[发明专利]一种可用于高通量数字微滴PCR的氟碳表面活性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可用于高通量数字微滴PCR的氟碳表面活性剂及其制备方法和应用。所述表面活性剂通过式（Ⅰ）所示阳离子部分和式（Ⅱ）所示阴离子部分在水油两相界面静电相互作用结合得到：其中，x为2~15，y为15~45，z为2~15，n为20~80，所述阳离子部分和阴离子部分的质量比为1:1~16。本发明提供的可用于高通量数字微滴PCR的氟碳表面活性剂通过式（I）和式（II）所示的阳离子部分和阴离子部分在水油两相界面静电相互作用结合得到，纯度高，且具有良好的生物兼容性和稳定性，可降低水油两相之间的界面张力，阻止液滴之间的融合，得到稳定的液滴。另外，本发明提供的该表面活性剂的制备方法可得到高纯度的氟碳表面活性剂，制备过程简单。

技术领域

本发明属于表面活性剂领域，具体涉及一种可用于高通量数字微滴PCR的氟碳表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

在生物分析和应用中，所用的油性液体必须要同时满足几个基本的条件：生物无毒性、透气性好、疏水、疏脂。常用的此类液体一般是含有碳氟链的溶剂，碳氟溶剂本身的界面张力较水低很多。这给表面活性剂提出了更加严苛的要求。首先，表面活性剂必须能够稳定液滴；其次，表面活性剂必须是生物惰性，即表面活性剂能在水滴的内表面形成一个生物惰性的内表面，不会对水相中的生物成分造成伤害；最后，表面活性剂还必须是非离子型表面活性剂，否则会与DNA/RNA、蛋白或其他生物分子中的相反电荷发生静电作用。

氟碳表面活性剂是特种表面活性剂中非常重要的品种之一，在许多特殊的领域（比如，消防、皮革、电气工业），其中有很多碳氢表面活性剂不可替代的重要用途（比如：耐高温300 °C以上、抗静电作用等）。氟碳表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”“两憎”，即高表面活性、高稳定性和高化学稳定性；含氟烃基既憎水又憎油。氟碳表面活性剂有很高的耐热性和很好的化学稳定性，它可以抵制强氧化剂、强酸和强碱的作用，而且在这些溶液中仍然能够保持良好的表面活性，因此可以用于一些极端条件下的溶液中。氟表面活性剂达到与碳氢表面活性剂同一表面张力的浓度仅是碳氢表面活性剂的0.01~0.1。氟碳表面活性剂现已在化工、机械、纺织、造纸、涂料、玻璃、陶瓷、家庭用品等许多行业广泛应用。

聚合酶链式反应（Polymer Chain Reaction，PCR）是一种体外简化条件下模拟DNA体内复制的分子快速扩增的方法。微滴式PCR技术利用油包水结构作为PCR 反应的微反应器，进行PCR 扩增。微滴式PCR 最大的特点是可以形成数目庞大的独立反应空间以进行PCR扩增，每个液滴都作为其自身PCR 的“微反应器”，彼此之间不产生交叉污染。其关键技术是在PCR 反应前，将包括PCR 所有的反应成分的水溶液注入到高速旋转的油相表面，形成无数稳定的小水滴。表面活性剂对小水滴的稳定性起着决定性的作用。

目前，用于稳定微滴式PCR中的微液滴的氟碳表面活性剂主要是采用化学合成的方式来获得，主要类型包括全氟聚醚或聚醚嵌段非离子表面活性剂等。比如商业采购到的EA表面活性剂（Raindance，美国）， Pico-Surf™（Dolomite，英国）等，这些表面活性剂都可以用来产生具有很好的生物兼容性的液滴，并且这些液滴在PCR升温到95 °C时仍然具有良好的稳定性。但是，这些表面活性剂的商业化产品并不是纯的单一物质，而是以特定的浓度溶解在了碳氟油中，无法满足特殊条件下对纯物质和表面活性剂的浓度要求，尤其是PCR反应须避免杂质对反应的干扰。而纯的氟表面活性剂的合成过程比较繁琐，需要多步反应及严格的产物提纯阶段，严重阻碍了这类表面活性剂的广泛应用以及工业化。

因此，开发一种具有高纯度、良好的生物兼容性和稳定性的碳氟表面活性剂具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中碳氟表面活性剂纯度低的缺陷，提供一种可用于高通量数字微滴PCR的氟碳表面活性剂。本发明提供的氟碳表面活性剂纯度高，且具有良好的生物兼容性和稳定性，可降低水油两相之间的界面张力，阻止液滴之间的融合，得到稳定的液滴。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：