被设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体

摘要

本发明提供了一种被设计来用于吸附的结构体，其适合从来自受污染土壤或垃圾的浸出液和地下水，来自垃圾焚化装置的清洗废液以及含有DNA嵌入剂，尤其是二∴英或二∴英样物质的其它来源除去二∴英或二∴英样物质。所述被设计来用于吸附的结构体是下述这样被设计来用于吸附的结构体，其具有吸附层，其中含DNA复合物作为组成部分，所述复合物含DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA和载体，其能以高效率从水、气体以及含有它们的其它物质选择性地除去DNA嵌入剂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构，其被设计来用于吸附下述化学物质，所述化学物质展示出所谓的嵌入(intercalation)现象，其中，所述化学物质插入到双链DNA分子中，形成稳定的分子间键(下文中称为DNA嵌入剂)，所述结构能被用于吸附和固定DNA嵌入剂。特别地，本发明涉及一种被设计用来用于吸附的结构体，其可被用于吸附和固定DNA嵌入剂中的二英和二英样物质，例如，本发明涉及一种被设计来用于吸附的结构体，其适合用于除去：受污染土壤、来自垃圾(废料)的浸出液(1eachate)、地下水以及来自垃圾焚化装置的清洗废液中含有的二英和二英样物质。

背景技术

传统用于染色细胞和染色体基因的溴化乙锭、吖啶染料、苯并呋喃、二苯并对二烷等被已知为DNA嵌入剂，其能产生向双链DNA分子的嵌入，形成稳定的分子间键。例如，DNA嵌入剂与遗传DNA的强分子间键可能导致对遗传DNA表达的抑制作用。诱导DNA嵌入的这些化合物中的很多都对人体有害，它们的致癌性常被指出。虽然DNA嵌入剂致癌性的机制尚不太清楚，但已表明，它们与双链DNA特异性相互作用的性能与该机制紧密相关。

DNA嵌入剂中，多氯二苯并对二烷、多氯二苯并呋喃、平面型多氯联苯(下文中称为二英和二英样物质)以痕量被含有于焚化装置的废气、工业废水、户外燃烧的烟等中，它们以前已被排入环境，例如空气、土壤和河流中。以低浓度排放入环境中的二英和二英样物质在自然界的食物链过程中被逐步浓缩。结果，已经指出了使得二英和二英样物质在作为最终捕食者的人类身体中积累的可能性。近年来，测量技术的进展允许对痕量二英或二英样物质加以定量，从而可以定量评估环境(例如空气、土壤、地下水及河流)和食物、人体、母乳等中的污染程度。随后，已经发现，正在发生广泛的污染。

因为二英或二英样物质在生物体内既不能被代谢也不会分解，它们会在生物身体内积累，甚至非常低浓度的二英或二英样物质也可能对人类健康造成有害的影响，例如，致癌性、免疫毒性和生殖毒性，这造成了严峻的社会问题。多种措施，例如，对二英或二英样物质释放来源的焚化装置的改进，对排放的预防以及对户外燃烧的阻止被用于防止二英或二英样物质新排放到环境中。但是，人们需要去除和回收已经排放进环境和正不可避免地形成的二英或二英样物质。

已在多个地区对用于高效分离或分解和除去低浓度二英或二英样物质的技术进行了研究，用于下述目的：除去和回收已排放进环境的二英或二英样物质，或减少焚化装置废气和清洗废液中含有的二英或二英样物质的排放。已经提出了：例如，用活性炭进行吸附处理，用紫外射线、臭氧、过氧化氢等进行氧化分解处理，通过在高温分解进行焚化处理，以及通过混凝沉淀进行混凝(coagulation)处理。

活性炭处理是使用活性炭(其展示出吸附多种物质的高度能力)去吸附和除去气相中存在的二英或二英样物质的手段。在这种情况下，多种其它能被吸附的分子与低浓度二英或二英样物质共存，活性炭的吸附活性被对这些共存的被吸附分子的吸附所消耗。因此，活性炭的吸附活性随着时间经过而降低。二英或二英样物质的去除率按照时间平均而言并非一直足够。进而，活性炭必须周期性更换以保持其吸附活性。这在持续使用的系统中存在经济的问题。在氧化分解处理中，气相中二英或二英样物质的氧化在紫外照射下被促进，或被高浓度臭氧的作用促进。但是，其反应器是复杂且昂贵的。焚化处理通过保持在大约1000℃高温允许在燃料空气中进行氧化分解，但这因此需要相对非常低的通量来说的大量能量。

另一方面，混凝沉淀方法看起来是处理含有低浓度二英或二英样物质的受污染的水或其它物质的可行方法。但是，混凝沉淀本身是逐渐的过程，其需要空间，例如具有大容量的沉淀池。此外，混凝沉淀方法利用，例如，将二英或二英样物质吸附到混凝剂的表面。如在活性炭处理中所述的一样，二英或二英样物质的去除率按照时间平均并非一直足够。

已经提出了一些手段，用于克服传统处理方法的缺点。

一些手段已被提出用于：以高去除率处理以低浓度溶解于受污染水中的二英或二英样物质。其一个例子是下述方法，其中，紫外射线照射而变得不溶的DNA薄膜层，含有DNA水溶液或从水溶液产生的DNA的膜层被用作为二英或二英样物质的吸附剂(见，日本专利申请公开2001-081098)。该方法具有下述优点：水溶液中的二英或二英样物质选择性结合该变得不溶DNA薄膜层中含有的DNA，由此允许高效除去水溶液中以低浓度存在的二英或二英样物质。具体地，在基底(例如玻璃或塑料基底)上提供了DNA薄膜层，随后用特定波长的紫外射线照射其，由此产生不溶且固定在基底上的DNA膜层的复合体。含有二英或二英样物质的废液被允许流入处理设备，所述设备中放置有具有DNA膜层的该复合体。当废液与具有DNA膜层的复合体接触，二英或二英样物质被选择性吸附到不溶且被固定的该DNA膜层上。由此，低浓度的二英或二英样物质以高效率被选择性去除。

但是，上述方法利用紫外照射使得DNA在基底表面上不溶且固定，吸附二英或二英样物质的DNA膜层的表面积依赖于基底的表面积。当该方法被必须用于对大量受污染水进行处理时，具有DNA膜层的复合体应大量使用，以扩张DNA膜层的吸附用表面积。因此，预先制备大量具有DNA膜层的复合体是将该方法应用于处理大量受污染水的主要技术阻碍。另一方面，单链DNA和双链DNA吸附二英或二英样物质的性能有所不同。此外，DNA链的长度和分子量也将影响到吸附二英或二英样物质的性能。日本专利申请公开2001-081098没有充分描述用于优化在通过紫外照射使其不溶的DNA薄膜层中吸附二英或二英样物质的性能的方法和条件。

除利用不溶且固定的DNA膜层的手段之外，用于为处理大量受污染水而言的大规模高效技术也已被提出(见，Norio Nishi et.al.，High Polymer Japan 52，134(2003))。在这种手段中，使用被关闭进透析膜内的双链DNA的水溶液，含有二英或二英样物质的废液被允许在透析膜外流动，废液中含有的二英或二英样物质经过透析膜扩散，在DNA水溶液中积累及浓缩。然后用可溶解二英或二英样物质的有机溶剂去洗具有积累的二英或二英样物质的双链DNA水溶液，将二英或二英样物质回收进有机相，洗过的双链DNA水溶液被重复利用。在这种方法中，微生物对处理中使用的DNA水溶液的污染使得DNA水溶液变质。此外，双链DNA的稳定性在长期使用中成为问题。

发明内容

如上所述，利用不溶且固定于基底表面上的DNA膜层的方法是去除水溶液中以低浓度含有的二英或二英样物质的有效手段。但是，使用不溶且被固定的DNA的膜层的每单位面积吸附能力将确定其整体设备的处理性能。因此，存在如下需要：找到每单位面积吸附能力飞跃性提高的、针对二英或二英样物质的吸附件，来代替被用于选择性吸附和去除水溶液中含有的二英或二英样物质的、在基底表面不溶且固定的DNA膜层。

本发明已被用于解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种被设计来用于吸附的结构体，所述结构体包含新颖的吸附件，其展示出高的每单位质量吸附DNA嵌入剂的能力，其可被用于吸附和固定液体或气体(下文中统称为流体)中含有的DNA嵌入剂，例如二英或二英样物质的应用。本发明特别用于提供：一种针对二英或二英样物质的吸附件，以及被设计来使用所述吸附件进行吸附的结构体，它们适合用于广泛处理大量受污染水，所述水是待被进行如下处理的：所述处理用于选择性吸附和去除以低浓度含有二英或二英样物质的受污染水中含有的二英或二英样物质，所述受污染水例如，来自垃圾焚化装置的清洗废液、垃圾浸出液、下水道污水、工业废水和地下水。此外，吸附件和结构体容易制造，可以以每单位质量高效率地吸附二英或二英样物质。

本发明的发明人以前已提出了涉及DNA复合体相关的发明，其具有强支持力，以及用于制造所述DNA复合体的方法，所述方法是通过下述发现实现的：具有强支持力的DNA复合体可通过将双链DNA分子固定在特定的多孔载体上来制造，以及固定到DNA载体表面的双链DNA分子保留了能进行嵌入的能力(见，日本专利申请公开2004-351336)。

作为进一步研究的结果，本发明的发明人已经发现，具有结合双链DNA分子能力的(DNA结合蛋白)精蛋白和组蛋白本身不直接参与嵌入，但是，这些DNA结合蛋白中的任何蛋白可被以特定比例加入到包括双链DNA的DNA中，以构建DNA复合体，其中，DNA与DNA结合蛋白一起被固定到载体上。由DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA以及载体构成的DNA复合体被确认：能保留相对每单位质量DNA复合体吸附DNA嵌入剂的高能力，其还被确认：长期使用的持久性提高。

因为在DNA复合体中含有的DNA结合蛋白的存在，DNA，例如双链DNA，的至少一部分由于与DNA结合蛋白的相互作用，从而呈现与游离的包括双链DNA的DNA不同的三维结构。因此，通过以特定比例向包括双链DNA的DNA中加入DNA结合蛋白，例如，精蛋白和组蛋白，进而再被固定在载体上来制造的DNA复合体被推测为：除DNA分子和载体之间的相互作用之外，还具有DNA分子和DNA结合蛋白之间的相互作用，以及DNA结合蛋白和载体间的相互作用。DNA结合蛋白、DNA分子和载体之间的相互作用以及核蛋白自身三维结构的特异性看起来是表现优良的嵌入能力因素。例如，组蛋白形成核小体(nucleosome)结构，其中DNA双链盘绕于组蛋白八聚体形成的核心周围。该核小体结构具有下述特征性功能：与另一核小体结构通过被命名为H1的组蛋白形成复合体，最终形成染色质结构，其中由此形成的复合体被高度浓缩。因此，由于形成核蛋白的组蛋白等的存在，DNA分子在DNA复合体中保持为相对每单位体积的高密度。结果，可发挥高嵌入能力。除此之外，精蛋白已知能遏制DNA分子，例如双链DNA分子的热变性，还已知能显示出抗菌活性。因此，精蛋白的存在产生了遏制因侵袭细菌所致DNA复合体的分解的效果，并且其被推测为改善嵌入能力稳定性和DNA复合体机械强度的要素。虽然伴随DNA结合蛋白的存在出现的、提高嵌入能力和提高DNA复合体持久性和稳定性的作用已被发现，但其详细机制在现阶段仍然未知。

本发明的发明人在上述这些发现的基础上完成了本发明。

即，根据本发明，被设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体是：

设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体，其利用下述工序，其中，液体或气体中含有的DNA嵌入剂被选择性吸附到DNA上，这是通过所述DNA与所述DNA嵌入剂的接触来实现的，所述结构体的特征在于，包含：

吸附层，其具有作为单元组分(unit component)的DNA复合体，其中包含以核蛋白形式存在的DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA以及载体作为吸附层，在所述吸附层上所述DNA嵌入剂被选择性吸附，

其中，所述DNA复合体含有：相对于每100质量份包括双链DNA的DNA，0.5至10质量份的DNA结合蛋白组分，以及  其中，按每单位质量(1g)DNA复合体对溴化乙锭(EB)的最大吸附质量(mg)定义的质量嵌入能力(IcM)为0.5或更高(mg EB/g DNA复合体)。

在根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体中，包含核蛋白形式存在的DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA以及载体的DNA复合体被用作为吸附DNA嵌入剂的吸附件，其用于水等物质中时，具有相对每单位质量DNA复合体而言吸附DNA嵌入剂的高能力，还具有优秀的持久性。因此，当将设计来用于吸附DNA的结构体应用于，例如，大规模处理以低浓度含有二英或二英样物质的受污染水时，其具有如下优点：能以高效率选择性吸附二英或二英样物质，以及能容易地提高通量。

本发明的其它特征和优点将从下述描述中显而易见。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的优选实施方式。

在本发明中，利用了下述方法来吸附和去除DNA嵌入剂，所述方法中，液体或气体中含有的DNA嵌入剂被吸附到DNA上，这是通过所述DNA与所述DNA嵌入剂的接触来实现的。即，被用来与DNA嵌入剂接触的DNA分子具有通过DNA核酸碱基部分间的氢键连续形成的双螺旋结构。DNA分子通过利用下述现象来吸附DNA嵌入剂，所述现象中，具有特定分子大小和平面结构的化合物被稳定结合于上述双螺旋结构中聚集的碱基对之间(嵌入)。此时，由于利用了嵌入到包括双链DNA的DNA分子(其含于用作为吸附件的DNA复合体中)的现象，DNA复合体可以以极特异且稳定的方式吸附特别是二英或二英样物质。具体地，本发明的结构的第一特征是，DNA复合体含有以核蛋白形式存在的DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA以及用于将它们固定在其上的载体，以及，所述包括双链DNA的DNA的部分DNA链经历DNA结合蛋白的作用。在这种情况中，作为选用下述组合物的结果，所述组合物含有：相对每100质量份包括双链DNA的DNA，0.5至10质量份的DNA结合蛋白组分，DNA复合体展示出优良的吸附DNA嵌入剂的性能，其中，按每单位质量(1g)DNA复合体对溴化乙锭(EB)的最大吸附质量(mg)定义的质量嵌入能力(IcM)为0.5或更高(mg EB/g DNA复合体)。

如上所述，根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体是：

设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体，其利用下述工序，其中，液体或气体中含有的DNA嵌入剂被选择性吸附到DNA上，这是通过所述DNA与所述DNA嵌入剂的接触来实现的，所述结构体的特征在于，包含：

吸附层，其具有作为单元组分的DNA复合体，其中包含以核蛋白形式存在的DNA结合蛋白、包括双链DNA的DNA以及载体作为吸附层，在所述吸附层上所述DNA嵌入剂被选择性吸附，

其中，所述DNA复合体含有：相对每100质量份包括双链DNA的DNA，0.5至10质量份的DNA结合蛋白组分，以及

其中，按每单位质量(1g)DNA复合体对溴化乙锭(EB)的最大吸附质量(mg)定义的质量嵌入能力(IcM)为0.5或更高(mg EB/g DNA复合体)。

在这种情况下，本发明的一个方面通过选用下述形式更为优选。

在本发明中，这是人们希望看到的：以核蛋白形式被含有于DNA复合体中的DNA结合蛋白应主要由精蛋白和(或)组蛋白两种一起或任何一种构成。此外，用于吸附DNA嵌入剂的结构体的吸附层包含，

可以以填充有DNA复合体的柱的形式存在的DNA复合体。

另一方面，DNA复合体可以以颗粒或布的形式存在。在这种情况下，优选地，DNA复合体中含有的载体是多孔的。期望该多孔载体以氧化物形成。还优选利用氧化硅和金属氧化物的混合物作为所用的氧化物。

在填充有DNA复合体的柱中，

具有DNA复合体的填充层部分具有10至90％的孔隙度。

例如，更优选地，利用从鲑鱼精巢和/或扇贝消化盲囊(digestivecaecum)采集的包括双链DNA的DNA作为DNA复合体中含有的包括双链DNA的DNA。

当将被吸附的DNA嵌入剂是二英或二英样物质中的任一种时，本发明更为优选地使用。

下文将对本发明进行更为详细的描述。

对DNA嵌入剂的吸附中利用的DNA分子(通过其与DNA嵌入剂的接触)可从生物体中采集或用DNA合成仪来合成。在本发明中，用于制造DNA复合体的DNA用于下述组合物中，所述组合物含有以核蛋白形式存在的DNA结合蛋白以及包括双链DNA的DNA。因此，使用合成DNA时，需要制备具有互相互补的碱基序列的DNA链，以形成双链DNA。除此之外，还需要用于将DNA结合蛋白引入到从合成DNA制备的双链DNA中的工序。从这些观点来看，使用从生物体采集的DNA较之使用合成DNA具有成本和技术上的优势。优选使用活生物体中存在的(主要在活生物体的细胞核中存在的)基因DNA作为从生物体收集的DNA。例如，从动物细胞获得的DNA，例如从鲑鱼、鲱鱼或鳕鱼精巢获得的或从扇贝消化盲囊(性腺)获得的DNA含有以核蛋白形式存在的DNA结合蛋白，适合用于本发明。特别地，从鲑鱼精巢获得的或从扇贝消化盲囊获得的DNA更为优选，因为其可大量稳定地获得。

DNA嵌入剂自身的吸附依赖于向DNA分子双螺旋结构的嵌入。但是，因为选用的组合物以相对包括双链DNA的总体DNA而言的特定浓度含有DNA结合蛋白组分，本发明的DNA复合体具有吸附DNA嵌入剂的高性能以及优秀的机械强度和持久性。在这种情况下，制备中，DNA结合蛋白组分相对包括双链DNA的总体DNA的含量被调节至下述范围：相对每100质量份含于DNA复合体中的DNA，0.5至10质量份的DNA结合蛋白组分。如果相对每100质量份含于DNA复合体中的DNA而言，DNA结合蛋白组分的含量小于0.5质量份，那么提高DNA复合体持久性和DNA稳定性的作用就很小。另一方面，如果相对每100质量份含于DNA复合体中的DNA而言，DNA结合蛋白组分的含量超过了10质量份，那么作为自然而然的结果，DNA复合体的持久性将一样优秀，但是吸附DNA嵌入剂的性能却趋于逐渐降低。应当注意，考虑到下述现象：伴随双链DNA由于其变性分离为两条单链DNA分子，DNA会从DNA复合体脱落，因此通过以下述合适的量含有的DNA结合蛋白的存在，还可获得遏制上述双链DNA变性的功能，所述合适的量使得：相对每100质量份含于DNA复合体中的DNA而言，DNA结合蛋白组分的含量被保持在0.5至10质量份的范围内。

任何DNA结合蛋白都可用于本发明，只要它们能作用于至少部分DNA。例如，可使用下述DNA结合蛋白，其能呈现出偶联蛋白(其中DNA与DNA结合蛋白结合，即，脱氧核糖核蛋白)的形态。优选使用主要由精蛋白和(或)组蛋白两者一起或任何一种构成的蛋白分子来作为上述DNA结合蛋白。细胞核中存在的DNA含有脱氧核糖核蛋白，其中含有组蛋白，其呈现为与双链DNA结合的核糖组蛋白的形态。或者，取决于生物体的种类，精子细胞核含有下述脱氧核糖核蛋白，其呈现出核精蛋白的形态，其中，精蛋白代替组蛋白与双链DNA结合。该呈现出核组蛋白或核精蛋白形态的脱氧核糖核酸蛋白适合用于本发明，因为其中含有的组蛋白或精蛋白以高稳定性与双链DNA结合。

应当注意，Lowry-Folin方法用于本发明，以评估DNA复合体中DNA结合蛋白的含量。

另一方面，关于链的大小(长度)，考虑到吸附DNA嵌入剂的性能，将DNA分子固定在载体上的效率等，DNA分子的分子量优选在20,000至50,000,000的范围内，更优选在100,000至10,000,000的范围内。如果DNA分子的分子量小于20,000，那么吸附DNA嵌入剂的能力则趋向于随着链长变短降低。另一方面，如果DNA分子的分子量高于50,000,000，那么用于制备DNA复合体的DNA/蛋白水溶液的液体粘度则会迅速升高。即，当水溶液被固定到载体上时，关于允许水溶液在载体上被均匀支持和分布的工序方面困难会增加。

另一方面，当利用向DNA分子双螺旋结构的嵌入时，更优选使用双链DNA的双螺旋结构。因此，用于本发明的DNA复合体中含有的DNA是包括双链DNA的DNA。双链DNA相对总体DNA的含量优选为按质量计3％或更高。对于从活的生物体收集的DNA而言，提取、分离和纯化过程通常涉及会导致DNA分子链被切割以及双链DNA变性为单链DNA的条件和工序。因此，甚至在制备DNA复合体之前的制造DNA/蛋白水溶液的阶段，就需要足够小心地操作DNA，以遏制双链DNA含量的降低。如果双链DNA相对DNA复合体中含有的总体DNA的含量小于按质量计3％，那么吸附DNA嵌入体的DNA分子的双螺旋结构则不足够，吸附DNA嵌入体的期望性能也无法获得。可用商业途径可获得的评估试剂盒，按照厂商说明书来测量双链DNA相对总体DNA的含量，例如用PicoGreen dsDNA Quantitation Kit(Molecular Probes Inc.)。在本发明中，利用上述商业途径可获得的评估试剂盒测量的值被用作为双链DNA相对总体DNA的含量。

当用于本发明的DNA复合体在设计来用于吸附的结构中用作为吸附层的时候，优选地，吸附层以填充有DNA复合体的柱的形式使用，其随后被用于与含有DNA嵌入剂的流体接触。DNA复合体的形式或几何形状可选自多种形式，例如，颗粒、块、板、管或布的形式。它们中间，优选采用具有颗粒或布的形式的几何形状的DNA复合体。例如，当填充进柱时，颗粒或布的形式的DNA复合体是优选的，因为DNA复合体能被用于与含有DNA嵌入剂的流体充分接触。

另一方面，因为DNA分子被固定在载体的表面上或孔中以形成DNA复合体，优选地，考虑到固定的效率和被固定DNA分子的稳定性而言，使用多孔材料作为载体。例如，从稳定性角度考虑，使用多孔氧化物材料是优选的。可以使用氧化硅(二氧化硅)或通常用作为用于固定DNA分子的载体材料的各种金属氧化物材料，例如，氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化锡和氧化钽。由氧化硅和金属氧化物的混合物构成的多孔材料也可使用。当氧化硅和金属氧化物的混合物用作为构成多孔载体的材料时，混合物中金属氧化物的含量优选选自按质量计0至50％的范围内。取决于混合物中含有的金属氧化物的种类，预期有提高DNA分子的固定率的效果，这是通过利用金属氧化物和DNA分子磷酸基团之间的键实现的。同时，如果金属氧化物和DNA分子磷酸基团之间的键形成至过量的程度，该键也可能会影响到双链DNA的双螺旋结构。但是，当氧化硅和金属氧化物的混合物中金属氧化物的含量为按质量计50％或更少，对于DNA双螺旋结构的影响就能被限制为无关紧要的低程度。

例如，下述方法可被用于将DNA分子固定到多孔氧化物载体上，以形成DNA复合体，所述方法中，预先制备含有包括双链DNA的DNA和DNA结合蛋白的水溶液，并将多孔氧化物载体浸入到该溶液中，以使之凝固。或者，补充下述寡聚物，其具有氧化物组分或胶体氧化物分散体系(由，例如金属醇化物水解产生的)，将其与包括双链DNA的DNA和DNA结合蛋白混合，接着通过去除分散溶剂来使其凝固，以允许含有多孔氧化物载体的DNA复合体形成，所述载体上固定有包括双链DNA的DNA和DNA结合蛋白。DNA相对DNA复合体中多孔氧化载体的含量被选为：相对100质量份的氧化物，包括双链DNA的DNA在0.1至10质量份的范围内，优选地，0.5至5质量份的范围内。如果包括双链DNA的DNA的含量相对100质量份的氧化物而言小于0.1质量份，那么每单位质量DNA复合体的DNA嵌入剂嵌入能力就很低。另一方面，如果如果包括双链DNA的DNA的含量相对100质量份的氧化物而言高于10质量份，那么DNA嵌入剂向产生的DNA复合体中多孔氧化载体中形成的孔的移动就可能降低。不具有相对每单位质量DNA复合体而言的理想嵌入能力水平的DNA复合体不适合用于根据本发明、设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体。

在根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体中，用作为吸附件的DNA复合体具有高于一定水平的、从含有DNA嵌入剂的流体中吸附DNA嵌入剂的能力。即，按每单位质量(1g)DNA复合体对溴化乙锭(EB)的最大吸附质量(mg)定义的质量嵌入能力(IcM)被设置为0.5或更高(mg EB/g DNA复合体)。如果嵌入能力(IcM)低于0.5(mg EB/g DNA复合体)，那么当吸附层以柱的形式使用时，每单位长度吸附层吸附DNA嵌入剂的能力就会降低，就需要延长柱的长度来用于吸附和去除。在这种情况下，整个柱的流体抗性增加，该柱因此不方便用于大规模去除处理。

在根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体中，以下是人们想要的：当采用被DNA复合体填充的柱形式时，被DNA复合体填充的层部分具有10至90％的孔隙度。如果被DNA复合体填充的层部分的孔隙度小于10％，输送含有DNA嵌入剂的流体时流阻会增加。换句话说，每单位时间柱内可输送的流体的量会受到限制，难于获得大的通量。同时，如果被DNA复合体填充的层部分的孔隙度高于90％，通常在被填充的层部分中趋向于形成所谓的“旁路通路(bypasspassage)”，其中，流体可经过被填充的层部分，而不与填充试剂接触。反过来讲，孔隙度超过90％的情况下，需要对填充试剂进行复杂的安排和设计，包括所用的载体的形状，以使含有DNA嵌入剂的流体与被填充的DNA复合体高频率接触；或者，需要降低输送速度，以增加被填充的DNA复合体与含有DNA嵌入剂的流体之间接触的总小时数。这一情况对每单位时间柱内可输送的流体量造成限制，难于获得大的通量。

应当注意，根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体可进一步用于复杂的通路组织，其中，上述柱形式的结构以串联或并联方式相连，或以串并联组合的方式相连。此外，更优选用DNA复合体与含有DNA嵌入剂的流体在液相中接触，特别地，在水介质中。即，根据本发明，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体可作为，例如净化(clean-up)模块，用于去除溶解于来自下述来源的二英或二英样物质，所述来源是受污染土壤或垃圾的浸出液和地下水，以及来自垃圾焚化装置的清洗废液，其中以低浓度含有二英或二英样物质作为待吸附的DNA嵌入剂。此外，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体优选应用于纯化模块，针对可能受到二英或二英样物质污染的乳等物质。或者，当用水等预先清洗可能被二英或二英样物质污染的空气，并且将二英或二英样物质从气相回收进液相时，设计来用于吸附DNA嵌入剂的结构体还可用于针对用于此类洗涤的水的纯化模块。

实施例

下述实施例将对本发明进行具体解释。下述实施例是本发明最佳实施方式的例子，但本发明并不限于实施例的特定形式。

实施例1

合成DNA复合体A1

从鲑鱼精巢获得的实施例1中的DNA样品含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。此处使用的DNA样品中DNA的分子量是6百万，双链DNA分子占到样品质量的26％。样品还含有：相对每100质量份的DNA，3质量份DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将5质量份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于1000质量份的去离子水，来制备DNA/蛋白水溶液。

将150质量份的DNA/蛋白溶液加入到100质量份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：30质量％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A1。干燥的DNA复合体A1的体积密度为0.73g/cm³。此外，DNA复合体A1含有2.4质量％的DNA，以及相对100质量份的DNA，2.8质量份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

将1克干燥的DNA复合体A1浸入到100ml 50ppm溴化乙锭的水溶液中，浸泡7天，使DNA复合体A1吸附溴化乙锭，然后通过吸光测定分析来测量水溶液中残留的溴化乙锭的浓度。基于吸附前后浓度差来计算吸附到DNA复合体A1上的溴化乙锭的量。

从计算得到的被吸附溴化乙锭的量来获得按每单位质量(1g)DNA复合体对溴化乙锭(EB)的最大吸附质量(mg)定义的质量嵌入能力(IcM)，发现其为3.6(mg EB/g DNA复合体)。还测量了浸泡期间从DNA复合体A1洗脱进水溶液中的DNA的量。DNA复合体A1中总体DNA的不到1％洗脱进了水溶液。

DNA嵌入剂/溴化乙锭的吸附

用DNA复合体A1填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A1柱的被填充层的孔隙度为64％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速施加到具有DNA复合体A1吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为20ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始施加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

实施例2

按照实施例1中所述，来制备具有DNA复合体A1的吸附层。用管泵将5ppm二苯并呋喃溶液以10mL/分钟的流速施加到具有DNA复合体A吸附层的柱上。

开始施加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余二苯并呋喃的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的二苯并呋喃浓度均为检测限或更低。

实施例3

合成DNA复合体A2

从鲑鱼精巢获得的实施例3中的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是170万，双链DNA分子占到样品的7.2质量％。样品还含有：相对每100质量份的DNA，2.8质量份DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将7质量份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于1000质量份的去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将150质量份的DNA/蛋白溶液加入到100质量份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：30质量％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A2。干燥的DNA复合体A2的体积密度为0.75g/cm³。此外，DNA复合体A2含有2.5质量％的DNA，以及相对100质量份的DNA，2.5质量份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体A2的IcM为2.7(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体A2洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为DNA复合体A2中总体DNA的不到1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体A2填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A2柱的被填充层的孔隙度为66％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速加到具有DNA复合体A2吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为21ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

实施例4

合成DNA复合体A3

从鲑鱼精巢获得的实施例4中的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是150,000，双链DNA分子占到样品质量的22％。样品还含有：相对每100质量份的DNA，0.80质量份DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将5质量份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于1000质量份的去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将150质量份的DNA/蛋白溶液加入到100质量份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：30质量％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有2mm至4.5mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A3。干燥的DNA复合体A2的体积密度为0.71g/cm³。此外，DNA复合体A 3含有1.60质量％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计0.75份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体A3的IcM为2.1(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体A3洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为DNA复合体A3中总体DNA的不到1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体A3填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A3柱的被填充层的孔隙度为66％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速加到具有DNA复合体A3吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为21ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

实施例5

合成DNA复合体A4

从鲑鱼精巢获得的实施例5中的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是7百万，双链DNA分子占到样品质量的50％。样品还含有：相对每100份按质量计的DNA，按质量计1.5份DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将按质量计5份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于按质量计1000份的去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将按质量计300份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A4。干燥的DNA复合体A4的体积密度为0.70g/cm³。此外，DNA复合体A4含有按质量计4.5％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计1.5份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体A4的IcM为7.5(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体A4洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为DNA复合体A4中总体DNA的不到1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体A4填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A4柱的被填充层的孔隙度为65％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速加到具有DNA复合体A4吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为20ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

实施例6

合成DNA复合体A5

从鲑鱼精巢获得的实施例6中的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是720万，双链DNA分子占到样品质量的35％。样品还含有：相对每100份按质量计的DNA，按质量计9.2份DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将按质量计5份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于按质量计1000份的去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将按质量计150份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A5。干燥的DNA复合体A5的体积密度为0.69g/cm³。此外，DNA复合体A5含有按质量计2.3％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计9.0份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体A5的IcM为3.4(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体A5洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为DNA复合体A5中总体DNA的不到1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体A5填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A5柱的被填充层的孔隙度为66％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速加到具有DNA复合体A5吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为21ml，经过吸附层所需时间估计为2.1分钟。

开始加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

实施例7

合成DNA复合体A6

使用与实施例3中所述相同的条件，来制备具有与实施例3相同的组合物的DNA/蛋白水溶液。

将按质量计80份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体A6。干燥的DNA复合体A6的体积密度为0.78g/cm³。此外，DNA复合体A6含有按质量计1.05％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计2.4份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体A6的IcM为0.9(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体A6洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为DNA复合体A6中总体DNA的不到1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体A6填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体A6柱的被填充层的孔隙度为60％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速加到具有DNA复合体A6吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为19ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始加溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度均为检测限或更低。

比较实施例1

合成DNA复合体B1

比较实施例1中使用的从鲑鱼精巢获得的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是6百万，双链DNA分子占到样品质量的26％。样品还含有：相对每100份按质量计的DNA，按质量计12份的DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将按质量计5份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于按质量计1000份去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将按质量计150份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体B1。干燥的DNA复合体B1的体积密度为0.70g/cm³。此外，DNA复合体B1含有按质量计2.1％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计11份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体B1的IcM为0.3(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体B1洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为按质量计DNA复合体B1中总体DNA的1％。

比较实施例2

合成DNA复合体B2

比较实施例2中使用的从鲑鱼精巢获得的DNA样品也含有精蛋白作为DNA结合蛋白的主要组分。使用的DNA样品中DNA的分子量是100,000，双链DNA分子占到样品质量的12％。样品还含有：相对每100份按质量计的DNA，按质量计0.4份的DNA结合蛋白组分，其中精蛋白是主要组分。通过将按质量计5份来自鲑鱼精巢的DNA样品(具有DNA/DNA结合蛋白组合物)溶解于按质量计1000份去离子水，来制备DNA/蛋白溶液。

将按质量计150份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体B2。干燥的DNA复合体B2的体积密度为0.72g/cm³。此外，DNA复合体B2含有按质量计2.2％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计0.39份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体B2的IcM为1.0(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体B2洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为按质量计DNA复合体B2中总体DNA的不到20％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体B2填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体B2柱的被填充层的孔隙度为63％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速应用到具有DNA复合体B2吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为20ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始应用溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。20分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度为大约25ppm。

比较实施例3

合成DNA复合体B3

使用与实施例3中所述相同的条件，来制备具有与实施例3相同的组合物的DNA/蛋白水溶液。

将按质量计30份的DNA/蛋白溶液加入到按质量计100份的氧化硅溶胶(氧化硅颗粒大小：30nm，氧化硅浓度：按质量计30％)中，对混合物进行30分钟的搅拌，然后在60℃进行干燥以获得DNA/蛋白/氧化硅复合体。将该复合体粉碎，使用筛进行分级，以获得具有1mm至4mm之间的颗粒大小的颗粒。该分级物被命名为DNA复合体B3。干燥的DNA复合体B3的体积密度为0.78g/cm³。此外，DNA复合体B3含有按质量计0.46％的DNA，以及相对100份按质量计的DNA而言按质量计2.4份的DNA结合蛋白组分。

测量质量嵌入能力，IcM

按照实施例1中的方法测量得到的DNA复合体B3的IcM为0.4(mgEB/g DNA复合体)。还测量了7小时浸泡期间从DNA复合体B2洗脱进水溶液中的DNA的量。洗脱的DNA的量为按质量计DNA复合体B3中总体DNA的1％。

DNA嵌入剂的吸附

用DNA复合体B3填充2cm直径的柱，形成大约10cm的吸附层。DNA复合体B3柱的被填充层的孔隙度为61％。用管泵将50ppm溴化乙锭溶液以10mL/分钟的流速应用到具有DNA复合体B3吸附层的柱上。柱的吸附层液体体积为19ml，经过吸附层所需时间估计为2分钟。

开始应用溶液之后，在10分钟(处理100ml后)和30分钟(处理300ml后)时收集经过的流体，以通过吸光测定分析来测量残余溴化乙锭的浓度。10分钟和30分钟时，残留于经过柱的部分中的溴化乙锭浓度分别为大约17ppm和30ppm。

工业实用性

根据本发明，可以以高效率将包括二英或二英样物质和其它物质的DNA嵌入剂从含有它们的水、气体等中除去。此外，本发明可用于对环境和来自焚化装置的废气中难于去除的有害物质，例如二英或二英样物质加以处理。

本发明不限于上述实施方式，可在本发明的宗旨和范围内进行多种改变和变动。因此，为令公众知晓本发明的范围，撰写了下述权利要求。

本发明要求提交于2004年6月15日的日本专利申请2004-176890的优先权，该申请通过引用被并入本文。