JPS63283582A - 酵素固定化ポリアクリロニトリル膜の製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酵素固定化ポリアクリロニトリル膜の製造法
に関する。更に詳しくは、従来酵素の固定化が困難とさ
れていたポリアクリロニトリル膜に酵素を固定化せしめ
る方法に関する。

〔従来の技術〕

ポリアクリロニトリル膜は、現在主として人工腎臓用の
中空糸素材として使用されている膜材料である。この膜
は、このような有用性を有する一方、酵素などの生理活
性物質を固定化するのに有効に作用する官能性基が、そ
の構造中にないことが欠点として挙げられる。

酵素などを共有結合させるこのような官能性基としては
、ポリアクリロニトリル中のニトリル基　　−の一部を
還元させたアミノ基が考えられる。そのための方法とし
ては、ニッケル触媒存在下での水素による接触還元ある
いは水素化リチウムアルミニウムなどの還元試薬の使用
などが考えられるが、このような還元方法によったので
は必ずしも所期の目的が達成されないため、ポリアクリ
ロニトリル膜に対する酵素の固定化方法としては主とし
て吸着法が用いられてきた。しかしながら、この方法は
単に物質量の物理的吸着力にのみ頼っているため、固定
化が不充分であるという欠点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明者は、このような限界のみられる吸着法
によるのではなく、ポリアクリロニトリルのニトリル基
の一部を還元してアミノ基に変換させ、アルデヒド基を
介して酵素を結合せしめる有効な方法を求めて種々検討
の結果、ポリアクリロニトリルを水蒸気の存在下でプラ
ズマ照射することにより一部のニトリル基をアミノ基に
変換し得ることを見出し、引き続きプラズマ照射条件下
でジアルデヒド化合物を作用させることにより、有効に
酵素を結合させ得ることを見出し１本発明を完成するに
至った。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、本発明は酵素固定化ポリアクリロニトリル膜の
製造法に係り、酵素固定化ポリアクリロニトリル膜の製
造は、プラズマ照射条件下でポリアクリロニトリル膜に
水蒸気およびジアルデヒド化合物を順次作用させた後、
これに酵素を結合させることにより行われる。

ポリアクリロニトリル膜は、製膜時の粘度などを考慮し
、分子量が約５０万〜１００万のポリアクリロニトリル
を用い、これをジメチルホルムアミドなどの溶媒に好ま
しくは約１０〜２０重量％の濃度で溶解させ、温度約１
５〜３０℃、温度約４０〜６０％の条件下で、ガラス捧
などを用いながらガラス板上などに製膜し、その後水中
に浸漬、ゲル化させることにより得られ、好ましくは固
定化膜を支配する比表面積の点から多孔質体が用いられ
る。

このようにして得られたポリアクリロニトリル膜を適当
な大きさにカットした後、通常の方法によってプラズマ
照射に付される。例えば、真空ポンプ、リークバルブ、
およびメインバルブに接続され、真空計を備えたチュー
ブ状プラズマ反応容器内に上記膜カット片を収容し、反
応容器内の圧力を約０．００１〜１０Ｔｏｒｒとした後
バルブを開き、反応容器内に水の入ったタンクから水蒸
気を約０．０１〜５Ｔｏｒｒの圧力になる迄導入する。

このようにして反応容器内に水蒸気を充満させたら、高
周波発生装置（１３，５６ＭＨｚ）およびマツチングユ
ニットからなる高周波電源を用いて、有効電力約５０〜
７０ｗ、グロー放電時間約１〜３０分間の条件下で、反
応容器の端部細径円筒部に捲回された発振コイルからプ
ラズマ照射する０次の工程も、モノマータンクからグル
タルアルデヒドによって代表されるジアルデヒド化合物
を反応容器内に導入しながら、上記と同様の方法で行わ
れる。この際、ジアルデヒド化合物が気化し難い場合に
は、七ツマータンクをドライヤーなどの加熱手段で加熱
しながら減圧化させる０反応容器としては、上記チュー
ブ状のもの以外に、ペルジャー型なども用いることがで
きる。また、放電電極としては、上記コイル状のもの以
外に、外部もしくは内部平行電極板を用いることもでき
る。

このような一連の操作により、ポリアクリロニトリル中
のニトリル基の一部がアミノ基に変換され、そこにジア
ルデヒド化合物を作用させ、ジアルデヒド基の残った方
のアルデヒド基を利用してアミノ基を有する酵素を結合
、固定化させる。酵素の固定化は、濃度約０．１〜１０
ｉ＊ｇ／ｍ　Ｑの酵素水溶液中に、約３〜５℃の温度で
約１〜２４時間浸漬することにより一般に行われる。

固定化される酵素としては、例えばウレアーゼ、クレア
チニンデイミナーゼ、クレアチニンアミドヒドロラーゼ
、グルコースオキシダーゼ、パーオキシダーゼ、ヘキソ
キナーゼ、カタラーゼ、Ｇ−６−Ｐデヒドロゲナーゼ、
グルタメートデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ、コレステロールエステルヒドロラ
ーゼ、アデノシントリフォスファターゼ、アルカリフォ
スファターゼ、ホスホリパーゼＣなどが挙げられる。

〔発明の効果〕

従来酵素の固定化が困難とされていたポリアクリロニト
リル膜に、プラズマ照射条件下で水蒸気およびジアルデ
ヒド化合物を順次作用させることにより、すぐれた固定
化力で酵素を固定化することが可能となった。

その上、次のような点での特徴を有している。

（１）アルデヒド基の導入は水溶液浸漬によっても行な
うことができるが、これをプラズマ状態で行なうことに
より、ポリアクリロニトリルのニトリル基の一部の還元
からアルデヒド基の導入迄を連続的に行なうことができ
、製造工程全体の簡酪化を図ることができる。

（２）従来の水素還元工程では、目的の還元反応が円滑
に行われないばかりではなく、高価であったり、有毒で
あったり、あるいは安全性に問題のある各種還元触媒の
使用を必要としているが、本発明方法では水蒸気存在下
でのプラズマ照射により、還元が行なわれるばかりでは
なく、工程上の安全性が確保される。

（３）酵素固定化ポリアクリロニトリル膜は、バイオセ
ンサ、バイオリアクタなどとして有効に使用し得る。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 レドックス系重合開始剤を用い、乳化重合法で得られた
ポリアクリロニトリル（Ｍｖ約６５万）の１５重量％ジ
メチルホルムアミド溶液を調製し、このドープ液をガラ
ス捧を用いてガラス板上に流延し、室温下に３０秒間放
置後、蒸留水中に浸漬してゲル化させた。得られたポリ
アクリロニトリル膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、
断面にポーラス層を有し、蒸発面が緻密な非対称膜であ
ることが分った・ この膜のカット片をプラズマ反応容器中に収容し、水蒸
気圧力０．５Ｔｏｒｒ、電力６０Ｍ、グロー放電時間１
５分間の条件下でプラズマ照射した後、グルタルアルデ
ヒド蒸気圧力０．２Ｔｏｒｒ、電力６０ｗ、グロー放電
時間１５分間の条件下でプラズマ照射した。

このようにして順次水蒸気およびグルタルアルデヒドの
存在下でプラズマ照射処理したポリアクリロニトリル膜
カット片（１０Ｘ　１０　Ｘ　０．１２＋ｍｍ）を、濃
度５ｍｇ／＋　Ｑのウレアーゼ水溶液中に４℃で１８時
間浸漬し、ウレアーゼの固定化を行なった。

このウレアーゼ固定化膜について、その酵素活性をＵｒ
ｅａ−ＮＢ−Ｔｅｓｔ　Ｗａｋｏキット（和光純薬工業
製）を用い、インドフェノール法で波長５７０ｎ園の吸
光度として測定した結果、吸光度として０．５２５の値
を示し、これを水洗して再度測定しても０．５０４の値
を示した。

比較例 実施例で用いられたポリアクリロニトリル膜カット片を
、プラズマ照射処理することなく、直接濃度５ｍｇＪｎ
＋Ｑのウレアーゼ水溶液中に４℃で１８時間浸漬した。

このようにしてウレアーゼを固定化させた膜カット片に
ついて、同様に酵素活性を測定すると、吸光度が０．１
２４の値を示し、これを水洗して再度測定すると０．０
１６に低下していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ照射条件下でポリアクリロニトリル膜に水
   蒸気およびジアルデヒド化合物を順次作用させた後、こ
   れに酵素を結合させることを特徴とする酵素固定化ポリ
   アクリロニトリル膜の製造法。 ２、ジアルデヒド化合物がグルタルアルデヒドである特
   許請求の範囲第１項記載の酵素固定化ポリアクリロニト
   リル膜の製造法。