JPH06501199A - 陽イオン帯電変性微多孔質膜 - Google Patents

陽イオン帯電変性微多孔質膜

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ ン4′−1 〔技術分野〕 本発明は、親水性と単線水性との両方を有する新規な陽イオン帯電単線水性ポリ エーテルスルホン(C3HP)に間する。C5HP膜は、流体のP通、巨大分子 移動材、電気泳動、プロッティング(blotting)法等に有用である。
これに関し、C3HP膜は、従来の親水性膜及び疎水性膜に比較して優れた性質 を有し、生物学的分子(bio−molecule)の固定に対する感度、剥取 り(stripping)による生物学的分子の損失が起きないようにすること 、及びハイブリッド形成・剥取り工程の反復回数に関して実質的に一層よいもの になっている。特に本発明は、医学、遺伝子、及び生化学の研究、及び食物、ワ イン、化粧品、バイオテクノロジー5医薬、及び電子工業で用いられている種想 の陽イオン帯電変性微多孔質(■1croporous)膜媒体に関する。
〔背景技術〕
微多孔質膜は、通常狭い気孔孔径分布を有する開ロスボンジ状形態を有する肉薄 の構造体として定義されている。微多孔質膜の平均気孔孔径は、0.01μl〜 10Atlの範囲にあるのが典型的である。慣用的に微多孔質膜は液体及び基体 から塵及びバクテリアの如き微細な粒状物質を除去するのに用いられている。微 多孔質膜は種々の機構により浄化を達成することができる6例えば、膜の気孔孔 径より大きな全ての粒子を物理的に篩い分けることにより微多孔質膜により粒子 を保持することができる。この機構の場合、濾過効率は粒子と膜の気孔孔径との 相対的大きさにより支配される。
微多孔質膜が懸濁粒状物質を除去することができる別の機構は、動電学的捕捉機 構である。これは膜の外面及び内面に適当なζ電位を賦与することにより達成さ れる。
ζ電位は、固体表面の電荷により正又は負のいずれかになる。一般にP通により 除去される殆どの懸濁粒子は負のζ電位を有する。従って、そのような粒子は正 のζ電位を有する固体表面により容易に吸着又は吸引される。
このことに基づき、微多孔質膜の有効表面に正のζ電位を与えることにより、そ の膜の粒子捕捉能力を著しく改良することができる。このことは、粒子の大きさ が膜の気孔孔径よりも遥かに小さい粒状物の場合でも当て嵌まる。その結果、膜 を通る流体の流量をこの概念を用いることにより大きく維持することができ、然 も、その膜による粒子の捕捉を、膜の気孔孔径規格によって示されるものよりも 遥かに効率的に行うことができる。
陽イオン帯電膜を用いて流量を増大し、膜の寿命を長くするために、長い間種々 の方法がとられてきた。例えば、オストライヒエル(0streicher ) その他による米国特許第4,007,113号、第4,473,474号、第4 ,673,504号、及び第4.708.1103号明細書には、帯電変性フィ ルターを使用すること及びその製造方法が記載されている。バーンズ(Barn es >その他による米国特許第4.413.475号明細書にも、陽イオン帯 電微多孔質膜及びその使用方法が記載されている。ボール(Pail)その他に よる米国特許第4.523.995号明細書及びチュー(Chu >その他によ る米国特許第4.604,208号明細書には、帯電変性微多孔質膜の別の例が 記載されている。
電流を適用することにより蛋白質を分離することができることは、約60年前に 報告されている。これらの初期の実験は、液体M’ll系で完全に行われており 、蛋白質は分離性の悪い濃度勾配として現れていた。それ以来、種々の多孔質材 料(例えば、紙及びゲル)が蛋白質の電気泳動のために用いて成功を収めており 、解像力の著しい改良をもたらしてきた。これらの中で最も有名なものは、恐ら くポリアクリルアミド ゲルの導入である。蛋白質変性剤として硫酸ドデシルナ トリウムと一緒に用いると、ポリアクリルアミドゲルを通る蛋白質の電気泳動に より、種々の分子量の蛋白質の高い解像度を与える。
ゲル中で電気泳動された生物学的分子(例えば、蛋白質、核酸、炭水化物)は、 種々の色素により染色することができる。既知の標準に対するゲル中のそれらの 位置により、生物学的分子の分子量及び等電点の如きそれら分子の成る特徴を確 定することができる。従って、生物学的分子についての物理化学的情報を与える ため、主に電気泳動が用いられている。
生物学的分子を微多孔質膜に転移させ、固定する方法は、与えられたプローブに 対する免疫学的又は配列に基づく反応性を基にして分子を同定することが必要に なったことにより開発されてきた。ゲル中の生物学的分子を免疫学的に検出する ための方法は存在しているが、微多孔質膜を使用することは次の利点を与える: 1) 検定時間が短い一生物学的分子はゲル中で隔離されるのではなく環境に曝 されるので、プローブによるインキュベート時間及び洗浄時開が著しく減少する 。
2) 取り扱いの容易さ2微多孔質膜はゲル、特に寒天又はアガロースから作ら れたものよりも耐久性がある。
3) 試薬の減少−微多孔質膜の体積はゲルの体積より遥かに少さい。従って、 微多孔質膜と相互作用させるのに必要な試薬の体積は、ゲルの場合に必要になる 体積よりも遥かに少ない。
上で挙げた特許の各々では、濾過用に帯電変性膜を使用することに限定されてい る。しかし、そのような帯電変性微多孔質膜は、巨大分子転移用に用いることが できく例えば、DNAサザン法)、既にゲルショニ(GerShon i )に よる米国特許第4,512496号及び第4,601,828号及びプルスカル (Pluskal )その他による欧州特許出願0347755で示唆されてい る。
「プロッティング」としても知られている転移法は、ここではゲルマトリックス から物理的に生物学的分子を微多孔質膜へ移動させ、その上にそれら分子を固定 することに含まれる工程としてここでは定義する。ゲルマトリックスには、寒天 、アガロース、ポリアクリルアミド、又はそれらの組合せが含まれる。簡単に述 べると、生物学的分子を含有するゲルを微多孔質膜と直接接触させて置く。電流 又は流体の流れによりゲルから膜の方へ分子を移動させる。流体の流れによる方 法による移動は受動的に(毛細管で)行われるか、又は強制圧力により行うこと ができる。流体は、加圧又は減圧(真空)により強制的に流すことができる。
ここで用いられる用語「巨大分子転移」とは、核酸及び蛋白質の如き生物学的巨 大分子を電気泳動ゲルから成る種の固定用マトリックスへ移動させる方法を指す 。特に重要なのはDNAプロッティングの如き核酸プロッティングである。今ま で種々のDNAプロッティング法が開発されている。それらの中で最も一般的な のは「サチン法」と呼ばれるものであり、その方法ではDNA断片をクロマトグ ラフ法により分離し、次にゲル中にまだ存在する間に変性する。ゲルを中和して 吸引紙上に置き、それらの吸引紙を緩衝液槽中に入れた緩衝液と接触させる。
次にプロッティング膜をゲルの上に置<、M漬液がゲル中に流入するとDNAが 溶離され、プロッティング膜に結合し、それによってDNA断片模様がプロッテ ィング膜へ転写される。断片模様は特異的結合断片と相補的なラベルした核酸を 用いてハイブリッド形成法により最終的に検出することができる。
現在入手できるDNAプロッティング膜は、ニトロセルロース、帯電ナイロン、 帯電ポリニフッ化ビニリデン、及びジアゾ含有化合物を用いて誘導された活性化 紙に限定されている。商業的帯電プロッティング膜には二種類あり、一つは疎水 性であり、他方は親水性であるl初のものの倒は、欧州特許上M0.347,7 55に記載されているように、親水性又は疎水性PVDFilK基体上に簡単全 体上法により形成された疎水性帯電PVDF膜である。
第二のものの例は、米国特許第4,512.896号及び第4.601.828 号明細書に記載されているように、親水性膜を電荷を有する重合体の溶液で適当 な条件下で処理することにより製造された親水性帯電膜である。例えば、その技 術では膜基体の主要な重合体マトリックス上に直接帯電重合体を被覆しており、 膜基体中に存在する添加物との反応により生ずる帯電とは何の関係ものない。
〔発明の開示〕
本発明は、上で示したように、親水性及び半疎水性を有する陽イオン帯電変性微 多孔質膜及びその製造方法に間する。そのような微多孔質膜は、夫々少なくとも 一種類の重合体添加物を含有する基体重合体からなる微多孔質膜基体を有する。
腹基体は、その膜の内側及び外側微多孔質表面に露出した高分子量重合体を含有 する第一帯電変性剤で後処理することにより陽イオンを帯電するように変性する 。露出した変性剤は膜基体に化学的にグラフトされ、従って、得られる膜は永久 的に帯電している。
例えば、本発明の代表的なC3HPIIIは、典型的にはハイブリッド形成・剥 取り工程を3回繰り返しした後でも、転移結合DNAの55%を保持し、7回の ハイブリッド形成・剥取り工程繰り返し後、転移結合DNAの44%を維持する ことができることをデーターは示している(第8図参照)0重合体添加物は、後 に記述するように、第一帯電グラフト化部位になると考えられる。
好ましい態様として、このような第一帯電変性微多孔質膜を、第二帯電変性剤と 反応させることにより更に帯電させる。
本発明は、C5HP膜に適用された試料基体(例えばゲル)を有するプロッティ ング組成物;生物学的分子を、例えば直接又はゲルから、第−帯電又は第−及び 第二帯電変性膜を有する固定用マトリックスに移動させる方法;マトリックスに 固定した分子をハイブリッド形成・剥取り工程の何回もの反復中維持する方法; 等にも関する。
図面の簡単な説明 第1図は、帯電ナイロン膜〔デュポン社のジェネスクリーン・プラス(Gene screen Plus ) (登録商標名)〕を帯電ポリエーテルスルホン膜 (後の例9に記載するようにして作られたC5HP膜)と、DNAプロッティン グで各層について最適の条件を用いて比較したオートラジオグラムである。
第2図は、帯電ナイロン膜(ジェネスクリーン・プラス)をC3HP膜と、サイ ン法による転写条件を用いて比較したオートラジオグラムである。
第3図は、帯電ナイロンR(ジェネスクリーン・プラス)をC3HP膜と、DN Aハイブリッド形成/′再ブロービング(probing>に適用して比較した オートラジオグラムである。
第4図は、エージングしてないC3HP膜とエージングしたC3HP膜とをサイ ン法による性能で比較したオートラジオグラムである。
第5図は、帯電親水性膜(ジェネスクリーン・プラス)、帯電疎水性膜〔ミリボ アー社(lllillipore Carp、)のイモピロン(rimobil on) N (登録商標名)〕、及びC3HP膜の夫々の性能を、夫々DNAの 毛細管(パネルA)及び真空(パネルB)による転移で比較したオートラジオグ ラムである。
第6図は、帯電親水性膜〔アメルシャム社(AmershamCorp、 )の ハイボンド()lybond ) N (登録商標名)〕、帯電疎水性膜(イモ ピロンN)、及びC3HPiによる夫々のDNA保持性を、5回のハイブリッド 形成・剥取り工程反復後に示すサイン法によるオートラジオグラムである。
第7図は、帯電親水性膜(ジェネスクリーン・プラス)、帯電疎水性膜(イモピ ロンN)−及びC3HPII!の性能の、E、 coli蛋白質のウェスターン 法による転移及び固定及びその後の、ホースラディツシュペルオキシダーゼ/4 −クロロ用−ナフトール系を用いた免疫染色によるオートラジオグラムである。
第8図は、ハイブリッド形成・剥取り工程反復によるC5HP膜のDNA保持性 を示すグラフである6〔本発明の詳細な記述〕 本発明の陽イオン帯電基体は、微多孔質膜〔ここでは時々陽イオン性親水性・単 線水性徴多孔質膜、又は陽イオン性半疎水性ポリエーテルスルホン(CSHP) 微多孔質膜と呼ぶ〕からなり、それは正味の正電荷を有する固定された形式電荷 基により帯電変性されている。
これに関して、慣用的親水性及び疎水性膜のものに対して本発明の典型的な膜の 親水性膜及び疎水性膜は、平坦材料の濡れ及び毛細管現象による濡れ(水吸引分 析)法により決定された。イモピロンN(ミリボアー社)の如く現在「疎水性」 と呼ばれている帯電膜は、水(表面張力=72ダイン/cm)又は23%のNa C1溶液(81ダイン/CI)のいずれにも濡れない。ハイボンドN(アメルシ ャム社)及びジェネスクリーン・プラス(デュポン社)の如き「親水性」として 分類されている膜は両方の液体に濡れる。本発明の陽イオン帯電ポリエーテルス ルホン膜は水に濡れることができ、従って、親水性であると分類されているが、 23%のNaClでは濡れず、従って、半疎水性として分類されている(下の表 II’照)。
本発明の膜の単線水性度は水吸引分析で一層明らかになる。試験で用いられた二 種類の親水性膜は、4〜5秒/13iu+の吸引速度を持つのに対し本発明の膜 は典型的な場合には22分/I3xwの吸引速度を有する。
表■ 疎水性、親水性、及び単線水性膜の浸漬及び吸引濡れ性 膜 浸漬濡れ性(秒) 吸引濡れ性(分)±巴23%NaCl H20 疎水性1 nw ロII Q豐 親水性1’ <1 100 5 親水性2° 〈1 1 4 半疎水性’ > 1 nw 22 nw 濡れない a イモピロンN(ミリボアー社) b ジェネスクリーン・プラス(デュポン/NEN)CハイボンドN(アメルシ ャム社) d C5HP膜 転移/固定用に現在市販されている帯電膜は、エージングと共に感度及び再ブロ ービング性能が低下することを示している。その結果、殆どの製造業者は、その 膜を購入した日から1〜2年以内に使用するように奨めている。これに対し本発 明の陽イオン帯電ポリエーテルスルホン膜によるDNA結合実験は、時間と共に 性能の向上を示すのが典型的である(第4図)。本発明の新しく製造された膜の ゲル転移及び再ブロービング性能と比較することにより、それらの結果は、室温 で8ケ月、50℃で6力月保持した同じ膜の性能が向上したことを示している。
ここで用いられる用語「微多孔質膜」とは、膜が供給水溶液からの溶解した蛋白 質又は塩を保持又は反発しないような気孔孔径範囲を有する膜を意味する。微多 孔質膜は、0.05μ屑〜lOμlの範囲の平均気孔孔径及び120psiより 低い水気泡流出点(WBP)を有するのが好ましい。
本発明で記載する陽イオン帯電微多孔質腹の製造は、後処理法に基づいている。
後処理に適した膜基体は、少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物(好丈しく は微多孔質膜中の主要マトリックス重合体に対し少なくとも2重量%)を含まな ければならない。その添加物は親水性を向上させ、エポキシ基く又はエポキシ基 の前駆物質)と潜在的に反応する官能基を有する。適当な基体膜の好ましい例は 、米国特許第4,900.449号明細書に記載されている、次の式を有するポ リエーテルスルホンからなる膜である: (好ましくは式中、nは50〜150の整数である)。この膜は非浸出性の固有 の湿潤剤として好ましい添加剤ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコー ルを含有する。
本発明の化学的原理は、膜基体中の重合体添加物(一種又は多種)に第一帯電変 性剤を化学的にグラフトすることに基づいている。第一帯電変性剤は、エポキシ 基及び(又は)エポキシ基の前駆物質、又はヒドロキシ及びアミン基及び他の直 接反応する基及び潜在的に反応性の官能基と化学的に反応することができる他の 官能性基を含まなければならず:エレクトロフィル(electrophile )含有化合物と化学的に反応し、正t?tii’を与えることができるポリアミ ンを含まなければならない、5C−86X(イリノイ州シカゴのモルトン・チオ コル(Morton−Thiokol )の商標名〕として市販されているポリ エチレンイミン−エピクロルヒドリン変性樹脂は、好ましい第一帯電変性剤であ る。この樹脂は下に示す化学構造■を有する。
(式中、Rは独立に水素、又はポリアミン原の連続を表し、R′は−○H又は− CIを表す)。本発明で用いられる好ましい第一帯電変性剤は、水中で適当な粘 度を有する水溶性重合体、一層好ましくは水中で17%の濃度で約lθ〜100 センチポアズの範囲の粘度を有する水溶性重合体である。好ましい第一帯電変性 剤と同様な化学的性質を有する他の重合体も用いることができる。
好ましい帯電変性剤中のプロトン化したアミノ基は固定された四級化アミン基で はなく、環境pHの変動に敏感なので、第二帯電変性剤(第一帯電変性剤と化学 的に反応することができる固定された形式正電荷及び官能基を有する)は、好ま しい態様に従い帯電容量を増大し、最終的陽イオン帯電膜のpH依存性を低下す るために添加することができる。好ましくは第二帯電変性剤は、a)適当な分子 量(例えば、55,000)のポリ塩化ビニルベンジルと、トリアルキル(又は トリアリール)ホスフィンとの反応により合成された部分的にホスフィン化され たポリ塩化ビニルベンジル、又はb)水中で適当な粘度を有する四級化ポリ(ジ メチルアミン−〇〇−エピクロルヒドリン)である。水中で39%の濃度で40 cpsの粘度を有する後者の化学物質は、ニューヨーク州オンタリオのサイエン ティフィック・ポリマー・プロダクツ社(Scientific Polyme r Products Inc、)から市販されている。好ましい第二帯電変性 剤の化学構造■及び■は次の通りである; 〔式中、−1n及びR“は、独立に低級アルキル基(好ましくはC1−4アルキ ル基)又はアリール基(好ましくはフェニル基)を表す〕、及び (式中、R′″′は重合体望の連続である)。
前述の第二帯電変性剤と同様な化学的挙動をする他の第二帯電変性剤も本発明で 用いることができる2例えば、固定された形式正電荷基を形成するアンモニウム 、スルホニューム、等の如き部分的にホスフィン化されたポリ塩化ビニルベンジ ル中のホスホニウムイオン以外のイオン物質も本発明に適している。
本発明は、他の好ましい態様として、記載した陽イオン4I!電変性徴多孔質膜 を製造するための方法で:A、少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物で、好 ましくはポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選択され、帯電 変性剤の反応性基と直接反応するか又は潜在的に反応する官能基を有し、親水性 を向上させる添加物を含む、好ましくはポリエーテルスルホンである微多孔質膜 基体を与え; B、前記膜基体を第一帯電変性剤、好ましくは構造式Iを有する変性剤と、加熱 (bak ing)を含む手段により反応させ、然も、前記変性剤は前記膜基体 に正電荷を与える量で反応し;そして C1得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法に間する。
本発明は、他の好ましい態様として、工程A及びBを含み、第一帯電変性剤の官 能基と、その第一帯電変性剤と反応する官能性を有する第二帯電変性剤とを反応 させ、然も、前記第二変性剤は前に述べた如く加熱を含む手段により前記第一変 性剤し反応し、前記第二変性剤は、最終的な形式正電荷の大きさが前記第一変性 剤との反応によるものよりも大きくなるか、又は第一変性剤の環境PHの変動に 対する敏感性が減少するような量で反応し、得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥 することからなる陽イオン帯電変性膜の製造方法からなる。
本発明の陽イオン帯電膜の製造方法は、典型的には、次の工程: 1、微多孔質膜を水溶液(又は10重量%〜30重量%の比率のエタノール/水 の溶液)、好ましくは3重量%〜7重量%の第一帯電変性剤、0重量%〜6重量 %の第二帯電変性剤、0.5重量%〜3重量%の水酸化カリウム(pH=9〜1 1)、及び0重量%〜2重量%の臭化テトラブチルアンモニウムを含む水溶液中 に充分な時間、例えば数秒間、外囲温度で浸漬し、腹を完全に湿潤させ;2、前 記膜を処理溶液から取り出し、過剰の処理溶液を拭き取り、例えばワイパー棒を 用いて「絞り器」作用により拭き取り、後処理反応を完了させるのに充分な温度 及び時間で加熱しくそれによって、得られた膜が上述の如く単線水性になる)、 好ましくは110℃〜140℃で20〜40分間加熱し; 3、前記膜を好ましくは90℃の脱イオン水で20分間洗浄し、最後に好ましく は60℃〜80℃で15〜20分間乾燥する、 工程を含む。
上記後処理後の微多孔質膜は、元の未処理膜と比較して成る程度の親水性を失い 、単線水性腹として挙動するのが典型的である。
本発明の単線水性膜は加水分解に対し優れた安定性を示す0例えば、それらはエ タノール・ソックスレー抽出に3日間、120℃のオートクレーブに40分間5 或は脱イオン水中での沸騰に1時間かけた後でも、それらの帯電容量及び膜強度 を維持するのが典型的である。
好ましい膜基体及び好ましい第−及び第二帯電変性剤を用いた上述の好ましい後 処理法の反応機構は、次の如く提案することができるであろう。
最初に、上昇させた温度でアルカリ性条件で、膜基体中に存在する非浸出性ポリ ビニルピロリドンが開環加水分解反応を受け、遊離アミン及びカルボキシル基を 形成し、それらがその場で、エピクロルヒドリン部分から誘導された第一帯電変 性剤のエポキシ基と反応する。同時に、膜基体中に存在する非浸出性ポリエチレ ングリコールのヒドロキシ基も変性剤のエポキシ基と化学的に反応してエーテル 結合を形成する。これらの二つの反応が膜基体に帯電変性剤がグラフトされる結 果を与える。更にアルカリ性条件下での第一帯電変性剤自身の架橋を含む反応と 、第一帯電変性剤と第二帯電変性剤との反応も同時に起きることがある。その結 果、陽イオン帯電膜がこの複雑なグラフト/架橋過程により生成する。上で述べ たことはもっともらしいグラフト機構であるが、それは厳密に証明されているの ではなく、従って本発明はこの理論又は他の理論に限定されるものではない。
この機構により、膜基体中の主要重合体(即ち、ポリエーテルスルホン)はグラ フト反応では何の役割も果たさない。このことは、活性重合体添加物(ポリエチ レングリコール及びポリビニルピロリドン)を含まない重合体混合物から製造さ れた疎水性ポリエーテルスルホン膜を後処理過程で用いた対照実験により証明さ れている。
この結果は、後処理後の膜に検出可能な電荷は存在していないことを明確に示し ている。このことは、膜中に活性添加物が存在することが、本発明に記載した後 処理法を用いて陽イオン帯電膜を製造するのに必須であることを示している。
第二帯電変性剤として四級化ポリ(ジメチルアミン−co−エピクロルヒドリン )を用いた上記方法により製造された陽イオン帯電微多孔質膜は水で濡れる。し がし、部分的にホスフィン化されたポリ塩化ビニルベンジル(その転化反応で化 学量論的比率に基づき、ポリ塩化ビニルベンジルからホスフィン化ポリ塩化ビニ ルベンジルへの転化率を90%と仮定する)を含有する処理溶液から製造された 帯電膜は、水溶液中に浸漬しても濡れない、従って、これらの後者の膜は(巨大 分子プロッティング用などに使用するような)使用前に、水性溶液又はそのまま でもよい水混和性有機溶媒中で湿潤されなければならない、水混和性溶媒は、ア ルコール(例えば、メタノール、エタノール、又はインプロパツール)の如きど のような適当な水混和性溶媒でもよい。
K1五羞 次に実施例で行なった試験について記述する。
股λ歴孟芸り 微多孔質膜のためのこの一般的試験は、膜中の最大気孔の測定である。それは空 気圧により水で濡らした膜から水を追い出すことからなる。気孔孔径及びその孔 から水を除去するのに必要な圧力は次の式により関係付けら(式中、Pは圧力で あり、θは膜材料と水との液体・固体接触角であり、γは液体・空気界面張力で あり、Dは気孔孔径であり、Bは定数である) 厳重1 水流速は与えられた大きさの膜を通過する水の流速であり、一般に与えられた圧 力で水の100zl当たりの秒で表される。
Ll玉1 正のζ電位を有する層表面は負に帯電した有機色素を吸着する。これを用いて帯 電膜の帯電効率を半定量することができる。
瓜土Z文盗崖1 イオン交換容量は滴定法により帯電膜1g当たりのミリ当量(meq)として決 定される。
1里皿 抽出可能物質の量を、膜を水中で1時間沸騰し、重量減少を測定することにより 決定する。
−一ツクス ラテックス球状物保持性は、微多孔質膜の粒状物除去効率を測定したものである 。簡単に述べれば、充分特徴付けられた粒径を有するポリスチレンラテックスの 単分散懸濁物を真空下で膜によりP遇する。次にP液の部分を特別な波長でU  V −V is分光光度計により分析する。
±IIR上 微多孔質膜の浸漬濡れ性を、外囲温度の液体の表面上に平らに47zzの膜円盤 を置くことにより決定した。データーは、円盤全体が同一の広がりを持って完全 に濡れるまでにかかった時間(秒)として表す0例えば、く1秒、又は〉1秒。
股監五J九1 微多孔質膜の吸引濡れ性を、膜の帯を外囲温度の液体中に垂直に入れ、毛細管作 用により流体が膜を上昇する速度を測定することにより決定した。データーは、 水が13zgの距離を垂直に上昇するのに必要な時間(分)として表す。
次の実施例は本発明を詳細に例示するものである1次の実施例は本発明を例示す る為のものであるから、本発明をどのような仕方にしろ限定するものと考えては ならない。
〔実施例〕
1−02 lボiエー−ルスルホン の ゛ポリエーテルスルホン〔IcIから 入手できるピクトレックス(Victrex) (登録商標名) 7M5200 ) 、ジメチルホルムアミド、及びポリエチレングリコール400を13:18 :69の比率で混合した。混合物を均一になるまで撹拌し、ガラス又はステンレ ス鋼上に10〜12ミルに注型した0次にその重合体溶液を60〜70%の相対 湿度の外囲空気に、それが不透明になるまで曝した。膜を水中に浸漬して凝集を 完了し、゛過剰の溶媒を2〜12時間浸出除去し、最後に70℃で乾燥した。
得られた膜は瞬間的に水に濡れ、10’/cz2のPseudo−monas  diminutaを処理すると、100%のバクテリア保持性を示した。膜は次 の特性を持っていた:水泡立ち流出点 56psi 水流速 10psiで22秒/ 9.62CJI2−100z1燃焼法により得 られた膜の元素分析は、膜中にジメチルホルムアミドは存在しないことを示して いた。溶解した膜の核磁気共鳴は、それが5重量%のポリエチレングリコール4 00を含むことを示していた。エタノールを用いた2日間のソックスレー抽出後 、この膜はその親水性を失った。そのような溶解した膜の核磁気共鳴は、それが 2重量%のポリエチレングリコール400を依然として含有していることを示し ていた。
2−0,2 l ボ1エー−ルスルホン の ゛ポリエーテルスルホン、ジメチ ルホルムアミド、及び炭酸水素ナトリウムを13.3 : 53.4 : 33 jの比率で混合した0次に例1に記載したのと同様な手順により膜を作った。し かし、そのようにして得られた膜は完全に疎水性であった。膜の特性は次の通り であった:水泡立ち流出点會 16psi 水流速自 fOpsiで120秒/ 9.62cz” −t00zl會膜試料を 、水泡立ち流出点及び水流速試験の前に予めエタノールで濡らしな。
3−0.2 lの に のポリエー−ルスルホ乙1色11 ポリエーテルスルホン、ポリビニルとロリドン(オハイオ州シンシナチのGAF コーポレーションから入手できる)、ポリエチレングリコール、ジメチルホルム アミドを13・0.2 : 66.11 : 20の比率で混合することにより 注型用溶液を調製した0例1に記載した如く膜を注型し、固化した。そのように して得られた膜は自然に水濡れ性であった。エタノールを用いた3日間のソック スレー抽出、30分間の100℃水沸騰、又は45分間の121℃でのオートク レーブにかけた後でも、膜はその瞬間的水濡れ性及び性能を失わなかった。腹の 性能は次の通りであった:水泡立ち流出点 ’Jpsf 水流速 10psiで21秒/ 9.62cm2−100i110’/cz2の Pseudormonas diminutaを処理すると、膜は100%のバ クテリア保持性を示した。そのような膜の元素分析は、それが1%のポリビニル ピロリドンを含むこことを示していた。
4−a、211の本 に の の 造 ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、及び ジメチルホルムアミドを13: 2 二65: 20の比率で混合することによ り重合体注型用溶液を調製した1例1に記載した如く膜を注型し、固化した。そ のようにして得られた膜は瞬間的に水濡れ性であり、エタノールを用いた3日間 のソックスレー抽出後でも、その親水性及びその膜の性能は変化しながった。
膜の元素分析は、それが例3で製造した膜よりも約1%高い2%のポリビニルピ ロリドンを含むこことを示していた。
5−0.45 lの に のポリエー−ルスル五Z鳳L11 例3に記載した方法と本質的に同じ方法で親水性ポリエーテルスルホン膜を製造 した。但しポリニアチルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコ ール、ジメチルホルムアミドを13 : 0.2 : 5g、+1 : 2gの 比率で用いて注型用溶液を調製した。そのようにして製造した膜は次の特性を持 っていた: 水泡立ち流出点 33psi 水流速 10psi″rl1秒/ 9.62c肩’ −100zf100%のバ クテリア保持性を示した。
6− にホスフィン したボ1塩 ビニルベン区に皿に11 機械的撹拌器及び凝縮器を具えた+000zi+丸底フラスコに、76gのポリ 塩化ビニルベンジル樹脂(0,5当量)、118gのトリフェニルホスフィン( 0,45当量)、及び600zlのジメチルホルムアミドを入れた。この溶液を 75℃で16時間撹拌した。冷却後、溶液を激しく撹拌しながら多量のアセトン 中に注入し、得られた重合体を沈澱させた。単にP遇することにより粉末重合体 を分離し、アセトンで洗浄し、最後に真空中40℃で2日間乾燥した。
得られた樹脂は水に溶解しなかった6しかし、それは純粋のメタノール又は10 %メタノール・水混合物中に容易に溶解した。
7−02 肩 イ ン −の 造 例3で製造した膜を、4%のポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン(モルト ン・チオコルから入手できる5C−86X)、2%の水酸化カリウム、及び1% の臭化テトラブチルアンモニウムを含有する水溶液中に数秒間入れ、次にその処 理溶液から取り出した。過剰の重合体溶液を絞り棒を用いて膜から拭き取った、 次にその膜を通風炉中で140°Cで20分間加熱した。加熱後、膜を90℃の 脱イオン(DI)水で20分間洗浄し、最後に70℃20分間乾燥した。そのよ うにして製造した膜は、帯電した半疎水性ポリエーテルスルホン(C5HP)膜 であり、陽イオンの!F@は陰イオン性色素吸着により証明された0色素吸着容 量、及び水泡立ち流出点及び水流速の如き腹の性質は、エタノール・ソックスレ ー抽出及びオートクレーブにかけた後でも変化しなかった。
8−0.2 K イ ン″−の 遣 例3で製造したポリエーテルスルホン膜を、2%のポリエチレンイミン−エピク ロルヒドリン(モルトン・チオコルから入手できる5C−86X)、2%のポリ (ジメチルアミン−co−エピクロルヒドリン)(サイエンティフィック・ポリ マー・プロダクツ社がら入手できる)、2%の水酸化カリウム、及び1%の臭化 テトラブチルアンモニウムを含有する水溶液中に数秒間浸漬し、膜を完全に濡ら し、次にその処理溶液から取り出した。過剰の樹脂溶液を拭き取り棒を用いて「 絞り器」作用により除去した1次にその膜を通風炉中で140℃で15分間加熱 した。硬化後膜を90℃の脱イオン水で20分間洗浄し、最後に70℃で15分 間以上乾燥しな、そのようにして製造した帯電した半疎水性ポリエーテルスルホ ン(C8HP)膜は、陽イオン電荷が存在する有力な証拠を示していた。
そのように製造された陽イオン帯tMの特性(水泡立ち流出点、水流速、色素吸 着、その他)は、エタノール・ソックスレー抽出、オートクレーブ処理、及び沸 騰処理の後でも変化せず、従って、膜は永久的に帯電していることを示していた 。
9−0.451 イ ン”−の ゛6 例8に記載したのと同じやり方で後処理法を行なった。
但し例5で製造した0、45μlのポリエーテルスルホン膜を膜基体として用い 、対応するC5HP膜を与えた。
10−0.2 l イ ン帯−の ゛表銅3で製造したポリエーテルスルホン膜 基体をこの例では用いた。更に、エタノール・水混合物(重量比20:80)を 、処理溶液を調製する溶媒として用いた。処理溶液は2%のポリエチレンイミン −エピクロルヒドリン、2%の部分的にホスフィン化したポリ塩化ビニルベンジ ル、2%の水酸化カリウム、及び1%の臭化テトラブチルアンモニウムからなっ ていた。実際の後処理工程は、例8に記載したのと同じやり方で行い、対応する C5HP膜を与えた。
11−0.45 l イ ン − の ゛例1Oに記載したのと同じ条件で後処 理を行なった。但し例5で製造した0、45μのポリエーテルスルホン膜を膜基 体として用い、対応するC5HP展を与えた。
I2− イ ン 1 るt・めに に2゛1.Oを える必 を ! るための 対江肛U二A 15%のポリビニルピロリドン及び2%の水酸化カリウムを含有する水溶液を先 ず40分間沸騰させ、ポリビニルピロリドンの塩基加水分解を行なった。沸騰し た重合体溶液は僅かに褐色をしており、未沸騰重合体溶液よりも票著に大きな粘 度を示し、そのような処理によるポリビニルピロリドンの加水分解が起きなであ ろうことを示していた1次に沸騰した重合体をガラス板上に注型し、140℃で 30分間硬化して褐色の透明膜を形成した。しがし、得られた膜は、元のポリビ ニルピロリドン膜と同様に水に容易に溶けた。この結果は、上記条件では加水分 解されたポリビニルピロリドン(又は元のポリビニルピロリドン)自体の架橋は 行われなかったことを証明して10%のポリエチレンイミン−エピクロルヒドリ ン及び3%の水酸化ナトリウムを含む水溶液をガラス板上に注型し、次に140 ℃で30分間硬化した。そのようにして形成された腹は、外囲温度の水に浸漬し た後、ばらばらな破片に完全に崩壊した。このことは、ポリエチレンイミン−エ ピクロルヒドリン自体が架橋したものは加水分解に対し安定ではないことを確認 させるものである。
江旦且二工 8.8%のポリビニルピロリドン及び1%の水酸化カリウムを含有する水溶液を 先ず1時間沸騰させ、ポリビニルピロリドンの塩基加水分解を行なった。溶液を 外囲温度へ冷却した後、7%(最終溶液の全重量に基づく)のポリエチレンイミ ン−エピクロルヒドリンを穏やかに撹拌しながら添加した。最終的重合体溶液を 次にガラス板上に注型し、140℃で30分間硬化して膜を形成した。対照12 −A及び対照12−Bで得られた膜とは異なって、このようにして形成した膜は 、外囲温度の水に24時間浸漬した後でもその一体性を維持していた。このこと はポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンと加水分解されたポリビニルピロリ ドンとの間に反応が起き、得られた腹が加水分解に対し安定であることを示して いた。
対照12−D 例1で製造したソックスレー抽出膜を、例8に記載したのと同様な条件で後処理 した。後処理後、膜は、エタノール・ソックスレーで24時間抽出した後でも陽 イオン帯電特性を示していた。このことは膜基体中の非浸出性活性添加物(ポリ エチレングリコール400)が、実際に処理溶液中の帯電剤と反応したことを示 している。
江且ユニ玉 例2で製造された疎水性膜を、例8に記載した如き後処理工程にかけた。但し膜 を予めエタノールで濡らした。
その結果、処理膜は依然として疎水性であり、陽イオン!背が存在する徴候は示 していなかった。
苑庶且二ヱ 例4で製造した膜を、例8に記載した手順に従い後処理した。しかし、そのよう にして製造されたC3HP膜は、例8で製造したC3HP膜よりも僅かに大きな 帯電容量を持っていた。このことは、ここに記載した方法を用いて陽イオン帯電 膜の製造に成功するか否かは、実際に膜基体中の活性添加物に左右されることを 更に確認させるものである。成る範囲では、陽イオン帯電膜の帯電容量は、膜基 体中の活性添加物の量の関数である。
13− の イオン 、 色素吸着試験を、負に帯電したメタニル・イエロー(lletanil Yel low)の希釈水溶液(Ilppm)を用いて行なった。溶液を試験試料(直径 47zi)に10psiで通してヂ通し、試験の終点を目で見て決定し、膜試料 を透過するP液が非常に明るい黄色になった時の色素溶液の体積によって表した 。この試験及び次の試験で用いた膜試料は、5.4ミル±0.6ミルの厚さを持 っていた。この色素吸着試験の精度は、色素溶液の±1511であった。膜試料 の色素吸着容量は下の表■に記載する。
膜試料の例番号 llppmメタニル・イエl!会 300 +2−D 55 12−E命 I5 艮ユ」」[1上 膜試料の例番号 llppmメタニル・イエ親水性膜 ジェネスクリーン・プラス It(1 疎水性膜 イモピロンN会 150 親水性腰 ハイボンドN25 会 この膜は、色素吸着試験前に予めエタノールで濡らした。
14− の・ 親水性膜の抽出可能な物質の量を、乾燥膜試料を予め秤量し、次にそれを脱イオ ン水中で1時間沸騰させることにより決定した。完全に乾燥した後、膜の試料を 再び秤量した。膜の抽出可能な物質の量を、重量減少の%で表し、下の表■に示 す。
表1 9 0.8 15− イオン − のイオン・ ”量イオン交換容量を測定するために、47 tt円盤の膜試料を100zj!の0.IMのE(CI中に5分間浸漬し、次に 水が約7のpHになるまで脱イオン水で浸出した。70℃で2時間乾燥した後、 膜試料を、2mlの5MのN a N Os溶液を添加した100zNの脱イオ ン水中にlO分間入れた1次に51友lのこの溶液を除去し、コロイド状塩化銀 沈澱物を安定化させるため、0.1%のジクロルフルオレセインの10滴及びポ リエチレングリコール400の3滴を含む指示薬溶液を用いて0.014MのA gN0.を用いて滴定した。この試験の終点を、黄緑色から桃色の変化が観測さ れることにより決定した。最後にイオン交換容量を、簡単な計算により決定し、 膜試料IJ当たりのミリ当量として表し、下の表■に示す。
lu 9 0.51 16一種々の の′れ 声の′ 微多孔質膜の浸漬濡れ性を測定するため、47tt円盤の膜試料を、外囲温度の 液体表面(水又は23%のNaC1溶液)上に置き、夫々の金膜試料が完全に濡 れるまでに要した時間を記録した。膜の水吸引濡れ性を測定するため、膜の帯( 2″×374″)を外囲温度の水中に垂直に入れ、13xxの長さの膜の帯を吸 い上がるのに必要な時間を記録した。データーを表Iに示す。
17− の−一ツ ス 膜の粒状物除去効率を、0,1%のトリトン(Triton )X −100を 含有する水溶液中に3(Jllの単分散ラテックス球状物(33jpp■)を懸 濁したものを1Opsiで枦遇することにより決定した。夫々l0zlずつのP 液を収集し、238fllでU V −V is分光光度計により吸光度につい て分析した。これらの試験結果を下の表Vに記載する。
五N 膜試料 球状物直径 ラテックス球状物保持性(%)8 0.065 100  100 10018− イオン” の ン゛ 例9で製造したC5HPM及び匹敵する陽イオン帯電ナイロン膜(デュポンNE Nから入手できるジェネスクリーン・プラスナイロン膜)についてサチン法分析 を行なった6例って製造した膜へのDNAの転移はアルカリ性条件下で最も効果 的に行われたのに対し、その匹敵する膜ではDNAの中性転移が最も効果的であ ることが判明した。従って、それらの膜は、夫々の膜について理想的な条件下で 比較しな。
アルカリ性転移を用いたサチン法の場合、1.0.0.1、及び0.01tt  tのラムダD N A 、 H1ndll[消化物(LifeTechnolo gies、 Gaithersburg、 1lD)を、サムプルツク(Sag brook)その他により記載された(Molecular Cloning。
Co1d Spring I’1arbor Press、 19119)TA EIIE衝系を用いて、0.8%のアガロースゲルで電気泳動した。 250m MのMCIで脱プリンさせた後、DNAを転移**液として0.4NのNaOH を用いて毛細管作用により膜試料に移動させた。次にDNAを80℃で30分間 加熱することにより膜試料に固定した。
中性転移の場合、1.0.0.1、及び0.uμiのラムダDN A 、 H1 ndl[消化物を、上述の如<、0−8%のアガロースゲルで電気泳動した。D NAを脱プリンし、次に0.4NのNaOH10,6MのNaC1に30分間、 そして1.5MのNaCl10.5Mのトリス、p)f7.5に30分間曝した 。膜試料へのDNAの転移は、転移緩衝剤として1.5MのNaCl10.15 Mのクエン酸ナトリウムを用いて毛細管作用により行なった。
ラムダDNAを、ランダム・プライマー・エクステンションキ・ソト〔ライフ・ チクノロシーズ(Life丁echno−1ogies)〕を用いてデオキシシ チジン5’ [a 32pコトリホスフエート(イリノイ州アーリントンハイツ のアメルシャム社)でラベルすることによりプローブを調製した。ハイブリッド 形成を65℃で一晩進行させた。ハイブリッド形成及び洗浄に用いた緩衝液は前 に記載しである〔チャーチ(Church)&ギルバート(Gflbert)、 PNAS、祖、 1991.1984))、サチン法吸着帯を、ライトニング・ プラス(Lightening Plu!i)(登録商標名)増感紙を用いてコ ダックX−Oma、tARフィルムに一晩最終的に露出した。帯電膜性能の結果 を第1図に示す。典型的なこれらの結果は、C5HP膜が帯電ナイロン膜よりも 大きな怒度を持つことを示していた。
I9− イ ン” −の ン゛ 例9で製造しなC5HP膜と帯電ナイロン膜(ジェネスクリ−・プラス)を、帯 電ナイロン膜に対しては最適であるが、帯電ポリエーテルスルホン展については 最適ではない中性転移条件を用いて比較した。実験的に1.0μlのラムダDN A、 Hindll[消化物を、例18に記載した如く、1.0%アガロースゲ ルで電気泳動した1次にそのDNAを脱プリンし、中性緩衝系を用いて毛細管作 用により膜試料へ移動させた。中性転移、プローブ調製、ハイブリッド形成、及 びオートラジオグラフィーのための条件は、例18に記載したものと同じであっ た。DNAプロッティングの結果は第2図に与えられている。これらの結果から 、C9HP膜についてはアルカリ性転移が好ましいにも拘わらず、両方の膜は中 性転移条件を用いた場合、満足できることが確認された。
20− ブロービン に イ ン の 1豆 プローブ剥取り工程中にDNAを保持する膜の能力は重要なので、例9で製造し たC5HP膜と帯電ナイロン膜(ジェネスクリ−・プラス)の「再ブロービング 性」をこの例で分析した。再ブロービング法は次のようにして行われた:(1) ラムダDNA、 Hindl[[消化物(0,1Ig/レーン)を例18に記載 したように0.8%アガロースゲルで電気泳動した。DNAは前に記載したよう に脱プリンし、真空プロッター〔カリフォルニア州すンフランシスコのヘーフエ ル・サイエンティフィック(HoeferScientific)のトランスバ ック(Transvac) )を用いて膜試料へ移動させた。プローブ調製、ハ イブリッド形成、洗浄及びオートラジオグラフィーのための方法は、例I8に記 載したものと同じであった; (2)プローブの除去即ち「剥取り」をアルカリ 法により行なった。典型的な剥取り手順には、膜試料を0.4NのNaOH中で 42℃で30分間インキュベートすることを含んでいる。14回の剥取り工程に 類似させるため、この試験で膜試料を0.4NのNaOH中で42℃で7時間イ ンキュベートした。長い剥取り工程の後、膜試料をコダックARフィルムに露出 してプローブの喪失を証明し、次に放射性標識プローブにより再びハイブリッド を形成し、膜試料に結合したままになっているDNAを検出した。上述の検定か ら得られた結果を第3図に示すが、C3HP膜の性能は、剥取りによるプローブ の喪失及び剥取り工程反復効率に関して帯電ナイロン膜よりも優れていることを 示している。
2I−イオン”−ボ1エー−ル のDNAプロッーイング に るエージングの ′ この例では、例って製造したC3HP膜及び同じ膜を56℃で60日間加熱した ものを、サザン分析で用いてプロッティング性能を比較した。簡単に述べと、0 .1IgのラムダDNA、 Hindlll[消化物を、例18に記載したのと 同じTAEI衡系を用いて1%アガロースゲルで電気泳動した。次にDNAを脱 プリンし、真空装置を用いてアルカリ性条件で膜試料へ転移した。プローブ調製 、ハイブリッド形成、洗浄及びオートラジオグラフィーの如き続く過程は、例1 8に記載したものと同様であった。陽イオン帯電ポリエーテルスルホン膜へのD NAプロッティングの結果は第4図に例示されており、エージングがサチン法性 能に有利な影響を与えることを示している。
22−C3HP へのDNAゲル この例では、C5HP膜ヘアガロースゲルからDNAを転移させ、次に放射性標 識プローブにより膜結合DNAのハイブリッド形成を行うことについて記述する 。
1 、15X 15czの大きさのサブマリン(sub@arine)ゲルを、 TAE緩衝液中に溶解した1%アガロースを用いて調製した。30<ぼみコウム を用いた。
2、隣接するレーンに0.5.0.25.0.1.0.05.0.Ol、及び0 .001μfのラムダDNA、 H4ndIff消化物を入れ、最終体積を5μ lにした。
3、装置にTAE緩衡液を満たし、70ボルトで3時間電気泳動した。
4、ゲルを250■MのHCl中に15分間浸漬するか、又はブロモフェノール ブルーの帯が黄色になるまで脱プリンした。
5、例9に記載したようにして製造したC5HP膜を、メタノールで予め濡らし 、次に0.4NのNaOH中で平衡させることにより調整した。
6、ゲル及び膜をサムプルツクその他により報告されているように(Illol ecular Cloning、 1989. Co1d Springlla rbor Laboratory Press)毛細管現象による移動を行わせ るように配置した。簡単に述べと、1枚の吸取り紙(ゲルマン・サイエンシズ社 )を0.4NのNaOHで湿らせ、ガラス板上に置き、それをガラス皿中に乗せ た。吸取り紙の端をガラス板から垂らし、芯として働かせた。
脱プリンゲルを吸取り紙の上に乗せた。平衡になった膜をゲルの上に乗せた。吸 取り紙の積層体を膜の上に置いた1皿に0,4NのNaOHの転移用緩衝液を満 たした。25℃で一晩、移動を行わせた。
7 膜をゲルから取り出し、室温で乾燥した。
8、DNAを80℃で30〜60分間加熱することにより膜に固定した。
9、F!14を「シール・ア・ミール(seal a meal) J袋中に入 れ、BEPS[漬液(0,5Mのホスフェート、1%のBSA、7%のSDS、 1■MのEDTA、pH7゜2)中で15分間65℃でインキュベートすること により予めハイブリッド形成させた。その予備的ハイブリ・7ド形成工程は、緩 く結合したDNAを洗浄除去することの外、次の工程で標識プローブの非特異的 結合を防止する働きをする。
10、BEPS[漬液を傾瀉し、変性した放射性標識ラムダDNA、 Hind l[[消化プローブを含む新しいBEPSl衝液を添漬液た。プローブは1.0 0℃で10分間インキュベートすることにより変性した。
60ngのラムダDNA、HindIIr消化物をランダム・プライマー・エク ステンシゴンキット(B RL、カタログ番号8187SA)を用いて32’− dCT Pでラベルした0反応混合物をセファデックス(Sephadex)  G −50カラムに通すことにより結合アイソトープから遊離アイソトープを分 離した。
11、65℃の振盪水浴中で一晩ハイブリッド形成を行なった。
12、洗浄溶液■(40■Mのホスフェート、0.5%のBSA、5%のSDS 、1■MのEDTA、pH7,2)で65℃で100i+4で3回(夫々20分 )膜を洗浄した。
13、洗浄溶液■(20■Mのホスフェート、1%ののSDS、1mMのE D  TA、 pH7,2>で65℃で100z1で3回(夫々20分)膜を洗浄し た。
+4.サランラップに膜を包み、増感紙を用いてX−○層atARフィルム(コ ダック)に露出した。注:もし再びブロービングを行う場合には(例23参照) 膜を乾燥させない、露出時間の長さは、プローブの活性度及び標識付けの効率に よって変化する。
結果を第5A図に示す、真空転移を用いた同様な例が比較として第5B図に示さ れている。
23−プローブ この例では、例9で製造したようなC3HP!Iに結合したDNAでハイブリッ ド形成したプローブを除去することについて記述する。
1、振盪器上で湿潤膜を0.4NのNaOH中で30〜60分間42℃でインキ ュベートした。
2、溶液を傾瀉し、0.4NのNaOHで濯ぎ、残留プローブを除去した。
24−C3HP へのRNAゲル この例では、RNAをC3HP膜へ転移し、固定した後、放射性標lDNAプロ ーブでハイブリッド形成することについて記述する。
1.10■Mの燐酸ナトリウム及び10mMのヨード酢酸ナトリウムを含有し、 PH7,0の1%水平アガロースゲルを、30<ぼみコウムを用いて15X15 CI注型皿中に注いだ。
2、殺菌したDEPC処理マイクロフユージ(腸icro−fuge)管中で次 のものを混合した:40%グリオキサル 1 μl DMS0 3 μ1 50vMのホスフェート、pH7,01,I AtlRNA (10μyまで)  1 μi 50℃で1時間インキュベートした。直ちに氷上で、使用するまで冷却した。
3.1μlの6X負荷用色素を各試料に添加した0手短に遠心分離にかけた。
4、試料をゲル中に入れ、10nMの燐酸塩1!衝液、pH7,0中で60〜7 0Vで、ブロモフェノール色素が約6〜8e11移動するまで電気泳動した。
5、C5HP膜を予めメタノールで濡らし、7,51MのNaOH中で平衡させ た。
6、ゲル、膜及び吸取り紙を、例22に記載した如く、毛細管移動が行われるよ うに組立た。7,5■MのNaOHを転移緩衝液として用い、室温で一晩、毛細 管現象による移動を行なった。
7、ゲルから膜を取り出し空気乾燥した。80℃で30〜60分間加熱した。
8、膜をB E P SMa液中で65℃で10分間予めハイブリッド形成した 。
9.1’衝液を傾瀉し、変性放射性標識DNAプローブを含有する新しいBEP SlI液を添加した。65℃で一晩インキユベートした。
10、洗浄溶液I(40■Mのホスフェート、0.5%のBSA、5%のSDS 、1mMのEDTA、pH7,2>で65℃で100zj!で3回(夫々20分 )膜を洗浄した。
11、洗浄溶液■(20■Mのホスフェート、1%のSDS、1mMのEDTA 、pH7,2)で65℃で100it’で3回(夫々20分)膜を洗浄した。
12、サランラップに膜を包み、増感紙を用いてX−OmatARフィルム(コ ダック)に露出しな、注:もし再びブロービングを行う場合には(例23参照) 膜を乾燥させない、露出時間の長さは、プローブの活性度及び標識付けの効率に よって変化する。
25−CSHP への の この例は、例9で製造したようなC5HP膜に蛋白質を転移及び固定することに ついて記述する。膜結合蛋白質の可視化は、ホースラディッシュベルオキシダー ゼ/4−クロロ−1−ナフトール系を用いた酵素イムノアッセイにより行なった 。
1゜3%の積層ゲルを用いて5〜20%の傾斜ポリアクリルアミドゲル(14X  16cm、ヘーフェル・サイエンティフィック)を調製した。
2.1.25%のメルカプトエタノールを含有する5DS−PAGE試料緩衝液 中に15μi当たりioo、75.5o、25、及び10μiの蛋白質を含有す るR、 coli抽出物を調製した。
それら調製物をゲルに加えた。
4、ゲルを装置から取り出し、トリス−グリシンM漬液200zi’で2回(1 回洗浄15分)で平衡させた。
5、C5HP膜をメタノールで濡らし、トリス−グリシン緩衝液で15分開平衡 させた。同じM漬液で吸取りパッドを濡らした。
6、半乾燥転移装置〔バイオトランス(BioTrans )、ゲルマン・サイ エンシズ社〕を用いて蛋白質をゲルからC5HP膜へ0 、8 / wasps  / cm 2で2時間移動させた。
7、Mを室温で完全に乾燥した。
8、膜をメタノールで予め濡らし、0.85%のNaCl及び0.05%のトウ ィーン(Tween)20(P B S −T 20)を含有する20■Mの燐 酸塩緩衝液で膜を濡らした。
9.2%の正常なりギ血清(ブロッキング溶液)を含有するPBS−T2O中で 膜を37℃で1時間インキュベートした。
10、ブロッキング溶液を煩瀉し、洗浄せずに、新しいブロッキング溶液中に1 /200の希釈率でウサギ抗−Lcoli抗血清を添加した。37℃で1時間イ ンキュベートしな。
11、膜をPBS−720で200i11で3回洗浄した。
12、ヤギ抗−ウサギIgG、HRP複合体を新しいブロッキング溶液中に11 500の希釈率で添加した。37℃で1時間インキュベートした。
13、PBS−T2Oで200z1で3回、PBSで200m1で3回洗浄した 。
14.4−クロロ−1−ナフトール基質溶液中で、吸着帯が最適インテンシテイ −になるまで膜をインキュベートした(一般に1〜2分)。
15、空気乾燥し、写真をとった。
結果を第7図に示す。
上記例の幾つかは、ゲルからC5HP膜への生物学的分子(DNA、RNA及び 蛋白質)の転移に関連している。そのような例の各々で、研究する生物学的分子 により、転移を行わせるため通常異なった緩衝液が用いられている。記述或は例 示されていなくても、特定の生物学的分子をそれに適した転移緩衝液で希釈し、 ゲルから移動させるのではな(、C3HPWXに直接ピペッタ−(pipett or)又は他の適用装置を用いて適用してもよいことに注意すべきである。従っ て、本発明は、生物学的分子のC5HP膜へのゲル転移及び直接の固定化の両方 を含むものである。
トリス トリス(ヒドロキシメチル)アミノエタンEDTA エチレンジアミン 四酢酸 SDS 硫酸ドデシルナトリウム BSA ボビン血清アルブミン dCTP デオキシシチジン−三燐酸 CA、PS (3−[シクロへキシルアミノ]−1−プロパンスルホン酸) DMS○ ジメチルスルホキシド 負荷用色素 C6X原液: l0w1の水中、251gのブロモフェノールブル ー、251gのキシレンシアツールFF、1゜5gのフィコル(Picoll) 400)HRP ホースラディツシュベルオキシダーイトウィーン20ポリエチ レン−ソルビタンモノラウレート Hindu 旺倶帥」…f n f I u e n z a eからの制限酵 素T A E 40mMのトリス、1騰MのEDTA、20μiMの酢酸、pH 11,0 DEPCジエチルピロカルボネート 本発明を記述してきたが、独特の性質又は特権が請求される本発明の態様は請求 の範囲に定められている。
FIG −1 nl葎」 FIG −ま た。
FIG −3 FIG −4 ^ B 帯電親水性膜、帯電疎水性膜、及びC8HPMの、DNAの毛細管(パネルA) 及び真空(パネルB)移動に対する性能、ラムダDNA、 Hindl[[を、 500ny (レーンa) 、250ng(レーンb) 、100ny (レー ンC) 、50ny (レーンd) 、10ny (レーンe)、及び1 ny  (レーンf)の濃度で1%アガロースゲル中で、70Vで3.5時間電気泳動 した1Mは1■ラムダDNAで一晩プローブし、洗浄し、17時間フィルムに露 出した。
FIG −5 A8 5回ハイブリッド形成及び剥取り工程を繰り返した後の帯電親水性膜、帯電疎水 性膜、及びC5HPWAによるDNAの保持を示すサザン法プロット、簡単に述 べと、ラムダDNA、HindI[[断片のIooong(レーンa) 、11 00n〈レーンb) 、10nlF(レーンc)5.10g(レーンd)、及び 0.1Mg(レーンe)を、前に記載した如く1%アガロースゲル中で電気泳動 した。DNAを毛細管作用により0.4NのNaOH中で膜に移動させた。膜を 1回のハイブリッド形成/剥取り工程にかけ、フィルムに露出した(パネルA) その1工程は65℃で17時間のハイブリッド形成及び0.4N中で42℃での 30分の剥取りからなっていた。1iを更に4回の工程にかけ、最後の工程の後 、フィルムに露出した(パネルB)。各工程で新しく標識付けをしたプローブを 用いた。
FIG −6 吻−m−−噂−勤一 ・て ウェスターン法による帯電親水性膜帯電疎水性膜、及びC3HP膜の性能、簡単 に述べると、5〜20%の直線的に傾瀉したポリアクリルアミドの垂直板上ゲル 中で5DS−PAGEによりE、 coli蛋白質を、100.uy(レーンa ) 、75μtt (レーンb) 、 50gg (レーンc) 、25μy  (レギ抗−E、 coliでプローブし、次にホースラディツシュペルオキシダ ーゼ標識付はヤギ抗−ウサギエgG複合体によりプローブした0Mは4−クロロ −1−ナフトールにより展開した。
° ハイブリッド形成/剥取り工程回数反復ハイブリッド形成及び剥取り工程に よる陽イオン帯電単線水性ポリエーテルスルホン膜によるDNAの保持。
FIG −8 補正書の写しく翻訳文)提出書(特許m1K184船7組組

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.親水性を向上させ、帯電変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有す る少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物を含む微多孔質膜基体、及びポリア ミンを含み、エレクトロフィル含有化合物と化学的に反応し、それによって正味 の正電荷を与えることができ、前記重合体添加物に化学的にグラフトする第一帯 電変性剤、 からなる陽イオン帯電変性微多孔質膜
  2. 2.膜基体がポリエーテルスルホンからなる請求項1に記載の膜。
  3. 3.重合体添加物がポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選択 される請求項1に記載の膜。
  4. 4.ポリエーテルスルホンが式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは50〜150の整数である)を有し、膜基体が、成形及び乾燥した 帯電変性膜を水濡れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項2に記載の 膜。
  5. 5.第一帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表し、R′は−OH又は− Clを表す)を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂からなる請 求項1に記載の膜。
  6. 6.親水性を向上させ、帯電変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有す る少なくとも一種類の非浸出性重合体添加物を含む微多孔質膜基体、ポリアミン を含み、エレクトロフィル含有化合物と化学的に反応し、それによって正味の正 電荷を与えることができ、前記重合体添加物に化学的にグラフトする第一帯電変 性剤、及び 前記第一帯電変性剤と反応する官能性を有し、部分的的ホスフィン化ポリ塩化ビ ニルベンジル、そのアンモニウム及びスルホニウムアナローグ、及び四級化ポリ (ジメチルアミン−CO−エピクロルヒドリン)からなる群から選択された第二 帯電変性剤で、最終的形式正電荷の大きさが前記第一帯電変性剤との反応による ものよりも増大するか、又は環境pHの変動に対する前記第一帯電変性剤の感度 が減少するような量で前記第一帯電変性剤と反応する第二帯電変性剤、 からなる隔イオン性帯電変性微多孔質膜。
  7. 7.膜基体がポリエーテルスルホンからなる請求項6に記載の膜。
  8. 8.膜添加物がポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選択され る請求項6に記載の膜。
  9. 9.ポリエーテルスルホンが式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは50〜150の整数である)を有し、媒体が、成形及び乾燥した帯 電変性膜を水濡れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項7に記載の膜 。
  10. 10.第一帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼I (式中、Rは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表し、R′は−OH又は− Clを表す)を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂からなる請 求項6に記載の膜。
  11. 11.第二帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼II(式中、m、n及びR′′は、独立に低 級アルキル基又はアリール基;又はホスフィン化塩化ベンジルのアンモニウム又 はスルホニウムアナローグを表す)を有する部分的にホスフィン化されたポリ塩 化ビニルベンジルからなる請求項6に記載の膜。
  12. 12.第二帯電変性剤が式: ▲数式、化学式、表等があります▼III(式中、R′′′は重合体鎖の連続で ある)を有する四級化ポリ(ジメチルアミン−CO−エピクロルヒドリン)から なる請求項6に記載の膜。
  13. 13.陽イオン帯電変性微多孔質膜の製造方法において、A.親水性を向上させ 、帯電変性剤の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有する少なくとも一種類の 非浸出性重合体添加物を含む微多孔質膜基体を与え、B.前記膜基体を第一帯電 変性剤と、加熱を含む手段により反応させ、然も、前記第一帯電変性剤は、前記 膜基体に、硬化した時、固定された形式正電荷を与える量で反応し、そして C、得られた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法。
  14. 14.膜基体がポリエーテルスルホン膜からなる請求項13に記載の方法。
  15. 15.重合体添加物がポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選 択される請求項13に記載の方法。
  16. 16.ポリエーテルスルホンが式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは50〜150の整数である)を有し、膜基体が、成形及び乾燥した 帯電変性膜を水濡れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項14に記載 の方法。
  17. 17.第一帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼I′(式中、Rは独立に水素、又はポリアミ ン鎖の連続を表し、R′は−OH又は−CIを表す)を有するポリエチレンイミ ン−エピクロルヒドリン樹脂からなる請求項13に記載の方法。
  18. 18.陽イオン帯電変性膜の製造方法において、A.親水性を与え、帯電変性剤 の夫々の基と潜在的に反応する官能基を有する少なくとも一種類の非浸出性重合 体添加物を含む微多孔質膜基体を与え、B.前記膜基体を、該膜基体に固定され た形式正電荷を与える量の第一帯電変性剤と反応させ、C.前記第一帯電変性剤 と、その第一帯電変性剤と反応する官能性を有する第二帯電変性剤で、部分的に ホスフィン化されたポリ塩化ビニルベンジル、そのホスフィン化塩化ベンジルの アンモニウム及びスルホニウムアナローグ、及び四級化ポリ(ジメチルアミン− CO−エピクロルヒドリン)からなる群から選択された第二帯電変性剤と反応さ せ、然も、前記第二帯電変性剤は、最終的形式正電荷の大きさが前記第一帯電変 性剤との反応によるものよりも増大するか、又は環境pHの変動に対する前記第 一帯電変性剤の感度が減少するような量で前記第一帯電変性剤と反応し、そして D.得ちれた帯電変性膜を洗浄及び乾燥する、ことからなる製造方法。
  19. 19.膜基体がポリエーテルスルホンからなる請求項18に記載の方法。
  20. 20.膜添加物がポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールから選択さ れる請求項18に記載の方法。
  21. 21.ポリエーテルスルホンが式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは50〜150の整数である)を有し、媒体が、成形及び乾燥した帯 電変性膜を水濡れ性にするのに有効な量で添加物を含有する請求項19に記載の 方法。
  22. 22.第一帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼I (式中、Rは独立に水素、又はポリアミン鎖の連続を表し、R′は−OH又は− Clを表す)を有するポリエチレンイミン−エピクロルヒドリン樹脂からなる請 求項18に記載の方法。
  23. 23.第二帯電変性剤が、式: ▲数式、化学式、表等があります▼II(式中、m、n及びR′′は、独立に低 級アルキル基又はアリール基;又はホスフィン化塩化ベンジルのアンモニウム又 はスルホニウムアナローグを表す)を有する請求項18に記載の方法。
  24. 24.第二帯電変性剤が式: ▲数式、化学式、表等があります▼III(式中、R′′′は重合体鎖の連続で ある)を有する四級化ポリ(ジメチルアミン−CO−エピクロルヒドリン)から なる請求項18に記載の方法。
  25. 25.内側表面領域及び外側表面領域を有する請求項1に記載の半疏水性帯電変 性膜に適用された試料基体を有するブロッティング組成物において、前記膜の有 効表面が同じ広さに亙って帯電変性されているブロッティング組成物。
  26. 26.試料基体がゲルからなる請求項25に記載のブロッティング組成物。
  27. 27.試料基体が、DNA、RNA、及び蛋白質からなる群から選択された巨大 分子を含むゲルからなる請求項25に記載のブロッティング組成物。
  28. 28.試料基体が、電気泳動により一連の帯に分離される巨大分子を含むゲルか らなる請求項25に記載ブロッティング組成物。
  29. 29.試料基体が、膜の固定された形式正電荷により結合することができる材料 からなる請求項25に記載のブロッティング組成物る
  30. 30.材料がアミン含有物質からなる請求項29に記載のブロッティング組成物 。
  31. 31.請求項1に記載の帯電変性膜に試料を適用することからなる、生物学的試 料を固定用マトリックスに転移させる方法。
  32. 32.生物学的試料を、ゲルと混合し、適用工程がゲルブロッティングを含む請 求項31に記載の方法。
  33. 33.適用工程が、生物学的試料を膜にスポット湿潤させることを含む請求項3 1に記載の方法。
  34. 34.転移工程が生物学的試料を膜に電気的に移動させることを含む請求項31 に記載の方法。
  35. 35.転移工程が生物学的試料を膜に毛細管作用により移動させることを含む請 求項31に記載の方法。
  36. 36.膜がポリエーテルスルホンからなる請求項31に記載の方法。
  37. 37.生物学的試料がバクテリアを含む請求項31に記載の方法。
  38. 38.生物学的試料が、DNA、RNA、及び蛋白質からなる群から選択された 巨大分子を含む請求項31に記載の方法。
  39. 39.巨大分子を含む生物学的試料を請求項1に記載の膜に適用し、前記巨大分 子を膜に転移し、前記巨大分子を検出することからなる巨大分子の同定法。
  40. 40.適用工程が、生物学的試料で膜をスポット状に濡らすことを含む請求項3 9に記載の方法。
  41. 41.転移工程がゲルブロッティングを含む請求項39に記載の方法。
  42. 42.巨大分子を毛細管作用により移動させる請求項39に記載の方法。
  43. 43.巨大分子を電流を生物学的試料に適用することにより移動させる請求項3 9に記載の方法。
  44. 44.検出工程がELISAにより行われる請求項39に記載の方法。
  45. 45.DNA、RNA、及び蛋白質からなる群から選択された巨大分子を含む生 物学的試料を請求項1に記載の膜に適用し、前記巨大分子を膜に転移することか らなるドット・ブロット法。
  46. 46.巨大分子を検出することを更に含む請求項45に記載の方法。
  47. 47.バクテリアを含む生物学的試料を請求項1に記載の膜に適用し、前記バク テリアを膜に転移し、前記膜上のバクテリアを検出することからなるコロニーハ イブリッド形成法。
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