[發(fā)明專利]功能性DNA凝膠的制備方法及應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210967656.5
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN116103277A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 梁興國;史婷婷;安然;侯玉穎
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10;G01N33/53;C08F220/56;C08F220/24
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 韓麗萍

本發(fā)明涉及一種功能性DNA凝膠的制備方法及應用。針對現(xiàn)有的功能性核酸的固定需要對DNA進行修飾，提升了固定成本、化學反應固定降低了功能性等問題，將功能性環(huán)狀DNA與凝膠單體溶液混合，并加入引發(fā)劑和促凝劑進行交聯(lián)聚合反應，反應過程中凝膠單體穿過所述功能性環(huán)狀DNA聚合成為長鏈繼而交聯(lián)成為網(wǎng)狀結構，使功能性環(huán)狀DNA以懸掛固定的形式富集于網(wǎng)狀結構上，得到功能性DNA凝膠；所述功能性環(huán)狀DNA為含有功能性核酸序列的環(huán)狀DNA。本發(fā)明將功能性環(huán)狀DNA固定于凝膠的網(wǎng)絡結構上，無需化學修飾的，制備方法簡單，可用于溶液中重金屬離子、毒素、獸藥農藥等污染物的高效特異性脫除及溶液中小分子核酸的富集。

技術領域

本發(fā)明涉及一種功能性DNA凝膠的制備方法及應用。

背景技術

核酸作為遺傳信息存儲及轉移的載體，不僅可以作為生物遺傳的物質基礎，又以其可編程性、功能多樣性、生物可降解性等特點，在生物材料的構建中表現(xiàn)出巨大的應用潛力。功能性核酸，是指有特殊功能的核酸序列，比如具備與配體特異結合的能力、催化活性等。適配體、脫氧核酶、修飾核酸、發(fā)光核酸、核糖開關等都可稱為功能性核酸(許文濤,楊敏,朱龍佼,等.功能核酸概念的內涵與外延[J].生物技術進展,2021,11(4):446)。實現(xiàn)功能性核酸的固定更利于其功能的發(fā)揮，包括用于重金屬、毒素等有害物質的脫除以及其他小分子的富集等。

目前功能性核酸的固定大多依賴于將核酸修飾后與載體相連。如Hu等人使用CNBr(溴化氰)活化的瓊脂糖來固定5’-氨基修飾的DNA適配體，以此開發(fā)了一種新型的適配體色譜柱，可用于去除飲用水中的痕量藥物(Hu?X,Mu?L,Zhou?Q,et?al.Ssdna?aptamer-basedcolumn?for?simultaneous?removal?of?nanogram?per?liter?level?of?illicit?andanalgesic?pharmaceuticals?in?drinking?water[J].Environmental?ScienceTechnology,2011,45(11):4890)。Romero-Reyes等人開發(fā)了一種適配體功能化的膜，膜中的聚甲基丙烯酸(PMAA)羧酸官能團可連接胺官能化的適配體，該膜可從水中去除小分子污染物雙酚A(Romero-Reyes?M?A,Heemstra?J?M.Small-molecule?sequestration?usingaptamer-functionalized?membranes[J].ACS?Materials?Letters,2019,1(5):568-572)。固定后的功能性核酸易于從樣品中分離，在吸附、富集、檢測等方面有廣泛的應用前景。但將功能性核酸進行修飾這一步驟，提升了固定成本也使得操作步驟更為繁瑣。

將核酸直接制備為凝膠可以實現(xiàn)無修飾核酸的固定，Luo等人在連接酶的連接作用下利用粘性末端相連以形成聚合物的方法進行DNA凝膠的制備，實現(xiàn)了DNA由分散溶液到聚合物固體的轉變(Um?SH,Lee?JB,Park?N,et?al.Enzyme-catalysed?assembly?of?DNAhydrogel[J].Nat?Mater.2006；5(10):797-801)，但DNA的使用量達到了毫摩爾，成本較高且所制備凝膠的機械性能較差。Li等人在冷凍濃縮條件下，利用堿基與丙烯酰胺間的加成反應，實現(xiàn)DNA于聚丙烯酰胺凝膠中的固定，并利用制備的凝膠進行了鉛離子吸附的功能性驗證(Li?Y,Gao?H,Qi?Z,et?al.Freezing-Assisted?Conjugation?of?UnmodifiedDiblock?DNA?to?Hydrogel?Nanoparticles?and?Monoliths?for?DNA?and?Hg²⁺Sensing[J].Angewandte?Chemie,2021,133(23):13095-13101)。該方法不經(jīng)化學修飾，但反應條件卻極為苛刻，且化學反應對堿基造成了一定的損傷，降低了DNA的利用效率。

發(fā)明內容