[发明专利]石墨烯作为增强剂在聚合酶链式反应中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯材料，尤其是涉及石墨烯作为增强剂在聚合酶链式反应中的应用。

背景技术

自Kary Mullis于1985年发明以来，聚合酶链反应(PCR)已经成为现代生命科学中一项DNA体外扩增的重要技术方法。PCR可以在几小时内用少量的DNA模板通过指数扩增的形式产生大量的目的DNA片段。然而,在此过程中经常会产生非特异性DNA片段,使PCR效率降低。之前已有相关的报道，采用不同的添加剂来提高PCR的效率。但是由于不同的方法有不同的限制性条件，高效率的PCR扩增仍然是一个挑战。尽管存在争议，但是有报道称比表面积大、导热导电性能优良的材料可以显著地提高PCR的特异性。随着纳米技术的发展，纳米材料在表面和空间上的独特性能对生物大分子起到了显著的作用。因此,运用纳米材料优化PCR的条件具有十分重要的理论意义和应用前景。

石墨烯是一种二维的单原子层材料，sp²碳原子紧密排列成蜂窝状。（参见文献：[9]A.K.Geim,K.S.Novoselov.The rise of graphene[J].Nat.Mater.,2007,6:183-191；[10]C.G.Lee,X.D.Wei,J.W.Kysar,et al.Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayergraphene[J].Science,2008,321:385-388；[11]A.A.Balandin,S.Ghosh,W.Z.Bao,et al.Superiorthermal conductivity of single-layer graphene[J].Nano Lett.,2008,8:902-907；[12]S.V.Morozov，K.S.Novoselov，M.I.Katsnelson,et al.Giant intrinsic carrier mobilities in graphene and its bilayer[J].Phys.Rev.Lett.,2008,100:016602.）石墨烯具有相当高的比表面积、良好的导电、导热性能，这些性能使其在生物技术领域有着广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供石墨烯作为增强剂在聚合酶链式反应中的应用。

石墨烯在制备聚合酶链式反应增强剂中的应用。

所述石墨烯材料在聚合酶链式反应中的应用包括以下内容：

1）石墨烯对于扩增质粒模板的聚合酶链式反应的作用。

所述石墨烯为化学氧化还原法制备的石墨烯；所述质粒是商品化的质粒；所述聚合酶链式反应是多轮聚合酶链式反应；所述作用是对聚合酶链式反应所扩增的产物的特异性增强的作用。

2）石墨烯对于扩增人的基因组模板的聚合酶链式反应的作用。

所述石墨烯为化学氧化还原法制备的石墨烯；所述基因组是从人体血液中提取的基因组DNA；所述聚合酶链式反应是传统的聚合酶链式反应；所述作用是对聚合酶链式反应扩增产物的特异性增强作用。

3）石墨烯对于在广泛的退火温度下扩增人的基因组模板的聚合酶链式反应的作用。

所述石墨烯为化学氧化还原法制备的石墨烯；所述广泛的退火温度包括25℃到引物的退火温度之间；所述基因组是从人体血液中提取的基因组DNA；所述聚合酶链式反应是传统的聚合酶链式反应；所述作用是对聚合酶链式反应所扩增的产物的特异性增强的作用。

本发明通过改进后的Hummers方法合成氧化石墨，然后利用水合肼合成石墨烯。以商品化的质粒为模板进行传统的聚合酶链式反应和多轮聚合酶链式反应，在低于的14μgmL^-1浓度范围内，石墨烯均可增强聚合酶链式反应的特异性，甚至进行8轮聚合酶链式反应仍然可以得到特异性强的目的产物。以临床血样DNA为模板进行传统的聚合酶链式反应，加入石墨烯的PCR反应体系可以得到单一的特异性产物，并且加入石墨烯的反应体系在25℃到引物退火温度的范围内仍然可以得到特异性强的目的产物。加入石墨烯的扩增产物经过测序后证实并未对引物的序列和长度产生影响，因此石墨烯可以作为一种性能良好的聚合酶链式反应增强剂用于聚合酶链式反应中。

所述石墨烯增强剂与传统的PCR增强剂相比有以下优势：

1）所述石墨烯材料合成方法简单，成本低，可以宏量制备。

2）所述石墨烯材料可以室温下长期稳定分散在水溶液中，不需要进行表面修饰，也无需用稳定剂帮助其分散。