IDA-APS共修饰的二氧化硅粒子的制备及应用研究

【摘要】核酸的分离和纯化不但是分子生物学的重要操作步骤，在现代医学研究中也占据着十分重要的地位。目前，对DNA提取的方法主要基于两种作用力，即静电作用（包括间接静电作用即盐桥作用以及直接静电作用）与配位作用。利用直接静电作用提取DNA是将吸附基质粒子表面修饰带正电的基团，通过与带负电的DNA间直接静电引力吸附DNA。若在粒子表面同时修饰上带负电的基团，则可以通过与DNA间的直接静电斥力促进DNA脱落，因此可以通过调节溶液pH值的方法实现对DNA的提取。这种方法操作简单，容易吸附与脱附，但是不具备特异性吸附能力，提取的DNA纯度不高。利用配位作用提取DNA是通过在提取基质粒子表面螯合金属离子，通过金属离子与DNA分子上磷酸根基团的配位作用将DNA吸附到粒子表面，这种方法具备一定的特异性吸附能力，但是由于配位作用较强，吸附的DNA很难脱附下来，导致提取效率不高。据此，我们设计出一种新型表面修饰的二氧化硅粒子，以期依靠静电作用与配位作用的协同，达到对DNA高效且特异性提取的目的。本论文主要工作如下：1.以Stber法合成粒径为200nm的单分散球形二氧化硅粒子为基质，用不同比例的带有亚氨基二乙酸（IDA）的硅烷偶联剂与3-胺丙基三乙氧基硅烷(APS)共同修饰，得到一系列等电点不同的IDA-APS共修饰的二氧化硅粒子。这种粒子可以通过调节溶液pH使其表面显示不同的带电性，当溶液pH小于粒子等电点时，粒子表面显示正电性，而当溶液pH大于粒子等电点时，粒子表面显示负电性。利用这种特性，可以对DNA进行直接静电吸附与脱附。通过控制粒子表面双羧基、氨基的含量，可以调节粒子表面与DNA相互作用的强度，实现对DNA的高效吸附与脱附(吸附、脱附效率分别可达近100%及80%)。2.用IDA/APS浓度比1:0.5共修饰的二氧化硅粒子进行Fe3+离子的螯合，考察了Fe3+-IDA-APS-SiO2粒子在不同条件下对DNA的吸附、脱附行为。结果表明Fe3+-IDA-APS-SiO2粒子可以对DNA进行高效的吸附与脱附(吸附、脱附效率分别为近100%，85%)，相比单纯依靠配位作用的Fe3+-IDA-SiO2粒子(吸附、脱附效率分别为85%、40%)，提取效率显著提高；考察了表面螯合不同金属离子对DNA吸附行为的影响，表明Fe3+离子与DNA表面的磷酸根作用力最强，吸附DNA效率最高；通过Fe3+-IDA-APS-SiO2粒子对鲑鱼精DNA与牛血红蛋白混合物的吸附与脱附研究，表明Fe3+-IDA-APS-SiO2粒子可以从混合物中特异性富集DNA。这些研究结果证明IDA-APS共修饰的二氧化硅粒子，通过静电作用与配位作用的协同，可以实现对DNA的高效、特异性提取。
【作者】齐晓影；
【导师】李军；杨文胜；
【作者基本信息】吉林大学，物理化学，2014，硕士
【关键词】二氧化硅；静电；配位；DNA；吸附与脱附；

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