一种用于核酸扩增的预包埋产品、制备方法、用于核酸扩增的产品及核酸扩增方法

allin2025-03-25  28


本发明涉及生物及医药相关行业,属于pcr反应,具体而言,涉及一种用于核酸扩增的预包埋产品、制备方法、用于核酸扩增的产品及核酸扩增方法。


背景技术:

1、聚合酶链反应(pcr)是一种简单、快速、灵敏地体外放大扩增特定的dna片段的分子生物学技术,这项技术是根据生物体内dna序列能进行快速复制的特点,实现在体外对特定dna序列进行快速扩增,可短时间内在反应管中获得数百万个特异dna序列拷贝,反转录pcr(rtpcr)则是在pcr的基础上加入了反转录酶,以rna为原始模板进行扩增得到dna的方法。常规的rtpcr反应体系是将酶、buffer等多个组分单独保存,待使用时将各组分分别加入混匀后再分装至反应管中进行扩增。这样的配置方式,在操作过程中不仅容易出现加错或漏加的情况,还会由于多次反复取用,导致试剂被污染,进而影响后续的使用。然而如果直接将酶系和buffer等组分混合在一起得到rtpcr预混反应液并保存后,虽然可以简化配置过程,但反应液不能在常温下长期保存,是因为buffer中某些盐离子会与其他组分率先反应,从而导致反应体系不稳定、检测效果变差的问题,影响后续的正常使用。

2、包埋技术指用有一种或多种材料(壁材)包裹某些特定的组分(芯材)以保护其免受外部环境影响,常用于生物、医药、化工、食品等领域。而温度响应释放依托于相变材料的使用。一般来说,相变是物质(即气体、液体和固体)的热力学状态从一种转变为另一种状态的过程,具有恢复原始状态的本能能力(即,它是一种物理上可逆的现象)。相变是由温度驱动的,温度充当通过热源产生的外部刺激,物质的原始状态对此有脉冲反应。例如,有机和无机材料被认为是基本的相变材料,在>300℃的高熔点温度范围内表现出相变(例如,金属/金属合金),在100–300℃的中熔点温度范围内(例如,盐水合物)和<100℃的低熔点温度范围内(例如,石蜡)。

3、目前,鲜有通过包埋技术对pcr反应的底物进行部分分隔并能在室温保存,且能随温度升高而响应释放的专利和研究。专利公开号为cn117660144a的专利,通过设计一种盒主体包括中心孔槽以及多个试剂存储结构,使不同反应组分存储在不同储存孔中物理隔绝;专利公开号为cn114934107a的专利通过冷冻保护剂和pcr反应液稳定保护剂配合反应液组分与混合酶液共同作用下通过将各组分混合在一起,可以于20℃以下条件下稳定保存;专利公开号为cn117431295a的专利制备了一种滴瓶式pcr试剂盒通将反应物放在不同的滴瓶里,在参与反应时才滴加,以保证组分不因混合而不稳定;专利公开号为cn117327571a的专利通过构建一种囊袋载体用于pcr反应,将反应物通过囊袋膜分隔,并通过加热冷却装置按pcr反应条件调节囊袋温度来触发反应;专利公开号为ep2294222a1的专利使用棉子糖作为冷冻干燥组合物的玻璃成型剂,将参与pcr反应的组合物以冻干形式存在。试剂冻干后,可排除97%以上的水分,而蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力,干燥后的产品能够常温保存而不致变质,延长体系储存时间,提高稳定性;美国专利号5,496,562(burgoyne)描述了一种基于纤维素的固体培养基和dna储存方法,但所描述的方法在固体介质表面掺入了表面活性剂或洗涤剂,因此在进行pcr之前需要单独步骤去除洗涤剂的缺点;us2014154667a1将pcr反应的螯合剂和裂解剂预先包埋到固体基质上,但只能使用特定的试剂盒,不具备通用性。

4、因此,目前提高pcr反应底物稳定性方法并不具有普适性。需要特定的试剂盒或装置虽然可以对反应液进行物理隔绝,但是并不通用,且特定装置造价高,不符合常规检测习惯;使用冻干技术去除水分后形成专用的pcr微珠可通过降低水分含量提升组分稳定性,但微珠一旦成型则无法更改组分配比,只能针对不同实验选取不同规格的微珠,增加检测成本。

5、鉴于此,特提出本发明。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于核酸扩增的预包埋产品、制备方法、用于核酸扩增的产品及核酸扩增方法以解决pcr反应底物(酶、缓冲液、检测引物)在室温下稳定性差的问题以及现有的提高pcr反应底物室温稳定性的方法依靠组分分隔造价高、操作不便捷的问题。

2、本发明是这样实现的:

3、第一方面,本发明提供了一种用于核酸扩增的预包埋产品,预包埋产品包括第一壁材以及固体微粒,第一壁材设置于固体微粒外,固体微粒是由芯材和第二壁材组装而成,第一壁材和第二壁材均由温度响应性材料制成,其中第一壁材的密度小于第二壁材的密度;芯材包括变性剂,芯材和壁材的重量比例为0.5-30:70-99.5。

4、第二方面,本发明还提供了一种预包埋产品的制备方法,其包括如下步骤:将包括壁材的壁材分散液与包括芯材的芯材分散液进行混合,混匀制得预包埋粗反应液,然后对预包埋粗反应液进行降温离心,获得预包埋产品。

5、第三方面,本发明还提供了一种用于核酸扩增的产品,其包括上述的预包埋产品或由上述的制备方法制备的预包埋产品;用于核酸扩增的产品选自试剂、试剂盒和芯片中的至少一种。

6、第四方面,本发明还提供了一种核酸扩增的方法,方法不以疾病的诊断为目的,将待测样本与上述的预包埋产品或由上述的制备方法制备的预包埋产品,以及扩增缓冲液、检测核酸组合和酶混合,按扩增程序进行扩增反应。

7、本发明具有以下有益效果:

8、(1)本发明运用包埋技术对核酸扩增的其中一种反应底物(变性剂相关无机盐)进行预包埋,隔绝了核酸扩增的产品(如试剂或试剂盒)中的酶与变性剂接触,基于此,在常温下,包括预包埋产品的试剂或试剂盒也能储存,而不会因为酶与变性剂接触而诱发反应。因此,本发明预包埋产品的提出可提升底物在室温下的稳定性,无需冷链运输储藏,降低储藏和运输成本。

9、(2)pcr反应过程为链式反应,pcr扩增要由高温变性、低温退火和适温延伸三个步骤反复的热循环。所有组分混合一起室温下(2-28℃)稳定性不佳,而将底物(变性剂相关无机盐)做隔离,通过加热方式将被包埋底物释放出来可解决此问题。通过包埋技术使参与pcr反应的部分底物在室温下预包埋不释放,选用具有温度响应的包埋材料(壁材),可实现被包埋底物(芯材)在核酸扩增反应(如pcr链式反应)的升温过程中随温度升高而释放于体系中直接参与反应。一步法简化操作流程,直接依靠pcr扩增仪本身就要达到的温度(如55℃)去释放包埋芯材参与反应,省时省力,避免多次重复操作、反复取用混合和由于温度改变导致的实验误差和实验污染。

10、(3)通过离心,使得变性剂自组装在不同密度温度响应性材料之间,也即被包埋在不同密度温度响应性材料形成的内包埋结构(壁材)内,有助于形成稳定的预包埋产品。

11、(4)本发明提供的用于核酸扩增的预包埋产品,操作简单,通用性好,可满足绝大多数目的基因的检测。具有生产成本低,产品检测效果好的优势。



技术特征:

1.一种用于核酸扩增的预包埋产品,其特征在于,所述预包埋产品包括第一壁材以及固体微粒,所述第一壁材设置于所述固体微粒外,所述固体微粒是由芯材和第二壁材组装而成,所述第一壁材和第二壁材均由温度响应性材料制成,其中第一壁材的密度小于所述第二壁材的密度;所述芯材包括变性剂,所述芯材和所述壁材的重量比例为0.5-30:70-99.5。

2.根据权利要求1所述的预包埋产品,其特征在于,所述第一壁材选自:凡士林、液体石蜡、地蜡、乳化蜡、蜂蜡、棕榈油、代可可脂、起酥油、单甘油脂肪酸酯、双甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、椰子油和硅油中的至少一种;

3.根据权利要求2所述的预包埋产品,其特征在于,所述第一壁材与第二壁材的质量比例为:10-60:40-90;

4.根据权利要求1所述的预包埋产品,其特征在于,所述变性剂选自镁盐、钾盐或锰盐;

5.如权利要求1-4任一项所述的预包埋产品的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:将包括壁材的壁材分散液与包括芯材的芯材分散液进行混合,混匀制得预包埋粗反应液,然后对所述预包埋粗反应液进行降温离心,获得预包埋产品。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述混匀的方式为下述方式中的一种:高速剪切匀浆、高压匀浆、高速振荡或超声声振;

7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述降温离心的条件为在10℃-25℃下以5000-12000g离心力离心10分钟。

8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述壁材的壁材分散液通过如下方法制备:将壁材的原料混合,在25℃-95℃下混匀;

9.一种用于核酸扩增的产品,其特征在于,其包括权利要求1-4任一项所述的预包埋产品或由权利要求5-8任一项所述的制备方法制备的预包埋产品;所述用于核酸扩增的产品选自试剂、试剂盒和芯片中的至少一种;

10.一种核酸扩增的方法,所述方法不以疾病的诊断为目的,其特征在于,将待测样本与权利要求1-4任一项所述的预包埋产品或由权利要求5-8任一项所述的制备方法制备的预包埋产品,以及扩增缓冲液、检测核酸组合和酶混合,按扩增程序进行扩增反应。


技术总结
本发明公开了一种用于核酸扩增的预包埋产品、制备方法、用于核酸扩增的产品及核酸扩增方法,属于PCR反应技术领域。本发明运用包埋技术对核酸扩增的其中一种反应底物进行预包埋,隔绝了核酸扩增的产品中的酶与变性剂接触。因此,本发明预包埋产品的提出可提升底物在室温下的稳定性,降低储藏和运输成本。通过包埋技术使参与PCR反应的部分底物在室温下预包埋不释放,选用具有温度响应的壁材,可实现芯材在核酸扩增反应的升温过程中随温度升高而释放于体系中直接参与反应。本发明通过一步法简化操作流程,避免多次重复操作、反复取用混合和由于温度改变导致的实验误差和实验污染。

技术研发人员:邹立强,马晨露,刘伟,王胜男,马丽
受保护的技术使用者:南昌大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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