CN114931925A - 一种高分子聚合物制作的Frits反应载体及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分子聚合物制作的Fr i ts反应载体及其应用，属于全基因合成的O l i go生产工艺领域。所述高分子聚合物制作的Fr i ts反应载体为类夹心状立体结构，包括内部孔隙层和内部孔隙层表面包裹的薄膜层；所述内部孔隙层为UHME‑PE颗粒A以低液化形态与CpG颗粒结合形成固定的孔隙率结构；所述薄膜层为UHMW‑PE颗粒B以高度液化形态烧结形成的薄膜层。本发明获得的Fr i ts反应载体，较商业Fr i ts拥有更高的气阻值和气阻均一性，单位时间内与化学试剂接触效率高，具有生产成本低、环保、合成周期短、失败片段少和极低错误率的优点，非常适合长序列、低产量需求寡聚核苷酸序列的合成与生产。
Description
技术领域
本发明属于全基因合成的Oligo生产工艺领域，具体地，涉及一种高分子聚合物制作的Frits反应载体及其应用。
背景技术
固相合成技术发明于上世纪六十年代，被广泛运用于多肽、核苷酸的合成。经过近几十年的改进，以Frits为反应载体的成熟运用，促进了高通量、低成本的Oligo合成工艺的发展。
一般的Frits是由UHMW-PE和CpG(Controlled-pore glass)使用模具定型、高温烧结而成，Frits内部形成一定的孔隙率结构，试剂通过孔隙时与CpG中的羟基反应，直至将核苷酸单体结合在Frits上。但为了提升反应速率、降低反应试剂成本并兼顾384孔微量合成板填装，Frits越做越小，体积微小化，个体间差异却越来越大，造成384孔板单个孔位阻力值差异增大，增加了合成程序控制的难度，从而增加了质控的难度，在一定程度上也提高了生产操作人员要求和设备维护的要求，变相提高了生产成本。
此外有的耗材供应商，为了提升产品的通用性，便于打开市场，提高了Frits内部孔隙率，从而提升了Frits单位时间内的试剂通过均一化性能，但因Frits内部孔隙率没办法做到100％规则，造成内部通道差异过大的问题，导致有的Frits孔位在参与合成时，试剂还未来得及反应就直接漏掉的情况，最终造成Oligo得率差异较大、分装体积不够的高重合率问题。
也有的为了解决漏试剂的问题，将Frits做厚，或将孔隙率做低，但问题还是回到了单个孔位阻力值差异大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高分子聚合物制作的Frits反应载体及其应用，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，为类夹心状立体结构，包括内部孔隙层和其外表面包裹的薄膜层，且内部孔隙层位于Frits的中间部分，薄膜层位于Frits的侧边和底部。
进一步地，所述内部孔隙层为粒径大小为80-100um的UHME-PE颗粒以低液化形态与CpG颗粒结合形成固定的隙率结构，具有整体结构孔隙率大，孔隙率高达70-90％，试剂反应通道多，可以匹配各种粒径的CpG的特点，且不会因为CpG粉之间粘连、粉末间隙塌陷而造成反应不充分的问题。
进一步地，所述薄膜层为粒径大小为20-40um的UHMW-PE颗粒以高度液化形态烧结形成的薄膜，具有低孔隙率的特性，孔隙率为10-20％，使Frits反应载体具有较高的气阻性能，在参与合成时具有更高的截留试剂的能力，使试剂能充分与Frits反应载体的CpG充分发生反应，也不会造成试剂未来得及反应漏掉的情况。
进一步地，所述薄膜层的厚度为0.1mm，整体厚度低，所以Frits反应载体的整体气阻均一性相比一般Frits反应载体好很多。
进一步地，所述Frits反应载体的烧结模具使用ASP60粉末超硬钢制成，加工精度0.01mm；模具长时间使用不变形、Frits尺寸精度高，能完美地跟384合成孔板匹配，降低了Frits反应载体与384孔合成板匹配度不高造成的试剂渗漏的概率。
一种高分子聚合物制作的Frits反应载体的应用，可根据各类需求选择不同载量的CpG，满足1nmol-150nmol的各种载量Frits的制作需求。
本发明的有益效果：
本发明获得的Frits反应载体，较结构单一的商业Frits拥有更高的气阻值和气阻均一性，单位时间内与化学试剂接触效率高，具有生产成本低、环保、合成周期短、失败片段少和极低错误率的优点，非常适合长序列、低产量需求寡聚核苷酸序列的合成与生产。且可根据各类需求选择不同载量的CpG，满足1nmol-150nmol的各种载量Frits的制作需求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
Frits反应载体的制备：
1、2mm直径*2mm厚度Frits反应载体烧结模具：
模具板1：拥有384个贯穿圆柱孔，呈24*16分布，每个孔的直径2.03mm，厚度2mm，每个圆孔间距4.5mm，板整体作特氟龙涂层处理，涂层厚度为3丝。
模具板2：板厚5mm，一面突出384个圆柱体，呈24*16分布，圆柱体直径1.67mm，突出板高3.9mm高度，每个圆柱体圆心间距4.5mm，板四角有2mm高台阶，板整体作特氟龙涂层处理，涂层厚度为3丝。
模具板3：板厚5mm，整体尺寸与板1、2一致。板整体无特氟龙涂层，但表面用8000目砂纸抛光。
模具板4：板厚5mm，整体尺寸与板1、2一致。板整体作特氟龙涂层处理，厚度为3丝。
模具板1、2、3、4上下长边分别有4个M3螺丝孔，宽边分别有3个M3螺丝孔，可以通过螺丝的配合，实现模具之间的固定，且均由ASP60粉末超硬钢制成。
2、步骤：
(1)混粉；
(2)烧结Frits薄膜层；
(3)烧结Frits内部孔隙层。
实施例1
5nmol Frits384孔合成板制作：
A.分别称取1000A、20umol/g载量CpG1g与粒径80um、分子量约320万的UHMW-PE粉末10g混合装入10m离心管中，手动摇匀十次后，倒入V型混料机混匀8小时；
B.将模具1一面与模具3结合并固定，确保两块模具面完全贴合在一起；
C.将组合模具孔位向上放置；
D.往模具板面平铺粒径20um、分子量约为320万的纯UHMW-PE粉末。粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
E.清理掉表面的余粉后将模具2与组合模具中的模具1面结合，模具2中的突起圆柱插入模具1孔内；使用螺丝固定并压紧，直至模具2面的4边角的台阶与模具1面紧密贴合在一起，模具1孔中多余的粉末被挤压出，可倒出回收，倒不出的，使用氩气吹落；
F.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结10min取出，期间终点温度不超过190℃；
G.取出后的模具使用水冷冷却至室温，取下模具2，得到Frits薄膜层，测得孔隙率为15.8％；
H.往组合模具中平铺步骤A中混匀的混合粉末；粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
I.清洁掉表面的余粉后将模具4与组合模具中的模具1面结合，并使用螺丝固定至两模具面紧密贴合在一起；
J.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结15min取出，终点温度不超过200℃；
K.取出后的磨具使用水冷冷却至60℃，先取下模具4，再取模具3，得Frits内部孔隙层，测得孔隙率为78.9％；取时现取下固定螺丝，将模具3、模具4分别贴合模具1旋转180度，确保Frits均留在模具板1孔中；
L.使用Frits自动装填机取出Frits并装入384孔内的规定位置；
M.载量检测，每批混分需要检测一块384孔板，如存在≥1个不合格品，则这批粉不能用于5nmol载量Frits的生产。
实施例2
10nmol Frits384孔合成板制作：
A.分别称取1000A、40umol/g载量CpG1g与粒径100um、分子量约320万的UHMW-PE粉末10g混合装入10m离心管中，手动摇匀十次后，倒入V型混料机混匀8小时；
B.将模具1一面与模具3结合并固定，确保两块模具面完全贴合在一起；
C.将组合模具孔位向上放置；
D.往模具板面平铺粒径30um、分子量约为320万的纯UHMW-PE粉末。粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
E.清洁掉表面的余粉后将模具2与组合模具中的模具1面结合，模具2中的突起圆柱插入模具1孔内。使用螺丝固定并压紧，直至模具2面的4边角的台阶与模具1面紧密贴合在一起，模具1孔中多余的粉末被挤压出，可倒出回收，倒不出的，使用氩气吹落；
F.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结10min取出，期间终点温度不超过190℃；
G.取出后的模具使用水冷冷却至室温，取下模具2，得到Frits的薄膜层，孔隙率为12.3％；
H.往组合模具中平铺步骤A中混匀的混合粉末；粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
I.清理掉表面的余粉后将模具4与组合模具中的模具1面结合，并使用螺丝固定至两模具面紧密贴合在一起；
J.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结15min取出，终点温度不超过200℃；
K.取出后的磨具使用水冷冷却至60℃，先取下模具4，再取模具3，得Frits内部孔隙层，孔隙率为89.2％；取时现取下固定螺丝，将模具3、模具4分别贴合模具1旋转180度，确保Frits均留在模具板1孔中；
L.使用Frits自动装填机取出Frits并装入384孔内的规定位置；
M.载量检测，每批混分需要检测一块384孔板，如存在≥1个不合格品，则这批粉不能用于5nmol载量Frits的生产。
实施例3
20nmol Frits384孔合成板制作：
A.分别称取1000A、60umol/g载量CpG1g与粒径90um、分子量约320万的UHMW-PE粉末10g混合装入10m离心管中，手动摇匀十次后，倒入V型混料机混匀8小时；
B.将模具1一面与模具3结合并固定，确保两块模具面完全贴合在一起；
C.将组合模具孔位向上放置；
D.往模具板面平铺粒径40um、分子量约为320万的纯UHMW-PE粉末；粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
E.清洁掉表面的余粉后将模具2与组合模具中的模具1面结合，模具2中的突起圆柱插入模具1孔内；使用螺丝固定并压紧，直至模具2面的4边角的台阶与模具1面紧密贴合在一起，模具1孔中多余的粉末被挤压出，可倒出回收，倒不出的，使用氩气吹落；
F.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结10min取出，期间终点温度不超过190℃；
G.取出后的模具使用水冷冷却至室温，取下模具2，得到Frits薄膜层，测得孔隙率为10％；
H.往组合模具中平铺步骤A中混匀的混合粉末；粉末均匀铺入384孔后，使用漩涡震荡仪震荡1min后再次补粉；
I.清理掉表面的余粉后将模具4与组合模具中的模具1面结合，并使用螺丝固定至两模具面紧密贴合在一起；
J.鼓风烘箱预热到200℃，将结合好的磨具板放入鼓风烘箱内烧结15min取出，终点温度不超过200℃；
K.取出后的磨具使用水冷冷却至60℃，先取下模具4，再取模具3，得Frits内部孔隙层，孔隙率为82.7％；取时现取下固定螺丝，将模具3、模具4分别贴合模具1旋转180度，确保Frits均留在模具板1孔中；
L.使用Frits自动装填机取出Frits并装入384孔内的规定位置；
M.载量检测，每批混分需要检测一块384孔板，如存在≥1个不合格品，则这批粉不能用于5nmol载量Frits的生产。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：为类夹心状立体结构，包括内部孔隙层和内部孔隙层表面包裹的薄膜层；
所述内部孔隙层为UHME-PE颗粒A与CpG颗粒结合形成的孔隙结构；所述薄膜层为UHMW-PE颗粒B烧结形成的薄膜层。
2.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：所述UHME-PE颗粒A的粒径大小为80-100um。
3.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：所述UHMW-PE颗粒B的粒径大小为20-40um。
4.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：所述UHME-PE颗粒A和UHMW-PE颗粒B的数均相对分子质量均为320万。
5.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：所述薄膜层的厚度为0.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体，其特征在于：所述内部孔隙层的孔隙率为70-90％。
7.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物制作的Frits反应载体的应用，其特征在于：应用于1nmol-150nmol的各种载量Frits的制作。
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