[发明专利]一种选择性吸附环境中DNA的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种能够选择性吸附环境中DNA的吸附剂及其制备方法，以甲基丙烯酸为单体、DNA分子中的嘌呤为模板，通过热引发制备得到聚合材料，洗脱嘌呤后得到DNA选择性吸附剂，该吸附剂为微米级球状颗粒，主要成分为聚甲基丙烯酸，表面镶嵌嘌呤印迹；其粒径在0.7‑2.2μm，比表面积在62‑85m²/g；该DNA吸附剂对DNA的饱和吸附量达308‑524mg/g，吸附平衡时间为5‑10分钟；该DNA吸附剂对环境中DNA呈特异性吸附，在有竞争污染物存在时对DNA的吸附量仍为无污染物存在时87％以上。

技术领域

本发明涉及一种能够选择性吸附环境中DNA的吸附剂及其制备方法，该吸附剂利用分子印迹原理制备，对DNA中的嘌呤具有特异性识别能力，进而能够在有污染物共存的环境下吸附DNA分子，可用于DNA的高效选择性提取。

背景技术

DNA的提取和检测在许多领域都至关重要，如遗传疾病的快速诊断、基因的表达分析和生态生命科学等方面。在环保领域的研究中对环境样品的DNA提取也是分析蕴含的生物遗传信息的重要方面。除传统的胞内DNA外，胞外DNA是也环境中DNA的重要组成部分，能够独立于细胞长期存在，蕴含着丰富的遗传信息。环境DNA相比于临床医学中的DNA提取往往面临DNA浓度低、干扰物质多等问题，相应的DNA提取方法更加复杂，因此建立一种高效的环境DNA的提取方法至关重要。

目前常用的环境DNA提取方法有醇沉淀法、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)法和商用提取试剂盒法等。醇沉淀法主要是利用乙醇、戊二醇等洗去核酸表面的水化层，使核酸中带负电磷酸基团暴露出来，然后利用水中带正电的离子在静电力作用下吸附下沉。如专利“一种高效提取沉积物中胞外DNA的方法”(申请号:CN201610841848.6)公开了一种高效提取沉积物中胞外DNA的方法，该方法采用苯酚、氯仿和异戊醇等有机溶液体系进行DNA的提取。但该方法操作复杂，且对短链和低浓度DNA的提取效率较低。CTAB法是利用CTAB作为一种阳离子物质，能够与富含阴离子的DNA相结合。但该方法的缺点是CTAB不能与DNA形成特异性结合，因此提取的DNA质量较差。除此之外，各种用于环境DNA提取的商用试剂盒也不断出现。以具有代表性的土壤DNA提取试剂盒FastDNA SPIN Kit for Soil(MP)为例，该方法大致有“样品预处理—DNA吸附于柱---杂质清洗---获得DNA”等步骤，能够高效的提取土壤等样品DNA，但首先操作较为复杂，其次有时提取的DNA中杂质不能被有效清除，影响DNA的质量和后续利用。对于环境DNA来说，如果能选择性地将DNA从环境中分离，将极大降低后续清洗的难度，提高获得的DNA质量。

分子印迹技术是一种潜在的实现DNA选择性分离的方法。分子印迹通过在模板分子周围形成聚合物网络，将模板分离后留下具有特异性识别和选择的、与模板分子化学和空间互补的空腔，能够选择性识别模板分子。该技术已在液相色谱、手性分离、生物传感、结合试验、药物控释等领域得到了广泛的应用。在DNA分子印迹方面也有所应用，如制备DNA分子印迹检测DNA。专利“一种基于嵌段大分子链单体的DNA印迹材料及其制备方法”(申请号:CN202010923851.9)公开了一种基于嵌段大分子链单体的DNA印迹材料及其制备方法，证明了制备DNA印迹材料的可行性，但是该专利以整段DNA分子为印迹分子。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种通过与DNA中的嘌呤碱基结合选择性吸附环境中DNA的吸附剂，本发明的另一目的是提供上述吸附剂的制备方法，该吸附剂能够在复杂环境介质中特异性地吸附DNA，可用于环境中DNA的高效提取。

本发明的技术方案为：一种选择性吸附环境中DNA的吸附剂，其特征在于该吸附剂为微米级球状颗粒，主要成分为聚甲基丙烯酸，表面镶嵌嘌呤印迹；其粒径在0.7-2.2μm，比表面积在62-85m²/g；该DNA吸附剂对DNA的饱和吸附量达308-524mg/g，吸附平衡时间为5-10分钟；该DNA吸附剂对环境中DNA呈特异性吸附，在有竞争污染物存在时对DNA的吸附量仍为无污染物存在时87％以上。