一种用于寡核苷酸合成的纳米多孔玻璃的生产方法技术

本发明专利技术属于材料加工技术领域，具体涉及一种循环一体化装置生产孔径可控纳米多孔玻璃的方法。本发明专利技术采用一体化装置进行CPG的生产，并且针对不同目数的硅硼酸玻璃设置不同的处理条件，能够将废液产出、试剂用量、处理时间降到最低，处理成本大大降低，提高生产效率，降低能耗，获得的产品孔道更加均匀、无堵塞现象，将为国内基因合成行业，寡核苷酸药物研究等领域起到强大的推动作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于寡核苷酸合成的纳米多孔玻璃的生产方法
：本专利技术属于材料加工
，具体涉及一种循环一体化装置生产孔径可控纳米多孔玻璃的方法。
技术介绍
：孔径可控纳米多孔玻璃(Controlledporeglass)是一种合成寡核苷酸的载体材料，简称CPG。寡核苷酸是生物医学和生命科学研究中调节基因表达的基本工具，可以被开发为基因靶向治疗药物，然后用于治疗病毒、肿瘤和遗传病。21世纪是生命科学和生物技术的世纪，国内的生物技术研究发展很快，其中基因合成技术、扩增技术、基因修饰技术、基因克隆技术、基因芯片技术、基因治疗技术等生物技术早已经被列入“中国高技术发展计划”(863计划)和“国家重大基础性研究计划”(973计划)。其中的部分学科已经达到了国际先进水平，甚至是领先的水平，但是合成基因的载体材料CPG的研究却远落后于世界水平，合成基因的CPG完全依靠进口。寡核苷酸药物能够降低人体对药物的耐受性，提高药物的利用率，并且有效化解药物的毒副作用，实现从源头上治疗。目前，寡核苷酸的主要合成方法为化学方法，即采用固相亚磷酰胺三酯法合成，常规的DNA合成仪只能合成毫克级的寡核苷酸，大规模DNA合成必须采用克级和千克级DNA合成仪，如GEHealthcare公司生产的KTAOligoPilot系列。目前仅有少数大型国际生物制药公司，如美国ISIS公司和丹麦的Santaris公司，才有能力合成千克级的寡核苷酸，开展反义药物的大规模临床研究。国内仅有军事医学科学院王升启等开展了寡核苷酸大规模合成及动物实验。寡核苷酸药物研究主要釜颈为仪器设备成本与合成耗材过于高昂。2020年爆发全球性的新型冠状病毒，目前全世界仅依靠口罩呼吸器等医疗防护用品防止病毒传播，而治疗此传染性疾病的显著药物尚未被发现，开发靶向宿主靶点基因治疗，通过阻断病毒基因，控制病毒复制转录的过程的方法被寄予了厚望。新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒(荧光PCR法)是一种用于放大扩增特定DNA(脱氧核糖核酸)片段的分子生物学技术，能检测出带有特定基因片段的病毒。核酸检测试剂盒的组分中，检测引物和探针最为关键。灵敏特异的扩增引物，对检测结果的准确与否发挥着至关重要的作用，而CPG也是荧光染料和探针的重要载体，除此之外，对于癌症、病毒性感染等疾病，迄今临床上仍缺少理想的特效药物。随着人类及重要模式生物基因组测序的完成，以及功能基因组学及蛋白质组学研究的深入，与疾病相关的分子靶标不断被发现和认识，为基因治疗提供了前提。调控寡核苷酸可用于抑制RNA片段，防止其翻译为蛋白，在抑制癌细胞活动方面起到一定作用。CPG作为基因合成载体是目前市场上唯一被最广泛使用，且合成效果特别理想的载体。目前由LGC生产的CPG国内订货周期在半年以上，并且存在合成效率低的现象。CPG产品的国产化，尤其是孔道更加均匀、无堵塞产品的出现，将为国内基因合成行业，寡核苷酸药物研究等领域起到强大的推动作用。孔径可控纳米多孔玻璃通常由钠硼硅玻璃制备得到，通常的方法是将分相后的玻璃利用酸碱溶液去除其中的钠硼相，留下硅骨架形成了多孔玻璃。现有技术如：U.S.Pat.No.3549524公开了纳米多孔玻璃的具体处理过程，包括：a.3mol/L盐酸50℃洗6h；b.3mol/L盐酸50℃洗18h；c.去除可见硅胶，水洗至中性；d.0.5mol/LNaOH溶液25℃洗2h；e.水洗至中性后，3mol/L盐酸洗2h；f.冷水洗20h后，然后用沸水在萃取器中洗涤4.5h，100℃真空干燥24h。此工艺给出的比例40g对应500ml处理溶液，将产生大量废液，不利于CPG的规模化生产，并且因为处理颗粒尺寸范围较宽，每次得到产品密度与孔隙率范围较大，影响了产品的使用效果。于2006.08发表于材料科学与工程学报上的文章《孔径可控纳米多孔玻璃的制备及性能分析》进一步公开了采用Na2O-B2O3-SiO2系统玻璃制备孔径可控纳米多孔玻璃的方法，其采用SEM、BET和DTA等测试手段分析了纳米多孔玻璃介质的微观结构和相关性能，研究了工艺参数对多孔玻璃孔径的影响，制备出孔径可控纳米多孔玻璃介质。具体的：将制备好的试样进行分相处理，分相后的试样放入1mol/L盐酸中腐蚀，酸中加入缓冲剂，酸处理温度94～96℃，时间为24h，后进行水洗、脱水，直至溶液的pH值为7，后干燥获得多孔玻璃。学术论文《纳米多孔玻璃材料制备研究》根据纳米多孔玻璃的研究现状以及应用要求，以制备孔径结构分布均匀、大尺寸、无裂痕、高强度的纳米多孔玻璃材料为出发点，通过实验对热处理制度、酸处理制度进行了研究。但现有技术生产出的CPG产品仍存在孔道不均匀、堵塞，生产工艺存在生产成本高、效率低和环境污染严重等问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于探索CPG产品密度孔隙率稳定的生产工艺，降低生产CPG过程产生的废水量，采用一体化装置进行CPG的生产，能够将废液产出、试剂用量、处理时间降到最低，处理成本大大降低，提高生产效率，降低能耗，获得的产品孔道更加均匀、无堵塞现象，将为国内基因合成行业，寡核苷酸药物研究等领域起到强大的推动作用。为了实现上述目的，本专利技术首先提供一种生产CPG的循环一体化系统，包括反应组件、加热组件、搅拌组件和循环组件；所述反应组件，包括反应器；所述加热组件，用于加热所述反应器；所述搅拌组件，包括搅拌器及与其相连的驱动装置；所述循环组件，包括循环泵及与其分别通过管路连通的水槽、酸液槽、碱液槽、废液排出口；其中：所述反应器下端依次设置有过滤网、循环液出口及卸料阀，其上端设置有进料口、搅拌器入口及循环液入口；所述循环液出口连通至循环泵，所述水槽、酸液槽、碱液槽的出口端管路汇合后连通至循环液入口。进一步地，所述反应器为球形反应釜，且球形反应釜根据容积规格的不同设置有多个，如1L、5L、20L等规格。进一步地，所述加热组件包括水油两用浴锅，如恒温水油浴锅，其自带温控数显系统，恒温水油浴锅的上方可设置防护罩。进一步地，所述驱动装置包括变频电机，所述变频电机连接有数显变频调速控制仪，变频电机通过固定支架设置于反应器正上方，电机输出轴同轴连接搅拌轴，搅拌轴穿过所述反应器的搅拌器入口，其前端安装搅拌桨。进一步地，所述循环泵为隔膜泵，所述隔膜泵通过五通阀、管路分别连通至水槽、酸液槽、碱液槽入口端及废液排出口，所述水槽、酸液槽、碱液槽出口端各管路汇合至一条管路后连通至循环液入口，该汇合处设置有四通阀。本专利技术还提供采用上述设备制备CPG的方法，具体如下：(1)将80-400目的硼硅酸玻璃置于反应器中，按质量体积比为300-350：1(g：L)在酸液槽加入酸液，从酸液槽将酸液通入反应器，启动加热组件加热至75℃-98℃，启动搅拌组件；所述酸液可以是盐酸、硫酸、硝酸等；优选地，浓度为0.5-2.0mol/L优选地，所述酸液为盐酸；更优选的，浓度为1.5mol/L；优选地，同一批产品使用的破碎后的硼硅酸玻璃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用一体化循环系统制备CPG的方法，其特征在于，所述一体化循环系统包括：/n反应组件，包括反应器；/n加热组件，用于加热所述反应器；/n搅拌组件，包括搅拌器及与其相连的驱动装置；/n循环组件，包括循环泵及与其分别通过管路连通的水槽、酸液槽、碱液槽、废液排出口；/n其中：/n所述反应器下端依次设置有过滤网、循环液出口及卸料阀，其上端设置有进料口、搅拌器入口及循环液入口；/n所述循环液出口连通至循环泵，所述水槽、酸液槽、碱液槽的出口端管路汇合后连通至循环液入口；/n所述循环泵为隔膜泵，所述隔膜泵通过五通阀、管路分别连通至水槽、酸液槽、碱液槽入口端及废液排出口，所述水槽、酸液槽、碱液槽出口端各管路汇合至一条管路后连通至循环液入口，该汇合处设置有四通阀。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用一体化循环系统制备CPG的方法，其特征在于，所述一体化循环系统包括：
反应组件，包括反应器；
加热组件，用于加热所述反应器；
搅拌组件，包括搅拌器及与其相连的驱动装置；
循环组件，包括循环泵及与其分别通过管路连通的水槽、酸液槽、碱液槽、废液排出口；
其中：
所述反应器下端依次设置有过滤网、循环液出口及卸料阀，其上端设置有进料口、搅拌器入口及循环液入口；
所述循环液出口连通至循环泵，所述水槽、酸液槽、碱液槽的出口端管路汇合后连通至循环液入口；
所述循环泵为隔膜泵，所述隔膜泵通过五通阀、管路分别连通至水槽、酸液槽、碱液槽入口端及废液排出口，所述水槽、酸液槽、碱液槽出口端各管路汇合至一条管路后连通至循环液入口，该汇合处设置有四通阀。


2.根据权利要求1所述的一种采用一体化循环系统制备CPG的方法，其特征在于，所述反应器为球形反应釜，且球形反应釜根据容积规格的不同设置有多个；所述加热组件包括水油两用浴锅；所述驱动装置包括变频电机，所述变频电机连接有数显变频调速控制仪。


3.如权利要求1或2所述的一种采用一体化循环系统制备CPG的方法，其特征在于，方法如下：
(1)将80-400目的硼硅酸玻璃置于反应器中，按质量体积比为300-350：1加酸液进酸液槽，从酸液槽中将酸液通入反应器，加热至75℃-98℃，搅拌3-10h；
(2)停止搅拌，将釜内废液由废液排出口排出，启动循环泵，依次进行酸液、水、碱液、水的定时循环处理；
(3)卸料，卸料后，干燥得CPG产品。


4.如权利要求3所述的一种采用一体化循环系统制备CPG的方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晋华，张阳，
申请(专利权)人：河北迪纳兴科生物科技有限公司，北京擎科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13