JP6667896B2 - Ribonucleic acid-immobilized carrier and method for separating and recovering ribonucleic acid using the same - Google Patents
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Description
本発明は、リボ核酸固定化担体及びそれを用いたリボ核酸の分離回収方法に関し、特に、メソポーラスシリカ粒子をリボ核酸固定化用担体に用い、リボ核酸を含有する液からリボ核酸を吸着させてリボ核酸を選択的に分離・回収する方法に関する。 The present invention relates to a ribonucleic acid-immobilized carrier and a method for separating and recovering ribonucleic acid using the same, in particular, using mesoporous silica particles as a ribonucleic acid-immobilized carrier, and adsorbing ribonucleic acid from a liquid containing ribonucleic acid. The present invention relates to a method for selectively separating and recovering ribonucleic acid.
動物細胞や植物細胞の細胞破砕液中に存在する核酸(DNA(デオキシリボ核酸)やRNA(リボ核酸))の抽出と精製には、主に、シリカ粒子などの無機物粒子が利用されている。
例えば、核酸(DNA及びRNA)を分離する吸着剤として、表面無修飾のシリカ粒子が用いられてきた。
この場合は、細胞破砕液や核酸溶解液中に、カオトロピック物質としての過塩素酸ナトリウムやグアニジンチオシアン酸などや、界面活性剤としてのポリエチレングリコールラウリルエーテル等を添加させることで、液体中に含まれる核酸を吸着部材に吸着させて、分離・回収する方法がいくつか報告されている(非特許文献1、特許文献1、2等)。
For extraction and purification of nucleic acids (DNA (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid)) present in cell lysates of animal cells and plant cells, inorganic particles such as silica particles are mainly used.
For example, unmodified silica particles have been used as an adsorbent for separating nucleic acids (DNA and RNA).
In this case, the cell lysate or the nucleic acid lysate is contained in the liquid by adding sodium perchlorate or guanidine thiocyanate as a chaotropic substance, or polyethylene glycol lauryl ether as a surfactant. Several methods have been reported for separating and recovering nucleic acids by adsorbing them on an adsorbing member (Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2, etc.).
しかしこれらの方法は、例えば、カオトロピック物質;5moL/L、界面活性剤;1質量%のように、非常に高濃度のカオトロピック物質及び界面活性剤の混合を必要とするために、分離する核酸の構造安定性が保証されない。例えば、非特許論文2には、二本鎖DNAの溶液にカオトロピック物質を加えることで、二本鎖の熱安定性が減少することが報告されている。
また、これらの方法では、吸着部材としては、磁気シリカビーズ(特許文献1)やガラス繊維フィルター(特許文献2)が使用されており、これらの部材の比表面積は、最大でも100m2/g以下程度であると考えられ、核酸分子を効率的に補足するための吸着部材には、比表面積をさらに大きくする必要がある。
However, these methods require the mixing of very high concentrations of chaotropic substances and surfactants, for example, chaotropic substances; 5 mol / L, surfactant; Structural stability is not guaranteed. For example, Non-Patent Document 2 reports that the addition of a chaotropic substance to a solution of double-stranded DNA reduces the thermal stability of the double-stranded DNA.
Further, in these methods, magnetic silica beads (Patent Document 1) and glass fiber filters (Patent Document 2) are used as the adsorbing member, and the specific surface area of these members is 100 m 2 / g or less at the maximum. Therefore, it is necessary to further increase the specific surface area of the adsorption member for efficiently capturing the nucleic acid molecules.
また、今後は、細胞内に存在するメッセンジャーRNA、トランスファーRNA、リボソーマルRNAなどのRNA類を効率的に分離吸着して、細胞内で発生している疾病などの減少を解析する研究開発が活発化すると予想される。
そのために、DNAなどの他種の核酸のみならず、タンパク質や糖類などの生体高分子が混合する溶液から、効率的にリボ核酸のみを分離するカラム担体が必要となり、リボ核酸(RNA)を多量に、かつ選択的に分離可能な吸着担体が求められている。
In the future, research and development will be activated to efficiently separate and adsorb RNAs such as messenger RNA, transfer RNA, and ribosomal RNA existing in cells, and to analyze the reduction of diseases occurring in cells. It is expected.
Therefore, a column carrier that efficiently separates only ribonucleic acid from a solution in which biopolymers such as proteins and saccharides as well as other types of nucleic acids such as DNA are mixed is required. In addition, there is a demand for an adsorbent carrier which can be selectively separated.
RNAを選択的に分離精製する方法については、特許文献3に報告されている。該特許文献では、互いに連結するμmサイズの細孔(スルーポア)とnmサイズの細孔(メソポア)を有するシリカ骨格が絡み合った二重細孔構造のシリカゲルを使用することを一つの特徴としている。しかしながら、該特許文献においても上述と同様に、RNAを含有する溶液には、1M以上8M以下の高濃度のカオトロピック剤やエタノールなどの水溶性有機溶媒を含んでいることを特徴としている。 A method for selectively separating and purifying RNA is reported in Patent Document 3. One of the features of this patent document is to use silica gel having a double pore structure in which a silica skeleton having micrometer-sized pores (through pores) and nanometer-sized pores (mesopores) connected to each other is intertwined. However, the patent document is also characterized in that the solution containing RNA contains a high concentration of 1M to 8M of a chaotropic agent or a water-soluble organic solvent such as ethanol, as described above.
また、非特許文献3では、DNAからメッセンジャーRNAの転写時にポリアデニル化(ポリA鎖)が形成され、この特異的なポリA鎖をアフィニティ結合クロマトグラフィーとして利用して、細胞破砕液等からRNAを選択的に分離精製するカラムとして、担体表面リガンド:オリゴチミジン(オリゴdT)がセルロースビーズ表面に固定化されたクロマトカラムが報告されている。
しかしながら、オリゴdTを高密度で有機や無機担体の表面に修飾することは困難であり、かつ、非常に高コストな表面処理となるため、今後低コストで作成可能なRNA多量吸着担体の開発が必要となっている。
In Non-patent Document 3, polyadenylation (poly A chain) is formed during transcription of messenger RNA from DNA, and this specific poly A chain is used as affinity binding chromatography to convert RNA from a cell lysate or the like. As a column for selective separation and purification, a chromatography column in which a carrier surface ligand: oligothymidine (oligo dT) is immobilized on the surface of cellulose beads has been reported.
However, it is difficult to modify oligo dT on the surface of organic or inorganic carriers at high density, and it requires very high cost surface treatment. Is needed.
以上のとおり、これまでのシリカ粒子等を用いた核酸分離手法においては、核酸抽出液に様々な溶液を複雑に混合することで、核酸分離量やDNA/RNA選択吸着性の向上を試みる例が多数である。 As described above, in the conventional nucleic acid separation method using silica particles or the like, there is an example in which various solutions are complicatedly mixed with a nucleic acid extract to improve the nucleic acid separation amount and the selective adsorption of DNA / RNA. There are many.
一方、シリカ粒子の形状や比表面積、ナノ細孔性、表面修飾などシリカ粒子自身の検討をした例も幾つか報告されている(特許文献4〜7)。
例えば、特許文献4、5には、シリカ粒子の表面にアクセプター基を導入して、機能性物質を表層または内部に含む無孔性のシリカ粒子とすることが記載されている。
また、特許文献6には、メソポーラスシリカの細孔口に、可逆的に結合する官能基を導入して、細孔内に機能性物質を内包させることが記載されている。
さらに、特許文献7には、DNA合成能を有するDNA合成酵素がメソポーラスシリカの細孔に吸着・固定されているDNA合成酵素―シリカ系ナノ粒子空孔材料複合体に関して記載されており、該特許文献には、アミノ基で修飾したシリカ系空孔材料(中心細孔直径:6.2nm)はλ−DNA分子を吸着するが、未修飾のシリカ系空孔材料(中心細孔直径:7.2nm)はDNA分子の吸着が認められず、DNA合成酵素を選択的に固定化できる効果があることが記載されている(実施例5及び図5参照)。
しかしながら、これらの特許文献のいずれにも、リボ核酸の選択的吸着については何ら触れられていない。
On the other hand, there have been reported some examples in which the silica particles themselves were examined, such as the shape, specific surface area, nanoporosity, and surface modification of the silica particles (Patent Documents 4 to 7).
For example, Patent Documents 4 and 5 describe that an acceptor group is introduced into the surface of a silica particle to form a nonporous silica particle containing a functional substance in a surface layer or inside.
Patent Document 6 describes that a functional group that reversibly binds to a pore of mesoporous silica is introduced, and a functional substance is included in the pore.
Further, Patent Document 7 describes a DNA synthase-silica-based nanoparticle pore material composite in which a DNA synthase having a DNA synthesizing ability is adsorbed and fixed to pores of mesoporous silica. In the literature, silica-based porosity materials modified with amino groups (central pore diameter: 6.2 nm) adsorb λ-DNA molecules, but unmodified silica-based porosity materials (central pore diameter: 7. 0 nm). 2 nm) describes that DNA molecules are not adsorbed and that DNA synthase is selectively immobilized (see Example 5 and FIG. 5).
However, none of these patent documents mentions the selective adsorption of ribonucleic acid.
以上のとおり、安定的に核酸、特にRNAを分離吸着する担体として、カオトロピック物質や界面活性剤、アルコール類などを添加することなしに安定的に使用可能な材料であって、かつ、これまでの手法で用いられている吸着部材と比較して、吸着カラム担体当たりのリボ核酸の吸着量が多く、かつ、リボ核酸を選択的に吸着分離可能な材料が求められている。 As described above, as a carrier that stably separates and adsorbs nucleic acids, particularly RNA, it is a material that can be stably used without adding chaotropic substances, surfactants, alcohols, and the like. There is a need for a material that has a larger amount of ribonucleic acid adsorbed per adsorption column carrier and that can selectively adsorb and separate ribonucleic acid as compared with the adsorption member used in the technique.
本発明は、上記現状を鑑みてなされたものであり、種々の特性に優れ、かつ、これまでのカオトロピック剤などを使用する複雑な手法を必要とせずに簡単な吸着手法でリボ核酸を分離回収することが可能なリボ核酸固定用担体、及び該リボ核酸固定用担体を用いたリボ核酸の分離回収方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and has excellent various characteristics, and separates and recovers ribonucleic acid by a simple adsorption method without requiring a complicated method using a conventional chaotropic agent or the like. It is an object of the present invention to provide a carrier for immobilizing ribonucleic acid, and a method for separating and recovering ribonucleic acid using the carrier for immobilizing ribonucleic acid.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、メソ孔を持つアミノ化メソポーラスシリカ粒子が、種々の特性に優れ、核酸分離、特にリボ核酸分離回収用の担体として好適に用いることができるという知見を得た。さらに、検討した結果、該アミノ化メソポーラスシリカの粒子サイズ、細孔サイズ、及びアミノ化量をコントロールすることにより、デオキシリボ核酸及びリボ核酸を含有する液からリボ核酸を特異的に吸着させることができることが判明した。 The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, aminated mesoporous silica particles having mesopores are excellent in various characteristics, and are suitably used as a carrier for nucleic acid separation, particularly ribonucleic acid separation and recovery. It has been found that it can be used. Further, as a result of the study, it was found that by controlling the particle size, pore size, and amination amount of the aminated mesoporous silica, ribonucleic acid can be specifically adsorbed from a liquid containing deoxyribonucleic acid and ribonucleic acid. There was found.
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]リボ核酸を選択的に吸着可能なメソ孔を有するアミノ化メソポーラスシリカ粒子からなることを特徴とするリボ核酸固定化用担体。
[2]前記アミノ化メソポーラスシリカが、アミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の混合物からゾルゲル反応により形成されたものであることを特徴とする[1]に記載のリボ核酸固定化用担体。
[3]前記混合物中のアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合物が5〜40モル%であることを特徴とする[2]に記載のリボ核酸固定化用担体。
[4]前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の細孔径が2〜20nmの範囲にあることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のリボ核酸固定化用担体。
[5]前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の粒子径が50nm〜300nmの範囲にあることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のリボ核酸固定化用担体。
[6]リボ核酸を含有する液から、カオトロピック剤を用いることなく、固定化用担体にリボ核酸を吸着させてリボ核酸を分離・回収する方法であって、該固体化担体としてアミノ化メソポーラスシリカ粒子を用いることを特徴とするリボ核酸の分離回収方法。
[7]前記アミノ化メソポーラスシリカの粒子径、細孔径、及びアミノ化量をコントロールすることにより、デオキシリボ核酸及びリボ核酸を含有する液からリボ核酸を特異的に吸着させることを特徴とする[6]に記載のリボ核酸の分離回収方法。
[8]前記アミノ化メソポーラスシリカがアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の混合物からゾルゲル反応により形成されるものであって、該混合物中のアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合が5〜40モル%であることを特徴とする[6]又は[7]に記載のリボ核酸の分離回収方法。
[9]前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の細孔径が2〜20nmの範囲にあることを特徴とする[6]〜[8]のいずれかに記載のリボ核酸の分離回収方法。
[10]前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の粒子径が50nm〜300nmの範囲にあることを特徴とする[6]〜[9]のいずれかに記載のリボ核酸の分離回収方法。
[11]水とメソ孔形成用有機化合物とを混合してミセルを形成し、ミセル含有液を調製する工程(1)と、
前工程で得られたミセル含有液に、アミノ基を有するシラン化合物及びアミノ基を有しないシラン化合物を混合したシリカ前駆体を添加する工程(2)と、
前記シリカ前駆体が添加された前記ミセル含有液をゾルゲル反応させて有機物―シリカ中間体を形成する工程(3)と、
前記有機物―シリカ中間体を洗浄する工程(4)と、
を備えることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載のRNA固定化用担体の製造方法。
[12]前記シリカ前駆体におけるアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合が5〜40モル%であることを特徴とする[11]に記載のRNA固定化用担体の製造方法。
The present invention has been completed based on these findings, and according to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A carrier for immobilizing ribonucleic acid, comprising aminated mesoporous silica particles having mesopores capable of selectively adsorbing ribonucleic acid.
[2] The ribonucleic acid immobilization according to [1], wherein the aminated mesoporous silica is formed by a sol-gel reaction from a mixture of a silane compound having an amino group and a silane compound having no amino group. Carrier.
[3] When the total of the silane compound having an amino group and the silane compound having no amino group in the mixture is 100 mol%, the silane compound having an amino group is 5 to 40 mol%. The carrier for immobilizing ribonucleic acid according to [2].
[4] The carrier for immobilizing ribonucleic acid according to any one of [1] to [3], wherein the pore diameter of the aminated mesoporous silica particles is in a range of 2 to 20 nm.
[5] The carrier for immobilizing ribonucleic acid according to any one of [1] to [4], wherein the aminated mesoporous silica particles have a particle diameter in a range of 50 nm to 300 nm.
[6] A method for separating and recovering ribonucleic acid from a liquid containing ribonucleic acid by adsorbing the ribonucleic acid onto a carrier for immobilization without using a chaotropic agent, wherein the solidified carrier is aminated mesoporous silica. A method for separating and recovering ribonucleic acid, comprising using particles.
[7] A ribonucleic acid is specifically adsorbed from a liquid containing deoxyribonucleic acid and ribonucleic acid by controlling the particle diameter, pore diameter, and amination amount of the aminated mesoporous silica [6]. ] The method for separating and recovering ribonucleic acid according to [1].
[8] The aminated mesoporous silica is formed by a sol-gel reaction from a mixture of a silane compound having an amino group and a silane compound having no amino group, and the silane compound having an amino group and the amino group The method for separating and recovering ribonucleic acid according to [6] or [7], wherein the silane compound having an amino group is 5 to 40% by mole, assuming that the total of the silane compounds having no amino acid is 100 mol%. .
[9] The method for separating and recovering ribonucleic acid according to any one of [6] to [8], wherein the pore diameter of the aminated mesoporous silica particles is in a range of 2 to 20 nm.
[10] The method for separating and recovering ribonucleic acid according to any one of [6] to [9], wherein the aminated mesoporous silica particles have a particle diameter in a range of 50 nm to 300 nm.
[11] a step (1) of mixing water and an organic compound for forming mesopores to form micelles and prepare a micelle-containing liquid;
A step (2) of adding a silica precursor obtained by mixing a silane compound having an amino group and a silane compound having no amino group to the micelle-containing liquid obtained in the previous step;
A step (3) of forming an organic-silica intermediate by subjecting the micelle-containing liquid to which the silica precursor has been added to a sol-gel reaction;
Washing the organic substance-silica intermediate (4);
The method for producing a carrier for immobilizing RNA according to any one of [1] to [5], comprising:
[12] When the total of the silane compound having an amino group and the silane compound having no amino group in the silica precursor is 100 mol%, the silane compound having an amino group is 5 to 40 mol%. The method for producing a carrier for immobilizing RNA according to [11].
本発明によれば、アミノ化メソポーラスシリカ粒子をRNA固定化用担体として用いることにより、カオトロピック物質や界面活性剤、アルコール類などを添加することなしに安定的にRNAを吸着して、回収することが可能となる。また、本発明におけるRNA固定化用担体を、RNA分離吸着カラムとして使用する場合には、シリカの持つ高強度や耐薬品性、焼成による再生利用可能などの利点を持つ。 According to the present invention, by using aminated mesoporous silica particles as a carrier for immobilizing RNA, it is possible to stably adsorb and recover RNA without adding chaotropic substances, surfactants, alcohols, and the like. Becomes possible. When the carrier for immobilizing RNA according to the present invention is used as an RNA separation / adsorption column, it has advantages such as high strength, chemical resistance and recyclable properties of silica.
本発明のリボ核酸固定化用担体は、リボ核酸を選択的に吸着可能なメソ孔を有するアミノ化メソポーラスシリカ粒子からなることを特徴とする。
また、本発明の方法は、該リボ核酸固定化用担体を用い、リボ核酸を含有する液から、カオトロピック剤を用いることなく、該固定化用担体にリボ核酸を吸着させてリボ核酸を分離・回収することを特徴とするものである。
The ribonucleic acid-immobilizing carrier of the present invention is characterized by comprising aminated mesoporous silica particles having mesopores capable of selectively adsorbing ribonucleic acid.
Further, the method of the present invention uses the ribonucleic acid-immobilizing carrier, and separates the ribonucleic acid by adsorbing the ribonucleic acid onto the immobilizing carrier from the liquid containing the ribonucleic acid without using a chaotropic agent. It is characterized by being collected.
最初に、本発明のRNA固定化担体及びその製造方法について詳しく説明する。 First, the RNA-immobilized carrier of the present invention and the method for producing the same will be described in detail.
1.アミノ化メソポーラスシリカ粒子
本発明のアミノ化メソポーラスシリカ粒子は、RNAを多量に吸着し、かつ、構造の類似したDNAの吸着を最低限に抑えた選択的吸着特性を持つメソポーラスシリカ粒子である。
1. Aminated Mesoporous Silica Particles The aminated mesoporous silica particles of the present invention are mesoporous silica particles having a selective adsorption property of adsorbing a large amount of RNA and minimizing the adsorption of DNA having a similar structure.
(1)核酸(DNA及びRNA)
本発明において、「核酸」とは、デオキシリボ核酸(DNA)及びリボ核酸(RNA)を意味する。核酸とは、分子中に核酸塩基、糖、リン酸基からなる鎖状の分子であり、通常、DNAは分子内水素結合により2本鎖を形成しているが、RNAは1本鎖で存在する。また中性条件下の水溶液中では、核酸は、リン酸基の影響で強い負電荷を持つ。
(1) Nucleic acids (DNA and RNA)
In the present invention, “nucleic acid” means deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). Nucleic acid is a chain molecule consisting of nucleobases, sugars, and phosphate groups in the molecule. Usually, DNA forms a double strand by intramolecular hydrogen bonding, while RNA exists as a single strand. I do. In an aqueous solution under neutral conditions, nucleic acids have a strong negative charge due to the influence of phosphate groups.
(2)吸着
本発明において、「吸着」とは化学的吸着を意味する。つまりアミノ化メソポーラスシリカ粒子に存在するアミノ基が持つ正電荷と核酸内にあるリン酸基が持つ負電荷の静電的相互作用について、吸着をしている。
(2) Adsorption In the present invention, “adsorption” means chemical adsorption. That is, adsorption is performed on the electrostatic interaction between the positive charge of the amino group present in the aminated mesoporous silica particles and the negative charge of the phosphate group in the nucleic acid.
(3)アミノ化メソポーラスシリカ粒子
本発明において、「アミノ化メソポーラスシリカ粒子」とは、その基本骨格にアミノ基を有するシラン化合物由来の構造を有するものであり、メソ領域(2〜50nm)にメソ孔を持つ粒子のことを意味する。
(3) Aminated mesoporous silica particles In the present invention, the “aminated mesoporous silica particles” have a structure derived from a silane compound having an amino group in the basic skeleton, and have a meso region (2 to 50 nm). It means particles with pores.
アミノ化メソポーラスシリカ粒子のBET法によるメソ孔サイズは、特に限定されないが、上述のように、2〜50nmであり、好ましくは、2〜20nmであり、さらに好ましくは、5〜10nmである。
アミノ化メソポーラスシリカ粒子に吸着されるリボ核酸の分子サイズが、5〜10nm程度である。つまり、メソ孔が5〜10nmであるシリカは、RNAのサイズと同程度となり、RNAが、メソ孔表面のアミノ基に効率的に吸着できるからである。
Although the mesopore size of the aminated mesoporous silica particles by the BET method is not particularly limited, as described above, it is 2 to 50 nm, preferably 2 to 20 nm, and more preferably 5 to 10 nm.
The molecular size of the ribonucleic acid adsorbed on the aminated mesoporous silica particles is about 5 to 10 nm. In other words, silica having mesopores of 5 to 10 nm has the same size as RNA, and RNA can be efficiently adsorbed to amino groups on the surface of mesopores.
アミノ化メソポーラスシリカ粒子のSEM観察による粒子径は、特に限定されない。粒子径は、好ましくは50〜1000nmであり、より好ましくは、50〜500nmであり、さらに好ましくは50〜150nmである。この範囲内であると、粒子の分散性が高くなり、RNAの吸着性も上昇する。つまり、単位重量当たりのアミノ化メソポーラスシリカ粒子へのRNAの吸着量が上昇する。 The particle size of the aminated mesoporous silica particles by SEM observation is not particularly limited. The particle diameter is preferably from 50 to 1000 nm, more preferably from 50 to 500 nm, and still more preferably from 50 to 150 nm. When the content is within this range, the dispersibility of the particles becomes high, and the adsorbability of RNA also increases. That is, the amount of RNA adsorbed on the aminated mesoporous silica particles per unit weight increases.
アミノ化メソポーラスシリカ粒子のBET法による比表面積は、特に限定されないが、通常15〜1000m2/gであり、好ましくは、50〜1000m2/gであり、さらに好ましくは、100〜1000m2/gである。この範囲内であると、単位重量当たりのアミノ化メソポーラスシリカ粒子へのRNAの吸着量が大きく上昇するためである。
また、アミノ化メソポーラスシリカ粒子のBET法による細孔体積量は、特に限定されないが、通常0.01〜2cm3/gであり、好ましくは、0.1〜2m3/gであり、さらに好ましくは、0.5〜2cm3/gである。この範囲内であると、分子サイズの小さいRNAが、アミノ化メソポーラスシリカ粒子のメソ孔内での吸着量が上昇し、DNAとの選択的分離能が高くなるためである。
The specific surface area of the aminated mesoporous silica particles by the BET method is not particularly limited, but is usually 15 to 1000 m 2 / g, preferably 50 to 1000 m 2 / g, and more preferably 100 to 1000 m 2 / g. It is. This is because if the amount is within this range, the amount of RNA adsorbed on the aminated mesoporous silica particles per unit weight increases significantly.
The volume of pore volume of the aminated mesoporous silica particles by the BET method is not particularly limited, but is usually 0.01 to 2 cm 3 / g, preferably 0.1 to 2 m 3 / g, and more preferably. Is from 0.5 to 2 cm 3 / g. This is because if the amount is within this range, the amount of RNA having a small molecular size adsorbed in the mesopores of the aminated mesoporous silica particles increases, and the ability to selectively separate RNA from DNA increases.
2.アミノ化メソポーラスシリカ粒子の製造方法
本発明のアミノ化メソポーラスシリカ粒子は、その基本骨格に、アミノ基を有するシラン化合物由来の構造を有するものである。
通常、アミノ基を有するメソポーラスシリカを得る方法としては、メソポーラスシリカを合成した後にアミノ基を導入する方法と、合成する際に同時にアミノ基を導入する方法とがあるが、本発明においては、後者の方法、具体的には、アミノ基を含有するシラン化合物とアミノ基を含有しないシラン化合物とを必要な比率で混合して、ゾルゲル反応を開始させ、SiO2骨格内にアミノ基を含有させる方法が好ましく用いられる。
後述するとおり、本発明においては、アミノ化メソポーラスシリカの粒子径、細孔径、及びアミノ化量を最適化することにより、高い核酸選択的吸着特性(RNA/DNA値)を得ることができるが、前者の方法では、粒子径、細孔径、及びアミノ化量をコントロールすることが困難であるためである。
2. Method for Producing Aminated Mesoporous Silica Particles The aminated mesoporous silica particles of the present invention have a structure derived from a silane compound having an amino group in the basic skeleton.
Usually, as a method for obtaining mesoporous silica having an amino group, there are a method of introducing an amino group after synthesizing the mesoporous silica, and a method of simultaneously introducing an amino group during the synthesis. In the present invention, the latter method is used. More specifically, a method in which a silane compound containing an amino group and a silane compound not containing an amino group are mixed in a required ratio to start a sol-gel reaction and to contain an amino group in a SiO 2 skeleton. Is preferably used.
As described below, in the present invention, high nucleic acid selective adsorption characteristics (RNA / DNA value) can be obtained by optimizing the particle size, pore size, and amination amount of the aminated mesoporous silica. This is because it is difficult to control the particle size, the pore size, and the amount of amination by the former method.
本発明のアミノ化メソポーラスシリカ粒子の製造方法は、水とメソ孔形成用有機化合物とを混合して、ミセルを形成し、ミセル含有液を調製する、ミセル含有液調製工程(1)と、前工程で得られたミセル含有液にシリカ前駆体を添加する、シリカ前駆体添加工程(2)と、前記シリカ前駆体が添加された前記ミセル含有液をゾルゲル反応させて有機物−シリカ中間体を形成する、中間体形成工程(3)と、有機物−シリカ中間体から有機物を洗浄除去して、メソ孔を形成する、洗浄工程(4)と、を備えることを特徴とする。 The method for producing aminated mesoporous silica particles according to the present invention comprises a micelle-containing liquid preparation step (1) in which water and an organic compound for forming mesopores are mixed to form micelles, and a micelle-containing liquid is prepared. A silica precursor addition step (2) of adding a silica precursor to the micelle-containing liquid obtained in the step, and a sol-gel reaction of the micelle-containing liquid to which the silica precursor has been added to form an organic-silica intermediate (3) washing the organic matter from the organic matter-silica intermediate to form mesopores (4).
図1に、本発明のアミノ化メソポーラスシリカ粒子の好ましい製造方法の一例を示す。
以下、各工程について説明する。
(1)ミセル含有液調製工程
この工程はミセル含有液調整工程として、メソ孔形成用有機化合物を水溶液中に溶解分散させ、均一なミセルを形成させるものである。
メソ孔形成用有機化合物としては、有機化合物であれば特に限定されないが、界面活性剤が好ましい。
メソ孔形成のための有機化合物としては、例えば、塩化アルキルアンモニウムトリメチルや臭化アルキルアンモニウムトリメチル等のイオン性界面活性剤や、分子量6,000〜30,000を持つポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイド系のトリブロックコポリマー(P123、F108、F127など、アルドリッチ-シグマ社製)や、分子量1,000〜20,000を持つポリエチレングリコールモノセチルエーテル系の非イオン性界面活性剤(Brij30、Brij58など、アルドリッチ-シグマ社製)などが、利用可能である。有機化合物は、単独で、又は2種以上用いることができる。
これらの有機化合物の中でも、塩化アルキルアンモニウムトリメチルや臭化アルキルアンモニウムトリメチル等のイオン性界面活性剤が好ましい。
塩化アルキルアンモニウムトリメチルは、水溶液中で溶解性が高く、ミセルも形成されやすい。そのため、2〜5nmのメソ孔が比較的均一サイズで得られることが多い。
FIG. 1 shows an example of a preferred method for producing the aminated mesoporous silica particles of the present invention.
Hereinafter, each step will be described.
(1) Micelle-Containing Liquid Preparation Step In this step, as a micelle-containing liquid preparation step, an organic compound for forming mesopores is dissolved and dispersed in an aqueous solution to form uniform micelles.
The organic compound for forming mesopores is not particularly limited as long as it is an organic compound, but a surfactant is preferable.
Examples of the organic compound for forming mesopores include ionic surfactants such as alkylammonium trimethyl chloride and alkylammonium trimethyl bromide, and triblock copolymers of polyethylene oxide and polypropylene oxide having a molecular weight of 6,000 to 30,000 (P123 , F108, F127, etc., available from Aldrich-Sigma), and polyethylene glycol monocetyl ether-based nonionic surfactants having a molecular weight of 1,000 to 20,000 (Brij30, Brij58, etc., manufactured by Aldrich-Sigma) It is. The organic compounds can be used alone or in combination of two or more.
Among these organic compounds, ionic surfactants such as alkyl ammonium trimethyl chloride and alkyl ammonium trimethyl bromide are preferable.
Alkyl ammonium trimethyl chloride has high solubility in an aqueous solution, and micelles are easily formed. For this reason, mesopores of 2 to 5 nm are often obtained with a relatively uniform size.
また、この工程では、必要に応じて、ミセルを膨潤させてメソ孔の孔径サイズを調節するための溶剤(有機膨潤剤)を混合する。
該溶剤としては、特に限定されないが、例えば、1,2-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,4-ジメチルベンゼン、1,2,3-トリメチルベンゼン、1,3,5-トリメチルベンゼン、1,2,4-トリメチルベンゼン、1,2,5-トリメチルベンゼン、1,3,4-トリメチルベンゼン、1,2,3-トリイソプロピルベンゼン、1,3,5-トリプロピルベンゼンなどのアルキル置換ベンゼン系の芳香族化合物や、ヘキサン、オクタン、デカン、ヘキサデカン等のアルカン系化合物が挙げられる。溶剤は、単独で、又は2種以上用いることができる。
これらの溶剤の中でも、1,3,5-トリメチルベンゼンが好適である。1,3,5-トリメチルベンゼンは、疎水性が高く分子構造が均一であるため、上述のトリブロックコポリマー(P123)などと混合が容易であり、メソ孔径サイズの調整がしやすい。
In this step, if necessary, a solvent (organic swelling agent) for swelling the micelles and adjusting the pore size of the mesopores is mixed.
The solvent is not particularly limited, but includes, for example, 1,2-dimethylbenzene, 1,3-dimethylbenzene, 1,4-dimethylbenzene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene , 1,2,4-trimethylbenzene, 1,2,5-trimethylbenzene, 1,3,4-trimethylbenzene, 1,2,3-triisopropylbenzene, 1,3,5-tripropylbenzene and other alkyl Examples include a substituted benzene-based aromatic compound and an alkane-based compound such as hexane, octane, decane, and hexadecane. The solvents can be used alone or in combination of two or more.
Among these solvents, 1,3,5-trimethylbenzene is preferred. Since 1,3,5-trimethylbenzene has high hydrophobicity and a uniform molecular structure, it can be easily mixed with the above-mentioned triblock copolymer (P123) and the like, and the mesopore size can be easily adjusted.
メソ孔形成用有機化合物と溶剤との混合比率は特に限定されない。メソ孔形成用有機化合物を100重量部とした場合に、溶剤は、通常10〜500重量部であり、好ましくは、10〜100重量部であり、さらに好ましくは10〜50重量部である。混合比率をこの範囲とすると、核酸のサイズ(4〜10nm)と同程度のメソ孔(3〜15nm)を形成やすいからである。 The mixing ratio of the organic compound for forming mesopores and the solvent is not particularly limited. When the amount of the organic compound for forming mesopores is 100 parts by weight, the amount of the solvent is usually 10 to 500 parts by weight, preferably 10 to 100 parts by weight, and more preferably 10 to 50 parts by weight. This is because if the mixing ratio is within this range, mesopores (3 to 15 nm) of the same size as the nucleic acid size (4 to 10 nm) are easily formed.
(2)シリカ前駆体添加工程
この工程は、アミノ化メソポーラスシリカ粒子を製造するために、前工程で作製したミセル含有液中にシリカ前駆体の添加を行うものである。
「シリカ前駆体」としては、アミノ基を有するシラン化合物(アミノ化シラン化合物)及びアミノ基を有しないシラン化合物を混合したものを用いるが、いずれのシラン化合物にも、メソポーラスシリカ粒子の骨格原料としてよく知られたシリコンアルコキシドを好適に用いることができる。
(2) Silica Precursor Addition Step In this step, in order to produce aminated mesoporous silica particles, a silica precursor is added to the micelle-containing liquid prepared in the previous step.
As the “silica precursor”, a mixture of a silane compound having an amino group (aminated silane compound) and a silane compound having no amino group is used, and any of the silane compounds is used as a skeleton raw material of mesoporous silica particles. A well-known silicon alkoxide can be suitably used.
シリコンアルコキシドとしては、特に限定されないが、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n-プロピルエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシランなどが用いられ、好ましくは、テトラメトキシシラン(TMOS)であり、より好ましくは、テトラエトキシシラン(TEOS)である。シリコンアルコキシドは、単独で、又は2種以上用いることができる。 Although it does not specifically limit as a silicon alkoxide, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), tetrapropoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propylethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane , Dimethyldiethoxysilane or the like is used, preferably tetramethoxysilane (TMOS), and more preferably tetraethoxysilane (TEOS). Silicon alkoxides can be used alone or in combination of two or more.
アミノ基原料となる、シリコンアルコキシドに混合するアミノ化シリコンアルコキシドとしては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン, N-(6-アミノヘキシル)アミノプロピルトリエトキシシラ, (3-トリエトキシシリルプロピル-ジエチチレントリアミンなどが用いられ、好ましくは、3-アミノプロピルトリエトキシシランである。
アミノ化シリコンアルコキシドは、単独で、又は2種以上用いることができる。
As the amino group raw material, aminated silicon alkoxide mixed with silicon alkoxide includes 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (6-aminohexyl) ) Aminopropyltriethoxysila, (3-triethoxysilylpropyl-diethylenetriamine) and the like are used, and preferred is 3-aminopropyltriethoxysilane.
The aminated silicon alkoxide can be used alone or in combination of two or more.
「シリカ前駆体」である、アミノ基を有するシラン化合物(アミノ化シラン化合物)及びアミノ基を有しないシラン化合物の混合比率は特に限定されないが、アミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合が5〜40モル%、好ましくは5〜30モル%、さらに好ましくは5〜20モル%である。
混合比率をこの範囲にすると、合成されたアミノ化メソポーラス粒子への核酸、特にリボ核酸の吸着量が最大となるが、40モル%を超えると、アミノ化メソポースシリカ粒子の合成自体が困難となり、また、5モル%より少ない場合は、合成されたアミノ化メソポーラスシリカ粒子への核酸とくにリボ核酸の充分な吸着量が得られない。
また、混合比率の増加に伴い、リボ核酸(RNA)の吸着量は大きく変化しないが、デオキシリボ核酸(DNA)の吸着量は増加し、その結果、核酸選択的吸着特性(RNA/DNA値)はが低下する。したがって、核酸選択的吸着特性からすると、混合比率は、好ましくは5〜30モル%、より好ましくは5〜20モル%である。
The mixing ratio of the silane compound having an amino group (aminated silane compound) and the silane compound having no amino group, which is the “silica precursor”, is not particularly limited, but the silane compound having an amino group and the silane compound having no amino group are included. When the total of the compounds is 100 mol%, the silane compound having an amino group is 5 to 40 mol%, preferably 5 to 30 mol%, more preferably 5 to 20 mol%.
When the mixing ratio is in this range, the amount of nucleic acid, particularly ribonucleic acid, adsorbed to the synthesized aminated mesoporous particles is maximized. However, when the mixing ratio exceeds 40 mol%, the synthesis of the aminated mesoporous silica particles itself becomes difficult, and If the amount is less than 5 mol%, a sufficient amount of nucleic acid, particularly ribonucleic acid, adsorbed on the synthesized aminated mesoporous silica particles cannot be obtained.
Further, as the mixing ratio increases, the adsorption amount of ribonucleic acid (RNA) does not change significantly, but the adsorption amount of deoxyribonucleic acid (DNA) increases. As a result, the nucleic acid selective adsorption characteristics (RNA / DNA value) Decrease. Therefore, from the viewpoint of the nucleic acid-selective adsorption characteristics, the mixing ratio is preferably 5 to 30 mol%, more preferably 5 to 20 mol%.
なお、上記説明では、(1)ミセル含有液調製工程の後に、(2)シリカ前駆体添加工程を行うとしたが、これらの工程の順序、すなわち、メソ孔形成用有機化合物と溶剤とシリカ前駆体の混合順序は特に限定されない。
例えば、メソ孔形成用有機化合物と溶剤とを予め混合して、この混合溶液にシリカ前駆体を更に混合してもよいし、あるいは、メソ孔形成用有機化合物と溶剤とシリカ前駆体とを略同時に混合してもよい。
しかしながら、シリカ前駆体は、吸湿性および分解性も高いため、本製造方法では、メソ孔形成用有機化合物と溶剤とを予め混合して充分に攪拌をした後、この混合溶液にシリカ前駆体を更に混合することが好ましい。
In the above description, the (2) silica precursor addition step is performed after the (1) micelle-containing liquid preparation step, but the order of these steps, that is, the mesopore forming organic compound, the solvent, and the silica precursor The order of mixing the bodies is not particularly limited.
For example, an organic compound for forming a mesopore and a solvent may be mixed in advance, and a silica precursor may be further mixed with the mixed solution, or the organic compound for forming a mesopore, a solvent, and a silica precursor may be substantially mixed. You may mix simultaneously.
However, since the silica precursor has high hygroscopicity and decomposability, in the present production method, the mesopore forming organic compound and the solvent are preliminarily mixed and sufficiently stirred, and then the silica precursor is added to the mixed solution. Further mixing is preferred.
(3)中間体形成工程
この工程は、前工程で得られたメソ孔形成用有機化合物とシリカ前駆体の混合液をゾルゲル反応させて有機物―シリカ中間体を形成する工程である。
すなわち、シリカ前駆体として用いたアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシランカ化物の混合物から、アミノ化シリカに変換する工程である。
本工程では、最初に、用いたシリカ前駆体のゾルゲル反応を促進させるために、酸あるいは塩基を、シリカ前駆体とメソ孔形成用有機化合物の混合溶液中に添加する必要がある。酸又は塩基の添加により、メソ孔形成用有機化合物が形成するミセルの周囲で、ゾル−ゲル反応を誘導し、水酸化シリコンが形成される。
酸あるいは塩基としては、特に限定されないが、例えば、酸として塩酸、硫酸、硝酸などがあり、塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水などは上げられる。これらの溶剤の中でも、酸としては塩酸、塩基として水酸化ナトリウムが好適である。この2つは、ゾルゲル反応を促進させるのみでなく、目的物であるアミノ化メソポーラスシリカの合成収率を高くすることができる。
(3) Intermediate Forming Step This step is a step in which a mixture of the organic compound for forming mesopores and the silica precursor obtained in the previous step is subjected to a sol-gel reaction to form an organic-silica intermediate.
That is, this is a step of converting a mixture of a silane compound having an amino group and a silane carbohydrate having no amino group used as a silica precursor into aminated silica.
In this step, first, an acid or a base needs to be added to a mixed solution of the silica precursor and the organic compound for forming mesopores in order to promote the sol-gel reaction of the used silica precursor. By the addition of an acid or a base, a sol-gel reaction is induced around micelles formed by the organic compound for forming mesopores, and silicon hydroxide is formed.
The acid or base is not particularly limited. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid. Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and aqueous ammonia. Among these solvents, hydrochloric acid is preferred as the acid, and sodium hydroxide is preferred as the base. These two can not only promote the sol-gel reaction but also increase the synthesis yield of the target aminated mesoporous silica.
次に、前記のゾルゲル反応で形成された水酸化シリコンをシリカに変換するために、10℃〜70℃の温度条件下で、1〜48時間加熱する。好ましくは、室温(25℃付近)で12時間反応させる。この条件下で、溶液中の有機物との複合化が効率的に進行し、有機物−シリカ中間体が形成される。 Next, in order to convert the silicon hydroxide formed by the sol-gel reaction into silica, heating is performed under a temperature condition of 10 ° C to 70 ° C for 1 to 48 hours. Preferably, the reaction is carried out at room temperature (around 25 ° C.) for 12 hours. Under these conditions, complexation with the organic substance in the solution proceeds efficiently, and an organic substance-silica intermediate is formed.
(4)洗浄工程
この工程は、有機物を除去して、メソ孔を形成するために行う工程である。
通常のメソポーラスシリカ粒子の製造においては、焼成により、有機物の除去及びメソ孔の形成を行うのが一般的であるが、焼成によりシランに導入されたアミノ基が分解することを防止するために、本発明においては、洗浄により行うものである。
具体的には、前項(0037)で合成された有機物−シリカ中間体の有機物を除去するために、有機溶媒中で加熱還流し、目的物であるメソポーラスシリカ粒子を得るものである。
使用する有機溶媒としては特に限定されないが、メタノール、エタノール、n-プロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、N,N’-ジメチルアミドなどのアミド類などが用いられ、好ましくは、メタノール、エタノールであり、より好ましくは、エタノールである。エタノールは、メソ孔形成のための有機化合物であるイオン性界面活性剤やトリブロックコポリマーを十分に溶解させるために、有機物−シリカ中間体からの有機物の除去を効率的に行うことができる。
(4) Cleaning Step This step is performed to remove organic substances and form mesopores.
In the production of ordinary mesoporous silica particles, it is common to remove organic substances and form mesopores by firing, but in order to prevent the amino groups introduced into the silane from being decomposed by firing, In the present invention, the cleaning is performed.
Specifically, in order to remove the organic substance of the organic substance-silica intermediate synthesized in the above section (0037), the organic substance is heated and refluxed in an organic solvent to obtain mesoporous silica particles as a target substance.
The organic solvent used is not particularly limited, but methanol, ethanol, alcohols such as n-propanol, ketones such as acetone, amides such as N, N'-dimethylamide, and the like are preferably used. Ethanol, more preferably ethanol. Ethanol can efficiently remove an organic substance from an organic substance-silica intermediate in order to sufficiently dissolve an ionic surfactant and a triblock copolymer which are organic compounds for forming mesopores.
また加熱時間は、1〜48時間が好ましいが、より好ましくは48時間である。この条件下では、有機物−シリカ中間体からの有機物の溶解除去が、ほぼ100%達成されるためである。 The heating time is preferably from 1 to 48 hours, more preferably 48 hours. Under these conditions, almost 100% of the organic substance is dissolved and removed from the organic substance-silica intermediate.
上記方法によれば、細孔経2〜50nmを持ち、窒素吸脱着法による算出された比表面積と細孔体積が100〜1000m2/g、0.5〜3.0cm3/gを示し、粒子径が50〜300nm程度のアミノ化メソポーラスシリカ粒子を得ることができる。 According to the above method, having a pore diameter of 2 to 50 nm, the specific surface area and the pore volume calculated by the nitrogen adsorption / desorption method are 100 to 1000 m 2 / g, and 0.5 to 3.0 cm 3 / g, Aminated mesoporous silica particles having a particle diameter of about 50 to 300 nm can be obtained.
3.RNAが吸着しているアミノ化メソポーラスシリカ粒子
本発明のリボ核酸(RNA)が吸着しているアミノ化メソポーラスシリカ粒子は、シリカ表面に存在するアミノ基に、RNAが静電相互作用で吸着されていることを特徴とする。
図2は、本発明に用いるリボ核酸固定用担体の模式図であり、平均細孔径2〜5nmサイズのメソ孔を持つメソポーラスシリカ粒子骨格中に、アミノ基を含有するアルキルシランを混合させて得られたシリカ粒子の表面にRNAが吸着した様子を模式的に示すものである。
「核酸」、「吸着」、「アミノ化メソポーラスシリカ粒子」については、上記1.の説明をそのまま適用できる。
3. Aminated mesoporous silica particles to which RNA is adsorbed The aminated mesoporous silica particles to which the ribonucleic acid (RNA) of the present invention is adsorbed are such that RNA is adsorbed to amino groups present on the silica surface by electrostatic interaction. It is characterized by being.
FIG. 2 is a schematic view of a ribonucleic acid-immobilizing carrier used in the present invention, which is obtained by mixing an amino group-containing alkylsilane in a mesoporous silica particle skeleton having mesopores having an average pore diameter of 2 to 5 nm. 4 schematically shows a state in which RNA is adsorbed on the surface of the obtained silica particles.
The “nucleic acid”, “adsorption”, and “aminated mesoporous silica particles” are described in 1. above. Can be applied as it is.
次に、前述のRNA固体化用担体を用いた、RNAの分離・回収について、以下に記載する。
核酸(DNAあるいはRNA)をリン酸緩衝液、トリス緩衝液、酢酸緩衝液、HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)、MOPS(2-Hydroxy-3- morpholino-1-propanesulfonic acid)緩衝液などの緩衝液中に溶解し、溶液中に合成したアミノ化メソポーラスシリカ粒子を混合する。その混合液を一晩室温で撹拌して、アミノ基の正電荷と核酸の負電荷を利用した静電的結合による、シリカ表面に核酸を吸着させる。その後、遠心分離によりシリカ−核酸複合体を回収する。核酸を溶解させる緩衝液としては、中性付近のリン酸緩衝液やトリス緩衝液が望ましい。特にトリス緩衝液が好適である。中性のトリス緩衝液は、溶解させた核酸の構造が最も安定となるからである。再度塩溶液中に懸濁して、アミノ基に結合した核酸分子を分離することができる。
Next, separation and recovery of RNA using the above-described carrier for solidifying RNA will be described below.
Nucleic acid (DNA or RNA) is converted to phosphate buffer, Tris buffer, acetate buffer, HEPES (4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid), MOPS (2-Hydroxy-3- morpholino-1-propanesulfonic acid) A) Dissolved in a buffer such as a buffer and mixed with the aminated mesoporous silica particles synthesized in the solution. The mixture is stirred overnight at room temperature to allow the nucleic acid to be adsorbed on the silica surface by electrostatic bonding utilizing the positive charge of the amino group and the negative charge of the nucleic acid. Thereafter, the silica-nucleic acid complex is recovered by centrifugation. As a buffer for dissolving nucleic acids, a phosphate buffer or Tris buffer near neutrality is desirable. Particularly, Tris buffer is preferable. This is because the structure of the dissolved nucleic acid is most stable in the neutral Tris buffer. The nucleic acid molecule bound to the amino group can be separated by suspending again in the salt solution.
核酸が吸着したアミノ化メソポーラスシリカ粒子からの核酸の回収は、以下の様に行う。
塩化ナトリウムや塩化カリウム、硫酸ナトリウムなどの塩を含む溶液中に、核酸吸着アミノ化メソポーラスシリカ粒子を懸濁する。1〜12時間室温で撹拌することで核酸を塩溶液中に回収することができる。この時に使用する塩溶液は、塩化ナトリウムや塩化カリウムが望ましい。その中で塩化ナトリウムが好適である。塩化ナトリウムは、安価でかつ、核酸の回収率を100%にすることができるからである。
The recovery of nucleic acids from aminated mesoporous silica particles to which nucleic acids have been adsorbed is performed as follows.
The nucleic acid-adsorbed aminated mesoporous silica particles are suspended in a solution containing a salt such as sodium chloride, potassium chloride, and sodium sulfate. The nucleic acid can be recovered in a salt solution by stirring at room temperature for 1 to 12 hours. The salt solution used at this time is preferably sodium chloride or potassium chloride. Among them, sodium chloride is preferred. This is because sodium chloride is inexpensive and can achieve a nucleic acid recovery of 100%.
回収したアミノ化メソポーラスシリカ粒子は、上述に記載した通りの手法により、再度、RNAの分離吸着剤として利用が可能である。 The collected aminated mesoporous silica particles can be reused as an RNA separation adsorbent again by the method described above.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1:アミノ化メソポーラスシリカ粒子の合成)
エタノール(10mL)および蒸留水(76mL)の混合液中に、2.5gの塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムを60℃中で1時間程度かけて十分に溶解させる。その後、室温で一晩混合させた。次に、トリエタノールアミンを2mL添加することで、溶液内を塩基性として、60℃で30分撹拌後すぐに、モル比11/2のテトラエトキシシラン/3−アミノプロピルトリエトキシシランの混合液を3分間程度かけて投入した。その後、50℃で20分および室温で12時間撹拌した。生成した沈殿物を6000回転30分の遠心で分取し、その沈殿を、蒸留水とエタノールで洗浄した。さらに沈殿物は、200mLのエタノール中に分散させ、12時間加熱還流を行い、有機テンプレートである塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムを溶解除去した。アミノ化メソポーラスシリカ粒子分散液を、6000回転30分の遠心で分取し、室温で乾燥することで。目的物を完成させた。
(Example 1: Synthesis of aminated mesoporous silica particles)
2.5 g of hexadecyltrimethylammonium chloride is sufficiently dissolved in a mixture of ethanol (10 mL) and distilled water (76 mL) at 60 ° C. for about 1 hour. Then, it was mixed at room temperature overnight. Next, 2 mL of triethanolamine was added to make the inside of the solution basic, and immediately after stirring at 60 ° C. for 30 minutes, a mixed solution of tetraethoxysilane / 3-aminopropyltriethoxysilane in a molar ratio of 11/2 was used. Over about 3 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 minutes and at room temperature for 12 hours. The resulting precipitate was collected by centrifugation at 6,000 rpm for 30 minutes, and the precipitate was washed with distilled water and ethanol. Further, the precipitate was dispersed in 200 mL of ethanol and heated under reflux for 12 hours to dissolve and remove hexadecyltrimethylammonium chloride as an organic template. The aminated mesoporous silica particle dispersion is collected by centrifugation at 6000 rpm for 30 minutes and dried at room temperature. Completed the object.
また、メソ孔形成用有機化合物である塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムを添加しない以外は、上記実施例と同様にして、メソ孔を持たないシリカ球状粒子(いわゆるStoberシリカ、非特許文献4参照)を合成した。
また、エタノール(10mL)および蒸留水(76mL)の混合液中に、2.5gの塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムを60℃中で1時間程度かけて十分に溶解させた後、メソ孔の孔径サイズを調整するための溶剤(有機膨潤剤)として1,3,5-トリメチルベンゼン2.5gを加えた以外は、前記実施例に記載と同じ合成条件下において、細孔サイズを5nmに増加させたシリカ粒子を合成した。
さらに、前記実施例1において記載したメソポーラスシリカ粒子の合成法の条件下で、主に、エタノールと蒸留水の混合割合を変化させることにより、合成されるシリカ粒子の粒径サイズをコントロールして、粒子径が150nm及び300nmのシリカ粒子を合成した。
Further, silica spherical particles having no mesopores (so-called Stober silica, see Non-Patent Document 4) were synthesized in the same manner as in the above example except that hexadecyltrimethylammonium chloride, which is an organic compound for forming mesopores, was not added. did.
Also, after 2.5 g of hexadecyltrimethylammonium chloride was sufficiently dissolved in a mixture of ethanol (10 mL) and distilled water (76 mL) at 60 ° C. for about 1 hour, the pore size of the mesopores was reduced. Silica having a pore size increased to 5 nm under the same synthesis conditions as described in the above example, except that 2.5 g of 1,3,5-trimethylbenzene was added as a solvent (organic swelling agent) for adjustment. The particles were synthesized.
Further, under the conditions of the method for synthesizing the mesoporous silica particles described in Example 1, mainly by changing the mixing ratio of ethanol and distilled water, to control the particle size of the silica particles to be synthesized, Silica particles having particle diameters of 150 nm and 300 nm were synthesized.
図3に、各種条件で合成したシリカ粒子の命名について記載する。
50nm粒子径(メソ孔なし)TEOS/アミノプロピル比=11/2(84.6%/15.4%モル比)をStoberとした。
また50nm粒子径(メソ孔あり)TEOS/アミノプロピル比=11/2(84.6%/15.4%モル比)をMCM-41c 11/2とし、そのシリカのアミノ基混合量を9/4(69.2%/30.8%モル比)、12/1(92.3%/7.7%モル比)と変化させたシリカを、それぞれMCM-41c 9/4、MCM-41c 12/1とした。
また、MCM-41c 12/1の細孔サイズを5mnに増加させたシリカをMCM-41c 12/1 5nmと命名した。
さらに、MCM-41c 11/2の粒子径を150nm、又は300nmに拡大したシリカを、それぞれMCM-41s 0.15,MCM-41s 0.30とした。
FIG. 3 describes the nomenclature of silica particles synthesized under various conditions.
The 50 nm particle diameter (without mesopores) TEOS / aminopropyl ratio = 11/2 (84.6% / 15.4% molar ratio) was defined as Stober.
The particle diameter of 50 nm (with mesopores) TEOS / aminopropyl ratio = 11/2 (84.6% / 15.4% molar ratio) was set to MCM-41c 11/2, and the amino group mixing amount of the silica was 9/9. 4 (69.2% / 30.8% molar ratio) and 12/1 (92.3% / 7.7% molar ratio) silica were changed to MCM-41c 9/4 and MCM-41c 12, respectively. / 1.
The silica in which the pore size of MCM-41c 12/1 was increased to 5 mn was named MCM-41c 12/1 5 nm.
Further, MCM-41s 0.15 and MCM-41s 0.30 were silicas whose particle diameters of MCM-41c 11/2 were expanded to 150 nm or 300 nm, respectively.
図4は、各種条件で合成したアミノ化メソポーラスシリカ粒子のSEM観察像を示す。
図4のSEM観察像より、合成されたメソポーラスシリカ粒子は球状で、粒径は50〜300nm程度であることがわかった。
FIG. 4 shows SEM observation images of aminated mesoporous silica particles synthesized under various conditions.
From the SEM observation image in FIG. 4, it was found that the synthesized mesoporous silica particles were spherical and had a particle size of about 50 to 300 nm.
得られたシリカ粒子について、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(日本分光製 JASCO MFT-2000 FT-IR spectrophotometer)を用いて分析した。
図5は、実施例で得られたアミノ化シリカ粒子のFT−IR図であり、いずれの粒子の場合も、シリカ由来のピーク(1100cm−1および3400cm−1)、アミノ基由来のピーク(1550cm−1)、及びプロピル基由来のピーク(2980cm−1付近)が観察され、全てのシリカ粒子にアミノプロピル鎖が含まれていることを示している。
The obtained silica particles were analyzed using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) (JASCO MFT-2000 FT-IR spectrophotometer manufactured by JASCO).
FIG. 5 is an FT-IR diagram of the aminated silica particles obtained in the examples. In each case, the peaks derived from silica (1100 cm −1 and 3400 cm −1 ) and the peak derived from the amino group (1550 cm −1 ) were obtained. -1 ) and a peak derived from a propyl group (around 2980 cm -1 ), indicating that all silica particles contain an aminopropyl chain.
(実施例2:各種アミノ化メソポーラスシリカ粒子への核酸の吸着)
各種アミノ化シリカ1.5mgを500μLの10mMトリス塩酸緩衝液pH7.0に十分に混合させた。そこに、核酸(DNA又はRNA:ともにシグマ-アルドリッチ社製)500μg/500μLの10mMトリス塩酸緩衝液pH7.0の溶液を加えて、6時間撹拌することで、アミノ化シリカ表面上に核酸を吸着させた。その後、12,000回転で10分間遠心することで、シリカを沈殿分離させ、上澄み溶液に残存する未吸着核酸の量を、紫外可視分光高度計(日本分光製V-560)を用い、波長260nmで測定した。
(Example 2: Adsorption of nucleic acid to various aminated mesoporous silica particles)
1.5 mg of each aminated silica was mixed well with 500 μL of 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.0. A solution of a nucleic acid (DNA or RNA: both manufactured by Sigma-Aldrich) 500 μg / 500 μL of 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.0 was added thereto, and the mixture was stirred for 6 hours to adsorb the nucleic acid on the surface of the aminated silica. I let it. Thereafter, the mixture was centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes to precipitate and separate silica, and the amount of unadsorbed nucleic acid remaining in the supernatant solution was measured at a wavelength of 260 nm using an ultraviolet-visible spectrophotometer (V-560 manufactured by JASCO Corporation). .
図6に、メソ孔有無によるシリカ粒子の核酸(DNA及びRNA)吸着に及ぼす影響についての結果を示す。
前記非特許文献1を参考に、過塩素酸ナトリウム(カオトロピック剤)を含む溶液中での核酸吸着量を測定した結果、Stoberシリカに対する吸着量は、DNAが約5μg/mg、RNAが約10μg/mgであった。
次にカオトロピック剤を含まない、トリス塩酸緩衝液中での核酸吸着を試みた結果、Stoberシリカに対する吸着量は、DNAが13.7μg/mgまで、RNAが63.2μg/mgまで、それぞれ吸着能力が増大することがわかった。
さらに、同様な粒子径50nmの、メソ孔(細孔径2.7nm)を有するシリカMCM-41c 11/2では、該シリカに対する吸着量は、DNAが54.1μg/mg、RNAが249.2μg/mgとなり、細孔の存在(表面積の増大)が、核酸の吸着量を約4倍に増加させることが判明した。
また、両アミノ化シリカの核酸選択的吸着特性は、RNA/DNA=4.6程度となり、大きな差は生じないこともわかった。
FIG. 6 shows the results on the effect of silica particles on nucleic acid (DNA and RNA) adsorption with and without mesopores.
Referring to Non-Patent Document 1, as a result of measuring the amount of nucleic acid adsorption in a solution containing sodium perchlorate (chaotropic agent), the amount of adsorption to Stober silica was about 5 μg / mg for DNA and about 10 μg / mg for RNA. mg.
Next, as a result of an attempt to adsorb nucleic acid in a Tris-HCl buffer solution containing no chaotropic agent, the amount of adsorption to Stober silica was up to 13.7 μg / mg for DNA and up to 63.2 μg / mg for RNA, respectively. Was found to increase.
Further, in the case of silica MCM-41c 11/2 having a mesopore (pore diameter of 2.7 nm) having a similar particle diameter of 50 nm, the amount of adsorption to the silica was 54.1 μg / mg for DNA and 249.2 μg / mg for RNA. mg, indicating that the presence of pores (increase in surface area) increases the amount of adsorbed nucleic acid about four-fold.
In addition, it was found that the nucleic acid-selective adsorption characteristics of both aminated silicas were about RNA / DNA = 4.6, and no significant difference was caused.
図7に、シリカの粒子径サイズが、核酸(DNAおよびRNA)吸着に及ぼす影響を記載する。
アミノ基のシリカ粒子に含有する量を一定(TEOS/アミノプロピル比=11/2)にし、粒子サイズを、50nmから150nm:MCM-41s 0.15及び300nm:MCM-41s 0.30に増大させた。その結果、DNAの吸着量に大きな変化は見られないが、RNAの吸着量が若干低下した。
この数値は、DNAとRNAの吸着量が細孔を持たないStoberシリカと比較すると、1.5〜2倍程度高い結果であるが、核酸選択的吸着特性は、粒子サイズ300nmのMCM-41s 0.30の場合、RNA/DNA=2.33となり、シリカMCM-41c 11/2の場合の4.61とでは、半分程度に減少することがわかった。
この結果から、DNAおよびRNAの両核酸に対して、アミノ化メソポーラスシリカ粒子は、粒径300nm程度まで高い吸着特性を示すが、核酸選択的吸着特性は、シリカ粒径50nm程度が最適であることがわかった。
FIG. 7 describes the effect of silica particle size on nucleic acid (DNA and RNA) adsorption.
The amount of amino groups contained in the silica particles was kept constant (TEOS / aminopropyl ratio = 11/2) and the particle size was increased from 50 nm to 150 nm: MCM-41s 0.15 and 300 nm: MCM-41s 0.30. As a result, no significant change was observed in the amount of adsorbed DNA, but the amount of adsorbed RNA slightly decreased.
This value is a result that the adsorption amount of DNA and RNA is about 1.5 to 2 times higher than that of Stober silica having no pores, but the nucleic acid selective adsorption characteristic is MCM-41s 0.30 having a particle size of 300 nm. In the case of the above, RNA / DNA = 2.33, and it was found that the ratio was reduced to about half with 4.61 in the case of silica MCM-41c 11/2.
From these results, it can be seen that aminated mesoporous silica particles exhibit high adsorption characteristics up to a particle size of about 300 nm with respect to both DNA and RNA nucleic acids, but the optimum nucleic acid selective adsorption characteristic is a silica particle size of about 50 nm. I understood.
さらに核酸吸着量の増加と核酸選択的吸着特性を改善するため、シリカ粒子内のアミノプロピル基の量と細孔サイズを変化させた。
図8に、アミノ化メソポーラスシリカ粒子のアミノ基の量、あるいは細孔サイズが、核酸(DNAおよびRNA)吸着に及ぼす影響を示す。
図8に示すとおり、アミノプロピル基の量を減少(MCM-41c 12/1)あるいは増加(MCM-41c 9/4)させた場合、前記のシリカ(MCM-41c 11/2)と比較して、いずれの場合も、同等の高いRNA吸着量(約280μg(RNA)/mgシリカ)であった。
また、アミノ基の含有量が低いMCM-41c 12/1の場合は、高いRNA吸着量を保持したまま、DNA吸着量が低下したため、核酸選択的吸着特性であるRNA/DNA値は11.08まで上昇することが明らかとなった。逆にアミノ基の含有量が多いシリカ(MCM-41c 9/4)の場合は、高いRNA吸着量を保持しているが、DNAの吸着量も大きく上昇した。その結果として、核酸選択的吸着特性が、大きく低下する(RNA/DNA=2.89)ことがわかった。
なお、図8には示していないが、アミノ基を有しないシリコンから構成されるメソポーラスシリカには、DNAもRNAも全く吸着しない結果(検出限界以下)となった。
Furthermore, in order to increase the amount of adsorbed nucleic acid and improve the nucleic acid-selective adsorption characteristics, the amount of aminopropyl group and the pore size in the silica particles were changed.
FIG. 8 shows the effect of the amount of amino groups or pore size of the aminated mesoporous silica particles on nucleic acid (DNA and RNA) adsorption.
As shown in FIG. 8, when the amount of the aminopropyl group was decreased (MCM-41c 12/1) or increased (MCM-41c 9/4), the amount was smaller than that of the silica (MCM-41c 11/2). In each case, the same high RNA adsorption amount (about 280 μg (RNA) / mg silica) was obtained.
In the case of MCM-41c 12/1 having a low amino group content, the amount of DNA adsorbed was reduced while maintaining a high RNA adsorbed amount, so that the RNA / DNA value, which is a nucleic acid selective adsorption property, was 11.08. It was clear that it would rise. Conversely, silica containing a large amount of amino groups (MCM-41c 9/4) maintained a high RNA adsorption amount, but also greatly increased the DNA adsorption amount. As a result, it was found that the nucleic acid-selective adsorption characteristics were significantly reduced (RNA / DNA = 2.89).
Although not shown in FIG. 8, no DNA or RNA was adsorbed to mesoporous silica composed of silicon having no amino group (results below the detection limit).
次に、細孔径を2.7nmから5.3nmに増加させたところ(MCM-41c 12/1 5nm)、RNAの吸着量の変化はほとんど見られなかった(258μg(RNA)/mgシリカ)。しかし、DNAの吸着量が大きく上昇したため(99μg(DNA)/mgシリカ)、核酸選択的吸着特性は、若干低下する(RNA/DNA値=5.07)ことがわかった。 Next, when the pore diameter was increased from 2.7 nm to 5.3 nm (MCM-41c 12/15 nm), almost no change in the amount of adsorbed RNA was observed (258 μg (RNA) / mg silica). However, since the amount of adsorbed DNA was greatly increased (99 μg (DNA) / mg silica), it was found that the nucleic acid-selective adsorption characteristics were slightly lowered (RNA / DNA value = 5.07).
(実施例3:窒素吸着脱法による核酸吸着前後のアミノ化シリカの細孔構造評価)
前記のアミノ化シリカMCM-41c 12/1の高いRNAの選択的吸着特性(RNA/DNA値=11.08)の発現機構を明らかとするために、DNAおよびRNAそれぞれをアミノ化シリカMCM-41c 12/1に吸着させ、その細孔構造について窒素吸脱着法によって測定した。また解析結果より、比表面積、細孔体積、平均細孔径を算出した。
(Example 3: Evaluation of pore structure of aminated silica before and after nucleic acid adsorption by nitrogen adsorption desorption method)
In order to elucidate the expression mechanism of the selective adsorption characteristics (RNA / DNA value = 11.08) of RNA having high aminated silica MCM-41c 12/1, DNA and RNA were separately converted to aminated silica MCM-41c. It was adsorbed on December 1 and its pore structure was measured by a nitrogen adsorption / desorption method. From the analysis results, the specific surface area, pore volume, and average pore diameter were calculated.
その結果を図9に示す。
核酸吸着前のアミノ化シリカの比表面積と細孔体積は、それぞれ、651m2/g、1.28cm3/gであった。RNA吸着後のシリカの場合には、162m2/g、0.74cm3/gとなり、両方の値とも大きく減少することがわかった。これは、RNA分子が、シリカの細孔内に吸着固定化されているためであることを示している。しかしDNA吸着の場合は、比表面積と細孔体積は、530m2/g、1.27cm3/gであり、上述の核酸吸着前と同等の値であった。この結果は、DNAのシリカ表面への吸着において、細孔内への進入はほとんどないと考えられる。
以上の通り、メソ孔を持つアミノ化シリカへの核酸の吸着様式は、DNAとRNAの場合では大きく異なることが判明した。
FIG. 9 shows the result.
The specific surface area and pore volume of the aminated silica before nucleic acid adsorption were 651 m 2 / g and 1.28 cm 3 / g, respectively. In the case of silica after RNA adsorption, the values were 162 m 2 / g and 0.74 cm 3 / g, and it was found that both values were greatly reduced. This indicates that the RNA molecules are adsorbed and fixed in the pores of the silica. However, in the case of DNA adsorption, the specific surface area and the pore volume were 530 m 2 / g and 1.27 cm 3 / g, which were equivalent to those before the nucleic acid adsorption described above. This result suggests that there is almost no entry into the pores in the adsorption of DNA on the silica surface.
As described above, it was found that the manner of adsorbing nucleic acids on aminated silica having mesopores was significantly different between DNA and RNA.
(実施例4:DNAとRNA混合溶液からのRNA濃縮効果)
酵母や細胞などに存在するDNAとRNAの質量比としては、通常RNAの方が多いとされている。そこで、実施例2において検討した結果得られた、高い核酸選択的吸着特性(RNA/DNA値=11.08)を示すアミノ化シリカであるMCM-41c 12/1を、RNA/DNA比を6/1とした溶液中に混合して、RNA濃縮効果について検討した。
(Example 4: RNA concentration effect from DNA and RNA mixed solution)
It is generally said that RNA has a larger mass ratio between DNA and RNA present in yeasts and cells. Then, MCM-41c 12/1, which is an aminated silica exhibiting high nucleic acid-selective adsorption characteristics (RNA / DNA value = 11.08) and obtained as a result of the examination in Example 2, was prepared with an RNA / DNA ratio of 6 The solution was mixed in a solution of / 1, and the RNA concentration effect was examined.
最初にRNA/DNA=300μg/50μgの溶液を作成し、アミノ化シリカMCM-41c 12/1 1.5mgを核酸溶液中に投入した。その後、室温で6時間撹拌後、12,000回転10分間遠心することで、核酸吸着-シリカを回収した。その沈殿物に600mMの塩化ナトリウムを混合して、3時間室温で撹拌させた。再度、遠心分離によってシリカを除去して、上澄み溶液に残存する回収核酸の量を定量した。RNAとDNA混合溶液中のRNAの定量については、Promega社のQuantiFluor(登録商標)RNA systemを利用して行った。また、上記混合液中のDNAの定量は、Promega社のQuantiFluor(登録商標)dsDNA systemを使用した。 First, a solution of RNA / DNA = 300 μg / 50 μg was prepared, and aminated silica MCM-41c 12/1 1.5 mg was put into the nucleic acid solution. Then, after stirring at room temperature for 6 hours, the nucleic acid adsorption-silica was recovered by centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes. The precipitate was mixed with 600 mM sodium chloride and stirred for 3 hours at room temperature. Again, the silica was removed by centrifugation, and the amount of recovered nucleic acid remaining in the supernatant solution was quantified. Quantification of RNA in the mixed solution of RNA and DNA was performed using the QuantiFluor (registered trademark) RNA system of Promega. The DNA in the above mixture was quantified using QuantiFluor (registered trademark) dsDNA system manufactured by Promega.
その結果を図10に示す。RNA/DNA=300μg/50μg(RNA/DNA=6.0)の溶液(Mixture)を、1.5mgアミノ化シリカMCM-41c 12/1に混合した後、遠心分離しシリカを分取した。上澄みに残存する核酸を定量したところ、148.4μgのRNAと4.0μgのDNAが(adsorption RNA/DNA=37.1)が残っていること、すなわち、151.6μgのRNAと56.0μgのDNAがシリカに吸着したことがわかった。
この結果、図8に示したアミノ化シリカ(MCM-41c 12/1)のRNA吸着量が(280μg(RNA)/mgシリカ)と比較すると、RNA吸着量が低下しており、DNAの溶液中の混合が、シリカとRNAの吸着にわずかに影響を与えていることが判明した。
The result is shown in FIG. A solution (Mixture) of RNA / DNA = 300 μg / 50 μg (RNA / DNA = 6.0) was mixed with 1.5 mg of aminated silica MCM-41c 12/1, and then centrifuged to separate silica. Quantification of the nucleic acid remaining in the supernatant revealed that 148.4 μg of RNA and 4.0 μg of DNA (adsorption RNA / DNA = 37.1) remained, that is, 151.6 μg of RNA and 56.0 μg of RNA. It was found that the DNA was adsorbed on the silica.
As a result, when the RNA adsorption amount of the aminated silica (MCM-41c 12/1) shown in FIG. 8 was compared with (280 μg (RNA) / mg silica), the RNA adsorption amount was reduced Was found to slightly affect the adsorption of silica and RNA.
次に上述の通り、分離した核酸吸着シリカを600mMの塩化ナトリウム溶液に再懸濁させ、吸着した核酸を溶出させた。その溶出量を定量した結果、70.8μgRNAと6.0μgDNAが分取できた。つまり、最終的に、RNA/DNA=300μg/50μg=6/1の溶液から、シリカ粒子を分離担体として、RNA/DNA=70.8μg/6μg=11.8/1までにRNAを選択的に濃縮することを達成した。 Next, as described above, the separated nucleic acid-adsorbed silica was resuspended in a 600 mM sodium chloride solution to elute the adsorbed nucleic acid. As a result of quantifying the eluted amount, 70.8 μg RNA and 6.0 μg DNA could be collected. In other words, finally, RNA is selectively extracted from a solution of RNA / DNA = 300 μg / 50 μg = 6/1 to RNA / DNA = 70.8 μg / 6 μg = 11.8 / 1 using silica particles as a separation carrier. Concentration was achieved.
(実施例5:RNA吸着アミノ化シリカより溶出させたRNAの電気泳動評価)
アミノ化シリカに吸着させたRNAの切断や分解等が生じていないかについて、アガロースゲル電気泳動法により確認した。6%アガロース液から泳動用ゲルを作成した。ゲルローディングバッファーにRNAを溶解させ、アガロースゲルにローディングさせ、1×TAE bufferを泳動バッファーとして、100V,30分泳動した。その後、SYBR (登録商標) GreenI Nucleic Acid Gel Stain(バイオラッド)でRNAを染色し、紫外線照射下で泳動像を観察した。
(Example 5: Electrophoretic evaluation of RNA eluted from RNA-adsorbed aminated silica)
Whether the RNA adsorbed on the aminated silica was cleaved or degraded, etc., was confirmed by agarose gel electrophoresis. A gel for electrophoresis was prepared from the 6% agarose solution. The RNA was dissolved in a gel loading buffer, loaded on an agarose gel, and electrophoresed at 100 V for 30 minutes using 1 × TAE buffer as a running buffer. Thereafter, the RNA was stained with SYBR (registered trademark) GreenI Nucleic Acid Gel Stain (Bio-Rad), and the electrophoresis image was observed under ultraviolet irradiation.
図11に、アミノ化メソポーラスシリカ粒子への吸着・回収後のRNAのアガロース電気泳動図を示す。左レーンが吸着前のRNA標準品を、右レーンがRNA吸着・分離後回収したRNAを示す。図から判断できるように、回収したRNAは、標準RNAと同分子量に泳動像を示し、RNA分子の切断や分解は生じていないことが判断できる。 FIG. 11 shows an agarose electrophoresis diagram of RNA after adsorption and recovery on aminated mesoporous silica particles. The left lane shows the RNA standard before adsorption, and the right lane shows the RNA collected after RNA adsorption and separation. As can be determined from the figure, the recovered RNA shows an electrophoretic image with the same molecular weight as the standard RNA, and it can be determined that no cleavage or degradation of the RNA molecule has occurred.
本発明により、核酸特にRNAを分離する場合に、RNAにダメージを与えるような溶媒等を使用することなく、迅速かつ安全に分離回収作業を行うことのできる担体を開発した。この方法で取得されたRNAは、その後のRT-PCRによる増幅やノザンブロッティングにより様々な解析に応用できる。この処方を利用することで、疾病やアレルギー分析など、RNAを利用するバイオテクノロジーの発展に大きく寄与するものと期待される。 According to the present invention, a carrier has been developed which can rapidly and safely carry out separation / recovery work without using a solvent or the like which may damage RNA when separating nucleic acids, particularly RNA. RNA obtained by this method can be applied to various analyzes by subsequent amplification by RT-PCR or Northern blotting. The use of this formulation is expected to greatly contribute to the development of biotechnology using RNA, such as disease and allergy analysis.
Claims (6)
前記リボ核酸固定化用担体は、リボ核酸を選択的に吸着可能なメソ孔を有するアミノ化メソポーラスシリカ粒子からなり、
前記アミノ化メソポーラスシリカが、アミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の混合物から形成されたものであって、該記混合物中のアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合物が5〜30モル%であり、
前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の細孔径が2〜5nmの範囲にあることを特徴とするリボ核酸固定化用担体。 A carrier for ribonucleic acid immobilization for separation and recovery of ribonucleic acid without using a chaotropic agent ,
The carrier for immobilizing ribonucleic acid is composed of aminated mesoporous silica particles having mesopores capable of selectively adsorbing ribonucleic acid,
Yes it said aminated mesoporous silica, which has been made mixture or we form the silane compound having an amino group and an amino group having no silane compound, a silane compound and an amino group having an amino group該記mixture When the total of the silane compounds not used is 100 mol%, the silane compound having an amino group is 5 to 30 mol%,
A carrier for immobilizing ribonucleic acid, wherein the pore diameter of the aminated mesoporous silica particles is in the range of 2 to 5 nm.
前記固体化用担体としてアミノ化メソポーラスシリカ粒子を用い、
前記アミノ化メソポーラスシリカが、アミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の混合物から形成されたものであって、該混合物中のアミノ基を有するシラン化合物とアミノ基を有しないシラン化合物の合計を100モル%としたとき、アミノ基を有するシラン化合物が5〜30モル%であり、
前記アミノ化メソポーラスシリカ粒子の細孔径が2〜5nmの範囲にあることを特徴とするリボ核酸の分離回収方法。 From a solution containing ribonucleic acid, without using a chaotropic agent, a method for separating and recovering ribonucleic acid by adsorbing ribonucleic acid on a carrier for immobilization,
Using aminated mesoporous silica particles as the solidification carrier,
Without the amination mesoporous silica, which has been made mixture or we form not having a silane compound of a silane compound and an amino group having an amino group, a silane compound and an amino group having an amino group in the mixture When the total of the silane compounds is 100 mol%, the silane compound having an amino group is 5 to 30 mol%,
A method for separating and recovering ribonucleic acid, wherein the pore diameter of the aminated mesoporous silica particles is in the range of 2 to 5 nm.
前工程で得られたミセル含有液に、アミノ基を有するシラン化合物及びアミノ基を有しないシラン化合物を混合したシリカ前駆体を添加する工程(2)と、
前記シリカ前駆体が添加された前記ミセル含有液をゾルゲル反応させて有機物−シリカ中間体を形成する工程(3)と、
前記有機物―シリカ中間体を洗浄する工程(4)と、
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のリボ核酸固定化用担体の製造方法。 Mixing water and the organic compound for forming mesopores to form micelles and prepare a micelle-containing liquid (1);
A step (2) of adding a silica precursor obtained by mixing a silane compound having an amino group and a silane compound having no amino group to the micelle-containing liquid obtained in the previous step;
A step (3) of forming an organic-silica intermediate by subjecting the micelle-containing liquid to which the silica precursor has been added to a sol-gel reaction;
Washing the organic substance-silica intermediate (4);
The method for producing a carrier for immobilizing ribonucleic acid according to claim 1 or 2 , comprising :
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