[發(fā)明專利]空間上異質(zhì)官能化的多孔基質(zhì)和用于選擇性去除污染物的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080016337.1
• 申請(qǐng)日: 2010-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN102388138A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·羅思伯格;B·斯維特卡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅徹斯特大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/10
• 分類號(hào): C12N15/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 楊帆

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2009年2月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)系列號(hào)61/151,551的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整合到本文中。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明

本發(fā)明受美國(guó)國(guó)立健康研究所資助，政府資助合同號(hào)為RR02496。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明享有一定權(quán)利。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從生物分子的混合物中分離所需生物分子的組合物和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及從包含雙鏈核酸、單鏈核酸和游離核苷酸的混合物中分離雙鏈核酸的組合物和方法。

發(fā)明背景

在生物學(xué)材料的分析中，通常必須首先從分子混合物，例如來自生物學(xué)樣品的分子混合物中分離或純化感興趣的分子。雖然可以基于其化學(xué)特性分離不同的分子，但此類分離方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在核酸分子的分析中，如果所需的分子不足以方便的進(jìn)行檢測(cè)，則可以使用技術(shù)來增加其拷貝數(shù)，以便于檢測(cè)。

例如，DNA分析和測(cè)序通常包括通過PCR擴(kuò)增增加基因組的靶部分的拷貝數(shù)。在測(cè)序前，必須清理PCR產(chǎn)物，以去除引物和dNTP，因?yàn)槭Ｓ嗟囊锟梢栽跍y(cè)序過程中作為延伸引物發(fā)揮作用，產(chǎn)生染料標(biāo)記的序列片段，從而使數(shù)據(jù)破譯復(fù)雜化，或者更糟糕的是導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。此外，不成功的去除dNTP可能導(dǎo)致用于在測(cè)序反應(yīng)中調(diào)控讀取長(zhǎng)度的dNTP與被標(biāo)記ddNTP(雙脫氧核苷酸)的比例次優(yōu)化。相似的顧慮也適用于在MALDI-TOF分析前從樣品中去除未延伸的引物。

PCR清理的常規(guī)方法一般依賴于DNA擴(kuò)增子、引物和dNTP在固體支持物(例如，膜或磁性顆粒)上的固定，通常使用離液鹽，然后在各種溶劑中從這些表面上選擇性的洗脫不需要的組分，直到洗脫需要的組分。這些多步驟工藝是耗時(shí)的、勞動(dòng)密集型的，并導(dǎo)入干擾后續(xù)反應(yīng)的不理想組分，例如有機(jī)溶劑和離液鹽，因而需要進(jìn)一步清理。

為了改善聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增子用于下游應(yīng)用的可用性，需要以更有效的方式去除多余的引物和未摻入的脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)，同時(shí)保留擴(kuò)增的雙鏈(ds)DNA(核酸)。

發(fā)明概述

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供從生物分子混合物中分離生物分子的組合物和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供從包含雙鏈核酸和/或游離(單個(gè))核酸的混合物中分離雙鏈核酸的組合物和方法。作為示例，該方法可用于從DNA擴(kuò)增反應(yīng)所獲得的混合物中分離雙鏈DNA。

在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供從在含水溶液中包含雙鏈核酸(例如，DNA)、單鏈核酸和/或游離核苷酸的混合物中分離雙鏈核酸的方法。所述混合物還可以包括酶。所述混合物與空間上異質(zhì)官能化的納米多孔材料接觸，其中所述空間上異質(zhì)官能化的納米多孔材料的表面包括孔表面和非孔表面，且其中孔表面具有一種官能性的表面基團(tuán)，非孔表面具有不同官能性的表面基團(tuán)。在使單鏈核酸和/或游離核苷酸選擇性吸附于孔表面的條件下，孵育含水溶液和納米多孔材料。從含水溶液中分離納米多孔材料，從而將雙鏈核酸與單鏈核酸和/或游離核苷酸分離開。

例如，分離雙鏈核酸，使含水溶液包含少于10％、5％、2％或1％單鏈核酸和/或游離核苷酸和/或酶(如果混合物中存在酶)。

孔表面可以用帶正電的化合物和/或疏水化合物官能化，所述帶正電的化合物選自胺、亞胺、含金屬離子的化合物及其組合，以提供一種官能性的表面基團(tuán)，而非孔表面可以用帶負(fù)電的化合物和/或疏水的和/或抗吸附的化合物官能化，所述帶負(fù)電的化合物選自陰離子化合物、聚陰離子化合物、聚電解質(zhì)及其組合，以提供不同官能性的表面基團(tuán)。

所述空間上異質(zhì)官能化的納米多孔材料可由至少兩種獨(dú)立的空間上異質(zhì)官能化的納米多孔材料組成，而所述獨(dú)立的空間上異質(zhì)官能化的納米多孔材料表現(xiàn)出不同的孔表面官能性和/或不同的非孔官能性。

在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供包含異質(zhì)的官能化納米多孔材料的組合物，其中異質(zhì)的官能化納米多孔材料的表面包括孔表面和非孔表面，其中所述孔表面具有一種官能性的表面基團(tuán)，而非孔表面具有不同官能性的表面基團(tuán)，其中所述納米多孔材料具有直徑為2至300nm的孔。所述納米多孔材料可以是例如多孔二氧化硅、多孔氧化鋁或沸石。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述異質(zhì)的官能化納米多孔材料的孔表面是用帶正電的化合物(例如胺、亞胺、含金屬離子的化合物)和/或疏水化合物官能化的，以提供一種官能性的表面基團(tuán)，而非孔表面是用帶負(fù)電的化合物(例如陰離子化合物、聚陰離子化合物、聚電解質(zhì))和/或疏水化合物和/或抗吸附的化合物官能化的，以提供不同官能性的表面基團(tuán)。

附圖簡(jiǎn)要說明