RU2319153C2 - Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption - Google Patents
Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319153C2 RU2319153C2 RU2006107356/15A RU2006107356A RU2319153C2 RU 2319153 C2 RU2319153 C2 RU 2319153C2 RU 2006107356/15 A RU2006107356/15 A RU 2006107356/15A RU 2006107356 A RU2006107356 A RU 2006107356A RU 2319153 C2 RU2319153 C2 RU 2319153C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dna
- desorption
- sno
- particles
- magnetic
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003795 desorption Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 76
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 4
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 3
- 230000004568 DNA-binding Effects 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 201000008827 tuberculosis Diseases 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 2
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 2
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229910017488 Cu K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017541 Cu-K Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007399 DNA isolation Methods 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N Digoxin Natural products O([C@H]1[C@H](C)O[C@H](O[C@@H]2C[C@@H]3[C@@](C)([C@@H]4[C@H]([C@]5(O)[C@](C)([C@H](O)C4)[C@H](C4=CC(=O)OC4)CC5)CC3)CC2)C[C@@H]1O)[C@H]1O[C@H](C)[C@@H](O[C@H]2O[C@@H](C)[C@H](O)[C@@H](O)C2)[C@@H](O)C1 LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 230000003196 chaotropic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N digoxin Chemical compound C1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](C)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3C[C@@H]4[C@]([C@@H]5[C@H]([C@]6(CC[C@@H]([C@@]6(C)[C@H](O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)C[C@@H]2O)C)C[C@@H]1O LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N 0.000 description 1
- 229960005156 digoxin Drugs 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N digoxine Natural products C1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(C)OC(OC2C(OC(OC3CC4C(C5C(C6(CCC(C6(C)C(O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)CC2O)C)CC1O LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005293 ferrimagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000001476 gene delivery Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003547 immunosorbent Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001668 nucleic acid synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биологии и медицине, а именно к созданию высокоэффективных систем выделения нуклеиновых кислот (ДНК/РНК) для диагностики инфекционных заболеваний.The invention relates to biology and medicine, in particular to the creation of highly effective systems for the isolation of nucleic acids (DNA / RNA) for the diagnosis of infectious diseases.
Такие системы должны отвечать следующим требованиям:Such systems must meet the following requirements:
- Метод, основанный на использовании систем, должен быть чувствительным, простым и быстрым, давать воспроизводимые результаты, не требовать специального оборудования и глубокого знания биохимии. В результате его применения нуклеиновые кислоты, в частности ДНК/РНК, должны быть отделены от серии биологических субстанций, взятых в установленном порядке.- A method based on the use of systems should be sensitive, simple and fast, give reproducible results, not require special equipment and in-depth knowledge of biochemistry. As a result of its use, nucleic acids, in particular DNA / RNA, must be separated from a series of biological substances taken in the prescribed manner.
- Экстрагированные из раствора нуклеиновые кислоты (ДНК/РНК) должны быть достаточно чистыми для дальнейших диагностических манипуляций. При этом не допускаются случаи перехода нуклеиновых кислот от одного образца к другому.- Nucleic acids (DNA / RNA) extracted from the solution should be clean enough for further diagnostic manipulations. In this case, cases of transition of nucleic acids from one sample to another are not allowed.
- При использовании диагностических систем риски заражения персонала инфекционными заболеваниями должны быть сведены к минимуму.- When using diagnostic systems, the risks of infection of personnel with infectious diseases should be minimized.
Известны легко реагирующие магнитные неорганические частицы для иммобилизации биологических субстанций, в частности энзимов, и последующее использование магнитных свойств этих частиц для сепарации, впервые предложенные в [Robinson et. al. The properties of magnetic supports in relation to immobilized enzyme reactions. Biotechnology and Bioengineering, 1973, vol.XV, pp.603-606].Easily reacting magnetic inorganic particles are known for immobilizing biological substances, in particular enzymes, and the subsequent use of the magnetic properties of these particles for separation, first proposed in [Robinson et. al. The properties of magnetic supports in relation to immobilized enzyme reactions. Biotechnology and Bioengineering, 1973, vol.XV, pp.603-606].
Известны легко реагирующие магнитные частицы вещества, выбранные из группы: Fe3O4, СоО, NiO, Mn2О3, мелкодисперсные частицы железа или никеля для определения концентрации дигоксина в растворе [US Patent 3933997, 1974, МПК А61К 043/00]. При этом средний размер частиц составляет около 1,5 или 10 микрон, а удельная поверхность равна по крайней мере 10 м2/г.Known easily reacting magnetic particles of a substance selected from the group: Fe 3 O 4 , CoO, NiO, Mn 2 O 3 , fine particles of iron or nickel for determining the concentration of digoxin in a solution [US Patent 3933997, 1974, IPC A61K 043/00]. Moreover, the average particle size is about 1.5 or 10 microns, and the specific surface is at least 10 m 2 / g.
Известны магнитные частицы никеля [US Patent 4018886, 1975, МПК G01N 021/46] размером от коллоидального до 10 микрон, используемые для диагностики присутствия или отсутствия определенных белков в биологических жидкостях.Known magnetic particles of Nickel [US Patent 4018886, 1975, IPC G01N 021/46] ranging in size from colloidal to 10 microns, used to diagnose the presence or absence of certain proteins in biological fluids.
Известны ферромагнитные, ферримагнитные и суперпарамагнитные материалы, а также другие магнитные материалы, включая оксиды, такие, например, как ферриты, перовскиты, хромиты и магнетоплюмбиты, в виде частиц размером от коллоидального до 10 микрон, покрытые слоем антител. Эти материалы используют для сортирования и разделения вирусов, бактерий, клеток из бактериальных, вирусных популяций или культуры клеток [US Patent 3970518, 1975, МПК G01N 027/00].Ferromagnetic, ferrimagnetic and superparamagnetic materials are known, as well as other magnetic materials, including oxides, such as, for example, ferrites, perovskites, chromites, and magnetoplumbites, in the form of particles with a colloidal to 10 micron size coated with a layer of antibodies. These materials are used to sort and separate viruses, bacteria, cells from bacterial, viral populations, or cell cultures [US Patent 3970518, 1975, IPC G01N 027/00].
Известны [US Patent 4115534, 1977, МПК G01N 033/16] ферромагнитные материалы, выбранные из группы: BaFe12O19, Fe3O4, СоО, NiO, Mn2О3, CoMnP, частицы Fe или Ni с максимальным размером в интервале от 50 до 400 микрон для определения субстанций, например в лекарствах, гормонах, витаминах и энзимах.Known [US Patent 4115534, 1977, IPC G01N 033/16] ferromagnetic materials selected from the group: BaFe 12 O 19 , Fe 3 O 4 , CoO, NiO, Mn 2 O 3 , CoMnP, Fe or Ni particles with a maximum size of a range of 50 to 400 microns for the determination of substances, for example, in drugs, hormones, vitamins and enzymes.
Известны [US Patent 4141687, 1977, МПК G01N 033/16] магнитные материалы, выбранные из группы: железо, магнитные оксиды железа, никель, кобальт или оксид хрома, для автоматического иммуноанализа жидких субстанций человека или животных, причем основной интерес представляют антигены, антитела или комплексы антиген-антитело.Known [US Patent 4141687, 1977, IPC G01N 033/16] magnetic materials selected from the group: iron, magnetic iron oxides, nickel, cobalt or chromium oxide, for the automatic immunoassay of liquid substances in humans or animals, of which antigens and antibodies are of primary interest. or antigen-antibody complexes.
Известны [US Patent 4582622, 1984, МПК H01F 001/00] магнитные материалы - ферриты, имеющие формулу MFe2O4, где М - Fe, Mn, Cu, Ni и Со. Они предназначены для иммобилизации протеинов.Known [US Patent 4582622, 1984, IPC H01F 001/00] magnetic materials are ferrites having the formula MFe 2 O 4 , where M is Fe, Mn, Cu, Ni and Co. They are designed to immobilize proteins.
Известны магнитные материалы [ЕР 0240770, 1987, МПК G01N 33/553] на основе диоксида хрома, покрытого оксидом кремния или оксидом алюминия, при этом оксид кремния может содержать от 0,04 до 6% В2O3, используемые для разделения биологических субстанций по свойствам или гетерогенного иммуноанализа.Magnetic materials are known [EP 0240770, 1987, IPC G01N 33/553] based on chromium oxide coated with silica or alumina, wherein the silica may contain from 0.04 to 6% B 2 O 3 used to separate biological substances by properties or heterogeneous immunoassay.
Известен магнитоуправляемый сорбент (МУС-Б) для обработки крови, представляющий собой коллоидные частицы магнетита (Fe3О4) размером в интервале 6-12 нм [патент UA №24322 А, 1998, МПК A61N 2/00; патент UA 24183 A, 1998, МПК A61N 2/00].Known magnetically controlled sorbent (MUS-B) for blood treatment, which is a colloidal particle of magnetite (Fe 3 About 4 ) size in the range of 6-12 nm [patent UA No. 24322 A, 1998, IPC A61N 2/00; Patent UA 24183 A, 1998, IPC A61N 2/00].
Известна матрица иммуносорбента [патент РФ 2140084, 1999, МПК6 G01N 33/551] в виде частиц размером 2-5 мкм, содержащая железо, оксид кремния и оксид титана, для диагностики инфекционных заболеваний, в частности для связывания микобактерий.Known immunosorbent matrix [RF patent 2140084, 1999, IPC 6 G01N 33/551] in the form of particles of 2-5 μm in size, containing iron, silicon oxide and titanium oxide, for the diagnosis of infectious diseases, in particular for the binding of mycobacteria.
Изучение источников, упомянутых выше, показало, что в них полностью отсутствует информация о сорбции и десорбции ДНК/РНК.A study of the sources mentioned above showed that they completely lack information on sorption and desorption of DNA / RNA.
Известны материалы, способные адсорбировать ДНК, например Silica, стеклянные частицы или диатомовая одноклеточная водоросль [Boom R., Sol C.J.A., Salimans M.M.M., Jansen C.L., et. al. Rapid and simple method for purification of nucleic acids. J. Clin. Microbiol., 1990 march, vol.28 (3), pp.495-503]. При этом для лизиса клеток используют сильный хаотропный агент - гуанидин тиоцитоната (GuSCN), а затем ДНК сорбируют на носителях, указанных выше, и отмывают. Недостатком этих материалов являются потери ДНК вследствие необратимой сорбции на носителе, а также в процессе многочисленных отмывок. Особенно большое значение это имеет при работе с небольшими количествами ДНК в образце. Кроме того, даже следовые количества сорбента могут ингибировать ДНК. Способность к адсорбции и десорбции ДНК этих материалов составляет не более 80%. Кроме того, эти материалы не обладают магнитными свойствами, позволяющими резко уменьшить время осаждения биологической субстанции, а диатомовая водоросль имеет короткий срок службы.Known materials capable of adsorbing DNA, for example Silica, glass particles or diatom unicellular alga [Boom R., Sol C.J.A., Salimans M.M.M., Jansen C.L., et. al. Rapid and simple method for purification of nucleic acids. J. Clin. Microbiol., 1990 march, vol. 28 (3), pp. 495-503]. At the same time, a strong chaotropic agent, guanidine of thiocytonate (GuSCN), is used for cell lysis, and then the DNA is adsorbed on the carriers mentioned above and washed. The disadvantage of these materials is the loss of DNA due to irreversible sorption on the carrier, as well as in the process of numerous washes. This is especially important when working with small amounts of DNA in a sample. In addition, even trace amounts of sorbent can inhibit DNA. The ability to adsorb and desorb DNA of these materials is not more than 80%. In addition, these materials do not have magnetic properties, which can drastically reduce the time of deposition of biological substances, and diatom has a short service life.
Известен материал на основе мелких частиц стекла, используемый для экстракции ДНК для последующей постановки полимеразной цепной реакции (ПЦР) при диагностике туберкулеза [Владимирский М.А., Шипина Л.К., Филиппов В.И. и др. Применение магнитных наночастиц в диагностике и лечении туберкулеза. http://magneticliquid.narod.ru/medicine/008.htm от 02.11.2005]. Недостатком метода, использующего этот материал, является его низкая чувствительность, связанная с тем, что в получаемых образцах ДНК содержатся ингибиторы ПЦР. Присутствие в пробе большого количества неспецифической ДНК существенно затрудняет определение результатов ПЦР при проведении гельэлектрофореза из-за размазывания (шмера) на поверхности геля [Владимирский М.А., Шипина Л.К., Филиппов В.И. и др. Применение магнитных наночастиц в диагностике и лечении туберкулеза. http://magneticliquid.narod.ru/medicine/008.htm от 02.11.2005].Known material based on small particles of glass, used for DNA extraction for subsequent formulation of the polymerase chain reaction (PCR) in the diagnosis of tuberculosis [Vladimirsky M.A., Shipina L.K., Filippov V.I. etc. The use of magnetic nanoparticles in the diagnosis and treatment of tuberculosis. http://magneticliquid.narod.ru/medicine/008.htm dated 02.11.2005]. A disadvantage of the method using this material is its low sensitivity, due to the fact that the obtained DNA samples contain PCR inhibitors. The presence in the sample of a large amount of nonspecific DNA significantly complicates the determination of the results of PCR during gel electrophoresis due to smearing (Schmer) on the surface of the gel [Vladimirsky M.A., Shipina L.K., Filippov V.I. etc. The use of magnetic nanoparticles in the diagnosis and treatment of tuberculosis. http://magneticliquid.narod.ru/medicine/008.htm dated 02.11.2005].
Известен материал в виде суперпарамагнитных наночастиц магнетита (Fe3О4), модифицированного покрытием из многовалентного агента катиона-полиэтиленимина (PRI), используемый для очистки плазмидной ДНК от бактериальных клеток [Chiang C.I., Sung C.S., Wu T.F., et. al. Application of superparamagnetic nanoparticles in purification of plasmid DNA from bacterial cells. Journal Chromatogr. В Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 2005; 822 (1-2): 54-60]. Недостатком этого материала является сложная технология модификации наночастиц.Known material in the form of superparamagnetic nanoparticles of magnetite (Fe 3 About 4 ), a modified coating of the multivalent agent of the cation-polyethyleneimine (PRI), used to clean plasmid DNA from bacterial cells [Chiang CI, Sung CS, Wu TF, et. al. Application of superparamagnetic nanoparticles in purification of plasmid DNA from bacterial cells. Journal Chromatogr. In analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 2005; 822 (1-2): 54-60]. The disadvantage of this material is the complex technology for the modification of nanoparticles.
Известен магнитный материал в виде трехслойных композитных наночастиц, способных связывать ДНК [Stoeva S.I., Huo F., Lee J.S., Mirkin C.A. Three-layer composite magnetic nanoparticles probes for DNA. Am. Chem. Soc., 2005, №9; 127 (44): 15362-3]. Частицы представляют собой ядро из SiO2, окруженное слоем наночастиц Fe3О4 размером 15 нм, вокруг которых нанесен слой золота. Недостатком этого материала является сложная технология его приготовления и использование дорогого золота в виде наночастиц размером 1-3 нм.Known magnetic material in the form of three-layer composite nanoparticles capable of binding DNA [Stoeva SI, Huo F., Lee JS, Mirkin CA Three-layer composite magnetic nanoparticles probes for DNA. Am. Chem. Soc., 2005, No. 9; 127 (44): 15362-3]. The particles are a core of SiO 2 surrounded by a 15 nm Fe 3 O 4 nanoparticle layer around which a gold layer is deposited. The disadvantage of this material is the complex technology of its preparation and the use of expensive gold in the form of nanoparticles 1-3 nm in size.
Наиболее близким по достигаемому результату является материал - частицы оксида железа (Fe2O3) со средним размером 29 нм, активированный вектором «HVJ-E (специальный вирус, открытый в Японии и способный переносить плазмидную ДНК и олигонуклеотиды) [Morishita N., Nakagami H., Morishita R. et. al. Magnetic nanoparticles with surface modification enhanced gene delivery of HVJ-E vector. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2005, Ser.9; 334 (4); 1121-6]. Недостатком этого материала является сложность получения вируса HVJ-E и необходимость предварительного нанесения на поверхность оксида железа (Fe2O3) катионического поверхностного заряда, нужного для дальнейшего переноса клеточных структур.The closest to the achieved result is the material - particles of iron oxide (Fe 2 O 3 ) with an average size of 29 nm, activated by the vector "HVJ-E (a special virus discovered in Japan and able to transfer plasmid DNA and oligonucleotides) [Morishita N., Nakagami H., Morishita R. et. al. Magnetic nanoparticles with surface modification enhanced gene delivery of HVJ-E vector. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2005, Ser. 9; 334 (4); 1121-6]. The disadvantage of this material is the difficulty of obtaining the HVJ-E virus and the need for preliminary deposition on the surface of iron oxide (Fe 2 O 3 ) cationic surface charge, necessary for further transfer of cellular structures.
Известный материал (наночастицы Fe2O3) по нашим данным обеспечивает адсорбцию и десорбцию ДНК на уровне 61 и 98% соответственно, в результате эффективность обратимого связывания ДНК составляет около 60% (табл.).According to our data, the known material (Fe 2 O 3 nanoparticles) ensures the adsorption and desorption of DNA at 61 and 98%, respectively, as a result, the efficiency of reversible DNA binding is about 60% (table).
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение удельной емкости адсорбции и десорбции ДНК/РНК при одновременно заданной намагниченности композиционного материала, в частности, необходимой для магнитного осаждения.The technical result of the present invention is to increase the specific capacity of adsorption and desorption of DNA / RNA at the same time the magnetization of the composite material, in particular, necessary for magnetic deposition.
Технический результат достигается использованием в качестве наноразмерного композиционного материала для адсорбции и десорбции ДНК/РНК наночастиц с размерами в интервале 3÷20 нм, состоящих из 80÷99,5 мас.% оксида олова (SnO2) и 20÷0,5 мас.% вещества, выбранного из группы: Fe, Fe2O3, Fe3O4 или их смеси.The technical result is achieved by using nanoparticles with sizes in the range 3–20 nm, consisting of 80–99.5 wt.% Tin oxide (SnO 2 ) and 20–0.5 wt.%, As nanoscale composite material for adsorption and desorption of DNA / RNA. % of a substance selected from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 or mixtures thereof.
Магнитоуправляемость композиционного материала определяется содержанием вещества, выбранного из группы: Fe, Fe2О3, Fe3O4 или их смеси. Увеличение содержания этих веществ выше 20% приводит к агрегации наночастиц, излишней намагниченности материала и уменьшает адсорбцию и десорбцию ДНК, которая для оксида железа Fe2О3 или его смеси с Fe3O4 всегда значительно меньше, чем для предложенного композиционного материала (табл.). Уменьшение содержания вещества из группы: Fe, Fe2О3, Fe3O4, их смеси в составе композиционного материала ниже 0,5% приводит к заметному ухудшению магнитоуправляемости материала в процессе магнитного осаждения.Magneto-controllability of a composite material is determined by the content of a substance selected from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, or a mixture thereof. An increase in the content of these substances above 20% leads to aggregation of nanoparticles, excessive magnetization of the material and reduces the adsorption and desorption of DNA, which is always significantly less for iron oxide Fe 2 O 3 or its mixture with Fe 3 O 4 than for the proposed composite material (Table. ) A decrease in the content of a substance from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , their mixture in the composition of the composite material below 0.5% leads to a noticeable deterioration in the magneto-controllability of the material during magnetic deposition.
Использование оксида олова SnO2 с тетрагональной решеткой обеспечивает высокую удельную загрузку (до 95-98%) ДНК и последующую эффективную десорбцию ДНК, составляющую 99-100% при эффективности обратимого связывания 98-99%.The use of tin oxide SnO 2 with a tetragonal lattice provides a high specific loading (up to 95-98%) of DNA and subsequent effective desorption of DNA of 99-100% with a reversible binding efficiency of 98-99%.
Для получения наноструктурного композиционного материала использован механохимический синтез из солевых систем в присутствии инертного разбавителя [ЕР 0854765; 1998; WO 97/07917, 1996; МПК6 B22F 9/16, 9/20, WO 9959754, 1998, B22F 9/04; US Patent 5328501, 1994, С22С 001/04]. В этом случае химические реакции протекают на межфазных поверхностях, которые непрерывно обновляются в процессе механической активации и измельчения реагентов в присутствии инертного разбавителя. Выделяющееся в процессе реакции тепло рассеивается в среде разбавителя, в результате механохимический синтез протекает спокойно, без нагрева и конечным продуктов является наноразмерные частицы.To obtain a nanostructured composite material used mechanochemical synthesis from salt systems in the presence of an inert diluent [EP 0854765; 1998; WO 97/07917, 1996; IPC 6 B22F 9/16, 9/20, WO 9959754, 1998, B22F 9/04; US Patent 5328501, 1994, C22C 001/04]. In this case, chemical reactions proceed on interfacial surfaces, which are continuously updated in the process of mechanical activation and grinding of reagents in the presence of an inert diluent. The heat released during the reaction is dissipated in the diluent medium; as a result, the mechanochemical synthesis proceeds calmly, without heating, and the final products are nanosized particles.
Для синтеза наноразмерных частиц использована реакцияFor the synthesis of nanosized particles used the reaction
SnCl2·2H2O+Na2CO3+0,5O2⇒SnO2+2NaCl+СО2.SnCl 2 · 2H 2 O + Na 2 CO 3 + 0,5O 2 ⇒SnO 2 + 2NaCl + СО 2 .
В качестве исходных материалов для получения SnO2 использованы реактивы (SnCl2·H2O и Na2CO3) марки х.ч., предварительно просушенные при 120°С. С целью предотвращения агрегации частиц конечного продукта в реакционную систему вводят избыток хлорида натрия (NaCl).As starting materials for the preparation of SnO 2 , reagents (SnCl 2 · H 2 O and Na 2 CO 3 ) of the chemically pure grade, previously dried at 120 ° C, were used. In order to prevent aggregation of particles of the final product, an excess of sodium chloride (NaCl) is introduced into the reaction system.
Смесь реагентов герметизируют в закаленных стальных барабанах со стальными шарами. Механохимический синтез проводят в планетарной мельнице МПВ. Содержание железа в конечном продукте задано изменением продолжительности механохимического синтеза. Соответственно оксиды железа Fe2О3 и Fe3О4 получены прокаливанием синтезированного материала при температурах 200-400 и 600-800°С соответственно.The mixture of reagents is sealed in hardened steel drums with steel balls. Mechanochemical synthesis is carried out in the planetary mill MPV. The iron content in the final product is set by changing the duration of the mechanochemical synthesis. Accordingly, iron oxides Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 were obtained by calcining the synthesized material at temperatures of 200–400 and 600–800 ° C, respectively.
Фазовый состав, морфология и дисперсность конечного продукта определены методами рентгеноструктурного анализа (Shimadsu-XRD-6000, Cu-Кα-излучение), просвечивающей (ЭМ-125), сканирующей электронной микроскопии и локального рентгеноспектрального анализа (Philips SEM 515 с приставкой EDAX/ECONIV). Содержание железа определено комплексометрическим методом в присутствии сульфосалициловой кислоты.The phase composition, morphology and dispersion of the final product determined by X-ray analysis (Shimadsu-XRD-6000, Cu-K α -radiation), transmission (EM-125), scanning electron microscopy and X-ray analysis of the local (Philips SEM 515 with the prefix EDAX / ECONIV ) The iron content was determined by the complexometric method in the presence of sulfosalicylic acid.
В зависимости от режима механохимического синтеза получен композиционный материал в виде сферических и осколочных частиц в основном размером в интервале 3-80 нм, содержащий 80-99,5 мас.% оксида олова (SnO2) с татрагональной решеткой и вещество, выбранное из группы: Fe, Fe2O3, Fe3O4, их смеси.Depending on the mode of mechanochemical synthesis, a composite material was obtained in the form of spherical and fragment particles, mainly in the size range of 3-80 nm, containing 80-99.5 wt.% Tin oxide (SnO 2 ) with a Tatragonal lattice and a substance selected from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , mixtures thereof.
Методами электронной микроскопии установлено, что распределение частиц по размерам является бимодальным и в нем можно выделить два структурных уровня. К первому структурному уровню относятся сферические частицы с размером 3÷(15-20) нм, содержание которых в пробе составляет примерно 20%. Ко второму структурному уровню относятся отдельные или слабо агрегированные частицы сферической формы с размерами 40÷80 нм. Кроме того, наблюдаются отдельные частицы с размерами 100-120 нм и агрегаты до 200 нм соответственно. Фазовый состав частиц соответствует в основном фазе SnO2 с тетрагональной кристаллической решеткой. Химический анализ показывает, что в частицах содержится железо от 0,5 до 20 мас.% в зависимости от продолжительности механической активации. Магнитный анализ показывает, что после прокаливания при 200-400°С это вещество превращается в Fe3O4, а после прокаливания при 600-800°С - в Fe2O3.Using electron microscopy, it was found that the particle size distribution is bimodal and two structural levels can be distinguished in it. The first structural level includes spherical particles with a size of 3 ÷ (15-20) nm, the content of which in the sample is approximately 20%. The second structural level includes individual or weakly aggregated spherical particles with sizes of 40–80 nm. In addition, individual particles with sizes of 100-120 nm and aggregates up to 200 nm, respectively, are observed. The phase composition of the particles corresponds in the main phase to SnO 2 with a tetragonal crystal lattice. Chemical analysis shows that the particles contain iron from 0.5 to 20 wt.% Depending on the duration of mechanical activation. Magnetic analysis shows that after calcination at 200-400 ° C, this substance turns into Fe 3 O 4 , and after calcination at 600-800 ° C - in Fe 2 O 3 .
Наночастицы размером 3-20 нм отделены с помощью центрифуги, при этом более крупная фракция в соответствии с данными электронно-микроскопического исследования представляет собой частицы второго структурного уровня, а также агрегаты размером до 200 нм, состоящие из наночастиц, указанных выше размеров.Nanoparticles with a size of 3-20 nm were separated using a centrifuge, while the larger fraction, in accordance with the data of electron microscopy, represents particles of the second structural level, as well as aggregates up to 200 nm in size, consisting of nanoparticles of the above sizes.
Для оценки способности наноразмерных магнитных порошков адсорбировать и десорбировать молекулы ДНК поставлена серия экспериментов, в которой исследовали нанопорошки SnO2 с различным содержанием магнитной составляющей (Fe, Fe2О3, Fe3O4) (табл.) и размерами в интервале 3÷20 нм.To assess the ability of nanosized magnetic powders to adsorb and desorb DNA molecules, a series of experiments was carried out in which SnO 2 nanopowders with different contents of the magnetic component (Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) were studied (table) and sizes in the range 3–20 nm
Для сравнения исследовали отдельно наноразмерные порошки оксидов Fe2О3, Fe3O4, композиционного материала Fe2О3+Fe3O4 и наноразмерный магнитный композиционный материал, содержащий SnO2 и вещество из группы: Fe, Fe2O3, Fe3O4 с размером частиц и агрегатов в интервале 40-200 нм (табл.).For comparison, we separately studied nanosized powders of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 oxides, Fe 2 O 3 + Fe 3 O 4 composite material and nanosized magnetic composite material containing SnO 2 and a substance from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 with particle sizes and aggregates in the range of 40-200 nm (table).
Для оценки адсорбционной активности суммарной массы нанопорошка и активности двух седиментационных фаз последние готовили методом пассивной седиментации по следующей схеме: к навеске нанопорошка 16 млг добавляли 100 мкл растворителя, тщательно перемешивали на вортексе и отстаивали в течение 1 мин. Надосадочную жидкость, содержащую взвесь нанопорошка (3÷20 нм), отбирали в отдельную пробирку (верхняя фаза), к осадку повторно добавляли 100 мкл растворителя и перемешивали на вортексе (нижняя фаза) (40÷200 нм). В готовые растворы вносили по 10 мкл водного раствора ДНК (1 млг/мл). Затем проводили магнитную седиментацию в течение 5 мин на магнитном штативе. Концентрацию ДНК измеряли в супернатанте и водном элюате осадка.To evaluate the adsorption activity of the total mass of the nanopowder and the activity of two sedimentation phases, the latter were prepared by the method of passive sedimentation according to the following scheme: 100 μl of solvent was added to a 16 ml sample of the nanopowder, thoroughly mixed on a vortex and settled for 1 min. The supernatant containing a suspension of nanopowder (3 ÷ 20 nm) was taken into a separate tube (upper phase), 100 μl of solvent was re-added to the precipitate and mixed on a vortex (lower phase) (40 ÷ 200 nm). 10 μl of an aqueous DNA solution (1 ml / ml) was added to the prepared solutions. Then, magnetic sedimentation was carried out for 5 min on a magnetic tripod. DNA concentration was measured in the supernatant and aqueous sediment eluate.
Реакции взаимодействия растворов нанопорошка с ДНК проводили при различных температурных режимах (25-95°С). Содержание ДНК оценивали на флуориметре АМФ-01 с использованием интеркалирующего красителя Sybr-Green (1:10) при длинах волн 470/540. Для оценки эффективности наноразмерного композиционного материала при адсорбции и десорбции ДНК в качестве активирующей системы использовали соли лития в ацетоне.The reaction of nanopowder solutions with DNA was carried out at various temperature conditions (25-95 ° С). DNA content was evaluated on an AMP-01 fluorimeter using a Sybr-Green intercalating dye (1:10) at 470/540 wavelengths. To assess the effectiveness of the nanosized composite material in the adsorption and desorption of DNA, lithium salts in acetone were used as an activating system.
Максимальные значения адсорбции и десорбции установлены для наноразмерного композиционного материала, содержащего оксид олова и вещество, выбранное из группы: Fe, Fe2О3, Fe3O4, их смеси (табл.).The maximum adsorption and desorption values were established for a nanoscale composite material containing tin oxide and a substance selected from the group: Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , their mixtures (table).
В результате оценки буферной емкости верхней седиментационной фазы активированного оксида олова установлено, что зависимость количества связываемых молекул ДНК от количества нанопорошка во взвеси имеет нелинейный характер. Для эффективного связывания ДНК (0.6 млг/мл) достаточно использовать концентрации порядка 0,03 млг/мл. Увеличение количества активированного нанокомпозита не дает существенного увеличения эффективности адсорбции. Буферная емкость (нанокомпозит/ДНК) активированного SnO2 составляет 1:20.As a result of evaluating the buffer capacity of the upper sedimentation phase of activated tin oxide, it was found that the dependence of the number of DNA molecules to be bound on the amount of nanopowder in suspension is non-linear. For effective DNA binding (0.6 mlg / ml), concentrations of the order of 0.03 mlg / ml are sufficient. An increase in the amount of activated nanocomposite does not give a significant increase in adsorption efficiency. The buffer capacity (nanocomposite / DNA) of activated SnO 2 is 1:20.
Исследования возможных ингибирующих свойств исследуемых наноматериалов на ферментативные реакции показали отсутствие снижения эффективности полимеразной цепной реакции (ПЦР) при их добавлении в реакционную смесь. Более того, установлено повышение эффективности ПЦР и увеличение выхода амплификата, что, возможно, связано со стабилизирующим действием нанопорошков на ферменты синтеза нуклеиновых кислот.Studies of the possible inhibitory properties of the studied nanomaterials for enzymatic reactions showed no decrease in the efficiency of the polymerase chain reaction (PCR) when they are added to the reaction mixture. Moreover, an increase in the PCR efficiency and an increase in the yield of the amplificate were established, which is probably due to the stabilizing effect of nanopowders on nucleic acid synthesis enzymes.
При использовании активированного нанопорошка в качестве сорбента в существующих системах выделения ДНК показана достаточная эффективность и надежность данной замещающей системы. Так, с использованием предложенного активированного композиционного наноразмерного материала SnO2 + 8 мас.% Fe2О3 в качестве сорбента (в коммерческих системах выделения ДНК) была выделена ДНК из лейковзвеси, которая успешно использована для постановки ПЦР. При этом установлено, что активированный и высушенный нанопорошок композиционного материала не теряет своих адсорбционных свойств после повторного растворения в любой другой системе растворителей.When using activated nanopowder as a sorbent in existing DNA isolation systems, sufficient efficiency and reliability of this replacement system is shown. So, using the proposed activated composite nanosized material SnO 2 + 8 wt.% Fe 2 About 3 as a sorbent (in commercial DNA extraction systems), DNA was isolated from a white suspension, which was successfully used for PCR. It was found that the activated and dried nanopowder of the composite material does not lose its adsorption properties after repeated dissolution in any other solvent system.
Оценка результатов использования предложенных композиционных материалов для адсорбции и десорбции ДНК/РНК свидетельствует о существенном преимуществе последнего по сравнению с известными аналогами и прототипом.Evaluation of the results of using the proposed composite materials for adsorption and desorption of DNA / RNA indicates a significant advantage of the latter in comparison with the known analogues and prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006107356/15A RU2319153C2 (en) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006107356/15A RU2319153C2 (en) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006107356A RU2006107356A (en) | 2007-09-27 |
| RU2319153C2 true RU2319153C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=38953670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006107356/15A RU2319153C2 (en) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319153C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2440770C2 (en) * | 2010-02-19 | 2012-01-27 | Светлана Дмитриевна Полищук | Method to increase productivity of farm animals |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997007917A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-06 | The University Of Western Australia | Process for the production of ultrafine particles |
| JP2000300262A (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-31 | Toyobo Co Ltd | Extraction of nucleic acid using particule carrier |
| RU2162227C2 (en) * | 1997-11-27 | 2001-01-20 | Кочергин Игорь Юрьевич | Method of antigen-specific suppression of antibody production using magnosorbent |
| CN1456356A (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-19 | 中南大学 | Gene carrier for therapy of cerebral gliocyte diseases |
-
2006
- 2006-03-09 RU RU2006107356/15A patent/RU2319153C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997007917A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-06 | The University Of Western Australia | Process for the production of ultrafine particles |
| RU2162227C2 (en) * | 1997-11-27 | 2001-01-20 | Кочергин Игорь Юрьевич | Method of antigen-specific suppression of antibody production using magnosorbent |
| JP2000300262A (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-31 | Toyobo Co Ltd | Extraction of nucleic acid using particule carrier |
| CN1456356A (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-19 | 中南大学 | Gene carrier for therapy of cerebral gliocyte diseases |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Morishita N, Nakagami H, Morishita R, Takeda S, Mishima F, Terazono B, Nishijima S, Kaneda Y, Tanaka N. «Magnetic nanoparticles with surface modification enhanced gene delivery of HVJ-E vector.», Biochem Biophys Res Commun. 09.09.2005; vol.334, №4, с.1121-1126, abstract Boom R., Sol C.J.A., Salimans M.M.M., Jansen C.L., et. al. Rapid and simple method for purification of nucleic acids. J. Clin. Microbiol., 1990 march, vol.28, №3, pp.495-503, abstract. Chiang C.I., Sung C.S., Wu T.F., et. al. Application of superparamagnetic nanoparticles in purification ofplasmid DNA from bacterial cells. Journal Chromatogr. В Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 2005; vol.822, №1-2 p.54-60, abstract. Stoeva S.I., Huo F., Lee J.S., Mirkin C.A. Three-layer composite magnetic nanoparticles probes for DNA. Am. Chem. Soc., 2005, №9; 127 (44), р.15362-315363, abstract. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2440770C2 (en) * | 2010-02-19 | 2012-01-27 | Светлана Дмитриевна Полищук | Method to increase productivity of farm animals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006107356A (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7964380B2 (en) | Nanoparticles for manipulation of biopolymers and methods of thereof | |
| US8512946B2 (en) | Composite particles | |
| EP2516984B1 (en) | Microorganism concentration process and concentration agent for use therein | |
| CN1192217A (en) | Magnetic pigment | |
| WO1989004373A1 (en) | Process for producing magnetically responsive polymer particles and application thereof | |
| KR102090877B1 (en) | Method for pathogen lysis and nucleic acid extract using zinc oxide nanostar | |
| CN102245770A (en) | Method for purifying nucleic acids, especially nucleic acids from fixed tissues | |
| EP2379738A1 (en) | Coliform detection process and kit for use therein | |
| Urusov et al. | Application of magnetic nanoparticles in immunoassay | |
| US20050118570A1 (en) | Sample preparation methods and devices | |
| US20050277204A1 (en) | Sample preparation methods and devices | |
| RU2319153C2 (en) | Composite nano-size material for dna/rna adsorption and desorption | |
| EP2546199A1 (en) | Solid iron oxide support for isolation of microorganisms | |
| US20220093295A1 (en) | Magnetic beads, method of making and method of use thereof | |
| CN107250359B (en) | Multilayer composite, method for manufacturing said composite and use of said composite | |
| WO2023125592A1 (en) | Magnetic bead, and preparation method therefor and use thereof in nucleic acid extraction | |
| US20200176154A1 (en) | Methods and compositions for superparamagnetic particles for nucleic acid extraction | |
| CN100475961C (en) | Nanoparticle-Based Asymmetric Polymerase Chain Reaction Technology | |
| WO2022060732A1 (en) | Magnetic beads, method of making and method of use thereof | |
| EP2143496A1 (en) | Lysis reagent formulation containing magnetic particles in tablet form | |
| AU2796689A (en) | Process for producing magnetically responsive polymer particles and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170310 |