[发明专利]具有超薄封闭二氧化硅层的磁性粒子及其制造和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂有二氧化硅(SiO2)的磁性粒子，其中，硅酸盐层封闭、致密，且具有厚度极薄的特点，其厚度仅在几纳米范围内(由此，下文也称其为“二氧化硅纳米层”)。此外，本发明还涉及一种制备这种含硅酸盐磁性粒子的改良方法，与现有技术相比，这种方法可以获得具有封闭硅酸盐层的产品，从而使纯度大幅提高。通过这种新方法还能避免磁铁矿表面不受控制地形成硅酸盐聚集体，从而有利于下文将要说明的特性和生物用途。此外，这种新方法还可在分级离心基础上减少纳米固体颗粒。本发明的磁性粒子具有最佳磁化性能和悬浮性能，并且能非常有利地脱离塑料表面。这种涂有二氧化硅的高纯度磁性粒子优选用于从细胞样品或组织样品中分离核酸，其中，这种样品基质分离借助于磁场而实现。这种粒子特别适用于对核酸(大多源于生物体样品)自动提纯，以便通过各种扩增方法对其进行分析。

背景技术

最近一段时间以来，分子诊断学变得越来越重要。分子诊断学已进入了对疾病的临床诊断阶段。这包括分子标记测量，这种测量可改善疾病诊断、早期杳明、治疗过程中的病症监控、疾病预后和药物疗效或副作用的预测(包括检测传染病病原体，检测基因组突变，依据给定的或在病情发展过程中取得的遗传样品预测药物的疗效和副作用，发现正在扩散的肿瘤细胞以及疾病易感体质风险因数的鉴定等)。目前，兽医学、环境分析学和食品检测领域也应用到了分子诊断学的方法。更进一步的应用为病理/细胞学研究院或法律问题调查中展开的研究。基因诊断学目前也应用于保健领域(例如对库存血进行是否含有传染病病原体的检验)，立法者计划通过法律手段对这种检验加以规范。临床分子诊断学所用的方法(例如杂交技术或扩增技术，如PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶链反应)、TMA(Transcription MediatedAmplification，转录介导的扩增)、LCR(Ligase Chain Reaction，连接酶链反应)、bDNA(branched DNA，分支DNA)或NASBA-(Nucleic Acid SequenceBased Amplification，基于核酸序列的扩增))在基础性科学研究领域中也属于常规方法。

实施分子诊断学分析的前提通常是从待分析样品中分离出DNA或RNA。虽然存在允许核酸分离和检测反应同时进行的分析方法(例如基于bDNA的试验)，但作为分子诊断学中应用最广泛的生物分子方法，PCR由于会受外因影响而几乎总是要求预先对核酸进行提纯。

传统的核酸制备方法以液-液萃取为基础。例如从组织样品中苯酚-氯仿萃取DNA。但巨大的工作量和部分情况下需要使用剧毒物质的条件，使这类方法在近年来远不如基于固相的方法受欢迎。

使用基于固相的核酸萃取方法时，无论具体问题是什么，样品制备属于分析过程，其大致可分为四个基本步骤：1.调整固相；2.使分析物与固相进行选择性结合或特异结合，去除多余的样品基质；3.从固相中洗去有可能存在的杂质；4.对提纯后浓缩的分析物进行洗脱。

在核酸的选择性和可逆性结合方面利用了核酸早已为人所知的特性，在高离液盐或其他高盐(即高浓度离液盐或其他高浓度盐)条件下，将核酸特异性地与含二氧化硅的吸附材料(例如玻璃粉[Proc.Natl.Acad.USA 76(1979)615-619，Anal.Biochem.121(1982)382-387]、硅藻土diamatomeenerde[Methods Enzymol.65(1979)176-182]或天然硅石[J.Clin.Microbiol.28(1990)495-503，EP0389063B1])结合。随后借助一种含有水溶性有机溶剂的缓冲剂(通常为低级脂肪醇)从吸附剂中洗去杂质，对基质进行干燥，并用蒸馏水或所谓的低盐缓冲剂(即低离子强度的缓冲剂)对所吸附的核酸进行洗脱。

在价格低廉的全自动核酸分离方面，使用超顺磁吸附材料的方法的作用越来越大。

最简单的实施例(WO01/46404)是在对为技术用途(例如电子照相调色剂)而商业化制备的磁性粒子不采取进一步改性措施的情况下就将其直接用于核酸制备。