專利名稱：用雙鏈dna將有害物質(zhì)濃縮去除的方法和用于該方法的吸附物及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用雙鏈DNA將有害物質(zhì)—特別是二噁英類物質(zhì)，從水、牛奶、母乳等液體中濃縮和/或去除的方法及裝置。
背景技術(shù)：
包括多氯二苯并異二噁英(polychlorinated dibenzo-p-dioxin簡稱PCDD)、多氯二苯并異呋喃(polychlorinated dibenzofuran簡稱PCDF)及共面(coplanar)—多氯聯(lián)苯(polychlorihated biphenyl簡稱PCB)的二噁英類物質(zhì)，是通過食物鏈被吸收，在多種生物體中蓄積的有害物質(zhì)。因為這些二噁英類物質(zhì)即使極微量，也可能對人體帶來很大的危害，所以，抑制二噁英類物質(zhì)的產(chǎn)生及從被污染的環(huán)境中去除二噁英類物質(zhì)是重要的課題。特別是在江河湖泊等中存在的二噁英類物質(zhì)，有附著于不溶性微粒子表面的形態(tài)，也有溶解于水中的形態(tài)。前者與微粒子共同凝集，可以將其去除，但后者的去除是非常困難的。
作為去除溶解在水中的二噁英的方法，可以舉出將被處理液放入活性炭流動著的膜分離裝置內(nèi)，使溶解在水中的二噁英吸附在該活性炭上，活性炭和浮游物質(zhì)等固態(tài)成分通過膜分離來去除，從而去除二噁英的方法(例如，參照特開2002-239347)。在該方法中，使溶解性的二噁英類物質(zhì)吸附在活性炭上，用膜來過濾吸附在活性炭和固態(tài)成分上的二噁英，從而可以去除二噁英類物質(zhì)。
本發(fā)明的目的是提供可將溶解在水、牛奶、母乳等液體中的二噁英類有害物質(zhì)，高效率且低費用地去除的方法，并提供用于該方法的有害物質(zhì)的吸附物，和用于該方法的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人等經(jīng)過努力地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過利用所謂的嵌入(intercalation)，即在具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙鏈DNA的堿基對之間插入具有平面結(jié)構(gòu)的芳香族化合物，可以高效率地濃縮和/或去除在水、牛奶、母乳等液體中溶解的有害物質(zhì)，從而完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明涉及有害物質(zhì)的去除方法，其特征為，使含有有害物質(zhì)的被處理液與雙鏈DNA接觸，通過將有害物質(zhì)嵌入到雙鏈DNA中，來吸附、分離有害物質(zhì)。
另外，本發(fā)明涉及一種吸附物，其特征為，它是用于前述有害物質(zhì)的去除方法的物體，它是通過在容器或袋狀物中封入雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液而形成的，其中容器或袋狀物是由有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的。
進一步，本發(fā)明還涉及有害物質(zhì)的去除裝置。其中一種裝置的特征為，它是用于前述有害物質(zhì)的去除方法的裝置，它具有接觸槽、雙鏈DNA溶液循環(huán)裝置和被處理液循環(huán)裝置，所述接觸槽具有用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜分割成的至少兩個空間，所述雙鏈DNA溶液循環(huán)裝置使含有雙鏈DNA的溶液循環(huán)，而且在用該隔膜分開的一側(cè)的空間里使含有該雙鏈DNA的溶液流動通過，所述被處理液循環(huán)裝置使含有有害物質(zhì)的被處理液循環(huán)，而且在用該隔膜分開的另一側(cè)的空間里使該被處理液流動通過；有害物質(zhì)從由隔膜分開的被處理液中移入到含有雙鏈DNA的溶液中，然后被分離。另一種裝置的特征為，它具有裝有以非游離狀態(tài)含有雙鏈DNA的吸附物的接觸槽，和使含有有害物質(zhì)的被處理液以在該接觸槽內(nèi)流動通過的方式進行循環(huán)的被處理液循環(huán)裝置，上述的吸附物是通過在容器或袋狀物中封入雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液而形成的，其中容器或袋狀物是由有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的，有害物質(zhì)從被處理液中移入到該吸附物中，然后被分離。


圖1是顯示本發(fā)明的去除有害物質(zhì)的裝置的一種實施方式的模式圖。
圖2是顯示構(gòu)成圖1的接觸槽的一種實施方式的模式圖。
圖3是顯示本發(fā)明的去除有害物質(zhì)的裝置的另一種實施方式的模式圖。
圖4是顯示本發(fā)明的吸收物的一種實施方式的立體圖。
具體實施例方式
本發(fā)明中使用的雙鏈DNA是由具有右螺旋型結(jié)構(gòu)的兩條多核苷酸鏈形成的。在結(jié)構(gòu)上具有互補性的平面堿基之間，從兩條多核苷酸鏈的糖—磷酸骨架上，向著與螺旋的主軸垂直、螺旋的中央部的方向，通過互相突出的氫結(jié)合鍵連接起來。在B型結(jié)構(gòu)的雙鏈DNA中，堿基對與堿基對之間有幅寬約1.1nm、高約0.34nm的間隙，具有平面結(jié)構(gòu)的小分子可以插入此間隙，把這種現(xiàn)象稱作嵌入。這種現(xiàn)象有時根據(jù)小分子的電荷及疏水性的情況得到促進。二噁英類物質(zhì)具有含有多個苯環(huán)的平面結(jié)構(gòu)，還顯示有疏水性，因而可以考慮利用雙鏈DNA來從水中去除二噁英。
作為上述雙鏈DNA，例如，可以使用魚類的魚白作為原料。眾所周知，魚類的魚白含有大量的雙鏈DNA及蛋白質(zhì)，是營養(yǎng)價值非常高的食品材料。然而，由于魚類的魚白只有一小部分可以新鮮食用而被利用，還有從加工困難，保存性等方面的角度考慮，它的利用領(lǐng)域受到了限制，大部分被廢棄處理掉了。特別是，在北海道大量被卸貨的鮭魚的魚白，每年有一萬噸以上被用作飼料或肥料，或被廢棄處理掉了。因此，含有很多雙鏈DNA的魚類的魚白，特別適合用作低成本地大量生產(chǎn)雙鏈DNA的原料。作為這樣的魚類，可以例舉鮭魚、鯡魚、鱒魚、鱈魚等，從這些魚白中去除皮、筋、血管等后，通過精制、去除油分、生成，可以得到雙鏈的DNA。
本發(fā)明中可以處理的有害物質(zhì)可以分為多種，但從利用向雙鏈DNA中嵌入的角度講，可以優(yōu)選處理具有平面的立體結(jié)構(gòu)的有機化合物，例如含有芳香環(huán)的化合物。本發(fā)明特別適合優(yōu)選處理二苯并異二噁英(dibenzo-p-dioxin簡稱DD)、二苯并異呋喃(dibenzofuran簡稱DF)、聯(lián)苯(biphenyl簡稱BP)、多氯二苯并異二噁英(PCDD)、多氯二苯并異呋喃(PCDF)及共面-多氯聯(lián)苯(PCB)等二噁英類物質(zhì)。
在本發(fā)明的去除有害物質(zhì)的方法中，使被處理液和雙鏈DNA接觸的方式?jīng)]有特別地限定，可舉例如，為了使雙鏈DNA不移入被處理液中，使被處理液和含有雙鏈DNA的溶液隔著例如可以透過有害物質(zhì)而不能透過雙鏈DNA的隔膜進行接觸的方法。在此方法中，通過將隔膜制成中空絲的形態(tài)，可以使含有雙鏈DNA的溶液與被處理液的接觸面積增大，其結(jié)果就是，可以提高處理液的處理效率。
另外，作為使接觸液與雙鏈DNA接觸的方式，還可舉出使以非游離態(tài)含有雙鏈DNA的吸附物與非處理液接觸的方法。在此方法中，將非處理液裝入收容槽內(nèi)，然后將上述吸附物放入該收容槽中。根據(jù)希望，優(yōu)選使非處理液在該收容槽內(nèi)一邊循環(huán)，一邊攪拌，來增大吸附物和被處理液的接觸效率。
作為上述吸附物，可例舉在丙烯酰胺凝膠里固定雙鏈DNA后形成的凝膠。該凝膠可成型為圓柱狀，圓盤狀等形狀，另外根據(jù)凝膠的制作方法的不同，還可形成具有粒徑大致均一的顆粒狀的凝膠。另外，作為上述吸附物的其他的形態(tài)，有在聚砜里固定雙鏈DNA后形成的物質(zhì)。聚砜可容易地成型為顆粒狀、膜狀等形狀，特別是在成型為中空絲狀的聚砜中固定有雙鏈DNA的吸附物，可增大與含有有害物質(zhì)的被處理液的接觸面積，提高處理效率。
上述吸附物的特別形態(tài)是，用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成容器，在該容器中封入含有雙鏈DNA的溶液。在這種吸附物中，被處理液中的有害物質(zhì)透過該隔膜吸附在雙鏈DNA上，另一方面，雙鏈DNA不能透過該隔膜，所以有害物質(zhì)可以移入到含有雙鏈DNA的溶液中，高效地除去。
進而，本發(fā)明還可以通過有機溶劑，將嵌入到雙鏈DNA中的有害物質(zhì)提取出來，從雙鏈DNA中解吸出來，從而使含有雙鏈DNA的溶液或含有雙鏈DNA的吸附物可以再生，進行再利用。
下面，參照附圖，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置的一種實施方式的模式圖；圖2是表示圖1中接觸槽的構(gòu)成的一種實施方式的模式圖；圖3是表示本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置的另外一種實施方式的模式圖；圖4是表示本發(fā)明的吸附物的一種樣式的立體圖。
圖1中圖示的實施方式的有害物質(zhì)的去除裝置，包括含有雙鏈DNA的溶液的循環(huán)裝置2、被處理液的循環(huán)裝置3和與含有雙鏈DNA溶液的循環(huán)裝置2及被處理液的循環(huán)裝置3相連接的接觸槽1。
含有雙鏈DNA溶液的循環(huán)裝置2，是使含有雙鏈DNA的溶液循環(huán)的裝置，例如泵；溶液中的雙鏈DNA在本發(fā)明的有害物質(zhì)的去除裝置中作為吸附有害物質(zhì)的物質(zhì)來發(fā)揮作用。含有雙鏈DNA的溶液的濃度，根據(jù)所要處理有害物質(zhì)的量、完成處理所要的時間等條件而變化，例如是0.1～10μM(bp)左右。
被處理液的循環(huán)裝置3，是使含有需要從水中濃縮和/或去除的有害物質(zhì)的被處理液循環(huán)的裝置，例如泵。被處理液中的有害物質(zhì)的濃度沒有特別的限制，例如即使有害物質(zhì)以ppb水平的極低濃度存在，本發(fā)明的有害物質(zhì)的去除裝置也可以高效地進行處理。
接觸槽1具有有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜，通過該隔膜接觸槽1至少分隔成二個空間。在該空間的一側(cè)，含有雙鏈DNA的溶液被循環(huán)；另外，在該空間的另一側(cè)被處理液被循環(huán)。對于該隔膜，例如可以使用具有二噁英類那樣的分子量為數(shù)百的小分子可以透過、但雙鏈DNA那樣的分子量為500萬以上的巨大分子不能透過的孔徑的半透膜，這樣的半透膜可以通過市售購入。
配置上述隔膜、分隔接觸槽1中的空間的方式，只要使含有雙鏈DNA的溶液及被處理液都可以循環(huán)而且可以使雙方接觸，就沒有特別地限制，例如可以使用由一個隔膜將接觸槽1內(nèi)分成兩個空間的簡單構(gòu)成形式、例如可以采用將接觸槽1縱向分成二份的構(gòu)成形式、為了形成雙重圓筒槽狀而被分割成面包圈式的構(gòu)成形式等。但是，從本發(fā)明的有害物質(zhì)的去除裝置的處理原理的角度講，使含有雙鏈DNA的溶液與被處理液的接觸面積越大，處理效率就越高，所以例如圖2所示，用半透膜形成多個中空絲5，使含有雙鏈DNA的溶液或被處理液的任何一方流動通過其內(nèi)部，使另一方在中空絲5的外部流動通過，這樣構(gòu)成的接觸槽1增大了含有雙鏈DNA的溶液與被處理液的接觸面積，成為處理效率高的裝置。
對于使用上述構(gòu)成的有害物質(zhì)的去除裝置來去除有害物質(zhì)，是通過含有雙鏈DNA溶液的循環(huán)裝置2，使含有雙鏈DNA的溶液在接觸槽的一側(cè)空間循環(huán)；另外，通過被處理液的循環(huán)裝置3，使被處理液在接觸槽1的另一側(cè)空間循環(huán)。此時，可以使被處理液直接從貯留有被處理液的湖泊、水槽中循環(huán)，或者也可以使其在移入水槽后循環(huán)。另外，各種液體的循環(huán)方向是任意的。這樣，含有雙鏈DNA的溶液與被處理液在接觸槽1中通過隔膜接觸，被處理液中含有的二噁英類等的有害物質(zhì)透過接觸槽1的隔膜嵌入到含有雙鏈DNA的溶液中所含有的雙鏈DNA中。因為嵌入了有害物質(zhì)的雙鏈DNA不能透過隔膜，結(jié)果有害物質(zhì)就從被處理液中被除去，被濃縮在含有雙鏈DNA的溶液中。
如此濃縮于含有雙鏈DNA的溶液中的有害物質(zhì)，可用焚燒等已知的方法進行最終處理。另外，將含有嵌入了有害物質(zhì)的雙鏈DNA的含有雙鏈DNA的溶液與己烷等的有機溶劑混合后，在雙鏈DNA中嵌入的有害物質(zhì)可以從雙鏈DNA上解吸出來，向有機溶劑中移動。這樣可以使嵌入了有害物質(zhì)達到飽和狀態(tài)的DNA再生。
圖3中圖示的實施方式的有害物質(zhì)的去除裝置，包括被處理液的循環(huán)裝置3和與被處理液循環(huán)裝置3連接的、含有吸附物4的接觸槽1。
吸附物4是非游離態(tài)地含有雙鏈DNA的，例如可通過將雙鏈DNA化學(xué)結(jié)合在高分子化合物等的載體上而形成。其形狀沒有特別地限制，球狀、纖維狀、板狀等都可以，但為了提高雙鏈DNA與被處理液的接觸效率，優(yōu)選的是使雙鏈DNA結(jié)合在多孔載體的表面上。另外，將含有雙鏈DNA的含有雙鏈DNA的溶液，填充到有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的半透膜制的袋子里，所構(gòu)成的物體可以用作吸附物4。
對于使用上述構(gòu)成的有害物質(zhì)的去除裝置來去除有害物質(zhì)，是在接觸槽1中裝入吸附物4，通過被處理液的循環(huán)裝置3，使被處理液在接觸槽1中循環(huán)。這樣，被處理液中含有的二噁英類等的有害物質(zhì)嵌入吸附物4中存在的雙鏈DNA中，其結(jié)果，就是有害物質(zhì)從被處理液中去除了。接著，將吸附著有害物質(zhì)的吸附物4從接觸槽1上取出，用已知的方法處理。
另外，吸附物4對有害物質(zhì)的吸附能力低下的時候，通過停止被處理液的循環(huán)，使有機溶劑在接觸槽1中循環(huán)，可以使有害物質(zhì)從具有嵌入了有害物質(zhì)的雙鏈DNA的吸附物4上解吸出來，使其移動到有機溶劑中。其結(jié)果，就是吸附物4得到再生，有害物質(zhì)被提取到有機溶劑中。
圖4中圖示的吸附物4，是通過在用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的容器或袋狀物中封入雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液而成的。作為該隔膜，可以用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的半透膜，用該半透膜，例如制作成袋狀物，在該袋狀物中不漏地封入雙鏈DNA或以所希望濃度調(diào)制的含有雙鏈DNA的溶液，從而可制作吸附物。該袋狀物，例如可以將膜粘合成圓筒狀之后，將上下封住而形成。
實施例1使用含有雙鏈DNA的溶液來去除二噁英類物質(zhì)將分別含有1mg/ml濃度的二苯并異二噁英(DD)、二苯并異呋喃(DF)、及聯(lián)苯(BP)的二噁英類物質(zhì)的溶液，作為模型被處理液準(zhǔn)備出來。將該模型被處理液與以6.8μM(bp)的濃度含有來自鮭魚的魚白的雙鏈DNA的含有雙鏈DNA溶液，隔著半透膜，以100ml/分的流量進行96小時的邊循環(huán)邊接觸。
將接觸完成后的模型被處理液中的二噁英類物質(zhì)的濃度與含有雙鏈DNA溶液中的濃度進行比較，得知含有雙鏈DNA溶液中的二噁英的濃度比模型被處理液中的濃度高數(shù)百倍，二噁英類物質(zhì)在含有雙鏈DNA的溶液中被濃縮了。
接下來，在高濃度含有二噁英類物質(zhì)的含有雙鏈DNA的溶液中加入己烷，使其在室溫下浸透6小時。由此，可將二噁英類物質(zhì)提取到己烷中，這樣，再生了的含有雙鏈DNA的溶液就會具有與再生前的溶液幾乎同樣的去除有害物質(zhì)的能力。
實施例2吸附物的制作調(diào)制來自鮭魚魚白的雙鏈DNA的6.8μM(bp)溶液。另外，用1kD切斷的透析膜制成縱10cm、橫5cm、厚2cm的袋狀物。
將該溶液向每個該袋狀物中分別注入50ml，然后密封形成吸附物。
工業(yè)上的應(yīng)用性本發(fā)明通過使有害物質(zhì)嵌入到雙鏈DNA的堿基對之間，可以高效地將水、牛奶、母乳等的液體中溶解的二噁英類等的有害物質(zhì)濃縮和/或去除。進而，作為該雙鏈DNA，可以使用以往大部分被廢棄掉的來自魚類的魚白的物質(zhì)，可以使處理費用減少。
權(quán)利要求
1.一種去除有害物質(zhì)的方法，其特征為，將含有有害物質(zhì)的被處理液與雙鏈DNA接觸，通過將有害物質(zhì)嵌入到雙鏈DNA中，來吸附和分離有害物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的去除有害物質(zhì)的方法，其特征為，上述有害物質(zhì)為二噁英類物質(zhì)。
3.用于權(quán)利要求1所述的去除有害物質(zhì)的方法的吸附物，其特征為，是將雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液封入到用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的容器或袋狀物中而成的。
4.用于權(quán)利要求1所述的去除有害物質(zhì)的方法的去除有害物質(zhì)的裝置，其特征為，具有接觸槽、雙鏈DNA溶液循環(huán)裝置和被處理液循環(huán)裝置，所述接觸槽具有用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜分割成的至少兩個空間，所述雙鏈DNA溶液循環(huán)裝置使含有雙鏈DNA的溶液循環(huán)，而且在用該隔膜分開的一側(cè)的空間里使含有該雙鏈DNA的溶液流動通過，所述被處理液循環(huán)裝置使含有有害物質(zhì)的被處理液循環(huán)，而且在用該隔膜分開的另一側(cè)的空間里使該被處理液流動通過；有害物質(zhì)從由隔膜分開的被處理液中移入到含有雙鏈DNA的溶液中，然后被分離。
5.權(quán)利要求4所述的去除有害物質(zhì)的裝置，其特征為，將上述的隔膜成型為中空絲，將上述的接觸槽分割成中空絲外部的空間，和中空絲內(nèi)部的空間。
6.用于權(quán)利要求1所述的去除有害物質(zhì)的方法的去除有害物質(zhì)的裝置，其特征為，具有裝有以非游離狀態(tài)含有雙鏈DNA的吸附物的接觸槽，和使含有有害物質(zhì)的被處理液以在該接觸槽內(nèi)流動通過的方式進行循環(huán)的被處理液循環(huán)裝置，上述的吸附物是通過在容器或袋狀物中封入雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液而形成的，其中容器或袋狀物是由有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的，有害物質(zhì)從被處理液中移入到該吸附物中，然后被分離。
全文摘要
一種去除有害物質(zhì)的方法，其特征為，將含有有害物質(zhì)的被處理液與雙鏈DNA接觸，通過將有害物質(zhì)嵌入到雙鏈DNA中，來吸附和分離有害物質(zhì)。該方法對二噁英類的處理特別有用，例如可以通過使吸附物和非處理液接觸來進行，其中的吸附物是將雙鏈DNA或含有雙鏈DNA的溶液封入到用有害物質(zhì)可以透過、但雙鏈DNA不能透過的隔膜形成的容器或袋狀物中而成的。
文檔編號B01D61/00GK1738670SQ20038010885
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者劉向東, 松永政司, 西則雄 申請人:日生生物股份有限公司