[發明專利]一種利用硅藻生物硅快速提取生物質的方法及應用

有效

• 申請號: 202211622325.4
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115806973B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 馮超;蘇暢;陳西廣;叢欣
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10;C12Q1/6806;G01N1/40;C07K14/765;C07K1/22
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 趙加鑫

本發明屬于生物材料技術領域，涉及一種利用硅藻生物硅快速提取生物質的方法及應用，其方法包括如下步驟：1)硅藻生物硅的金屬礦化；2)生物質的快速提取。本發明無需復雜的反應容器和溶劑，不會破壞生物質結構，通過改變pH調節金屬礦化的硅藻生物硅對不同生物質的吸附強度實現吸附收集、解吸附收集，進一步提高生物質純度；通過引入金屬礦化的硅藻生物硅和緩沖液從生物樣本中快速提取和分離生物質，選擇性將金屬元素固化在硅藻生物硅表面，減少分離后生物質中的金屬殘留，操作簡單，提取效率高；是一種簡便、快速、穩定提取生物質的方法，降低了生物質提取成本，特別適用于生物診斷檢測及下游分子生物學的研究。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，尤其涉及一種利用硅藻生物硅快速提取生物質的方法及應用，利用硅藻生物硅的層級多孔結構對生物質進行快速提取并檢測。

背景技術

核酸擴增檢測(Nucleic?acid?amplification?tests，NAATs)行業規模的不斷擴大使得生物診斷檢測領域越來越受到人們的重視。作為生物診斷檢測的重要組成部分和必備過程，如何快速有效提取生物質這一問題受到研究者的廣泛關注。

目前，領域內廣泛采用的生物質提取方法主要分為液相提取和固相提取。液相提取是根據化合物的相對溶解度不同，對生物質化合物來進行分離，其中有機溶劑萃取法是最經典的液相提取法，然而由于其涉及的有毒試劑較多，且提取周期長，已逐漸被淘汰。與液相提取相比，生物質的固相提取具有分離效率高，污染風險低和樣品需求少的特點。目前最常用的固相提取法是離心柱法和磁珠法。磁珠法存在材料價格昂貴且樣本提取量小的缺點，應用限制較多。除磁珠外，二氧化硅材料也常作為固相基質用于生物質提取，其價格相對低廉，目前多用于離心柱的基材，配合含金屬鹽的緩沖液體系完成生物質提取。但現有技術使用的緩沖體系中的金屬鹽對生物質的活性會帶來后續不良效應，例如拜奧卡蒂斯生物股份有限公司的公開號為CN114450419A的中國發明專利申請，公開了一種利用二氧化硅固體支持物來進行核酸提取的方法，該方法可從溶液中高效富集核酸分子，然而提取緩沖液引入了多種金屬離子，導致其對于下游的核酸擴增反應產生抑制，增加了后續檢測的難度。因此，如何快速且高效地對樣本中的生物質進行提取和富集，提高生物質的濃度，減少對生物質結構的破壞，不妨礙后續檢測過程是生物質提取技術的關鍵。

硅藻是一種單細胞光合藻類，其種類繁多、分布廣泛，其硅質化的細胞壁具有互相貫通的3D層級多孔結構，被命名為硅藻生物硅(DOI:10.1021/acsami.6b12317)。申請人團隊在公開號為CN111087472A的中國發明發明專利申請“一種3D結構層級多孔二氧化硅微顆粒的制造方法”公開了硅藻生物硅的提取方法，其提純過程簡單易行，獲得的硅藻生物硅形態完整且有機質含量少(圖1)，其為本發明所用硅藻生物硅的來源。橫跨納米到微米尺度的3D層級多孔結構使得硅藻生物硅具有巨大的比表面積和優越吸附性能，已被應用于藥物遞送、催化、吸附劑、電極材料等領域。基于硅藻生物硅的優越吸附性、親血性和激活內源性凝血通路的能力，申請人團隊開發出了一系列新型止血材料(DOI:10.1039/d0bm02116d)，并發現其對酶、凝血因子、血清蛋白等生物質具有吸附作用。國內外研究團隊對硅藻生物硅的生物質吸附作用也有相關報道，但由于缺乏對吸附的生物質進行有效的分離手段，鮮有將硅藻生物硅作為生物質提取工具的報道。

發明內容

本發明針對上述的現有技術存在的不足，提供一種利用硅藻生物硅快速提取生物質的方法及應用。

本發明的具體技術方案如下：

一種利用硅藻生物硅快速提取生物質的方法，包括如下步驟：

1)硅藻生物硅的金屬礦化：將硅藻生物硅均勻分散在蒸餾水中，然后加入金屬離子鹽和反應液，混合均勻，進行加熱處理，降至室溫后離心收集沉淀物，用蒸餾水漂洗3-4次并干燥；

2)生物質的快速提取：采用所述步驟1)制備的金屬礦化的硅藻生物硅和緩沖液提取和分離生物樣本中的生物質。