用于毛细管电泳分离dna及蛋白质的准互穿聚合物网络的合成与表征

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1、中国科学技术大学硕士学位论文摘要毛细管电泳和微芯片毛细管电泳取代传统凝胶电泳，使用无交联的高分子溶液作为无胶筛分介质，成为一种高效、微量、高灵敏度及自动化的分离分析方法，已在医学、法医鉴定、农业等领域受到广泛关注，是分离带电生物大分子最有效、最广泛的技术之一。目前，聚丙烯酰胺是无胶毛细管电泳分离DNA最好的筛分介质，据报道在55分钟内可以对1000个碱基DNA进行分离，读写准确率高达98％。但是聚丙烯酰胺有两个主要的缺点：①为了得到更高的DNA读写长度，聚丙烯酰胺的分子量一般特别高，因而聚合物溶液的粘度也特别大；②聚丙烯酰胺对毛细管内壁的涂敷能力非常弱，导致毛细管内存在

2、很强的电渗流。在对牛物大分子分离时若单独使用聚丙烯酰胺溶液必须事先对毛细管内壁进行涂敷。合成同时具有自涂敷能力，适宜的粘度，优良筛分性能的聚合物是目前用于毛细管电泳分离生物大分子的介质研究中的热点。但目前合成的均聚物很少同时满足上述条件，因此，由具有不同性质的单体合成的无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、共混聚合物、微交联纳米凝胶聚合物和准互穿聚合物网络被合成、设计用于分离牛物大分子。准互穿网络结构是由两种或两种以上聚合物相互贯穿而形成的聚合物网络，制备过程一般是首先合成出一种聚合物A，再在聚合物溶液中引发聚合溶解在溶液中的另～单体B，就地聚合形成准互穿网络。聚合物形成

3、的网络能够减少宏观相分离，形成的网络结构比聚合物共混方法形成的网络更为稳定，是目前由不同种类单体合成共聚物的较好的方法。在这篇论文中，我们合成了一种新的由聚丙烯酰胺与聚M羟甲基丙烯酰胺构成的准互穿聚合物网络，这种聚合物网络同时具有线形聚丙烯酰胺对DNA优良的筛分性能和聚Ⅳ．羟甲基丙烯酰胺对毛细管内壁动态涂敷的能力。并讨论了DNA测序温度、毛细管内测序电压和准互穿网络中聚Ⅳ-羟甲基丙烯酰胺的含量对DNA测序的影响。用2．5％(w／v)的这种介质在没有对软件系统优化的情况下75分钟内对标准DNA的读写长度高达1012个碱基对。另外我们还尝试利用由线性聚丙烯酰胺与聚MⅣ’一二

4、甲基丙烯酰胺构成的准互穿网络对毛细管进行修饰，希望能在同一毛细管内对酸性和碱性蛋白同时分离，因为这种互穿网络中的线性聚丙烯酰胺具有很强的Ill亲水性，能够有效减少毛细管内壁与蛋白间的疏水相互作用，而聚ⅣⅣ’一二甲基丙烯酰胺具有很强的动态涂敷能力，能够减少电渗流。但通过对空的毛细管涂敷前后电渗流和蛋白质分离的电泳谱图比较发现并没有达到预期目的。关键词：毛细管电泳，准互穿网络，线性聚丙烯酰胺，DNA测序，蛋白质分离。中国科学技术大学硕士学位论文ABSTRACTCapillaryelectrophoresis(CE)andmicrochipcapillaryelectroph

5、oresis(chip—CE)usingreplaceablepolymersolutionsasanalternativetoslab—gelelectrophoresishavebeendevelopedintopowerfultechnologiesfortheseparationofbiologicalmacromolecules．Thismethodologyoffershighsensitivity,fastseparation，highersamplethroughput，andfullyautomation，andwillfindwideapplicat

6、ionsinmedical，forensicsandagriculture．Todate，linearpolyacrylamide(LPA)showsthebestperformanceinDNAsequencing．ItwasabletOachieve1000basesin55minwith98％base-callingaccuracy．However，ithasbeenrecognizedthatLPAhastwomajordrawbacks，i．e．(i)high—molecularweightLPA，thatisusedtoincreasethereadleng

7、th，hasaveryhighviscosity,and(ii)itscoatingabilityispoor,leadingtoahighelectroosmoticflow(EOF)．Therefore．acoatedcapillarymustberequiredifonlyLPAhomopolymersareused．FurtherdevelopmentsonDNAseparationmedia，possessinghighsievingability，lowviscosityanddynamiccoatingability,wil