JP2005533646A - Size exclusion ion exchange particles - Google Patents

Size exclusion ion exchange particles Download PDF

Info

Publication number
JP2005533646A
JP2005533646A JP2004524830A JP2004524830A JP2005533646A JP 2005533646 A JP2005533646 A JP 2005533646A JP 2004524830 A JP2004524830 A JP 2004524830A JP 2004524830 A JP2004524830 A JP 2004524830A JP 2005533646 A JP2005533646 A JP 2005533646A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion exchange
core
poly
particles
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004524830A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005533646A5 (en
Inventor
アルドリッチ ラウ,
マイケル ハロルド,
Original Assignee
アプレラ コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/413,797 external-priority patent/US20040016702A1/en
Priority claimed from US10/413,935 external-priority patent/US6833238B2/en
Application filed by アプレラ コーポレイション filed Critical アプレラ コーポレイション
Publication of JP2005533646A publication Critical patent/JP2005533646A/en
Publication of JP2005533646A5 publication Critical patent/JP2005533646A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/018Granulation; Incorporation of ion-exchangers in a matrix; Mixing with inert materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/34Size selective separation, e.g. size exclusion chromatography, gel filtration, permeation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4005Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane
    • G01N2001/4016Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane being a selective membrane, e.g. dialysis or osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Abstract

粒子はシェルによってマイクロカプセル化されたイオン交換コアを含み、シェルは反応性モノマーの重合生成物を含むサイズ排除イオン交換粒子、およびこの粒子を使用する装置を提供する。このシェルは少なくとも部分的に架橋重合体でもよい。このシェルは、例えば10ntssDNA分子以上の大きさの分子、または100ntssDNA分子以上の大きさの分子を排除することができ、このコアはイオン交換を行うことが可能である。この粒子を使用して精製する方法とともに、サイズ排除イオン交換粒子を製造する方法も提供する。The particles comprise an ion exchange core microencapsulated by a shell, the shell providing size-excluded ion exchange particles containing a polymerization product of reactive monomers, and an apparatus using the particles. The shell may be at least partially a crosslinked polymer. The shell can exclude, for example, molecules larger than 10 ntss DNA molecules, or molecules larger than 100 ntss DNA molecules, and the core is capable of ion exchange. A method for producing size-excluded ion exchange particles is provided along with a method for purification using the particles.

Description

(関連出願の引用)
本出願は、2002年7月26日出願の米国仮特許出願第60/398,852号明細書、および米国特許出願第10/414,179号、同第10/413,797号、および同第10/413、935号(これらの全ては、2003年4月14日に出願)(これらの、全ては、その全体が本明細書中で参考として援用される)の優先権を主張するものである。
(Citation of related application)
This application includes US Provisional Patent Application No. 60 / 398,852, filed July 26, 2002, and US Patent Application Nos. 10 / 414,179, 10 / 413,797, and No. 10 / 413,935, all of which are filed on Apr. 14, 2003, all of which are incorporated herein by reference in their entirety. is there.

(分野)
本発明は、イオン交換技術の使用により試料を濾過および/または精製するための装置および方法に関する。
(Field)
The present invention relates to an apparatus and method for filtering and / or purifying samples by using ion exchange techniques.

(背景)
例えばポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)あるいは塩基配列決定反応から得られた反応生成物の精製では、後続の下流の処理においていくつかの課題が存在する。不純物が後続の処理工程において人為的な結果を引き起こす場合がある。人為的な結果を取り除くための多くの精製工程は、厄介で非効率であり得る。さらに、サイズ排除クロマトグラフィーまたはイオン交換クロマトグラフィーによる精製では、正確な試料導入技術と同様に、それぞれクラック、気泡、あるいはチャネルのない適切な樹脂床を必要とする。精製、例えば、サイズ排除による精製で使用される樹脂床は、サイズが試料の体積の10倍以上である必要があり、より多くのスペースが必要であり、精製コストが増加する。またイオン交換樹脂は、樹脂が除去しようとするイオンと相互作用することに対立して、標的分析物と好ましくない相互作用を起こすことが多い。さらに、イオン交換物質を使用する精製では、高い塩溶離剤を使用して分析物を溶出する必要があり、後続の分析および/または反応には好ましくない可能性がある。精製に関する従来の技術に付随したこれらの問題および他の問題に対処する精製方法に関する必要性が存在する。
(background)
For example, purification of reaction products obtained from polymerase chain reaction (PCR) or sequencing reactions presents several challenges in subsequent downstream processing. Impurities can cause artifacts in subsequent processing steps. Many purification steps to remove artifacts can be cumbersome and inefficient. In addition, purification by size exclusion chromatography or ion exchange chromatography, as well as accurate sample introduction techniques, requires an appropriate resin bed without cracks, bubbles, or channels, respectively. The resin bed used in purification, for example, purification by size exclusion, needs to be 10 times the size of the sample volume, requires more space and increases purification costs. Also, ion exchange resins often have undesirable interactions with target analytes, as opposed to the interaction of the resin with the ions to be removed. Furthermore, purification using ion exchange materials requires the use of high salt eluents to elute the analyte and may be undesirable for subsequent analysis and / or reactions. There is a need for purification methods that address these and other problems associated with the prior art of purification.

(要旨)
多様な実施形態において、コアおよびシェルを含むことができるサイズ排除イオン交換(size−exclusion ion−exchange;SEIE)粒子が提供され、このコアはイオン交換物質を備え、このシェルはサイズ排除物質を備える。
(Summary)
In various embodiments, size-exclusion ion-exchange (SEIE) particles are provided that can include a core and a shell, the core comprising an ion exchange material, and the shell comprising a size exclusion material. .

多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換粒子を形成する方法が提供される。この方法はイオン交換コアを提供する工程と、サイズ排除物質を有するイオン交換コアをマイクロカプセル化する工程とを含むことができる。多様な実施形態において、このコアは重合可能なモノマーを備える乳濁液中で特定の場所に置くことができ、またこのコアは、モノマーを重合することによりマイクロカプセル化し、あらかじめ規定されたサイズより大きな物質を排除することができる細孔を有するシェルを形成することができる。   In various embodiments, a method for forming size exclusion ion exchange particles is provided. The method can include providing an ion exchange core and microencapsulating the ion exchange core having a size exclusion material. In various embodiments, the core can be placed in a specific location in an emulsion comprising a polymerizable monomer, and the core can be microencapsulated by polymerizing the monomer to a predetermined size. Shells with pores that can exclude large materials can be formed.

多様な実施形態において、試料を精製する方法が提供される。この方法は、このような試料を提供する工程と、精製試料を形成するために1以上のサイズ排除イオン交換粒子を備えた試料と接触する工程と、サイズ排除イオン交換粒子から精製試料を除去/分離する工程とを含むことができる。   In various embodiments, a method for purifying a sample is provided. The method includes providing such a sample, contacting a sample with one or more size exclusion ion exchange particles to form a purified sample, and removing / purifying the purified sample from the size exclusion ion exchange particles. Separating.

多様な実施形態のさらなる特性および利点は、以下に続く説明で部分的に述べるものとし、さらに部分的にその説明から明らかであるものとし、あるいは多様な実施形態の実施によって把握してもよい。多様な実施形態に関する目的およびその他の利点は、特に本明細書の説明および添付されている特許請求の範囲で指摘された要素および組み合わせにより、認識され達成されるであろう。   Additional features and advantages of the various embodiments will be set forth in part in the description that follows, and in part will be apparent from the description, or may be learned by practice of the various embodiments. The objectives and other advantages of various embodiments will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the description herein and appended claims.

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、代表的なもののみ、および説明のためのみであることを理解すべきであり、本発明の多様な実施形態の説明を行うことを意図するものである。   It should be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to describe various embodiments of the present invention. Is.

(多様な実施形態の説明)
本明細書および添付されている請求の項において、他に指示のない限り、成分量、物質の割合または比率、反応条件、および本明細書および請求項で使用される他の数値を表す全ての数字は、すべての事例において「約(およそ)」という用語により修飾されるものと把握されるべきものである。このため、それとは反対の指示がない限り、以下に示す明細書および添付されている請求項に示される数値パラメータは、本発明によって求め得た所望の特性に依存して変動する近似値であることを表す。少なくとも、本願の特許請求の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではなく、少なくとも各々の数値パラメータは、報告された有効数字の桁数を考慮し、および通常の丸め技術の適用により解釈すべきである。
(Description of various embodiments)
In this specification and the appended claims, unless otherwise indicated, all amounts representing component amounts, ratios or ratios of substances, reaction conditions, and other numerical values used in the specification and claims are used. The numbers should be understood as being modified by the term “about” in all cases. For this reason, unless indicated to the contrary, the numerical parameters shown in the following specification and the appended claims are approximate values that vary depending on the desired characteristics obtained by the present invention. Represents that. At least, it is not intended to limit the application of the doctrine of equivalents to the claims of this application, and at least each numeric parameter takes into account the number of reported significant digits and by applying ordinary rounding techniques. Should be interpreted.

本発明の広い範囲を表す数値域および数値パラメータは近似値であるものの、特定の実施例を表したこの数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、任意の数値は、それらの各々の試験測定で認められた標準偏差から必然的に得られたある一定の誤差を本質的に含んでいる。さらに、本明細書に開示された全ての範囲は、本明細書に包括された下位の範囲をどれも皆含んでいるものと理解すべきである。例えば、「1〜10」の範囲は、(最小、最大値も含む)最小値の1と最大値の10の間の下位の範囲をどれも含んでおり、すなわち下位の範囲をどれも、最小値の1以上、最大値の10以下、例えば5.5〜10である。   Although numerical ranges and numerical parameters representing the broad scope of the present invention are approximate, this numerical value representing a particular embodiment is reported as accurately as possible. Any numerical value, however, inherently contains certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements. Moreover, all ranges disclosed herein are to be understood to include any sub-ranges subsumed herein. For example, the range “1-10” includes any subrange between the minimum value 1 and the maximum value 10 (including the minimum and maximum values), ie, all the subranges are the minimum The value is 1 or more and the maximum value is 10 or less, for example, 5.5 to 10.

本明細書と添付されている請求項において使用されるように、1つの指示物に制限することを特別に明記する以外は、単数形「a」、「an」、および「the」は複数の指示物を含む。したがって、例えば「モノマー(a monomer)」は、2つ以上のモノマー(two or more monomer)を含むことを示す。   As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an”, and “the” have the plural meanings, except where expressly limited to one reference. Includes instructions. Thus, for example, “a monomer” indicates that two or more monomers are included.

多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換(SEIE)粒子では、サイズ排除能を有するシェルによってマイクロカプセル化されたイオン交換コアが提供される。「マイクロカプセル化」、「マイクロカプセル化された」、または類似の用語は、個々の粒子レベルにおけるカプセル化プロセスを意味する。一実施形態において、液体、固体、および/または気体のコアは、コアへのアクセスをコントロールするためのシェルによりマイクロカプセル化されている。多様な他の実施形態において、マイクロカプセル化により、コアの全外面(および任意に内面)を覆うこと、あるいはコアの外面(および任意に内面)の一部を覆うことが可能である。多様な他の実施形態において、コアのマイクロカプセル化により、永続的にコアを不可逆なコーティングを行うことができ、あるいはこの可逆的なコーティングの溶解に続いてコアを放出させることができる。多様な実施形態において、マイクロカプセル化ではシェル内にコア物質凝集物のカプセル化を含むことができる。この凝集物は、コア物質とともに溶融したり、焼結したり、加圧したり、圧縮したり、あるいは別な方法で形成することができる。多様な実施形態において、コア物質は凝集物ではなく単一粒子であることができる。本明細書で云う「コア」あるいは「コア物質」との用語は、単一粒子あるいは粒子の凝集物を指す。「シェル」という用語は、コアの外面および/または内面の任意の部分のコーティングを指す。シェルの寸法および形成は以下に述べる。「物質」という用語は、分子レベルで、あるいはバルク中での任意の物質を指す。以下で使用されるように、物質は液体および/または固体、例えば、乳剤または樹脂が可能である。   In various embodiments, size exclusion ion exchange (SEIE) particles provide an ion exchange core microencapsulated by a shell having size exclusion capability. “Microencapsulation”, “microencapsulated”, or similar terms means an encapsulation process at the individual particle level. In one embodiment, the liquid, solid, and / or gas core is microencapsulated by a shell for controlling access to the core. In various other embodiments, microencapsulation can cover the entire outer surface (and optionally the inner surface) of the core, or a portion of the outer surface (and optionally the inner surface) of the core. In various other embodiments, core microencapsulation can provide a permanent irreversible coating of the core, or the core can be released following dissolution of the reversible coating. In various embodiments, microencapsulation can include encapsulation of core material aggregates within a shell. This agglomerate can be melted with the core material, sintered, pressed, compressed, or otherwise formed. In various embodiments, the core material can be a single particle rather than an aggregate. As used herein, the term “core” or “core material” refers to a single particle or an aggregate of particles. The term “shell” refers to a coating on any portion of the outer and / or inner surface of the core. The dimensions and formation of the shell are described below. The term “substance” refers to any substance at the molecular level or in bulk. As used below, the material can be liquid and / or solid, eg, an emulsion or resin.

本明細書で使用される「混合物」は、例えば充填カラム、混合床、均質床、流動床、連続流れを有するスタティックカラム、またはバッチ混合物中で一緒に使用される1つを越えるSEIE粒子を指す。この混合物では、サイズ排除陽イオン交換粒子およびサイズ排除陰イオン交換粒子、サイズ排除陽イオン交換粒子および陰イオン交換粒子、サイズ排除陽イオン交換粒子および陽イオン交換粒子、SEIE粒子および不活性成分、またはこれらの組み合わせを含めることができる。この混合物は、分離に関する当技術分野において公知の任意の物理的構造、およびイオン交換に関する当技術分野において公知の任意の化学混合物を含むことができる。   “Mixture” as used herein refers to more than one SEIE particle used together, for example, in packed columns, mixed beds, homogeneous beds, fluidized beds, static columns with continuous flow, or batch mixtures. . In this mixture, size exclusion cation exchange particles and size exclusion anion exchange particles, size exclusion cation exchange particles and anion exchange particles, size exclusion cation exchange particles and cation exchange particles, SEIE particles and inert components, or Combinations of these can be included. The mixture can include any physical structure known in the art for separation, and any chemical mixture known in the art for ion exchange.

例えば無機イオンおよびヌクレオチドなどの低分子は、サイズ排除シェルを浸透するかまたはそれらを透過することができ、イオン交換コアにより保持されるかまたはイオン交換することができる。このシェルは、例えばDNAフラグメントなどのより大きなイオンが、シェルを通って浸透するか透過してイオン交換コアと反応することを防止することができる。   Small molecules such as inorganic ions and nucleotides can penetrate or permeate the size exclusion shell and can be retained or ion exchanged by the ion exchange core. This shell can prevent larger ions, such as DNA fragments, from penetrating or permeating through the shell and reacting with the ion exchange core.

多様な実施形態において、SEIE粒子は例えば生体分子の精製などにおいて多様に使用することができる。用途としては、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)生成物の精製、DNA塩基配列決定反応液の精製、およびRNAの精製などが挙げられる。SEIE粒子は、例えばオリゴヌクレオチド、リガーゼ連鎖反応生成物、タンパク質、抗体結合反応生成物、オリゴヌクレオチド連結反応分析生成物、ハイブリッド形成生成物、および抗体の精製および/または分離に使用することができる。SEIE粒子は、生物学的製剤または反応混合物の脱塩にも使用することができる。   In various embodiments, SEIE particles can be used in a variety of ways, such as in biomolecule purification. Applications include, for example, purification of polymerase chain reaction (PCR) products, purification of DNA sequencing reactions, and purification of RNA. SEIE particles can be used for purification and / or separation of, for example, oligonucleotides, ligase chain reaction products, proteins, antibody binding reaction products, oligonucleotide ligation analysis products, hybridization products, and antibodies. SEIE particles can also be used for desalting biologicals or reaction mixtures.

多様な実施形態によるSEIE粒子は、イオン交換クロマトグラフィー(IEC)の利点とサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の利点とを組み合わせる。SECとIECの両者は、生体分子の精製に使用することができる。多様な実施形態において、SECでは、流体力学的体積に基づいて分子を分離することができ、より大きな分子に要する溶離液は少なく、例えばより小さな分子よりも溶出量は少ない。SECでは、より大きな分子を最初に溶出させることができる。SECは、生体分子精製のための「スピンカラム」形式で使用することができ、このカラムは連続的に溶出させる必要がなく、例えば、試料中の体積などの一定体積で溶出させることが可能である。スピンカラムフォーマットSECでは、より小さな分子がカラムに残留している間に、より大きな分子をカラムから溶出させることができ、後で廃棄することができる。SECはグループ分離に使用することができる。例えば、DNA塩基配列決定反応の精製またはPCR生成物の精製において、不要な生成物、例えば目的としないプライマーおよびイオンがカラムに捕捉されている間に、所望の生成物、例えば配列決定ラダーあるいはPCR生成物はカラムを通過させることができる。SECは、塩がカラムに保持される脱塩用途に使用することもできる。   SEIE particles according to various embodiments combine the advantages of ion exchange chromatography (IEC) and size exclusion chromatography (SEC). Both SEC and IEC can be used for biomolecule purification. In various embodiments, SEC can separate molecules based on hydrodynamic volume and requires less eluent for larger molecules, for example less elution than smaller molecules. In SEC, larger molecules can be eluted first. SEC can be used in a “spin column” format for biomolecule purification, which does not need to be eluted continuously, but can be eluted at a constant volume, eg, in a sample. is there. In the spin column format SEC, larger molecules can be eluted from the column while smaller molecules remain on the column and can be discarded later. SEC can be used for group separation. For example, in purification of DNA sequencing reactions or purification of PCR products, desired products such as sequencing ladders or PCR while unwanted products such as undesired primers and ions are captured on the column The product can be passed through the column. SEC can also be used for desalting applications where salt is retained on the column.

例えばカラムからの化学種の溶出順序において、IECはSECと異なる可能性がある。多様な実施形態において、IECの選択性は、例えば分析物の電荷に基づくことができる。より大きな分子はより高い電荷を有し、したがってより小さな分子よりもIEC樹脂に対してより高い親和性を保有することができる。生体高分子、例えば、DNAでは、より大きな分子が小さな分子よりも高い電荷を持つことができるように、この化学種の電荷は分子サイズに比例して増加するので、IEC樹脂に対して高い親和性を有している。より小さく、少ない荷電の化学種、例えば塩およびヌクレオチドは、IECカラムから速やかに溶出させることができるが、一方、例えば、PCR生成物またはDNA塩基配列決定ラダーなどのより大きな化学種は、IECカラムに強固に結合し、遅れて溶出されるか、または全く溶出されない。したがって、SECではより大きな分子を最初に溶出し、IECでは小さな分子を最初に溶出し、IECおよびSECは異なる溶出順序を示す可能性がある。   For example, IEC may differ from SEC in the elution order of chemical species from the column. In various embodiments, the selectivity of the IEC can be based, for example, on the charge of the analyte. Larger molecules have a higher charge and can therefore have a higher affinity for IEC resins than smaller molecules. In biopolymers such as DNA, the charge of this species increases in proportion to the size of the molecule so that larger molecules can have a higher charge than small molecules, so it has a high affinity for IEC resins. It has sex. Smaller, less charged species such as salts and nucleotides can be quickly eluted from the IEC column, while larger species such as, for example, PCR products or DNA sequencing ladders, Binds tightly and elutes late or not at all. Thus, SEC may elute larger molecules first, IEC elutes small molecules first, and IEC and SEC may exhibit different elution orders.

多様な実施形態において、SECとIEC効果の併用により生体分子の高品位な分離が可能となる。SEIE粒子では、大きな分子がイオン交換コアと相互作用する機能を制限するためにサイズ排除シェルを使用することができる。SEIE粒子では、SECのサイズ排除の利点と、IEC樹脂の高い選択性および結合能力とを組み合わせることができる。SEIE粒子のサイズ排除シェルを浸透することができる低分子は、イオン交換コアと相互作用することができ、そのコア上にこの低分子を保持させることができる。より大きく、高い荷電を有する化学種では、この粒子のサイズ排除シェルによってイオン交換コアと相互作用することが制限されうる。このように大きな、高い荷電を有する化学種は、イオン交換コアと結合せずに、溶液内に残ることができる。溶液中に残留するより大きな化学種は溶出させることができる。結合した物質はこのSELE粒子のイオン交換コア上に保持されるため、SEIEカラムまたは床における追加体積により結合した物質は任意に溶出されないことから、SELE溶出粒子はSECカラムの溶出とは異なる可能性があり、また溶離液と反応し、カラムまたは床から除去されることを防止できる。   In various embodiments, the combined use of the SEC and IEC effects enables high-quality separation of biomolecules. In SEIE particles, a size exclusion shell can be used to limit the ability of large molecules to interact with the ion exchange core. SEIE particles can combine the advantages of SEC size exclusion with the high selectivity and binding capacity of IEC resins. A small molecule that can penetrate the size exclusion shell of the SEIE particle can interact with the ion exchange core and allow it to be retained on the core. For larger, highly charged species, the particle size exclusion shell can limit the interaction with the ion exchange core. Such large, highly charged species can remain in solution without binding to the ion exchange core. Larger species remaining in solution can be eluted. Since the bound material is retained on the ion exchange core of this SELE particle, the bound material may not elute due to the additional volume in the SEIE column or bed, so the SELE eluting particles may differ from the SEC column elution. And can react with the eluent and be prevented from being removed from the column or bed.

SEIE粒子相互作用の一例を図1および2に示す。図1および2では、スケール化して表示しておらず、図中のコア細孔径とシェル細孔径との関係などオブジェクト間の関係をスケール化しておらず、コア細孔径がシェル細孔径より大きいなど実際には逆になる可能性もある。図1で分かるように、長い一本鎖DNA(ssDNA)フラグメントおよび二本鎖DNA(dsDNA)などの大きな分子は、サイズ排除陰イオン交換粒子30におけるサイズ排除シェル20の細孔25を通過するには大きすぎる。代わりに、このシェル20の外面21からすり抜け、あるいは跳ね返り、陰イオン交換粒子30とイオン交換されずに溶液内に残留することができる。デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTPs)、色素標識デオキシヌクレオチド三リン酸、ジデオキシヌクレオチド三リン酸(ddNTPs)、色素標識ジデオキシヌクレオチド三リン酸三リン酸、および塩素イオンなどの小イオンなどの低分子は、サイズ排除シェル20の細孔25を通過することができ、シェルおよびイオン交換コア11の界面23あるいはその界面の近傍で、またはイオン交換コア11の細孔内で、陰イオン交換樹脂13によりイオン交換させることができる。図1は陰イオン交換樹脂13で被覆されたイオン交換コア11の表面を表す部分外皮切断部33を示す。陰イオン交換樹脂13、例えば、架橋結合されたメチルメタクリレートと2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシプロピルトリメチル塩化アンモニウムとのマクロ孔質コポリマーは、固体コア物質12の全ての内面および外面上に存在することができる。陰イオン交換樹脂および固体コア物質、または支持体12は、ともに陰イオン交換コア11を形成する。水酸化物などの陰イオン交換コア11から遊離される対陰イオンは、SEIE粒子30を備える混合物中で提供することができる陽イオン交換体35の対陽イオン、例えばヒドロニウムイオンなどと反応することができ、水などの中性分子を生成する。シェルとコア構造の外皮切断図を図2に示す。   An example of a SEIE particle interaction is shown in FIGS. 1 and 2 are not scaled and displayed, the relationship between objects such as the relationship between the core pore diameter and the shell pore diameter in the diagram is not scaled, and the core pore diameter is larger than the shell pore diameter. In fact, it may be reversed. As can be seen in FIG. 1, large molecules such as long single stranded DNA (ssDNA) fragments and double stranded DNA (dsDNA) pass through the pores 25 of the size exclusion shell 20 in the size exclusion anion exchange particles 30. Is too big. Instead, it can slip through or bounce off the outer surface 21 of the shell 20 and remain in the solution without being ion exchanged with the anion exchange particles 30. Small molecules such as deoxynucleotide triphosphates (dNTPs), dye-labeled deoxynucleotide triphosphates, dideoxynucleotide triphosphates (ddNTPs), dye-labeled dideoxynucleotide triphosphate triphosphates, and small ions such as chloride ions are It can pass through the pores 25 of the size exclusion shell 20 and is ion-exchanged by the anion exchange resin 13 at or near the interface 23 of the shell and the ion-exchange core 11 or in the pores of the ion-exchange core 11. Can be made. FIG. 1 shows a partial skin cutting portion 33 representing the surface of the ion exchange core 11 covered with the anion exchange resin 13. Anion exchange resin 13, for example, a macroporous copolymer of cross-linked methyl methacrylate and 2-hydroxy-3-methacryloxypropyltrimethylammonium chloride must be present on all inner and outer surfaces of solid core material 12. Can do. The anion exchange resin and the solid core material or support 12 together form the anion exchange core 11. The counter anion liberated from the anion exchange core 11, such as a hydroxide, reacts with a counter cation of the cation exchanger 35 that can be provided in a mixture comprising the SEIE particles 30, such as hydronium ions. Can produce neutral molecules such as water. A cut away view of the shell and core structure is shown in FIG.

SEIE粒子は、粒子の混合物、混合床、または均質床中で使用することができる。そこでは陰イオン性または陽イオン性SEIE粒子の均質床が使用され、対イオンはイオン交換に続いて、試料液中に直接遊離される。ある場合には、試料液中の対イオンの存在は、試料の一層の処理あるいは反応に影響を与えない。   The SEIE particles can be used in a mixture of particles, a mixed bed, or a homogeneous bed. There, a homogeneous bed of anionic or cationic SEIE particles is used, and the counter ions are released directly into the sample solution following ion exchange. In some cases, the presence of counter ions in the sample solution does not affect further processing or reaction of the sample.

多様な実施形態において、SEIE粒子の選択性は、サイズ排除シェルの特性、イオン交換コアの電荷、および対イオンの特性によって決定することができる。サイズ排除シェルの特性は、例えば得られたシェルの細孔径に影響を及ぼすことができる適切な合成条件を選定することにより、変更することができる。サイズ排除シェルの有効細孔径のコントロールにより、SEIE粒子を別のサイズ排除用途に最適化させることが可能である。   In various embodiments, the selectivity of the SEIE particles can be determined by the properties of the size exclusion shell, the charge of the ion exchange core, and the properties of the counter ion. The properties of the size exclusion shell can be altered, for example, by selecting appropriate synthesis conditions that can affect the pore size of the resulting shell. By controlling the effective pore size of the size exclusion shell, it is possible to optimize the SEIE particles for other size exclusion applications.

多様な実施形態において、サイズ排除シェルはヒドロゲルなどの架橋結合または重合させたモノマーでもよい。本明細書で云う「ポリマー化(する)」、「重合」、「重合する」、「架橋結合された生成物」、架橋結合すること」、「架橋結合」、および他の同様な用語は、特に規定のない限り、重合生成物および方法と、架橋結合された生成物および方法との両方を含むことを意味し、例えば線状ポリマーとは反対に、得られた生成物は三次元構造を有する。「ポリマー」という用語は、オリゴマー、ホモポリマー、およびコポリマーを指す。シェルの細孔サイズを変えるためにシェルの架橋結合度を変更することができる。例えば、シェルの細孔径は、例えば塩化物イオン、ヌクレオチド、あるいは他の低分子などの比較的小さなイオンをシェルを通して透過させることができるように、十分な大きさを持たせることができる。シェルの細孔径は、DNAなどの任意の比較的大きな分子がシェルを透過することを防止するために十分小さくすることができる。多様な実施形態において、例えば、ssDNAフラグメントなどの生体分子の受動吸着または吸収を減少させるために、このシェルを親水性とすることができる。   In various embodiments, the size exclusion shell may be a cross-linked or polymerized monomer such as a hydrogel. As used herein, “polymerization”, “polymerization”, “polymerize”, “cross-linked product”, “cross-linking”, “cross-linking”, and other similar terms are: Unless otherwise specified, it is meant to include both polymerization products and methods and cross-linked products and methods, for example, as opposed to linear polymers, the resulting products have a three-dimensional structure. Have. The term “polymer” refers to oligomers, homopolymers, and copolymers. The degree of cross-linking of the shell can be changed to change the pore size of the shell. For example, the pore size of the shell can be large enough to allow relatively small ions, such as chloride ions, nucleotides, or other small molecules, to pass through the shell. The pore size of the shell can be made sufficiently small to prevent any relatively large molecule such as DNA from passing through the shell. In various embodiments, the shell can be made hydrophilic, for example, to reduce passive adsorption or absorption of biomolecules such as ssDNA fragments.

多様な実施形態において、シェルは2つ以上の反応性モノマー単位の架橋結合された生成物でもよい。モノマー単位は水溶性モノマー単位でもよい。本明細書で云う、「水溶性」という用語は、わずかに水溶性から高度な水溶性までの任意の水への溶解度を有する物質、および水中で膨潤する物質を含む。モノマー単位は、窒素を含むか、酸素を含むか、あるいはその両方でもよい。シェルは、ホモポリマー、コポリマー、三元コポリマー、あるいは他のポリマーでもよい。このシェルはポリアクリルアミドなどのアクリルアミドの反応生成物でもよい。このシェルは、アクリルアミドとN、N’−メチレンビスアクリルアミドとの、あるいはアクリルアミドと酢酸2、2−ビス(アクリルアミド)との反応生成物でもよい。このシェルは、ポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレートおよびポリ(エチレングリコール)ジアクリレートの反応生成物でもよい。多様な実施形態において、代表的な水溶性ポリマーは、ポリ(メタ)(アクリルアミド);ポリ(N−メチル(メチル)アクリルアミド);ポリ(N,N−ジメチル(メチル)アクリルアミド);ポリ(N−エチル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N−イソ−プロピル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N−エチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N−ビニルホルムアミド);ポリ(N−ビニルアセトアミド);ポリ(N−メチル−N―ビニルアセトアミド);ポリ(ビニルアルコール);ポリ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート);ポリ(3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート);ポリ(ビニルピロリドン);ポリ(エチレンオキシド);ポリ(ビニルメチルエーテル);ポリ(N−(メタ)アクリルイルシナミド);ポリ(ビニルオキサゾリドン);ポリ(ビニルメチルオキサゾリドン);ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン);ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン);水溶性多糖体、例えば、ヒドロキシメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロース;ポリ(エチレングリコール)ジアクリレートのポリマー類;ポリ(エチレングリコール)メタクリル酸塩のポリマー類;架橋結合が可能な他の適切なポリマー;あるいはこれらの組み合わせ、などがあるがこれに限定されない。シェルは中性、陰イオン性あるいは陽イオン性でもよい。多様な実施形態において、シェルは親水性でもよい。シェルは、例えばヒドロゲルなどの水中で膨潤することができるポリマーの架橋重合体ネットワークでもよい。代表的なヒドロゲルは、例えば参照によってその内容全体を本明細書に引用された米国特許第6,380,456B1号明細書番の中で記載されている。一度形成されたシェルは非水溶性になり得る。多様な実施形態において、このシェルはssDNAフラグメントおよび/または二本鎖DNA(dsDNA)フラグメントの吸着を防止することができる。多様な実施形態において、熱的に、光化学的に、イオンにより、あるいはポリマー化学の当業者において公知の任意の手段により、重合を開始させることができる。多様な実施形態において、重合は、縮合(または工程)重合、ラジカル重合、原子移動フリーラジカル重合、リビングフリーラジカル重合あるいは開環重合法が可能である。   In various embodiments, the shell may be a cross-linked product of two or more reactive monomer units. The monomer unit may be a water-soluble monomer unit. As used herein, the term “water-soluble” includes materials that have any water solubility from slightly water soluble to highly water soluble and materials that swell in water. The monomer unit may contain nitrogen, oxygen, or both. The shell may be a homopolymer, copolymer, ternary copolymer, or other polymer. The shell may be a reaction product of acrylamide such as polyacrylamide. The shell may be the reaction product of acrylamide and N, N'-methylenebisacrylamide or acrylamide and acetic acid 2,2-bis (acrylamide). The shell may be a reaction product of poly (ethylene glycol) (meth) acrylate and poly (ethylene glycol) diacrylate. In various embodiments, representative water-soluble polymers are poly (meth) (acrylamide); poly (N-methyl (methyl) acrylamide); poly (N, N-dimethyl (methyl) acrylamide); poly (N- Poly (Nn-propyl (meth) acrylamide); Poly (N-iso-propyl (meth) acrylamide); Poly (N-ethyl-N-methyl (meth) acrylamide); Poly ( N, N-diethyl (meth) acrylamide); poly (N-vinylformamide); poly (N-vinylacetamide); poly (N-methyl-N-vinylacetamide); poly (vinyl alcohol); poly (2-hydroxy Ethyl (meth) acrylate); poly (3-hydroxypropyl (meth) acrylate); poly (vinyl) Poly (ethylene oxide); poly (vinyl methyl ether); poly (N- (meth) acrylylcinnamide); poly (vinyl oxazolidone); poly (vinyl methyl oxazolidone); poly (2-methyl-2-oxazoline) Poly (2-ethyl-2-oxazoline); water-soluble polysaccharides such as hydroxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose; polymers of poly (ethylene glycol) diacrylate; polymers of poly (ethylene glycol) methacrylate; Other suitable polymers capable of binding; or combinations thereof, but are not limited to these. The shell may be neutral, anionic or cationic. In various embodiments, the shell may be hydrophilic. The shell may be a cross-linked polymer network of polymers that can swell in water, such as a hydrogel. Exemplary hydrogels are described, for example, in US Pat. No. 6,380,456 B1, which is incorporated herein by reference in its entirety. Once formed, the shell can become water insoluble. In various embodiments, the shell can prevent adsorption of ssDNA fragments and / or double-stranded DNA (dsDNA) fragments. In various embodiments, polymerization can be initiated thermally, photochemically, by ions, or by any means known to those skilled in the art of polymer chemistry. In various embodiments, the polymerization can be condensation (or process) polymerization, radical polymerization, atom transfer free radical polymerization, living free radical polymerization or ring opening polymerization.

多様な実施形態において、あらかじめ決めたサイズの細孔でシェルを形成させることができる。単一のSEIE粒子の種々の細孔は、同じ大きさまたは異なるサイズとすることができる。この細孔は、一定の大きさより大きな分子が、シェルを通過しシェルによりマイクロカプセル化されたイオン交換コアまで達することを防止するためのサイズ排除開口部として機能することができる。多様な実施形態において、架橋剤、例えば、N、N−メチレンビスアクリルアミドまたは酢酸2,2−ビス(アクリルアミド)の添加による1以上の反応性モノマーの架橋結合によって、シェルを形成することができる。架橋結合することができる反応性モノマー単位のモル数に基づいて、0.1mol%から95mol%までの量の架橋剤または開始剤を添加することができる。多様な実施形態において、架橋結合することができる反応性モノマー単位のモル数に基づいて、0.1mol%から70mol%まで、2.0mol%から50mol%まで、5mol%から30mol%まで、あるいは10mol%から20mol%まで架橋剤を加えることができる。シェルを形成するために使用される架橋剤の量は、シェルの細孔サイズを決定し、シェルのサイズ排除能の少なくとも1つの要因となる可能性がある。多様な実施形態において、架橋剤の選定、および/または反応条件の選択により、シェルの架橋結合量をコントロールすることができる。例えば、種々の量の官能性を有する多様な多官能性架橋剤を使用することができる。所望のシェル細孔径を形成するために使用する架橋剤の適正量は、選択された架橋剤の官能性、反応条件、当業者において公知の他の因子基づいて、当業者により決定することができる。シェル細孔径はssDNA10nt以下がよい。シェル細孔径はssDNA100nt以下がよい。   In various embodiments, the shell can be formed with pores of a predetermined size. The various pores of a single SEIE particle can be the same size or different sizes. The pores can function as a size exclusion opening to prevent molecules larger than a certain size from passing through the shell and reaching the ion exchange core microencapsulated by the shell. In various embodiments, the shell can be formed by cross-linking of one or more reactive monomers by the addition of a cross-linking agent such as N, N-methylenebisacrylamide or 2,2-bis (acrylamide) acetate. Based on the number of moles of reactive monomer units that can be cross-linked, an amount of crosslinker or initiator from 0.1 mol% to 95 mol% can be added. In various embodiments, 0.1 mol% to 70 mol%, 2.0 mol% to 50 mol%, 5 mol% to 30 mol%, or 10 mol based on the number of moles of reactive monomer units that can be cross-linked. Crosslinkers can be added from% to 20 mol%. The amount of crosslinker used to form the shell determines the pore size of the shell and can be a factor in at least one of the shell's size exclusion capabilities. In various embodiments, the cross-linking amount of the shell can be controlled by selecting a cross-linking agent and / or selecting reaction conditions. For example, a variety of multifunctional crosslinkers having various amounts of functionality can be used. The appropriate amount of crosslinker used to form the desired shell pore size can be determined by one skilled in the art based on the functionality of the selected crosslinker, the reaction conditions, and other factors known to those skilled in the art. . The shell pore diameter is preferably 10 ssDNA or less. The shell pore diameter is preferably 100 ssDNA or less.

多様な実施形態において、架橋結合された反応生成物を提供する下記のうち任意の2つの反応によりシェルを形成することができる;N、N’−メチレンビスアクリルアミド、酢酸2,2−ビス(アクリルアミド)、ポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、N、N’−ジ(メタ)アクリロイルピペラジン、トリ(メタ)アクリロイルパーヒドロ−s−トリアジン。   In various embodiments, the shell can be formed by any two of the following reactions that provide a cross-linked reaction product; N, N′-methylenebisacrylamide, 2,2-bis (acrylamide) acetate ), Poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, poly (ethylene glycol) diacrylate, N, N′-di (meth) acryloylpiperazine, tri (meth) acryloyl perhydro-s-triazine.

サイズ排除シェルの細孔の50%以上が10ntのssDNA以上の大きさの分子を排除することができる細孔径を有する多様な実施形態によると、このシェルはヌクレオチド、サイズが100nt未満のオリゴヌクレオチドプライマー、および緩衝塩をイオン交換コアへ通過させることができるが、サイズが100nt以上はシェルにより偏向される。ここでサイズ排除シェルの細孔の50%以上が100ntのssDNA以上の大きさの分子を排除することができる細孔径を有し、生体試料、例えばPCR生成物の精製にSEIE粒子を使用し、より大きなDNA、例えばdsDNAをssDNA、遊離のヌクレオチド、塩およびイオンから分離する。シェル細孔径が100ntのssDNAより大きい、例えば、300nt、800nt、あるいは1500ntの場合、そのシェルでは、それぞれ、300nt、800nt、あるいは1500nt未満のヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、塩およびプライマーを通過させることが可能となる。   According to various embodiments, wherein 50% or more of the pores of the size exclusion shell have a pore size that can exclude molecules larger than 10 nt ssDNA, the shell is a nucleotide, an oligonucleotide primer of less than 100 nt in size And buffer salts can be passed through the ion exchange core but are deflected by the shell for sizes greater than 100 nt. Here, 50% or more of the pores of the size exclusion shell have a pore size that can exclude molecules having a size of 100 nt ssDNA or more, and use SEIE particles to purify biological samples, for example, PCR products, Larger DNA, such as dsDNA, is separated from ssDNA, free nucleotides, salts and ions. When the shell pore size is larger than 100 ssDNA, for example, 300 nt, 800 nt, or 1500 nt, the shell can pass nucleotides, oligonucleotides, salts and primers of less than 300 nt, 800 nt, or 1500 nt, respectively. Become.

サイズ排除シェルの細孔の50%以上が100ntのssDNA以上の大きさの分子を排除することができる細孔径を有する多様な実施形態によると、このシェルでは、塩およびより小さなヌクレオチドがサイズ排除シェルを通過することを可能となり、イオン交換コアと反応する。サイズ排除シェルの細孔の50%以上が10ntのssDNA以上の大きさの分子を排除することができる細孔径を有する実施形態において、生体試料、例えば配列決定反応から得られた試料の精製にSEIE粒子を使用することができる。配列決定反応試料の精製では、標識ジデオキシヌクレオチドおよび塩成分がこのシェルを通過し、イオン交換コアと反応することを可能とし、あらかじめ濾過された量に対するssDNA量、すなわち70%以上、80%以上、90%以上、または95%以上を含む精製試料を残すことにより、配列決定反応試料からこのような成分を取り除くことができる。このシェル細孔径が10ntのssDNAより大きい、例えば30ntの場合、このシェルは30nt未満のヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、塩およびプライマーを通過させることができる。細孔径が連鎖停止剤、色素、または試料から分離することが必要な他の付着物を有するプライマーの通過を許容する限り、このシェル細孔径を10nt未満とすることもできる。例えば、細孔径は5ntのssDNA以上とすることができる。   According to various embodiments, in which more than 50% of the pores of the size exclusion shell have a pore size that can exclude molecules larger than 100 nt ssDNA, in this shell, salts and smaller nucleotides are contained in the size exclusion shell. Can react with the ion exchange core. In embodiments where more than 50% of the pores of the size exclusion shell have pore sizes that can exclude molecules larger than 10 nt ssDNA, SEIE can be used to purify biological samples, eg, samples obtained from sequencing reactions. Particles can be used. For purification of sequencing reaction samples, the labeled dideoxynucleotide and salt components can pass through this shell and react with the ion exchange core, and the amount of ssDNA relative to the pre-filtered amount, ie 70% or more, 80% or more, By leaving a purified sample containing 90% or more, or 95% or more, such components can be removed from the sequencing reaction sample. If the shell pore size is greater than 10 nt ssDNA, for example 30 nt, the shell can pass less than 30 nt nucleotides, oligonucleotides, salts and primers. The shell pore size can be less than 10 nt as long as the pore size allows passage of primers with chain terminators, dyes, or other deposits that need to be separated from the sample. For example, the pore size can be 5 nt ssDNA or more.

この粒子が通過するか偏向されるかは、必ずしも正確に所定の「細孔径」である必要はないことが分かる。この細孔を通過するか排除されるかは、実際の細孔径(シェルの細孔はそれぞれ異なるサイズを有することができる)、立体障害因子、イオン引力、分極、およびその類似因子をはじメタする多くの因子に基づいている。したがって、「細孔径」平均の測定値であり、細孔径より大きな粒子はシェルを通過できない機会が高くなり、一方より小さな粒子はシェルを通過する機会がより高くなるという指針が提供される。   It can be seen that whether the particles pass or is deflected does not necessarily have to be exactly the predetermined “pore diameter”. Passing through or excluding this pore is based on the actual pore size (shell pores can have different sizes), steric hindrance factors, ionic attraction, polarization, and similar factors. Based on many factors. Thus, a measure of the “pore diameter” average, which provides guidance that particles larger than the pore diameter have a higher chance of not passing through the shell, while smaller particles have a higher chance of passing through the shell.

多様な実施形態において、イオン交換コアのマイクロカプセル化と同時にシェルを形成させることができる。例えば、ヒドロゲルを形成するための水溶性反応性モノマー、例えば、アクリルアミドの逆エマルジョン重合によってシェルを形成させることができる。図3に示すように、イオン交換コア10を容器40中の水性モノマー溶液に入れることができる。このイオン交換コア10は、表面活性化(界面活性化)イオン交換コアでもよい。水性モノマー溶液は、例えば1以上のモノマー、例えばアクリルアミドまたはN−ビニルピロリドン、架橋剤、例えば酢酸2,2−ビス(アクリルアミド)、および/または、フリーラジカル開始剤、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、またはアゾ化合物を含んでもよい。その溶液は、1以上の触媒、停止剤、連鎖停止剤、連鎖移動剤、プロモータ、緩衝液、および促進剤さらに含むことができる。   In various embodiments, the shell can be formed simultaneously with the microencapsulation of the ion exchange core. For example, the shell can be formed by inverse emulsion polymerization of a water soluble reactive monomer, such as acrylamide, to form a hydrogel. As shown in FIG. 3, the ion exchange core 10 can be placed in an aqueous monomer solution in a container 40. The ion exchange core 10 may be a surface activated (interface activated) ion exchange core. The aqueous monomer solution can be, for example, one or more monomers such as acrylamide or N-vinyl pyrrolidone, a crosslinking agent such as 2,2-bis (acrylamide) acetate, and / or a free radical initiator such as sodium persulfate, potassium persulfate. Or an azo compound. The solution can further include one or more catalysts, terminators, chain terminators, chain transfer agents, promoters, buffers, and promoters.

次に、油相42を容器40に加えることができる。この油相42は油および界面活性剤、または界面活性剤を含む油を含むことができる。代表的な油相42は石油スペシャルPetroleum Special(フルカ、ブーフSG、スイス)であり、低い親水性親液性バランス(HLB)値を有する界面活性剤、例えば、ソルビタンモノオレイン酸塩(HLB=4.3)を含んでいる。容器内容物を逆乳化および重合に供することができ、容器40の水溶液46中で部分的に架橋結合されたサイズ排除シェル20によりマイクロカプセル化されたイオン交換コア10を有するサイズ排除イオン交換粒子30が形成される。逆エマルジョン重合により生成されたSEIE粒子は、球状またはほぼ球状、もしくはイオン交換コアの形状に依存してその他の形状となる可能性がある。   The oil phase 42 can then be added to the container 40. The oil phase 42 can include oil and a surfactant, or an oil that includes a surfactant. A typical oil phase 42 is the petroleum special Petroleum Special (Fluka, Buch SG, Switzerland), a surfactant having a low hydrophilic lyophilic balance (HLB) value, such as sorbitan monooleate (HLB = 4). .3). The size exclusion ion exchange particles 30 having the ion exchange core 10 microencapsulated by a size exclusion shell 20 that can be subjected to inverse emulsification and polymerization and partially crosslinked in an aqueous solution 46 of the container 40. Is formed. The SEIE particles produced by inverse emulsion polymerization can be spherical or nearly spherical, or other shapes depending on the shape of the ion exchange core.

多様な実施形態において、開始剤、触媒、またはその両者を浸透させた加熱されたイオン交換コアをシェルを形成するのに適した1以上の反応性モノマーの流動床に通すことによりシェルを形成することができる。流動床は、例えばアクリルアミドおよびN、N’−メチレンビスアクリルアミドを含むことができる。流動床のモノマーおよび/またはポリマーは、粉末形状であってもよく、イオン交換コア内およびコア上を流動および/または溶融することができる。流動床反応によって生成されたSEIE粒子は、不規則な形状となる可能性がある。   In various embodiments, the shell is formed by passing a heated ion exchange core impregnated with initiator, catalyst, or both through a fluidized bed of one or more reactive monomers suitable to form the shell. be able to. The fluidized bed can include, for example, acrylamide and N, N'-methylenebisacrylamide. The fluid bed monomer and / or polymer may be in powder form and can flow and / or melt in and on the ion exchange core. The SEIE particles produced by the fluidized bed reaction can be irregularly shaped.

イオン交換コアを取り囲むシェルを形成する他の方法を使用することができる。シェルのサイズ排除特性を、調整し、修飾し、変更し、あるいはその他、シェルを形成するために使用されるプロセスの反応パラメータの変更により変化させることができる。   Other methods of forming a shell surrounding the ion exchange core can be used. The size exclusion characteristics of the shell can be adjusted, modified, changed, or otherwise changed by changing the reaction parameters of the process used to form the shell.

多様な実施形態において、シェルがイオン交換コアの直径の2%から300%までの厚さ、またはイオン交換コアの直径の25%から200%までの厚さを有するように、このシェルをイオン交換コア上で形成することができる。シェルの厚さはイオン交換コアの表面上で異なっていてもよく、あるいはシェルの厚さはイオン交換コアの全表面上で均一であってもよい。   In various embodiments, the shell is ion exchanged such that the shell has a thickness of 2% to 300% of the diameter of the ion exchange core, or a thickness of 25% to 200% of the diameter of the ion exchange core. It can be formed on the core. The thickness of the shell may be different on the surface of the ion exchange core, or the thickness of the shell may be uniform over the entire surface of the ion exchange core.

シェルは、少なくとも部分的にイオン交換コアをマイクロカプセル化させることができる。シェル物質では、少なくとも部分的に1以上の細孔またはイオン交換コアの表面特性、例えば細孔、クラック、凹部、壁孔、チャネル、穴、くぼみ、または溝を埋め込むことができる。例えば、イオン交換コアの全ての内面および外面上をシェルを形成するのに適したモノマーで覆うことができる。このモノマーは1以上の第2のモノマー、触媒、または開始剤と反応し、イオン交換コアの全ての表面に架橋結合されたサイズ排除ポリマーを形成し、またサイズ排除ポリマーの最表面と反応し、サイズ排除シェルの最表面を形成することができる。イオン交換コアの全ての表面にサイズ排除シェルを形成するポリマーの存在のために、大分子はイオン交換コアと接触できない。   The shell can at least partially microencapsulate the ion exchange core. The shell material can at least partially embed one or more pores or surface properties of the ion exchange core, such as pores, cracks, recesses, wall holes, channels, holes, depressions, or grooves. For example, all the inner and outer surfaces of the ion exchange core can be covered with a monomer suitable for forming a shell. This monomer reacts with one or more second monomers, catalysts, or initiators to form a size exclusion polymer that is cross-linked to all surfaces of the ion exchange core and reacts with the outermost surface of the size exclusion polymer; The outermost surface of the size exclusion shell can be formed. Due to the presence of a polymer that forms a size exclusion shell on all surfaces of the ion exchange core, large molecules cannot contact the ion exchange core.

多様な実施形態において、イオン交換コアは陰イオン性または陽イオン性物質でもよい。イオン交換コアは、ポリマー、架橋ポリマー、あるいは無機物質、例えばシリカでもよい。イオン交換コアは、イオン交換が可能な固体コア物質、あるいはイオン交換樹脂で処理された固体コア物質でもよい。イオン交換コアを表面活性化させることができる。イオン交換コアは非磁性、常磁性、あるいは磁性を有してもよい。代表的な陰イオン性イオン交換コア材料としては、以下に列挙されたものが挙げられる。陽イオン性イオン交換物質、およびイオン交換に関する当業者において公知であるイオン交換機能を構成することができる物質などを含むその他のイオン交換物質も使用することができる。   In various embodiments, the ion exchange core may be an anionic or cationic material. The ion exchange core may be a polymer, a crosslinked polymer, or an inorganic material such as silica. The ion exchange core may be a solid core material capable of ion exchange or a solid core material treated with an ion exchange resin. The ion exchange core can be surface activated. The ion exchange core may be non-magnetic, paramagnetic, or magnetic. Exemplary anionic ion exchange core materials include those listed below. Other ion exchange materials may also be used including cationic ion exchange materials and materials that can constitute ion exchange functions known to those skilled in the art of ion exchange.

表1は、様々な製造業者より購入することができるイオン交換物質の例を示す。表1にコア物質の組成、ミクロン単位の粒径、1ml当たりのマイクロ当量単位の陰イオン交換体積、BSA1ミリリットル当たりのミリグラム単位のタンパク結合能、および物質のイオン形態をリストする。この用途のために購入するか製造することができる唯一のイオン交換物質のサブセットであることは、当業者において明らかである。   Table 1 shows examples of ion exchange materials that can be purchased from various manufacturers. Table 1 lists the composition of the core material, the particle size in microns, the anion exchange volume in microequivalent units per ml, the protein binding capacity in milligrams per milliliter of BSA, and the ionic form of the material. It will be apparent to those skilled in the art that this is the only subset of ion exchange materials that can be purchased or manufactured for this application.

イオン交換コアがイオン交換の可能な固体コア物質を含む多様な実施形態において、固体コア物質は、マクロポーラスシリカ、制御細孔ガラス(CPG)、内部細孔を有するマクロポーラスポリマーミクロスフィア、イオン交換分離に関する当業者において公知の他の多孔性物質、またはこれらの組み合わせが可能である。固体コア物質は例えば、細孔、クラック、凹部、壁孔、チャネル、穴、くぼみ、あるいは溝などの多様な表面特徴を有していてもよい。固体コア物質は、酸化ナトリウム、二酸化ケイ素、ホウ酸ナトリウム、あるいはこれらの組み合わせを含むことができる。イオン交換が可能なように、例えば陽イオン交換あるいは陰イオン交換が可能なように固体コア物質を改質することができる。固体コア物質の改質は、固体コア物質の表面で陽イオンまたは陰イオン性置換基を形成するための固体コア物質の処理を含むことができる。本明細書で使用される、「表面」という用語は、外面および/または内表面を含む。内表面は例えば、固体コア物質内の空隙か細孔の表面でもよい。固体コア物質は、1以上の4級官能基、少なくとも1つのカルボン酸基、少なくとも1つのスルホン酸基、イオン交換分離に関する当業者において公知のその他の陽イオンあるいは陰イオン性官能基、またはこれらの組み合わせを固体コア物質の表面に修飾することができる。   In various embodiments where the ion exchange core comprises a solid core material capable of ion exchange, the solid core material comprises macroporous silica, controlled pore glass (CPG), macroporous polymer microspheres with internal pores, ion exchange. Other porous materials known to those skilled in the art of separation, or combinations thereof, are possible. The solid core material may have various surface features such as, for example, pores, cracks, recesses, wall holes, channels, holes, indentations, or grooves. The solid core material can include sodium oxide, silicon dioxide, sodium borate, or combinations thereof. The solid core material can be modified to allow ion exchange, for example, cation exchange or anion exchange. The modification of the solid core material can include treatment of the solid core material to form cationic or anionic substituents on the surface of the solid core material. As used herein, the term “surface” includes an outer surface and / or an inner surface. The inner surface may be, for example, the surface of voids or pores in the solid core material. The solid core material may include one or more quaternary functional groups, at least one carboxylic acid group, at least one sulfonic acid group, other cationic or anionic functional groups known to those skilled in the art for ion exchange separation, or these The combination can be modified on the surface of the solid core material.

多様な実施形態において、固体コア物質は、マイクロポーラス、メソポーラス、および/またはマクロポーラスなものでもよい。固体コア物質は1000オングストローム以下の平均細孔径、例えば100オングストロームから1000オングストロームまで、あるいは100オングストローム以下でもよい。固体コア物質の平均径は、例えば0.1μmから500μmまで、1μmから250μmまで、1μmから150μmまで、1μmから100μmまで、あるいは2μmから20μmまででもよい。固体コア物質の平均径は、250μm以下、150μm以下、100μm以下、50μm以下、あるいは20μm以下でもよい。   In various embodiments, the solid core material may be microporous, mesoporous, and / or macroporous. The solid core material may have an average pore size of 1000 angstroms or less, such as 100 angstroms to 1000 angstroms, or 100 angstroms or less. The average diameter of the solid core material may be, for example, from 0.1 μm to 500 μm, from 1 μm to 250 μm, from 1 μm to 150 μm, from 1 μm to 100 μm, or from 2 μm to 20 μm. The average diameter of the solid core material may be 250 μm or less, 150 μm or less, 100 μm or less, 50 μm or less, or 20 μm or less.

多様な実施形態において、固体コア物質は、イオン交換コアを形成するために、固体コア物質の外面、内面、あるいは外面および内面の両方にイオン交換樹脂を吸着させることができる。本明細書で使用される「樹脂」という用語は樹脂またはゲルを含む。イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹脂でもよい。イオン交換樹脂は、1以上の4級化(quarternized)官能基、1以上の非4級化アミン基、少なくとも1つのカルボン酸基、少なくとも1つのスルホン酸基、またはこれらの組み合わせを含む。本開示を考慮すると、イオン交換の当業者は、好ましい陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂が分かるであろう。   In various embodiments, the solid core material can adsorb an ion exchange resin to the outer surface, the inner surface, or both the outer and inner surfaces of the solid core material to form an ion exchange core. As used herein, the term “resin” includes a resin or gel. The ion exchange resin may be a cation exchange resin or an anion exchange resin. The ion exchange resin includes one or more quaternized functional groups, one or more non-quaternized amine groups, at least one carboxylic acid group, at least one sulfonic acid group, or combinations thereof. In view of this disclosure, one skilled in the art of ion exchange will know preferred anion exchange resins and cation exchange resins.

多様な実施形態において、イオン交換樹脂を固体コア物質の細孔、例えばマクロポーラスシリカ粒子内に閉じ込めることができる。イオン交換樹脂を固体コア物質の細孔の少なくとも一部に充填し、および/または固体コア物質の外面をイオン交換樹脂でコーティングすることにより、従来のイオン交換樹脂と比較して、SEIE粒子のイオン交換体積を増加させることができる。SEIE粒子のイオン交換体積は、イオン交換コアの細孔の外面および/または内面上の4級アンモニウム樹脂などのイオン交換樹脂の量を増加させることにより改善することができる。固体コア物質の外面、内面、または外面と内面との両方における陽イオンまたは陰イオン性官能基の適切な選択により、SEIE粒子のイオン交換体積を改善することができる。   In various embodiments, the ion exchange resin can be confined within the pores of the solid core material, such as macroporous silica particles. Compared to conventional ion exchange resins, the ions of the SEIE particles are filled by filling at least some of the pores of the solid core material and / or coating the outer surface of the solid core material with the ion exchange resin. The exchange volume can be increased. The ion exchange volume of the SEIE particles can be improved by increasing the amount of ion exchange resin, such as a quaternary ammonium resin, on the outer and / or inner surface of the pores of the ion exchange core. By appropriate selection of cationic or anionic functional groups on the outer surface, the inner surface, or both the outer and inner surfaces of the solid core material, the ion exchange volume of the SEIE particles can be improved.

多様な実施形態において、固体コア物質上の原位置でイオン交換樹脂を形成させることができる。例えば、図4に示すように、第1のモノマー16、プレポリマーまたはポリマーを、細孔32の表面に接触するように固体コア物質12中に含浸させることができる。細孔32の内面を含む固体コア物質12内および固体コア物質12上の原位置で架橋結合されたイオン交換樹脂14を形成させるために、含浸された第1のモノマー16、プレポリマーまたはポリマーを第2のモノマー、化合物、あるいはプレポリマー、および任意に開始剤と反応させることができる。イオン交換コア10が生じる。多様な実施形態において、イオン交換樹脂は、1以上のモノマー、1以上のプレポリマーおよび/またはポリマー、あるいはこれらの組み合わせの生成物が可能である。例えば、逆乳化および重合により、細孔25を有するシェル20により、形成されたイオン交換コア10をマイクロカプセル化することができ、サイズ排除イオン交換粒子30が形成される。   In various embodiments, the ion exchange resin can be formed in situ on the solid core material. For example, as shown in FIG. 4, the first monomer 16, prepolymer or polymer can be impregnated into the solid core material 12 so as to contact the surface of the pores 32. The impregnated first monomer 16, prepolymer or polymer is added to the ion-exchange resin 14 cross-linked in situ within and on the solid core material 12 including the inner surface of the pores 32. Monomers, compounds, or prepolymers, and optionally an initiator. An ion exchange core 10 is produced. In various embodiments, the ion exchange resin can be the product of one or more monomers, one or more prepolymers and / or polymers, or combinations thereof. For example, the formed ion exchange core 10 can be microencapsulated by the shell 20 having the pores 25 by inverse emulsification and polymerization, and the size exclusion ion exchange particles 30 are formed.

多様な実施形態において、陰イオン交換コアはシェルによって形成され、マイクロカプセル化される。陰イオン交換コアを形成するために、固体コア物質の細孔の内面上を含む固体コア物質の表面上でポリエチレンイミンを含浸することができる。例えば、平均細孔径1000オングストローム、空隙体積0.95cc/g、および直径5μmを有するSiO固体コア物質をポリエチレンイミンメタノール溶液に添加し、このコア内、および実質的に固体コア物質の全ての内面および外面上にポリエチレンイミンを含浸させるのに十分な時間インキュベートすることができる。多様な実施形態において、固体コア物質中のシラノール基による水素結合により、固体コア物質上でポリエチレンイミンを吸着させることができる。続いて、吸着されたポリエチレンイミンを、溶媒、例えば、ジオキサン中で、例えば1,3−ジブロモプロパンなどの第2の化合物と反応させ、陰イオン交換体として機能する架橋結合されたネットワークを形成させることができる。水を加えると、この架橋結合されたネットワークは膨潤ゲルを形成する。多様な実施形態において、陰イオン交換体は、ハロゲン化アルキルを有する架橋結合されたネットワークの反応により4級化され、強い陰イオン交換体が得られる。シェル、例えばポリアクリルアミドにより、得られた陰イオン交換コアをマイクロカプセル化することができ、サイズ排除陰イオン交換粒子が形成される。イオン交換分離の当業者において公知の方法により、少なくとも内面部分、少なくとも外面部分、あるいは少なくともイオン交換コアの固体コア物質の全ての表面部分上で他の陰イオン交換樹脂あるいは陽イオン交換樹脂を含浸させるか保持させることができる。 In various embodiments, the anion exchange core is formed by a shell and is microencapsulated. To form the anion exchange core, polyethyleneimine can be impregnated on the surface of the solid core material, including on the inner surface of the pores of the solid core material. For example, a SiO 2 solid core material having an average pore size of 1000 angstroms, a void volume of 0.95 cc / g, and a diameter of 5 μm is added to the polyethyleneimine methanol solution, and within this core and substantially all of the inner surface of the solid core material. And can be incubated for a time sufficient to impregnate the outer surface with polyethyleneimine. In various embodiments, polyethyleneimine can be adsorbed on the solid core material by hydrogen bonding with silanol groups in the solid core material. Subsequently, the adsorbed polyethyleneimine is reacted with a second compound, such as 1,3-dibromopropane, in a solvent, for example dioxane, to form a crosslinked network that functions as an anion exchanger. be able to. When water is added, this cross-linked network forms a swollen gel. In various embodiments, the anion exchanger is quaternized by reaction of a cross-linked network with an alkyl halide, resulting in a strong anion exchanger. The resulting anion exchange core can be microencapsulated with a shell, such as polyacrylamide, to form size-excluded anion exchange particles. Impregnating other anion exchange resins or cation exchange resins on at least the inner surface portion, at least the outer surface portion, or at least all the surface portions of the solid core material of the ion exchange core by methods known to those skilled in the art of ion exchange separation Can be held.

イオン交換コアは表面凝集によって調製された薄膜イオン交換コアでもよい。例えば、大きなスルホン化された陽イオン交換ビーズを、例えば高体積陰イオン交換粒子の0.1μmの層で覆うことができ、陽イオン交換ビーズの表面で高体積陰イオン交換物質の薄いシェルを形成させることができる。薄膜のイオン交換コアを形成する方法は、例えば、J.Weiss、Handbook of Ion Chromatography、1986年、およびC.Horvath,Pellicular Ion Exchangers Bonded Stationary Phases in Chromatography、Ann Arbor Science、1974年に記載されており、この両者を本明細書に参照によってその内容全体を引用する。   The ion exchange core may be a thin film ion exchange core prepared by surface aggregation. For example, large sulfonated cation exchange beads can be covered with, for example, a 0.1 μm layer of high volume anion exchange particles, forming a thin shell of high volume anion exchange material on the surface of the cation exchange beads. Can be made. A method for forming a thin film ion exchange core is described in, for example, J. Org. Weiss, Handbook of Ion Chromatography, 1986, and C.I. Horvath, Pellular Ion Exchangers Bonded Stationary Phases in Chromatography, Ann Arbor Science, 1974, both of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

多様な実施形態において、イオン交換コアの周囲におけるシェル形成を増強するか援助するために、イオン交換コアを表面活性化することができる。イオン交換コアの表面活性化には、例えば、モノマーによるイオン交換コア官能基の誘導体化、イオン交換コアのイオン交換樹脂によるイオン相互作用によるイオン交換コア上へのポリアニオンの吸収、中性および水溶性あるいは少なくとも部分的に水溶性のオリゴマー、ポリマー、またはコポリマーのイオン交換コア上への受動的吸着、イオン相互作用またはこれらの組み合わせによる荷電開始剤、などが含まれる。   In various embodiments, the ion exchange core can be surface activated to enhance or assist shell formation around the ion exchange core. Surface activation of the ion exchange core includes, for example, derivatization of ion exchange core functional groups with monomers, absorption of polyanions on the ion exchange core by ion interaction with ion exchange resin of the ion exchange core, neutrality and water solubility Alternatively, passive adsorption of at least partially water soluble oligomers, polymers, or copolymers on the ion exchange core, charged initiators by ionic interactions or combinations thereof, and the like are included.

多様な実施形態において、アクリル酸またはアクリロイルクロライドによるイオン交換コア官能基の誘導体化によって、イオン交換コアを表面活性化することができる。例えば、図5に示すように、BioRad製のMacro−PrepTM陰イオン交換樹脂のイオン交換コアを誘導体化することができる。この陰イオン交換樹脂100は、エポキシコモノマー結合を介して主鎖に結合した陰イオン交換4級アンモニウム基で形成されている。ヒドロキシル基は4級化後も陰イオン交換樹脂100上に残留し、ヒドロキシル基はさらに修飾される。陰イオン交換樹脂100のアクリロイルクロライド105との反応により、陰イオン交換コア上にシェルポリマーをグラフト重合するのに有用なアクリロイル基を有する表面活性化陰イオン交換樹脂110が提供される。図5に示すように、プラスの電荷を有する陰イオン交換樹脂100の表面上へのイオン相互作用により、マイナスの電荷を有するアクリル酸115、またはその陰イオンバージョンが吸着することによって、陰イオン交換樹脂100も表面活性化される。この表面活性化により、プレポリマーまたはモノマーと共同重合することができる表面活性化陰イオン交換樹脂120が提供され、陰イオン交換コアの周囲にシェルが形成される。ポリマー化学の当業者において公知の他の誘導体化を使用し、陽イオンまたは陰イオン性イオン交換コアを表面活性化することもできる。 In various embodiments, the ion exchange core can be surface activated by derivatization of the ion exchange core functionality with acrylic acid or acryloyl chloride. For example, as shown in FIG. 5, the ion exchange core of Macro-Prep anion exchange resin from BioRad can be derivatized. This anion exchange resin 100 is formed of an anion exchange quaternary ammonium group bonded to the main chain through an epoxy comonomer bond. The hydroxyl group remains on the anion exchange resin 100 after quaternization, and the hydroxyl group is further modified. Reaction of the anion exchange resin 100 with acryloyl chloride 105 provides a surface activated anion exchange resin 110 having acryloyl groups useful for graft polymerization of a shell polymer onto the anion exchange core. As shown in FIG. 5, anion exchange is performed by adsorbing negatively charged acrylic acid 115 or its anion version by ionic interaction on the surface of anion exchange resin 100 having a positive charge. The resin 100 is also surface activated. This surface activation provides a surface activated anion exchange resin 120 that can be co-polymerized with the prepolymer or monomer and forms a shell around the anion exchange core. Other derivatizations known to those skilled in the art of polymer chemistry can also be used to surface activate the cationic or anionic ion exchange core.

多様な実施形態において、イオン交換コアの部分を少なくとも形成するイオン交換樹脂の表面上への荷電したまたは中性のポリマーの吸収によりイオン交換コアを表面活性化することができる。例えば、陰イオン交換樹脂は、マイナス荷電ポリマー、例えばポリアニオンの吸着により表面活性化することができる。ポリアニオンとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、1以上の(メタ)アクリルアミドを備えた(メタ)アクリル酸コポリマー、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソ・プロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N、N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド、NメチルN−ビニルアセトアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メチル)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メタクリル酸塩、ビニルメチルエーテル、ビニルアルコール前駆物質、ビニルオキサゾリドン、ビニルメチルオキサゾリドン、N−(メタ)アクリルイルシナミド;またはこれらの組み合わせが挙げられる。ポリアニオンのアクリル成分は、イオン相互作用によって陰イオン交換樹脂の表面上にポリアニオンを固定することができる。理論的には不明であるが、ポリアニオンが(メタ)アクリルアミド成分あるいはN,N’−ジメチル(メタ)アクリルアミド成分である多様な実施形態において、これらの成分はコア樹脂の表面上でモノマー、コモノマー、およびそれらの重合生成物、例えばオリゴマーの分配を可能とすると考えられている。これらの分配されたモノマー、コモノマー、およびそれらの重合生成物は、マイクロカプセル化プロセスにおけるシェルに不可欠な部分となる。   In various embodiments, the ion exchange core can be surface activated by absorption of a charged or neutral polymer onto the surface of the ion exchange resin that forms at least a portion of the ion exchange core. For example, anion exchange resins can be surface activated by adsorption of negatively charged polymers such as polyanions. Examples of the polyanion include poly (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid copolymer having one or more (meth) acrylamides, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-iso · Propyl (meth) acrylamide, Nn-propyl (meth) acrylamide, N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, N-ethyl-N-methyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N -Vinylpyrrolidone, N-vinylacetamide, N-vinylformamide, N-methyl N-vinylacetamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (methyl) acrylate, poly (ethylene glycol) acrylate, poly (ethylene glycol) ) Methacryl Salts, vinyl methyl ether, vinyl alcohol precursors, vinyl oxazolidone, vinyl methyl oxazolidone, N- (meth) acrylic yl Basswood bromide; and the like or combinations thereof. The acrylic component of the polyanion can fix the polyanion on the surface of the anion exchange resin by ionic interaction. Although not theoretically known, in various embodiments where the polyanion is a (meth) acrylamide component or an N, N′-dimethyl (meth) acrylamide component, these components are monomers, comonomers, And their polymerization products, such as oligomers, are believed to be possible. These distributed monomers, comonomers, and their polymerization products are an integral part of the shell in the microencapsulation process.

図6に示すように、例えば、反応性(重合可能)ポリアニオン150は、アクリルアミド130、アクリル酸135、およびアクリル酸140のNHSエステルの共重合により形成することができる。図7に示すように、マイナス電荷のCO 基(Δと示す)を有する得られた反応性ポリアニオン150を、陰イオン交換コア12の陰イオン交換樹脂の表面上に固定することができ、この樹脂は表面および/またはコア12の細孔内で、NXおよび/またはNHYプラス電荷の基(*で示す)を有し、ここでXおよびYはC2n+1から独立に選択され、nは1以上の整数であり、またこの樹脂はコアの細孔中でマイナス電荷の塩化物イオンCl基(白四角で示す)を有する。逆乳化により、陰イオン交換コア12および反応性ポリアニオン150の周囲に、水シェルまたは水ジャケット200が形成される。水シェル200は、反応性モノマー、コモノマー、架橋剤、およびそこに溶解された開始剤を有する。水シェル200の重合により、イオン交換コア12の周囲にシェル20が形成され、SEIE粒子30が形成される。ポリアニオン150の反応性アリル基またはアクリルアミド基は、イオン交換コア12の陰イオン交換樹脂上でのシェルのグラフト重合に提供される。 As shown in FIG. 6, for example, the reactive (polymerizable) polyanion 150 can be formed by copolymerization of acrylamide 130, acrylic acid 135, and NHS ester of acrylic acid 140. As shown in FIG. 7, CO 2 negatively charged - reactive polyanion 150 obtained having a group (denoted as delta), can be fixed on the surface of the anion exchange resin of the anion-exchange core 12, This resin has + NX 3 and / or + NHY 2 plus charge groups (indicated by *) in the pores of the surface and / or core 12, where X and Y are independent of C n H 2n + 1 It is selected, n represents 1 or more integers, and this chloride resin negative charge in the pores of the core ion Cl - having a group (shown by white squares). By reverse emulsification, a water shell or water jacket 200 is formed around the anion exchange core 12 and the reactive polyanion 150. The water shell 200 has a reactive monomer, a comonomer, a crosslinker, and an initiator dissolved therein. By the polymerization of the water shell 200, the shell 20 is formed around the ion exchange core 12, and the SEIE particles 30 are formed. The reactive allyl or acrylamide group of the polyanion 150 is provided for graft polymerization of the shell on the anion exchange resin of the ion exchange core 12.

多様な実施形態において、イオン交換コア上の中性、水溶性、または有機溶解性ポリマーの受動的吸着によりイオン交換コアを表面活性化することができる。中性、水溶性、または有機溶解性ポリマーは、例えば、ポリ(N−ビニルピロリドン)またはそのコポリマー;ポリ(酢酸ビニル−コ−ビニルアルコール);ポリアクリルアミドまたはそのコポリマー;ポリ(N,N’−ジメチルアクリルアミド)またはそのコポリマー;ポリ(N−ビニルアミド)またはそのコポリマー;ポリ(エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド);両親媒性ジブロックおよび両親媒性ブロックコポリマー、例えば、ポリ(スチレン−b−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、ポリ(スチレン−b−アクリルアミド(メチル))、ポリ(スチレン−b−N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(スチレン−b−エチレンオキシド)、ポリ(ジメチルシロキサン−b−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、ポリ(メチル(メタ)アクリレート−b−アクリルアミド(メタ))、ポリ(メチル(メタ)アクリレート−b−N(N−ジメチル(メタ)アクリルアミド))、ポリ(メチル(メタ)アクリレート−b−エチレンオキシド)、およびポリ(メチル(メタ)アクリレート−b−2−ヒドロキシエチルアクリレート);またはこれらの組み合わせ、などが可能である。   In various embodiments, the ion exchange core can be surface activated by passive adsorption of neutral, water soluble, or organic soluble polymers on the ion exchange core. Neutral, water-soluble, or organic soluble polymers include, for example, poly (N-vinylpyrrolidone) or copolymers thereof; poly (vinyl acetate-co-vinyl alcohol); polyacrylamide or copolymers thereof; poly (N, N′— Dimethylacrylamide) or copolymers thereof; poly (N-vinylamide) or copolymers thereof; poly (ethylene oxide-co-propylene oxide); amphiphilic diblocks and amphiphilic block copolymers such as poly (styrene-b-2-hydroxy) Ethyl (meth) acrylate), poly (styrene-b-acrylamide (methyl)), poly (styrene-bN, N-dimethyl (meth) acrylamide), poly (styrene-b-ethylene oxide), poly (dimethylsiloxane) b-2-hydroxyethyl ( Acrylate), poly (methyl (meth) acrylate-b-acrylamide (meth)), poly (methyl (meth) acrylate-bN (N-dimethyl (meth) acrylamide)), poly (methyl (meth) acrylate -B-ethylene oxide), and poly (methyl (meth) acrylate-b-2-hydroxyethyl acrylate); or combinations thereof, and the like.

多様な実施形態において、イオン交換コアは、荷電開始剤、例えば1以上のマイナスの電荷を有する官能基を含む光開始剤、または熱開始剤とのイオン相互作用によって表面活性化することができる。例えば、図8に示すように、開始剤155は1分子当たり2つのカルボン酸基を含む4、4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)の形式で提供することができる。イオン性基CO を備えた開始剤155(△で示す)は、NME(*で示す)およびCl(白四角印で示す)のイオン性基を有する陰イオン交換コア12の表面上に吸着することができ、表面活性化イオン交換コア160を形成する。表面活性化イオン交換コア160の周囲の水シェル、または水ジャケット200を形成するために、表面活性化イオン交換コア160は逆乳化させてもよい。水シェル200は、反応性モノマー、コモノマー、およびそこに溶解された架橋剤を有する。水シェル200およびコア160は構造170を形成し、熱重合されシェル20を有するSEIE粒子190が形成される。図8に示すように多様な実施形態により、イオン交換コア160の表面の開始剤155は、モノマー、例えばN,N−ジメチルアクリルアミド、架橋剤、例えば2、2−ビスアクリルアミド酢酸を含む水性あるいは非水性のモノマー溶液中で熱分解を受け、シェル20を有するSEIE粒子190を形成するためのフリーラジカル重合を開始させる表面結合フリーラジカル(白丸印で示す)を有する構造180を形成する。 In various embodiments, the ion exchange core can be surface activated by ionic interaction with a charge initiator, eg, a photoinitiator that includes one or more negatively charged functional groups, or a thermal initiator. For example, as shown in FIG. 8, the initiator 155 can be provided in the form of 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid) containing two carboxylic acid groups per molecule. Initiator 155 with ionic group CO 2 (indicated by Δ) is the surface of anion exchange core 12 having ionic groups of + NME 3 (indicated by *) and Cl (indicated by white squares). The surface activated ion exchange core 160 can be formed. In order to form a water shell or water jacket 200 around the surface activated ion exchange core 160, the surface activated ion exchange core 160 may be inversely emulsified. The water shell 200 has a reactive monomer, a comonomer, and a crosslinker dissolved therein. The water shell 200 and the core 160 form a structure 170 that is thermally polymerized to form SEIE particles 190 having the shell 20. As shown in FIG. 8, according to various embodiments, the initiator 155 on the surface of the ion exchange core 160 may be an aqueous or non-aqueous containing monomer such as N, N-dimethylacrylamide, a crosslinker such as 2,2-bisacrylamide acetic acid. A structure 180 having surface-bound free radicals (indicated by white circles) that undergoes thermal decomposition in an aqueous monomer solution to initiate free radical polymerization to form SEIE particles 190 having shells 20 is formed.

イオン交換コア内の試料の精製は、イオン交換による。イオン交換コア上で吸収することができる各々の電荷当量は、適切な溶液内へ等価な電荷を遊離することができる。多様な実施形態において、このイオン交換コアからの対イオンの置換により、試料液中への多量の対イオンが遊離される。例えば塩化物イオン形式のイオン交換コアの場合、試料液は塩化物イオン濃度を増加させる可能性がある。試料液から取り除かれるべきイオンにおいて、イオン交換コアの選択性はイオン交換コアの対イオンよりも大きくなる可能性がある。例えば、イオン交換コアが塩化物イオン形式の陰イオン交換コアである場合、対イオンは塩化物イオンであり、樹脂中の塩化物イオンを置換し、試料液へ塩化物イオンを遊離するために、試料液から取り除かれるべきイオンは、陰イオン交換コアに対して、塩化物対イオンよりも高い親和性を有する。対イオンが塩化物イオンである場合、これらの陰イオンの陰イオン交換コアに対する親和性が塩化物イオンよりも弱いので、水酸化物またはリン酸のようないくつかのイオンを、少ない量で陰イオン交換コアに保持させることができる。   Purification of the sample in the ion exchange core is by ion exchange. Each charge equivalent that can be absorbed on the ion exchange core can release an equivalent charge into the appropriate solution. In various embodiments, displacement of the counter ion from the ion exchange core liberates a large amount of counter ion into the sample solution. For example, in the case of a chloride ion type ion exchange core, the sample solution may increase the chloride ion concentration. For ions to be removed from the sample solution, the selectivity of the ion exchange core can be greater than the counterion of the ion exchange core. For example, if the ion exchange core is an anion exchange core in the form of a chloride ion, the counter ion is a chloride ion to displace the chloride ion in the resin and release the chloride ion to the sample solution. The ions to be removed from the sample solution have a higher affinity for the anion exchange core than the chloride counterion. When the counter ion is a chloride ion, some ions, such as hydroxide or phosphate, can be anionized in smaller amounts because these anions have a lower affinity for the anion exchange core than chloride ions. It can be held in an ion exchange core.

多様な実施形態において、陰イオン交換コアに対して親和性を有するイオンが陰イオン交換コアに保持されると水酸化物が遊離されるように、陰イオン交換コアは水酸化物対イオンを有してもよい。水酸化物対イオンが使用される場合、塩化物と水酸化物は電荷に対して同様の親和性を有するので、塩化物イオンは陰イオン交換コアに弱く付着する。プロトン化された形態の陽イオン交換体またはサイズ排除陽イオン交換粒子を、水酸化物対イオンを有するサイズ排除陰イオン交換粒子と共に使用し、試料液の正反応を進行させ、塩化物イオンなどの低親和性イオンの保持を改善することができる。   In various embodiments, the anion exchange core has a hydroxide counter ion such that hydroxide is liberated when ions having an affinity for the anion exchange core are retained in the anion exchange core. May be. When hydroxide counter ions are used, chloride ions adhere weakly to the anion exchange core because chloride and hydroxide have a similar affinity for charge. Protonated forms of cation exchangers or size-exclusion cation-exchange particles are used with size-exclusion anion-exchange particles with hydroxide counterions to promote the positive reaction of the sample solution, such as chloride ions The retention of low affinity ions can be improved.

多様な実施形態において、イオン交換コアは、より低い移動度の対イオン、例えばオクタンスルホン酸塩を含むことができる。イオン交換コアは、揮発性の対イオン、例えば、陰イオン交換物質用酢酸塩、または陽イオン交換物質用アンモニウムを含むことができる。酢酸塩またはアンモニウムなどの揮発性の対イオンは、後で試料液から取り除くことができる。陰イオン交換コア用の対イオンは、例えばハロゲン化物または水酸化物でもよい。陽イオン交換コア用の対イオンは、例えば水素でもよい。   In various embodiments, the ion exchange core can include a lower mobility counter ion, such as octane sulfonate. The ion exchange core can include a volatile counter ion, for example, acetate for anion exchange material, or ammonium for cation exchange material. Volatile counterions such as acetate or ammonium can later be removed from the sample solution. The counter ion for the anion exchange core may be, for example, a halide or hydroxide. The counter ion for the cation exchange core may be, for example, hydrogen.

多様な実施形態において、SEIE粒子から放された塩イオンおよび対イオンなどのイオンの試料液からの除去を促進するために、SEIE粒子およびイオン交換樹脂を含む混合床が好ましい。例えば、SEAE粒子から遊離された対イオンが陽イオン交換樹脂から遊離された対イオンと反応し、反応中に混合床から移動することのできる水または揮発性物質などの中性化合物を形成するように、サイズ排除陰イオン交換(SEAE)粒子は裸の陽イオン交換樹脂と結合することができる。中性かまたは揮発性かにかかわらず、このような不活性成分または分離可能な生成物の生成は、試料液からのSEAE粒子によるイオンの保持を進行させる。サイズ排除陽イオン交換(SECE)粒子および裸の陰イオン交換樹脂の混合床を使用することができる。SEAE粒子およびSECE粒子は混合床を形成することができる。   In various embodiments, a mixed bed comprising SEIE particles and an ion exchange resin is preferred to facilitate removal of ions such as salt ions and counter ions released from the SEIE particles from the sample solution. For example, the counterion liberated from the SEAE particles reacts with the counterion liberated from the cation exchange resin to form a neutral compound such as water or volatile material that can be transferred from the mixed bed during the reaction. In addition, size exclusion anion exchange (SEAE) particles can be combined with a bare cation exchange resin. Generation of such inert components or separable products, whether neutral or volatile, advances the retention of ions by the SEAE particles from the sample liquid. A mixed bed of size exclusion cation exchange (SECE) particles and bare anion exchange resin can be used. SEAE particles and SECE particles can form a mixed bed.

多様な実施形態において、混合床イオン交換体は、水酸化物形態の陰イオン性イオン交換コアを有するSEAE粒子を含むことができる。混合床は、試料液のバルク相脱塩に使用することができる。混合床を形成するために、SEAE粒子は水酸化物形態で調製することができ、水素形態で調製されたSECE粒子または陽イオン交換樹脂と混合することができる。試料液の陰イオンはSEAE粒子から水酸化イオンを置換することができ、そのイオン交換コアと結合する。水酸化イオンにより、試料液が塩基性となる可能性がある。混合床により、試料液から水酸化物およびヒドロニウムイオンを連続的に除去し、試料液の低いイオン強度を維持するように、SEAE粒子から遊離された水酸化イオンおよび陽イオン交換樹脂またはSECE粒子から遊離されたヒドロニウムイオンは、不可逆的に反応し水を形成する。混合床は、溶液から、例えば塩化物などのより低親和性の陰イオンの除去を促進することができる。混合床は試料液の安定なpH値を維持することができる。混合床は、試料液からそれぞれのSEAEおよびSECE粒子上に陰イオンおよび陽イオンの吸着を促進することができる。混合床は試料液を脱塩することができる。多様な実施形態において、水酸化物形態のイオン交換コアを備えたSEAE粒子は、水素形態の化学量論的に等量の陽イオン交換樹脂またはSECE粒子と混合することができる。   In various embodiments, the mixed bed ion exchanger can include SEAE particles having an anionic ion exchange core in hydroxide form. The mixed bed can be used for bulk phase desalting of sample liquids. To form a mixed bed, SEAE particles can be prepared in hydroxide form and mixed with SECE particles or cation exchange resin prepared in hydrogen form. The anion of the sample solution can displace hydroxide ions from the SEAE particles and binds to the ion exchange core. There is a possibility that the sample solution becomes basic due to hydroxide ions. Hydroxide ions and cation exchange resins or SECE particles released from SEAE particles so that the mixed bed continuously removes hydroxide and hydronium ions from the sample solution and maintains the low ionic strength of the sample solution Hydronium ions liberated from irreversibly react to form water. The mixed bed can facilitate the removal of lower affinity anions, such as chloride, from the solution. The mixed bed can maintain a stable pH value of the sample liquid. The mixed bed can facilitate the adsorption of anions and cations from the sample liquid onto the respective SEAE and SECE particles. The mixed bed can desalinate the sample solution. In various embodiments, SEAE particles with hydroxide form ion exchange cores can be mixed with hydrogen form stoichiometric equivalents of cation exchange resin or SECE particles.

多様な実施形態において、SEAE粒子の混合物、例えば、水酸化物形態では、陰イオン交換樹脂、例えば水酸化物形態において、プロトン化された従来の陽イオン交換樹脂またはプロトン化されたSECE粒子によって高体積の脱塩/洗浄剤を形成することができる。脱塩/洗浄剤の体積は樹脂のイオン化能力の関数であり、試料液の体積未満であり、試料液の脱塩/洗浄に影響を及ぼす。   In various embodiments, a mixture of SEAE particles, for example, in the hydroxide form, is increased by a conventional cation exchange resin or protonated SECE particles that are protonated in an anion exchange resin, such as the hydroxide form. A volume of desalting / cleaning agent can be formed. The volume of the desalting / cleaning agent is a function of the ionization capacity of the resin and is less than the volume of the sample solution, affecting the desalting / washing of the sample solution.

多様な実施形態において、混合床は、例えば化学量論的に等価な量のSEAE粒子およびSECE粒子、例えば化学量論的に等価な量のSEAE粒子および陽イオン交換樹脂、または例えば化学量論的に等価な量のSECE粒子および陰イオン交換樹脂を含むことができる。混合床において、陰イオン交換の可能な物質、例えばSEAE粒子または陰イオン交換樹脂の量は、陽イオン交換可能な物質、例えばSECE粒子または陽イオン交換樹脂の量と化学量論的に異なっていてもよい。   In various embodiments, the mixed bed can be, for example, a stoichiometric equivalent amount of SEAE particles and SECE particles, such as a stoichiometric equivalent amount of SEAE particles and a cation exchange resin, or such as a stoichiometric amount. Equivalent amounts of SECE particles and anion exchange resin. In a mixed bed, the amount of anion-exchangeable material, such as SEAE particles or anion exchange resin, is stoichiometrically different from the amount of cation-exchangeable material, such as SECE particles or cation exchange resin. Also good.

多様な実施形態において、混合床は、例えば化学量論的に非等価な量のSEAE粒子およびSECE粒子、例えば化学量論的に非等価な量のSEAE粒子および陽イオン交換樹脂、または例えば化学量論的に非等価な量のSECE粒子および陰イオン交換樹脂を含むことができる。化学量論的に非等価な量の混合されたイオン交換体は、陰イオン交換または陽イオン交換のいずれかに過剰な能力を提供する。   In various embodiments, the mixed bed comprises, for example, stoichiometrically non-equivalent amounts of SEAE particles and SECE particles, such as stoichiometrically non-equivalent amounts of SEAE particles and cation exchange resin, or such as stoichiometric amounts. A theoretically non-equivalent amount of SECE particles and anion exchange resin can be included. Stoichiometrically non-equivalent amounts of mixed ion exchangers provide excess capacity for either anion exchange or cation exchange.

代表的なPCR生成物溶液は、増幅標的配列(単位複製配列)、緩衝塩、金属イオン、酵素(例えば重合酵素)、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドプライマー、および他の成分を含むことができる。多様な実施形態において、PCR生成物を分析でき、あるいはPCR生成物を含む試料液中で認められる少なくともいくつかの人為的な結果に感度を有する後続の酵素反応にPCR生成物を使用することができる。例えば、遊離のヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドプライマーは、下流の酵素反応を妨害することができる。SEIE粒子のサイズ排除限界は、例えば100ntssDNAが可能である。SEIE粒子は、例えば、100ntまたは同等サイズ未満であるヌクレオチド、オリゴヌクレオチドプライマー、および緩衝液塩を捕捉し除去することができる。得られた溶液は、脱塩された環境において精製PCR生成物を含み、下流の反応および分析に使用することができる。PCR精製は、より小さなssDNA、およびdsDNA(例えば、プライマー−二量体、dsDNAである不要な副反応生成物)、遊離のヌクレオチド、および塩から、より大きな二本鎖DNA(dsDNA)を分離することを目的とすることができる。SEIE粒子を使用するPCR生成物精製は、例えば250−600bp単位複製配列を単離することができ、44ntのプライマー、ヌクレオチド、またはその両方を除去することができる。   A typical PCR product solution can include amplification target sequences (amplicons), buffer salts, metal ions, enzymes (eg, polymerization enzymes), nucleotides, oligonucleotide primers, and other components. In various embodiments, the PCR product can be analyzed, or the PCR product can be used in subsequent enzymatic reactions that are sensitive to at least some artifacts found in a sample solution containing the PCR product. it can. For example, free nucleotide and oligonucleotide primers can interfere with downstream enzymatic reactions. The size exclusion limit of SEIE particles can be 100 ntss DNA, for example. SEIE particles can, for example, capture and remove nucleotides, oligonucleotide primers, and buffer salts that are less than 100 nt or equivalent size. The resulting solution contains the purified PCR product in a desalted environment and can be used for downstream reactions and analyses. PCR purification separates larger double-stranded DNA (dsDNA) from smaller ssDNA and dsDNA (eg, primer-dimers, unwanted side reaction products that are dsDNA), free nucleotides, and salts. Can be aimed at. PCR product purification using SEIE particles can, for example, isolate 250-600 bp amplicons and remove 44 nt primers, nucleotides, or both.

DNA塩基配列決定反応溶液は、例えば、緩衝液塩、金属イオン、重合酵素、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドプライマー、および他の成分を含むことができる。しかしながら、配列決定反応溶液の精製のためのSEIE粒子は、PCR反応溶液の精製で使用されるものと異なっていてもよい。例えば多様な実施形態において、配列決定反応生成物は、電気泳動法およびDNA塩基配列決定、またはベースコーリング(basecalling)の前に除去することができる残りの取り込まれない色素標識ジデオキシヌクレオチド(停止剤)を含むことができる。このような化合物の除去の失敗は、DNA塩基配列決定またはベースコーリング(basecalling)においてエラーを引き起こす可能性がある「しみ」を生じる。キャピラリー塩基配列分析装置では、DNA塩基配列決定反応試料を導入する手段として、界面動電注入を使用することができる。試料中での塩の存在は、キャピラリー内への試料の導入に影響を及ぼす可能性があり、キャピラリーへの導入のために塩濃度を減少させる必要がある。DNA塩基配列決定反応試料は、SEIE粒子による精製により脱塩することができる。SEIE粒子で精製された試料液は、100μM以下の塩濃度を有してもよい。SEIE粒子で精製された試料液は、50μM以下の塩濃度を有してもよい。SEIE粒子によって精製された試料液は、界面動電キャピラリー注入に好ましい。この目的および他の目的において、SEIE粒子は例えば10ntssDNA未満のサイズ排除限界を有し、溶液内で遊離ssDNAが残っている間に、試料液由来の塩および色素標識されたヌクレオチドなどの小イオンを除去することができる。SEIE粒子を使用する塩基配列決定反応精製を使用し、例えば10nt〜1500nt、またはそれ以上のサイズを有するssDNAを、例えば色素標識ヌクレオチドおよび塩などの小さな成分から分離することができる。   The DNA sequencing reaction solution can include, for example, buffer salts, metal ions, polymerizing enzymes, nucleotides, oligonucleotide primers, and other components. However, the SEIE particles for purification of the sequencing reaction solution may be different from those used in the purification of the PCR reaction solution. For example, in various embodiments, the sequencing reaction product can be removed from the remaining unincorporated dye-labeled dideoxynucleotide (terminator) that can be removed prior to electrophoresis and DNA sequencing or basecalling. Can be included. Failure to remove such compounds creates “stains” that can cause errors in DNA sequencing or basecalling. In the capillary base sequence analyzer, electrokinetic injection can be used as a means for introducing a DNA base sequencing reaction sample. The presence of salt in the sample can affect the introduction of the sample into the capillary, and the salt concentration needs to be reduced for introduction into the capillary. The DNA sequencing reaction sample can be desalted by purification with SEIE particles. The sample solution purified with the SEIE particles may have a salt concentration of 100 μM or less. The sample solution purified with SEIE particles may have a salt concentration of 50 μM or less. A sample solution purified by SEIE particles is preferred for electrokinetic capillary injection. For this and other purposes, the SEIE particles have a size exclusion limit of, for example, less than 10 ntssDNA and allow small ions such as salt from the sample solution and dye-labeled nucleotides to remain while free ssDNA remains in solution. Can be removed. Sequencing reaction purification using SEIE particles can be used to separate ssDNA having a size of, for example, 10 nt to 1500 nt, or larger, from small components such as dye-labeled nucleotides and salts.

多様な実施形態において、DNA精製はSEIE粒子を使用してバルクモードで行うことができる。SEIE粒子の適切なクロマトグラフ床は必ずしも必要ではない。   In various embodiments, DNA purification can be performed in bulk mode using SEIE particles. A suitable chromatographic bed of SEIE particles is not always necessary.

多様な実施形態において、本明細書で述べたようにSEIE粒子を含む装置が提供される。装置は1以上の経路を有する微量流体装置であり、少なくとも1経路の少なくとも1部分がSEIE粒子を含む。装置はSEIE粒子との流体コミュニケーションにおいて注入口と排出口を有する。この粒子は例えばカラム中に存在する。本明細書で使用される、カラムは水平および垂直方向に向いており、あるいは水平および垂直方向の間の任意の位置にある。カラムは空洞、室、貯蔵部位、反応領域、床、くぼみ、あるいはSEIE粒子および試料液を含むか保持するのに適するその他の容器を含んでもよい。カラムは1以上のSEIE粒子を含んでもよい。装置の排出口は、精製試料ウェル、管、ガラスプレート、あるいは精製試料を収集する別の手段などの容器を備える流体コミュニケーション内に設けてもよい。   In various embodiments, an apparatus comprising SEIE particles as described herein is provided. The device is a microfluidic device having one or more pathways, wherein at least a portion of at least one pathway comprises SEIE particles. The device has an inlet and an outlet in fluid communication with the SEIE particles. This particle is present, for example, in a column. As used herein, a column is oriented horizontally and vertically, or at any position between the horizontal and vertical directions. The column may include cavities, chambers, storage sites, reaction zones, beds, indentations, or other containers suitable for containing or holding SEIE particles and sample solutions. The column may contain one or more SEIE particles. The outlet of the device may be provided in a fluid communication comprising a container such as a purified sample well, a tube, a glass plate, or another means for collecting the purified sample.

多様な実施形態において、このような装置を使用する方法は、試料液の精製のために提供される。装置は、サイズ排除陰イオン交換粒子、サイズ排除陽イオン交換粒子、またはこれらの組み合わせなどのサイズ排除イオン交換粒子を含む。この方法は粒子を装置のカラムに添加するプロセスを含む。裸の陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、またはその両者を、随意、この装置のカラムへ加えることができる。試料、例えばPCR精製生成物溶液または塩基配列決定反応生成物溶液を、装置の注入口に置くか導入することができる。試料は注入口から、SEIE粒子およびオプションの追加のイオン交換樹脂を含むカラムまで移動することができる。試料は、サイズ排除分離およびイオン交換の組み合わせに供され、試料の濾過および/または精製が行われる。濾過されおよび/または精製された溶液は、カラムから排出口まで溶出するか除去することができ、分析および/または次のプロセスのための容器に向けることができる。試料は向心力によってカラムを通って移動することができる。   In various embodiments, a method of using such an apparatus is provided for sample solution purification. The apparatus includes size exclusion ion exchange particles, such as size exclusion anion exchange particles, size exclusion cation exchange particles, or combinations thereof. This method includes the process of adding particles to the column of the apparatus. Naked cation exchange resin, anion exchange resin, or both can optionally be added to the column of the apparatus. A sample, such as a PCR purified product solution or sequencing reaction product solution, can be placed or introduced into the inlet of the device. The sample can travel from the inlet to a column containing SEIE particles and an optional additional ion exchange resin. The sample is subjected to a combination of size exclusion separation and ion exchange, and the sample is filtered and / or purified. The filtered and / or purified solution can be eluted or removed from the column to the outlet and directed to a vessel for analysis and / or subsequent processing. The sample can move through the column by centripetal force.

多様な実施形態において、SEIE粒子を使用する試料の精製は、試料の少なくとも80%、少なくとも90%、または少なくとも95%のイオン交換の適切なイオン交換体積を提供するのに十分なSEIE粒子の体積を使用して達成することができる。精製は10分以下、5分以下、あるいは2分以下で行うことができる。精製は、SEIE粒子が試料とイオン交換するのに十分な時間、試料がSEIE粒子と接触し、SEIE粒子から精製された試料を除去するプロセスを含む。   In various embodiments, purification of a sample using SEIE particles is sufficient to provide an adequate ion exchange volume for ion exchange of at least 80%, at least 90%, or at least 95% of the sample. Can be achieved using. Purification can be performed in 10 minutes or less, 5 minutes or less, or 2 minutes or less. Purification includes the process of contacting the sample with the SEIE particle for a time sufficient for the SEIE particle to ion exchange with the sample and removing the purified sample from the SEIE particle.

多様な実施形態において、精製された試料を粒子から分離するプロセスは、粒子から精製試料を取り除き、精製試料から粒子を取り除き、および/または粒子および精製試料の混合物から精製試料を抽出することを含む。粒子および精製試料の混合物から精製試料を抽出するプロセスの例としては、キャピラリーを試験管内で直接浸漬し、塩基配列決定装置へ注入することにより、試験管内で生成物を分析するプロセスを含む。   In various embodiments, the process of separating the purified sample from the particles includes removing the purified sample from the particles, removing the particles from the purified sample, and / or extracting the purified sample from a mixture of particles and purified sample. . An example of a process for extracting a purified sample from a mixture of particles and purified sample includes a process of analyzing the product in a test tube by immersing the capillary directly in the test tube and injecting it into a sequencing device.

本発明の多様な態様の代表的な実施形態を本明細書で述べる。上記の記載および以下の実施例は代表的なもののみを示し、方法および物質に関する本明細書に記載の様々な修正および置換は、当業者において明白であり、本明細書の記載に含まれるものとする。   Exemplary embodiments of various aspects of the invention are described herein. The foregoing description and the following examples are representative only, and various modifications and substitutions described herein with respect to methods and materials will be apparent to those skilled in the art and are included in the description herein. And

(SEIE粒子および混合床の形成:)
溶液は、水(ミリQウォーターシステム、マサチューセッツ州ミリポアビレリカ)11.9391g中にアクリルアミド(純度99+%、アルドリッチケミカル社、ミズーリ州セントルイス)2.4957g(35.11mmol)、およびN,N’−メチレンビスアクリルアミド(純度99+、アルドリッチケミカル)0.7021g(4.55mmol)から調製した。攪拌しながら、水(ミリQウォーターシステム、ミリポア)2.0075g中のMACRO−PREP HQマクロポーラス陰イオン交換コア(BioRad、カリフォルニア州ヘルクレス)0.7158gの懸濁液をこの溶液に、加えた。MACRO−PREP HQの懸濁液は、使用の30分前に時折攪拌しながら調製した。モノマー溶液とMACRO−PREP懸濁液との混合物を、PETROLEUM SPECIAL(bp180〜220°C、フルカ)20.10g中にSPAN−80(ソルビタンモノオレイン酸塩、フルカブーフ、スイス)1.0072gを含む溶液へ注ぎ、3600rpmで攪拌した。室温で2.5分間、乳化を実施した。水冷コンデンサ、パージ用のブリージング管、および1”のステンレス鋼3枚羽プロペラを備えたメカニカルスターラーを装備した24/40三つ口丸底フラスコに乳濁液を加えた。100rpmの攪拌速度で、乳濁液を超高純度ヘリウムを用い、100mL/分の流量で30分間パージした。パージの開始時に、水(ミリQウォーターシステム、ミリポア)22.1652gの中に硫酸アンモニウム(純度99.99+%、アルドリッチケミカル)0.4507gを含む溶液0.5mL(0.044mmol)を加えた。パージ終了時に、45±1℃の油浴中で冷却し、N、N、N’N’−テトラメチレンエチレンジアミン50μL(0.33mmol)を反応フラスコに添加した。45±1℃、5.5時間、重合を行った。反応時間の終わりに、この反応液をアセトン150mLを含む容器に移し、5分間撹拌した。この反応混合物を5ミクロンの濾紙で吸引濾過し、過剰のPETROLEUM SPECIALおよびアセトンで洗浄し、空気吸引で乾燥させ、粉末状SEAE粒子3.92g(定量的収率)を得た。この乾燥したSEAE粒子を、ポリビニルアルコール(80%加水分解、分子量9−10Kda、アルドリッチケミカル)0.5重量%を含む50mMリン酸緩衝液(pH=7、ニュージャージー州J.Tベイカーフィリップスバーグ)25mL中に分散した。使用前にこのリン酸緩衝液を0.2ミクロンフィルター膜で濾過した。
(Formation of SEIE particles and mixed bed :)
The solution was 2.4957 g (35.11 mmol) of acrylamide (99 +% purity, Aldrich Chemical Co., St. Louis, Mo.) in 11.9391 g of water (Milli Q Water System, Millipore Billerica, Mass.), And N, N′-methylenebis. Prepared from 0.7021 g (4.55 mmol) of acrylamide (purity 99+, Aldrich Chemical). While stirring, a suspension of 0.7158 g of MACRO-PREP HQ macroporous anion exchange core (BioRad, Hercules, Calif.) In 2.0075 g of water (MilliQ Water System, Millipore) was added to this solution. A suspension of MACRO-PREP HQ was prepared with occasional stirring 30 minutes before use. A mixture of monomer solution and MACRO-PREP suspension containing 1.0072 g of SPAN-80 (sorbitan monooleate, Flukabuuf, Switzerland) in 20.10 g of PETROLEUM SPECIAL (bp 180-220 ° C., Fluka) The mixture was poured into 3600 rpm and stirred. Emulsification was carried out at room temperature for 2.5 minutes. The emulsion was added to a 24/40 three-necked round bottom flask equipped with a water-cooled condenser, purge breathing tube, and mechanical stirrer equipped with a 1 ″ stainless steel three-blade propeller. At a stirring speed of 100 rpm, The emulsion was purged with ultra high purity helium for 30 minutes at a flow rate of 100 mL / min 30. At the start of the purge, ammonium sulfate (purity 99.99 +%, (Aldrich Chemical) 0.5 mL (0.044 mmol) of a solution containing 0.4507 g was added.At the end of purging, cooling in an oil bath at 45 ± 1 ° C. and N, N, N′N′-tetramethyleneethylenediamine 50 μL (0.33 mmol) was added to the reaction flask and polymerization was carried out at 45 ± 1 ° C. for 5.5 hours. The reaction mixture was transferred to a container containing 150 mL of acetone and stirred for 5 minutes The reaction mixture was filtered with suction through a 5 micron filter paper, washed with excess PETROLEUM SPECIAL and acetone, dried with air suction, and powdered SEAE. 3.92 g (quantitative yield) of particles were obtained, and the dried SEAE particles were mixed with 50 mM phosphate buffer (0.5% by weight polyvinyl alcohol (80% hydrolysis, molecular weight 9-10 Kda, Aldrich Chemical) ( (pH = 7, JT Baker Philipsburg, NJ) Dispersed in 25 mL The phosphate buffer was filtered through a 0.2 micron filter membrane prior to use.

1MNHOH(超高純度グレード、ニュージャージー州ギブスタウンEMD)で繰り返し洗浄することにより、SEAE粒子を水酸化物形態に変換した。所定量の樹脂を1つの形態から別の形態に変換するために必要な酸または塩基の体積は、酸または塩基の濃度、および樹脂のイオン体積を知ることにより計算することができ、実際に、必要とされる酸または塩基の10倍過剰量で変換される。実施例の方法により、粒子100μLを1MNHOH800uLと混合し、マイクロ遠心分離機により1000×gで遠心分離し、上澄み液をピペットで取り除いた。このプロセスを10回繰り返した。この工程は任意であるが、この粒子をスピンカラムに移し、100μLアリコートの1MNHOHで3回洗浄した。溶出液のpHが中性となるまで(DI水の500μLアリコートでおよそ10回洗浄)、樹脂床を脱イオン(DI)水で繰り返し洗浄した。 SEAE particles were converted to the hydroxide form by repeated washing with 1M NH 4 OH (ultra high purity grade, Gibbstown, NJ). The volume of acid or base required to convert a given amount of resin from one form to another can be calculated by knowing the acid or base concentration, and the ion volume of the resin, Converted in a 10-fold excess of the acid or base required. According to the method of Example, 100 μL of particles were mixed with 800 μL of 1M NH 4 OH, centrifuged at 1000 × g with a microcentrifuge, and the supernatant was removed with a pipette. This process was repeated 10 times. Although this step is optional, the particles were transferred to a spin column and washed three times with 100 μL aliquots of 1M NH 4 OH. The resin bed was washed repeatedly with deionized (DI) water until the pH of the eluate was neutral (washed approximately 10 times with 500 μL aliquots of DI water).

混合床のためのSECE粒子を同様のプロセスにより調製した。プロトン化された形態の市販のマクロポーラス陽イオン交換コア、AG5OW−X8、400メッシュ(カリフォルニア州、ヘルクレス、BioRad)を得た。この樹脂はプロトン化された形態で提供されるが、樹脂を再度変換すると、より良好な結果が得られることに注意すること。NHOHのかわりに1MHCl(試薬グレード、J.T.ベーカー)で洗浄することを除いて、SEAE粒子を水酸化物形態に変換するために述べたものと同じプロセスを使用してSECE粒子を水素イオン形態に変換した。HCl洗浄に続いて、溶出液のpHが中性となるまで水洗浄を行った。SEAE粒子およびSECE粒子を1000×gで1分間回転させることにより半乾燥させた。SEAE粒子およびSECE粒子を各々500μLのDI水でスラリー化した。それぞれ陰イオンおよび陽イオン交換ビーズのイオン体積に基づいた理論混合比でこの粒子を互いに混合し、ボルテックスして混合床スラリーを形成させた。ビーズ混合物中へのDNAの吸着を最小とするため、DI水中で1mg/mLの濃度で調製された剪断サケ精子DNA溶液(エッペンドルフAG、ハンブルク、ドイツ)で混合床を2回洗浄した。剪断サケ精子DNAの体積は、樹脂床の体積とほぼ同等のものを各洗浄に使用した。ビーズ床は1000μLアリコートのDI水で3回洗浄した。1000×gで1分間回転させることにより、スラリーを半乾燥させ、4℃で貯蔵した。本明細書に記載するように、使用前に混合床をサケ精子DNAで洗浄することに注意すること。ただし、混合前の構成ビーズの洗浄は同様に有効である。SEAEおよびSECE樹脂を単独で(すなわち混合床の中ではなく)使用する場合、サケ精子DNAで洗浄することも同様に有用である。 SECE particles for the mixed bed were prepared by a similar process. A protonated form of a commercially available macroporous cation exchange core, AG5OW-X8, 400 mesh (BioRad, Hercules, Calif.) Was obtained. Note that although the resin is provided in protonated form, better results are obtained when the resin is converted again. Use the same process described to convert SEAE particles to the hydroxide form except that they are washed with 1M HCl (reagent grade, JT Baker) instead of NH 4 OH. Converted to hydrogen ion form. Following the HCl wash, water wash was performed until the pH of the eluate was neutral. SEAE particles and SECE particles were semi-dried by spinning at 1000 × g for 1 minute. SEAE particles and SECE particles were each slurried with 500 μL of DI water. The particles were mixed together at a theoretical mixing ratio based on the ion volume of the anion and cation exchange beads, respectively, and vortexed to form a mixed bed slurry. To minimize the adsorption of DNA into the bead mixture, the mixed bed was washed twice with a sheared salmon sperm DNA solution (Eppendorf AG, Hamburg, Germany) prepared at a concentration of 1 mg / mL in DI water. The volume of sheared salmon sperm DNA was approximately the same as the volume of the resin bed for each wash. The bead bed was washed 3 times with 1000 μL aliquots of DI water. The slurry was semi-dried by spinning at 1000 × g for 1 minute and stored at 4 ° C. Note that the mixed bed is washed with salmon sperm DNA prior to use, as described herein. However, washing the constituent beads before mixing is also effective. If SEAE and SECE resins are used alone (ie not in a mixed bed), it is equally useful to wash with salmon sperm DNA.

(PCR精製:)
PCR精製では、PCRマスター混合液102μL、FAM標識フォワードプライマー(20pmol/μL)4μL、リバースプライマー(20pmol/μL)4μL、hgDNACEPH1347−02(50μg/μL)20μL、および脱イオン水(DI)70μLを含む試料を調製した。このマスター溶液を熱サイクラープレート中のウェルに、20μL/ウェル体積の一定量を加えた。その混合物を95℃、5分間加熱し、続いて加熱を40サイクル行い、それぞれのサイクルでは、95℃、30秒、続いて60℃、120秒間加熱させた。
(PCR purification :)
For PCR purification, it contains 102 μL of PCR master mixture, 4 μL of FAM-labeled forward primer (20 pmol / μL), 4 μL of reverse primer (20 pmol / μL), 20 μL of hgDNACEPH1347-02 (50 μg / μL), and 70 μL of deionized water (DI). Samples were prepared. A certain amount of 20 μL / well volume of this master solution was added to the wells in the thermal cycler plate. The mixture was heated at 95 ° C. for 5 minutes, followed by 40 cycles of heating, each cycle being heated at 95 ° C. for 30 seconds followed by 60 ° C. for 120 seconds.

精製を行なうために、上述の実施例(半乾燥、上述のとおり)で述べたように混合床SEIE粒子24mgを形成させ、マイクロ遠心分離管中で秤量した。原PCR生成物30μLを加え、混合物を5分間震盪した。マイクロ遠心分離管を5000xgで回転させ、5μLの上澄みを除去し、ABI3100塩基配列決定装置による分析のため、96ウェルプレートへピペットで移した。POP6ポリマーおよびGeneScanTM分析ソフトウェア、両者ともアプライドバイオシステムズ社製、カリフォルニア州、フォスターシティーを備えた50cmアレイを使用してABI3100により試料を分析した。 To carry out the purification, 24 mg of mixed bed SEIE particles were formed as described in the above example (semi-dry, as described above) and weighed in a microcentrifuge tube. 30 μL of the original PCR product was added and the mixture was shaken for 5 minutes. The microcentrifuge tube was spun at 5000 × g and 5 μL of supernatant was removed and pipetted into a 96-well plate for analysis by the ABI 3100 sequencing apparatus. Samples were analyzed by ABI 3100 using a 50 cm array with POP6 polymer and GeneScan analysis software, both from Applied Biosystems, Foster City, California.

(DNA塩基配列決定反応精製:)
DNA塩基配列決定反応精製では、BIGDYE TERMINATOR READY REACTION MIX(アプライドバイオシステムズ社、カリフォルニア州、フォスターシティー)(v.3)400μL、M13ユニバーサルリバースプライマー(3.2pmol/μL)50μL、テンプレート単位複製配列(約100μg/μL)25μL、DI水525μLを含む試料を調製した。このマスター溶液を熱サイクラープレート中のウェルに、20μL/ウェル体積の一定量を加えた。その混合物に25サイクルの加熱を行い、それぞれのサイクルでは95℃で10秒の加熱、50℃で5秒の加熱、および60℃で120秒の加熱を含む。
(DNA base sequencing reaction purification :)
For DNA sequencing reaction purification, BIGDYE TERMINATOR READY REACTION MIX (Applied Biosystems, Foster City, Calif.) (V.3) 400 μL, M13 universal reverse primer (3.2 pmol / μL) 50 μL, template amplicon ( About 100 μg / μL) A sample containing 25 μL and DI water 525 μL was prepared. A certain amount of 20 μL / well volume of this master solution was added to the wells in the thermal cycler plate. The mixture is heated for 25 cycles, each cycle comprising 95 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 5 seconds, and 60 ° C. for 120 seconds.

精製を行なうために、上述の実施例(半乾燥、上述のとおり)で述べたように混合床SEIE粒子24mgを形成させ、マイクロ遠心分離管中で秤量した。原PCR生成物30μLを加え、混合物を5分間震盪した。マイクロ遠心分離管を5000×gで回転させ、5μLの上澄みを除去し、ABI3100塩基配列決定装置による分析のため、96ウェルプレートへピペットで移した。50cmアレイ、アプライドバイオシステムズ社製POP6、および標準塩基配列決定モジュールを使用してABI3100により試料を分析した。   To carry out the purification, 24 mg of mixed bed SEIE particles were formed as described in the above example (semi-dry, as described above) and weighed in a microcentrifuge tube. 30 μL of the original PCR product was added and the mixture was shaken for 5 minutes. The microcentrifuge tube was spun at 5000 × g and 5 μL of supernatant was removed and pipetted into a 96-well plate for analysis by the ABI 3100 sequencing apparatus. Samples were analyzed by ABI 3100 using a 50 cm array, Applied Biosystems POP6, and a standard sequencing module.

塩基配列決定反応の精製を小規模で行うこともできる。DNA塩基配列決定反応精製では、dRhodamine Ready Reaction Mix(アプライド・バイオシステムズ社、カリフォルニア州フォスターシティー)8μL、M13ユニバーサルリバースプライマー(3.2pmol/μL)1.0μL、テンプレート単位複製配列(約100μg/μL)0.5μL、DI水10.5μLを含む試料を調製した。この溶液をGeneAmpPCRシステム9700(アプライドバイオシステムズ社)に配置した。この混合物に25サイクルの加熱を行い、それぞれのサイクルでは95℃で10秒の加熱、50℃で5秒の加熱、および60℃で120秒の加熱を含む。すでに記載したように、SEAE/陽イオン交換混合床を調製した。ビーズを堆積させ、続いて床上のすべての水を除去することにより、この混合物を堆積床として調製した。この堆積床をボルテックスし、1μLアリコートを50μLMicroAmp管(アプライドバイオシステムズ社)に移した。すでに調製した塩基配列決定反応1.0μLをこのビーズに加え、15秒間ピペット混合した。この管をボルテクサーに移し、1分間ボルテックスした。この管にDI水6μLを加え、ピペット混合し、ベンチ遠心分離機で500×g、30秒遠心分離した。上澄をピペットで除去し、ABI3100DNA塩基配列決定装置を動作させる。試料は非常に高度に脱塩されるので、データがスケールアウトしないように、塩基配列決定装置上の注入電位および時間を4結合因子(a combined factor of 4)だけ減少させた。   The base sequencing reaction can also be purified on a small scale. For purification of DNA sequencing reaction, dRhodamine Ready Reaction Mix (Applied Biosystems, Foster City, Calif.) 8 μL, M13 universal reverse primer (3.2 pmol / μL) 1.0 μL, template amplicon (about 100 μg / μL) ) A sample containing 0.5 μL and 10.5 μL of DI water was prepared. This solution was placed in the GeneAmpPCR system 9700 (Applied Biosystems). This mixture is heated for 25 cycles, each cycle comprising 95 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 5 seconds, and 60 ° C. for 120 seconds. A SEAE / cation exchange mixed bed was prepared as previously described. This mixture was prepared as a deposition bed by depositing beads followed by removal of all water on the floor. The deposited bed was vortexed and a 1 μL aliquot was transferred to a 50 μL MicroAmp tube (Applied Biosystems). 1.0 μL of the already prepared base sequencing reaction was added to the beads and pipetted for 15 seconds. The tube was transferred to a vortexer and vortexed for 1 minute. To this tube, 6 μL of DI water was added, mixed by pipette, and centrifuged at 500 × g for 30 seconds with a bench centrifuge. The supernatant is removed with a pipette and the ABI 3100 DNA sequencing apparatus is operated. Because the sample is very highly desalted, the injection potential and time on the sequencing apparatus was reduced by 4 binding factors of 4 so that the data did not scale out.

(実験結果:)
PCR精製の結果はGeneScanソフトウェアを使用して分析され、図9に示される。この実験は、二本鎖DNA単位複製配列を保持する間に、560bpPCR生成物から大多数の色素標識38ntプライマーの除去が観察されるようにデザインした。データが示すように、このプライマーは最初は試料中に高濃度で存在したが(図9のグラフ(a)参照)、SEIE粒子との接触によって濃度が減少した。図9のグラフ(a)〜(d)で見られるように、50と表示した5000〜7000スキャンからのピークはFAM標識38ntのプライマーに由来し、60と表示した23,000スキャンのピークはFAM標識PCR生成物である。2分間のSEIE粒子との接触により(図9グラフ(b))、PCR生成物に影響を及ぼさずに大半のプライマーが除去された。5分間(図9グラフ(c))、または数分間(図9グラフ(d))のSEIE粒子との接触により、プライマーの量は検出限界以下に減少した。各試料にスパイクされたROX標識7nt一本鎖DNA内部標準の比較では脱塩度は各試料間で同等であり、各キャピラリーに注入された量はほぼ等しいことが分かった。これらの結果は、混合床SEIE樹脂との短時間の接触により、PCR生成物を含む溶液を脱塩しプライマーを除去すること、標的単位複製配列の濃度への影響は最小であることが分かる。
(Experimental result:)
The PCR purification results were analyzed using GeneScan software and are shown in FIG. This experiment was designed such that removal of the majority of the dye-labeled 38 nt primer from the 560 bp PCR product was observed while retaining the double stranded DNA amplicon. As the data show, this primer was initially present in a high concentration in the sample (see graph (a) in FIG. 9), but the concentration decreased upon contact with the SEIE particles. As seen in graphs (a)-(d) of FIG. 9, the peak from 5000-7000 scans labeled 50 is derived from the FAM-labeled 38 nt primer, and the peak of 23,000 scans labeled 60 is FAM. Labeled PCR product. Contact with the SEIE particles for 2 minutes (FIG. 9 graph (b)) removed most of the primers without affecting the PCR product. Contact with SEIE particles for 5 minutes (FIG. 9 graph (c)) or several minutes (FIG. 9 graph (d)) reduced the amount of primer below the detection limit. Comparison of ROX-labeled 7 nt single-stranded DNA internal standards spiked into each sample showed that the degree of desalting was the same between the samples, and the amount injected into each capillary was almost equal. These results show that a brief contact with the mixed bed SEIE resin demineralizes the solution containing the PCR product to remove the primer and has minimal effect on the target amplicon concentration.

SEIE粒子を使用して精製されたPCR生成物のDNA塩基配列決定を図10aおよび10bに示す。精製、および未精製において過剰のプライマーおよびヌクレオチドでスパイクされたPCR生成物の塩基配列決定を行った。両ケースとも、塩基配列決定反応はCentriSepスピンカラム(プリンストンセパレーション社、米国、ニュージャージー州、プリンストン)を使用して精製された。図10aは、未精製のPCR生成物で検出された配列を図示する。このグラフは多くのノイズおよび多数の配列を含んでいる。いくつかのミスコールおよびアンビギュイティーが認められ、全般的な品質は低い。図10bは、同じPCR生成物であるが、配列分析前に10分間、PCR生成物をSEIE樹脂と接触させることにより精製させた生成物で検出された配列のグラフを示す。図10bの配列は、図10aの配列と異なり、明確に判読可能である。   DNA sequencing of PCR products purified using SEIE particles is shown in FIGS. 10a and 10b. PCR products that were purified and spiked with excess primers and nucleotides in the unpurified were sequenced. In both cases, the sequencing reaction was purified using a CentriSep spin column (Princeton Separation, Princeton, NJ, USA). FIG. 10a illustrates the sequence detected in the crude PCR product. This graph contains a lot of noise and a large number of arrays. Some miscalls and ambiguities are observed and the overall quality is low. FIG. 10b shows a graph of sequences detected with the same PCR product but with the product purified by contacting the PCR product with the SEIE resin for 10 minutes prior to sequence analysis. The arrangement of FIG. 10b is clearly readable, unlike the arrangement of FIG. 10a.

図11a〜dのデータは、DNA塩基配列決定反応生成物精製へのSEIEの適用を示す。グラフは、無処置DNA塩基配列決定反応生成物配列(図11a)では、配列データを不明瞭にする大きな人為的な結果(「しみ」)を有することを示す。図11bは、標準CentriSepカラムを使用したDNA塩基配列決定反応の処理結果を示す。明らかに図11bのデータは、図11aより明瞭である。図11cおよび11dは、配列分析を行う3分前に、混合床SEIE粒子でDNA塩基配列決定反応生成物を処置した結果を示す。図11cおよび11dで分かるように、SEIE精製により、図11aの中で存在する「しみ」の大部分は認められなくなり、また、図11bに示すグラフと比較した場合、より良好なピーク分離が認められる。図11cにおいて295ntのスパイクは、キャピラリー中の気泡によって引き起こされたことに注意すべきである。図11cに示すように、グラフの開始時点で反映されているように、SEIE精製により、小さな反応生成物フラグメントがフィルタリングされる結果を示す。図11dは、上述のdローダミンの塩基配列反応の精製に関する結果を示す。この精製は異なるバッチのSEIE樹脂上で行なわれ、より小さなスケールで実施された(1μLの樹脂による1μLの反応)。この結果は、樹脂に対する試料の比が1未満である場合でも、優れた精製を達成できることを示している。   The data in FIGS. 11a-d shows the application of SEIE to DNA sequencing reaction product purification. The graph shows that the intact DNA sequencing reaction product sequence (FIG. 11a) has large artifacts (“stains”) that obscure the sequence data. FIG. 11b shows the processing result of the DNA sequencing reaction using a standard CentriSep column. Obviously, the data of FIG. 11b is clearer than FIG. 11a. FIGS. 11c and 11d show the results of treating DNA sequencing reaction products with mixed bed SEIE particles 3 minutes prior to sequence analysis. As can be seen in FIGS. 11c and 11d, the SEIE purification eliminates most of the “stains” present in FIG. 11a, and better peak separation is observed when compared to the graph shown in FIG. 11b. It is done. Note that the 295 nt spike in FIG. 11c was caused by bubbles in the capillary. As shown in FIG. 11c, the results show that SEIE purification filters out small reaction product fragments, as reflected at the beginning of the graph. FIG. 11d shows the results relating to the purification of the d-rhodamine base sequence reaction described above. This purification was performed on different batches of SEIE resin and was performed on a smaller scale (1 μL reaction with 1 μL resin). This result shows that excellent purification can be achieved even when the ratio of sample to resin is less than 1.

図12および13は、イオン交換コアとサイズ排除イオン交換粒子との間のサイズの増加を示している。図12は、MACRO−PREPHQ陰イオン交換樹脂(半径25μm)と、この樹脂で作製されたSEIE粒子との間のサイズの相違を示す。図13は、MACRO−PREP25Q陰イオン交換樹脂(平均半径12.5μm)と、実施形態(平均半径19μm)に従ってこの樹脂で作製されたSEIE粒子との間のサイズの相違を示す。図12および13により、SEIE粒子はイオン交換コアに関してより大きなサイズを有することが分かる。   12 and 13 show the increase in size between the ion exchange core and the size exclusion ion exchange particles. FIG. 12 shows the size difference between MACRO-PREPHQ anion exchange resin (radius 25 μm) and SEIE particles made with this resin. FIG. 13 shows the size difference between MACRO-PREP25Q anion exchange resin (average radius 12.5 μm) and SEIE particles made with this resin according to an embodiment (average radius 19 μm). 12 and 13, it can be seen that the SEIE particles have a larger size with respect to the ion exchange core.

本教示の精神および範囲から逸脱せずに様々な修正および変形を、本明細書に記載された種々の実施実施形態に対して行うことができることは当業者において明白である。したがって、本明細書に記載された多様な実施形態は、添付されている特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内の他の修正および変形を対象とすることを意図している。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the various embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the present teachings. Accordingly, the various embodiments described herein are intended to cover other modifications and variations within the scope of the appended claims and their equivalents.

以下の図は実寸を表していないと解釈すべきである。物体間の関係も実際のサイズを表しておらず、実際に図中のサイズが逆転する場合がある。この図は、表示した各物体の構造を把握し、明確化することを目的とし、したがって特定の構造特性を説明するために、いくつかの特性が誇張されている場合がある。   The following figure should be construed as not representing the actual size. The relationship between objects does not represent the actual size, and the size in the figure may actually be reversed. This figure is for the purpose of understanding and clarifying the structure of each displayed object, and therefore some characteristics may be exaggerated to illustrate specific structural characteristics.

図1は、多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換粒子との陰イオン種の相互作用の模式図を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram of the interaction of anionic species with size-excluded ion exchange particles in various embodiments. 図2はサイズ排除イオン交換コアのコアシェル構造の模式図であり、コアの表面およびコアの内部を示すための破断図を有する。FIG. 2 is a schematic diagram of a core-shell structure of a size exclusion ion exchange core, which has a cutaway view to show the surface of the core and the inside of the core. 図3は、多様な実施形態において、逆乳化および重合によるイオン交換コア上のシェルの形成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the formation of a shell on an ion exchange core by inverse emulsification and polymerization in various embodiments. 図4は、多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換粒子の形成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the formation of size exclusion ion exchange particles in various embodiments. 図5はイオン交換樹脂の誘導体化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing derivatization of an ion exchange resin. 図6は反応性ポリアニオンの形成を示す図である。FIG. 6 shows the formation of reactive polyanions. 図7は、多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換粒子の形成を示す模式図であり、1工程はイオン交換コアの表面活性化である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the formation of size-excluded ion exchange particles in various embodiments, where one step is surface activation of the ion exchange core. 図8は、多様な実施形態において、サイズ排除イオン交換粒子の形成のための2つの経路を示す模式図であり、共通の1工程はイオン交換コアの表面活性化である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating two pathways for the formation of size-excluded ion exchange particles in various embodiments, with one common step being surface activation of the ion exchange core. 図9は、(a)色素標識単位複製配列および色素標識プライマーの混合物を含む生試料から得られたデータ、および多様な実施形態において、色素標識されたプライマーを除去するためにサイズ排除イオン交換粒子を有する試料を(b)2分間、(c)5分間、および(d)10分間、インキュベーションした後に得られたデータに関する一連のグラフである。FIG. 9 shows (a) data obtained from a raw sample comprising a mixture of dye-labeled amplicon and dye-labeled primer, and in various embodiments, size-excluded ion exchange particles to remove the dye-labeled primer. Is a series of graphs for data obtained after incubating a sample with (b) for 2 minutes, (c) for 5 minutes, and (d) for 10 minutes. 図10aと10bは、サイズ排除イオン交換粒子を使用して精製されたPCR生成物の塩基配列分析結果を示し、図10aは生PCR生成物の塩基配列分析データであり、図10bは多様な実施形態によるサイズ排除イオン交換粒子との接触により精製されたPCR生成物の塩基配列分析データである。Figures 10a and 10b show the base sequence analysis results of the PCR product purified using size-exclusion ion exchange particles, Figure 10a is the base sequence analysis data of the raw PCR product, and Figure 10b shows the various implementations. It is the base sequence analysis data of the PCR product refine | purified by the contact with the size exclusion ion exchange particle according to a form. 図11a−dは、標準の精製技術と比較したサイズ排除イオン交換粒子との接触による塩基配列決定反応の精製を示し、図11aは未精製試料の生データであり、図11bはCentriStepカラムで精製された試料のデータであり、図11cおよび11dは、多様な実施形態によるサイズ排除イオン交換粒子との接触により精製された試料からのデータである。FIGS. 11a-d show purification of the sequencing reaction by contact with size-excluded ion exchange particles compared to standard purification techniques, FIG. 11a is raw data of an unpurified sample, and FIG. 11b is purified on a CentriStep column. 11c and 11d are data from samples purified by contact with size-excluded ion exchange particles according to various embodiments. 図12は、粒子数において、多様な実施形態による陰イオン交換コアと、陰イオン交換コアを含む得られたSEIE粒子との間のサイズの相違を示すグラフであり、また、FIG. 12 is a graph showing the size difference in particle count between an anion exchange core according to various embodiments and the resulting SEIE particles comprising an anion exchange core, 図13は、粒子数において、多様な実施形態による陰イオン交換コアと、陰イオン交換コアを含む得られたSEIE粒子との間のサイズの相違を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the size difference in particle count between an anion exchange core according to various embodiments and the resulting SEIE particles comprising an anion exchange core.

Claims (60)

コアおよびシェルを備えるサイズ排除イオン交換粒子であって、該コアはイオン交換物質を有し、さらに該シェルはサイズ排除物質を有する、サイズ排除イオン交換粒子。   A size exclusion ion exchange particle comprising a core and a shell, wherein the core comprises an ion exchange material and the shell further comprises a size exclusion material. 前記シェルは少なくとも部分的に架橋結合したポリマーを含む、請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子。   The size exclusion ion exchange particle of claim 1, wherein the shell comprises a polymer that is at least partially cross-linked. 前記ポリマーは少なくとも部分的に共有結合的に架橋結合さている、請求項2に記載のサイズ排除イオン交換粒子。   The size exclusion ion exchange particle of claim 2, wherein the polymer is at least partially covalently crosslinked. 前記イオン交換コアは固体コア物質を含む、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the ion exchange core comprises a solid core material. 前記固体コア物質はマクロポーラスシリカ、制御された細孔ガラス、マイクロポーラスポリマーミクロスフィア、メソポーラスポリマーミクロスフィア、およびマクロポーラスポリマーミクロスフィアを少なくとも1つ備える、請求項4に記載の粒子。   The particle of claim 4, wherein the solid core material comprises at least one of macroporous silica, controlled pore glass, microporous polymer microspheres, mesoporous polymer microspheres, and macroporous polymer microspheres. 前記固体コア物質はイオン交換が可能である、請求項4に記載の粒子。   The particle of claim 4, wherein the solid core material is ion exchangeable. 前記固体コア物質は3級アンモニウム基、4級アンモニウム基、カルボン酸基、およびスルホン酸基の少なくとも1つを備える、請求項6に記載の粒子。   The particle of claim 6, wherein the solid core material comprises at least one of a tertiary ammonium group, a quaternary ammonium group, a carboxylic acid group, and a sulfonic acid group. 前記固体コア物質は多孔性である、請求項4に記載の粒子。   The particle of claim 4, wherein the solid core material is porous. 前記固体コア物質は500μm以下の平均径を有する、請求項4に記載の粒子。   The particle of claim 4, wherein the solid core material has an average diameter of 500 μm or less. 前記固体コア物質はイオン交換体で被覆されている、請求項4に記載の粒子。   The particle of claim 4, wherein the solid core material is coated with an ion exchanger. 前記コアは中性、水溶性ポリマー、あるいは有機溶解性ポリマーを含む、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the core comprises a neutral, water soluble polymer, or organic soluble polymer. 前記コアは、ポリ(N‐ビニルピロリドン)ポリマー物質、ポリ(酢酸ビニル−コ−ビニルアルコール)物質、ポリアクリルアミド物質、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)物質、ポリ(N−ビニルアミド)物質、ポリ(エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド)物質、両親媒性ジブロックコポリマー、および両親媒性ブロックコポリマーの1以上を含む、請求項11に記載の粒子。   The core comprises a poly (N-vinylpyrrolidone) polymer material, a poly (vinyl acetate-co-vinyl alcohol) material, a polyacrylamide material, a poly (N, N-dimethylacrylamide) material, a poly (N-vinylamide) material, a poly 12. The particle of claim 11, comprising one or more of (ethylene oxide-co-propylene oxide) material, amphiphilic diblock copolymer, and amphiphilic block copolymer. 前記イオン交換コアは表面活性化されている、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the ion exchange core is surface activated. 前記イオン交換コアは凝集を含む、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the ion exchange core comprises agglomeration. 前記シェルは水溶性モノマーの架橋結合重合生成物を備える、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the shell comprises a cross-linked polymerization product of a water soluble monomer. 請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子であって、前記シェルは、ポリ((メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N−メチル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)物質、ポリ(N−エチル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N−イソ−プロピル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N−エチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド)物質、ポリ(N−ビニルホルムアミド)物質、ポリ(N−ビニルアセトアミド)物質、ポリ(N−メチル−N−ビニルアセトアミド)物質、ポリ(ビニルアルコール)物質、ポリ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)物質、ポリ(3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート)物質、ポリ(ビニルピロリドン)物質、ポリ(エチレンオキシド)物質、ポリ(ビニルメチルエーテル)物質、ポリ(N−(メタ)アクリルイルシナミド)物質、ポリ(ビニルオキサゾリドン)物質、ポリ(ビニルメチルオキサゾリドン)物質、ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)物質、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)物質、水溶性多糖類、ポリ(エチレングリコール)アクリレートのポリマー、ポリ(エチレングリコール)メタクリレートのポリマー、水溶性多糖類、およびこれらの組み合わせの少なくとも1つを含む、サイズ排除イオン交換粒子。   The size-exclusion ion-exchange particle according to claim 1, wherein the shell is a poly ((meth) acrylamide) material, a poly (N-methyl (meth) acrylamide) material, or a poly (N, N-dimethylacrylamide) material. Poly (N-ethyl (meth) acrylamide) material, poly (Nn-propyl (meth) acrylamide) material, poly (N-iso-propyl (meth) acrylamide) material, poly (N-ethyl-N-methyl) (Meth) acrylamide) material, poly (N, N-diethyl (meth) acrylamide) material, poly (N-vinylformamide) material, poly (N-vinylacetamide) material, poly (N-methyl-N-vinylacetamide) Substance, poly (vinyl alcohol) substance, poly (2-hydroxyethyl (meth) acrylate) substance, poly (3- Droxypropyl (meth) acrylate) material, poly (vinyl pyrrolidone) material, poly (ethylene oxide) material, poly (vinyl methyl ether) material, poly (N- (meth) acrylylcinnamide) material, poly (vinyl oxazolidone) Substances, poly (vinylmethyloxazolidone) substances, poly (2-methyl-2-oxazoline) substances, poly (2-ethyl-2-oxazoline) substances, water-soluble polysaccharides, poly (ethylene glycol) acrylate polymers, poly ( Size exclusion ion exchange particles comprising at least one of a polymer of (ethylene glycol) methacrylate, a water soluble polysaccharide, and combinations thereof. 前記シェルは、架橋結合されたヒドロゲルを備える、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the shell comprises a cross-linked hydrogel. 前記シェルはアクリルアミドおよびN,N’−メチレンビスアクリルアミドの反応生成物を含む、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the shell comprises a reaction product of acrylamide and N, N′-methylenebisacrylamide. 前記シェルはアクリルアミドおよび2,2−ビス(アクリルアミド)酢酸の反応生成物を含む、請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子。   The size exclusion ion exchange particle of claim 1, wherein the shell comprises a reaction product of acrylamide and 2,2-bis (acrylamide) acetic acid. 前記シェルはポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレートおよびポリ(エチレングリコール)ジアクリレートの反応生成物を含む、請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子。   The size exclusion ion exchange particle of claim 1, wherein the shell comprises a reaction product of poly (ethylene glycol) (meth) acrylate and poly (ethylene glycol) diacrylate. 前記シェルは複数の細孔を備え、前記細孔の少なくとも50%は、10ntssDNA以上のサイズの分子を排除することができる、請求項1に記載の粒子。   The particle of claim 1, wherein the shell comprises a plurality of pores, and at least 50% of the pores can exclude molecules having a size of 10 ntss DNA or more. 請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子を含むイオン交換物質を備える混合物であって、前記混合物は陽イオン性イオン交換物質および陰イオンイオン交換物質を含む混合物。   A mixture comprising an ion exchange material comprising size-excluded ion exchange particles according to claim 1, wherein the mixture comprises a cationic ion exchange material and an anion ion exchange material. 前記サイズ排除イオン交換粒子は陽イオン性であり、前記混合物は陰イオン性サイズ排除イオン交換粒子を含む請求項22に記載の混合物。   23. The mixture of claim 22, wherein the size exclusion ion exchange particles are cationic and the mixture comprises anionic size exclusion ion exchange particles. 前記混合物は混合床の形態である、請求項22に記載の混合物。   23. A mixture according to claim 22, wherein the mixture is in the form of a mixed bed. 前記陽イオン性イオン交換物質および陰イオン性イオン交換物質は化学量論的に等価な量で存在する、請求項22に記載の混合物。   23. The mixture of claim 22, wherein the cationic ion exchange material and the anionic ion exchange material are present in stoichiometric equivalent amounts. 容器、および前記容器に配置されている、請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子を備える、精製装置。   A purification apparatus comprising a container and the size-excluded ion exchange particles of claim 1 disposed in the container. 容器、および前記容器に配置されている、請求項22に記載の混合物を備える精製装置。   23. A purification device comprising a container and the mixture of claim 22 disposed in the container. 1以上のカラムを備える微量流体装置であって、該1以上のカラムのうちの少なくとも1つにおいて請求項1に記載の粒子が配置された、微量流体装置。   A microfluidic device comprising one or more columns, wherein the particles according to claim 1 are arranged in at least one of the one or more columns. 前記1以上のカラムの各々が、注入口と排出口を備える、請求項28に記載の装置。   30. The apparatus of claim 28, wherein each of the one or more columns comprises an inlet and an outlet. 1以上のカラムを備える微量流体装置であって、該1以上のカラムのうちの少なくとも1つにおいて請求項22に記載の混合物が配置された、微量流体装置。   23. A microfluidic device comprising one or more columns, wherein the mixture of claim 22 is disposed in at least one of the one or more columns. サイズ排除イオン交換粒子を形成する方法であって、
イオン交換コアを提供する工程;および
サイズ排除物質でイオン交換コアをマイクロカプセル化する工程
を包含する、
サイズ排除イオン交換粒子を形成する方法。
A method of forming size-excluded ion exchange particles comprising:
Providing an ion exchange core; and microencapsulating the ion exchange core with a size exclusion material;
A method of forming size-excluded ion exchange particles.
請求項31に記載の方法であって、
前記イオン交換コアをマイクロカプセル化する工程が、
前記イオン交換コアの周囲に、少なくとも1つのモノマー、プレポリマー、またはコポリマーを含む水性水ジャケットを形成する工程および
該水性水ジャケット中の少なくとも1つのモノマー、プレポリマー、またはコポリマーの逆乳化によって、該イオン交換コアの周囲にシェルを形成する工程、
を包含する、方法。
32. The method of claim 31, comprising:
The step of microencapsulating the ion exchange core comprises:
Forming an aqueous water jacket comprising at least one monomer, prepolymer, or copolymer around the ion exchange core and by reverse emulsification of the at least one monomer, prepolymer, or copolymer in the aqueous water jacket; Forming a shell around the ion exchange core;
Including the method.
請求項31に記載の方法であって、
前記コアを提供する工程は、
外面を備える固体コア物質を提供する工程;
第1のモノマーを該外面に結合させる工程;および
結合した該第1のモノマーを第2のモノマーに接触させて、該外面の少なくとも一部にイオン交換物質を形成する工程
を包含する、方法。
32. The method of claim 31, comprising:
Providing the core comprises:
Providing a solid core material with an outer surface;
Attaching a first monomer to the outer surface; and contacting the bound first monomer to a second monomer to form an ion exchange material on at least a portion of the outer surface.
請求項33に記載の方法であって、ここで、
前記固体コアは、内面をさらに有し、結合工程が、該内面上の第1のモノマーを結合する工程をさらに包含し、
前記結合した第1のモノマーを第2のモノマーと接触する前記工程は、前記内面の少なくとも一部分でイオン交換物質を形成することをさらに包含する、
方法。
34. The method of claim 33, wherein:
The solid core further has an inner surface, and the bonding step further includes the step of bonding the first monomer on the inner surface;
Contacting the bound first monomer with a second monomer further comprises forming an ion exchange material on at least a portion of the inner surface;
Method.
請求項31に記載の方法であって、
前記コアを提供する工程は、
外面を備える固体コア物質を提供する工程および、
該外面をイオン交換物質で被覆する工程
を包含する、
方法。
32. The method of claim 31, comprising:
Providing the core comprises:
Providing a solid core material with an outer surface; and
Coating the outer surface with an ion exchange material;
Method.
請求項35に記載の方法であって、ここで、
前記固体コアは、内面をさらに備え、
前記被覆する工程は、該内面の少なくとも一部分にイオン交換物質を被覆する工程
を含む、方法。
36. The method of claim 35, wherein:
The solid core further comprises an inner surface;
The method of coating includes the step of coating at least a portion of the inner surface with an ion exchange material.
前記コアを提供する工程は、該コアを表面活性化させる工程を含む、
請求項31に記載の方法。
Providing the core includes surface activating the core;
32. The method of claim 31.
請求項37に記載の方法であって、
前記コアを表面活性化する工程は、該コアの表面に中性の水溶性ポリマーまたは有機溶解性ポリマーを吸着させる工程
を包含する、
方法。
38. The method of claim 37, comprising:
The step of surface activating the core includes a step of adsorbing a neutral water-soluble polymer or an organic soluble polymer on the surface of the core.
Method.
請求項38に記載の方法であって、前記表面活性化コアは、
ポリ(N‐ビニルピロリドン)ポリマー物質、ポリ(酢酸ビニル−コ−ビニルアルコール)物質、ポリアクリルアミド物質、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)物質、ポリ(N−ビニルアミド)物質、ポリ(エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド)物質、両親媒性ジブロックコポリマー、および両親媒性ブロックコポリマーのうちの1以上
を備える、方法。
40. The method of claim 38, wherein the surface activated core is
Poly (N-vinylpyrrolidone) polymer material, poly (vinyl acetate-co-vinyl alcohol) material, polyacrylamide material, poly (N, N-dimethylacrylamide) material, poly (N-vinylamide) material, poly (ethylene oxide-co-) A method comprising one or more of a propylene oxide) material, an amphiphilic diblock copolymer, and an amphiphilic block copolymer.
前記コアを提供する工程は、コア物質を凝集させる工程を包含する、
請求項31に記載の方法。
Providing the core includes aggregating the core material.
32. The method of claim 31.
請求項31に記載の方法であって、
前記イオン交換コアをマイクロカプセル化させる工程は、
該コアを重合可能なモノマーと接触させる工程;および
該モノマーを反応させて、前記サイズ排除物質を形成する工程
を包含する、
方法。
32. The method of claim 31, comprising:
The step of microencapsulating the ion exchange core includes:
Contacting the core with a polymerizable monomer; and reacting the monomer to form the size exclusion material.
Method.
請求項41に記載の方法であって、
前記コアを重合可能なモノマーと接触させる工程は、
前記コアを、加熱する工程;
前記コアを、開始剤および触媒の少なくとも1つと接触させる工程;および
前記コアを、アクリルアミドおよびN,N−メチレンビスアクリルアミドのうちの少なくとも1つと接触させる工程
を包含する、
方法。
42. The method of claim 41, comprising:
Contacting the core with a polymerizable monomer comprises:
Heating the core;
Contacting the core with at least one of an initiator and a catalyst; and contacting the core with at least one of acrylamide and N, N-methylenebisacrylamide.
Method.
請求項31に記載の方法であって、
前記イオン交換コアをマイクロカプセル化する工程は、
重合可能なモノマーを含む乳濁液中に前記コアを配置する工程;
該モノマーを重合させ、該コアをマイクロカプセル化する工程;および
を包含する、
方法。
32. The method of claim 31, comprising:
The step of microencapsulating the ion exchange core includes:
Placing the core in an emulsion comprising a polymerizable monomer;
Polymerizing the monomer and microencapsulating the core; and
Method.
請求項43に記載の方法であって、
前記重合工程が、
逆乳化重合する工程
を包含する、方法。
44. The method of claim 43, comprising:
The polymerization step comprises
A method comprising the step of inverse emulsion polymerization.
前記重合可能なモノマーが水溶性である、請求項43に記載の方法。   44. The method of claim 43, wherein the polymerizable monomer is water soluble. 前記重合する工程は、架橋剤を前記モノマーと接触させる工程を包含し、
ここで、前記架橋剤はモノマーの重量に基づき1〜95重量パーセントの量で存在する、
請求項43に記載の方法。
The step of polymerizing includes the step of contacting a crosslinking agent with the monomer,
Wherein the crosslinker is present in an amount of 1 to 95 weight percent based on the weight of the monomer,
44. The method of claim 43.
前記重合する工程は、該モノマーを共有結合的に架橋結合させる工程を包含する、
請求項43に記載の方法。
The polymerizing step includes covalently cross-linking the monomer.
44. The method of claim 43.
サイズ排除イオン交換粒子を形成する方法であって、
イオン交換コアを提供する工程;
該コアを、重合可能なモノマーを含む乳濁液と接触させる工程;
該モノマーを重合して、該コアをマイクロカプセル化する工程であって、ここで、該重合は、複数の細孔を備えるシェルを形成し、該複数の細孔はあらかじめ決定したサイズより大きな物質を排除するものとする工程
を包含する、方法。
A method of forming size-excluded ion exchange particles comprising:
Providing an ion exchange core;
Contacting the core with an emulsion comprising a polymerizable monomer;
Polymerizing the monomer to microencapsulate the core, wherein the polymerization forms a shell with a plurality of pores, wherein the plurality of pores is larger than a predetermined size Including the step of eliminating.
前記シェルは少なくとも部分的に共有結合的に架橋結合された、請求項48に記載の方法。   49. The method of claim 48, wherein the shell is at least partially covalently crosslinked. 前記あらかじめ決定されたサイズは、10ntのssDNA以上である、請求項48に記載の方法。   49. The method of claim 48, wherein the predetermined size is 10 nt ssDNA or more. 試料を精製する方法であって、
複数のサイズ排除イオン交換粒子を提供する工程であって、粒子の各々はイオン交換のためのコアおよびサイズ排除のためのシェルを備えるものとする工程;
該試料が該粒子と接触し精製試料を形成する工程;および
該精製試料を該粒子から分離する工程
を包含する、
方法。
A method for purifying a sample comprising:
Providing a plurality of size exclusion ion exchange particles, each of the particles comprising a core for ion exchange and a shell for size exclusion;
Contacting the sample with the particles to form a purified sample; and separating the purified sample from the particles.
Method.
該精製試料は、10nt ssDNA以上の分子サイズを有する物質を含む、請求項51に記載の方法。 52. The method of claim 51, wherein the purified sample comprises a substance having a molecular size of 10 nt ssDNA or greater. 前記精製試料は、100nt ssDNA以上の分子サイズを有する物質を含む、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the purified sample comprises a substance having a molecular size of 100 nt ssDNA or greater. 前記接触は、向心力を使用して前記試料が前記複数の粒子を通過する工程を含む、
請求項51に記載の方法。
The contacting comprises passing the sample through the plurality of particles using centripetal force;
52. The method of claim 51.
請求項51に記載の方法であって、
前記複数のサイズ排除イオン交換粒子は、第1の体積を有し、
前記生体試料は、第2の体積を有し、
第1の体積は、第2の体積以下である、
方法。
52. The method of claim 51, comprising:
The plurality of size exclusion ion exchange particles have a first volume;
The biological sample has a second volume;
The first volume is less than or equal to the second volume;
Method.
前記精製試料は50μM以下の塩濃度を有する、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the purified sample has a salt concentration of 50 [mu] M or less. 請求項51の方法であって、
前記複数のサイズ排除イオン交換粒子は、
化学量論的に等価な量のサイズ排除陰イオン交換粒子および
サイズ排除陽イオン交換粒子を含む、
方法。
52. The method of claim 51, comprising:
The plurality of size exclusion ion exchange particles are
Comprising a stoichiometric equivalent amount of size-excluded anion-exchange particles and size-excluded cation-exchange particles,
Method.
請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子であって、
前記シェルはアクリルアミドとN,N’−ジ(メタ)アクリロイルピペラジンとの反応生成物を含む、
サイズ排除イオン交換粒子。
The size-excluded ion exchange particle according to claim 1,
The shell includes a reaction product of acrylamide and N, N′-di (meth) acryloylpiperazine.
Size exclusion ion exchange particles.
前記シェルは、アクリルアミドとトリ(メタ)アクリロイルパーヒドロ−s−トリアジンとの反応生成物を含む、
請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子。
The shell includes a reaction product of acrylamide and tri (meth) acryloyl perhydro-s-triazine.
The size exclusion ion exchange particle according to claim 1.
前記シェルは、アクリルアミド、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、酢酸2,2−ビス(アクリルアミド)、ポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、N,N’−ジ(メタ)アクリロイルピペラジン、トリ(メタ)アクリロイルパーヒドロ−s−トリアジンの少なくとも2つの反応生成物
を含む、請求項1に記載のサイズ排除イオン交換粒子。
The shell is composed of acrylamide, N, N′-methylenebisacrylamide, acetic acid 2,2-bis (acrylamide), poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, poly (ethylene glycol) diacrylate, N, N′-di ( The size exclusion ion exchange particle of claim 1, comprising at least two reaction products of (meth) acryloylpiperazine, tri (meth) acryloylperhydro-s-triazine.
JP2004524830A 2002-07-26 2003-07-25 Size exclusion ion exchange particles Pending JP2005533646A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39885202P 2002-07-26 2002-07-26
US10/413,797 US20040016702A1 (en) 2002-07-26 2003-04-14 Device and method for purification of nucleic acids
US10/414,179 US20040018559A1 (en) 2002-07-26 2003-04-14 Size-exclusion ion-exchange particles
US10/413,935 US6833238B2 (en) 2002-01-04 2003-04-14 Petal-array support for use with microplates
PCT/US2003/023337 WO2004011141A1 (en) 2002-07-26 2003-07-25 Size-exclusion ion-exchange particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005533646A true JP2005533646A (en) 2005-11-10
JP2005533646A5 JP2005533646A5 (en) 2006-08-10

Family

ID=31192375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004524830A Pending JP2005533646A (en) 2002-07-26 2003-07-25 Size exclusion ion exchange particles

Country Status (4)

Country Link
EP (3) EP1525053A1 (en)
JP (1) JP2005533646A (en)
AU (3) AU2003254175A1 (en)
WO (3) WO2004011592A2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010522069A (en) * 2007-03-19 2010-07-01 センター フォー アプライド プロテオミックス アンド モレキュラー メディシン Smart hydrogel particles for biomarker collection
JP2012500651A (en) * 2008-08-25 2012-01-12 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・コーポレイション Simple loading and elution process for purification of genomic DNA
WO2012162022A2 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 Dober Chemical Corporation Systems and methods for releasing additive components
JP2015527052A (en) * 2012-05-31 2015-09-17 エイジェンシー・フォー・サイエンス,テクノロジー・アンド・リサーチ Purification of polynucleotides by chromatography using negatively charged particles.
JP2021113242A (en) * 2020-01-16 2021-08-05 株式会社豊田中央研究所 Coolant

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6627159B1 (en) 2000-06-28 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Centrifugal filling of sample processing devices
US7192560B2 (en) 2001-12-20 2007-03-20 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using anion exchange
US7347976B2 (en) 2001-12-20 2008-03-25 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using a hydrophilic solid support in a hydrophobic matrix
US7981600B2 (en) 2003-04-17 2011-07-19 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using an anion exchange material that includes a polyoxyalkylene
US7322254B2 (en) 2003-12-12 2008-01-29 3M Innovative Properties Company Variable valve apparatus and methods
US7939249B2 (en) 2003-12-24 2011-05-10 3M Innovative Properties Company Methods for nucleic acid isolation and kits using a microfluidic device and concentration step
US7727710B2 (en) 2003-12-24 2010-06-01 3M Innovative Properties Company Materials, methods, and kits for reducing nonspecific binding of molecules to a surface
WO2005079984A1 (en) * 2004-02-18 2005-09-01 Applera Corporation Polyelectrolyte-coated size-exclusion ion-exchange particles
SE0400490D0 (en) * 2004-02-26 2004-02-26 Amersham Biosciences Ab Plasmid purification
EP1848793B1 (en) * 2005-02-15 2012-06-20 Life Technologies Corporation Polyelectrolyte-coated ion-exchange particles
JP2008536478A (en) * 2005-02-15 2008-09-11 アプレラ コーポレイション Polyelectrolyte-coated ion exchange particles
US7378260B2 (en) * 2005-04-01 2008-05-27 Applera Corporation Products and methods for reducing dye artifacts
US7754474B2 (en) 2005-07-05 2010-07-13 3M Innovative Properties Company Sample processing device compression systems and methods
US7323660B2 (en) 2005-07-05 2008-01-29 3M Innovative Properties Company Modular sample processing apparatus kits and modules
US7763210B2 (en) 2005-07-05 2010-07-27 3M Innovative Properties Company Compliant microfluidic sample processing disks
DE102007005655A1 (en) 2007-01-31 2008-08-07 Qiagen Gmbh Device and method for the purification of nucleic acids
US8834792B2 (en) 2009-11-13 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Systems for processing sample processing devices
JP2013530406A (en) * 2010-07-09 2013-07-25 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Chromatographic method and medium used therefor
WO2012062753A1 (en) 2010-11-09 2012-05-18 Qiagen Gmbh Method and device for isolating and purifying double-stranded nucleic acids
WO2012158988A1 (en) 2011-05-18 2012-11-22 3M Innovative Properties Company Systems and methods for valving on a sample processing device
ES2755078T3 (en) 2011-05-18 2020-04-21 Diasorin S P A Systems and methods for volumetric measurement in a sample processing device
ES2870874T3 (en) 2011-05-18 2021-10-27 Diasorin S P A Systems and methods for detecting the presence of a selected volume of material in a sample processing device
US20130004586A1 (en) * 2011-06-24 2013-01-03 Vachon David J Biologically Efficacious Compositions, Articles of Manufacture and Processes for Producing and/or Using Same
US8822554B2 (en) * 2011-10-04 2014-09-02 Purolite Corporation Aminated ion exchange resins and production methods thereof
GB201214193D0 (en) * 2012-08-08 2012-09-19 Ge Healthcare Uk Ltd Polymerase chain reaction method for amplifying nucleic acid
CN108384780B (en) * 2018-02-11 2023-12-29 中国农业科学院烟草研究所 Method and device for rapidly extracting DNA in batches
NL2025044B1 (en) 2020-03-04 2021-10-14 Stichting Wetsus European Centre Of Excellence For Sustainable Water Tech Electrochemical device, system and method for electrochemically recovery and/or regeneration of carbon dioxide from a stream

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998039094A1 (en) * 1997-03-04 1998-09-11 Amersham Pharmacia Biotech Ab Matrices for separation and separation exploiting said matrices
WO2001037987A1 (en) * 1999-11-25 2001-05-31 Amersham Biosciences Ab A method for selective removal of a substance from samples containing compounds having nucleic acid structure

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4086217A (en) * 1976-03-03 1978-04-25 Hoffmann-La Roche Inc. Carcinoembryonic antigens
JPS57140644A (en) * 1980-12-15 1982-08-31 Asahi Chem Ind Co Ltd Molded product of composite adsorbent
AU642444B2 (en) * 1989-11-30 1993-10-21 Mochida Pharmaceutical Co., Ltd. Reaction vessel
CA2063855C (en) * 1991-04-03 1997-08-26 Will Bloch Precision and accuracy of anion-exchange separation of nucleic acids
AU4672400A (en) * 1999-04-29 2000-11-17 Genome Therapeutics Corporation Device for rapid dna sample processing with integrated liquid handling, thermocycling, and purification
JP2004500552A (en) * 1999-09-21 2004-01-08 ゲノム セラピューティックス コーポレーション An instrument for rapid DNA sample processing that integrates liquid processing, thermal cycling and purification
DE60019958T2 (en) * 1999-11-23 2006-05-04 Porex Corp. IMMOBILIZED ION EXCHANGE MATERIALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US6284117B1 (en) * 1999-12-22 2001-09-04 Nanogen, Inc. Apparatus and method for removing small molecules and ions from low volume biological samples
US6504021B2 (en) * 2000-07-05 2003-01-07 Edge Biosystems, Inc. Ion exchange method for DNA purification
US7202055B2 (en) * 2000-12-20 2007-04-10 Altana Pharma Ag Process for the production of proteins and the production of arrays of proteins
US20020168643A1 (en) * 2001-05-08 2002-11-14 Wierzbowski Jamey M. Devices and methods for simultaneous separation and purification of molecular samples
KR100425536B1 (en) * 2001-07-16 2004-03-30 학교법인 포항공과대학교 Bread board for microfluidic chip
US20030098271A1 (en) * 2001-11-26 2003-05-29 Ralph Somack Capsule and tray systems for combined sample collection, archiving, purification, and PCR
US7192560B2 (en) * 2001-12-20 2007-03-20 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using anion exchange

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998039094A1 (en) * 1997-03-04 1998-09-11 Amersham Pharmacia Biotech Ab Matrices for separation and separation exploiting said matrices
WO2001037987A1 (en) * 1999-11-25 2001-05-31 Amersham Biosciences Ab A method for selective removal of a substance from samples containing compounds having nucleic acid structure

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010522069A (en) * 2007-03-19 2010-07-01 センター フォー アプライド プロテオミックス アンド モレキュラー メディシン Smart hydrogel particles for biomarker collection
JP2012500651A (en) * 2008-08-25 2012-01-12 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・コーポレイション Simple loading and elution process for purification of genomic DNA
WO2012162022A2 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 Dober Chemical Corporation Systems and methods for releasing additive components
WO2012162022A3 (en) * 2011-05-20 2013-03-28 Dober Chemical Corporation Systems and methods for releasing additive components
JP2015527052A (en) * 2012-05-31 2015-09-17 エイジェンシー・フォー・サイエンス,テクノロジー・アンド・リサーチ Purification of polynucleotides by chromatography using negatively charged particles.
US9890376B2 (en) 2012-05-31 2018-02-13 Agency For Science, Technology And Research Chromatographic purification of polynucleotides with negatively charged particles
JP2021113242A (en) * 2020-01-16 2021-08-05 株式会社豊田中央研究所 Coolant
JP7194129B2 (en) 2020-01-16 2022-12-21 株式会社豊田中央研究所 coolant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004011592A2 (en) 2004-02-05
AU2003254174A1 (en) 2004-02-16
EP1525299A2 (en) 2005-04-27
WO2004011142A1 (en) 2004-02-05
EP1525052A1 (en) 2005-04-27
AU2003254175A1 (en) 2004-02-16
AU2003256787A8 (en) 2004-02-16
WO2004011141A1 (en) 2004-02-05
AU2003256787A1 (en) 2004-02-16
EP1525053A1 (en) 2005-04-27
WO2004011592A3 (en) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005533646A (en) Size exclusion ion exchange particles
US20060051583A1 (en) Size-exclusion ion-exchange particles
EP1461155B1 (en) Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using anion exchange
US20140235846A1 (en) Polyelectrolyte-Coated Ion-Exchange Particles
EP2236529B1 (en) Process for manufacturing a composite sorbent material for chromatographical separation of biopolymers
US20140287416A1 (en) Polyelectrolyte-coated size-exclusion ion-exchange particles
US7981600B2 (en) Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using an anion exchange material that includes a polyoxyalkylene
US4756834A (en) Phase supports for the partition chromatography of macromolecules, a process for their preparation and their use
JP2001506364A (en) Preformed polymer coating method and product
JP6698076B2 (en) Adsorbent for separating biopolymers
US9017557B2 (en) Monolithic-shaped bodies for purifying and separating biopolymers
EP2277987A2 (en) Polyelectrolyte-coated size-exclusion ion-exchange particles
CA2885264A1 (en) Functionalized particulate support material and methods of making and using the same
US20050196856A1 (en) Polyelectrolyte-coated size-exclusion ion-exchange particles
JP2006512457A (en) Sorbent and method for separating plasmid DNA
JP2004501994A (en) Surface treatment solution that minimizes adsorption and / or electroosmosis phenomena
JPH0720440B2 (en) Blotting method using polyaldehyde active membrane
EP1848793B1 (en) Polyelectrolyte-coated ion-exchange particles
EP1863936A2 (en) Products and methods for reducing dye artifacts
JP2008536478A (en) Polyelectrolyte-coated ion exchange particles

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060620

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060620

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20090618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090814

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20091113

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20091120

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20091211

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20091218

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100112

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100308

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100604

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100611

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100707

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100714

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101013