Многоканальный наконечник для экстракции нуклеиновых кислот, белков и пептидов (стр. 2 )

Однако в указанных патентах представлены конструкции мультикапиллярных устройств и методы выделения, основанные на классической концепции связывания, т. е. на первой стадии нуклеиновые кислоты сорбируются на поверхности сорбента (в данном случае на внутренней поверхности капилляров), модифицированной различными стационарными фазами (в основном, неполимерными), затем проводится отмывка (элюция) нуклеиновых кислот. Согласно приведенным примерам, пептиды, белки и другие биологические компоненты смеси удаляются на первой стадии, а нуклеиновые кислоты, которые осаждены на стенки капилляров, смываются соответствующим буфером на второй стадии.

Задачей данного изобретения является получение многоканального биосепарирующего элемента на основе стеклянной многоканальной системы, впаянной в наконечник для механического дозатора, шприца или другого устройства, причем внутренние поверхности капилляров в указанной системе модифицированы нанопокрытием на основе полианилина или сополимера анилина с замещенным анилином, что обеспечивает разделение и очистку смесей нуклеиновых кислот и белков в одну стадию. Сорбционный слой состоит от одного до трех полимерных нанослоев, образующихся в результате проведения осадительной окислительной полимеризации анилина или его сополимеризации с 3- аминобензойной кислотой и имеющих толщину от 3 до 10 нм, а многоканальный элемент выполнен с защитным обрамлением из нескольких рядов стеклянных стержней, при этом единичный стеклянный шестигранный стержень имеет оболочку из легкоплавкого стекла, а стеклянный гексагональный многоканальный массив состоит из уложенных многократно вытянутых единичных многоканальных элементов с диаметром капилляров от 1 мкм и более, рабочей поверхностью до 500 см2, объемом до 500 мкл и дополнительных поверхностей в виде межканальных отверстий меньшего диаметра, при этом защитное обрамление может быть также выполнено в виде трубки, внутренняя геометрия которой выполнена под размеры и форму многоканального элемента.

Для получения полимер-модифицированных многоканальных систем для одностадийного разделения биополимеров в качестве носителей изготавливают стеклянные многоканальные структуры с диаметрами каналов от 1 до 100 мкм, путем перетяжки гексагонального пакета многоканальных капилляров, по периметру которого укладывают один – три ряда стеклянных стержней обрамления, причем диаметр стержней сопоставим с размером по двойной апофеме многоканальных капилляров, единичный стеклянный стержень имеет оболочку из легкоплавкого стекла.

Заявляемая технология позволяет осуществлять укладку и перетяжку элементов с микро-размерами в структуре и наружными макро-размерами, что отличает ее от всех известных технологий, которые позволяют производить лишь две перетяжки, причем укладку последней осуществляют из элементов с размером по двойной апофеме 0.4-0.6 мм. Для изготовления многоканальных структур с диаметрами каналов порядка и меньших 1 микрона основные трудности возникают именно из-за проблем с укладкой шестигранных элементов, сторона которых из-за многочисленных перетяжек становится рифленой, укладывать такие структуры с соблюдением условий регулярности очень сложно, обязательно появляется сдвиг структур в общем многоканальном массиве, а размер укладываемых многоканальных заготовок, меньших 1 мм, приводит к проблемам прямолинейности и закрутки элементов в пакете.

Поэтому, учитывая выше изложенные трудности, разработана принципиально новая технология изготовления многоканальных заготовок с микро - и нано - размерами каналов, изложенная в заявке. Главное отличие состоит в том, что она позволяет изготавливать промежуточные многоканальные элементы с наружными размерами, позволяющими без проблем сдвига и закрутки собирать пакеты с соблюдением всех требований укладки для следующих перетяжек. Многоканальные элементы получают укладкой элементов шестигранной формы, граничащих друг с другом диагональю, в углах которых располагают трехгранные заготовки

Техническим результатом изобретения является биосепарирующий элемент, содержащий модифицированную анилинсодержащим полимером стеклянный многоканальный массив, впаянный в наконечник для механического дозатора, шприц или другое устройство.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что стеклянный многоканальный элемент, состоящий из регулярного гексагонального многокапиллярного массива, по периметру которого уложены от одного до нескольких рядов стеклянных стержней обрамления, а в углах гексагонального массива вместо многоканальных капилляров размещены стержни обрамления, перетягивают до требуемых параметров каналов и наружного размера наконечника.

Такое решение обрамления позволяет гарантированно получать защитное покрытие структуры без разрывов и обеспечивать герметичное впаивание стеклянного многоканального элемента без его перегрева и деформации в стандартный полипропиленовый наконечник или шприц. Таким образом, получают герметично впаянную в полипропиленовый наконечник многоканальный массив с воспроизводимыми геометрическими параметрами (длиной от 10 мм и более, диаметром канала от 1 мкм и более, объемом до 500 мкл и площадью поверхности до 500 см2).

Также технический результат достигается способом получения структур с диаметром канала до 1 мкм, который включает многократные перетяжки структур, предварительно сформированных укладкой элементов шестигранной формы, граничащих друг с другом диагональю, в углах которых располагают трехгранные заготовки, а количество элементов на стороне трехгранника m = (n-1)/2, где n - количество элементов на диагонали шестигранника, причем все пакеты первой или многократной перетяжки с изоляцией торца силиконовым герметиком или клеем. Заданный профиль поперечного сечения многоканального элемента определяется профилем вытягиваемого пакета. При этом сначала вытягивают капилляры необходимого профиля и необходимой пористости. Затем из них формируют пакеты трехгранной и шестигранной формы. Геометрическое подобие профиля сохраняется в процессе вытягивания пакета, чему способствует гексагональная в сечении укладка капилляров. Многоканальный элемент, представляет собой множество отверстий, причем, как форма отверстий, так и наружная геометрия могут быть цилиндрическими, гексагональными, прямоугольными, треугольными и т. д. Из многоканальных элементов, полученных в результате вытягивания пакета, может быть сформирован новый пакет трехгранной и шестигранной формы, и этот процесс повторяется. В результате формируют необходимые по размеру и форме каналы например, структуру со следующими характеристиками: длиной от 10 мм и более, диаметром канала от 1 мкм и более, объемом до 500 мкл и площадью поверхности до 500 см2).

Также технический результат достигается способом нанесения полимерного нанопокрытия на внутреннюю поверхность капилляров в многоканальном элементе, заключающимся в нанесении от одного до трех полимерных нанослоев, образующихся в результате проведения осадительной окислительной полимеризации анилина или его сополимеризации с 3-аминобензойной кислотой, и имеющих толщину от 3 до 10 нм, соответственно. В результате проведения указанной процедуры изменяют сорбционные свойства поверхности капилляров за счет образования устойчивого равномерного бездефектного биосовместимого полимерного покрытия на внутренней поверхности стенок капилляров, обеспечивающего высокую селективность в процессах разделения компонентов смесей биополимеров (нуклеиновых кислот, белков и пептидов) в одну стадию с одновременной их очисткой от примесей.

Указанные отличительные признаки существенны.

Применение анилинсодержащего полимерного модификатора позволяет проводить быстрое одностадийное выделение и очистку нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), а также разделять компоненты белковой природы в зависимости от значения их пьезоэлектрической точки (рI) без добавления дополнительных органических компонентов в подвижную фазу и без использования дополнительного оборудования (насосы, центрифуги и т. д.). Нанослои биосепарирующего полимера обратимо удерживают белки, пептиды или другие органические молекулы, а выделяются лишь нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), при этом нуклеиновые кислоты не удерживаются поверхностью материала (исключается стадия элюции при выделении нуклеиновых кислот) за счет изменения структуры макромолекулы полимера при изменении pH среды. Более того, белки и пептиды затем могут быть последовательно десорбированы в результате элюции буфером с повышенным значением pH без добавления дополнительных органических компонент в подвижную фазу.

Таким образом, предлагаемый биосепарирующий элемент является простым, экономически эффективным устройством, позволяющим проводить экспресс-выделение и очистку как нуклеиновых кислот, так и белков и пептидов, не требующим использования дорогих материалов или специального оборудования, а также обеспечивающим высокую воспроизводимость результатов, единообразие, согласованность и практически идентичные пути прохождения образца.

Таким образом, указанные отличительные признаки находятся в единой неразрывной связи, обеспечивая наличие причинно-следственной связи с техническим результатом, который достигается сочетанием указанных признаков.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1

1.Изготавливаем круглые стеклянные капилляры с наружным диаметром 1,2 мм и внутренним диаметром 1 мм в количестве 2107 штук и запаиваем один торец.

2.Укладываем стеклянные капилляры с наружным диаметром 1,2 мм и внутренним диаметром 1 мм в пакет гексагональной формы. На стороне шестигранника располагаем 27 капилляров, на диагонали 53 капилляра, размер стороны 32,4 мм, размер диагонали 63,5 мм, размер по двойной апофеме 55,2 мм (выбирают такие размеры, исходя из размеров нагреваемого пространства печи <75 мм), количество капилляров в пакете 2107 штук.

3. Нагреваем до температуры размягчения стекла и перетягиваем пакет в 10 раз в шестигранные заготовки с размером диагонали 6,4 мм, размер стороны 3,2 мм, размер по двойной апофеме 5,5 мм, количество каналов 2107 диаметром 100 мкм.

4. Запаиваем один торец 91 шестигранной заготовки.

5.Укладываем полученные шестигранные заготовки в шестигранный пакет, количество шестигранников на диагонали 11, на стороне 6. Размер полученного пакета по диагонали 60,5мм, по двойной апофеме 52,6 мм, количество шестигранников в пакете 91.