JP2006321791A - Protein-carrying article, protein-carrying filter and method for producing them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、不活性化することができる酵素、抗体等の蛋白質を担持した担持体及びフィルターに関する。さらに詳しくは、担持した酵素、抗体等の蛋白質の活性発現を繊維の表面処理剤及び繊維の構成成分によって特異的に安定化することを特徴とする担持体に蛋白質を担持したバイオセンサー、有害な化合物を分解する壁紙やカーテンなどの建材、臭気成分やアレルゲンを分解する衣料等に用いることができる担持体及び空気清浄機用フィルターやマスク用濾材に好適に用いることができるフィルターに関する。 The present invention relates to a carrier and a filter that carry proteins such as enzymes and antibodies that can adsorb and inactivate various bacteria, molds, viruses, allergen substances, and the like. More specifically, a biosensor having a protein supported on a carrier, characterized by specifically stabilizing the activity expression of a protein such as an enzyme or antibody supported by a fiber surface treatment agent and a component of the fiber, The present invention relates to a carrier that can be used for building materials such as wallpaper and curtains that decompose compounds, clothing that decomposes odor components and allergens, and a filter that can be suitably used for air purifier filters and mask filter media.
各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの有害物質除去するフィルター濾材については、これまで様々なものが提案されてきた。しかし、酵素、抗体等の蛋白質をフィルターに簡便な方法で担持し、繊維の表面処理剤及び基材の構成成分によって蛋白質の活性発現に必要な水分を供給することにより、蛋白質の活性発現を特異的に安定化させる蛋白質担持体及びフィルターの提案はこれまでなかった。 Various filter media for removing harmful substances such as various bacteria, molds, viruses, and allergen substances have been proposed so far. However, proteins such as enzymes and antibodies are supported on the filter in a simple manner, and the protein surface treatment agent and the constituent components of the base material supply the water necessary for the expression of the protein activity, making the protein activity expression specific. There has been no proposal of a protein carrier and a filter that can be stabilized stably.
特許文献1には、シアル酸、シアル酸誘導体、これらを含む糖、糖蛋白質、糖脂質の少なくとも1種類をウィルス捕捉体としたウィルス除去フィルターが開示されている。また、特許文献2には、高い微細繊維化度を持つ繊維素材であって、少なくとも1本の繊維がウィルスを捕捉する目的で、ウィルスに対する天然の受容体またはその一部またはその類似体を付着させるため、臭化シアンで誘導体化されているものが開示されている。しかしながら、フィルターを用いた濾過や、吸着剤を用いた物理吸着により空気中の有害物質を除去する方法は、非特異的なものであって、精度が低い。また、除去した有害物質が再浮遊したり、フィルター上で有害物質が増殖して新たな汚染源となったりすることを避けるために、有害物質の殺菌・不活性化の技術を組み合わせなければならない。 Patent Document 1 discloses a virus removal filter in which at least one of sialic acid, sialic acid derivatives, saccharides containing these, glycoproteins, and glycolipids is a virus trap. Patent Document 2 discloses a fiber material having a high degree of microfibrosis, in which at least one fiber is attached with a natural receptor for virus or a part thereof or an analog thereof for the purpose of capturing the virus. For the purpose of derivatization with cyanogen bromide. However, the method of removing harmful substances in the air by filtration using a filter or physical adsorption using an adsorbent is non-specific and has low accuracy. In addition, in order to prevent the removed harmful substances from re-floating or the growth of harmful substances on the filter to become a new source of contamination, it is necessary to combine techniques for sterilization and inactivation of harmful substances.
また、特許文献3には茶の抽出成分を添着した不織布を耳に留める紐で構成された抗ウィルスマスクが、特許文献4にはフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子抗アレルゲン剤と吸湿性材料を担持したフィルターが開示されている。茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子は、抗菌作用を有することが知られているが、酵素・抗体等の蛋白質のように特定の菌やウィルスを不活性化できるような特異的な反応性は有していない。酵素・抗体等の蛋白質は、目的の有害物質に合わせたものを用意することができ、より確実な効果を得ることができて好ましい。 Patent Document 3 discloses an antiviral mask composed of a string that holds a non-woven fabric to which tea extract components are attached, and Patent Document 4 discloses a water-insoluble polymer anti-allergen agent having a phenolic hydroxyl group and hygroscopicity. A filter carrying the material is disclosed. Tea extraction components and water-insoluble polymers with phenolic hydroxyl groups are known to have antibacterial activity, but they can inactivate specific fungi and viruses like proteins such as enzymes and antibodies. It has no specific reactivity. Proteins such as enzymes and antibodies are preferred because they can be prepared according to the target harmful substance, and a more reliable effect can be obtained.
フィルター上で有害物質を殺菌・不活性化するためには、有害物質に対する殺菌・不活性化能を有する酵素・抗体等の蛋白質をフィルターに担持することが有効である。しかし、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8で開示されている共有結合、イオン結合、架橋法、包括法等の方法で各種酵素を基材に担持させたフィルターは、担持方法が複雑でコストがかかるといった問題があり、簡便な方法で蛋白質を担持し、その活性を発現させることが望まれている。 In order to sterilize / inactivate harmful substances on the filter, it is effective to support the filter with proteins such as enzymes and antibodies having the ability to sterilize / inactivate harmful substances. However, a filter in which various enzymes are supported on a substrate by a method such as a covalent bond, an ionic bond, a cross-linking method, and a comprehensive method disclosed in Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, and Patent Document 8 is supported. There is a problem that the method is complicated and expensive, and it is desired to carry a protein by a simple method and to express its activity.
さらに、特許文献4には、フィルター表面を添着した吸湿性材料が、抗アレルゲン剤の活性発現に必要な水分を周辺雰囲気から吸収する方法も開示されているが、周辺雰囲気より得られる水分量は、蛋白質の活性発現において必ずしも十分な量ではないという問題があった。 Furthermore, Patent Document 4 discloses a method in which a hygroscopic material with a filter surface adsorbs moisture necessary for the expression of the activity of the antiallergen agent from the ambient atmosphere. There is a problem that the amount of protein activity is not always sufficient.
また、蛋白質は特許文献3、特許文献4にある抗アレルゲン剤、すなわち茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子に比べ、優れた特徴を有していることは前述の通りであるが、一方、蛋白質は共存する吸湿性材料によっては活性発現が阻害されることもある。蛋白質の活性発現に最適化した基材と表面処理剤に関する提案はこれまでなかった。
本発明は、担持体及びフィルターにて、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、効率よく不活性化することのできる、酵素、抗体等の蛋白質を担持した担持体及びフィルターを提供することを課題とするものである。 The present invention provides a carrier and a filter carrying proteins such as enzymes and antibodies that can adsorb various bacteria, molds, viruses, allergen substances, etc., and inactivate them efficiently with the carrier and filter. It is an object to do.
本発明者らは、蛋白質担持体及び蛋白質担持フィルターの性能を向上すべく鋭意検討した結果、酵素、抗体等の蛋白質と共に、特定の基材と表面処理剤を共存させることにより酵素、抗体等の蛋白質の活性発現が特異的に安定化されることを見出し、ついに本願発明を完成するに到った。即ち本発明は、(1)蛋白質、及び親水性材料を含む担持物を基材上に担持させてなることを特徴とする蛋白質担持体、(2)前記親水性材料が、分子内にポリアルキレングリコール成分を有することを特徴とする(1)記載の蛋白質担持体、(3)前記親水性材料の担持量が、基材に対して0.01質量%以上であることを特徴とする請(1)又は(2)記載の蛋白質担持体、(4)前記分子内にポリアルキレングリコール成分を有する親水性材料の組成が、(アルキレングリコール成分/炭化水素成分)の質量比で(50/50)から(100/0)であることを特徴とする(2)又は(3)記載の蛋白質担持体、(5)前記基材がポリエステル繊維を含有していることを特徴とする(1)乃至(4)いずれかに記載の蛋白質担持体、(6)前記ポリエステル繊維が、非晶性共重合ポリエステル成分を含む繊維であることを特徴とする(5)記載の蛋白質担持体、(7)基材がシリカゲルを含有していることを特徴とする(1)乃至(6)いずれかに記載の蛋白質担持体、(8)基材が活性炭を含有していることを特徴とする(1)乃至(7)いずれかに記載の蛋白質担持体、(9)(1)乃至(8)いずれかに記載の蛋白質担持体からなることを特徴とする蛋白質担持フィルター、(10)(1)乃至(3)いずれかに記載の親水性材料を含む(1)、(5)乃至(8)いずれかに記載の基材を蛋白質溶液に含浸することにより蛋白質を担持することを特徴とする蛋白質担持体の製造方法、である。 As a result of intensive studies to improve the performance of protein carriers and protein-carrying filters, the present inventors have found that enzymes, antibodies, and the like can be obtained by coexisting a specific substrate and a surface treatment agent together with proteins such as enzymes and antibodies. The inventors have found that the expression of protein activity is specifically stabilized, and finally completed the present invention. That is, the present invention provides (1) a protein carrier comprising a carrier and a support containing a hydrophilic material supported on a substrate, and (2) the hydrophilic material having a polyalkylene in the molecule. (1) The protein carrier according to (1), characterized by having a glycol component, (3) The amount of the hydrophilic material supported is 0.01% by mass or more based on the base material ( The protein carrier according to 1) or (2), (4) the composition of the hydrophilic material having a polyalkylene glycol component in the molecule is (mass ratio of (alkylene glycol component / hydrocarbon component)) (50/50) To (100/0), the protein carrier according to (2) or (3), and (5) the substrate contains polyester fibers (1) to ( 4) the protein carrier according to any one of ( (2) The protein carrier according to (5), wherein the polyester fiber is a fiber containing an amorphous copolyester component, and (7) the substrate contains silica gel ( The protein carrier according to any one of 1) to (6), (8) the protein carrier according to any one of (1) to (7), wherein the substrate contains activated carbon, (9) A protein-carrying filter comprising the protein-carrying member according to any one of (1) to (8), and the hydrophilic material according to any one of (10), (1) to (3) (1) , (5) to (8) A method for producing a protein carrier, wherein a protein is supported by impregnating a protein solution with a base material.
本発明の蛋白質担持体及びフィルターは、酵素、抗体物質等の蛋白質の活性発現を特異的に安定化することで、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、フィ担持体及びフィルター上にて効率よく不活性化することができる。 The protein carrier and filter of the present invention adsorb various bacteria, molds, viruses, allergen substances, etc. by specifically stabilizing the activity expression of proteins such as enzymes and antibody substances. Can be inactivated efficiently.
本願発明にかかるフィルターは、蛋白質を担持させていることが好ましい。蛋白質はその種類の適正化により、目的物を選択的に除去することができるため、除去目的物外の他の粉塵等の存在の影響が少なく、高い精度で目的とする細菌等を除去することができるからである。 The filter according to the present invention preferably carries a protein. Proteins can be selectively removed by optimizing their types, so there is little influence from the presence of other dust outside the removal object, and the target bacteria etc. can be removed with high accuracy. Because you can.
また、茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子は水との親和性が低く、担持体に添着する際によく混ざり合わず斑になるなど加工性が悪くなるため、担持体への均一分散が困難となり、それ自体で優れた細菌等不活化作用を有していても、担持体としての性能が低下せざるを得なかったが、酵素・抗体等の蛋白質は、その種類によって差があるものの、一般に水によく溶解し、基材に添着する際の加工性に優れ、更には担持体全体に均一分散することができるため、担持体としての有害物質除去性能が向上・安定するという効果をも有する。 In addition, tea-extracted components and water-insoluble polymers having phenolic hydroxyl groups have low affinity with water, and when they are attached to the support, they do not mix well, resulting in poor processability. Even if it has an excellent inactivation action such as bacteria, it has been inevitably lowered in performance as a carrier, but proteins such as enzymes and antibodies are of the kind Although there is a difference depending on the type, it generally dissolves well in water, has excellent processability when attached to a substrate, and can be uniformly dispersed throughout the support, improving the ability to remove harmful substances as a support. It also has the effect of stabilizing.
本発明の蛋白質担持体に適用可能な酵素、抗体等の蛋白質としては、溶菌酵素(リゾチーム)、蛋白質分解酵素(プロテアーゼ)、各種アレルゲンを酸化還元する酵素(オキシドレダクターゼ)、細菌、あるいは、カビ、ウィルス、環境アレルゲンなどを不活性化する抗体などが挙げられるが、特に限定されない。 Examples of the protein applicable to the protein carrier of the present invention, such as an antibody, include a lytic enzyme (lysozyme), a proteolytic enzyme (protease), an enzyme that oxidizes and reduces various allergens (oxidoreductase), a bacterium, a mold, Examples include, but are not limited to, antibodies that inactivate viruses, environmental allergens, and the like.
また、ここでいう酵素とは「生細胞内で作られる蛋白性の生体触媒」であり、抗体とは「免疫反応において、抗原の刺激により生体内に作られた抗原と特異的に結合する蛋白質の総称」であり、蛋白質とは「動物・植物・微生物など、およそ生物とよばれるものの細胞の主要成分として含まれる一群の高分子含窒素有機化合物」である(岩波 生化学辞典 第3版 岩波書店)。 In addition, the enzyme here is “a protein biocatalyst produced in living cells”, and the antibody is “a protein that specifically binds to an antigen produced in vivo by stimulation of an antigen in an immune reaction”. "Protein is a group of high-molecular nitrogen-containing organic compounds contained in cells of animals, plants, microorganisms, and so on that are roughly called living organisms" (Iwanami Biochemical Dictionary 3rd edition Iwanami) Bookstore).
本発明にかかる担持体は親水性材料を担持させていることが好ましい。親水性材料を担持させることにより、蛋白質の活性発現を促すことができるからである。 The carrier according to the present invention preferably carries a hydrophilic material. This is because protein expression can be promoted by supporting the hydrophilic material.
ここで、本発明で使用する親水性材料は、水分を保持し、蛋白質の活性発現に必要な水分と反応場を提供することができるものをいい、ポリアクリル酸系高分子やポリビニルアルコール系高分子、ヒアルロン酸などを例示することができるが、親水性を有する材料であれば特に限定はされない。性能、コスト、及び加工性において好ましいものとして分子内にポリアルキレングリコール成分を有する表面処理剤を挙げる事ができる。即ち、分子内にポリアルキレングリコール成分を有する親水性材料は、親水性を有し蛋白質の活性発現を即すと同時に、例えばポリエステル等の高分子素材との親和性も優れており、表面上に均一に皮膜を形成することが可能となり、基材に担持された蛋白質全体に活性発現を促進ことができる。 Here, the hydrophilic material used in the present invention refers to a material that retains moisture and can provide moisture and a reaction field necessary for the expression of protein activity, such as polyacrylic acid polymers and polyvinyl alcohol polymers. Examples include molecules and hyaluronic acid, but there is no particular limitation as long as the material has hydrophilicity. A preferable surface treating agent having a polyalkylene glycol component in the molecule is preferable in terms of performance, cost, and processability. That is, the hydrophilic material having a polyalkylene glycol component in the molecule has hydrophilicity and enhances the activity of the protein, and at the same time has excellent affinity with a polymer material such as polyester, A film can be formed uniformly, and the expression of activity can be promoted throughout the protein carried on the substrate.
分子内にポリアルキレングリコール成分を有する表面処理剤としては、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテル、ポリアルキレングリコール・アルキルフェニルエーテル、ポリアルキレングリコール・アルキルエステル、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテルの硫酸エステル塩、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテルのリン酸エステル塩、ポリアルキレングリコール・アルキル第3アミン、ポリアルキレングリコール成分を含むポリエーテル・ポリエステルブロック共重合体等があり、このうち特にポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテルは基材表面に均一に塗布する上で加工性が良く好ましい。基材表面に担持されている酵素・抗体等の蛋白質の活性を安定して発現させるためには、表面処理剤が基材表面に均一に塗布されていることが重要である。 Surface treatment agents having a polyalkylene glycol component in the molecule include polyalkylene glycol, polyalkylene glycol / alkyl ether, polyalkylene glycol / alkyl phenyl ether, polyalkylene glycol / alkyl ester, polyalkylene glycol / alkyl ether sulfate ester Salt, polyalkylene glycol / alkyl ether phosphate ester salt, polyalkylene glycol / alkyl tertiary amine, polyether / polyester block copolymer containing polyalkylene glycol component, etc. Glycol / alkyl ether is preferable because it has good processability when uniformly applied to the substrate surface. In order to stably express the activity of proteins such as enzymes and antibodies carried on the substrate surface, it is important that the surface treatment agent is uniformly applied to the substrate surface.
ここでアルキレングリコール成分とはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等を指し、特にエチレングリコールは親水性が高いため、本目的に使用するのに好ましい。また、ポリアルキレングリコールの平均分子量は、100から5000の範囲が、加工性が良く好ましい。 Here, the alkylene glycol component refers to ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, and the like, and ethylene glycol is particularly preferable for use for this purpose because of its high hydrophilicity. The average molecular weight of the polyalkylene glycol is preferably in the range of 100 to 5,000 because of good workability.
ポリアルキレングリコール・アルキルエーテル、ポリアルキレングリコール・アルキルフェニルエーテル、ポリアルキレングリコール・アルキルエステル、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテルの硫酸エステル塩、ポリアルキレングリコール・アルキルエーテルのリン酸エステル塩、ポリアルキレングリコール・アルキル第3アミン等に含まれるアルキル基は、炭素数が10から18の範囲であり、特に炭素数12(ラウリル)、および18(ステアリル)が、入手しやすく好ましい。また、この成分の量を炭化水素成分の量と定義する。 Polyalkylene glycol / alkyl ether, polyalkylene glycol / alkyl phenyl ether, polyalkylene glycol / alkyl ester, polyalkylene glycol / alkyl ether sulfate, polyalkylene glycol / alkyl ether phosphate, polyalkylene glycol / alkyl The alkyl group contained in the tertiary amine or the like has a carbon number in the range of 10 to 18, and 12 (lauryl) and 18 (stearyl) are particularly preferable because they are easily available. The amount of this component is defined as the amount of the hydrocarbon component.
ポリアルキレングリコール成分を含むポリエーテル・ポリエステルブロック共重合体とは、テレフタル酸および/またはイソフタル酸、低級アルキレングリコール、ポリアルキレングリコールおよび/またはそのモノエーテルからなるポリエーテル・ポリエステルブロック共重合体であり、具体的には、テレフタル酸・アルキレングリコール・ポリアルキレングリコール、テレフタル酸・イソフタル酸・アルキレングリコール・ポリアルキレングリコール、テレフタル酸・アルキレングリコール・ポリアルキレングリコールモノエーテル、テレフタル酸・イソフタル酸・アルキレングリコール・ポリアルキレングリコールモノエーテル等が挙げられる。ここで、テレフタル酸とイソフタル酸のモル比は、(テレフタル酸/イソフタル酸)=(40/60)から(100/0)の範囲が好ましい。また、ブロック共重合体の平均分子量は、含有するアルキレングリコール成分の分子量にもよるが、通常2000から20000であり、1500から8000の範囲が好ましく、50重量%以上がポリアルキレングリコール成分で占められていることが好ましい。ポリアルキレングリコール成分が50重量%未満の場合には、蛋白質の活性発現に必要なに水分と反応場を提供する能力が低くなり好ましくない。 The polyether / polyester block copolymer containing a polyalkylene glycol component is a polyether / polyester block copolymer comprising terephthalic acid and / or isophthalic acid, lower alkylene glycol, polyalkylene glycol and / or its monoether. Specifically, terephthalic acid / alkylene glycol / polyalkylene glycol, terephthalic acid / isophthalic acid / alkylene glycol / polyalkylene glycol, terephthalic acid / alkylene glycol / polyalkylene glycol monoether, terephthalic acid / isophthalic acid / alkylene glycol / Examples include polyalkylene glycol monoether. Here, the molar ratio of terephthalic acid to isophthalic acid is preferably in the range of (terephthalic acid / isophthalic acid) = (40/60) to (100/0). The average molecular weight of the block copolymer is usually 2000 to 20000, preferably in the range of 1500 to 8000, and 50% by weight or more is occupied by the polyalkylene glycol component, although it depends on the molecular weight of the alkylene glycol component contained. It is preferable. When the polyalkylene glycol component is less than 50% by weight, the ability to provide moisture and a reaction field necessary for the expression of protein activity is lowered, which is not preferable.
本発明の基材には、上述の分子内にポリアルキレングリコール成分を有する表面処理剤以外に、他の処理剤を併用することができる。しかし、油剤の炭化水素成分は疎水性であり、蛋白質の疎水基と相互に吸着し、その活性発現を阻害するため、使用する全ての表面処理剤の分子内に含まれるアルキルグリコール成分の和と炭化水素成分の和の比率が、質量比(アルキレングリコール成分/炭化水素成分)=(50/50)から(100/0)であることが好ましい。 In addition to the surface treatment agent having a polyalkylene glycol component in the molecule, other treatment agents can be used in combination with the substrate of the present invention. However, the hydrocarbon component of the oil agent is hydrophobic and adsorbs to the hydrophobic group of the protein to inhibit its activity, so that the sum of the alkyl glycol components contained in the molecules of all surface treatment agents used The ratio of the sum of the hydrocarbon components is preferably a mass ratio (alkylene glycol component / hydrocarbon component) = (50/50) to (100/0).
ただし繊維の湿潤性能や帯電防止性能発現の観点から、上記質量比の好ましい範囲は(60/40)から(90/10)である。 However, the preferred range of the mass ratio is (60/40) to (90/10) from the viewpoint of the fiber wetting performance and antistatic performance.
親水性材料の担持量は、基材に対して0.01重量%以上であることが十分な効果を得る上で好ましい。また、50重量%を超えると、それ以上付着量を増やしても、蛋白質活性発現の安定化向上の効果は期待できず、かえって基材の接着性が増加し、基材に加工した際に、硬さ斑等が発生し、好ましくない。より好ましくは0.05〜30重量%、更に好ましくは0.1重量%〜10重量%である。 In order to obtain a sufficient effect, the amount of the hydrophilic material supported is preferably 0.01% by weight or more based on the base material. In addition, if it exceeds 50% by weight, even if the amount of adhesion is increased further, the effect of stabilizing and improving the expression of protein activity cannot be expected. On the contrary, the adhesion of the substrate increases, and when processed into a substrate, Hard spots etc. occur, which is not preferable. More preferably, it is 0.05-30 weight%, More preferably, it is 0.1 weight%-10 weight%.
親水性材料の担持体への付与は、酵素、抗体等の蛋白質担持の前後のどちらでも差し支えない。具体的には、基材を構成するシートを製造する際に処理ローラー等を使用して繊維に付与する方法、あるいは蛋白質溶液に所定の表面処理剤を混合し、蛋白質と表面処理剤を同時に担持する方法等が挙げられる。 The hydrophilic material may be applied to the carrier either before or after the protein such as an enzyme or an antibody is supported. Specifically, when manufacturing a sheet constituting the substrate, a method of applying to a fiber using a processing roller or the like, or a predetermined surface treatment agent is mixed in a protein solution, and the protein and the surface treatment agent are simultaneously supported. And the like.
本発明の蛋白質担持体の基材の素材は、ポリエステル繊維を含むことが好ましく、かかるポリエステル繊維が非晶性共重合ポリエステル成分を含むことがさらに好ましい。非晶性共重合ポリエステル成分を含むポリエステルは、水の濡れ性がよく、親水性材料を繊維表面全体に均一に担持することができ、また酵素、抗体等の蛋白質を担持する際の加工性が良いからである。更に、非晶性共重合ポリエステル成分を含むポリエステルは適度な調湿性を有しており、このため非晶性共重合ポリエステル成分を含むポリエステル基材および周辺雰囲気から、親水性材料を有する表面処理剤が水分を吸収し、保持することで、蛋白質に反応場を提供し、活性発現を安定化することで、蛋白質の活性発現を高度に安定化した蛋白質担持フィルターを提供できる。ここでいう適度な調湿性とは、基材表面に担持された蛋白質の活性発現に必要な水分を提供できる性能である。蛋白質に提供される水分量が多すぎると蛋白質の早期劣化を招き、少なすぎると活性が発現されない。また、基材表面に存在する蛋白質に提供される水分量は、繊維内部に存在する水分量を表す水分率とは直接の相関性がない。 The base material of the protein carrier of the present invention preferably contains a polyester fiber, and more preferably the polyester fiber contains an amorphous copolymerized polyester component. Polyester containing an amorphous copolymerized polyester component has good wettability with water, can uniformly carry a hydrophilic material over the entire fiber surface, and has good processability when carrying proteins such as enzymes and antibodies. Because it is good. Furthermore, the polyester containing the amorphous copolymerized polyester component has an appropriate humidity control property. For this reason, the surface treatment agent having a hydrophilic material from the polyester substrate containing the amorphous copolymerized polyester component and the surrounding atmosphere. Absorbs and retains moisture, thereby providing a reaction field for the protein and stabilizing the activity expression, thereby providing a protein-carrying filter that highly stabilizes the protein activity expression. The moderate humidity control here is a performance capable of providing water necessary for the expression of the activity of the protein supported on the surface of the substrate. If the amount of water provided to the protein is too large, the protein will be prematurely deteriorated, and if it is too small, the activity will not be expressed. In addition, the amount of water provided to the protein present on the substrate surface does not have a direct correlation with the water content representing the amount of water present inside the fiber.
非晶性共重合ポリエステル成分は、芳香族ジカルボン酸とグリコール成分の重縮合反応によるポリエステル生成の際に共重合成分を添加して得ることが好ましい。より好ましくは、テレフタル酸とエチレングリコールをベースとし、共重合成分としては例えばイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられる。このような非晶性共重合ポリエステルは、ガラス転移点がTg=50から100℃の範囲となり、明確な結晶融点を示さない。 The amorphous copolymerized polyester component is preferably obtained by adding a copolymerized component during polyester formation by polycondensation reaction of an aromatic dicarboxylic acid and a glycol component. More preferably, it is based on terephthalic acid and ethylene glycol, and examples of copolymer components include isophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecanoic acid, diethylene glycol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and polyethylene glycol. And neopentyl glycol. Such an amorphous copolyester has a glass transition point in the range of Tg = 50 to 100 ° C. and does not exhibit a clear crystalline melting point.
また本発明は、酵素、抗体物質等の蛋白質を担持し、その活性発現を安定化させる上で、前記非晶性共重合ポリエステル成分がテレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコール、ジエチレングリコールを含むことが好ましく、その共重合モル比が、(テレフタル酸/イソフタル酸)=(40/60)から(80/20)であり、(エチレングリコール/ジエチレングリコール)=(70/30)から(97/3)であることがさらに好ましい。 In the present invention, it is preferable that the amorphous copolymer polyester component contains terephthalic acid, isophthalic acid, ethylene glycol, diethylene glycol in order to carry a protein such as an enzyme or an antibody substance and stabilize its activity expression. The copolymerization molar ratio is (terephthalic acid / isophthalic acid) = (40/60) to (80/20), and (ethylene glycol / diethylene glycol) = (70/30) to (97/3). More preferably.
非晶性共重合ポリエステル成分を含む基材は、前述の非晶性共重合ポリエステル成分とポリアルキレンテレフタレート系ポリエステル成分とが複合されていることが好ましい。ポリアルキレンテレフタレート系ポリエステルとは具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートである。また基材が繊維から構成される場合、複合繊維であることが好ましく、シース・コア型、偏心シース・コア型、サイド・バイ・サイド型などの形態が可能である。その中でも、非晶性共重合ポリエステルをシース成分とし、ポリエチレンテレフタレートをコア成分とするシース・コア型複合繊維が加工性の面で好ましいものとして挙げられる。また非晶性共重合ポリエステル成分の複合率は10から90%であり、性能、加工性の両面から好ましくは30から70%である。 The base material containing the amorphous copolymerized polyester component is preferably a composite of the above amorphous copolymerized polyester component and the polyalkylene terephthalate-based polyester component. Specific examples of the polyalkylene terephthalate polyester include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. When the substrate is composed of fibers, it is preferably a composite fiber, and forms such as a sheath / core type, an eccentric sheath / core type, and a side-by-side type are possible. Among them, a sheath-core type composite fiber having amorphous copolymer polyester as a sheath component and polyethylene terephthalate as a core component is preferable in terms of processability. The composite ratio of the amorphous copolyester component is 10 to 90%, and preferably 30 to 70% from the viewpoints of performance and workability.
上記素材以外に、本発明の蛋白質担持フィルターの基材の素材として、アクリル、ナイロン、ポリオレフィン系、レーヨン、セルロース、パルプ等が挙げられるが、特に限定はされるものではない。 In addition to the above materials, examples of the material for the base material of the protein-carrying filter of the present invention include acrylic, nylon, polyolefin, rayon, cellulose, and pulp, but are not particularly limited.
繊維の繊度は1から30dtexの範囲で調整することが、シート化時の加工性、フィルター特性の面から好ましい。 The fineness of the fiber is preferably adjusted in the range of 1 to 30 dtex from the viewpoints of processability and filter characteristics during sheet formation.
基材の形態は、フィルム、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブロー不織布、フラッシュ紡糸不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、ステッチボンド不織布、および湿式抄紙不織布など不織布、あるいは織物、紙などシートの形態を成すものが挙げられる。また、基材の形態がシート状である場合、その目付は特に限定されないが、好ましい範囲を例示すると10から200g/m2である。10g/m2未満だと各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの不活性化対象物を十分捕捉できない可能性がある。また200g/m2超えるとフィルターとして用いた場合の圧力損失が大きくなるため、あまり好ましくない。 The form of the substrate is a nonwoven fabric such as a film, a spunbond nonwoven fabric, a spunlace nonwoven fabric, a needle punch nonwoven fabric, a melt blown nonwoven fabric, a flash spinning nonwoven fabric, a thermal bond nonwoven fabric, a chemical bond nonwoven fabric, a stitch bond nonwoven fabric, and a wet papermaking nonwoven fabric, or a woven fabric or paper. And the like in the form of a sheet. Moreover, when the form of a base material is a sheet form, the basis weight is not particularly limited, but a preferable range is 10 to 200 g / m 2 . If it is less than 10 g / m 2 , there is a possibility that inactivated objects such as various bacteria, molds, viruses, and allergen substances cannot be captured sufficiently. On the other hand, if it exceeds 200 g / m 2, the pressure loss when used as a filter increases, which is not preferable.
酵素、抗体物質等の蛋白質の基材への担持の方法としては、基材を適当な濃度の蛋白質水溶液に含浸し、適当な温度および時間で乾燥する方法が好ましい例として挙げられる。ここで用いる蛋白質水溶液は、各々の蛋白質の活性発現に適したpHに調節されることが好ましい。これは、蛋白質はその種類によって活性発現に適したpHが異なり、通常はそのpH付近でないと十分な活性の発現は得られないためである。また、乾燥温度と時間は、担持する蛋白質が変性により失活しない温度にすることが重要である。蛋白質はその種類によって耐熱性が大きく異なる。通常は高温で乾燥させた方が短時間で処理が済み効率が良いが、蛋白質の耐熱性を考慮して乾燥条件を決めることが好ましい。 As a method for loading a protein such as an enzyme or an antibody substance on a substrate, a method in which the substrate is impregnated with an aqueous protein solution of an appropriate concentration and dried at an appropriate temperature and time is a preferred example. The aqueous protein solution used here is preferably adjusted to a pH suitable for the expression of the activity of each protein. This is because proteins have different pHs suitable for activity expression depending on the type, and normally, sufficient activity expression cannot be obtained unless the pH is around. In addition, it is important that the drying temperature and time are such that the protein carried is not inactivated by denaturation. Proteins vary greatly in heat resistance depending on the type. Usually, drying at a high temperature results in good efficiency after a short time, but it is preferable to determine the drying conditions in consideration of the heat resistance of the protein.
一般に、酵素、抗体等の蛋白質は絶乾状態ではその活性は発現されない。従って、酵素、抗体等の蛋白質を基材に担持して利用する際には、水分の供給が必要となる。本発明者らは、基材となるシートを構成する繊維の表面処理剤に含まれる親水性材料が周辺雰囲気の水分を保持し、蛋白質の反応場を提供する役割を果たすことで、活性の発現を安定化することを見出した。また、本発明の基材は、本来疎水性であるポリエステルに特定の共重合成分を加えることにより、適度な調湿作用が付与され、そのことが蛋白質の活性発現を重ねて安定化している。該ポリエステル基材からも、親水性材料に水分が供給され、活性発現に十分な量の水分を蛋白質に供給できるからである。 In general, the activity of proteins such as enzymes and antibodies is not expressed in a dry state. Therefore, when a protein such as an enzyme or an antibody is supported on a substrate and used, it is necessary to supply moisture. The inventors of the present invention have developed the activity of the hydrophilic material contained in the surface treatment agent for the fibers constituting the sheet serving as the base material by retaining moisture in the surrounding atmosphere and providing a reaction field for the protein. Found to stabilize. In addition, the base material of the present invention is imparted with an appropriate humidity control action by adding a specific copolymerization component to the inherently hydrophobic polyester, and this stabilizes the protein expression over time. This is because water is also supplied from the polyester base material to the hydrophilic material, and a sufficient amount of water for expression of activity can be supplied to the protein.
本発明の担持体は、次のような理由により、フィルターとすることが好ましい。すなわち、物理吸着を利用する従来のフィルターでは、低沸点成分を除去、分解することが困難であったが、目的の物質を分解する蛋白質を担持したフィルターを用いれば、低沸点成分でも除去・分解が可能である。さらに、従来のフィルターでは、捕捉した細菌などが、同時に捕捉されたダスト類を糧としてフィルター内で増殖し、臭気を発生したり、フィルター下流部まで到達して2次汚染を引き起こすという問題があったが、細菌を死滅させる効果のある蛋白質を担持したフィルターを用いれば、この問題は解決される。 The carrier of the present invention is preferably a filter for the following reasons. In other words, with conventional filters using physical adsorption, it was difficult to remove and decompose low-boiling components, but if a filter carrying a protein that decomposes the target substance is used, even low-boiling components can be removed and decomposed. Is possible. Furthermore, in the conventional filter, there is a problem that trapped bacteria and the like are grown in the filter using the trapped dust at the same time and generate odor or reach the downstream part of the filter to cause secondary contamination. However, this problem can be solved by using a filter carrying a protein that has the effect of killing bacteria.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これによって本発明はなんら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this.
(基材1の製造)
シース成分の非晶性共重合ポリエステルとして酸成分がモル比でテレフタル酸が60%、イソフタル酸が40%、ジオール成分がモル比でエチレングリコールが95%、ジエチレングリコールが5%の割合で共重合された、固有粘度が0.56、Tgが64℃の非晶性共重合ポリエステル、コア成分として固有粘度が0.64、Tgが67℃、Tmが256℃のポリエチレンテレフタレートを用い、各々のペレットを減圧乾燥した後、シース・コア型複合紡糸機にて複合紡糸し、短繊維用延伸機にて延伸、カットの工程を通し、定法により質量比(シース/コア)=(50/50)の複合比率で、単糸繊度が約2.2dtexのシース・コア型複合繊維を得た。親水性材料は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルとC12アルキルホスフェートカリウム塩を用い、親水性材料全体で、質量比(アルキレングリコール成分/炭化水素成分)=(70/30)であるものを、繊維を延伸後に巻き取る際に付与した。ここで該親水性材料は、基材に対して最終的に0.1質量%残存する量を使用した。次に、この繊維を50mmにカットし、カーディングによりウェブを作成後、ニードルパンチ加工することにより目付30g/m2の基材を得た。
(Manufacture of base material 1)
As the amorphous copolymer polyester of the sheath component, the acid component is copolymerized at a molar ratio of terephthalic acid of 60%, isophthalic acid of 40%, the diol component of the molar ratio of ethylene glycol of 95% and diethylene glycol of 5%. In addition, amorphous copolyester having an intrinsic viscosity of 0.56 and Tg of 64 ° C., polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.64, Tg of 67 ° C., and Tm of 256 ° C. as a core component, After drying under reduced pressure, composite spinning with a sheath / core type composite spinning machine, and drawing and cutting with a drawing machine for short fibers, and a composite with a mass ratio (sheath / core) = (50/50) by a conventional method By the ratio, a sheath-core type composite fiber having a single yarn fineness of about 2.2 dtex was obtained. As the hydrophilic material, polyoxyethylene alkyl ether and C12 alkyl phosphate potassium salt are used. The hydrophilic material as a whole has a mass ratio (alkylene glycol component / hydrocarbon component) = (70/30), and the fiber is drawn. It was given when winding later. Here, the hydrophilic material was used in such an amount that 0.1% by mass finally remained with respect to the base material. Next, this fiber was cut into 50 mm, a web was formed by carding, and then a needle punch process was performed to obtain a substrate having a basis weight of 30 g / m 2 .
(基材2の製造)
固有粘度が0.64、Tgが67℃、Tmが256℃のポリエチレンテレフタレートのペレットを減圧乾燥した後、単繊維紡糸機にて紡糸し、単繊維用延伸機にて延伸し、単糸繊度が約2.2dtexのポリエチレンテレフタレート繊維を得た。親水性材料は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルとC12アルキルホスフェートカリウム塩を用い、親水性材料全体で、質量比(アルキレングリコール成分/炭化水素成分)=(70/30)であるものを、繊維を延伸後に巻き取る際付与した。ここで該親水性成分は、基材に対して最終的に0.1質量%残存する量を使用した。次に、この繊維を50mmにカットし、カーディングによりウェブを作成後、ニードルパンチ加工することにより目付30g/m2の基材を得た。
(Manufacture of base material 2)
Polyethylene terephthalate pellets having an intrinsic viscosity of 0.64, Tg of 67 ° C., and Tm of 256 ° C. are dried under reduced pressure, then spun by a single fiber spinning machine, drawn by a single fiber drawing machine, and the single yarn fineness is About 2.2 dtex of polyethylene terephthalate fiber was obtained. As the hydrophilic material, polyoxyethylene alkyl ether and C12 alkyl phosphate potassium salt are used. The hydrophilic material as a whole has a mass ratio (alkylene glycol component / hydrocarbon component) = (70/30), and the fiber is drawn. It was given when winding later. Here, the hydrophilic component was used in such an amount that 0.1% by mass finally remained with respect to the substrate. Next, this fiber was cut into 50 mm, a web was formed by carding, and then a needle punch process was performed to obtain a substrate having a basis weight of 30 g / m 2 .
(基材3の製造)
固有粘度が0.64、Tgが67℃、Tmが256℃のポリエチレンテレフタレートのペレットを減圧乾燥した後、単繊維紡糸機にて紡糸し、単繊維用延伸機にて延伸し、単糸繊度が約2.2dtexのポリエチレンテレフタレート繊維を得た。親水性材料は、C12アルキルホスフェートカリウム塩を用い、親水性材料全体で、質量比(アルキレングリコール成分/炭化水素成分)=(0/100)であるものを、繊維を延伸後に巻き取る際に付与した。ここで該親水性成分は、担体シートに対して最終的に0.1質量%残存する量を使用した。次に、この繊維を50mmにカットし、カーディングによりウェブを作成後、ニードルパンチ加工することにより目付30g/m2の担体シートを得た。
(Manufacture of base material 3)
Polyethylene terephthalate pellets having an intrinsic viscosity of 0.64, Tg of 67 ° C., and Tm of 256 ° C. are dried under reduced pressure, then spun by a single fiber spinning machine, drawn by a single fiber drawing machine, and the single yarn fineness is About 2.2 dtex of polyethylene terephthalate fiber was obtained. The hydrophilic material is a C12 alkyl phosphate potassium salt, and is given when the entire hydrophilic material has a mass ratio (alkylene glycol component / hydrocarbon component) = (0/100) when winding the fiber after stretching. did. Here, the hydrophilic component was used in such an amount that 0.1% by mass finally remained with respect to the carrier sheet. Next, this fiber was cut into 50 mm, a web was formed by carding, and then needle punching was performed to obtain a carrier sheet having a basis weight of 30 g / m 2 .
(酵素活性試験:試験例1)
実施例および比較例の蛋白質担持フィルター上にルテウス菌(Micrococcus luteus)をフリーズドライした顆粒を振りかけ、逆さにして余分な顆粒を除いた後、湿度90%に保持したデシケータ中で24時間静置した。その後、低真空走査型電子顕微鏡で観察し、ルテウス菌の溶菌の程度を目視観察した。菌の球形状が崩れている場合を溶菌活性あり、球形状が残存している場合を溶菌活性なしと判定した。
(Enzyme activity test: Test example 1)
Granules freeze-dried with Micrococcus luteus were sprinkled on the protein-carrying filters of Examples and Comparative Examples, and the granules were inverted to remove excess granules, and then allowed to stand in a desiccator maintained at a humidity of 90% for 24 hours. . Then, it observed with the low vacuum scanning electron microscope, and visually observed the grade of the lysis of Luteus bacteria. The case where the sphere shape of the bacterium collapsed was determined to have lytic activity, and the case where the sphere shape remained remained was determined to have no lytic activity.
(インフルエンザウィルス不活性化試験:試験例2)
実施例および比較例の蛋白質担持フィルターを33mm四方に裁断したものを試験片として、密閉された容器に入れ、それぞれにインフルエンザウィルスを1mlあたり0.5mg含む水溶液を0.5ml容器内に噴霧した後、室温で15時間処理を行った。その後、不活性化したインフルエンザウィルスを1mlあたり1mg含む水溶液を0.5ml容器内に噴霧して、抗体をブロッキングし、処理の終わった試験片をリン酸緩衝溶液9mlで洗い出し、回収した液を10日卵に接種、37℃にて48時間培養後、CAM液を採取し、HAテストを行い、Karber法によりウィルス感染価EID50(50% egg−infective doses)の計算を行った。
(Influenza virus inactivation test: Test example 2)
After the protein-carrying filters of Examples and Comparative Examples cut into 33 mm squares were used as test pieces, they were put in sealed containers, and each was sprayed with an aqueous solution containing 0.5 mg of influenza virus per ml into a 0.5 ml container. For 15 hours at room temperature. Thereafter, an aqueous solution containing 1 mg of inactivated influenza virus per 1 ml is sprayed into a 0.5 ml container to block the antibody, and the treated test piece is washed out with 9 ml of a phosphate buffer solution. After inoculation into Japanese eggs and culturing at 37 ° C. for 48 hours, a CAM solution was collected, HA test was performed, and virus infection titer EID 50 (50% egg-infective doses) was calculated by the Karber method.
(実施例1)
100mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)に溶菌酵素リゾチームを1重量%になるように懸濁した水溶液に、基材1を1時間浸漬処理した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、60℃の温度に保持した乾燥機中で10分間乾燥し、蛋白質担持フィルターを調製した。
Example 1
Substrate 1 was dipped in an aqueous solution in which lysozyme lysozyme was suspended in 1% by weight in 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) for 1 hour, and then removed to remove excess adhering moisture. The material was dried for 10 minutes in a drier maintained at a temperature of 60 ° C. to prepare a protein-carrying filter.
(実施例2)
基材2を用いて、実施例1と同工程にて蛋白質担持フィルターを調製した。
(Example 2)
A protein-carrying filter was prepared using the substrate 2 in the same process as in Example 1.
(比較例1)
基材3を用いて、実施例1と同工程にて蛋白質担持フィルターを調製した。
(Comparative Example 1)
A protein-carrying filter was prepared using the substrate 3 in the same process as in Example 1.
(実施例3)
100mMリン酸緩衝液(pH7.0)を用いて、インフルエンザウィルス抗体濃度5mg/1mlの水溶液を調製し、その水溶液に基材1を1時間浸漬処理した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、60℃の温度に保持した乾燥機中で10分間乾燥し、蛋白質担持フィルターを調製した。
(Example 3)
An aqueous solution having an influenza virus antibody concentration of 5 mg / 1 ml was prepared using a 100 mM phosphate buffer (pH 7.0), and the substrate 1 was immersed in the aqueous solution for 1 hour, and then removed to remove excess adhering moisture. The substrate was dried for 10 minutes in a drier maintained at a temperature of 60 ° C. to prepare a protein-carrying filter.
(実施例4)
基材2を用いて、実施例3と同工程にて蛋白質担持フィルターを調製した。
Example 4
A protein-carrying filter was prepared using the substrate 2 in the same step as in Example 3.
(比較例2)
基材3を用いて、実施例3と同工程にて蛋白質担持フィルターを調製した。
(Comparative Example 2)
A protein-carrying filter was prepared using the substrate 3 in the same process as in Example 3.
実施例1、実施例2、比較例1の蛋白質担持フィルターについて試験例1で示した酵素活性試験を実施した。その結果、実施例1、実施例2ではリゾチームの溶菌作用によるルテウス菌の崩壊が確認され、特に実施例1ではその効果が高かった。比較例1ではルテウス菌の崩壊は確認されなかった。また、実施例3、実施例4、比較例2の蛋白質担持フィルターについて試験例2で示したインフルエンザウィルス不活性化試験を実施した。その結果、実施例3および実施例4のウィルス感染価はEID50=0.5×104.5、比較例2のウィルス感染価はEID50=0.5×108.5であり、実施例3および実施例4の蛋白質担持フィルターによる活性化ウィルス量の4桁減少、すなわち99.99%の不活性化が確認された。表1に試験例1について、表2に試験例2について実施例及び比較例の概要及び総合評価結果を示す。 The enzyme activity test shown in Test Example 1 was performed on the protein-carrying filters of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. As a result, in Example 1 and Example 2, the decay of Luteus by the lysing action of lysozyme was confirmed, and in Example 1, the effect was particularly high. In Comparative Example 1, the decay of Luteus was not confirmed. In addition, the influenza virus inactivation test shown in Test Example 2 was performed on the protein-carrying filters of Example 3, Example 4, and Comparative Example 2. As a result, the virus infectivity of Example 3 and Example 4 was EID 50 = 0.5 × 10 4.5 , and the virus infectivity of Comparative Example 2 was EID 50 = 0.5 × 10 8.5. It was confirmed that the amount of activated virus by the protein-carrying filter of Example 4 was reduced by 4 orders of magnitude, that is, 99.99% inactivation. Table 1 shows the outline of the examples and comparative examples and the comprehensive evaluation results for Test Example 1 and Table 2 for Test Example 2.
本発明の蛋白質担持体は、その基材及び表面処理剤の特異的な組成が、担持された酵素、抗体等の蛋白質の活性発現に寄与することで、高い性能を実現したものであり、また、簡便な方法で蛋白質の担持が可能であるので、容易に産業利用できる。 The protein carrier of the present invention realizes high performance because the specific composition of the base material and the surface treatment agent contributes to the expression of the activity of the protein such as the enzyme and antibody supported, Since protein can be loaded by a simple method, it can be easily industrially used.
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