料は、更なる精製なしに使用した。
2. PSf porous microspheres 2-1. Material and preparation method thereof
2-1-1. Preparation of PSf solution and DNA solution PSf (average Mn about 26000, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP; HPLC grade, 99 +%, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.). Thus, 8 mass%, 10 mass% and 12 mass% PSf solutions were obtained. Double stranded DNA (sodium salt, molecular weight 5 × 10 6 ) from camellia white child was obtained from Yuki Fine Chemical Co., Ltd. The DNA was dissolved in distilled water. The concentrations were 5 mg / mL, 10 mg / mL and 20 mg / mL. The DNA solution was dropped into the PSf solution to obtain a mixed solution. The weight ratio of DNA to PSf was adjusted to 0.2 mass%, 0.4 mass%, and 0.8 mass%. All materials were used without further purification.

2−1−2.DNAを充填したPSf多孔性微小球の製造
DNA混合PSf溶液を内径0.4mm又は1mmの注射針を使用して水中に注入し、約300rpmで撹拌し、次に、得られた球状物を水中に24時間定温放置して球状物中の溶媒を溶出させ、本発明の、DNAを充填したPSf多孔性微小球を得た。
2-1-2. Production of DNA-filled PSf porous microspheres A DNA-mixed PSf solution is injected into water using an injection needle having an inner diameter of 0.4 mm or 1 mm, and stirred at about 300 rpm. The solution was allowed to stand at room temperature for 24 hours to elute the solvent in the spheroids to obtain PSf porous microspheres filled with DNA of the present invention.

2−1−3.DNAを充填したPSf多孔性微小球の直径及び多孔度の算出
実施例2の微小球の直径及び多孔度は、ポリマーの密度及び乾燥前後の重量変化から、下記の式(I)及び式(II)を使用して算出した。

Figure 0004182351
前記式I及び式II中、WB は乾燥前の微小球の質量(単位g)、WA は乾燥後の微小球の質量(単位g)、ρW は水の密度(ρW =1.0g/cm3 )、ρP はポリスルホンの密度(ρP =1.24g/cm3 )を表わす。 2-1-3. Calculation of Diameter and Porosity of PSf Porous Microspheres Filled with DNA The diameter and porosity of the microspheres of Example 2 were calculated from the following formulas (I) and (II) from the density of the polymer and the weight change before and after drying. ).
Figure 0004182351
In the above formulas I and II, W B is the mass of microspheres before drying (unit: g), W A is the mass of microspheres after drying (unit: g), and ρ W is the density of water (ρ W = 1. 0 g / cm 3 ), ρ P represents the density of polysulfone (ρ P = 1.24 g / cm 3 ).

2−1−4.DNA充填効率の算出
実施例2の微小球内に充填されたDNAの量は以下の工程で測定した:乾燥させた前記微小球(10mg)を小片に切断し、次に100℃にて12時間、6M塩酸溶液で加水分解した。溶液中のDNAの量を、UV−VIS分光光度計U−200A(日立社製)を使用して260nmでの吸収によって定量した。前記微小球へのDNAの充填効率は、該微小球から抽出したDNAの、本工程への投入DNAに対する質量比として算出した。
2-1-4. Calculation of DNA packing efficiency The amount of DNA packed in the microspheres of Example 2 was measured by the following process: the dried microspheres (10 mg) were cut into small pieces and then at 100 ° C. for 12 hours. Hydrolysis with 6M hydrochloric acid solution. The amount of DNA in the solution was quantified by absorption at 260 nm using a UV-VIS spectrophotometer U-200A (Hitachi). The efficiency of filling the microspheres with DNA was calculated as the mass ratio of the DNA extracted from the microspheres to the input DNA into this step.

2−1−5.走査電子顕微鏡(SEM)検査
本発明の、DNAを充填したPSf多孔性微小球の試料を室温で乾燥させ、次に片刃の剃刀で切断し、試料支持体上に置き、金層で被覆した。SEM像は、S−2500C顕微鏡(電圧=20kV、日立社製)を使用して記録した。
2-1-5. Scanning Electron Microscope (SEM) Examination Samples of the PSf porous microspheres filled with DNA of the present invention were dried at room temperature, then cut with a single-edged razor, placed on a sample support, and coated with a gold layer. SEM images were recorded using an S-2500C microscope (voltage = 20 kV, manufactured by Hitachi).

2−1−6.DNAの放出速度
実施例2の微小球(乾燥重量で20mg)からのDNAの放出速度を測定するために、生体内環境を模倣して分析を行った。前記微小球をトリス−EDTA緩衝液(pH=7.5)4mLに浸漬した。放出されたDNAの濃度は、紫外可視UV−VIS分光光度計U−200Aでの260nmの吸収により定量した。放出されたDNAのパーセントは、微小球内のDNAの質量に対する放出されたDNAの質量の比として算出した。
2-1-6. Release rate of DNA In order to measure the release rate of DNA from the microspheres of Example 2 (20 mg by dry weight), analysis was performed by imitating the in vivo environment. The microspheres were immersed in 4 mL of Tris-EDTA buffer (pH = 7.5). The concentration of the released DNA was quantified by absorption at 260 nm with an ultraviolet-visible UV-VIS spectrophotometer U-200A. The percentage of released DNA was calculated as the ratio of the released DNA mass to the DNA mass in the microspheres.

2−1−7.DNAを充填したPSf多孔性微小球による臭化エチジウムの分離及び除去
臭化エチジウム(EB)水溶液を、本発明の、DNAを充填したPSf多孔性微小球の機能確認テストに使用した。DNAを充填したPSf多孔性微小球内のEBの分離は、以下の工程にて試験した:DNAを充填したPSf多孔性微小球(乾燥質量で20mg)をEB水溶液(4mL、5mM)に投入し、室温で24時間放置した。DNAを充填したPSf多孔性微小球の存在下又は非存在下(対照)にて、EBの分離を、EB溶液の吸収スペクトルによって確認した。溶液中のEBの量はUV−VIS分光光度計U−200A(日立社製)を使用して480nmでの吸収度によって定量した。
2-1-7. Separation and removal of ethidium bromide by PSf porous microspheres filled with DNA An ethidium bromide (EB) aqueous solution was used in the functional verification test of PSf porous microspheres filled with DNA of the present invention. Separation of EBs in PSf porous microspheres filled with DNA was tested in the following steps: PSf porous microspheres filled with DNA (20 mg in dry mass) were put into EB aqueous solution (4 mL, 5 mM). And left at room temperature for 24 hours. EB separation was confirmed by the absorption spectrum of the EB solution in the presence or absence (control) of PSf porous microspheres loaded with DNA. The amount of EB in the solution was quantified by absorbance at 480 nm using a UV-VIS spectrophotometer U-200A (manufactured by Hitachi).

2−1−8.DNAを充填したPSf多孔性微小球によるダイオキシン類の分離及び除去
ダイオキシン類として、ジベンゾ−p−ダイオキシン、ジベンゾフラン及びビフェニルを含む水溶液を、DNAを充填したPSf多孔性微小球内へのそれらの分離をテストする被処理水として使用した。これらの試薬の飽和水溶液を使用した。アクリジンオレンジの水溶液も機能的利用をテストするのに使用した。これらの試薬の分離は以下の工程で試験した:DNAを充填したPSf多孔性微小球(30mg)を、前記試薬それぞれの飽和水溶液(4mL)に投入し、室温で24時間定温放置した。前記微小球内へのこれらの試薬の分離は、前記試薬それぞれの水溶液の吸収スペクトルにて確認した。
2-1-8. Separation and removal of dioxins by DNA-filled PSf porous microspheres As dioxins, an aqueous solution containing dibenzo-p-dioxin, dibenzofuran and biphenyl was used to separate them into PSf porous microspheres filled with DNA. Used as water to be tested. Saturated aqueous solutions of these reagents were used. An aqueous solution of acridine orange was also used to test functional utilization. The separation of these reagents was tested in the following steps: PSf porous microspheres (30 mg) filled with DNA were put into a saturated aqueous solution (4 mL) of each of the reagents and allowed to incubate at room temperature for 24 hours. The separation of these reagents into the microspheres was confirmed by the absorption spectrum of the aqueous solution of each of the reagents.

2−2.結果及び検討
2−2−1.PSf多孔性微小球の製造について
DNAを含むPSf溶液を水に加えた時、溶媒NMPと水の急速な交換に起因する液−液相分離が起き、表皮層が形成された。次いで、溶媒NMPが水に溶出するに伴い、多孔性のPSf微小球が形成され、該微小球には多数の孔が存在した。
内径0.4mm又は1mmの注射針を使用して、異なる種類のDNAを充填したPSf多孔性微小球を製造した。これらの微小球の直径、多孔度及びDNA充填効率を下記表2に示す。

表2:PSf多孔性微小球の直径、多孔度及びDNA充填効率
───────────────────────────────────────
微小球の種類 直径* 多孔度* DNA充填効率**
(mm) (%) (質量%) ───────────────────────────────────────
微小球A−8 1.88±0.2 90.1±1.6 54.0±5.0
微小球A−10 1.92±0.2 87.3±1.1 71.8±9.4
微小球A−12 1.94±0.2 84.0±0.8 82.9±10.8
微小球B−10 2.71±0.3 87.5±2.0 54.8±6.0
───────────────────────────────────────
表2中の表現:微小球X−Yにおいて、Xは製造に用いた注射針の種類を表わす。すなわち、XがAである場合は内径0.4mmの注射針を使用し、XがBである場合は内径1mmの注射針を使用したことを表わす。また、Yは製造に用いたPSf溶液のPSf濃度(質量%)を表わす。データは、平均値±標準偏差として表わす。
* :試料数10
**:試料数3

前記微小球の直径は注射針の内径に依存した。内径0.4mmの注射針を使用した場合、前記微小球の直径は約1.9mmであった。同じ注射針を使用した場合、異なる溶液を使用して製造した前記微小球の間にさしたる差はなかった。内径1mmの注射針を使用した場合、前記微小球の直径は約2.7mmであった。しかしながら、前記微小球の多孔度は、注射針の内径にではなく、PSf溶液のPSfの濃度に依存した。前記微小球内に充填されたDNAの充填効率は、製造時に使用されたDNAの初期量に対する、得られた前記微小球から抽出されたDNAの量の比により算出された。充填効率は、PSfの濃度及び前記微小球の直径に依存した。同一の注射針を使用しても、異なるPSf濃度を用いた場合、充填効率は異なった。すなわち、DNAの充填効率は、微小球−A−12では82.9±10.8質量%であったが、微小球−A−8では54.0±5.0質量%であった。同一のPSf濃度で異なる注射針を用いて製造した微小球−A−10及び微小球−B−10についても、DNAの充填効率は著しい差を示し、それぞれ71.8±9.4質量%及び54.8±6.0質量%であった。
多量のDNAを充填する前記微小球の製造は困難である。前記微小球の製造のために、
DNAとPSfを水及びNMPを含む混合溶媒に溶解するが、混合溶媒に多量のDNAを溶解するには多量の水を要する。しかしながら、PSfは水に溶解しない。それ故、混合溶媒への多量の水の添加は、混合溶媒からのPSfの沈殿を引き起こす。
前記微小球の直径は、該微小球の製造に使用した注射針の直径よりはるかに大きかった。これは、ポリマー溶液の表面張力及びポリマーの粘弾性に起因する。前記直径は直接測定によってではなく、前記式(I)により算出した。又、前記微小球は均整のとれた球体ではなく、楕円体であった。従って、算出した直径は、球体と見なした場合の直径である。製造時のPSf溶液のPSf濃度の増加に従い、前記微小球の多孔度は減少し、孔のサイズも減少した。DNAの充填効率は、前記微小球の直径が同一の場合、より低い多孔度を有する前記微小球のほうが高かった。この結果は、DNAの充填効率が前記微小球の多孔度に依存することを示している。
2-2. Results and examination 2-2-1. Production of PSf porous microspheres When a PSf solution containing DNA was added to water, liquid-liquid phase separation caused by rapid exchange of water with solvent NMP occurred, and a skin layer was formed. Subsequently, as the solvent NMP was eluted in water, porous PSf microspheres were formed, and a large number of pores existed in the microspheres.
PSf porous microspheres filled with different types of DNA were produced using an injection needle with an inner diameter of 0.4 mm or 1 mm. The diameter, porosity and DNA packing efficiency of these microspheres are shown in Table 2 below.

Table 2: PSf porous microsphere diameter, porosity and DNA packing efficiency ───────────────────────────────── ──────
Microsphere type Diameter * Porosity * DNA packing efficiency **
(Mm) (%) (mass%) ────────────────────────────────────────
Microsphere A-8 1.88 ± 0.2 90.1 ± 1.6 54.0 ± 5.0
Microsphere A-10 1.92 ± 0.2 87.3 ± 1.1 71.8 ± 9.4
Microsphere A-12 1.94 ± 0.2 84.0 ± 0.8 82.9 ± 10.8
Microsphere B-10 2.71 ± 0.3 87.5 ± 2.0 54.8 ± 6.0
───────────────────────────────────────
Expression in Table 2: In the microsphere XY, X represents the type of injection needle used for production. That is, when X is A, an injection needle with an inner diameter of 0.4 mm is used, and when X is B, an injection needle with an inner diameter of 1 mm is used. Y represents the PSf concentration (mass%) of the PSf solution used for production. Data are expressed as mean ± standard deviation.
* : Number of samples 10
** : Number of samples 3

The diameter of the microspheres depended on the inner diameter of the injection needle. When an injection needle having an inner diameter of 0.4 mm was used, the diameter of the microsphere was about 1.9 mm. When using the same needle, there was no significant difference between the microspheres produced using different solutions. When an injection needle having an inner diameter of 1 mm was used, the diameter of the microsphere was about 2.7 mm. However, the porosity of the microspheres was dependent on the PSf concentration of the PSf solution, not on the inner diameter of the injection needle. The filling efficiency of the DNA filled in the microspheres was calculated by the ratio of the amount of DNA extracted from the obtained microspheres to the initial amount of DNA used at the time of manufacture. The packing efficiency was dependent on the concentration of PSf and the diameter of the microspheres. Even with the same injection needle, the filling efficiency was different when different PSf concentrations were used. That is, the packing efficiency of DNA was 82.9 ± 10.8% by mass for microsphere-A-12, but 54.0 ± 5.0% by mass for microsphere-A-8. The microsphere-A-10 and microsphere-B-10 produced with different injection needles at the same PSf concentration also showed a significant difference in DNA loading efficiency, 71.8 ± 9.4% by mass and It was 54.8 ± 6.0% by mass.
It is difficult to manufacture the microsphere filled with a large amount of DNA. For the production of the microspheres,
DNA and PSf are dissolved in a mixed solvent containing water and NMP, but a large amount of water is required to dissolve a large amount of DNA in the mixed solvent. However, PSf does not dissolve in water. Therefore, the addition of a large amount of water to the mixed solvent causes precipitation of PSf from the mixed solvent.
The diameter of the microsphere was much larger than the diameter of the needle used to produce the microsphere. This is due to the surface tension of the polymer solution and the viscoelasticity of the polymer. The diameter was calculated not by direct measurement but by the formula (I). The microsphere was not a well-balanced sphere but an ellipsoid. Therefore, the calculated diameter is a diameter when it is regarded as a sphere. As the PSf concentration of the PSf solution during production increased, the porosity of the microspheres decreased and the pore size also decreased. The packing efficiency of DNA was higher for the microspheres with lower porosity when the diameters of the microspheres were the same. This result shows that the DNA packing efficiency depends on the porosity of the microspheres.

2−2−2.DNAを充填したPSf多孔性微小球の構造について
図7に、実施例2の、DNAを充填したPSf多孔性微小球を示す。図7(a)は実施例2の前記PSf多孔性微小球の正面図であり、図7(b)は、図7(a)をA−A線に沿って切断した断面図である。図7(a)において、ポリスルホン多孔性微小球5の表面6には、多数の孔7が開いているのが判る。また、図7(b)に示されるように、ポリスルホン多孔性微小球5の中央部には、表面6の孔7よりも大きな孔8(例えば、直径約0.1〜0.2mm)が存在する。
2-2-2. Structure of PSf porous microsphere filled with DNA FIG. 7 shows the PSf porous microsphere filled with DNA in Example 2. FIG. 7A is a front view of the PSf porous microsphere of Example 2, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7A. In FIG. 7A, it can be seen that a large number of holes 7 are formed in the surface 6 of the polysulfone porous microsphere 5. Further, as shown in FIG. 7B, a hole 8 (for example, a diameter of about 0.1 to 0.2 mm) larger than the hole 7 on the surface 6 exists in the center of the polysulfone porous microsphere 5. To do.

2−2−3.DNAを充填したPSf多孔性微小球の安定性について
得られたPSf多孔性微小球の乾燥温度は微小球に充填されたDNAの安定性に影響した。前記微小球を25℃で乾燥するとDNAは安定になったが、前記微小球を60℃で乾燥すると、前記微小球を被処理水に投入した際、多量のDNAが水中に溶出した。
図8に、表2の種々のPSf多孔性微小球を被処理水に投入した場合の、経過時間(横軸;単位時間)と、PSf多孔性微小球に充填されたDNAから溶出したDNAの量(縦軸;単位質量%)との関係を示す(試料数3)。前記微小球において、DNA/PSf=0.8質量%である。微小球A−10及び微小球B−10に充填されたDNAは被処理水中で安定であり、96時間の定温にて放置した後でさえ、溶出したDNAの量は5質量%以下であることが判った。
図9に、微小球A−10を、H2 O中、2質量%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)溶液中、及び0.1M〜6Mの塩酸溶液中に投入した場合の、経過時間(横軸;単位時間)と、微小球A−10に充填されたDNAから溶出したDNAの量(縦軸;単位質量%)との関係を示す(試料数3)。前記微小球を酸性条件で定温放置した場合、多量のDNAが塩酸溶液に溶出した。96時間経過後、0.1M塩化水素溶液では約42質量%、1M塩化水素溶液では約59質量%、そして6M塩化水素溶液では約73質量%のDNAが、それぞれ溶出した。また、96時間経過後、2質量%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)溶液に約26%のDNAが溶出した。多量のDNAが塩化水素溶液に溶出し、塩化水素濃度の上昇に従い、溶出したDNA量は増加した。またSDSの表面活性のため、DNAの一部が2%SDS溶液に溶出した。しかしながら、H2 O中では、DNAは殆ど溶出しなかった。
上記の結果から、実施例2の微小球の安定性は該微小球の構造に依存しており、該微小球の製造条件と後処理条件を選択することにより、それに充填されたDNAの安定性を調節することができるのが判る。また、これらの結果は、実施例2の微小球からのDNAの放出を調節することができることをも示している。
図10に、種々の実施例2の微小球を、pH7.5にてトリス−EDTA緩衝液に投入した場合の、経過日数(横軸)と、実施例2の微小球に充填されたDNAから放出されたDNAの量(縦軸;単位は包含量に対する質量%)との関係を示す(試料数3)。充填されたDNAの前記微小球からの放出量は、該微小球の構造及び微小球の直径に依存した。高い多孔度及び大きな孔を有する微小球は、大きなDNA放出量を示した。例えば、より
大きい直径を有する微小球B−10は微小球A−10より大きいDNA放出量を示した。微小球A−10を60℃で乾燥した場合、それは、乾燥しなかった微小球A−10より大きいDNA放出量を示し、また、微小球A−10を25℃で乾燥した場合、それは、乾燥しなかった微小球A−10より小さいDNA放出量を示した。これら全ての微小球が、14日間持続的にDNAを放出した。これらの結果は、実施例2の微小球の構造を選択することにより、該微小球からのDNAの放出量を調節できることを示している。
2-2-3. Stability of PSf porous microspheres filled with DNA The drying temperature of the obtained PSf porous microspheres affected the stability of the DNA filled in the microspheres. When the microspheres were dried at 25 ° C., the DNA became stable, but when the microspheres were dried at 60 ° C., a large amount of DNA was eluted into the water when the microspheres were put into the water to be treated.
FIG. 8 shows the elapsed time (horizontal axis; unit time) when various PSf porous microspheres in Table 2 are added to the water to be treated, and the DNA eluted from the DNA packed in the PSf porous microspheres. The relationship with the quantity (vertical axis; unit mass%) is shown (sample number 3). In the microsphere, DNA / PSf = 0.8 mass%. The DNA packed in the microsphere A-10 and the microsphere B-10 is stable in the water to be treated, and the amount of the eluted DNA is 5% by mass or less even after standing at a constant temperature of 96 hours. I understood.
FIG. 9 shows the elapsed time (horizontal axis; horizontal axis) when the microsphere A-10 was put in a 2 mass% sodium dodecyl sulfate (SDS) solution in H 2 O and a 0.1 M to 6 M hydrochloric acid solution. (Unit time) and the amount of DNA eluted from the DNA packed in the microsphere A-10 (vertical axis; unit mass%) is shown (number of samples: 3). When the microspheres were left at a constant temperature under acidic conditions, a large amount of DNA was eluted in the hydrochloric acid solution. After 96 hours, about 42% by mass of the 0.1M hydrogen chloride solution, about 59% by mass of the 1M hydrogen chloride solution, and about 73% by mass of the 6M hydrogen chloride solution were eluted. Further, after 96 hours, about 26% of DNA was eluted in a 2% by mass sodium dodecyl sulfate (SDS) solution. A large amount of DNA eluted into the hydrogen chloride solution, and the amount of eluted DNA increased as the hydrogen chloride concentration increased. Further, due to the surface activity of SDS, a part of the DNA was eluted in 2% SDS solution. However, almost no DNA was eluted in H 2 O.
From the above results, the stability of the microspheres of Example 2 depends on the structure of the microspheres, and the stability of the DNA filled in the microspheres can be selected by selecting the production conditions and post-treatment conditions of the microspheres. It can be seen that can be adjusted. These results also show that the release of DNA from the microspheres of Example 2 can be controlled.
FIG. 10 shows the number of days elapsed (horizontal axis) and the DNA filled in the microspheres of Example 2 when various microspheres of Example 2 were added to Tris-EDTA buffer at pH 7.5. It shows the relationship with the amount of released DNA (vertical axis; unit is mass% with respect to the amount contained) (number of samples: 3). The release amount of the filled DNA from the microspheres depended on the structure of the microspheres and the diameter of the microspheres. Microspheres with high porosity and large pores showed a large amount of DNA release. For example, microsphere B-10 with a larger diameter showed a greater amount of DNA release than microsphere A-10. When the microsphere A-10 was dried at 60 ° C., it showed a greater DNA release than the microsphere A-10 that was not dried, and when the microsphere A-10 was dried at 25 ° C., it was The amount of DNA released was smaller than the microsphere A-10 that did not. All these microspheres released DNA continuously for 14 days. These results indicate that the amount of DNA released from the microspheres can be adjusted by selecting the structure of the microspheres of Example 2.

2−2−4.DNAを充填したPSf多孔性微小球による臭化エチジウムの分離及び除去について
実施例2のPSf多孔性微小球は、ダイオキシン類の分離及び除去に使用することができる。本実施例においては、前記微小球を、ダイオキシン類のモデル化合物として用いた臭化エチジウム(EB)をその水溶液から除去するのに使用した。
図11に、5mM臭化エチジウム水溶液の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、該水溶液に実施例2の多孔性微小球を添加・混合し、24時間放置した後の該水溶液の吸収スペクトル〔使用後(b)〕を示す。使用前(a)では、5mM臭化エチジウム水溶液は、約480nmに最大吸収ピークを示す。しかしながら、実施例2のPSf中空微小球が5mM臭化エチジウムに添加されると、前記の最大吸収ピークは消失した。
白色の実施例2のPSf中空微小球は、臭化エチジウム溶液中に約30秒間、定温にて放置した後は、前記微小球の表面への臭化エチジウムの吸着により赤色に染まった。24時間、定温にて放置した後、前記微小球内の二本鎖DNAに臭化エチジウムがインターカレーションしたため、前記微小球の色は赤色からサーモンピンクに変化した。比較のために用いた、DNAを含まないPSf中空微小球は、臭化エチジウム溶液中に定温にて放置された時、その色はサーモンピンクであった。
図12に、DNA/PSf比率(本微小球に充填されたDNAの量に対応する)を変えて実施例2の多孔性微小球を製造した場合(DNA/PSf;0質量%、0.2質量%、0.4質量%及び0.8質量%)の、経過時間(横軸;単位時間)と、除去された臭化エチジウム(EB)の量(縦軸;単位質量%)との関係を示す(試料数3)。本微小球に充填されたDNAの量の増加に従い、除去されたEBの量が増加したことが判る。24時間経過後の除去されたEBの量は、0質量%のDNA/PSf溶液で製造された本微小球については25.8質量%、0.2質量%のDNA/PSf溶液で製造された本微小球については54.5 %、0.4質量%のDNA/PSf溶液で製造された本微小球については71. 2質量%、そして0.8質量%のDNA/PSf溶液で製造された本微小球については91. 4質量%であった。PSf溶液のPSf濃度は10質量%であった。
図13に、種々の実施例2の多孔性微小球を用いた場合の、経過時間(横軸;単位時間)と、除去された臭化エチジウム(EB)の量(縦軸;単位質量%)との関係を示す。24時間経過後の除去されたEBの量は、微小球A−12で94.7質量%、微小球A−10で91.4質量%、微小球A−8で75.6質量%、そして微小球B−10で81.3質量%であった。4 種類の微小球のうち、微小球A−12により除去されたEBの量が24時間経過後では一番多かった。しかしながら、初期段階では、微小球A−12により除去されたEBの量が一番少なかった。対照的に、微小球A−8 により除去されたEBの量は初期段階では一番多かったが、24時間経過後の除去されたEBの量は一番少なかった。
2-2-4. Separation and removal of ethidium bromide by PSf porous microspheres filled with DNA The PSf porous microspheres of Example 2 can be used for separation and removal of dioxins. In this example, the microspheres were used to remove ethidium bromide (EB) used as a model compound for dioxins from the aqueous solution.
FIG. 11 shows an ultraviolet-visible absorption spectrum of a 5 mM ethidium bromide aqueous solution [before use (a)] and the absorption of the aqueous solution after the porous microspheres of Example 2 were added to and mixed with the aqueous solution and left for 24 hours. The spectrum [after use (b)] is shown. Before use (a), the 5 mM aqueous ethidium bromide solution shows a maximum absorption peak at about 480 nm. However, when the PSf hollow microspheres of Example 2 were added to 5 mM ethidium bromide, the maximum absorption peak disappeared.
The white PSf hollow microspheres of Example 2 were stained in red by the adsorption of ethidium bromide on the surface of the microspheres after being left in the ethidium bromide solution at a constant temperature for about 30 seconds. After being allowed to stand at a constant temperature for 24 hours, ethidium bromide was intercalated into the double-stranded DNA in the microsphere, so that the color of the microsphere changed from red to salmon pink. The PSf hollow microspheres containing no DNA used for comparison had a salmon pink color when left in an ethidium bromide solution at a constant temperature.
FIG. 12 shows the case where the porous microspheres of Example 2 were manufactured by changing the DNA / PSf ratio (corresponding to the amount of DNA packed in the present microspheres) (DNA / PSf; 0% by mass, 0.2%). Relationship between elapsed time (horizontal axis; unit time) and amount of ethidium bromide (EB) removed (vertical axis; unit mass%). (3 samples). It can be seen that the amount of EB removed increased as the amount of DNA packed in the microspheres increased. The amount of EB removed after the lapse of 24 hours was 25.8% by mass for the present microspheres prepared with a 0% by mass DNA / PSf solution, and 0.2% by mass with the DNA / PSf solution. The microspheres were made with 54.5%, 0.4% by weight DNA / PSf solution, and the microspheres made with 71.2% by weight and 0.8% by weight DNA / PSf solution. About this microsphere, it was 91.4 mass%. The PSf concentration of the PSf solution was 10% by mass.
FIG. 13 shows the elapsed time (horizontal axis; unit time) and the amount of ethidium bromide (EB) removed (vertical axis; unit mass%) when the porous microspheres of various Examples 2 were used. Shows the relationship. The amount of EB removed after 24 hours was 94.7% by weight for microsphere A-12, 91.4% by weight for microsphere A-10, 75.6% by weight for microsphere A-8, and It was 81.3 mass% in microsphere B-10. Of the four types of microspheres, the amount of EB removed by microsphere A-12 was the highest after 24 hours. However, at the initial stage, the amount of EB removed by the microsphere A-12 was the smallest. In contrast, the amount of EB removed by microspheres A-8 was highest in the initial stage, but the amount of EB removed after 24 hours was the lowest.

2−2−5.DNAを充填したPSf多孔性微小球によるダイオキシン類の分離及び除去
図14に、アクリジンオレンジ(A)(ダイオキシン類のモデル化合物)、ビフェニル(B)、ジべンゾフラン(C)及びジベンゾ−p−ダイオキシン(D)の各水溶液(濃度;5μM/mL)の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、前記の各水溶液に実施例2の多孔性微小球を添加・混合し、24時間放置した後の前記の各水溶液の紫外可視吸収吸収スペクトル〔使用後(b)〕を示す。前記微小球を用いたことにより、これらの化合物の吸収ピークは消失した。アクリジンオレンジ(A)、ビフェニル(B)及びジベン
ゾフラン(C)は、前記微小球によりそれぞれほぼ完全に除去された。約80%のジベンゾ−p−ダイオキシンは前記微小球により約80質量%除去された。
2-2-5. Separation and Removal of Dioxins by PSf Porous Microspheres Filled with DNA FIG. 14 shows acridine orange (A) (a model compound of dioxins), biphenyl (B), dibenzofuran (C), and dibenzo-p-dioxin. The ultraviolet-visible absorption spectrum of each aqueous solution (D) (concentration: 5 μM / mL) [before use (a)] and the porous microspheres of Example 2 were added to and mixed with each of the aqueous solutions, and left for 24 hours. The ultraviolet-visible absorption spectrum [after use (b)] of each aqueous solution described later is shown. By using the microspheres, the absorption peaks of these compounds disappeared. Acridine orange (A), biphenyl (B) and dibenzofuran (C) were almost completely removed by the microspheres. About 80% of dibenzo-p-dioxin was removed by the microspheres by about 80% by mass.

図1は、DNAの塩基対の間にダイオキシン類をインターカレーションすることによるダイオキシン類の除去原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of dioxin removal by intercalating dioxins between DNA base pairs. 図2は、本発明の実施例1の、DNAをカプセル封入したポリスルホン中空微小球を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing polysulfone hollow microspheres encapsulating DNA in Example 1 of the present invention. 図3は、ポリスルホン溶液のポリスルホン濃度を変えて実施例1の微小球を製造した場合の、DNA溶液のDNA濃度と、製造された実施例1の微小球内のDNAの量との関係を示す図である。FIG. 3 shows the relationship between the DNA concentration of the DNA solution and the amount of DNA in the produced microspheres of Example 1 when the microspheres of Example 1 were produced by changing the polysulfone concentration of the polysulfone solution. FIG. 図4は、10mM臭化エチジウム水溶液の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、該水溶液に実施例1の微小球を添加・混合し、24時間放置した後の該水溶液の吸収スペクトル〔使用前(b)〕を示す図である。FIG. 4 shows an ultraviolet-visible absorption spectrum of an aqueous 10 mM ethidium bromide solution (before use (a)) and an absorption spectrum of the aqueous solution after adding and mixing the microspheres of Example 1 to the aqueous solution and leaving it for 24 hours. It is a figure which shows (b) before use. 図5は、DNA溶液のDNA濃度を変えて実施例1の微小球を製造した場合の、経過時間と、除去された臭化エチジウム(EB)の量との関係を示す図である。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the amount of ethidium bromide (EB) removed when the microspheres of Example 1 were produced by changing the DNA concentration of the DNA solution. 図6は、ポリスルホン溶液のポリスルホン濃度を変えて実施例1の微小球を製造した場合の、経過時間と、除去された臭化エチジウム(EB)の量との関係を示す図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the amount of ethidium bromide (EB) removed when the microspheres of Example 1 were produced by changing the polysulfone concentration in the polysulfone solution. 図7は、本発明の実施例2の、DNAを充填したポリスルホン多孔性微小球を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing polysulfone porous microspheres filled with DNA in Example 2 of the present invention. 図8は、種々の実施例2の微小球を被処理水に投入した場合の、経過時間と、実施例2の微小球に充填されたDNAから溶出したDNAの量との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the elapsed time and the amount of DNA eluted from the DNA filled in the microspheres of Example 2 when various microspheres of Example 2 are introduced into the water to be treated. is there. 図9は、実施例2の微小球A−10を、H2 O中、2質量%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)溶液中、及び0.1M〜6Mの塩酸溶液中に投入した場合の、経過時間と、微小球A−10に充填されたDNAから溶出したDNAの量との関係を示す図である。FIG. 9 shows the elapsed time when the microsphere A-10 of Example 2 was put in a 2 mass% sodium dodecyl sulfate (SDS) solution in H 2 O and a 0.1 M to 6 M hydrochloric acid solution. It is a figure which shows the relationship between the quantity of DNA eluted from DNA with which the microsphere A-10 was filled. 図10は、種々の実施例2の微小球を、pH7.5にてトリス−EDTA緩衝液に投入した場合の、経過日数と、実施例2の微小球に充填されたDNAから放出されたDNAの量(縦軸;単位は包含量に対する質量%)との関係を示す図である。FIG. 10 shows the number of days elapsed when the microspheres of Example 2 were put into Tris-EDTA buffer at pH 7.5, and the DNA released from the DNA filled in the microspheres of Example 2. It is a figure which shows the relationship with the quantity (vertical axis; a unit is the mass% with respect to the inclusion amount). 図11は、5mM臭化エチジウム水溶液の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、該水溶液に実施例2の微小球を添加・混合し、24時間放置した後の該水溶液の吸収スペクトル〔使用後(b)〕を示す図である。FIG. 11 shows an ultraviolet-visible absorption spectrum of an aqueous 5 mM ethidium bromide solution (before use (a)) and an absorption spectrum of the aqueous solution after adding and mixing the microspheres of Example 2 in the aqueous solution and leaving it for 24 hours. It is a figure which shows (b)] after use. 図12は、DNA/ポリスルホン比率を変えて実施例2の微小球を製造した場合の、経過時間と、除去された臭化エチジウム(EB)の量との関係を示す図である。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the amount of ethidium bromide (EB) removed when the microspheres of Example 2 were produced by changing the DNA / polysulfone ratio. 図13は、種々の実施例2の微小球を用いた場合の、経過時間と、除去された臭化エチジウム(EB)の量との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the elapsed time and the amount of ethidium bromide (EB) removed when the microspheres of various Examples 2 are used. 図14は、アクリジンオレンジ(A)、ビフェニル(B)、ジべンゾフラン(C)及びジベンゾ−p−ダイオキシン(D)の各水溶液の紫外可視吸収スペクトル〔使用前(a)〕と、前記の各水溶液に実施例2の微小球を添加・混合し、24時間放置した後の前記の各水溶液の紫外可視吸収吸収スペクトル〔使用後(b)〕を示す図である。FIG. 14 shows an ultraviolet-visible absorption spectrum [before use (a)] of each aqueous solution of acridine orange (A), biphenyl (B), dibenzofuran (C) and dibenzo-p-dioxin (D), It is a figure which shows the ultraviolet visible absorption absorption spectrum [after use (b)] of each said aqueous solution after adding and mixing the microsphere of Example 2 to aqueous solution and leaving it to stand for 24 hours.

符号の説明Explanation of symbols

1:ポリスルホン中空微小球
2:厚肉部
3:微細孔
4:空孔
5:ポリスルホン多孔性微小球
6:表面
7,8:孔
1: Polysulfone hollow microsphere 2: Thick part 3: Micropore 4: Hole 5: Polysulfone porous microsphere 6: Surface 7, 8: Hole

Claims (5)

ポリスルホンからなる中空微小球内にDNAがカプセル封入されていることを特徴とするDNA含有ポリスルホン微小球。   DNA-containing polysulfone microspheres, wherein DNA is encapsulated in hollow microspheres made of polysulfone. ポリスルホンからなる微小球において外側の厚肉部と内部の空孔とからなり、該空孔内にDNAが充填されており、且つ、前記厚肉部は、該微小球表面と該空孔を連通する、小分子は通過可能であるがDNA高分子は通過不可の大きさの貫通孔を形成してなることを特徴とするDNA含有ポリスルホン微小球。   A microsphere made of polysulfone is composed of an outer thick part and an inner hole, and the hole is filled with DNA, and the thick part communicates the surface of the microsphere with the hole. A DNA-containing polysulfone microsphere characterized by forming a through-hole having a size capable of passing a small molecule but not allowing a DNA polymer to pass therethrough. 請求項1記載のDNA含有ポリスルホン微小球をダイオキシン類を含有する被処理液と接触させ、ダイオキシン類をDNAにインターカレーションにより捕捉させて分離し除去することを特徴とするダイオキシン類の分離・除去方法。   Separation / removal of dioxins characterized in that the DNA-containing polysulfone microspheres according to claim 1 are brought into contact with a liquid to be treated containing dioxins, and the dioxins are captured by DNA by intercalation and separated and removed. Method. ポリスルホンからなる多孔性微小球内にDNAが充填されていることを特徴とするDNA含有ポリスルホン微小球。   A DNA-containing polysulfone microsphere, wherein a porous microsphere made of polysulfone is filled with DNA. 請求項4記載のDNA含有ポリスルホン微小球をダイオキシン類を含有する被処理液と接触させ、ダイオキシン類をDNAにインターカレーションにより捕捉させて分離し除去することを特徴とするダイオキシン類の分離・除去方法。   Separation / removal of dioxins characterized in that the DNA-containing polysulfone microspheres according to claim 4 are brought into contact with a liquid to be treated containing dioxins, and the dioxins are captured by DNA by intercalation and separated and removed. Method.
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