EP2247626A1 - Novel matrix materials, methods for the production thereof, and use thereof in methods for isolating biomolecules - Google Patents

Novel matrix materials, methods for the production thereof, and use thereof in methods for isolating biomolecules

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Publication number
EP2247626A1
EP2247626A1 EP09712804A EP09712804A EP2247626A1 EP 2247626 A1 EP2247626 A1 EP 2247626A1 EP 09712804 A EP09712804 A EP 09712804A EP 09712804 A EP09712804 A EP 09712804A EP 2247626 A1 EP2247626 A1 EP 2247626A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
group
halogen atom
amino group
oxygen
matrix
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09712804A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Fabis
Ralf Himmelreich
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Qiagen GmbH
Original Assignee
Qiagen GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2247626A1 publication Critical patent/EP2247626A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/14Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/12Hydrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/14Esterification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • C12N15/1013Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers by using magnetic beads
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2810/00Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently

Definitions

  • N ⁇ U ⁇ Matrix materials processes for their preparation and their use in processes for isolating biomolecules.
  • the present invention relates to functionalized matrix materials or matrices containing these materials which have structures of general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of
  • B is a covalent bond or an alkylene group of 1 to 6
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 2 o-alkyl radical or C 3 -C 2 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 - and
  • R1 and R2 are independently hydrogen or a branched or unbranched -C 20 -alkyl radical or C 3 -C 2 -Cycloalkyrest, whose carbon chain, optionally interrupted by one to 10 oxygen Sulfuric or divalent amino group (s) -NR 4 -, which may be the same or different, and which is interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s) Sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which is substituted by one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyrestup with one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of
  • B is a covalent bond or an alkylene group of 1 to 3
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and the one or a plurality of hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group -CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ), in the
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched CRCI O -alkyl radical or C 4 -C 0 -Cycloalkyrest, whose carbon chain optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) ),
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which is substituted by one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyl radical containing one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ) in which
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
  • R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkyrest or C 4 -C 6 -cycloalkyne whose carbon chain may optionally be replaced by one or by up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s).
  • NR 4 - the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkyrest, containing one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 4 is hydrogen or a dC 3 -alkyrest, which with one or more
  • Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • T is a crosslinked polymer consisting of units of
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 ,
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH,
  • T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate consisting of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s)
  • B is a covalent bond or a methylene group D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 ,
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH,
  • the present invention furthermore relates to processes for the preparation of the compounds according to the general formula (I) and their use in processes for purifying or isolating biomolecules.
  • biomolecules according to the present invention generally refer to molecules which, as products of evolutionary selection, perform specific tasks for an organism through ordered and selective interaction and form the basis of its vital functions [cf. Römpp, Lexicon Biochemistry and Molecular Biology, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999].
  • nucleic acids such as e.g. Plasmid DNA, chromosomal DNA, total RNA, mRNA or RNA / DNA hybrids are considered biomolecules.
  • the use according to the invention relates to the purification or isolation of these biomolecules from aqueous systems which contain, for example, impurities such as fats or, inter alia, cell debris.
  • the present invention relates to the isolation or purification of optionally artificial biomolecules from reaction mixtures resulting from laboratory or industrial synthetic reactions.
  • the invention relates to matrix materials or matrices which have the ability to reversibly immobilize nucleic acids under defined conditions.
  • the invention also relates to processes for the preparation and use of such matrix materials for the production of magnetic matrices and their use for purifying or isolating the desired biomolecules - in particular of nucleic acid (s).
  • the biological samples which i.a. used for DNA identification or analysis, derived from a variety of sources, e.g. Animal and plant cells, faeces, tissue and bone samples (biopsies) or blood derived.
  • the samples can also be drawn from the soil, from food or from synthetically produced nucleic acid mixtures.
  • nucleic acids used in the respective methods are essentially free of impurities which can adversely affect the corresponding reaction processes or analytical methods.
  • contaminants generally include substances that catalyze or initiate the degradation or depolymerization of a nucleic acid, or substances that block the detection of the nucleic acid or mask the nucleic acid.
  • Undesirable impurities also include macromolecular substances such as enzymes, proteins, polysaccharides or polynucleotides, as well as low molecular weight substances such as lipids, enzyme inhibitors or oligonucleotides.
  • Other impurities are dyes (pigments), trace elements (metals) or organic solvents.
  • DNA can be obtained by salting out in the presence of phenol and trichloromethane.
  • DNA and RNA can be recovered by the use of chaotropic salts on mineral carriers (such as silica) or derivatized silica resins.
  • mineral carriers such as silica
  • 'magnetic beads' - has become established for use in automated processes.
  • EP-A-389 063 relates to a method for isolating nucleic acids from a biological source.
  • the biological sources containing nucleic acids such as blood, cells, plasma, etc.
  • the nucleic acids are digested in high concentrations in the presence of chaotropic salts.
  • the nucleic acids are bound to a silica surface.
  • the nucleic acids are then washed and eluted.
  • RNA binds to the silicate particles.
  • RNA is separated from the particles in this process as well.
  • Colpan et al. describe in International Patent Application WO-A-95/01359 a method for purifying and separating nucleic acid mixtures by adsorption of the nucleic acid from a high ionic strength alcoholic solution.
  • the adsorption solution contains in addition to alcohol in a concentration of 1 to 50 vol .-% salts in a concentration of 1 to 10 M, wherein the chaotropic salts, such as.
  • guanidinium thiocyanate, sodium perchlorate, or guanidinium hydrochloride are preferred.
  • the subject of WO-A-95/21849 is further a method for the separation of double and / or single-stranded nucleic acids from sources containing these nucleic acids. Also in this method, the nucleic acids are adsorbed on mineral supports under conditions that allow binding of the desired nucleic acid species while the unwanted nucleic acid species does not bind to that mineral support.
  • the treatment conditions for the samples containing both nucleic acid species are adjusted accordingly with an aqueous mixture of salts, in particular of chaotropic salts and alcohol.
  • the unadsorbed double-stranded nucleic acid can then be further purified or isolated by known methods.
  • European Patent Application EP-A-707 077 describes the binding as well as the subsequent selective release of nucleic acid from a lysate by means of a water-soluble weakly basic polymer that precipitates with the nucleic acid under specific conditions. This precipitate can be separated from the aqueous solution and the nucleic acid can be released using high salt concentrations as well as strong bases or by heating.
  • the present patent application is therefore based on the object at least partially to solve the problems described above and known from the prior art.
  • the present invention in the most general sense, addresses the need for materials and methods that enable a rapid and efficient method of isolating nucleic acids from a mixture of the desired nucleic acids with contaminants.
  • patent application is based on the object to provide matrices or matrix materials available that are reusable after use.
  • This object is achieved in an embodiment according to the invention by functionalizing matrix materials of general formula I and by methods for isolating one or more nucleic acids, such as plasmid DNA, chromosomal DNA, total RNA, m-RNA, or RNA / DNA hybrids eg from biological samples Contaminants, such as proteins, fats, cell debris, etc., contained, dissolved.
  • the present invention relates to a modified matrix of the general formula I and to processes for preparing the matrix materials of the general formula I or matrices which comprise these matrix materials.
  • the invention relates to a method for isolating biomolecules - in particular nucleic acids - using the above-mentioned matrix, which comprises the following steps:
  • suitable oxiranes can be prepared by the epoxidation (Prileschajew reaction) of alkenes or of hydroperoxides during the autoxidation of olefins.
  • epoxidation Principalchajew reaction
  • the desired in the intermediate epoxide partial structures starting from suitable precursor groups by dehydrohalogenation of halohydrins or by the reaction of carbonyl compounds with sulfur yelide nucleophiles (Corey) produce.
  • epoxi-functionalized monomers into the polymer forming the carrier, so that even the polymerization yields an intermediate product which has the desired oxirane partial structure and which in the subsequent step involves ring opening of the epoxide ring - e.g. by acid hydrolysis or alcoholysis - can be converted into the desired end product of general formula I.
  • a based on acrylic acid derivatives terpolymer in which the epoxy partial structures by copolymerization of a Oxirane partial structure containing monomer and optionally another monomer which serves as a cross-linker a beneficial intermediate.
  • glycidyl methacrylate may be added as the epoxy-functionalized monomer in the polymerization of methacrylates, preferably in the presence of glycol dimethacrylate which serves as cross-linker.
  • Such a functionalized polymer based on methacrylic acid derivatives - in particular methacrylic acid esters and methacrylic acid glycidyl esters - represents according to the invention a particularly preferred intermediate product.
  • Matrix materials of the general formula I can furthermore be prepared by simple transesterification reactions - preferably of acrylic or methacrylic acid esters which have a short-chain alkanol partial structure.
  • Examples of such starting materials are the esters of acrylic or methacrylic acid with dC 3 - called alcohols.
  • the geometric shape in which the functionalized polymer (s) or the matrix materials according to the invention are / is present plays a largely irrelevant role.
  • the surfaces may be in the form of particles, membranes, fleeces or fabrics.
  • the matrix can also be present as a so-called composite in which the matrix material is present, for example, in combination with an inorganic polymer such as silica (SiO 2 ) or on a metallic surface such as gold or iron, or in any other Form combined with her.
  • an inorganic polymer such as silica (SiO 2 ) or on a metallic surface such as gold or iron, or in any other Form combined with her.
  • matrix in the context of the invention is to be understood as a matrix material if the latter singular is present, but matrix also denotes the combination of the matrix materials according to the invention with other components, such as, for example, the above-mentioned composites.
  • the preparation of the matrix to apply the functionalized polymers (matrix materials) to any hydrophilic or hydrophobic, possibly precoated, surface, resulting in a wide range of applications (inter alia in multi-well systems such as microtiter plates or microfluidic systems).
  • the support (T) of the matrix material or the matrix is formed by a polymer, the term polymer being understood in its broadest definition.
  • polymers in the context of the present invention embody polymers, polycondensates or polyadducts.
  • the carrier may be composed of homopolymers, copolymers, terpolymers, etc. or of mixtures of various polymeric constituents.
  • the optionally different polymers can - if desired - be crosslinked with each other with a so-called. Crosslinker.
  • suitable groups (B and D) in the starting material it may be necessary to dispense with the detour via a precursor. This may be the case, for example, if this group (s) does not adversely affect / influence the polymerization or is not impaired under the reaction conditions of the polymerization in its later function.
  • C 1 -C 6 -alkyl also generally referred to as "alkyl”
  • alkyl is generally a monovalent, branched or unbranched hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, optionally with one or more halogen atoms - preferably fluorine or - may be substituted by one or more hydroxy groups (n), which may be identical or different from one another, for example the following unsubstituted hydrocarbon radicals:
  • Higher alkyl radical is a monovalent branched or unbranched C 7 - C 2 o-alky radical which may optionally be substituted by one or more halogen atom (s), preferably fluorine, which may be identical or different.
  • halogen atom preferably fluorine
  • Examples which may be mentioned are the following preferred unsubstituted hydrocarbon radicals: branched or unbranched heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, dodecadecyl and eicosyl.
  • Alkylene generally represents an unbranched, divalent hydrocarbon radical of 1 to 6 carbon atoms or a branched, divalent hydrocarbon radical of 3 to 6 carbon atoms, such as e.g. Methylene, ethylene, propylene, 2-methylpropylene, pentylene and the like.
  • Cycloalkyl is, unless defined otherwise, a saturated monovalent cyclic hydrocarbon radical having from three to eight carbon atoms and optionally with one or more halogen atoms - preferably fluorine - or may be substituted with one or more hydroxy group (s), which may be the same or different. Examples include: cyclopropyl, cyclohexyl, cycloheptyl or cyclooctyl. In this case, the carbon chain can be interrupted by one or more heteroatoms, such as, for example, nitrogen, oxygen or sulfur.
  • Examples which may be mentioned are 1, 4-dioxixane (dioxane), 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, ⁇ -pyran, 2H-1,3-dioxole, tetrahydropyrrole, 2,5-dihydropyrrole, piperidine, piperazine, tetrahydrothiophene, morpholine, 1 , 2-oxathiolane, 1, 3-thiazole, 1 H-4,1, 2-thiadiazine, 1, 2-oxathiepan, ⁇ -thiopyran, 1, 4-thiazixin (1, 4-thiazine).
  • oxygen-containing, heterocyclic and hydroxy substituted cyclic systems may be mentioned i.a. for example, the carbohydrates (pentoses as well as hexoses), such as: arabinoses, xyloses or riboses or glucoses, mannoses, galactoses, fructoses or sorboses.
  • Halogen is - unless otherwise stated - fluorine, chlorine, bromine or iodine, but preferably fluorine and chlorine.
  • support material means the polymeric backbone which is built up, if appropriate, by the polymerization of the starting monomers with a cross-linker and, if appropriate, other auxiliaries.
  • auxiliaries are meant according to the invention primarily substances that influence, for example, on the chemical or physical properties of the polymer. These include, for example, pore formers, which influence the porosity of the polymer, or substances which impart magnetic properties to the polymer.
  • the carrier material can thus - as desired - be connected to a material having a permanent or temporary magnetic moment.
  • the present invention further relates to a process for the purification or isolation of nucleic acids comprising: providing the modified matrix according to the invention which is to be used in the process.
  • the subsequent immobilization step consists in combining the matrix with the mixture containing the nucleic acid to be isolated in addition to at least one contaminant, under conditions in which the desired Nucleic acid is adsorbed to the matrix, separating the matrix with the immobilized nucleic acid from the mixture and desorbing the nucleic acid, wherein the desired nucleic acid (s) is (are) desorbed from the matrix.
  • reaction conditions - which are necessary to ensure adsorption and desorption of the nucleic acids on or from the matrix - depend on various factors. These include essentially the nature of the matrix, the nature of the desired nucleic acid (DNA or RNA, molecular weight and nucleotide sequence composition, pK b and pK a of the basic or acidic partial structures, the density of these structures on the surface and last but not least the ability of the matrix to bind to the nucleic acid (s)).
  • the mixtures used here which contain the desired nucleic acids can, on the one hand, be prepared from synthetically prepared reaction mixtures, as described, for example, in US Pat. incurred in the PCR - or - as already mentioned - come from biological samples.
  • nucleic acid (s) containing biological samples are - for the purposes of the present invention - cell-free sample material, plasma, body fluids, such as blood, serum, cells, leukocyte fractions, Crusta phlogistica, sputum, urine, semen, faeces, smears, punctates, tissue samples each Type - such.
  • body fluids such as blood, serum, cells, leukocyte fractions, Crusta phlogistica, sputum, urine, semen, faeces, smears, punctates, tissue samples each Type - such.
  • biopsies -, tissues and organs food samples containing free or bound nucleic acids or nucleic acid-containing cells, environmental samples containing free or bound nucleic acids or nucleic acid-containing cells - such.
  • Organisms single or multi-celled insects, etc.
  • plants and parts of plants bacteria, viruses, yeasts and other fungi, other eukaryotes and prokaryotes, etc. understood.
  • the adsorption conditions must be adjusted to promote adsorption of the desired RNA. If, in addition to the RNA, DNA is also present in the mixture, the adsorption conditions can be adjusted such that the binding of a species, in this case in particular RNA, to the matrix is preferably promoted. However, the specific adsorption conditions required to allow the adsorption and ultimately the desorption of RNA depend on the properties of the matrix and must be determined for each different type of matrix.
  • the matrix used in the invention is preferably in a form which can be separated from the mixture containing the desired nucleic acid, among other substances / impurities, by the action of an external force after the mixture has been mixed with the matrix.
  • an external force it will be understood by those skilled in the art that the type of external force that is suitable for separating the matrix from the mixture depends on the shape and physical properties of the matrix.
  • the separation may be under the action of gravity, for example when the matrix is in the form of the solid phase of a chromatographic separation system.
  • the matrix material can be added to the mixture of the nucleic acid and impurity (s), if appropriate batchwise, and then separated again by decanting or filtering.
  • the external force which can be used in the isolation method of the invention may be a liquid under high pressure, the matrix forming the stationary phase of high pressure liquid chromatography.
  • Other forms of external forces suitable for use in the method proposed by the invention include vacuum filtration, centrifugation or, preferably, magnetic force.
  • particles are preferably ferromagnetic or ferrrimagnetician used, preferably selected from the group consisting of: ⁇ -Fe 2 O 3 (maghemite), Cr 2 O 3, as well as ferrites, in particular of the type (M 2+ O) Fe 2 O 3 , where M 2+ is a divalent transition metal cation and preferably Fe 3 O 4 (magnetite).
  • ferromagnetic or ferrrimagnetician used, preferably selected from the group consisting of: ⁇ -Fe 2 O 3 (maghemite), Cr 2 O 3, as well as ferrites, in particular of the type (M 2+ O) Fe 2 O 3 , where M 2+ is a divalent transition metal cation and preferably Fe 3 O 4 (magnetite).
  • M 2+ is a divalent transition metal cation
  • Fe 3 O 4 magnetite
  • These particles have an average particle diameter of less than 5 .mu.m, preferably less than 1 .mu.m and more preferably in an interval between 0.05 and 0.8 .mu.m and most preferably in a range of 0.1 and 0.4 .mu.m.
  • ferro- or ferrimagnetic particles examples include magnetic particles on the basis of ⁇ -Fe 2 O 3 - as Bayoxide ® E AB 21, on the basis of ferrimagnetic magnetite as type Bayoxide ® E 8706, E 8707, E 8710 and E 8713H (available from Lanxess AG, Leverkusen, DE) and as Magnetic Pigment 340 and as Magnetic Pigment 345 (available from BASF AG, Ludwigshafen am Rhein, DE).
  • superparamagnetic materials can also be used.
  • superparamagnetic materials are Fe, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , superparamagnetic ferrites Co, Ni, and binary and or ternary compounds (alloys) in question.
  • iron oxide crystals having a diameter of 300 angstroms and smaller may be mentioned here.
  • Chelating agent-containing buffer in the range of pH 7.8 to 8.2; Buffer P2: a detergent-containing alkaline lysis buffer (pH 13); Buffer P3: acetate-containing buffer (pH 5.4 to 5.6).
  • the present invention thus relates to matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
  • B is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain optionally by a up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or differently, and may be substituted with one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) can or a group
  • X and Y independently of one another oxygen, sulfur or -NR 3 -
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched Ci -C 2O -AI kyrest or C 3 - C 2 -Cycloalkyrest whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) ),
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s), can mean
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • the present invention relates in particular to matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of
  • B is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -, R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 10 -alkoxy radical or C 4 -C 10 -cycloalkyl radical, the carbon chain of which is optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • the present invention preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
  • R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkyrest or C 4 -C 6 -cycloalkyne whose carbon chain may optionally have one or up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s).
  • NR 4 - the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which contains one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or Amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
  • the present invention particularly preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
  • T is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
  • the present invention very particularly preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
  • B is a covalent bond or a methylene group.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
  • the present invention relates to matrices comprising any of the above-described matrix materials bonded to a material having a permanent or temporary magnetic moment.
  • the present invention preferably relates to the matrices described above, which have as a permanent or temporary magnetic moment having materials which are ferromagnetic or ferromagnetic or para or superparamagnetic.
  • the present invention preferably relates to the above-described matrices comprising a matrix material which is in the form of beads.
  • the present invention furthermore preferably relates to the above-described matrices comprising a matrix material in which the matrix is in the form of a composite.
  • the present invention relates to processes for the preparation of the above-described matrix materials, which comprises the following steps:
  • the present invention further relates to processes for the preparation of the above-described matrix materials, comprising the following steps:
  • the present invention also relates to the use of matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
  • B is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched Ci -C 2O -AI kyrest or C 3 - Ci2-cycloalkyl radical whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 - , the same or different, may be interrupted and which may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • the present invention preferably relates to the use of matrix materials according to the general formula I.
  • T - (C O) O - B - D (I) in which
  • T is a polymer or copolymer comprising units of
  • B is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched O -alkyl radical or C 4 CRCI - cycloalkyl radical -C whose carbon chain optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, may be interrupted and the one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), Carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • the present invention more preferably relates to the use of matrix materials according to the general formula I.
  • T is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
  • Cycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n) Aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
  • X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
  • R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkest or C 4 -C 6 -cycloalkyl radical whose carbon chain may optionally be replaced by one or with up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) - NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
  • R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
  • the present invention can mean for purifying or isolating biomolecules.
  • the present invention particularly preferably the use of matrix materials according to the general formula I.
  • T is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
  • B is a covalent bond or a methylene group
  • D is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
  • the present invention very particularly preferably the use of matrix materials according to the general formula I.
  • T - (C O) O - B - D (I) in which
  • T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
  • B is a covalent bond or a methylene group.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
  • biomolecules can mean for the purification or isolation of biomolecules.
  • the present invention relates to the uses of the inventive matrices for purifying biomolecules described above, wherein the biomolecule embodies one or more species of nucleic acid (s).
  • the present invention relates to a method for isolating biomolecules with one of the matrices according to the invention, comprising the following steps: (a) providing the matrix;
  • the present invention relates to a method of isolating biomolecules with one of the matrices of the invention, wherein the biomolecule is one or more species of nucleic acid (s).
  • the present invention relates to nucleic acids which are bound in the form of a complex with the matrix material according to the invention.
  • the present invention relates to a microfluidic system comprising a matrix material or the use of the matrix material according to the invention in or in conjunction with a microfluidic system.

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Abstract

The invention relates to functionalized matrix materials or matrices that have structures of general formula (I) T - (C=O)O - B - D, methods for the production thereof, and the use thereof in methods for purifying and isolating biomolecules.

Description

NΘUΘ Matrixmaterialien, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in Verfahren zur Isolierung von Biomolekülen. NΘUΘ Matrix materials, processes for their preparation and their use in processes for isolating biomolecules.
Die vorliegende Erfindung betrifft funktionalisierte Matrixmaterialien bzw. diese Materialien enthaltende Matrices, die Strukturen der allgemeinen Formel I aufweisenThe present invention relates to functionalized matrix materials or matrices containing these materials which have structures of general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I),T - (C = O) O - B - D (I),
in derin the
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder deren DerivateAcrylic acid and / or its derivatives
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 6B is a covalent bond or an alkylene group of 1 to 6
KohlenstoffatomenCarbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C2o-Alkyrest oder C3-Ci2-D is a branched or unbranched C 2 -C 2 o-alkyl radical or C 3 -C 2 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3- undX and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 - and
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC20-Alkyrest oder C3-Ci2-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann, R1 and R2 are independently hydrogen or a branched or unbranched -C 20 -alkyl radical or C 3 -C 2 -Cycloalkyrest, whose carbon chain, optionally interrupted by one to 10 oxygen Sulfuric or divalent amino group (s) -NR 4 -, which may be the same or different, and which is interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s) Sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which is substituted by one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyrestup with one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Bevorzugt werden Strukturen der allgemeinen Formel (I), in derPreference is given to structures of the general formula (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren Amide und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their amides and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 3B is a covalent bond or an alkylene group of 1 to 3
KohlenstoffatomenCarbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-Ci0-Alkyrest oder C3-Ci0-D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine Gruppe -CH(XR1)- CH2(YR2), in derCycloalkyrest, whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and the one or a plurality of hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group -CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ), in the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrCiO-Alkyrest oder C4-Ci0-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4- , gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched CRCI O -alkyl radical or C 4 -C 0 -Cycloalkyrest, whose carbon chain optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) ),
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which is substituted by one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R4 Wasserstoff oder einen d-Cβ-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyl radical containing one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Besonders bevorzugt werden Strukturen der allgemeinen Formel (I), in der T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derParticular preference is given to structures of the general formula (I) in which T is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C8-Al kyrest oder C3-C8-D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalenten Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2), in derCycloalkyrest, whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ) in which
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC6-Alkyrest oder C4-C6-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette ggf. gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalenten Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkyrest or C 4 -C 6 -cycloalkyne whose carbon chain may optionally be replaced by one or by up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s). NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC3-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkyrest, containing one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R4 Wasserstoff oder einen d-C3-Alkyrest, der mit einer oder mehrerenR 4 is hydrogen or a dC 3 -alkyrest, which with one or more
Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,Hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
bedeuten können, wobei im Falle der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.can mean wherein in the case of the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Ganz besonders bevorzugt werden Strukturen der allgemeinen Formel (I), in derVery particular preference is given to structures of the general formula (I) in which
T ein quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten vonT is a crosslinked polymer consisting of units of
Methacrylsäureesternmethacrylic
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3,D is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 ,
-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2), in der-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ) in which
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH,
-CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,-CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
Am meisten werden Strukturen der allgemeinen Formel (I) bevorzugt, in derMost preferred are structures of the general formula (I) in which
T ein mit Ethylenglykol-dimethacrylat quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von vorzugsweise einem oder mehreren Methacrylsäureester(n)T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate consisting of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s)
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-Gruppe D - CH2-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3,B is a covalent bond or a methylene group D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 ,
-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2),-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH,
-CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,-CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (I) sowie ihre Verwendung in Verfahren zur Reinigung bzw. zur Isolierung von Biomolekülen.The present invention furthermore relates to processes for the preparation of the compounds according to the general formula (I) and their use in processes for purifying or isolating biomolecules.
Dabei werden unter Biomolekülen gemäß der vorliegenden Erfindung ganz allgemein Moleküle verstanden, die als Produkte einer evolutionären Selektion durch geordnetes und selektives Zusammenwirken spezifische Aufgaben für einen Organismus erfüllen und die Grundlage seiner Lebensfunktionen ausmachen [vgl. Römpp, Lexikon Biochemie und Molekularbiologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999].In this context, biomolecules according to the present invention generally refer to molecules which, as products of evolutionary selection, perform specific tasks for an organism through ordered and selective interaction and form the basis of its vital functions [cf. Römpp, Lexicon Biochemistry and Molecular Biology, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999].
Insbesondere werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Nukleinsäuren, wie z.B. Plasmid-DNA, chromosomale DNA, Gesamt-RNA, mRNA oder RNA/DNA Hybride als Biomoleküle angesehen.In particular, for the purposes of the present invention, nucleic acids, such as e.g. Plasmid DNA, chromosomal DNA, total RNA, mRNA or RNA / DNA hybrids are considered biomolecules.
Die erfindungsgemäße Verwendung betrifft die Reinigung bzw. Isolierung dieser Biomoleküle aus wässrigen Systemen, die z.B. Verunreinigungen wie Fette oder u.a. Zelltrümmer enthalten. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung die Isolierung oder Reinigung von ggf. artifiziellen Biomolekülen aus Reaktionsmischungen, die aus Labor- oder Industriesynthetischen Umsetzungen resultieren.The use according to the invention relates to the purification or isolation of these biomolecules from aqueous systems which contain, for example, impurities such as fats or, inter alia, cell debris. In addition, the present invention relates to the isolation or purification of optionally artificial biomolecules from reaction mixtures resulting from laboratory or industrial synthetic reactions.
Die Erfindung betrifft insbesondere Matrixmaterialien bzw. Matrices, die die Fähigkeit aufweisen, Nukleinsäuren unter definierten Bedingungen reversibel zu immobilisieren. Die Erfindung betrifft daneben Verfahren zur Herstellung und Verwendung derartiger Matrixmaterialien zur Herstellung von magnetischen Matrices sowie deren Verwendung zum Aufreinigen bzw. Isolieren der gewünschten Biomoleküle - insbesondere von Nukleinsäure(n).In particular, the invention relates to matrix materials or matrices which have the ability to reversibly immobilize nucleic acids under defined conditions. The invention also relates to processes for the preparation and use of such matrix materials for the production of magnetic matrices and their use for purifying or isolating the desired biomolecules - in particular of nucleic acid (s).
Der enorme wissenschaftliche Fortschritt auf dem Gebiet der molekularen Biologie - u.a. auf dem Gebiet der Gentechnologie und der molekularen Diagnostik - hat einen hohen Bedarf an schnellen, sicheren und automatisierbaren Verfahren zur Isolierung und Reinigung von Nukleinsäuren erweckt.The tremendous scientific progress in the field of molecular biology - i.a. in the field of genetic engineering and molecular diagnostics - has created a high demand for fast, safe and automatable procedures for the isolation and purification of nucleic acids.
Dabei können die biologischen Proben, die u.a. zur DNA-Identifikation oder -Analyse eingesetzt werden, aus einer Vielzahl von Quellen stammen, wie z.B. Tier- und Pflanzenzellen, Faeces, Gewebe- und Knochenproben (Biopsien) oder Blut stammen. Daneben können die Proben aber auch aus dem Boden, aus Nahrungsmitteln oder aus synthetisch hergestellten Nukleinsäuremischungen gezogen werden.The biological samples, which i.a. used for DNA identification or analysis, derived from a variety of sources, e.g. Animal and plant cells, faeces, tissue and bone samples (biopsies) or blood derived. In addition, the samples can also be drawn from the soil, from food or from synthetically produced nucleic acid mixtures.
Viele molekularbiologische Verfahren, wie die reverse Transskription, Klonierung Restriktionsanalyse, Amplifikation sowie Sequenzierung erfordern zwingend, dass die in den jeweiligen Verfahren eingesetzten Nukleinsäuren im wesentlichen frei von Verunreinigungen sind, die die entsprechenden Reaktionsabläufe bzw. Analyseverfahren negativ beeinflussen können. Derartige Verunreinigungen umfassen im Allgemeinen Substanzen, die den Abbau oder die Depolymerisation einer Nukleinsäure katalysieren oder initiieren, oder Substanzen, die den Nachweis der Nukleinsäure blockieren oder die Nukleinsäure maskieren. Unerwünschte Verunreinigungen umfassen daneben makromolekulare Substanzen, wie z.B. Enzyme, Proteine, Polysaccharide oder Polynukleotide sowie Substanzen mit einem niedrigen Molekulargewicht, wie Lipide, Enzyminhibitoren oder Oligonukleotide. Weitere Verunreinigungen sind Farbstoffe (Pigmente), Spurenelemente (Metalle) oder organische Lösungsmittel.Many molecular biological methods, such as reverse transcription, cloning, restriction analysis, amplification and sequencing necessarily require that the nucleic acids used in the respective methods are essentially free of impurities which can adversely affect the corresponding reaction processes or analytical methods. Such contaminants generally include substances that catalyze or initiate the degradation or depolymerization of a nucleic acid, or substances that block the detection of the nucleic acid or mask the nucleic acid. Undesirable impurities also include macromolecular substances such as enzymes, proteins, polysaccharides or polynucleotides, as well as low molecular weight substances such as lipids, enzyme inhibitors or oligonucleotides. Other impurities are dyes (pigments), trace elements (metals) or organic solvents.
Diese Anforderungen haben dazu geführt, dass sich im Laufe der Jahre im Stand der Technik bereits eine Vielzahl von Aufreinigungs- und Isolierungsverfahren etabliert hat. So kann z.B. DNA durch Aussalzen in Gegenwart von Phenol und Trichlormethan gewonnen werden. Auf der anderen Seite können DNA und RNA durch den Einsatz chaotroper Salze an mineralischen Trägern (wie z.B. Silica) oder - derivatisierten - Kieselsäureharzen gewonnen werden. Dabei hat sich für den Einsatz in automatisierten Verfahren insbesondere der Einsatz von magnetischen Partikeln - den sog. 'Magnetic Beads' - etabliert.These requirements have led to the fact that in the prior art has already established a variety of purification and isolation methods over the years. Thus, e.g. DNA can be obtained by salting out in the presence of phenol and trichloromethane. On the other hand, DNA and RNA can be recovered by the use of chaotropic salts on mineral carriers (such as silica) or derivatized silica resins. In particular, the use of magnetic particles - the so-called 'magnetic beads' - has become established for use in automated processes.
Zunächst erkannten Marko et al. [Analyt. Biochem. 121 (1982) 382] sowie Vogelstein et al. [Proc. Nat. Acad. Sei. 76 (1979) 615], dass, falls die DNA in Nukleinsäure- haltigen Extrakten hohen Konzentrationen von Natriumjodid oder Natriumperchlorat ausgesetzt wird, nur die DNA an den mechanisch fein zerkleinerten Glas- Scintillationsröhrchen sowie zerkleinerten Glasfasermembranen bzw. Glasfiberplatten bindet, während RNA und Proteine nicht binden. Die so gebundene DNA kann im einfachsten Fall mit Wasser eluiert werden. In der Folgezeit wurden demgemäß zahlreiche Schutzrechte, die auf dieser Art der DNA-Isolierung beruhen, offengelegt.First, Marko et al. [Analyte. Biochem. 121 (1982) 382] and Vogelstein et al. [Proc. Nat. Acad. Be. 76 (1979) 615] that if the DNA is exposed in nucleic acid-containing extracts to high concentrations of sodium iodide or sodium perchlorate, only the DNA binds to the mechanically finely divided glass scintillation vials and comminuted glass fiber or fiberglass plates, while RNA and proteins do not tie. The DNA thus bound can be eluted in the simplest case with water. Subsequently, numerous patents based on this type of DNA isolation were disclosed.
So betrifft die EP-A-389 063 ein Verfahren zur Isolierung von Nukleinsäuren aus einer biologischen Quelle. Gemäß dieser Methode werden die Nukleinsäuren enthaltenden biologischen Quellen, wie Blut, Zellen, Plasma etc. in Gegenwart von chaotropen Salzen in hohen Konzentrationen aufgeschlossen. Anschließend werden die Nukleinsäuren an eine Silicaoberfläche gebunden. Die Nukleinsäuren werden danach gewaschen und eluiert.Thus, EP-A-389 063 relates to a method for isolating nucleic acids from a biological source. According to this method, the biological sources containing nucleic acids, such as blood, cells, plasma, etc., are digested in high concentrations in the presence of chaotropic salts. Subsequently, the nucleic acids are bound to a silica surface. The nucleic acids are then washed and eluted.
Das in der U. S. -Patentschrift Nr. 5,155,018 offenbarte Verfahren beschreibt die Isolierung von RNA aus biologischen Quellen, die neben RNA auch DNA sowie andere Inhaltsstoffe enthalten. Dabei wird die biologische Probe angesäuert und mit einem chaotropen Agens, wie z. B. einem Guanidiniumsalz vermischt. Der Probe werden Silikatpartikel zugegeben. Unter den gegebenen Bedingungen bindet RNA an die Silikatpartikel.The process disclosed in US Pat. No. 5,155,018 describes the isolation of RNA from biological sources which contain not only RNA but also DNA and other ingredients. In this case, the biological sample is acidified and with a chaotropic agent such. As a guanidinium mixed. The sample Silicate particles are added. Under the given conditions, RNA binds to the silicate particles.
Anschließend wird auch in diesem Verfahren die RNA von den Partikeln abgetrennt.Subsequently, the RNA is separated from the particles in this process as well.
Colpan et al. beschreiben in der Internationalen Patentanmeldung WO-A-95/01359 ein Verfahren zur Reinigung und Trennung von Nukleinsäuregemischen durch Adsorption der Nukleinsäure aus einer alkoholhaltigen Lösung mit hoher lonenstärke. Die Adsorptionslösung enthält neben Alkohol in einer Konzentration von 1 bis 50 Vol.-% Salze in einer Konzentration von 1 bis 10 M, wobei die chaotropen Salze, wie z. B. Guanidiniumthiocyanat, Natriumperchlorat, oder Guanidiniumhydrochlorid bevorzugt werden.Colpan et al. describe in International Patent Application WO-A-95/01359 a method for purifying and separating nucleic acid mixtures by adsorption of the nucleic acid from a high ionic strength alcoholic solution. The adsorption solution contains in addition to alcohol in a concentration of 1 to 50 vol .-% salts in a concentration of 1 to 10 M, wherein the chaotropic salts, such as. As guanidinium thiocyanate, sodium perchlorate, or guanidinium hydrochloride are preferred.
Gegenstand der WO-A-95/21849 ist des Weiteren ein Verfahren zur Trennung von doppel- und oder einzelsträngigen Nukleinsäuren aus Quellen, welche diese Nukleinsäuren enthalten. Auch bei diesem Verfahren werden die Nukleinsäuren an mineralischen Trägern adsorbiert unter Bedingungen, die eine Bindung der gewünschten Nukleinsäurespezies erlaubt, während die nicht gewünschte Nukleinsäurespezies nicht an diesen mineralischen Träger bindet.The subject of WO-A-95/21849 is further a method for the separation of double and / or single-stranded nucleic acids from sources containing these nucleic acids. Also in this method, the nucleic acids are adsorbed on mineral supports under conditions that allow binding of the desired nucleic acid species while the unwanted nucleic acid species does not bind to that mineral support.
Um überwiegend einzelsträngige Nukleinsäuren an einen mineralischen Träger zu binden und somit von doppelsträngigen Nukleinsäuren zu trennen, werden die Behandlungsbedingungen für die beide Nukleinsäurespezies enthaltenden Proben mit einem wässrigen Gemisch von Salzen, insbesondere von chaotropen Salzen und Alkohol entsprechend eingestellt. Die nicht adsorbierte doppelsträngige Nukleinsäure kann daraufhin mit bekannten Verfahren weiter aufgereinigt oder isoliert werden.In order to bind mainly single-stranded nucleic acids to a mineral carrier and thus to separate from double-stranded nucleic acids, the treatment conditions for the samples containing both nucleic acid species are adjusted accordingly with an aqueous mixture of salts, in particular of chaotropic salts and alcohol. The unadsorbed double-stranded nucleic acid can then be further purified or isolated by known methods.
Weitere Verfahren werden beispielsweise in den Europäischen Patentanmeldungen EP-A-512 767 und EP-A-515 484, in den internationalen Patentanmeldungen WO-A- 95/13368, WO-A-96/18731 und WO-A-97/10331 sowie in den US Patentschriften 4,923,978 und 5,057,426 offenbart.Further processes are described, for example, in European Patent Applications EP-A-512 767 and EP-A-515 484, in International Patent Applications WO-A-95/13368, WO-A-96/18731 and WO-A-97/10331 and US Pat in US Pat. Nos. 4,923,978 and 5,057,426.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-707 077 beschreibt das Binden sowie die nachfolgende selektive Freisetzung von Nukleinsäure aus einem Lysat mittels eines wasserlöslichen schwach basisch reagierenden Polymers, das mit der Nukleinsäure unter spezifischen Bedingungen einen Niederschlag bildet. Dieser Niederschlag kann aus der wässrigen Lösung abgetrennt werden und die Nukleinsäure kann unter Anwendung von hohen Salzkonzentrationen sowie unter Einwirkung von starken Basen oder durch Erhitzen freigesetzt werden.European Patent Application EP-A-707 077 describes the binding as well as the subsequent selective release of nucleic acid from a lysate by means of a water-soluble weakly basic polymer that precipitates with the nucleic acid under specific conditions. This precipitate can be separated from the aqueous solution and the nucleic acid can be released using high salt concentrations as well as strong bases or by heating.
Mit Blick auf alle oben beschriebenen Isolierungs- bzw. Reinigungsverfahren ist zusätzlich darauf hinzuweisen, dass Blut eine der in den größten Mengen verfügbare Quelle für DNA-Analysen ist, da Blutproben routinemäßig aus den unterschiedlichsten Gründen gezogen werden. Aufgrund der viskosen Beschaffenheit sowie wegen der äußerst proteinhaltigen Zusammensetzung, warf die Automatisierung der Isolierung von Nukleinsäuren aus diesem Ausgangsmaterial immer wieder unerwartete Schwierigkeiten auf - ein Umstand, der auch im Stand der Technik mehrfach belegt wird. Daneben erwies sich - mit Blick auf eine Automatisierung - die Handhabung großer Probenvolumina, die relativ geringe DNA- Mengen aufweisen, als schwierig.In addition, with regard to all isolation or purification procedures described above, it should be noted that blood is one of the largest sources of DNA analysis available, as blood samples are routinely drawn for a variety of reasons. Due to the viscous nature and the extremely protein-containing composition, the automation of the isolation of nucleic acids from this starting material repeatedly raised unexpected difficulties - a circumstance which has also been repeatedly proven in the prior art. In addition, it has proved difficult to handle large volumes of samples that have relatively small amounts of DNA in view of automation.
Der vorliegenden Patentanmeldung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten und aus dem Stand der Technik bekannten Probleme wenigstens zum Teil zu lösen. Somit zielt die vorliegende Erfindung im allgemeinsten Sinn auf den Bedarf an Materialien und Verfahren ab, die ein schnelles und effizientes Verfahren zum Isolieren von Nukleinsäuren aus einer Mischung der gewünschten Nukleinsäuren mit Verunreinigungen ermöglichen.The present patent application is therefore based on the object at least partially to solve the problems described above and known from the prior art. Thus, the present invention, in the most general sense, addresses the need for materials and methods that enable a rapid and efficient method of isolating nucleic acids from a mixture of the desired nucleic acids with contaminants.
Daneben liegt der Patentanmeldung die Aufgabe zugrunde, Matrices bzw. Matrixmaterialien zur Verfügung zu stellen, die nach Gebrauch wieder verwendbar sind.In addition, the patent application is based on the object to provide matrices or matrix materials available that are reusable after use.
Diese Aufgabe wird in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform durch funktionalisiere Matrixmaterialien der allgemeinen Formel I sowie durch Verfahren zur Isolierung einer oder mehrerer Nukleinsäuren, wie z.B. Plasmid-DNA, chromosomaler DNA, Gesamt RNA, m-RNA, oder RNA/DNA Hybride z.B. aus biologischen Proben die Verunreinigungen, wie Proteinen, Fetten, Zelltrümmern etc., enthalten, gelöst. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine modifizierte Matrix der allgemeinen Formel I sowie Verfahren zur Herstellung der Matrixmaterialien der allgemeinen Formel I bzw. Matrices, welche diese Matrixmaterialien aufweisen.This object is achieved in an embodiment according to the invention by functionalizing matrix materials of general formula I and by methods for isolating one or more nucleic acids, such as plasmid DNA, chromosomal DNA, total RNA, m-RNA, or RNA / DNA hybrids eg from biological samples Contaminants, such as proteins, fats, cell debris, etc., contained, dissolved. In a further embodiment of the invention, the present invention relates to a modified matrix of the general formula I and to processes for preparing the matrix materials of the general formula I or matrices which comprise these matrix materials.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Isolieren von Biomolekülen - insbesondere von Nukleinsäuren - unter Verwendung der oben erwähnten Matrix, welches die folgenden Schritte umfasst:According to a further aspect, the invention relates to a method for isolating biomolecules - in particular nucleic acids - using the above-mentioned matrix, which comprises the following steps:
(a) Bereitstellen der erfindungsgemäßen Matrix;(a) providing the matrix according to the invention;
(b) Vereinigen der Matrix mit einer Mischung enthaltend das zu isolierende Biomolekül bzw. enthaltend vorzugsweise die zu isolierende Nukleinsäure neben mindestens einer Verunreinigung;(b) combining the matrix with a mixture containing the biomolecule to be isolated or preferably containing the nucleic acid to be isolated in addition to at least one contaminant;
(c) Inkubieren der Matrix und der Mischung unter Bedingungen, unter denen das Biomolekül bzw. bevorzugt die gewünschte Nukleinsäure an der Matrix immobilisiert wird;(c) incubating the matrix and the mixture under conditions under which the biomolecule or preferably the desired nucleic acid is immobilized on the matrix;
(d) Trennen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. mit der/den immobilisierten Nukleinsäure(n) von der Mischung;(d) separating the matrix with the biomolecule or immobilized nucleic acid (s) from the mixture;
(e) Vereinigen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. mit der/den immobilisierten Nukleinsäure(n) mit einer Elutionslösung, wobei das/die gewünschte(n) Biomolekül(e) bzw. Nukleinsäure(n) von der Matrix desorbiert wird/werden.(e) combining the matrix with the biomolecule or with the immobilized nucleic acid (s) with an elution solution, the desired biomolecule (s) or nucleic acid (s) being desorbed from the matrix.
Die Synthese von Strukturen, die der allgemeinen Formel I entsprechen, ist - ausgehend von den entsprechenden Epoxiden - aus dem Stand der Technik wohlbekannt, da zum Beispiel Epoxidharze, die Epoxid- bzw. Oxiran-Partialstrukturen enthalten und die somit ein geeignetes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Verbindungen, die unter die allgemeine Formel I fallen - Produkte verkörpern, die im großindustriellen Maßstab (z.B. in der Lackindustrie) Anwendung finden. Die entsprechenden erfindungsgemäßen Materialien der allgemeinen Formel I können in einem anschließenden Reaktionsschritt durch Öffnen des Epoxid-Rings (unter anderem z.B. auf dem Weg der Hydrolyse oder Alkoholyse) leicht verfügbar gemacht werden.The synthesis of structures corresponding to general formula I is well-known from the prior art, starting from the corresponding epoxides, since, for example, epoxy resins containing epoxide and oxirane partial structures, respectively, are thus a suitable starting material for the preparation of Compounds that fall under the general formula I - embodying products that are used on a large industrial scale (eg in the paint industry). The corresponding materials of the general formula I according to the invention can be readily made available in a subsequent reaction step by opening the epoxide ring (inter alia, for example by way of hydrolysis or alcoholysis).
Allgemein können die erfindungsgemäßen Strukturen der allgemeinen Formel I aus Vorläufermolekülen, die geeignete Precursor-Gruppen aufweisen, auf zahlreichen aus dem Stand der Technik bekannten Wegen hergestellt werden.In general, the structures of general formula I of the invention can be prepared from precursor molecules having suitable precursor groups in numerous ways known in the art.
So sind z.B. geeignete Oxirane durch die Epoxidierung (Prileschajew-Reaktion) von Alkenen oder aus Hydroperoxiden während der Autoxidation von Olefinen herstellbar. Daneben lassen sich die im Zwischenprodukt angestrebten Epoxid- Partialstrukturen ausgehend von geeigneten Precursorgruppen durch Dehydrohalogenierung von Halogenhydrinen oder durch die Reaktion von Carbonyl- Verbindungen mit Schwefelylid-Nucleophilen (Corey) erzeugen. Zur weiteren Erläuterung sei angemerkt, dass derartige Strukturen auch durch die Epoxidierungen von Allylalkoholen (Sharpless-Katsuki-Epoxidierung) oder von Olefinen mit Natriumhypochlorit unter Mangan(lll)-Katalyse (Jacobsen-Katsuki- Epoxidierung) zugänglich sind.Thus, e.g. suitable oxiranes can be prepared by the epoxidation (Prileschajew reaction) of alkenes or of hydroperoxides during the autoxidation of olefins. In addition, the desired in the intermediate epoxide partial structures starting from suitable precursor groups by dehydrohalogenation of halohydrins or by the reaction of carbonyl compounds with sulfur yelide nucleophiles (Corey) produce. For further explanation, it should be noted that such structures are also accessible by the epoxidations of allylic alcohols (Sharpless-Katsuki epoxidation) or of olefins with sodium hypochlorite under manganese (III) catalysis (Jacobsen-Katsuki epoxidation).
Des Weiteren eröffnet die Reaktion von α-Halogenestern mit Carbonyl-Verbindungen in Gegenwart von Natriumethanolat einen Zugang zu den entsprechenden strukturverwandten 2-(Ethoxycarbonyl)oxiranen (Darzens-Reaktion).Furthermore, the reaction of α-haloesters with carbonyl compounds in the presence of sodium ethoxide gives access to the corresponding structurally related 2- (ethoxycarbonyl) oxiranes (Darzens reaction).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird es allerdings bevorzugt, epoxi- funktionalisierte Monomere mit in das den Träger bildende Polymer einzubauen, so dass schon die Polymerisation ein Zwischenprodukt liefert, welches die gewünschte Oxiran-Partialstruktur aufweist und das im anschließenden Schritt unter Ringöffnung des Epoxidrings - z.B. auf dem Wege einer sauren Hydrolyse oder einer Alkoholyse - in das angestrebte Endprodukt der allgemeinen Formel I überführt werden kann.For the purposes of the present invention, however, it is preferred to incorporate epoxi-functionalized monomers into the polymer forming the carrier, so that even the polymerization yields an intermediate product which has the desired oxirane partial structure and which in the subsequent step involves ring opening of the epoxide ring - e.g. by acid hydrolysis or alcoholysis - can be converted into the desired end product of general formula I.
Bevorzugterweise stellt ein auf Acrylsäuresäurederivaten basierendes Terpolymerisat, in das die Epoxidpartialstrukturen durch Copolymerisation eines eine Oxiran-Partialstruktur aufweisenden Monomers und ggf. eines weiteren Monomers, das als Quervernetzer dient, ein vorteilhaftes Zwischenprodukt dar.Preferably, a based on acrylic acid derivatives terpolymer in which the epoxy partial structures by copolymerization of a Oxirane partial structure containing monomer and optionally another monomer which serves as a cross-linker, a beneficial intermediate.
Besonders bevorzugt kann bei der Polymerisation von Methacrylaten - vorzugsweise in Gegenwart von Glykoldimethacrylat, das als Quervernetzer dient - als Epoxi- funktionalisiertes Monomer Glycidylmethacrylat zugefügt werden. Das resultierende Polymerisat weist somit die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I erforderlichen Oxiran-Partialstrukturen (X = O und R1 bildet mit R2 und Y eine Einfachbindung aus) auf, die durch die anschließende Hydrolyse/Akoholyse - oder auf dem Wege anderer aus dem Stand der Technik bekannter Umsetzungen - leicht in die Zielverbindungen der allgemeinen Formel I umgewandelt werden können.Particularly preferably, glycidyl methacrylate may be added as the epoxy-functionalized monomer in the polymerization of methacrylates, preferably in the presence of glycol dimethacrylate which serves as cross-linker. The resulting polymer thus has the required for the preparation of the compounds of the general formula I oxirane partial structures (X = O and R 1 forms with R 2 and Y is a single bond), by the subsequent hydrolysis / Akoholyse - or on the Ways of other known from the prior art reactions - can be easily converted into the target compounds of general formula I.
Ein derartig funktionalisiertes Polymer auf der Basis von Methacrylsäure-Derivaten - insbesondere Methacrylsäureestern und Methacrylsäureglycidylestern - stellt erfindungsgemäß ein besonders bevorzugtes Zwischenprodukt dar.Such a functionalized polymer based on methacrylic acid derivatives - in particular methacrylic acid esters and methacrylic acid glycidyl esters - represents according to the invention a particularly preferred intermediate product.
Matrixmaterialien der allgemeinen Formel I können des Weiteren durch einfache Umesterungsreaktionen - vorzugsweise von Acrylsäure- oder Metacrylsäurestern, die eine kurzkettige Alkolhol-Partialstruktur aufweisen, hergestellt werden. Als Beispiele derartiger Edukte seien die Ester der Acryl- oder Methacrylsäure mit d-C3- Alkoholen genannt.Matrix materials of the general formula I can furthermore be prepared by simple transesterification reactions - preferably of acrylic or methacrylic acid esters which have a short-chain alkanol partial structure. Examples of such starting materials are the esters of acrylic or methacrylic acid with dC 3 - called alcohols.
Die geometrische Form, in welcher das/die erfindungsgemäß funktionalisierte(n) Polymer(e) bzw. die Matrixmaterialien vorliegt/vorliegen, spielt hierbei weitestgehend keine Rolle. So können die Oberflächen beispielsweise in Form von Partikeln, Membranen, Vliesen bzw. Geweben vorliegen.The geometric shape in which the functionalized polymer (s) or the matrix materials according to the invention are / is present plays a largely irrelevant role. For example, the surfaces may be in the form of particles, membranes, fleeces or fabrics.
Die Matrix kann dabei auch als sog. Komposit vorliegen, in dem das Matrixmaterial beispielsweise in Kombination mit einem anorganischen Polymer - wie z.B. Silica (SiO2) - vorliegen oder auf einer metallischen Oberfläche - wie z.B. Gold oder Eisen - aufgebracht bzw. in jedweder anderen Form mit ihr kombiniert sein. Demgemäß ist der Begriff „Matrix" im Sinne der Erfindung als Matrixmaterial zu verstehen, wenn letzteres Singular vorliegt. Matrix bezeichnet aber auch die Kombination der erfindungsgemäßen Matrixmaterialien mit anderen Komponenten, wie die zum Beispiel die o.a. Komposite.The matrix can also be present as a so-called composite in which the matrix material is present, for example, in combination with an inorganic polymer such as silica (SiO 2 ) or on a metallic surface such as gold or iron, or in any other Form combined with her. Accordingly, the term "matrix" in the context of the invention is to be understood as a matrix material if the latter singular is present, but matrix also denotes the combination of the matrix materials according to the invention with other components, such as, for example, the above-mentioned composites.
Ganz allgemein ist es möglich für die Herstellung der Matrix, die funktionalisierten Polymere (Matrixmaterialien) auf jedwede hydrophile oder hydrophobe - ggf. vorbeschichtete - Oberfläche aufzubringen, was in einem breiten Anwendungsspektrum resultiert (u.a. in Multiwellsystemen wie z.B. Mikrotiter-Platten oder mikrofluidische Systeme).In general, it is possible for the preparation of the matrix to apply the functionalized polymers (matrix materials) to any hydrophilic or hydrophobic, possibly precoated, surface, resulting in a wide range of applications (inter alia in multi-well systems such as microtiter plates or microfluidic systems).
Im Sinne der Erfindung wird der Träger (T) des Matrixmaterials bzw. der Matrix durch ein Polymer gebildet, wobei der Begriff Polymer in seiner weitesten Definition verstanden wird. Erfindungsgemäß verkörpern Polymere im Sinne der vorliegenden Erfindung Polymerisate, Polykondensate bzw. Polyaddukte. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Träger aus Homopolymeren, Copolymeren, Terpolymeren usw. oder aus Mischungen verschiedener polymerer Bestanteile aufgebaut sein. Die ggf. verschiedenen Polymere können - falls dies gewünscht ist - untereinander mit einem sog. Crosslinker vernetzt sein. Der Begriff „Träger" bezeichnet im Sinne der Erfindung den Träger der funktionellen Gruppe -(C=O)O-B-D.For the purposes of the invention, the support (T) of the matrix material or the matrix is formed by a polymer, the term polymer being understood in its broadest definition. According to the invention, polymers in the context of the present invention embody polymers, polycondensates or polyadducts. According to the present invention, the carrier may be composed of homopolymers, copolymers, terpolymers, etc. or of mixtures of various polymeric constituents. The optionally different polymers can - if desired - be crosslinked with each other with a so-called. Crosslinker. The term "carrier" for the purposes of the invention denotes the carrier of the functional group - (C = O) O-B-D.
Zur Herstellung des Matrixmaterials werden geeignete Monomere, die mindestens eine Partialstruktur aufweisen, die zur Polymerisiation (bzw. Polykondensation oder zur Bildung von polymeren Addukten) geeignet sind und die eine zweite Partialstruktur aufweisen, die eine Precursorfunktion zur Ausbildung der Partialstruktur -(C=O)O-B-D aufweist. Bei geeigneten Gruppen (B und D) im Ausgangsmaterial kann ggf. auf den Umweg über einen Precursor verzichtet werden. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn diese Gruppierung(en) die Polymerisation nicht nachteilig beeinflusst/beeinflussen bzw. unter den Reaktionsbedingungen der Polymerisation in ihrer späteren Funktion nicht beeinträchtigt wird/werden.For the preparation of the matrix material, suitable monomers which have at least one partial structure which are suitable for polymerization (or polycondensation or for the formation of polymeric adducts) and which have a second partial structure which has a precursor function for forming the partial structure - (C = O) OBD has. With suitable groups (B and D) in the starting material it may be necessary to dispense with the detour via a precursor. This may be the case, for example, if this group (s) does not adversely affect / influence the polymerization or is not impaired under the reaction conditions of the polymerization in its later function.
Erfindungsgemäß kommt den oben genannten Substituenten - sofern nicht anders angegeben - im Sinne der vorliegenden Erfindung folgende Bedeutung zu: CrC6-Alkyl - im Allgemeinen auch nur als „Alkyl" bezeichnet - steht im allgemeinen für einen monovalenten, verzweigten oder unverzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en), der gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatom(en) - vorzugsweise Fluor - oder einer oder mehreren Hydroxygruppe(n) substituiert sein kann, die untereinander gleich oder verschieden sein können. Als Beispiele seien folgende unsubstituierten Kohlenwasserstoffreste genannt:According to the invention, the abovementioned substituents, unless stated otherwise, have the following meaning in the context of the present invention: C 1 -C 6 -alkyl, also generally referred to as "alkyl", is generally a monovalent, branched or unbranched hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, optionally with one or more halogen atoms - preferably fluorine or - may be substituted by one or more hydroxy groups (n), which may be identical or different from one another, for example the following unsubstituted hydrocarbon radicals:
Methyl, Ethyl, Propyl, 1 -Methylethyl (/so-Propyl), Butyl, 1 -Methylpropyl, 2- Methylpropyl, 1 ,1 -Dimethylethyl, n-Pentyl, 1 -Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3- Methylbutyl, 1 ,1 -Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 2,2-Dimethylpropyl, 1 - Ethylpropyl, Hexyl, 1 -Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1 ,1 -Dimethylbutyl, 1 ,2-Dimethylbutyl, 1 ,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3- Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1 -Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1 ,1 ,2-Thmethylpropyl, 1 ,2,2-Thmethylpropyl, 1 -Ethyl-1 -methylpropyl und 1 -Ethyl-2-methyl-propyl.Methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl (/ so-propyl), butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, 1, 1-dimethylethyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1, 1-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1, 1-dimethylbutyl, 1, 2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1, 1, 2-thymethylpropyl, 1, 2,2-thymethylpropyl, 1 - Ethyl 1-methylpropyl and 1-ethyl-2-methyl-propyl.
Entsprechendes gilt für andere - beispielsweise kleinere oder größere - Alkylreste, wie z.B. CrC3-Alkyl oder C4-C6-Alkyl.The same applies to other - for example, smaller or larger - alkyl radicals, such as C r C 3 alkyl or C 4 -C 6 alkyl.
Höherer Alkylrest steht für einen monovalenten verzweigten oder unverzweigten C7- C2o-Alkyrest der gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatom(en) - vorzugsweise Fluor - substituiert sein kann, die untereinander gleich oder verschieden sein können. Als Beispiele seien folgende bevorzugte unsubstituierten Kohlenwasserstoff reste genannt: verzweigtes oder unverzweigtes Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hexadecyl, Dodecadecyl und Eicosyl.Higher alkyl radical is a monovalent branched or unbranched C 7 - C 2 o-alky radical which may optionally be substituted by one or more halogen atom (s), preferably fluorine, which may be identical or different. Examples which may be mentioned are the following preferred unsubstituted hydrocarbon radicals: branched or unbranched heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, dodecadecyl and eicosyl.
Alkylen steht im allgemeinen für einen unverzweigten, divalenten Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder für einen verzweigten, divalenten Kohlenwasserstoffrest von 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methylen, Ethylen, Propylen, 2-Methylpropylen, Pentylen und ähnliche.Alkylene generally represents an unbranched, divalent hydrocarbon radical of 1 to 6 carbon atoms or a branched, divalent hydrocarbon radical of 3 to 6 carbon atoms, such as e.g. Methylene, ethylene, propylene, 2-methylpropylene, pentylene and the like.
Cycloalkyl steht - sofern nicht anders definiert - für einen gesättigten monovalenten cyclischen Kohlenwasserstoffrest, der drei bis acht Kohlenstoffatome aufweisen und der gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatom(en) - vorzugsweise Fluor - oder mit einer oder mehreren Hydroxygruppe(n) substituiert sein kann, die untereinander gleich oder verschieden sein können. Als Beispiele seien genannt: Cyclopropyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl oder Cyclooctyl. Dabei kann die Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere Heteroatome - wie z.B. Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel - unterbrochen sein. Als Beispiele seien genannt 1 ,4- Dioxixan (Dioxan), 2,5-Dihydorfuran, Tetrahydrofuran, γ-Pyran, 2H-1 ,3-Dioxol, Tetrahydropyrrol, 2,5-Dihydropyrrol, Piperidin, Piperazin, Tetrahydrothiophen, Morpholin, 1 ,2-Oxathiolan, 1 ,3-Thiazol, 1 H-4,1 ,2-Thiadiazin, 1 ,2-Oxathiepan, γ- Thiopyran, 1 ,4-Thiazixin (1 ,4-Thiazin).Cycloalkyl is, unless defined otherwise, a saturated monovalent cyclic hydrocarbon radical having from three to eight carbon atoms and optionally with one or more halogen atoms - preferably fluorine - or may be substituted with one or more hydroxy group (s), which may be the same or different. Examples include: cyclopropyl, cyclohexyl, cycloheptyl or cyclooctyl. In this case, the carbon chain can be interrupted by one or more heteroatoms, such as, for example, nitrogen, oxygen or sulfur. Examples which may be mentioned are 1, 4-dioxixane (dioxane), 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, γ-pyran, 2H-1,3-dioxole, tetrahydropyrrole, 2,5-dihydropyrrole, piperidine, piperazine, tetrahydrothiophene, morpholine, 1 , 2-oxathiolane, 1, 3-thiazole, 1 H-4,1, 2-thiadiazine, 1, 2-oxathiepan, γ-thiopyran, 1, 4-thiazixin (1, 4-thiazine).
Als bevorzugte Beispiele für sauerstoffhaltige, heterocyclische und Hydroxi- substituierte cyclische Systeme seien u.a. beispielsweise die Kohlenhydrate (Pentosen wie auch Hexosen) angeführt, wie z.B.: Arabinosen, Xylosen oder Ribosen bzw. Glucosen, Mannosen, Galactosen, Fructosen oder Sorbosen.As preferred examples of oxygen-containing, heterocyclic and hydroxy substituted cyclic systems may be mentioned i.a. for example, the carbohydrates (pentoses as well as hexoses), such as: arabinoses, xyloses or riboses or glucoses, mannoses, galactoses, fructoses or sorboses.
Halogen steht - sofern nicht anders angegeben - für Fluor, Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise jedoch für Fluor und Chlor.Halogen is - unless otherwise stated - fluorine, chlorine, bromine or iodine, but preferably fluorine and chlorine.
Trägermaterial bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung das polymere Grundgerüst, das durch die Polymerisation der Ausgangsmonomeren ggf. mit einem Quervernetzer und ggf. anderen Hilfsstoffen aufgebaut wird. Unter Hilfsstoffen werden erfindungsgemäß in erster Linie Stoffe verstanden, die zum Beispiel auf die chemischen oder physikalischen Eigenschaften des Polymers Einfluss nehmen. Dazu gehören zum Beispiel Porenbildner, die die Porosität des Polymers beeinflussen, oder Stoffe die dem Polymer magnetische Eigenschaften verleihen. Das Trägermaterial kann somit - je nach Wunsch - mit einem Material verbunden sein, das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment aufweist.In the context of the present invention, support material means the polymeric backbone which is built up, if appropriate, by the polymerization of the starting monomers with a cross-linker and, if appropriate, other auxiliaries. By auxiliaries are meant according to the invention primarily substances that influence, for example, on the chemical or physical properties of the polymer. These include, for example, pore formers, which influence the porosity of the polymer, or substances which impart magnetic properties to the polymer. The carrier material can thus - as desired - be connected to a material having a permanent or temporary magnetic moment.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Aufreinigung bzw. Isolierung von Nukleinsäuren beinhaltend: das Bereitstellen der erfindungsgemäßen modifizierten Matrix, die in dem Verfahren eingesetzt werden soll. Der nachfolgende Immobilisierungsschritt besteht in einem Zusammenführen der Matrix mit der Mischung, welche die zu isolierende Nukleinsäure neben mindestens einer Verunreinigung enthält, unter Bedingungen, unter denen die gewünschte Nukleinsäure an der Matrix adsorbiert wird, Trennen der Matrix mit der immobilisierten Nukleinsäure von der Mischung und desorbieren der Nukleinsäure, wobei die gewünschte(n) Nukleinsäure(n) von der Matrix desorbiert wird (werden).The present invention further relates to a process for the purification or isolation of nucleic acids comprising: providing the modified matrix according to the invention which is to be used in the process. The subsequent immobilization step consists in combining the matrix with the mixture containing the nucleic acid to be isolated in addition to at least one contaminant, under conditions in which the desired Nucleic acid is adsorbed to the matrix, separating the matrix with the immobilized nucleic acid from the mixture and desorbing the nucleic acid, wherein the desired nucleic acid (s) is (are) desorbed from the matrix.
Dabei hängen die exakten Reaktionsbedingungen - die notwendig sind, um Adsorption und Desorption der Nukleinsäuren an bzw. von der Matrix sicher zu stellen - von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören im wesentlichen die Beschaffenheit der Matrix, die Natur der gewünschten Nukleinsäure (DNA oder RNA, Molekulargewicht und Nukleotidsequenz-Zusammensetzung, pKb und pKa der basischen bzw. ggf. vorhandenen sauren Partialstrukturen, die Dichte dieser Strukturen auf der Oberfläche und nicht zuletzt die Fähigkeit der Matrix (an) die Nukleinsäure(n) zu binden).The exact reaction conditions - which are necessary to ensure adsorption and desorption of the nucleic acids on or from the matrix - depend on various factors. These include essentially the nature of the matrix, the nature of the desired nucleic acid (DNA or RNA, molecular weight and nucleotide sequence composition, pK b and pK a of the basic or acidic partial structures, the density of these structures on the surface and last but not least the ability of the matrix to bind to the nucleic acid (s)).
Weiterhin ist es nicht ausgeschlossen, dass Verunreinigungen in der Mischung bei der Adsorption der Nukleinsäure(n) nachteilig mit dem Bindungsschritt interferieren.Furthermore, it is not excluded that impurities in the mixture upon adsorption of the nucleic acid (s) adversely interfere with the binding step.
Die hier eingesetzten Mischungen, welche die gewünschten Nukleinsäuren enthalten, können zum einen aus synthetisch hergestellten Reaktionsmischungen - wie sie z.B. bei der PCR anfallen - oder - wie bereits eingangs erwähnt - biologischen Proben stammen.The mixtures used here which contain the desired nucleic acids can, on the one hand, be prepared from synthetically prepared reaction mixtures, as described, for example, in US Pat. incurred in the PCR - or - as already mentioned - come from biological samples.
Als Nukleinsäure(n) enthaltende biologische Proben werden - im Sinne der vorliegenden Erfindung - zellfreies Probenmaterial, Plasma, Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise Blut, Serum, Zellen, Leukozytenfraktionen, Crusta Phlogistica, Sputum, Urin, Sperma, Faeces, Abstriche, Punktate, Gewebeproben jeder Art - wie z. B. Biopsien -, Gewebeteile und Organe, Lebensmittelproben, die freie oder gebundene Nukleinsäuren oder nukleinsäurehaltige Zellen enthalten, Umweltproben, die freie oder gebundene Nukleinsäuren oder nukleinsäurehaltige Zellen enthalten - wie z. B. Organismen (Ein- oder Mehrzeller; Insekten etc.), Pflanzen und Pflanzenteile, Bakterien, Viren, Hefen und andere Pilze, andere Eukaryonten und Prokaryonten etc. verstanden. Bei der Verwendung derartiger Proben ist es allerdings zunächst erforderlich, die Zellen zu zerstören, um die Nukleinsäuren für den Adsorptionsschritt überhaupt zugänglich zu machen.As nucleic acid (s) containing biological samples are - for the purposes of the present invention - cell-free sample material, plasma, body fluids, such as blood, serum, cells, leukocyte fractions, Crusta phlogistica, sputum, urine, semen, faeces, smears, punctates, tissue samples each Type - such. As biopsies -, tissues and organs, food samples containing free or bound nucleic acids or nucleic acid-containing cells, environmental samples containing free or bound nucleic acids or nucleic acid-containing cells - such. B. Organisms (single or multi-celled insects, etc.), plants and parts of plants, bacteria, viruses, yeasts and other fungi, other eukaryotes and prokaryotes, etc. understood. When using such samples, however, it is first necessary to destroy the cells in order to make the nucleic acids accessible for the adsorption step.
Wenn es sich bei der gewünschten Nukleinsäure um RNA handelt, müssen die Adsorptionsbedingungen so eingestellt werden, dass die Adsorption der gewünschten RNA gefördert wird. Wenn neben der RNA auch noch DNA in der Mischung zugegen ist, können die Adsorptionsbedingungen so eingestellt werden, dass bevorzugt die Bindung einer Spezies - in diesem Fall insbesondere RNA - an die Matrix gefördert wird. Die spezifischen Adsorptionsbedingungen, die allerdings erforderlich sind, um die Adsorption und letztendlich die Desorption von RNA zu ermöglichen, hängt von den Eigenschaften der Matrix ab und muss für jeden unterschiedlichen Typ einer Matrix bestimmt werden.If the desired nucleic acid is RNA, the adsorption conditions must be adjusted to promote adsorption of the desired RNA. If, in addition to the RNA, DNA is also present in the mixture, the adsorption conditions can be adjusted such that the binding of a species, in this case in particular RNA, to the matrix is preferably promoted. However, the specific adsorption conditions required to allow the adsorption and ultimately the desorption of RNA depend on the properties of the matrix and must be determined for each different type of matrix.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Matrix, liegt bevorzugt in einer Form vor, die von der Mischung, welche die gewünschte Nukleinsäure neben anderen Substanzen/Verunreinigungen enthält, durch Einwirken einer externen Kraft getrennt werden kann, nachdem die Mischung mit der Matrix vermischt worden ist. Für den Fachmann ist es verständlich, dass die Art der externen Kraft, die sich für die Trennung der Matrix aus der Mischung eignet, von der Form und von den physikalischen Eigenschaften der Matrix, abhängig ist. Zum Beispiel kann im einfachsten Fall, die Trennung unter der Einwirkung von Schwerkraft erfolgen, wenn die Matrix beispielsweise in der Form der festen Phase eines chromatographischen Trennsystems vorliegt.The matrix used in the invention is preferably in a form which can be separated from the mixture containing the desired nucleic acid, among other substances / impurities, by the action of an external force after the mixture has been mixed with the matrix. It will be understood by those skilled in the art that the type of external force that is suitable for separating the matrix from the mixture depends on the shape and physical properties of the matrix. For example, in the simplest case, the separation may be under the action of gravity, for example when the matrix is in the form of the solid phase of a chromatographic separation system.
Auf der anderen Seite kann das Matrixmaterial - ggf. chargenweise - zu der Mischung aus der Nukleinsäure und Verunreinigung(en) zugegeben werden und anschließend durch Dekantieren oder Filtrieren wieder abgetrennt werden.On the other hand, the matrix material can be added to the mixture of the nucleic acid and impurity (s), if appropriate batchwise, and then separated again by decanting or filtering.
Die externe Kraft, die in dem erfindungsgemäßen Isolierungsverfahren u.a. angewendet werden kann, kann eine Flüssigkeit darstellen, die unter einem hohen Druck steht, wobei die Matrix die stationäre Phase einer Hochdruck- Flüssigkeitschromatographie bildet. Andere Formen von externen Kräften, die sich zum Einsatz im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eignen, beinhalten Vakuumfiltration, Zentrifugation oder bevorzugt Magnetkraft.The external force which can be used in the isolation method of the invention, inter alia, may be a liquid under high pressure, the matrix forming the stationary phase of high pressure liquid chromatography. Other forms of external forces suitable for use in the method proposed by the invention include vacuum filtration, centrifugation or, preferably, magnetic force.
Beim Einsatz von Magnetkraft, kommen vorzugsweise Matrixmaterialien bzw. Matrices in Frage, die ein permanent oder temporär magnetisches Material aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise ferro- oder ferrrimagnetische Partikel verwendet, vorzugsweise ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus: γ -Fe2O3 (Maghämit), Cr2O3, sowie Ferrite, insbesondere vom Typ (M2+O)Fe2O3, wobei M2+ ein divalentes Übergangsmetallkation und vorzugsweise Fe3O4 (Magnetit) ist. Andere ferro- oder ferrimagnetische Partikel können jedoch ebenfalls verwendet werden. Diese Partikel weisen einen mittleren Teilchendurchmesser von kleiner 5 μm, vorzugsweise von kleiner 1 μm und besonders bevorzugt in einem Intervall zwischen 0,05 und 0,8 μm sowie ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 und 0,4 μm auf.When using magnetic force, matrix materials or matrices which have a permanently or temporarily magnetic material are preferred. In the present invention, particles are preferably ferromagnetic or ferrrimagnetische used, preferably selected from the group consisting of: γ-Fe 2 O 3 (maghemite), Cr 2 O 3, as well as ferrites, in particular of the type (M 2+ O) Fe 2 O 3 , where M 2+ is a divalent transition metal cation and preferably Fe 3 O 4 (magnetite). However, other ferromagnetic or ferrimagnetic particles may also be used. These particles have an average particle diameter of less than 5 .mu.m, preferably less than 1 .mu.m and more preferably in an interval between 0.05 and 0.8 .mu.m and most preferably in a range of 0.1 and 0.4 .mu.m.
Beispiele geeigneter, kommerziell erhältlicher ferro- oder ferrimagnetischer Partikel werden durch magnetische Partikel auf der Basis von γ-Fe2O3 - wie Bayoxide® E AB 21 , auf der Basis von ferrimagnetischem Magnetit als Typ Bayoxide® E 8706, E 8707, E 8710 und E 8713H (erhältlich von der Lanxess AG, Leverkusen, DE) sowie als Magnetpigment 340 sowie als Magnetpigment 345 (erhältlich von der BASF AG, Ludwigshafen am Rhein, DE) verkörpert.Examples of suitable commercially available ferro- or ferrimagnetic particles are magnetic particles on the basis of γ-Fe 2 O 3 - as Bayoxide ® E AB 21, on the basis of ferrimagnetic magnetite as type Bayoxide ® E 8706, E 8707, E 8710 and E 8713H (available from Lanxess AG, Leverkusen, DE) and as Magnetic Pigment 340 and as Magnetic Pigment 345 (available from BASF AG, Ludwigshafen am Rhein, DE).
Darüber hinaus können auch superparamagnetische Materialien eingesetzt werden. Als superparamagnetische Materialien kommen Fe, Fe3O4, Fe2O3, superparamagnetische Ferrite Co, Ni, sowie binäre und oder ternäre Verbindungen (Legierungen) in Frage.In addition, superparamagnetic materials can also be used. As superparamagnetic materials are Fe, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , superparamagnetic ferrites Co, Ni, and binary and or ternary compounds (alloys) in question.
Beispielhaft seien hier Eisenoxidkristalle mit einem Durchmesser von 300 Angström und kleiner genannt.By way of example, iron oxide crystals having a diameter of 300 angstroms and smaller may be mentioned here.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen, ohne sie zu beschränken. 1 . Herstellung von modifizierten Beads mit einer Polymethacrylat-Oberfläche mit funktionellen Gruppen der allgemeinen Formel IThe following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. 1 . Preparation of Modified Beads Having a Polymethacrylate Surface Having Functional Groups of General Formula I.
[D = CH(XR1) - CH2(YR2) mit X und Y = O; R1 und R2 = H (1.1) bzw.[D = CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ) with X and Y = O; R 1 and R 2 = H (1.1) or
-CH2-C(CH2OH)3 CJ.-?;]:-CH 2 -C (CH 2 OH) 3 CJ.- ?;]:
1 .1 Hydrolyse des Epoxids1 .1 Hydrolysis of the epoxide
5 g Epoxid-funktionalisiertes magnetisches Polymer hergestellt durch Polymerisation von Methylmethacrylat unter Verwendung von Ethylenglykol-dimethacrylat als „Cross-Linker" (Quervernetzer) und Glycidylmethacrylat als Träger der Epoxid- Funktionalität werden in einem 250 ml Kolben in 100 ml einer 100 mM wässrigen Salzsäure-Lösung suspendiert. Die Reaktionsmischung wird unter Wasserstrahlvakuum (Rotationsverdampfer) zweimal entgast und über einen Zeitraum von ca. 12 h bei einer Temperatur von 60 °C gerührt. Die Reaktionsmischung wird in eine Nutsche überführt und die modifizierten magnetischen Polymerpartikel werden jeweils zweimal mit deionisiertem Wasser, zwei Mal mit 10 mM Salzsäure, zweimal mit 100 mM wässriger Natriumphosphat- Lösung (pH=6) und zuletzt zweimal mit deionisiertem Wasser gewaschen und danach in 100 ml deionisiertem Wasser resuspendiert.5 g of epoxy-functionalized magnetic polymer prepared by polymerization of methyl methacrylate using ethylene glycol dimethacrylate as a cross-linker and glycidyl methacrylate as the carrier of the epoxide functionality are dissolved in a 250 ml flask in 100 ml of 100 mM aqueous hydrochloric acid. The reaction mixture is degassed twice under a water-jet vacuum (rotary evaporator) and stirred for a period of about 12 hours at a temperature of 60 ° C. The reaction mixture is poured into a suction filter and the modified magnetic polymer particles are washed twice each with deionized water. washed twice with 10 mM hydrochloric acid, twice with 100 mM aqueous sodium phosphate solution (pH = 6) and last twice with deionized water and then resuspended in 100 ml of deionized water.
1 .2 Alkoholyse des Epoxids1 .2 alcoholysis of the epoxide
5g Epoxid-funktionalisierte magnetische Polymere hergestellt durch Polymerisation von Methylmethacrylat unter Verwendung von Ethylenglykol-dimethacrylat als „Cross-Linker" und Glycidylmethacrylat als Träger der Epoxid-Funktionalität werden in einem 250 ml Kolben in 100 ml einer 100 mM wässrigen Salzsäure-Lösung suspendiert. Danach werden 2,5 g Pentaerythritol zu der Suspension gegeben. Die Reaktionsmischung wird unter Wasserstrahlvakuum (Rotationsverdampfer) zweimal entgast und danach über einen Zeitraum von ca. 12 h bei einer Temperatur von 70 °C gerührt. Die Reaktionsmischung wird in eine Nutsche überführt und die modifizierten magnetischen Polymerpartikel werden viermal mit deionisiertem Wasser gewaschen und danach in 100 ml deionisiertem Wasser resuspendiert. 2. Herstellung von modifizierten Beads mit einer Polymethacrylat-Oberfläche mit funktionellen Gruppen der allgemeinen Formel I5 g of epoxy-functionalized magnetic polymers prepared by polymerization of methyl methacrylate using ethylene glycol dimethacrylate as a "cross-linker" and glycidyl methacrylate as the carrier of the epoxide functionality are suspended in a 250 ml flask in 100 ml of a 100 mM aqueous hydrochloric acid solution The reaction mixture is degassed twice under a water-jet vacuum (rotary evaporator) and then stirred for a period of about 12 hours at a temperature of 70 ° C. The reaction mixture is poured into a suction filter and the modified magnetic polymer particles are washed four times with deionized water and then resuspended in 100 ml of deionized water. 2. Preparation of Modified Beads Having a Polymethacrylate Surface Having Functional Groups of General Formula I.
[D = -CH2-CH(OH)-CH2(OH) (2.1) bzw. -CH2-C(CH2OH)3 (2.2)]:[D = -CH 2 -CH (OH) -CH 2 (OH) (2.1) or -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 (2.2)]:
2.1 Umesterung des Methacrylsäuremethylesters mit Glycerin2.1 transesterification of methyl methacrylate with glycerol
15 ml einer Suspension eines magnetischen Polymers, bestehend aus Methacrylsäuremethylester und Ethylenglykol-dimethacrylat bzw. Divinylbenzol, in Ethanol, werden in eine Glasfilternutsche mit der Porosität 4 gegeben und viermal mit wasserfreiem Diglyme bzw. Toluol gewaschen. Der Rückstand wird in einem Gemisch aus 5 g Glycerin in 45 ml Diglyme bzw. Toluol aufgenommen und das Gemisch in einen 100 ml Dreihalskolben überführt. Anschließend wird der Kolben mit einem Rückflusskühler versehen und die Suspension zweimal entgast. Unter Rühren (100 UpM) wird die Reaktionsmischung bei einer Reaktionstemperatur von 120O über einen Zeitraum von 16 Stunden der Umesterung unterworfen. Danach werden die magnetischen Polymere viermal mit VE-Wasser und dreimal mit Ethanol gewaschen und unter Ethanol aufbewahrt.15 ml of a suspension of a magnetic polymer consisting of methyl methacrylate and ethylene glycol dimethacrylate or divinylbenzene, in ethanol, are placed in a glass filter with porosity 4 and washed four times with anhydrous diglyme or toluene. The residue is taken up in a mixture of 5 g of glycerol in 45 ml of diglyme or toluene and the mixture is transferred to a 100 ml three-necked flask. The flask is then fitted with a reflux condenser and the suspension is degassed twice. With stirring (100 rpm), the reaction mixture is subjected to transesterification at a reaction temperature of 120 ° C. over a period of 16 hours. Thereafter, the magnetic polymers are washed four times with deionized water and three times with ethanol and stored under ethanol.
2.2 Umesterung des Methacrylsäuremethylesters mit Pentaerythritol2.2 Transesterification of methyl methacrylate with pentaerythritol
15 ml einer Suspension eines magnetischen Polymers, bestehend aus Methacrylsäuremethylester und Ethylenglykol-dimethacrylat bzw. Divinylbenzol, in Ethanol, werden in eine Glasfilternutsche mit der Porosität 4 gegeben und viermal mit wasserfreiem Diglyme bzw. Toluol gewaschen. Der Rückstand wird in einem Gemisch aus 5 g Pentaerythritol in 45 ml Diglyme bzw. Toluol aufgenommen und das Gemisch in einen 100 ml Dreihalskolben überführt. Anschließend wird der Kolben mit einem Rückflusskühler versehen und die Suspension zweimal entgast. Unter Rühren (100 UpM) wird die Reaktionsmischung bei einer Reaktionstemperatur von 120O über einen Zeitraum von 16 Stunden der Umesterung unterworfen. Danach werden die magnetischen Polymere viermal mit VE-Wasser und dreimal mit Ethanol gewaschen und unter Ethanol aufbewahrt. 3. Aufreinigung von DNA mit Diol-modifizierten (Hydrolyse) magnetischen Polymeren15 ml of a suspension of a magnetic polymer consisting of methyl methacrylate and ethylene glycol dimethacrylate or divinylbenzene, in ethanol, are placed in a glass filter with porosity 4 and washed four times with anhydrous diglyme or toluene. The residue is taken up in a mixture of 5 g of pentaerythritol in 45 ml of diglyme or toluene and the mixture is transferred to a 100 ml three-necked flask. The flask is then fitted with a reflux condenser and the suspension is degassed twice. With stirring (100 rpm), the reaction mixture is subjected to transesterification at a reaction temperature of 120 ° C. over a period of 16 hours. Thereafter, the magnetic polymers are washed four times with deionized water and three times with ethanol and stored under ethanol. 3. Purification of DNA with Diol-Modified (Hydrolysis) Magnetic Polymers
Unter Anwendung von jedem der vier nachfolgend aufgeführten Puffersysteme wurden zwei DNA-Proben aufgereinigt. Die durchschnittliche Ausbeute wurde bestimmt. Als magnetische Partikel wurden Diol-modifizierte Partikel (s. 1 .1 !) eingesetzt.Using two of the four buffer systems listed below, two DNA samples were purified. The average yield was determined. Diol-modified particles (see 1 .1!) Were used as magnetic particles.
a) 190 μl Puffer RLT (QIAGEN) [Guanidiniumthiocyanat-haltiger Puffer (pH 6,7 -7,2)] und 225 μl Ethanol b) 230 μl Puffer P1/P2/P3 (QIAGEN) und 175 μl Ethanol [Puffer P1 :a) 190 μl buffer RLT (QIAGEN) [guanidinium thiocyanate-containing buffer (pH 6.7-7.2)] and 225 μl ethanol b) 230 μl buffer P1 / P2 / P3 (QIAGEN) and 175 μl ethanol [buffer P1:
Chelatisierungsmittel enthaltender Puffer im Bereich von pH 7,8 bis 8,2; Puffer P2: ein Detergens enthaltender alkalischer Lysepuffer (pH 13); Puffer P3: Acetat- haltiger Puffer (pH 5,4 bis 5,6).Chelating agent-containing buffer in the range of pH 7.8 to 8.2; Buffer P2: a detergent-containing alkaline lysis buffer (pH 13); Buffer P3: acetate-containing buffer (pH 5.4 to 5.6).
c) 190 μl Puffer RLT (QIAGEN) und 100 μl Diglyme d) 190 μl Puffer RLT (QIAGEN) und 100 μl Triglyme e) 190 μl Puffer RLT (QIAGEN) und 100 μl 1 ,4-Dioxanc) 190 μl buffer RLT (QIAGEN) and 100 μl diglyme d) 190 μl buffer RLT (QIAGEN) and 100 μl triglyme e) 190 μl buffer RLT (QIAGEN) and 100 μl 1, 4-dioxane
Nach der Zugabe von 20 μl Bead-Suspension (entsprechend 49 mg Beads pro ml) wurde die Mischung mittels eines Thermorüttlers über einen Zeitraum von 2 min bei 1 100 UpM inkubiert. Die Reaktionsmischung wurde unter Anwendung von Magnetkraft separiert und der Überstand verworfen. Danach wurden 400 μl Waschpuffer PE (QIAGEN) [TRIS-haltiger Puffer (pH 7,9 - 8,1 )] zugefügt und die Reaktionsmischung wurde über einen Zeitraum von 1 Min bei 1 100 UpM unter Anwendung eines Thermorüttlers inkubiert. Die Reaktionsmischung wurde danach unter Anwendung von Magnetkraft separiert und der Überstand entfernt. Dieser Waschschritt wurde wiederholt. Nach dem Entfernen des Überstands wurden die Reaktionsgefäße über einen Zeitraum von 10 Min getrocknet, um restliches Ethanol zu entfernen. Danach wurden 300 μl RNase-freies Wasser zugefügt. Die resultierende Suspension wurde mittels eines Thermorüttlers über einen Zeitraum von einer Minute durchgemischt. Die Suspension wurde erneut unter Anwendung von Magnetkraft separiert und der Überstand verworfen. Anschließend wurden 100 μl der wässrigen Lösung eines 100 mM TRIS-Puffers (pH=9,5) zugefügt. Danach wurde die Suspension über einen Zeitraum von 1 Min bei 1 100 UpM mittels eines Thermorüttlers gemischt. Die Elution wurde unter Anwendung von Magnetkraft und einer magnetischen Trennvorrichtung vorgenommen. Abschließend wurde der Elutionsschritt wiederholt und der DNA-Gehalt durch eine OD-Bestimmung sowie durch Gel-Elektrophorese ermittelt, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:After the addition of 20 μl bead suspension (corresponding to 49 mg beads per ml), the mixture was incubated at 1100 rpm over a period of 2 min by means of a thermal vibrator. The reaction mixture was separated using magnetic force and the supernatant discarded. Thereafter, 400 μl of wash buffer PE (QIAGEN) [TRIS-containing buffer (pH 7.9-8.1)] was added and the reaction mixture was incubated for 1 min at 1100 rpm using a thermo-agitator. The reaction mixture was then separated using magnetic force and the supernatant removed. This washing step was repeated. After removing the supernatant, the reaction vessels were dried over a period of 10 minutes to remove residual ethanol. Thereafter, 300 μl of RNase-free water was added. The resulting suspension was mixed by means of a thermal vibrator over a period of one minute. The suspension was separated again using magnetic force and the supernatant was discarded. Subsequently, 100 μl of the aqueous solution of a 100 mM TRIS buffer (pH = 9.5) was added. Thereafter, the suspension was mixed over a period of 1 minute at 1100 rpm by means of a thermal shaker. Elution was performed using magnetic force and a magnetic separator. Finally, the elution step was repeated and the DNA content was determined by an OD determination and by gel electrophoresis, the following results being obtained:
Puffersystem RSD 001 [μg DNA] RSD 002 [μg DNA]Buffer system RSD 001 [μg DNA] RSD 002 [μg DNA]
A 0,98 0,82A 0.98 0.82
B 1 ,36 1 ,54B 1, 36 1, 54
C 2,44 3,62C 2.44 3.62
D 4,02 8,71D 4.02 8.71
E 1 ,45 1 ,50E 1, 45 1, 50
Die vorliegende Erfindung betrifft somit Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention thus relates to matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder deren DerivateT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C2O-AI kyrest oder C3-Ci2-D is a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest, whose carbon chain optionally by a up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or differently, and may be substituted with one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) can or a group
-CH(XR1)- CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-X and Y independently of one another oxygen, sulfur or -NR 3 -
undand
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten Ci -C2O-AI kyrest oder C3- Ci2-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefeloder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched Ci -C 2O -AI kyrest or C 3 - C 2 -Cycloalkyrest whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) ),
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann, bedeuten können,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s), can mean
wobei im Falle der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein in the case of the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention relates in particular to matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren Amide und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their amides and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-Ci0-Alkyrest oder C3-Ci0-D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-, R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten d-Cio-Alkyrest oder C4- Cio-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4- , gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -, R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 10 -alkoxy radical or C 4 -C 10 -cycloalkyl radical, the carbon chain of which is optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in der T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren EsterT - (C = O) O - B - D (I) in which T is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C8-Al kyrest oder C3-C8-D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest, whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2), in der-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ), in the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC6-Alkyrest oder C4- C6-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette ggf. gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) - NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkyrest or C 4 -C 6 -cycloalkyne whose carbon chain may optionally have one or up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s). NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen d-C3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which contains one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or Amino group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R4 Wasserstoff oder einen CrC3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
Die vorliegende Erfindung betrifft besonders bevorzugt Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention particularly preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von MethacrylsäureesternT is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine GruppeD is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2),-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff, R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,X and Y oxygen, R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz besonders bevorzugt Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention very particularly preferably relates to matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein mit Ethylenglykol-dimethacrylat quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von vorzugsweise einem oder mehreren Methacrylsäureester(n),T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-Gruppe.B is a covalent bond or a methylene group.
D - CH2-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2),D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Matrices, die eines der oben beschriebenen Matrixmaterialien aufweist, das mit einem Material verbunden ist, das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment aufweist.can mean. More particularly, the present invention relates to matrices comprising any of the above-described matrix materials bonded to a material having a permanent or temporary magnetic moment.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt die oben beschriebenen Matrices, die als ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment aufweisende Materialien aufweisen, die ferri- oder ferromagnetisch bzw. para- oder superparamagnetisch sind.The present invention preferably relates to the matrices described above, which have as a permanent or temporary magnetic moment having materials which are ferromagnetic or ferromagnetic or para or superparamagnetic.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt die oben beschriebenen Matrices, die ein Matrixmaterial aufweisen, das in Form von Beads vorliegt.The present invention preferably relates to the above-described matrices comprising a matrix material which is in the form of beads.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren bevorzugt die oben beschriebenen Matrices, die ein Matrixmaterial aufweisen, in der die Matrix in Form eines Komposits vorliegt.The present invention furthermore preferably relates to the above-described matrices comprising a matrix material in which the matrix is in the form of a composite.
Die vorliegende Erfindung betrifft daneben Verfahren zur Herstellung der vorbeschriebenen Matrixmaterialien, das die folgenden Schritte umfasst:In addition, the present invention relates to processes for the preparation of the above-described matrix materials, which comprises the following steps:
a) die das Trägermaterial aufbauenden und die die Epoxid-Partialstruktur tragenden Monomere ggf. in Gegenwart eines Materials das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment besitzt, polymerisiert werden unda) polymerizing the support material and the monomers carrying the epoxy partial structure, if appropriate in the presence of a material which has a permanent or temporary magnetic moment, are polymerized, and
b) die resultierenden Polymere einer Hydrolyse, Alkoholyse, Aminolyse unterworfen werden oder mit einem Thiol umgesetzt werden undb) subjecting the resulting polymers to hydrolysis, alcoholysis, aminolysis or reaction with a thiol, and
c) die derivatisierten Polymere isoliert werden.c) the derivatized polymers are isolated.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zur Herstellung der vorbeschriebenen Matrixmaterialien, das folgende Schritte umfasst:The present invention further relates to processes for the preparation of the above-described matrix materials, comprising the following steps:
a) die das Trägermaterial aufbauenden und die die Ester-Partialstruktur tragenden Monomere ggf. in Gegenwart eines Quervernetzers und/oder eines Materials das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment besitzt, polymerisiert werden unda) the monomers constituting the support material and the monomers carrying the ester partial structure, if appropriate in the presence of a crosslinking agent and / or a Material that has a permanent or temporary magnetic moment, is polymerized and
b) die resultierenden Polymere mit einem Alkohol einer Umesterung unterworfen werden undb) the resulting polymers are transesterified with an alcohol and
c) die derivatisierten Polymere isoliert werden.c) the derivatized polymers are isolated.
Die vorliegende Erfindung betrifft daneben die Verwendung von Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention also relates to the use of matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder deren DerivateT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C2O-AI kyrest oder C3-Ci2-D is a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in der X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-in the X and Y independently of one another oxygen, sulfur or -NR 3 -
undand
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten Ci -C2O-AI kyrest oder C3- Ci2-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefeloder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched Ci -C 2O -AI kyrest or C 3 - Ci2-cycloalkyl radical whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 - , the same or different, may be interrupted and which may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können, zum Reinigen bzw. zum Isolieren von Biomolekülen.can mean for purifying or isolating biomolecules.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt die Verwendung von Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel I T — (C=O)O — B — D (I), in derThe present invention preferably relates to the use of matrix materials according to the general formula I. T - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren Amide und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their amides and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-Ci0-Alkyrest oder C3-Ci0-D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrCiO-Alkyrest oder C4- Cio-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4- , gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched O -alkyl radical or C 4 CRCI - cycloalkyl radical -C whose carbon chain optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, may be interrupted and the one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), Carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können, zum Reinigen bzw. zum Isolieren von Biomolekülen.can mean for purifying or isolating biomolecules.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter bevorzugt die Verwendung von Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel IThe present invention more preferably relates to the use of matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren EsterT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C8-Al kyrest oder C3-C8-D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest, whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n) Aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2),-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC6-Alkyrest oder C4- Ce-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette ggf. gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) - NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkest or C 4 -C 6 -cycloalkyl radical whose carbon chain may optionally be replaced by one or with up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) - NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen d-C3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können, zum Reinigen bzw. zum Isolieren von Biomolekülen. Die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt die Verwendung von Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel Ican mean for purifying or isolating biomolecules. The present invention particularly preferably the use of matrix materials according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von MethacrylsäureesternT is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine GruppeD is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2),-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können, zum Reinigen bzw. zum Isolieren von Biomolekülen.can mean for purifying or isolating biomolecules.
Die vorliegende Erfindung ganz besonders bevorzugt die Verwendung von Matrixmaterialien gemäß der allgemeinen Formel I T — (C=O)O — B — D (I), in derThe present invention very particularly preferably the use of matrix materials according to the general formula I. T - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein mit Ethylenglykol-dimethacrylat quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von vorzugsweise einem oder mehreren Methacrylsäureester(n),T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-Gruppe.B is a covalent bond or a methylene group.
D - CH2-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2),D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können, zur Reinigung bzw. zum Isolieren von Biomolekülen.can mean for the purification or isolation of biomolecules.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die oben beschriebenen Verwendungen der erfindungsgemäßen Matrices zur Reinigung von Biomolekülen, wobei das Biomolekül eine oder mehrere Spezies von Nukleinsäure(n) verkörpert.More particularly, the present invention relates to the uses of the inventive matrices for purifying biomolecules described above, wherein the biomolecule embodies one or more species of nucleic acid (s).
Die vorliegende Erfindung betrifft daneben ein Verfahren zum Isolieren von Biomolekülen mit einer der erfindungsgemäßen Matrices, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen der Matrix;In addition, the present invention relates to a method for isolating biomolecules with one of the matrices according to the invention, comprising the following steps: (a) providing the matrix;
(b) Vereinigen der Matrix mit einer Mischung enthaltend das zu isolierende Biomolekül bzw. enthaltend vorzugsweise die zu isolierende Nukleinsäure neben mindestens einer Verunreinigung;(b) combining the matrix with a mixture containing the biomolecule to be isolated or preferably containing the nucleic acid to be isolated in addition to at least one contaminant;
(c) Inkubieren der Matrix und der Mischung, wobei das Biomolekül bzw. bevorzugt die gewünschte Nukleinsäure an der Matrix immobilisiert wird;(c) incubating the matrix and the mixture, wherein the biomolecule or preferably the desired nucleic acid is immobilized on the matrix;
(d) Trennen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. mit der/den immobilisierten Nukleinsäure(n) von der Mischung;(d) separating the matrix with the biomolecule or immobilized nucleic acid (s) from the mixture;
(e) Vereinigen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. mit der/den immobilisierten Nukleinsäure(n) mit einer Elutionslösung bei, wobei das/die gewünschte(n) Biomolekül(e) von der Matrix desorbiert wird.(e) combining the matrix with the biomolecule or with the immobilized nucleic acid (s) with an elution solution, wherein the desired biomolecule (s) is desorbed from the matrix.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Isolieren von Biomolekülen mit einer der erfindungsgemäßen Matrices, wobei das Biomolekül eine oder mehrere Spezies von Nukleinsäure(n) darstellt.In particular, the present invention relates to a method of isolating biomolecules with one of the matrices of the invention, wherein the biomolecule is one or more species of nucleic acid (s).
Die vorliegende Erfindung betrifft daneben Nukleinsäuren die in Form eines Komplexes mit dem erfindungsgemäßen Matrixmaterial gebunden sind.In addition, the present invention relates to nucleic acids which are bound in the form of a complex with the matrix material according to the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft daneben ein mikrofluidisches System enthaltend ein Matrixmaterial bzw. die Verwendung des erfindungsgemäßen Matrixmaterials in bzw. in Verbindung mit einem mikrofluidischen System. In addition, the present invention relates to a microfluidic system comprising a matrix material or the use of the matrix material according to the invention in or in conjunction with a microfluidic system.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Matrixmaterial gemäß der allgemeinen Formel I1 . Matrix material according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder deren DerivateT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C2O-AI kyrest oder C3-Ci2-D is a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to 10 oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-X and Y independently of one another oxygen, sulfur or -NR 3 -
undand
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC20-AI kyrest oder C3- Ci2-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefeloder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched CrC kyrest 20 -AI or C 3 - C 2 -Cycloalkyrest whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, same or may be different, and may be substituted with one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) .
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf. wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
2. Matrixmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass2. matrix material according to claim 1, characterized in that
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren Amide und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their amides and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-Ci0-Alkyrest oder C3-Ci0-D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrCiO-Alkyrest oder C4- Cio-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4- , gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann, R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched CRCI O -alkyl radical or C 4 - Cio-cycloalkyl radical whose carbon chain optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) ), R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen Ci-C6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf.wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
3. Matrixmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass3. matrix material according to claim 2, characterized in that
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren EsterT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C8-Al kyrest oder C3-C8-D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest, whose carbon chain may optionally be interrupted by one to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2), in der-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ), in the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC6-Alkyrest oder C4- Ce-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette ggf. gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) - NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkest or C 4 -C 6 -cycloalkyl radical whose carbon chain may optionally be replaced by one or with up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) - NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen d-C3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
wobei im Falle, dass der Träger aus einem Homopolymerisat der Methacrylsäure besteht, D nicht die Bedeutung von -CH2-CH2OH haben darf. wherein, in the case that the carrier consists of a homopolymer of methacrylic acid, D may not have the meaning of -CH 2 -CH 2 OH.
4. Matrixmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass4. matrix material according to claim 3, characterized in that
T ein quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von MethacrylsäureesternT is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine GruppeD is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2),-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
5. Matrixmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass5. matrix material according to claim 4, characterized in that
T ein mit Ethylenglykol-dimethacrylat quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von vorzugsweise einem oder mehreren Methacrylsäureester(n),T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-Gruppe.B is a covalent bond or a methylene group.
D - CH2-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2),D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
6. Matrix enthaltend ein Matrixmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial mit einem Material verbunden ist, das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment aufweist.6. matrix containing a matrix material according to one of claims 1 to 5, characterized in that the matrix material is connected to a material having a permanent or temporary magnetic moment.
7. Matrix enthaltend ein Matrixmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment aufweisende Material ferri- oder ferromagnetisch oder para- oder superparamagnetisch ist.7. matrix containing a matrix material according to claim 6, characterized in that the material having a permanent or temporary magnetic moment is ferromagnetic or ferromagnetic or para or superparamagnetic.
8. Matrix enthaltend ein Matrixmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form von Beads vorliegt.8. matrix containing a matrix material according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is in the form of beads.
9. Matrix enthaltend ein Matrixmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix in Form eines Komposits vorliegt.9. matrix containing a matrix material according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the matrix is in the form of a composite.
10. Verfahren zur Herstellung von Matrixmaterialien gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) die das Trägermaterial aufbauenden und die die Epoxid-Partialstruktur tragenden Monomere ggf. in Gegenwart eines Materials das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment besitzt, polymerisiert werden und10. A process for the preparation of matrix materials according to any one of claims 1-5, characterized in that a) polymerizing the support material and the monomers carrying the epoxy partial structure, if appropriate in the presence of a material which has a permanent or temporary magnetic moment, are polymerized, and
b) die resultierenden Polymere einer Hydrolyse, Alkoholyse, Aminolyse unterworfen werden oder mit einem Thiol umgesetzt werden undb) subjecting the resulting polymers to hydrolysis, alcoholysis, aminolysis or reaction with a thiol, and
c) die derivatisierten Polymere isoliert werden.c) the derivatized polymers are isolated.
1 1 . Verfahren zur Herstellung von Matrixmaterialien gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass1 1. Process for the preparation of matrix materials according to one of claims 1-5, characterized in that
a) die das Trägermaterial aufbauenden und die die Ester-Partialstruktur tragenden Monomere ggf. in Gegenwart eines Quervernetzers und/oder eines Materials das ein permanentes oder temporäres magnetisches Moment besitzt, polymerisiert werden unda) which polymerizing the support material and carrying the ester partial structure monomers, if necessary in the presence of a crosslinking agent and / or a material having a permanent or temporary magnetic moment, are polymerized, and
b) die resultierenden Polymere mit einem Alkohol einer Umesterung unterworfen werden undb) the resulting polymers are transesterified with an alcohol and
c) die derivatisierten Polymere isoliert werden.c) the derivatized polymers are isolated.
12. Verwendung eines Matrixmaterials gemäß der allgemeinen Formel I12. Use of a matrix material according to the general formula I.
T — (C=O)O — B — D (I), in derT - (C = O) O - B - D (I) in which
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder deren DerivateT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or derivatives thereof
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen einen verzweigten oder unverzweigten C2-C2O-AI kyrest oder C3-Ci2- Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms a branched or unbranched C 2 -C 2O -AI kyrest or C 3 -C 2 - cycloalkyl radical whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, identical or different, interrupted and which may be substituted with one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1)- CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-X and Y independently of one another oxygen, sulfur or -NR 3 -
undand
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC20-AI kyrest oder C3- Ci2-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch ein bis zu 10 Sauerstoff-, Schwefeloder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 are independently hydrogen or a branched or unbranched CrC kyrest 20 -AI or C 3 - C 2 -Cycloalkyrest whose carbon chain optionally interrupted by one to 10 oxygen, sulfur or divalent amino group (s) -NR 4 -, may be the same or different, interrupted and substituted with one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) can be,
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann, R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s), R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können,can mean
zum Reinigen bzw. zum Isolieren von Biomolekülen.for cleaning or isolating biomolecules.
13. Verwendung nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass13. Use according to claim 1 2, characterized in that
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten derT is a polymer or copolymer comprising units of
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren Amide und/oder deren EsterAcrylic acid and / or methacrylic acid and / or their amides and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 KohlenstoffatomenB is a covalent bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-Ci0-Alkyrest oder C3-Ci0-D is a branched or unbranched C 2 -C 0 -alkyl radical or C 3 -C 0 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest whose carbon chain may optionally be interrupted by one up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, the same or different, and having one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (n), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s), or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-, R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten d-Cio-Alkyrest oder C4- Cio-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoff kette gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu drei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4- , gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -, R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 10 -alkoxy radical or C 4 -C 10 -cycloalkyl radical, the carbon chain of which is optionally substituted by one or up to three oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom ( en) can be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC6-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 4 is hydrogen or a C 1 -C 6 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
bedeuten können.can mean.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass14. Use according to claim 13, characterized in that
T ein Polymerisat oder Copolymerisat umfassend Einheiten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder deren EsterT is a polymer or copolymer comprising units of acrylic acid and / or methacrylic acid and / or their esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D einen verzweigten oder unverzweigten C2-C8-Al kyrest oder C3-C8-D is a branched or unbranched C 2 -C 8 -alkyl radical or C 3 -C 8 -
Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette gegebenenfalls durch ein bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) -NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann oder eine GruppeCycloalkyrest, whose carbon chain optionally by a up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s) -NR 4 -, which may be identical or different, and which is interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), Carboxylic acid amide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted or a group
-CH(XR1) - CH2(YR2),-CH (XR 1 ) - CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y unabhängig voneinander Sauerstoff, Schwefel oder -NR3-,X and Y are independently oxygen, sulfur or -NR 3 -,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen verzweigten oder unverzweigten CrC6-Alkyrest oder C4- C6-Cycloalkyrest, dessen Kohlenstoffkette ggf. gegebenenfalls durch eine oder mit bis zu zwei Sauerstoff-, Schwefel- oder bivalente Aminogruppe(n) - NR4-, gleich oder verschieden, unterbrochen sein kann und der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n), Aldehydgruppe(n), Carbonsäureamidgruppe(n), Sulfonamidgruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 1 and R 2 independently of one another denote hydrogen or a branched or unbranched C 1 -C 6 -alkyrest or C 4 -C 6 -cycloalkyne whose carbon chain may optionally have one or up to two oxygen, sulfur or bivalent amino group (s). NR 4 -, the same or different, and may be interrupted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s), aldehyde group (s), carboxamide group (s), sulfonamide group (s) and / or halogen atom (s) may be substituted,
R3 Wasserstoff oder einen d-C3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann,R 3 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s),
R4 Wasserstoff oder einen CrC3-Alkyrest, der mit einer oder mehreren Hydroxylgruppe(n), Thiolgruppe(n) oder Aminogruppe(n) und/oder Halogenatom(en) substituiert sein kann, bedeuten können.R 4 is hydrogen or a C 1 -C 3 -alkoxy radical which may be substituted by one or more hydroxyl group (s), thiol group (s) or amino group (s) and / or halogen atom (s), can mean.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass15. Use according to claim 14, characterized in that
T ein quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von MethacrylsäureesternT is a crosslinked polymer consisting of units of methacrylic acid esters
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-GruppeB is a covalent bond or a methylene group
D -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine GruppeD is -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH, or a group
-CH(XR1) -CH2(YR2),-CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können. can mean.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass16. Use according to claim 15, characterized in that
T ein mit Ethylenglykol-dimethacrylat quervernetztes Polymerisat bestehend aus Einheiten von vorzugsweise einem oder mehreren Methacrylsäureester(n),T is a polymer cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate and consists of units of preferably one or more methacrylic acid ester (s),
B eine kovalente Bindung oder eine Methylen-Gruppe.B is a covalent bond or a methylene group.
D - CH2-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH, -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH oder eine Gruppe -CH(XR1) -CH2(YR2),D - CH 2 -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH or a group -CH (XR 1 ) -CH 2 (YR 2 ),
in derin the
X und Y Sauerstoff,X and Y oxygen,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, -CH(OH)-CH2OH, -CH2-CH(OH)-CH2OH5 -CH2-C(CH2OH)3, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH,R 1 and R 2 are independently hydrogen, -CH (OH) -CH 2 OH, -CH 2 -CH (OH) -CH 2 OH 5 -CH 2 -C (CH 2 OH) 3 , -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH,
bedeuten können.can mean.
17. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Biomolekül eine oder mehrere Spezies von Nukleinsäure(n) verkörpert.17. Use according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the biomolecule embodies one or more species of nucleic acid (s).
18. Verfahren zum Isolieren von Biomolekülen mit einer Matrix gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:18. A method for isolating biomolecules with a matrix according to any one of claims 1-5, characterized in that it comprises the following steps:
(a) Bereitstellen der Matrix; (b) Vereinigen der Matrix mit einer Mischung enthaltend das zu isolierende Biomolekül neben mindestens einer Verunreinigung;(a) providing the matrix; (b) combining the matrix with a mixture containing the biomolecule to be isolated in addition to at least one contaminant;
(c) Inkubieren der Matrix und der Mischung, wobei das Biomolekül an der Matrix immobilisiert wird;(c) incubating the matrix and the mixture, wherein the biomolecule is immobilized on the matrix;
(d) Trennen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. von der Mischung;(d) separating the matrix with the biomolecule or mixture;
(e) Vereinigen der Matrix mit dem Biomolekül bzw. mit einer Elutionslösung bei, wobei das/die gewünschte(n) Biomolekül(e) von der Matrix desorbiert wird.(e) combining the matrix with the biomolecule or with an elution solution, wherein the desired biomolecule (s) is desorbed from the matrix.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Biomolekül eine oder mehrere Spezies von Nukleinsäure(n) darstellt.19. The method according to claim 18, characterized in that the biomolecule represents one or more species of nucleic acid (s).
20. Nukleinsäure dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form eines Komplexes mit dem Matrixmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 - 9 gebunden ist.20. Nucleic acid characterized in that it is bound in the form of a complex with the matrix material according to any one of claims 1-9.
21 . Mikrofluidisches System enthaltend ein Matrixmaterial nach einem der Ansprüche 1 - 9. 21. Microfluidic system comprising a matrix material according to any one of claims 1-9.
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