Oligo合成新方案

合成寡核苷酸是分子生物学和基因工程领域的重要工具。因此实现oligos的高通量合成,并获得高产率尤为重要。

本文介绍一种用于合成oligos的微反应器芯片。通过在微反应器中加入硅珠,在每个微反应器中用于合成oligos的固体基质的表面积显著增加。这些珠子被固定在微反应器中,不会被冲洗去除。与传统的合成方法相比,该设计能够减少操作规程,在芯片上集成更多的微反应器,利用喷墨打印机在微反应器中提供化学合成试剂以完成试剂的流通。

  • 寡核苷酸合成示意图

(a)合成过程包括设计目标序列、通过喷墨打印机提供化学试剂以及在微反应器芯片中合成寡核苷酸。(b)单个微反应器填充硅珠,以增强后续合成的表面积。微珠本身采用烧结工艺固定在微反应器中。(c)硅珠上的寡核苷酸合成遵循磷酰胺策略的四个步骤:脱保护、偶联、封盖和氧化。化学废弃物通过分布在微米硅颗粒之间的微通道网络去除。

  • 微反应器阵列芯片的制造与表征

(a)准备微反应器阵列芯片的制造工艺:在基板上制造微孔(1-2);在微孔(3)上粘结一层干膜并定型。硅珠自组装并固定在微孔中,并用干膜将微孔中多余的珠子除去(4–6)。(b)微反应器阵列芯片的照片。(c)单个微反应器的SEM图像。(d)显示二氧化硅珠之间的物理结合的SEM图像。(b),(c)和(d)中的比例尺分别为2 mm,100μm和2μm。(e)测试微反应器中珠粒机械强度的装置。(f)填充珠粒的物理模型和(g)珠粒之间的分布式微通道网络。

  • 合成测试结果分析

使用微反应器芯片和printer-based试剂输送系统进行的寡核苷酸合成。(a)包括微反应器微珠的表面处理的(1),4步低聚糖合成(2)、产物收集(3)和(4)检测。(b)单个微珠的化学反应,与图(a)对应。(c)质谱检测合成低聚糖。有6个寡核苷酸,1-6个核苷酸单位,序列分别由两个相邻峰的质量差确定。

结论:

集成了固定硅珠的微反应器芯片,每个微反应器的表面积比不含微珠的增加了71倍。增加的表面积显著提高了产品收率。在降低试剂损耗和合成成本的同时,可以大量合成不同种类的oligo。适用于大量合成需求的应用场景。随后,反应器还需要更多的测试才能真正的推向市场。

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