[發明專利]一種用化學修飾固態納米孔陣列分離溶液中雜質的方法

有效

• 申請號: 201110313515.3
• 申請日: 2011-10-15
• 公開（公告）號: CN102423636A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 謝驍;劉麗萍;吳宏文;孫峰;劉全俊;陸祖宏
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D61/42;B01D57/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 周靜

技術領域

本發明涉及一種用化學修飾固態納米孔陣列分離溶液中雜質的方法。

背景技術

納米孔是指在納米至微米級厚度基材上的，直徑在1至數百納米的，貫通基材兩面的孔洞。納米孔從制備方法上分為兩類。由生物分子形成的天然納米孔，稱生物納米孔，以及人們使用微納加工技術得到的納米孔，稱為固態納米孔。生物納米孔的應用起源于1996年，該年Kasianowicz及其同事首次報道了單鏈DNA或RNA在電場作用下通過α-溶血素納米孔，并且得到分子通過孔時產生了阻塞電流(Blockade?Current)的現象，可以依次獲得每一個堿基通過納米孔時阻塞電流幅度。由于不同的堿基產生的阻塞電流都有相應的降低幅度，根據這個可以區分出四種堿基，以獲得了DNA或者RNA分子的序列成分。另外還可以通過阻塞電流持續的時間推算出阻塞整個分子的長度，研究表明通過改進這種方法，原理上可以實現直接、快速的檢測單鏈DNA或RNA分子堿基的方法[Branton?D，et?al.，Nature?Biotechnol.2008，26，1146-1153；Deamer?D?W，Branton?D.Acc?Chem?Res.2002，35，817-825]。這種檢測的方法較前兩代檢測方法具有更快的檢測速度，更低的檢測成本，是一種極具吸引力的新研究方向，也是達到低成本測序目標的新技術之一，此方法一經報道立刻引起了界內的廣泛注視，大量的研究者也投入到此項技術發展的研究中來。

在首次報道的納米孔檢測方法之后Hagan?Bayley及其研究小組[Bayley?H.?et?al.J.Am.Chem.Soc，2006，128，1705-1710；Wu?H?C，et?al.J.Am.Chem.Soc.2007，129，16142-16148]通過化學修飾生物納米孔的方法，使得納米孔具備檢測特異性。

由于生物納米孔的為生物活性分子所構成，因此工作條件苛刻，穩定性不佳，使用壽命短且保存不易。研究人員考慮到用各種材料經過微納米加工工藝，形成固態納米孔，以代替生物的納米孔以克服其存在的缺點。2001年Li.et.al等人[Li?J，et?al.Nature，2001，412，166-169]率先利用自制的帶離子束反饋控制系統，在Si₃N₄薄膜上刻蝕出60nm的納米孔，這是世界上關于固態納米孔的首次報道。

固態納米孔相對于生物納米孔來說具有更易保存，化學穩定性好，大小尺寸控制方便等優勢，因此近幾年固態納米孔的研究成為熱點。固態納米孔的制備方法較多，一般使用高能聚焦粒子轟擊基材表面形成。例如，Li小組利用自制的離子束反饋控制系統在Si₃N₄薄膜上刻蝕納米孔，Dekker小組[Ling?X?S，et?al.Nature?Mater，2003，2，537-540]利用300KV的TEM高能電子束SiO₂薄膜刻蝕納米孔，還有其他小組利用FEI公司的電子離子束雙束控制系統刻蝕[Gadgil?V?J，et?al.Surf?Coat?Technol，2009，203，2436-2441；Lo?C?J，Aref?T，?Bezryadin?A.Nanotechnol，2006，17：3264-3267]。此外，也有使用電化學腐蝕[Siwy?Z，Fulinski?A.Am.J.Phys.，2004，72，567-574]以及激光加熱[Ling?X?S，et?al.Nano?Lett，2006，6，2571-2576]等方法制備固態納米孔的報道。

在生物醫學、生命科學、化學工業等領域中，隨著對產物純度要求的不斷提高，從大量分子中分離微量雜質，特別是有毒有害雜質成為提高產率和產品質量以及保障使用安全的急需技術。在產物分離純化領域中，目前常用的技術有電泳分離、層析色譜、超速離心、沉淀分離等方法。這些技術有著各自的應用范圍，但其主要缺點有：1)分離過程本身會引入新的雜質；2)分離度有限，無法達到對單分子雜質進行絕對的分離；這些缺點對某些具體應用可能造成不利后果。例如，在DNA克隆和文庫制備時，如果無法將雜質DNA分子全部去除，在擴增過程中，雜質會與目標序列同時進行大量擴增，則制備出的克隆或文庫的純度和可靠性都會下降，對這些樣品的后續使用如DNA測序等會造成準確度下降、數據后處理困難等。

發明內容

本發明提供一種用化學修飾固態納米孔陣列分離溶液中雜質的方法，可以實現對雜質分子的高效、可控分離。