[發(fā)明專利]石墨烯作為增強(qiáng)劑在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210570467.0
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN102978201A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫莉萍;胡楠;賈靜;翁建
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯材料，尤其是涉及石墨烯作為增強(qiáng)劑在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

自Kary?Mullis于1985年發(fā)明以來，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)中一項DNA體外擴(kuò)增的重要技術(shù)方法。PCR可以在幾小時內(nèi)用少量的DNA模板通過指數(shù)擴(kuò)增的形式產(chǎn)生大量的目的DNA片段。然而,在此過程中經(jīng)常會產(chǎn)生非特異性DNA片段,使PCR效率降低。之前已有相關(guān)的報道，采用不同的添加劑來提高PCR的效率。但是由于不同的方法有不同的限制性條件，高效率的PCR擴(kuò)增仍然是一個挑戰(zhàn)。盡管存在爭議，但是有報道稱比表面積大、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)良的材料可以顯著地提高PCR的特異性。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米材料在表面和空間上的獨特性能對生物大分子起到了顯著的作用。因此,運用納米材料優(yōu)化PCR的條件具有十分重要的理論意義和應(yīng)用前景。

石墨烯是一種二維的單原子層材料，sp²碳原子緊密排列成蜂窩狀。（參見文獻(xiàn)：[9]A.K.Geim,K.S.Novoselov.The?rise?of?graphene[J].Nat.Mater.,2007,6:183-191；[10]C.G.Lee,X.D.Wei,J.W.Kysar,et?al.Measurement?of?the?elastic?properties?and?intrinsic?strength?of?monolayergraphene[J].Science,2008,321:385-388；[11]A.A.Balandin,S.Ghosh,W.Z.Bao,et?al.Superiorthermal?conductivity?of?single-layer?graphene[J].Nano?Lett.,2008,8:902-907；[12]S.V.Morozov，K.S.Novoselov，M.I.Katsnelson,et?al.Giant?intrinsic?carrier?mobilities?in?graphene?and?its?bilayer[J].Phys.Rev.Lett.,2008,100:016602.）石墨烯具有相當(dāng)高的比表面積、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，這些性能使其在生物技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供石墨烯作為增強(qiáng)劑在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的應(yīng)用。

石墨烯在制備聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)增強(qiáng)劑中的應(yīng)用。

所述石墨烯材料在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的應(yīng)用包括以下內(nèi)容：

1）石墨烯對于擴(kuò)增質(zhì)粒模板的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用。

所述石墨烯為化學(xué)氧化還原法制備的石墨烯；所述質(zhì)粒是商品化的質(zhì)粒；所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是多輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；所述作用是對聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所擴(kuò)增的產(chǎn)物的特異性增強(qiáng)的作用。

2）石墨烯對于擴(kuò)增人的基因組模板的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用。

所述石墨烯為化學(xué)氧化還原法制備的石墨烯；所述基因組是從人體血液中提取的基因組DNA；所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是傳統(tǒng)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；所述作用是對聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增產(chǎn)物的特異性增強(qiáng)作用。

3）石墨烯對于在廣泛的退火溫度下擴(kuò)增人的基因組模板的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用。

所述石墨烯為化學(xué)氧化還原法制備的石墨烯；所述廣泛的退火溫度包括25℃到引物的退火溫度之間；所述基因組是從人體血液中提取的基因組DNA；所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是傳統(tǒng)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；所述作用是對聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所擴(kuò)增的產(chǎn)物的特異性增強(qiáng)的作用。

本發(fā)明通過改進(jìn)后的Hummers方法合成氧化石墨，然后利用水合肼合成石墨烯。以商品化的質(zhì)粒為模板進(jìn)行傳統(tǒng)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和多輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，在低于的14μgmL^-1濃度范圍內(nèi)，石墨烯均可增強(qiáng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的特異性，甚至進(jìn)行8輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)仍然可以得到特異性強(qiáng)的目的產(chǎn)物。以臨床血樣DNA為模板進(jìn)行傳統(tǒng)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，加入石墨烯的PCR反應(yīng)體系可以得到單一的特異性產(chǎn)物，并且加入石墨烯的反應(yīng)體系在25℃到引物退火溫度的范圍內(nèi)仍然可以得到特異性強(qiáng)的目的產(chǎn)物。加入石墨烯的擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)過測序后證實并未對引物的序列和長度產(chǎn)生影響，因此石墨烯可以作為一種性能良好的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)增強(qiáng)劑用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中。

所述石墨烯增強(qiáng)劑與傳統(tǒng)的PCR增強(qiáng)劑相比有以下優(yōu)勢：

1）所述石墨烯材料合成方法簡單，成本低，可以宏量制備。

2）所述石墨烯材料可以室溫下長期穩(wěn)定分散在水溶液中，不需要進(jìn)行表面修飾，也無需用穩(wěn)定劑幫助其分散。