本發(fā)明涉及生物工程、生物技術(shù)和分子生物學(xué)材料,具體涉及的是一種編織型dna合成固定相的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、近年來,隨著基因工程技術(shù)的飛速發(fā)展,dna合成技術(shù)已成為推動生物工程領(lǐng)域研究與應(yīng)用突破的核心驅(qū)動力,而作為前沿的第三代dna合成技術(shù),生物酶法dna合成憑借其高效性、高準(zhǔn)確率和環(huán)保特性,為突破傳統(tǒng)化學(xué)合成瓶頸提供了革命性解決方案——該技術(shù)通過工程化末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶(tdt)和可逆終止核苷酸實現(xiàn)精準(zhǔn)控制,并通過dna鏈末端的單堿基多輪循環(huán)精準(zhǔn)添加(需固相載體固定dna鏈),完成目標(biāo)序列合成,在生物兼容性與流程集成度上展現(xiàn)出突破性潛力,為dna合成技術(shù)發(fā)展開辟了全新方向。
2、作為dna合成的關(guān)鍵基底材料,固相載體在合成過程中承擔(dān)著多重核心功能:不僅為反應(yīng)體系提供物理支撐平臺,還通過固定反應(yīng)底物(如引物和核苷酸)確保合成反應(yīng)的有序進行。其中,dna固定化技術(shù)作為生物酶法合成的關(guān)鍵基礎(chǔ),主要依賴共價結(jié)合方式將引物分子牢固錨定在載體表面——這一過程通常通過修飾載體表面的功能基團與引物末端的活性基團發(fā)生特異性偶聯(lián)來實現(xiàn)。然而,當(dāng)前市場上主流的芯片固定相載體(如玻璃基板、高分子聚合物材料)普遍存在顯著缺陷:在穩(wěn)定性方面,載體表面的功能基團易受環(huán)境影響而發(fā)生降解,導(dǎo)致引物固定效率隨時間下降;在成本控制方面,高純度基材處理和精密表面修飾工藝推高了生產(chǎn)成本。這些問題都會直接影響dna合成的穩(wěn)定性和序列準(zhǔn)確性,進而制約高通量合成的發(fā)展。特別值得注意的是,在長鏈dna合成過程中,載體性能的衰減可能會導(dǎo)致合成錯誤率呈指數(shù)級上升,這使得開發(fā)新型高性能固相載體成為提升合成質(zhì)量的關(guān)鍵突破口。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種編織型dna合成固定相的制備方法及應(yīng)用。
2、本發(fā)明首先提供了一種編織型dna合成固定相的制備方法,包括如下步驟:
3、(1)采用等離子體處理編織布,然后將所述編織布置于硅烷偶聯(lián)劑溶液中反應(yīng),得到功能化修飾的編織布;
4、所述硅烷偶聯(lián)劑為含功能性基團疊氮的硅烷偶聯(lián)劑;
5、(2)將所述功能化修飾的編織布置于疏水試劑中進行疏水處理,得到疏水處理的功能化編織布;
6、(3)將5’端修飾二苯并環(huán)辛炔的單鏈oligo(以下簡稱基座探針)與所述疏水處理的功能化編織布相結(jié)合,得到所述編織型dna合成固定相。
7、上述的制備方法中,所述編織布的組成材料為玻璃纖維;
8、所述編織布的厚度為0.03?mm、0.05?mm和0.1?mm中的至少一種;
9、所述硅烷偶聯(lián)劑與編織布表面硅羥基共價結(jié)合,得到功能化修飾的編織布。
10、上述的制備方法,步驟(1)中,所述等離子體處理的功率為50-500?w;
11、優(yōu)選地,所述等離子體處理的功率為100-200?w;
12、所述等離子體處理的時間為1-500?s;
13、優(yōu)選地,所述等離子體處理的時間為30-200?s;
14、所述等離子處理的工作氣體選自氮氣、氧氣、氬氣和空氣中的任一種;
15、所述等離子處理的工作氣體的流速為100-500?m/s;
16、優(yōu)選地,所述等離子處理的工作氣體的流速為150-250?m/s;
17、上述的制備方法,步驟(1)中,所述含功能性基團疊氮的硅烷偶聯(lián)劑選自3-(疊氮基丙基)三乙氧基硅烷、疊氮基三甲基硅烷和6-疊氮基磺?;夯已趸柰橹械闹辽僖环N;
18、所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的質(zhì)量百分濃度為0.1%-20%;
19、優(yōu)選地,所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的質(zhì)量百分濃度為0.2%-1%;
20、所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的溶劑為乙腈;
21、所述反應(yīng)的溫度為25-100℃;
22、優(yōu)選地,所述反應(yīng)的溫度為25-50℃;
23、所述反應(yīng)的時間為2-24?h;
24、優(yōu)選地,所述反應(yīng)的時間為2-15?h;
25、所述反應(yīng)在避光條件下進行。
26、上述的制備方法,步驟(2)中,所述疏水試劑為正辛基三氯硅烷、異辛基三氯硅烷、丁基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷和三甲基氯硅烷中的至少一種;
27、所述疏水試劑為質(zhì)量百分濃度為1%-10%的溶液;
28、優(yōu)選地,所述疏水試劑為質(zhì)量百分濃度為1%-5%的溶液;
29、所述疏水試劑的溶劑為乙腈、乙醇和異丙醇中的至少一種;
30、所述疏水處理的溫度為25-100℃;
31、優(yōu)選地,所述疏水處理的溫度為25-50℃;
32、所述疏水處理的時間為1-30?min;
33、優(yōu)選地,所述疏水處理的時間為1-10?min。
34、上述的制備方法,步驟(3)中,所述基座探針的核苷酸序列如下:5’-ttttttttttttggctagagactcctacgcgacttgagaaaggatgatg-3’。
35、上述的制備方法,步驟(3)具體包括如下步驟:將所述疏水處理的功能化編織布浸泡于基座探針溶液中,使其相結(jié)合,得到所述編織型dna合成固定相。
36、上述的制備方法中,所述基座探針溶液的濃度為0.5-10?μm;
37、優(yōu)選地,所述基座探針溶液的濃度為1-5?μm;
38、所述基座探針溶液的體積為1-200?μl;
39、優(yōu)選地,所述基座探針溶液的體積為100-200?μl;
40、所述浸泡的溫度為25-100℃;
41、優(yōu)選地,所述浸泡的溫度為25-50℃;
42、所述浸泡的時間為0.5-5?h。
43、優(yōu)選地,所述浸泡的時間為0.5-1?h;
44、上的制備方法中,所述等離子體處理編織布之前還有對編織布進行清洗和干燥的步驟;具體的,所述清洗為先采用有機溶劑清洗,以去除表面的油污和雜質(zhì);隨后采用玻璃清洗劑超聲清洗,最后用水清洗。
45、所述有機溶劑選自丙酮、氯仿、氯乙烷和二甲苯中的至少一種;
46、步驟(2)疏水處理后還有用水清洗和干燥的步驟。
47、上述制備方法中,所述干燥的溫度為25-100℃,具體可為90℃;所述干燥的時間為5-60?min,具體可為10?min。
48、進一步的,本發(fā)明提供了上述制備方法制備得到的編織型dna合成固定相。
49、上述的編織型dna合成固定相在酶法合成dna中的應(yīng)用也屬于本發(fā)明的保護范圍。
50、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
51、本發(fā)明創(chuàng)新性地采用編織布作為固定相,該材料成本低廉,可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用;其表面特性賦予了固定相優(yōu)異的載量性能,較傳統(tǒng)固定相提升顯著。本發(fā)明的固定相在酶法合成dna等生物技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,為相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供了重要的材料支撐。
52、編織布的親水性較強,因此容易殘留dna合成溶液,導(dǎo)致合成效率下降,因此本發(fā)明采用了獨特的疏水處理方案,提高了編織布的疏水性,又不影響探針接種,提高了dna的合成效率。