用于纯化生物材料的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，由该方法制备的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒，并分离使用高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒核酸的方法。根据本发明专利技术制备的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒包含磁性纳米颗粒与二氧化硅完全涂覆，可以用来作为试剂用于分离生物材料，特别是，核酸，和可以分离和纯化核酸以高产率。

【技术实现步骤摘要】
用于纯化生物材料的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒及其制备方法本专利技术申请是基于申请日为2015年9月25日，申请号为201510622371.8，专利技术名称为“用于纯化生物材料的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒及其制备方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，由该方法制备的高活性二氧化硅磁性纳米颗粒，用于核酸分离和诊断的含有该高活性二氧化硅磁性纳米颗粒的组合物和试剂盒，以及使用该高活性二氧化硅磁性纳米颗粒的核酸分离和诊断方法。
技术介绍
最近已经尝试了使用磁性纳米颗粒作为生物相关材料的许多研究。在生物工程研究中，磁性颗粒开始经常被用作基础材料，并已用于生物材料的快速和简单的分离。生物材料(特别是核酸)的常规分离方法需要大量的时间和劳动，并且包括若干提取和离心的步骤，但用这些方法分离的核酸的收率和纯度低，并且这些方法都不适合生物材料的自动化或高通量分离。然而，在最近的研究中，制备出特别的磁性纳米颗粒，并且开发了在合适的缓冲条件下使用磁性纳米颗粒来快速有效地分离核酸的方法(美国专利号5,523,231和5,665,554)。此外，使用上述用于核酸分离的方法可以提供一种能够通过同时处理大量样品来分离核酸的自动化方法。例如，使用自动化机器人系统可以通过自动处理几百或几千样品来分离大量的所需核酸。从生物样品分离核酸(DNA和RNA)是在生化研究和诊断过程中最重要的一步。如果不执行从样品分离遗传材料，那么就不能进行下一步的基因检测、基因克隆、基因测序、基因扩增、cDNA合成等。为了从各种细胞混合物分离DNA或RNA，需要一种有效且可再现的分离方法。因此，最近开发了使用磁性纳米颗粒的分离方法。使用磁性纳米颗粒分离核酸的方法包括：诱导磁性纳米颗粒与基因的结合，然后向样品施加外部磁场以分离核酸。通常已知用于DNA、RNA、蛋白质等的分离和纯化的磁性纳米颗粒的粒径优选在约100nm至约10μm的范围。为了如上所述使用磁性纳米颗粒分离和纯化基因(核酸)或蛋白质，应将能够结合到基因或特定蛋白质的官能团缀合到磁性颗粒的表面。为了这个目的，磁性颗粒应涂覆有机官能团或二氧化硅。上述用于生物材料(如核酸)分离的磁性颗粒材料的典型例子包括磁性铁氧化物颗粒。磁性铁氧化物颗粒通常以磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(Fe2O3)或赤铁矿(Fe2O3)存在，并且可用于分离和纯化生物材料，例如，核酸(DNA和RNA)、蛋白质、肽和多肽以及脂类。在制备用于分离核酸的磁性纳米颗粒的常规方法中，彼此不聚集且不相互作用的磁性颗粒，可以仅在通过液相还原法从铁盐化合物制备出磁性铁或铁氧化物颗粒时才制备并且涂覆二氧化硅、聚合物或非磁性材料，如金或银。近年来，在这样的磁性纳米颗粒中，主要开发了二氧化硅涂覆的磁性颗粒(美国专利号6,027,945、6,673,631和7,183,002以及日本专利No.3253638)。然而，这样的二氧化硅涂覆的磁性颗粒的缺点在于制备二氧化硅涂覆的磁性纳米颗粒的方法复杂并且生物材料(如核酸)通过二氧化硅涂覆磁性颗粒的分离产率低。因此，本专利技术人发现，当用于化学制备二氧化硅磁性纳米颗粒的方法包括使用硅烷处理工艺并向醇溶剂中添加酸碱催化剂以诱发二氧化硅形成反应时，可以制备高活性二氧化硅磁性纳米颗粒，从而完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，所述高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒可以以增加的效率纯化生物材料，特别是核酸。本专利技术的另一个目的是提供一种由上述方法制备的且具有增加的核酸纯化效率的高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术的又另一个目的是提供一种分离和纯化的核酸的方法，其中所述高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒被用作结合核酸的载体。本专利技术的又另一个目的是提供一种用于纯化核酸的组合物，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术的另一个目的是提供一种基于核酸检测用于诊断的组合物，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术的再一个目的是提供一种用于纯化核酸的试剂盒，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术的再进一步的目的是提供一种基于核酸检测用于诊断的试剂盒，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术的再另一个目的是提供一种方法，其中在选自蛋白质纯化、抗体纯化、酶免疫测定法、肽纯化以及内毒素去除的组中的方法中使用高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供了一种制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：(a)超声分散通过将磁性纳米颗粒、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂添加到蒸馏水和醇的混合溶剂中而获得的溶液；和(b)向分散的溶液中添加硅烷，制备二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术提供了高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒，其具有0.5-2.5wt％的二氧化硅含量，300-600nm的粒径，和1-15nm的涂层厚度。优选地，根据本专利技术的高活性二氧化硅磁性纳米颗粒可由本专利技术的用于制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法来制备。本专利技术还提供了用于分离和纯化核酸的方法，其中所述高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒被用作结合核酸的载体。本专利技术还提供了用于纯化核酸的组合物，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术还提供了一种基于核酸检测的用于诊断的组合物，其包含了高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术还提供了用于纯化核酸的试剂盒，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术还提供了一种基于核酸检测的用于诊断的试剂盒，其包含高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术还提供了一种方法，其中在选自蛋白质纯化、抗体纯化、酶免疫测定法、肽纯化以及内毒素去除的组中的方法中使用高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒。本专利技术包括：1、一种制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，包括：(a)超声分散通过将磁性纳米颗粒、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂添加到蒸馏水和醇的混合溶剂中而获得的溶液；和(b)向分散的溶液中添加硅烷，制备二氧化硅磁性纳米颗粒。2、根据项1的方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇和丁醇组成的组。3、根据项1的方法，其中所述溶剂混合物包含30体积％或更少的蒸馏水。4、根据项1的方法，其中所述硅烷是四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。5、根据项1的方法，其中所述酸碱催化剂选自氨水(NH4OH)、氟化铵(NH4F)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、氢氟酸(HF)、草酸和乙酸组成的组。6、根据项1的方法，其中基于100体积份的溶剂，以0.01-0.5体积份的量加入所述硅烷。7、根据项6的方法，其中在二氧化硅磁性纳米颗粒的表面上涂覆的二氧化硅的厚度是根据硅烷的添加量来控制。8、根据项1的方法，其中所述磁性纳米颗粒是选自铁、钴、镍、铁氧化物、钴氧化物、镍氧化物和它们的混合物组成的组中的一种或多种。9、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，包括：/n(a)超声分散通过将磁性纳米颗粒、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂添加到蒸馏水和醇的混合溶剂中而获得的溶液；和/n(b)向分散的溶液中添加硅烷，制备二氧化硅磁性纳米颗粒，/n其中以1:0.1-1:3.0的重量比加入所述磁性纳米颗粒和硅烷，且/n基于100重量份的蒸馏水、醇、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂的总重量计，以0.05-0.3重量份的量加入所述磁性纳米颗粒，/n基于100体积份的蒸馏水、醇、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂的总体积计，以0.01-0.2体积份的量加入所述硅烷，/n所述二氧化硅涂覆的磁性纳米颗粒具有0.5-2.5wt％的二氧化硅含量，300-600nm的粒径，和1-15nm的涂层厚度，/n其中所述水溶性疏水溶剂选自戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、甲苯、苯、二甲苯、乙醚、二噁烷、氯仿和二氯甲烷组成的组。/n

【技术特征摘要】
20150528 KR 10-2015-00748611.一种制备高活性的二氧化硅磁性纳米颗粒的方法，包括：
(a)超声分散通过将磁性纳米颗粒、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂添加到蒸馏水和醇的混合溶剂中而获得的溶液；和
(b)向分散的溶液中添加硅烷，制备二氧化硅磁性纳米颗粒，
其中以1:0.1-1:3.0的重量比加入所述磁性纳米颗粒和硅烷，且
基于100重量份的蒸馏水、醇、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂的总重量计，以0.05-0.3重量份的量加入所述磁性纳米颗粒，
基于100体积份的蒸馏水、醇、酸碱催化剂和水溶性疏水溶剂的总体积计，以0.01-0.2体积份的量加入所述硅烷，
所述二氧化硅涂覆的磁性纳米颗粒具有0.5-2.5wt％的二氧化硅含量，300-600nm的粒径，和1-15nm的涂层厚度，
其中所述水溶性疏水溶剂选自戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、甲苯、苯、二甲苯、乙醚、二噁烷、氯仿和二氯甲烷组成的组。


2.根据权利要求1的方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇和丁醇组成的组。


3.根据权利要求1的方法，其中所述溶剂混合物包含30体积％或更少的蒸馏水。


4.根据权利要求1的方法，其中所述硅烷是四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。


5.根据权利要求1的方法，其中所述酸碱催化剂选自氨水(NH4OH)、氟化铵(NH4F)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、氢氟酸(HF)、草酸和乙酸组成的组。


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【专利技术属性】
技术研发人员：朴翰浯，金在河，朴鐘光，
申请(专利权)人：株式会社百奥尼，
类型：发明
国别省市：韩国;KR