用于扩增核酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于扩增核酸(1)的方法，其中在反应体积(2)中的纳米颗粒(8)通过激发将热传递至它们的环境。

【技术实现步骤摘要】
用于扩增核酸的方法本申请是中国专利申请201380007616.5的分案申请，原申请201380007616.5的申请日为2013年2月1日，其名称为“用于扩增核酸的方法”。
本专利技术涉及一种用于扩增核酸的方法。
技术介绍
用于扩增核酸的方法是本领域已知的。专利说明书US4683202公开了一种用于扩增在核酸或核酸混合物中含有的特定核酸序列的方法，其中每个核酸由2个具有相等或不等长度的单独互补链组成。所述方法包括：(a)在特定条件下用针对每种要扩增的不同特定序列的2种寡核苷酸引物处理所述链，所述条件使得，对于每种要扩增的不同序列，合成与每种核酸链互补的每种引物的延伸产物，其中选择所述引物以致于与每种特定序列的不同链充分互补，使得从一种引物合成的延伸产物当与它的补体分离时可以充当用于合成其它引物的延伸产物的模板；(b)将引物延伸产物与用于合成它们的模板分离，以产生单链分子；和(c)在使用在步骤(b)中产生的每个单链作为模板合成引物延伸产物的条件下，用步骤(a)的引物处理从步骤(b)制备的单链分子。所述步骤可以连贯地或同时地进行。此外，可以重复步骤(b)和(c)，直到已经达到期望的序列扩增程度。就其中使用聚合酶执行步骤(a)和(c)的方法而言，所述方法通常被称作聚合酶链式反应(PCR)。国际专利申请WO2007/143034A1公开了据推测适合用于执行PCR的方法。所述方法可以包括在PCR中使用光源来提供加热。所述方法还可以包括使用表面等离子体共振或荧光共振能量转移来实现PCR反应的实时监测。所述方法可以包括：将模板、引物或聚合酶固定化在表面(诸如金)上或在另一种表面等离子体共振活性表面上。专利申请US2002/0061588A1公开了提供对外部信号局部地和直接地做出应答的核酸的方法。所述信号排它地作用于核酸的一个或几个特定的局部化部分上。根据该专利技术，所述信号可以改变特定核酸的性能，并由此改变它的功能。因而，该专利技术提供了这样的方法：其控制生物样品中的核酸的结构和功能，而不影响样品的其它部分。在一个实施方案中，调节剂将热传递至核酸或核酸的组成部分，这导致例如分子间或分子内键的去稳定化以及核酸的结构和稳定性的改变。优选的调节剂包括金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、磁性纳米颗粒、氧化物纳米颗粒和生色团。还有人提出，与PCR结合使用这些方法。具体地，有人提出，用调节剂控制PCR反应。专利申请US2003/0143604A1涉及使用纳米颗粒检测探针来监测扩增反应，尤其是PCR。具体地，该专利申请涉及使用保护剂(诸如牛血清白蛋白)处理过的纳米颗粒寡核苷酸缀合物来定量地和定性地检测靶多核苷酸。该专利申请公开了使用金纳米颗粒引物的核酸扩增和检测。在第一步中，在有用引物官能化的金纳米颗粒存在下，使核酸靶标变性。在第二步中，使金纳米颗粒及其连接的寡核苷酸与核酸靶标杂交，并从连接至纳米颗粒的核酸引物开始产生互补DNA序列的一个拷贝。重复第一步和第二步，并检测通过扩增的互补纳米颗粒探针的结合而产生的光信号。根据本专利技术的问题本专利技术的根本问题是，提供一种改进的用于扩增核酸的方法。根据本专利技术的解决方案通过具有权利要求1的特征的方法解决了所述问题。所述方法用于扩增核酸，其中在反应体积中，纳米颗粒通过激发将热传递至它们的环境。所述反应体积是在其中执行根据本专利技术的方法的体积。所述体积可以被反应容器包围。所述反应体积含有样品。所述样品含有液体，优选水。在所述样品中可以含有通过所述方法可扩增的核酸。根据本专利技术的纳米颗粒优选地是这样的颗粒：其由于它们的尺寸而在散装材料中显示没有观察到或不那么明显的特殊光学特性，特别是特有的吸收或散射光谱。优选地，所述纳米颗粒具有在2-500nm之间、更优选地在3-300nm之间和最优选地在5-200nm之间的直径。优选的纳米颗粒具有在7-150nm之间的直径。所述纳米颗粒可以是球形的，但是，非球形的形状也是可能的，例如，长纳米颗粒(纳米棒)。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述纳米颗粒包含至少一种半导体或一种金属，优选贵金属，例如，金或银。在一个实施方案中，所述纳米颗粒完全由金属组成，在另一个实施方案中，所述金属仅形成纳米颗粒的一部分，例如，它的壳。一种优选的纳米颗粒可以是壳-芯纳米颗粒。一种优选的纳米颗粒可以在它的表面上具有孔，所述孔可以被原子或分子占据，所述原子或分子具有由所述孔的性能限定的尺寸和电荷，特别优选地，当所述纳米颗粒位于溶液中时，这样的原子或分子仅被吸附至纳米颗粒。根据本专利技术，所述纳米颗粒还包含吸附至它的表面上的原子和分子。由于它们的材料吸收或等离子体共振，优选的纳米颗粒适合用于吸收光能。当通过纳米颗粒的激发而将热从纳米颗粒传递至它的环境时，根据本专利技术，这意味着，能量被传递至纳米颗粒，其中所述纳米颗粒通过能量的传递来加热它的环境。在此过程中，优选地通过激发，比纳米颗粒的较宽环境更强烈地加热直接环境。通常，纳米颗粒首先通过激发而被加热，然后将热传递至它们的环境。还可以想象，通过纳米颗粒的激发，将热传递至它们的环境，而不首先加热纳米颗粒本身。优选地，纳米颗粒的环境是球形体积，所述球形体积的直径等于位于所述体积中央的纳米颗粒的直径的100倍；更优选地，所述体积的直径是在它的中央的纳米颗粒的直径的10倍，最优选4倍，优选地小于2倍。优选地，通过纳米颗粒的激发，局部地加热纳米颗粒的环境。具体地，如果被加热的体积仅是整个体积的一部分，那么温度的快速变化是可能的。一方面，仅用少量的能量输入可以产生高温差。另一方面，在以下情况下，被加热的体积的快速冷却是可能的：在被照射的体积中存在足够大的低温热源(coldtemperaturereservoir)，使得在辐照纳米颗粒以后，它们的环境被冷却。这可以通过足够强烈地照射纳米颗粒(以获得期望的温度增加)并保持足够短的时间量(用于使热保持在局部)来实现。因此，如果将各个被照射的体积(例如，在激光的焦点中)中的激发的间隔t选择成短于或等于临界激发间隔t1，那么存在根据本专利技术的局部加热。在这里，t1是热从一个纳米颗粒扩散至处于平均纳米颗粒距离处的下一个纳米颗粒所需的时间乘以换算系数s1；如果|x|是平均纳米颗粒距离并且纳米颗粒之间的介质的热扩散系数是D，那么t1由t1＝(s1*|x|)2/D给出，其中热扩散系数D在水溶液中通常具有D＝10-7m2/s的值。换算系数s1是在激发间隔中颗粒的暖锋传播的距离的量度。由激发的纳米颗粒在几个纳米颗粒直径的距离处造成的温度增加仅是在颗粒表面处的最大温度增加的非常小的部分。在本专利技术的一个实施方案中，允许几个纳米颗粒的暖锋的重叠，其含义是，对于根据上面方程式的临界激发间隔t1的定义，使用大于1的换算系数。在本专利技术的另一个实施方案中，在激发间隔中不允许暖锋的重叠(对应于显著的局部加热)，其含义是，对于根据上面方程式的临界激发间隔t1的定义，使用小于或等于1的换算系数s1。对于根据本专利技术的局部加热的定义，优选s1＝100，优选s1＝30，优选s1＝10，优选s1＝7，优选s1＝3，且最优选s1＝1，优选s1＝0.7，优选s1＝0.3。在以下情况(除了别的以外)下，当s1>1时的值可以是有利的：其中被照射的体积显示出高高径比本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于扩增核酸(1)的方法，其中，在反应体积(2)中的纳米颗粒(8)通过激光器(16)激发将热传递至它们的环境，其特征在于，所述纳米颗粒(8)的直径大于5nm，且所述激光器(16)激发所述纳米颗粒(8)的间隔大于10ns。

【技术特征摘要】
2012.02.01 DE 102012201475.61.用于扩增核酸(1)的方法，其中，在反应体积(2)中的纳米颗粒(8)通过激光器(16)激发将热传递至它们的环境，其特征在于，所述纳米颗粒(8)的直径大于5nm，且所述激光器(16)激发所述纳米颗粒(8)的间隔大于10ns。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米颗粒(8)的直径小于200nm，且所述激光器(16)激发所述纳米颗粒(8)的间隔短于500μs。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过纳米颗粒(8)的激发，局部地加热纳米颗粒(8)的环境。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，激发间隔选择成短于或等于临界激发时间t1＝(s1*|x|)2/D，其中s1＝100，|x|为平均纳米颗粒距离，并且D为纳米颗粒(8)之间的介质的热扩散系数。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过聚合酶链式反应扩增所述核酸(1)。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，用寡核苷酸(4)缀合所述纳米颗粒(8)。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，用正向引物(14)以及反向引物(15)缀合纳米颗粒(8)和寡核苷酸(4)的一类缀合物。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述方法中，使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·施特尔，费德里科·比尔斯根斯，拉尔斯·乌勒里希，
申请(专利权)人：GNA生物解决办法有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE