一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法。含有叠氮功能基团的水凝胶可以通过点击化学反应连接核酸分子，在基因测序领域有重要用途。制备方法主要步骤包括：混合丙烯酰胺单体与丙烯酰胺叠氮单体；加入水溶性引发剂，所述水溶性引发剂为过硫酸钾和TEMED组成的氧化还原引发体系；所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1；然后在15‑30℃条件下反应10‑30h，经异丙醇沉淀收集，即得到含有叠氮功能基团的线性水凝胶。

Preparation of a linear hydrogel containing azide functional groups

【技术实现步骤摘要】
一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法
本专利技术涉及一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，可以有效固载核酸分子，属于基因测序领域。
技术介绍
水凝胶是一种亲水的三维网络结构的凝胶。水凝胶有很好的亲水性，适用于水相反应体系。水凝胶被大量的应用于生物、化学等领域。水凝胶的合成方法很多，并且合成方法直接影响了水凝胶的性能。水凝胶具有较好的生物相容性、低免疫反应和结构中潜在的生物活性基序列等优点，已经广泛地被研发用于再生医学、药物递送和组织粘附等，还可被设计用于组装细胞外基质，为细胞生长和组织的形成提供三维支撑，已被广泛地应用于3D细胞培养。另外，结合点击化学，水凝胶可以连接多种功能性分子，能够广泛应用于生物材料等方面。特别的，水凝胶可以应用到基因测序领域，作为核酸固载的介质。目前还没有特别合适的固载核酸的专门用于基因测序的水凝胶。本专利技术公开一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，合成的N3功能基团的线性水凝胶的制备方法，工艺简便，适于生产，同时水凝胶生物兼容性好，可有效实现水凝胶在修饰后的芯片上固载及核酸分子在水凝胶上固载。
技术实现思路
本专利技术所述的目的是这样实现的，本专利技术提供一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺单体、功能性丙烯酰胺单体溶于溶剂中，搅拌混合均匀，其中功能性丙烯酰胺单体与丙烯酰胺单体质量比0.1～0.5；(2)向步骤(1)的体系中加入水溶性引发剂；所述水溶性引发剂为过硫酸钾和TEMED组成的氧化还原引发体系；所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1；(3)步骤(2)的体系在15-30℃条件下反应10-30h，经异丙醇沉淀收集，即得到含有叠氮功能基团的线性水凝胶。根据优选的实施方式，步骤(1)中所述溶剂为水。根据优选的实施方式，所述步骤(1)中甲基丙烯酰胺叠氮单体与丙烯酰胺单体质量比为0.1～0.5。根据优选的实施方式，步骤(1)中，所述丙烯酰胺单体与所述溶剂的质量比为：0.01～0.05。根据优选的实施方式，步骤(2)中，所述所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1。根据优选的实施方式，步骤(3)中，所述所述聚合反应的温度为室温；所述聚合反应时间为24h；根据优选的实施方式，所述步骤(3)中水凝胶分子量特征区间在5000-100000。根据优选的实施方式，步骤(1)中，所述的功能性丙烯酰胺单体是指，具有叠氮基团能用来固载核酸的甲基丙烯酰胺叠氮单体；所述的甲基丙烯酰胺叠氮单体与丙烯酰胺单体质量比为0.1～0.5。根据优选的实施方式，可以替代的选择，步骤(2)中，所述的水溶性引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钾和过硫酸铵和四甲基乙二胺，优选过硫酸钾和四甲基乙二胺，引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1。根据优选的实施方式，步骤(3)中，所述聚合反应的温度为室温；所述聚合反应时间为24h。本专利技术提供一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺单体、甲基丙烯酰胺叠氮单体溶于水中；所述丙烯酰胺单体与所述溶剂的质量比为：0.01～0.05；甲基丙烯酰胺叠氮单体与丙烯酰胺单体质量比为0.1～0.5；(2)向步骤(1)的体系中加入水溶性引发剂过硫酸钾和TEMED，继续鼓Ar5min；所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1；(3)步骤(2)的体系在室温条件下反应24h，经异丙醇沉淀收集，即得到含有N3功能基团的线性水凝胶。本专利技术提供一种含有N3功能基团的线性水凝胶，其特征在于，根据前面任一项所述的方法制备。本专利技术有如下显著优点：(1)操作简易，实现含有N3功能基团的线性水凝胶的直接聚合；(2)可控性好，包括水凝胶可反应性基团的调控、分子量分布的调控。具体实施方式下面通过实施例，进一步阐述本专利技术。本专利技术的具体实施方式是对于本专利技术的进一步说明，不对本专利技术的范围造成限制。本专利技术提供一种含有N3功能基团的线性水凝胶的制备方法，工艺简便，适于生产，同时水凝胶生物兼容性好，可有效实现水凝胶在修饰后的芯片上固载及核酸分子在水凝胶上固载。本专利技术所提供的一种含有N3功能基团的线性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺单体、甲基丙烯酰胺叠氮单体溶于水中，并搅拌溶解混匀，鼓Ar15min；(2)向步骤(1)的体系中加入水溶性引发剂过硫酸钾和TEMED，继续鼓Ar5min；(3)步骤(2)的体系在室温条件下反应24h，经异丙醇沉淀收集，即得到分子量为5000-100000的含有N3功能基团的线性水凝胶。上述聚合方法合成含有N3功能基团的线性水凝胶的方法中，步骤(1)中所述的单体为丙烯酰胺单体、甲基丙烯酰胺叠氮单体、丙烯酰胺生物素单体；丙烯酰胺单体与溶剂的质量比为：0.01～0.05，优选0.015～0.045，更优选0.02～0.04，更优选0.025～0.035；甲基丙烯酰胺叠氮单体与丙烯酰胺单体质量比为：0.1～0.5，优选0.15～0.45，更优选0.2～0.4，更优选0.25～0.35。上述分散聚合方法合成含有N3功能基团的线性水凝胶的方法中，步骤(2)中所述引发剂为所述的水溶性引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钾或过硫酸铵和四甲基乙二胺，优选过硫酸钾和四甲基乙二胺；所述水溶剂引发剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.01～0.1；优选0.01～0.08，更优选0.01～0.06，更优选0.02～0.05。上述分散聚合方法合成含有N3功能基团的线性水凝胶的方法中，步骤(3)中所述的聚合反应的时间为15～24小时；优选20-24小时。所述聚合反应在室温条件下进行，优选25±2℃，或者优选25±10℃。叠氮基团能用来固载核酸的甲基丙烯酰胺叠氮单体也称为含有叠氮基团的水凝胶单体。提供一种含有叠氮基团的水凝胶单体的制备方法，其特征在于包括，二胺与叠氮脂类化合物反应，获得第一中间产物，所述二胺单端氨基用保护基团修饰保护；第一中间产物脱去氨基保护基团，获得一端为胺基，一端带有叠氮基团的第二中间产物；第二中间产物与丙烯酰氯或者取代的丙烯酰氯发生反应，获得一端带有双键，一端带有叠氮基团的水凝胶单体；其中所述取代的丙烯酰氯指的是甲基或乙基或者卤素连接到碳上的丙烯酰氯；其中所述的叠氮脂类化合物的叠氮基团在端位。根据优选的实施方式，所述二胺含有2-8个碳原子；所述二胺指的是伯胺。根据优选的实施方式，所述二胺是中间带有1-5个PEG链的取代二胺。根据优选的实施方式，所述二胺是1,4丁二胺。根据优选的实施方式，所述第一中间产物脱去氨基保护基团指的是，单端叔丁基羰基保护的二胺与气态氯化氢发生反应，脱去保护基团。根据优选的实施方式，所述二胺指的是包含以下结构的二胺。...

【技术保护点】
1.一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：/n(1)将丙烯酰胺单体、功能性丙烯酰胺单体溶于溶剂中，搅拌混合均匀，其中功能性丙烯酰胺单体与丙烯酰胺单体质量比0.1～0.5；/n(2)向步骤(1)的体系中加入水溶性引发剂；所述水溶性引发剂为过硫酸钾和TEMED组成的氧化还原引发体系；所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1；/n(3)步骤(2)的体系在15-30℃条件下反应10-30h，经异丙醇沉淀收集，即得到含有叠氮功能基团的线性水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种含有叠氮功能基团的线性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丙烯酰胺单体、功能性丙烯酰胺单体溶于溶剂中，搅拌混合均匀，其中功能性丙烯酰胺单体与丙烯酰胺单体质量比0.1～0.5；
(2)向步骤(1)的体系中加入水溶性引发剂；所述水溶性引发剂为过硫酸钾和TEMED组成的氧化还原引发体系；所述的引发剂与丙烯酰胺单体质量比为0.01～0.1；
(3)步骤(2)的体系在15-30℃条件下反应10-30h，经异丙醇沉淀收集，即得到含有叠氮功能基团的线性水凝胶。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶剂为水。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中水凝胶分子量特征区间在5000-100000。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，丙烯酰胺单体与与所述溶剂的质量比为：0.01～0.05。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的功能性丙烯酰胺单体是指，具有叠氮基团能用来固载核酸的甲基丙烯酰胺叠氮单体；所述的甲基丙烯酰胺叠氮单体与丙烯酰胺单体质量比为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，段海峰，陈子天，乔朔，康力，
申请(专利权)人：赛纳生物科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11