JP4515162B2 - Ｄｎａインターカレート物質類の吸着用構造物 - Google Patents

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Description

本発明は、二本鎖ＤＮＡ分子に対して、その二重らせんを形成する核酸塩基の分子間に挿入して、安定な分子間結合を構成する、所謂インターカレーション現象を示す化学物質（以下、ＤＮＡインターカレート物質と略称する）を吸着・固定する用途に利用可能な、ＤＮＡインターカレート物質類の吸着用構造物に関する。特には、ＤＮＡインターカレート物質の中でも、ダイオキシン類物質の吸着・固定する用途に利用可能な吸着用構造物に関し、例えば、汚染土壌、ゴミ等からの浸出水、地下水、ゴミ焼却炉の洗浄排水等中に含まれているダイオキシン類物質を除去する目的に好適な吸着用構造物に関する。
二本鎖ＤＮＡ分子に対してインターカレーションを起こし、安定な分子間結合を構成する、ＤＮＡインターカレート物質として、従来から細胞染色、染色体遺伝子の染色に利用されている臭化エチジウム、アクリジン色素やベンゾフラン、さらには、ジベンゾ−ｐ−ジオキサンなどが知られている。例えば、ＤＮＡインターカレート物質が強固な分子間結合を形成すると、その遺伝子ＤＮＡの発現を阻害する作用を示す。これらＤＮＡインターカレーションを起こす化合物の多くは、人体に有害であり、さらには、発癌性を指摘されているものも多い。ＤＮＡインターカレート物質に起因する発癌の機構は、十分に解明されていない面を残しながらも、二本鎖ＤＮＡと特異的に相互作用する特性が密接に関与していることが示唆されている。
ＤＮＡインターカレート物質の中でも、ポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキサン、ポリ塩化ジベンゾフラン、コプラナーポリ塩化ビフェニル（以下、ダイオキシン類物質と略称する）は、焼却炉の排ガス、工場廃水、野焼きの煙などに微量含まれ、かつては、大気、土壌、河川などの環境中に排出されていた。環境中に排出された、低濃度のダイオキシン類物質は、自然界の食物連鎖の過程で徐々に濃縮される。その結果、最終捕食者である人の体内に、ダイオキシン類物質の蓄積をもたらす可能性が指摘されていた。近年になって計測技術の進歩により、極微量のダイオキシン類物質の定量も可能となり、大気、土壌、地下水、河川等の環境中や、食物、人体、母乳などにおける汚染実態の定量的な把握が進み、広範に汚染が進んでいる実態が明らかにされてきている。
ダイオキシン類物質は、生体内で代謝分解されず、体内に蓄積されるため、極めて低濃度であっても、発癌性、免疫毒性、生殖毒性など健康への影響が心配されるものであり、重大な社会問題になっている。発生源である焼却炉の改善、排出防止、野焼きの禁止など、新たな環境への排出を防止する措置はなされているが、既に環境中に放出されてしまっているダイオキシン類物質に対しても、除去・回収することが求められている。
環境中に既に放出されたダイオキシン類物質の除去・回収、あるいは、焼却炉排ガス、洗浄排水中に含まれるダイオキシン類物質の排出抑制を目的とする、低濃度のダイオキシン類物質を効率よく、分離、または分解除去技術は多方面から検討されている。例えば、活性炭による吸着処理、紫外線、オゾン、過酸化水素などによる酸化分解処理、高温で分解する焼却処理、凝集沈澱させる凝集処理等が知られている。
活性炭処理は、多様な物質に対して、高い吸着能を示す活性炭を利用して、気相中に存在するダイオキシン類物質を吸着除去する手法である。その際、低濃度のダイオキシン類物質以外にも、種々の吸着分子が共存しており、活性炭の吸着活性は、これら共存する吸着分子の吸着に消費される。従って、時間経過とともに活性炭の吸着活性が低下し、時間的な平均をとると、ダイオキシン類物質の除去率が必ずしも十分ではない。また、吸着活性を維持するため、定期的に活性炭を交換しなければならず、継続的に使用する系では、コスト上の課題を残している。酸化分解処理は、気相中のダイオキシン類物質に対して、紫外線照射や、高濃度のオゾンを作用させて、酸化を促進するが、その反応装置は、複雑で高価なものとなる。焼却処理では、１０００℃程度の高温を維持することで、燃焼雰囲気中における酸化分解を可能としているため、処理量が微量でしかない割には、多大なエネルギーが必要となる。
一方、凝集・沈澱法は、低濃度のダイオキシン類物質を含む汚染水などを処理する際、有用な手段であるが、凝集・沈澱自体は緩やかに進行する過程であり、大きな容量を有する沈澱池等のスペースが必要となる。また、凝集・沈澱除去は、例えば、ダイオキシン類物質の凝集剤表面への吸着を利用しており、上述する活性炭処理と同様、時間的な平均をとると、ダイオキシン類物質の除去率が必ずしも十分ではない。
従来の処理法の欠点を改善する手法は、既にいくつか提案されている。
例えば、低濃度のダイオキシン類物質を含む汚染水など、水中に低濃度で溶解しているダイオキシン類物質を高い除去率で処理する方法として、幾つかの手法が提案されている。すなわち、ＤＮＡ水溶液、または水溶液から生成されたＤＮＡを含む膜に、紫外線を照射することにより不溶化したＤＮＡ薄層を、ダイオキシン類物質の吸着体として利用する方法である（特許文献１を参照）。この不溶化したＤＮＡ薄層中に含有するＤＮＡに、水溶液中のダイオキシン類物質を選択的に結合させることで、水溶液中に含まれる低濃度のダイオキシン類物質を高効率に除去することができる利点を有している。具体的には、ガラス、プラスチック等の基材上に、ＤＮＡの薄層を設け、特定波長の紫外線を照射することにより、基材上に不溶化固定されたＤＮＡ層を有する複合体を作製する。このＤＮＡ層を有する複合体がケーシング内に設置されている処理装置に、ダイオキシン類物質を含有する排水を通水する。排水をケーシング内のＤＮＡ層を有する複合体と接触させると、この不溶化固定されたＤＮＡ層上にダイオキシン類物質のみが選択的に吸着されることにより、低濃度のダイオキシン類物質が高効率に排水から除去される。
しかし、上述の方法では、紫外線照射を利用して、基材表面にＤＮＡの不溶化固定を行うため、ダイオキシン類物質を吸着させるＤＮＡ層の表面積は、基材の表層面積に依存する。また、多量の汚染水処理に適用する際、ＤＮＡ層の吸着表面積を拡大するためには、ＤＮＡ層を有する複合体を多量に使用する必要がある。従って、多量の汚染水処理に適用する上では、多量のＤＮＡ層を有する複合体を予め調製することが、大きな技術的なネックとなっている。一方、一本鎖ＤＮＡと、二本鎖ＤＮＡとでは、ダイオキシン類物質の吸着特性に差異を有しており、また、ＤＮＡ鎖の長さ、分子量も、ダイオキシン類物質の吸着特性に影響を有しているはずである。特許文献１には、紫外線を照射することにより不溶化したＤＮＡ薄層において、ダイオキシン類物質の吸着特性を適正化する手段、条件に関しては、十分な言及はなされていない。
さらには、上述の不溶化固定されたＤＮＡ層を利用する手法に加えて、より多量の汚染水の処理を目的とした、大規模で効率的な除去技術の提案もなされている（非特許文献１を参照）。この手法では、透析膜内に閉じ込めた二本鎖ＤＮＡ水溶液を用い、ダイオキシン類物質を含有する排水を透析膜外に通水して、排水中に含まれるダイオキシン類物質を、透析膜内へ拡散・集積・濃縮させる。その後、ダイオキシン類物質を集積した二本鎖ＤＮＡ水溶液を、ダイオキシン類物質を可溶な有機溶媒で洗浄して、有機相に回収する。一方、洗浄された二本鎖ＤＮＡ水溶液は、繰り返し利用する。この方法では、処理に利用するＤＮＡ水溶液に雑菌が混入すると、ＤＡＮ水溶液の腐敗を引き起こすこともあり、また、長期的に使用する際、二本鎖ＤＮＡの安定性に問題がある。
特開２００１−０８１０９８号公報 西則夫ら：高分子、 ５２、 １３４ （２００３）
上述するように、水溶液中に含まれる低濃度のダイオキシン類物質を除去する際、基材表面に不溶化固定されたＤＮＡ層を利用する方法は、有効な手法であるものの、用いる不溶化固定されたＤＮＡ層単位面積当たりの吸着能が、その装置全体の処理特性を決定している。従って、水溶液中に含まれるダイオキシン類物質の選択的な吸着除去に利用される、基材表面に不溶化固定されたＤＮＡ層に代えて、単位面積当たりの吸着能が飛躍的に向上した、ダイオキシン類物質の吸着用部材の提案が望まれている。
本発明は前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、液体または気体（以下、流体と総称する）中に含まれるＤＮＡインターカレート物質、例えば、ダイオキシン類物質を吸着・固定する用途に利用可能な、単位質量当たり、ＤＮＡインターカレート物質類の高い吸着能を示す新規な吸着用部材で構成される吸着用構造物を提供することにある。特には、ゴミ焼却炉の洗浄排水、ゴミ浸出水、下水、工場排水、地下水など、ダイオキシン類物質を低濃度で含有する汚染水に対して、含有されるダイオキシン類物質を選択的に吸着除去する汚染水処理に際し、処理対象の汚染水量が多量となる大規模な処理に好適な、単位質量当たり、高い効率でダイオキシン類物質を吸着でき、同時に、簡便に作製可能な、ダイオキシン類物質吸着用部材と、それを利用した吸着用構造物を提供することにある。
本発明者らは、先に、二本鎖ＤＮＡ分子を特定の多孔質担体に固定化することにより、担持力が強いＤＮＡ担持体が作製でき、かかるＤＮＡ担持体表面上に固定化されている二本鎖ＤＮＡ分子は、本来のインターカレーション能を維持した状態となることを見出し、担持力が強いＤＮＡ担持体と、その作製方法の発明を既に提案している（特願２００３−１５２６１９明細書を参照）。
さらに検討を進めた結果、プロタミンおよびヒストンは、二本鎖ＤＮＡ分子に対する結合能を有するタンパク質であり、これらＤＮＡ結合性タンパク質自体は、直接はインターカレートには関与しないが、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡに対して、これらＤＮＡ結合性タンパク質を特定の比率で加え、ＤＮＡ結合性タンパク質とともに、ＤＮＡを担体に固定化したＤＮＡ複合体を構成することが可能であることを見出した。このＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ、ならびに担体で構成されるＤＮＡ複合体は、ＤＮＡ複合体単位質量当たり、高いＤＮＡインターカレート物質類の吸着能を保持でき、さらに、長期使用における耐久性の点でも向上していることも確認された。
ＤＮＡ複合体中に含有されるＤＮＡ結合性タンパク質の存在に因って、少なくとも、例えば、二本鎖ＤＮＡなど、ＤＮＡの一部は、ＤＮＡ結合性タンパク質との相互作用によって、フリーな状態の二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとは異なる立体構造をとっている。従って、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡに対して、プロタミンやヒストンのようなＤＮＡ結合性タンパク質を特定の比率で加え、担体に固定化したＤＮＡ複合体では、ＤＮＡ分子と担体と間の相互作用に加えて、ＤＮＡ分子とＤＮＡ結合性タンパク質との相互作用、さらには、ＤＮＡ結合性タンパク質と担体と間の相互作用の存在も推測される。これらＤＮＡ結合性タンパク質、ＤＮＡ分子、担体間の相互作用や、核タンパク質自体の立体構造上の特異性が、優れたインターカレート能の発現の要因と推察される。例えば、ヒストンは、８量体のヒストンタンパク質をコアとして、このコアの周りにＤＮＡ鎖が巻き付いたヌクレオソーム構造を形成する。さらには、ヌクレオソーム構造は、Ｈ１と称されるヒストンを介して、複合体を構成し、最終的に、高度に凝縮したクロマチン構造を形成する特徴的な機能を有している。従って、核タンパク質を形成するヒストンの存在などに因って、ＤＮＡ複合体中において、単位容積中にＤＮＡ分子が高い密度で保持されることとなり、それに伴い、高いインターカレート能を発揮することが可能となる。さらには、プロタミンは、ＤＮＡ分子、例えば、二本鎖ＤＮＡの熱変性を抑制し、同時に、抗菌性を示すことも知られている。従って、プロタミンの存在は、侵入した細菌に因るＤＮＡ複合体の分解を抑制する効果もあり、インターカレート能の安定性を向上するとともに、ＤＮＡ複合体の機械的強度の向上をもたらす要因となっていると推定される。これらＤＮＡ結合性タンパク質の存在に付随して、インターカレート能の向上、ＤＮＡ複合体の耐久性、安定性を向上する効果が見出されるが、その詳細な機構に関しては、現段階では明らかではない。
本発明者らは、これら一連の知見に基づき、本発明を完成した。
すなわち、本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物は、
液体または気体中に含まれるＤＮＡインターカレート物質に対して、ＤＮＡと接触させて、該ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる方式を利用するＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物であって、
前記ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる吸着層として、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡおよび担体を含んでなるＤＮＡ複合体を、単位構成要素とする吸着層を具え、
前記ＤＮＡ複合体は、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ１００質量部当たり、前記ＤＮＡ結合性タンパク質成分を０．５〜１０質量部含み、
該ＤＮＡ複合体は、単位質量（１ｇ）当りの臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定される質量インターカレーション能ＩｃＭが、０．５以上［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］である
ことを特徴とするＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物である。
本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物において、ＤＮＡインターカレート物質の吸着を行う吸着部材として利用する、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡおよび担体を含んでなるＤＮＡ複合体は、ＤＮＡ複合体の単位質量当たり、ＤＮＡインターカレート物質類の吸着能が高く、また、水中などで使用する際、耐久性にも優れている。そのため、例えば、ダイオキシン類物質を低濃度で含有する汚染水の大規模な処理に適用して、ダイオキシン類物質を選択的、かつ効率的に吸着除去でき、また、処理能力の増強も簡便に達成できる利点を発揮する。
本発明におけるＤＮＡインターカレート物質吸着除去では、液体または気体中に含まれるＤＮＡインターカレート物質に対して、ＤＮＡと接触させて、該ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる方式を利用している。すなわち、ＤＮＡインターカレート物質と接触させるＤＮＡ分子は、ＤＮＡの核酸塩基部分の水素結合を介して連続的に形成される二重らせん構造を有しており、その二重らせん構造における塩基対の積み重なりの間に、特定の分子サイズと平面構造を有する化合物を安定的に取り込む現象（インターカレーション）を利用して、ＤＮＡインターカレート物質を吸着する。その際、吸着部材として用いられるＤＮＡ複合体中に含有される、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ分子に対するインターカレーション現象を利用するため、特に、ダイオキシン類物質を極めて特異的に、安定的に吸着することができる。具体的には、ＤＮＡ複合体中には、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ、それらを固定化する担体が含まれるが、その際、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡは、一部のＤＮＡ鎖がＤＮＡ結合性タンパク質の作用を受けている点に第一の特徴がある。その際、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ１００質量部当たり、前記ＤＮＡ結合性タンパク質成分を０．５〜１０質量部含む組成を選択する結果、該ＤＮＡ複合体では、単位質量（１ｇ）当りの臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定される質量インターカレーション能ＩｃＭが、０．５以上［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］と、優れた吸着特性が発揮されている。
上述するように、本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物は、
液体または気体中に含まれるＤＮＡインターカレート物質に対して、ＤＮＡと接触させて、該ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる方式を利用するＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物であって、
前記ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる吸着層として、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡおよび担体を含んでなるＤＮＡ複合体を、単位構成要素とする吸着層を具え、
前記ＤＮＡ複合体は、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ１００質量部当たり、前記ＤＮＡ結合性タンパク質成分を０．５〜１０質量部含み、
該ＤＮＡ複合体は、単位質量（１ｇ）当りの臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定される質量インターカレーション能ＩｃＭが、０．５以上［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］である
ことを特徴とするＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物であるが、
その際、下記する形態を選択するとより好ましい態様となる。
本発明においては、
ＤＮＡ複合体中に含まれる、前記核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質は、
その主成分は、プロタミンおよびヒストン、もしくは、そのいずれか一方であることが望ましい。また、前記吸着用構造物が具える吸着層は、
前記ＤＮＡ複合体を充填したカラムの形状であることが可能である。
一方、ＤＮＡ複合体は、
粒子状または布状の形態を有することができる。その際、ＤＮＡ複合体中に含まれる担体は、多孔質であることが好ましい。この多孔質担体は、酸化物で形成することが望ましく、例えば、用いる酸化物として、シリカと金属酸化物との混合物を利用することも好ましい。
なお、前記ＤＮＡ複合体を充填したカラムにおいて、
該ＤＮＡ複合体の充填層部分における、空隙率が１０〜９０％である形態とすることができる。
例えば、ＤＮＡ複合体中に含まれる、前記二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとして、
鮭の白子および／またはホタテ貝のウロから採取された二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡを利用することがより好ましい。
本発明は、吸着対象のＤＮＡインターカレート物質が、ダイオキシン類物質である場合に、より好適に利用される。
以下に、本発明について、より詳しく説明する。
ＤＮＡインターカレート物質と接触させ、インターカレーションによる吸着に利用されるＤＮＡ分子は、生物から採取したものであっても、また、ＤＮＡ合成機を用いても合成されたものであってもよい。本発明では、ＤＮＡ複合体の作製に利用するＤＮＡは、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質と、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとを含む組成とするため、合成ＤＮＡを利用する際、互いに相補的な塩基配列を有するＤＮＡ鎖を用意した上で、二本鎖ＤＮＡを形成する必要がある。加えて、合成ＤＮＡから調製された二本鎖ＤＮＡに対して、ＤＮＡ結合性タンパク質を導入する操作も必要となる。これらの点を考慮すると、合成ＤＮＡの利用よりは、コスト的にも技術的にも、生物から採取したＤＮＡの利用が有利である。生物から採取されるＤＮＡとしては、生命体、主に細胞核に存在している遺伝子ＤＮＡを利用することが好ましい。例えば、鮭、ニシン、タラの白子（精巣）、あるいは、ホタテガイのウロ（生殖巣）由来のＤＮＡなど、動物細胞由来のＤＮＡは、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質を含んでおり、本発明における利用に適している。なかでも、鮭の白子、またはホタテガイのウロに由来するＤＮＡは、大量に安定的に入手が可能であるという点からも、より好ましい。
ＤＮＡインターカレート物質吸着自体は、ＤＮＡ分子の二重らせん構造におけるインターカレーションに因っているが、本発明のＤＮＡ複合体は、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ全体に対して、特定の比率で、ＤＮＡ結合性タンパク質成分が含まれる組成を選択して、ＤＮＡインターカレート物質吸着特性が高く、機械的強度、耐久性に優れたものとなっている。その際、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ全体に対する、ＤＮＡ結合性タンパク質成分の含有比率は、ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＡＮ結合性タンパク質成分が０．５〜１０質量部の範囲となるように調製する。ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分の含有比率が０．５重量部未満であると、そのＤＮＡ複合体の耐久性、ならびにＤＮＡの安定性向上の効果は小さい。一方、ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分の含有比率が１０質量部を超える範囲では、ＤＮＡ複合体の耐久性は、当然優れているが、一方、ＤＮＡインターカレート物質の吸着特性は次第に低下する傾向を示す。なお、二本鎖ＤＮＡ分子が変性して、一本鎖ＤＮＡに分離することに伴い、ＤＮＡ複合体からＤＮＡが溶出する現象に対しても、ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分の含有比率が０．５〜１０質量部の範囲に維持すると、含有されている適量のＤＮＡ結合性タンパク質の存在によって、前述の二本鎖ＤＮＡの変性を抑制する機能をも付加されている。
ＤＮＡ結合性タンパク質としては、少なくとも、一部のＤＮＡに作用するものであれば、本発明に利用できる。例えば、ＤＮＡとＤＮＡ結合性タンパク質とが結合した複合タンパク質、すなわち、デオキシリポ核タンパク質の形態をとることが可能なＤＮＡ結合性タンパク質が利用できる。かかるＤＮＡ結合性タンパク質として、プロタミンおよびヒストン、もしくはいずれか一方を主成分とするタンパク質分子を利用することが好ましい。細胞核内に存在するＤＮＡ中には、二本鎖ＤＮＡに結合し、ヌクレオヒストンの形態をとったヒストンを含有している、デオキシリポ核タンパク質が含まれている。また、精子核中では、生物によっては、ヒストンの代わりに、プロタミンが二本鎖ＤＮＡに結合し、ヌクレオプロタミンの形態をとった、デオキシリポ核タンパク質が含まれている。このヌクレオヒストンの形態をとったデオキシリポ核タンパク質、あるいは、ヌクレオプロタミンの形態をとったデオキシリポ核タンパク質は、含まれているヒストンやプロタミンは、高い安定性で二本鎖ＤＮＡに結合しており、本発明における用途に適している。
なお、本発明においては、ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ結合性タンパク質の含有量は、ローリーフォーリン法を適用して評価する。
一方、ＤＮＡ分子の鎖長サイズ、分子量は、ＤＮＡインターカレート物質の吸着特性、ならびに、担体上へ固定化する際の効率などを考慮すると、２万〜５０００万の範囲が好ましく、さらには、１０万〜１０００万の範囲がより好ましい。ＤＮＡ分子の鎖長サイズ、分子量が、２万未満では、鎖長が短くなるとともに、ＤＮＡインターカレート物質の吸着能が低下する傾向を示す。一方、ＤＮＡ分子の鎖長サイズ、分子量が、５０００万を超えると、ＤＮＡ複合体の調製に利用する、ＤＮＡ／タンパク質水溶液の液粘度が急速に上昇する。すなわち、担体への固定化を図る際、均一な担持分布を達成する上で、作業上の困難さが増す。
一方、ＤＮＡ分子の二重らせん構造におけるインターカレーションを利用する際、二本鎖ＤＮＡが有する二重らせん構造を利用することがより望ましい。そのため、本発明で利用するＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡは、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとする。ＤＮＡ全体中における、二本鎖ＤＮＡの含有比率は、３質量％以上であることが好ましい。生命体から採取されるＤＮＡでは、抽出、分離、精製の過程で、ＤＮＡ分子鎖の切断、同時に、二本鎖ＤＮＡの一本鎖ＤＮＡへの変性を引き起こす条件、操作を含むことも少なくない。従って、ＤＮＡ複合体の調製に先立ち、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を作製する段階においても、二本鎖ＤＮＡの含有比率の低下を抑制するため、その取扱いには十分な配慮が必要である。仮に、ＤＮＡ複合体中に含まれるＤＮＡ全体に対して、二本鎖ＤＮＡの含有比率が、３質量％に満たないと、ＤＮＡインターカレート物質吸着を行う、ＤＮＡ分子の二重らせん構造が十分でなく、所望のＤＮＡインターカレート物質吸着特性が達成できなくなる。なお、ＤＮＡ全体に対する、二本鎖ＤＮＡの含有比率は、例えば、ＰｉｃｏＧｒｅｅｎ ｄｓＤＮＡ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｏｎ Ｋｉｔ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ Ｉｎｃ．社）などの市販の評価キットを利用し、そのプロトコールに沿って測定することができる。本発明においては、前記市販の評価キットを利用して、測定される値を、ＤＮＡ全体に対する、二本鎖ＤＮＡの含有比率として用いている。
本発明で利用するＤＮＡ複合体は、吸着用構造物における吸着層とする際、ＤＮＡ複合体を充填したカラムの形状とした上で、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体と接触させる態様とすることが好ましい。ＤＮＡ複合体の外形形状、形態は、粒子状、バルク状、板状、管状、布状など、種々の形状を選択することができる。なかでも、粒子状、または布状の外形形状を採用することが好ましい。例えば、カラム内に充填する際には、粒子状または布状のものが、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体とＤＮＡ複合体との十分な接触を図る上で好ましい。
一方、担体表面または担体内の細孔に対して、ＤＮＡ分子を固定化して、ＤＮＡ複合体の形成を行うので、その固定化の効率、また、固定化されたＤＮＡ分子の安定性の面から、担体として多孔質体を利用することが好ましい。安定性の観点から、例えば、酸化物多孔質体の利用が好ましい。その際、シリカ（二酸化シリコン）の他、ＤＮＡ分子の固定化に利用される担体材料として汎用される、種々の金属酸化物材料、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化タンタルなどを利用することができる。また、シリカと金属酸化物の混合物からなる多孔質体を用いることもできる。多孔質担体を構成する材料として、シリカと金属酸化物の混合物を用いる場合、該混合物中における金属酸化物の含有比率は、好ましくは、０〜５０質量％の範囲に選択する。含有される金属酸化物の種類によっては、ＤＮＡ分子のリン酸基との結合が形成され、ＤＮＡ分子の固定化率を向上させる効果が期待される。一方、ＤＮＡ分子のリン酸基との結合が過剰に形成されると、二本鎖ＤＮＡ分子の二重らせん構造へ影響を及ぼすことも懸念される。しかし、シリコン酸化物と金属酸化物の混合物中における金属酸化物の含有比率が５０質量％以下であれば、ＤＮＡの二重らせん構造へ影響は、問題とはならない低い程度に留まる。
例えば、酸化物多孔質担体にＤＮＡ分子を固定して、ＤＮＡ複合体を形成す方法として、予め、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとＤＮＡ結合性タンパク質を含む水溶液を調製し、この水溶液を酸化物多孔質担体に含浸し、固化させる方法を用いることができる。また、例えば金属アルコラートの加水分解によって作製される、酸化物成分のオリゴマー、あるいは、コロイダル状酸化物の分散液に、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとＤＮＡ結合性タンパク質を添加、混合し、その後、分散溶媒を除くことによって、固化して、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡとＤＮＡ結合性タンパク質を固定化した酸化物多孔質担体を含むＤＮＡ複合体とすることもできる。ＤＮＡ複合体中における、酸化物多孔質担体に対する、ＤＮＡの含有比率は、酸化物１００質量部に対して、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ含有量を０．１〜１０質量部の範囲、好ましくは０．５〜５質量部の範囲に選択する。酸化物１００質量部に対して、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ含有量が０．１質量部に満たない場合、ＤＮＡインターカレート物質に対する、ＤＮＡ複合体の単位質量当りのインターカレート能は弱い。一方、酸化物１００質量部に対して、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ含有量が１０質量部を超える場合には、作製されるＤＮＡ複合体において、酸化物多孔質担体に形成される細孔内へのＤＮＡインターカレート物質の移動が抑制される恐れがある。これらＤＮＡ複合体の単位質量当りのインターカレート能が所望の水準に達しないものは、本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物への利用には適しない。
本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物では、吸着部材として用いられるＤＮＡ複合体は、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体からのＤＮＡインターカレート物質の吸着能力が一定以上のものを用いている。すなわち、ＤＮＡ複合体の単位質量（１ｇ）当り、臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定されるインターカレーション能ＩｃＭが、０．５［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］以上としている。インターカレーション能ＩｃＭが、０．５［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］を下回ると、カラムの形態で使用する場合、吸着層の単位長さ当りの吸着能が低くなり、吸着除去を図る上で、カラム長を長くする必要がある。その際、カラム全体の流体抵抗が増大するため、大規模な除去処理への利用においては、不都合である。
本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物では、ＤＮＡ複合体を充填したカラムの形態を採用する場合、ＤＮＡ複合体の充填層部分における、空隙率は１０〜９０％であることが望ましい。ＤＮＡ複合体の充填層部分における、空隙率が、１０％に満たないと、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体の搬送時の流体抵抗が増大する。換言すると、単位時間当り、カラム内を搬送することが可能な流体量が制限を受け、大きな処理能力を達成することが困難となる。一方、ＤＮＡ複合体の充填層部分における、空隙率が９０％を超えると、一般に、充填層部分に、充填剤と接触することなく、流体が充填層部分を通過可能な、所謂「バイパス流路」が形成され易い。逆には、空隙率が９０％を超える場合にも、充填されているＤＮＡ複合体に対して、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体が高い頻度で接触するようにする上では、用いる担体の形状を含め、煩雑な充填剤の配置・設計が必要となる。あるいは、充填されているＤＮＡ複合体と、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体の接触延べ時間を増すため、搬送速度を落とす必要が生じる。その場合、結果的には、単位時間当り、カラム内を搬送することが可能な流体量が制限を受け、大きな処理能力を達成することが困難となる。
なお、本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物は、さらに、上述したカラム状の構造物を直列あるいは並列に連結する、さらには、直列、並列接続を組み合わせ、複合化した流路構成において、使用することが可能である。また、ＤＮＡインターカレート物質を含む流体をＤＮＡ複合体と接触させる際、一般に、液相、特には、水媒体中で実施することがより好ましい。すなわち、本発明にかかるＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物は、例えば、吸着対象のＤＮＡインターカレート物質として、ダイオキシン類物質が低濃度で含まれている、汚染土壌、ゴミ等からの浸出水、地下水、ゴミ焼却炉の洗浄排水について、溶解しているダイオキシン類物質を除去する、浄化用モジュールとして応用することが可能である。さらには、ダイオキシン類物質による汚染が懸念される、牛乳などの浄化処理モジュール、あるいは、ダイオキシン類物質による汚染が懸念される大気について、予め、水洗浄などを施し、気相から液相へ回収した後、その洗浄に用いた水の浄化処理モジュールなどへも、好適に応用することができる。
以下に、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。下記の実施例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は、これら実施例の形態に限定されない。
（実施例１）
［ＤＮＡ複合体Ａ１の合成］
本実施例１で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中には、プロタミンがＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は６００万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子は、２６質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が３．０質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ１とした。ＤＮＡ複合体Ａ１の乾燥時の嵩密度は、０．７３ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ１中における、ＤＮＡ含有比率は２．４質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分２．８質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
乾燥質量１ｇのＤＮＡ複合体Ａ１を、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液１００ｍｌ中に７日間浸漬し、ＤＮＡ複合体Ａ１へ臭化エチジウムを吸着させる。その後、水溶液中に残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定する。吸着前後における、臭化エチジウム濃度差に基づき、ＤＮＡ複合体Ａ１へ吸着した臭化エチジウム量を算出する。
算出された臭化エチジウムの吸着量より、ＤＮＡ複合体単位質量（１ｇ）当りの臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定される質量インターカレーション能ＩｃＭを求めたところ、３．６［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ１より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ１中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着／臭化エチジウム］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ１を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ１の充填層部分における空隙率は、６４％であった。このＤＮＡ複合体Ａ１を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２０ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例２）
［ＤＮＡインターカレート物質吸着／ジベンゾフラン］
実施例１に記載する条件で、ＤＮＡ複合体Ａ１を吸着層とするカラムを調製して。このＤＮＡ複合体Ａ１を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５ｐｐｍのジベンゾフラン水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留しているジベンゾフラン濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留しているジベンゾフラン濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例３）
［ＤＮＡ複合体Ａ２の合成］
本実施例３で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、プロタミンがＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は１７０万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子が、７．２質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が２．８質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料７質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ２とした。ＤＮＡ複合体Ａ２の乾燥時の嵩密度は、０．７５ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ２中における、ＤＮＡ含有比率は２．５質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分２．５質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ａ２のＩｃＭを測定したところ、２．７［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ２より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ２中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ２を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ２の充填層部分における空隙率は、６６％であった。このＤＮＡ複合体Ａ２を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２１ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例４）
［ＤＮＡ複合体Ａ３の合成］
本実施例４で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、プロタミンがＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は１５万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子は、２２質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が０．８０質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径２ｍｍ〜４．５ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ３とした。ＤＮＡ複合体Ａ３の乾燥時の嵩密度は、０．７１ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ３中における、ＤＮＡ含有比率は１．６０質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分０．７５質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ａ３のＩｃＭを測定したところ、２．１［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ３より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ３中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ３を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ３の充填層部分における空隙率は、６６％であった。このＤＮＡ複合体Ａ３を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２１ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例５）
［ＤＮＡ複合体Ａ４の合成］
本実施例５で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、プロタミンがＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は７００万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子が、５０質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が１．５質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液３００質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ４とした。ＤＮＡ複合体Ａ４の乾燥時の嵩密度は、０．７０ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ４中における、ＤＮＡ含有比率は４．５質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分１．５質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ａ４のＩｃＭを測定したところ、７．５［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ４より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ４中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ４を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ４の充填層部分における空隙率は、６５％であった。このＤＮＡ複合体Ａ４を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２０ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例６）
［ＤＮＡ複合体Ａ５の合成］
本実施例６で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、ＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として、プロタミンが含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は７２０万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子が、３５質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が９．２質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ５とした。ＤＮＡ複合体Ａ５の乾燥時の嵩密度は、０．６９ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ５中における、ＤＮＡ含有比率は２．３質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分９．０質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ａ５のＩｃＭを測定したところ、３．４［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ５より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ５中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ５を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ５の充填層部分における空隙率は、６６％であった。このＤＮＡ複合体Ａ５を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２１ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２．１分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（実施例７）
［ＤＮＡ複合体Ａ６の合成］
実施例３に記載の作製条件に従って、同じ組成のＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液８０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ａ６とした。ＤＮＡ複合体Ａ６の乾燥時の嵩密度は、０．７８ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ａ６中における、ＤＮＡ含有比率は１．０５質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分２．４質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ａ６のＩｃＭを測定したところ、０．９［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ａ６より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ａ６中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ａ６を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ａ６の充填層部分における空隙率は、６０％であった。このＤＮＡ複合体Ａ６を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、１９ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、ともに、検出下限値以下であった。
（比較例１）
［ＤＮＡ複合体Ｂ１の合成］
比較例１で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、ＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として、プロタミンが含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は６００万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子が、２６質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が１２質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ｂ１とした。ＤＮＡ複合体Ｂ１の乾燥時の嵩密度は、０．７０ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ｂ１中における、ＤＮＡ含有比率は２．１質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分１１質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ｂ１のＩｃＭを測定したところ、０．３［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ｂ１より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ｂ１中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１質量％であった。
（比較例２）
［ＤＮＡ複合体Ｂ２の合成］
比較例２で用いた、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料中にも、プロタミンがＤＮＡ結合性タンパク質の主成分として含有されている。使用したＤＮＡ試料のＤＮＡ分子量は１０万であり、その内、二本鎖ＤＮＡ分子が、１２質量％の比率で存在している。また、ＤＮＡ１００質量部当たり、プロタミンを主成分とするＤＮＡ結合性タンパク質成分が０．４質量部含まれている。前記のＤＮＡ／ＤＮＡ結合性タンパク質組成を有する、鮭の白子から採取されたＤＮＡ試料５質量部を、１０００質量部のイオン交換水に溶解させ、ＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液１５０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ｂ２とした。ＤＮＡ複合体Ｂ２の乾燥時の嵩密度は、０．７２ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ｂ２中における、ＤＮＡ含有比率は２．２質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分０．３９質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ｂ２のＩｃＭを測定したところ、１．０［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ｂ２より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ｂ２中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、２０質量％未満であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ｂ２を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ｂ２の充填層部分における空隙率は、６３％であった。このＤＮＡ複合体Ａ５を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、２０ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）〜３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。２０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、約２５ｐｐｍであった。
（比較例３）
［ＤＮＡ複合体Ｂ３の合成］
実施例３に記載の作製条件に従って、同じ組成のＤＮＡ／タンパク質水溶液を調製した。
１００質量部のシリカゾル（シリカ粒子径３０ｎｍ、シリカ濃度は３０質量％）に対して、前記ＤＮＡ／タンパク質水溶液３０質量部を添加し、３０分間攪拌した。その後、６０℃で乾燥して、ＤＮＡ／タンパク質・シリカ複合体を得た。この複合体を粉砕し、篩を用いて、粒子径１ｍｍ〜４ｍｍの粒子を取り出し、ＤＮＡ複合体Ｂ３とした。ＤＮＡ複合体Ｂ３の乾燥時の嵩密度は、０．７８ｇ／ｃｍ3であった。なお、ＤＮＡ複合体Ｂ３中における、ＤＮＡ含有比率は０．４６質量％であり、また、ＤＮＡ１００質量部当たり、ＤＮＡ結合性タンパク質成分２．４質量部が含まれる。
［質量インターカレーション能ＩｃＭの測定］
実施例１に記載の方法にしたがって、ＤＮＡ複合体Ｂ３のＩｃＭを測定したところ、０．４［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］であった。また、７時間浸漬中に、ＤＮＡ複合体Ｂ３より水溶液中へ溶出したＤＮＡ量を測定した。ＤＮＡ複合体Ｂ３中に含有されるＤＮＡ総量に対して、ＤＮＡの溶出量は、１質量％であった。
［ＤＮＡインターカレート物質吸着］
直径２ｃｍのカラム中にＤＮＡ複合体Ｂ３を充填して、約１０ｃｍの吸着層を構成した。このＤＮＡ複合体Ｂ３の充填層部分における空隙率は、６１％であった。このＤＮＡ複合体Ａ５を吸着層とするカラムに、チューブポンプを用いて、５０ｐｐｍの臭化エチジウム水溶液を流速１０ｍＬ／分で流した。なお、吸着層部分の液容量は、１９ｍＬであり、該吸着層部分を通過するに要する時間は、２分間と見積もられる。
通水開始後、１０分間（１００ｍＬ処理後）、３０分間（３００ｍＬ処理後）経過した時点で、カラムを通過した液を採取し、残留している臭化エチジウム濃度を、吸光光度法により測定した。１０分間、３０分間経過した時点にける、カラム通過液中に残留している臭化エチジウム濃度は、それぞれ、１７ｐｐｍ、３０ｐｐｍであった。
本発明によれば、ダイオキシン類物質をはじめとするＤＮＡインターカレート物質を、それを含む水、気体などから、効率よく選択的に除去することができる。また、これを用いて、環境中や焼却炉排ガス中のダイオキシン類物質など、除去が困難な有害物質の処理が可能になる。

Claims (10)

  1. 液体または気体中に含まれるＤＮＡインターカレート物質に対して、ＤＮＡと接触させて、該ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる方式を利用するＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物であって、
    前記ＤＮＡインターカレート物質を選択的に吸着させる吸着層として、核タンパク質の形態を有するＤＮＡ結合性タンパク質、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡおよび担体を含んでなるＤＮＡ複合体を、単位構成要素とする吸着層を具え、
    前記ＤＮＡ複合体は、二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡ１００質量部当たり、前記ＤＮＡ結合性タンパク質成分を０．５〜１０質量部含み、
    該ＤＮＡ複合体は、単位質量（１ｇ）当りの臭化エチジウムの最大吸着質量（ｍｇ）で規定される質量インターカレーション能ＩｃＭが、０．５以上［ｍｇＥＢ／ｇＤＮＡ複合体］である
    ことを特徴とするＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  2. ＤＮＡ複合体中に含まれる、前記ＤＮＡ結合性タンパク質は、
    その主成分は、プロタミンおよびヒストン、もしくは、そのいずれか一方である
    ことを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  3. 前記吸着用構造物が具える吸着層は、
    前記ＤＮＡ複合体を充填したカラムの形状である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  4. ＤＮＡ複合体は、
    粒子状または布状の形態を有する
    ことを特徴とする請求項３に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  5. ＤＮＡ複合体中に含まれる担体は、
    多孔質である
    ことを特徴とする請求項３または４に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  6. 前記多孔質担体は、
    酸化物で形成されている
    ことを特徴とする請求項５に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  7. 酸化物が、シリカと金属酸化物との混合物である
    ことを特徴とする請求項６に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  8. 前記ＤＮＡ複合体を充填したカラムにおいて、
    該ＤＮＡ複合体の充填層部分における、空隙率が１０〜９０％である
    ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  9. ＤＮＡ複合体中に含まれる、前記二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡは、
    鮭の白子および／またはホタテ貝のウロから採取された二本鎖ＤＮＡを含むＤＮＡである
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
  10. 吸着対象のＤＮＡインターカレート物質が、
    ダイオキシン類物質である
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のＤＮＡインターカレート物質吸着用構造物。
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