[发明专利]一种制备有机分子共价修饰的功能化核酸材料的方法及其应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，提供了一种制备共价修饰的功能化核酸材料的方法，通过球磨法将修饰有官能团的核酸分子粉末与带有功能基团的有机分子、催化剂和研磨助剂，在机械力的作用下高速碰撞，实现共价键的断裂与生成，从而制备出核酸双亲物。该合成方法解决了现在常用的固相合成仪价格昂贵与溶液偶联法合成效率低下的缺点，工艺简单、绿色环保，合成效率较高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种制备有机分子共价修饰的功能化核酸材料的方法及其应用。

背景技术

自上世纪五十年代，James D.Watson、Francis Crick及其合作者发现脱氧核糖核苷酸(DNAs)结构以来，越来越多的研究者们被DNA这一特殊结构所吸引。尤其是20世纪60年代核酸化学合成技术问世后，核酸研究更得到了长远的发展。核酸分子早已不局限于“生命的秘密”，更由于其序列的可控性以及其精确的可识别性，在材料科学领域承担了可编程结构单元的作用，并在药物输送、分子识别、疾病诊断、医学治疗、化学催化等领域有着重要的潜在应用。

核酸纳米技术，通常是指人为设计并合成核酸结构的技术，其中核酸作为非生命结构材料，而非基因信息载体。目前，核酸纳米结构主要包括：核酸多面体、核酸折纸、球形核酸以及核酸双亲物的自组装等。其中，核酸双亲物由于分子结构明确、可修饰性强、分散性好等优势逐渐成为研究热点。然而，大部分核酸双亲物主要通过核酸固相合成仪合成法、溶液偶联法、阳离子表面活性剂助溶偶联法等进行合成。由于固相合成仪合成法成本较高、工艺复杂；溶液偶联法合成效率低以及阳离子表面活性剂助溶偶联法也仍需要引入表面活性剂以生成核酸-表面活性剂复合物，核酸双亲物的合成与发展仍受到了极大的局限性。

最近，机械力化学由于其环保高效、易于操作、以及能生成液相反应中难以获得的产物与中间体又重新受到了人们的关注。由于机械力化学中，溶剂使用量极少或不使用，大大地避免了溶剂对反应体系的干扰，已经成为冶金、化工、材料、矿物加工、环保等高新技术领域研究的热点，通常用于粉体材料的制备、粉体改性、锂离子电池电极材料的制备等方面。然而，目前并没有利用机械法合成核酸双亲物的相关记载。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决目前制备核酸双亲物中存在的仪器设备贵、合成效率低、操作复杂的问题，提供一种制备有机分子共价修饰的功能化核酸材料的方法，成本低廉、绿色环保、操作简单、可应用性强。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种制备有机分子共价修饰的功能化核酸材料的方法，具体包括以下步骤：

将修饰有官能团的核酸分子粉末与带有功能基团的有机分子混合研磨反应制备得到所述的功能化核酸材料。

优选的，所述官能团为羟基、氨基、羧基、巯基、二硫键、叠氮基、炔基、烯基、卤素、硼酸基、硼酯基、N-羟基琥珀酰亚胺酯基、硫代磷酸基、亚磷酰胺基、4,4-二甲氧基三苯甲基中的一种或多种。

优选的，所述有机分子选自荧光分子、药物或碳链中的一种或多种。

优选的，所述荧光分子包括蒽衍生物、芘衍生物、香豆素衍生物、荧光素衍生物、四苯基乙烯衍生物；所述药物包括阿霉素、甲氨蝶呤、紫杉类药物、蒽环类药物、植物色素类药物、萜类药物、含甙药物；所述碳链包括烷基链。

优选的，所述功能基团为羟基、氨基、羧基、巯基、二硫键、叠氮基、炔基、烯基、卤素、硼酸基、硼酯基、N-羟基琥珀酰亚胺酯基、硫代磷酸基、亚磷酰胺基、4,4-二甲氧基三苯甲基中的一种或多种。

优选的，所述共价修饰的共价键为酯键、酰胺键、咪唑键、硫硫键、碳碳键、碳硫键、三氮唑的一种或多种。

优选的，所述研磨时还包括催化剂和研磨助剂。

更优选的，所述催化剂选自路易斯酸、路易斯碱、缩合剂、过渡金属催化剂、过氧化物催化剂、硫化物催化剂、分子筛催化剂、自由基引发剂、手性催化剂中的一种或多种。