一种多功能核酸染料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能核酸染料及其制备方法与应用。本发明专利技术的核酸染料用于凝胶电泳成像时，凝胶体系为琼脂糖凝胶体系或者聚丙烯酰胺凝胶体系，核酸成像的成像系统为蓝光成像系统或者紫外成像系统，核酸成像的方法为胶染法、泡染法或者点染法。本发明专利技术首次公开了可用于紫外成像系统以及蓝光成像系统的染料，且具有好的生物安全性。有好的生物安全性。有好的生物安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能核酸染料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种核酸凝胶电泳染料的制备和应用。

技术介绍

[0002]琼脂糖（核酸）凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳现已普遍应用于分子生物学，为基因重组、分子杂交以及DNA序列研究等提供了强有力的手段。近十年来荧光染料作为核酸探针得到了广泛的应用，这些荧光核酸染料不仅可以应用在电泳核酸凝胶染色，也可以用来定量检测实时聚合酶链式反应（即qPCR）的DNA。
[0003]从化学结构上来说，这些核酸荧光染料主要可以分为吖啶、菲啶、菁类、荧光素和罗丹明类等。在琼脂糖（核酸）凝胶电泳过程中，最常用的核酸染色剂是溴化乙锭（EB），其染色效果好，操作方便，但是稳定性差；同时，由于EB具有强诱变性、高致癌性，因此对人体具有非常大的毒害性。为了能够有效的降低EB的毒性等缺点以寻求EB的有效替代物，美国Molecular Probes,Inc.研发生产了相关的SYBR Green系列染料，但该SYBR系列染料不仅对其灵敏度有影响同时又有低毒性低致癌性等缺陷。后来美国拜奥蒂乌母股份有限公司（Biotium. Inc.）用一个小分子把两个EB发光基团（phenyl
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phenanthridine）连接而成所制备的化合物进行检测，但结果显示该化合物对DNA的迁移率影响比较大，即相同条带位移会出现明显偏差而不能保证DNA迁移的真实水平，从而使实验结果出现较大偏差。
[0004]核酸电泳通常使用琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶两种介质。琼脂糖是由琼脂分离制备的链状多糖，许多琼脂糖依据氢键及其它力的作用使其相互盘绕形成绳状琼脂糖束，构成大网孔型凝胶，因此适合分离、纯化200bp
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50kb长度的核酸片段，可区分相差100bp的DNA片段；聚丙烯酰胺凝胶是密集程度非常高的高聚物，具有分子筛效应、浓缩效应、电荷效应，因此对于小片段DNA（5bp
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500bp）的分离效果最好。同时适用于两种电泳介质的染料非常的少。
[0005]目前常用的核酸电泳染料有EB、SYBR Green、SYBR Gold、GelRed和GelGreen等众多相关产品。由于不同核酸染料的激发波长存在差异，因此用于核酸电泳常见的凝胶成像仪分为两类波段，即紫外凝胶成像系统和蓝光凝胶成像仪（或蓝光切胶仪）。上述电泳染料中EB、SYBR Gold、GelRed均是用在紫外凝胶成像系统。紫外长时间照射对核酸（DNA）以及对实验人员都有一定的危害性，因而未来的核酸染料更趋向安全无毒的蓝光核酸染料。
[0006]现有的蓝光核酸染料，如美国Biotium公司生产的GelGreen染料安全无致癌性，但由于聚丙烯酰胺凝胶密是密集程度更高的三维空间的高聚物，在分离不同大小、不同浓度范围的核酸分子时，作为大分子的Gelgreen很难渗透进去，因而不能应用在聚丙烯酰胺凝胶电泳。另外，美国Biotium公司生产的GelGreen染料在应用于前染时不仅具有较强的背景颜色，同时容易产生严重的拖尾现象，对DNA的迁移率影响比较大，不能保证DNA迁移的真实水平，从而使实验结果出现偏差。并且这类蓝光染料在紫外激发的检测平台中普遍效果较差，对目前使用紫外激发系统的客户不友好。
[0007]因此一款蓝光紫外双激发，琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶均适用且能够适用于核
酸电泳的胶染、泡染和点染的核酸染料有待开发。本专利技术解决了上述难题。

技术实现思路

[0008]本专利技术公开了核酸染料及其制备方法与应用；本专利技术的化合物同现有的产品相比较，不仅保持了特有的高度灵敏性，而且更加安全无毒，解决了前染中的拖尾现象，可以同时应用于琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的染色，适用于胶染、泡染、点染等实验需求，而且做到了蓝光紫外都可以激发。本专利技术的化合物在同样条件下获得的凝胶电泳测试结果显示，其作为核酸染料对核酸迁移率没有影响，可以保证电泳测试的准确性与灵敏度。
[0009]本专利技术采用如下技术方案：一种多功能核酸染料，具有如下化学结构式：其中，a为0～6，b为0～10；R为氢或者烷基，R`为氢或者烷基；优选的，所述烷基为碳原子数1～5的支链烷基或者碳原子数1～5的直链烷基，比如甲基、乙基、异丙基等。优选的，a为1～4，b为3～8。
[0010]作为常识，上述多功能核酸染料具有配位阴离子，比如卤素离子、磺酸根离子（OTs
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）等。本专利技术的创造性在于公开了新的阳离子结构，其作为染料既适用于琼脂糖凝胶体系，又适用于聚丙烯酰胺凝胶体系，解决了现有染料不能同时适用琼脂糖凝胶体系与聚丙烯酰胺凝胶体系的问题，也解决了现有染料不能同时适用紫外激发与蓝光激发的问题。
[0011]本专利技术公开了上述多功能核酸染料的制备方法，为以下制备方法中的一种：（1）将4
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甲基喹啉与单卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基醇化合物；将4
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甲基喹啉基醇化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应，得到多功能核酸染料；（2）将4
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甲基喹啉与双卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基端卤素化合物；将4
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甲基喹啉基端卤素化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应，得到卤代阳离子化合物；将卤代阳离子化合物与4
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甲基喹啉反应，得到4
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甲基喹啉基阳离子化合物；将4
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甲基喹啉基阳离子化合物与2
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(甲硫基)苯并噻唑阳离子化合物反应，得到多功能核酸染料。
[0012]本专利技术中，各化合物的结构式如下：
本专利技术中，X为卤素；优选的，单卤代乙二醇、双卤代乙二醇中，卤代为溴代。其中，a为0～6，b为0～10；R为氢或者烷基，R`为氢或者烷基；优选的，所述烷基为碳原子数1～5的支链烷基或者碳原子数1～5的直链烷基，比如甲基、乙基、异丙基等。优选的，a为1～4，b为3～8。
[0013]本专利技术中，4
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甲基喹啉与单卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基端卤素化合物时，反应温度为100～150℃，反应在溶剂中进行；4
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甲基喹啉基醇化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应得到多功能核酸染料时，反应在溶剂中、有机胺存在下进行；优选的，有机胺为小分子胺。
[0014]本专利技术中，4
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甲基喹啉与双卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基端卤素化合物时，反应温度为100～150℃，反应在溶剂中进行；4
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甲基喹啉基端卤素化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应得到卤代阳离子化合物时，反应在溶剂中、有机胺存在下进行；卤代阳离子化合物与4
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甲基喹啉反应得到4
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甲基喹啉基阳离子化合物时，反应温度为100～150℃，反应在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能核酸染料，其特征在于，具有如下化学结构式：1.一种多功能核酸染料，其特征在于，具有如下化学结构式：其中，a为0～6，b为0～10；R为氢或者烷基，R`为氢或者烷基。2.根据权利要求1所述的多功能核酸染料，其特征在于，所述烷基为碳原子数1～5的支链烷基或者碳原子数1～5的直链烷基；a为1～4，b为3～8。3.权利要求1所述多功能核酸染料在核酸成像中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述核酸成像的凝胶体系为琼脂糖凝胶体系或者聚丙烯酰胺凝胶体系；所述核酸成像的成像系统为蓝光成像系统或者紫外成像系统；所述核酸成像的方法为胶染法、泡染法或者点染法。5.权利要求1所述多功能核酸染料的制备方法，其特征在于，为以下制备方法中的一种：（1）将4
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甲基喹啉与单卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基醇化合物；将4
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甲基喹啉基醇化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应，得到多功能核酸染料；（2）将4
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甲基喹啉与双卤代乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基端卤素化合物；将4
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甲基喹啉基端卤素化合物与阳离子2
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(甲硫基)苯并噻唑反应，得到卤代阳离子化合物；将卤代阳离子化合物与4
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甲基喹啉反应，得到4
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甲基喹啉基阳离子化合物；将4
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甲基喹啉基阳离子化合物与2
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(甲硫基)苯并噻唑阳离子化合物反应，得到多功能核酸染料。6.根据权利要求5所述多功能核酸染料的制备方法，其特征在于，各化合物的结构式如下：下：。7.根据权利要求5所述多功能核酸染料的制备方法，其特征在于，4
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甲基喹啉与单卤代
乙二醇反应得到4
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甲基喹啉基端卤素化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑慧敏，钱近春，谈雪良，夏继波，
申请(专利权)人：苏州优逸兰迪生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：