[發明專利]一種微電極陣列及其用于化合物電化學合成的方法

有效

• 申請號: 202110822747.5
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113549941B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 趙祥偉;肖鵬峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C25B9/17
• 分類號: C25B9/17;C25B15/02;C25B3/29;B01J19/00;C25B3/07;C25B3/09;C25B3/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種微電極陣列用于DNA電化學合成的方法，其特征在于，微電極陣列由若干微電極對組成，單個微電極對由陽極通過絕緣隔離層和外圍的陰極構成，單個微電極對在加入電解液后構成電解池，每個電解池的陽極均可由外圍電路單獨控制，所有的陰極則可以連通為一個電極；單個微電極對還可以由陰極通過絕緣隔離層和外圍的陽極構成，單個微電極對在加入電解液后構成電解池，每個電解池的陰極均可由外圍電路單獨控制，所有的陽極則可以連通為一個電極；陽極或陰極表面可以用于化合物的電化學合成，微電極陣列可以用于不同化合物的并行合成，包括如下步驟：

（1）微電極陣列表面修飾：

（a）表面活化：將微電極陣列在氧化劑中浸泡10分鐘，分別用自來水、去離子水洗滌，95%乙醇充分沖洗，除去表面殘酸，干燥；進入步驟（b）；

（b）硅烷化：清洗好的微電極陣列置于5%的N-(三乙氧基硅丙基)氨基羰基-聚乙烯氧化物甲苯中，常溫反應4h，然后用甲苯洗滌三次，在90度下維持反應1h，冷卻至室溫；進入步驟（c）；

（c）丁二酸連接反應：將上述硅烷化反應的微電極陣列置于0.1 M 的丁二酸，0.01 M的4-二甲氨基吡啶，0.1 M 的1-3-3- 氨丙基-3-乙基羧酸鹽酸鹽于22毫升三乙胺：無水吡啶兩者體積比10:1中，室溫反應16 h；分別用甲醇、二氯甲烷洗滌3次；進入步驟（d）；

（d）帶DMT單體分子的連接：將上述連接丁二酸的微電極陣列置于0.1 M 的5’-二甲氧基三苯基脫氧胸腺嘧啶核苷，0.01 M 的4-二甲氨基吡啶，0.1 M 的1-3-3- 氨丙基-3-乙基羧酸鹽酸鹽于22毫升三乙胺：無水吡啶兩者體積比10:1中，室溫反應16 h，分別用甲醇、二氯甲烷洗滌3次；進入步驟（2），

（2）DNA微陣列的合成：

（a）選擇性脫保護：將50 mM對苯二酚、2.5 mM蒽醌、50 mM四乙基對甲苯磺酸胺的甲醇/乙腈兩者體積比1:10的混合液通過DNA合成儀器輸送加入到由微電極陣列構建的反應池中，選擇需要進行下一個堿基合成的所有微電極進行脫保護反應：電壓，1.8V；反應時間1分鐘；然后用乙腈沖洗3次；進入下列步驟（b）；

（b）單體的偶聯反應：將0.1M單體與0.5M催化劑通過DNA合成儀器輸送加入到由微電極陣列構建的反應池中，常溫反應30秒；然后用乙腈沖洗3次；進入下列步驟（c）；

（c）封閉反應：將封閉試劑A為無水乙酐: 2，6二甲基吡啶:四氫呋喃=1:1:8的體積比和封閉試劑B為N-甲基咪唑：四氫呋喃=17：83的體積比按照1：1體積比通過DNA合成儀器輸送加入到由微電極陣列構建的反應池中，常溫反應30秒；然后用乙腈沖洗3次；進入下列步驟（d）；

（d）氧化反應：將0.1M的氧化劑包括質量比：3%碘：2%水：20%吡啶：75%四氫呋喃通過DNA合成儀器輸送加入到由微電極陣列構建的反應池中，常溫反應30秒；然后用乙腈沖洗3次；進入步驟（e）；

（e）重復（2）中（a）~（d），直到電極微陣列上所有堿基合成；進入下列步驟（f）；

（f）氨解反應：將濃氨水加入到由微電極陣列構建的反應池中，常溫反應15分鐘；然后收集反應液，并用濃氨水洗滌三次、并一同收集；收集后的反應液在60℃下反應5小時，然后在真空下抽干；進入下列步驟（g）；

（g）DNA序列的純化：選擇高效液相色譜HPLC或者聚丙烯酰胺凝膠電泳PAGE純化。

2.根據權利要求1所述的微電極陣列用于DNA電化學合成的方法，其特征在于，所述微電極陣列中陽極、陰極、及其絕緣隔離層可以屬于同一平面層，也可以分屬于不同的平面層。

3.根據權利要求1所述的微電極陣列用于DNA電化學合成的方法，其特征在于，所述微電極陣列中單個微電極對可以是圓形、正方形、長方形、或者多邊形；所述微電極對尺寸為直徑或者對角線為0.1~1000微米。

4.根據權利要求1所述的微電極陣列用于DNA電化學合成的方法，其特征在于，所述微電極陣列的材料對化合物合成的溶劑、試劑是惰性的，陽極、陰極材料均為優良的導電材料，包括金屬、合金、非金屬。

5.根據權利要求1所述的微電極陣列用于DNA電化學合成的方法，其特征在于，所述絕緣材料為高電阻的非金屬、非金屬化合物。