不同纳米材料对PCR优化作用的研究及机制探讨

【摘要】：聚合酶链式反应(PCR)在分子生物学研究领域已经得到了广泛的应用,聚合酶链反应(PCR)是现代生物学和医学领域最常用的分子生物学技术之一,可以把一个单拷贝的目的DNA片段扩增到几百万倍。但在实际运用中,PCR技术存在一定的局限,例如对复杂体系的扩增会出现非特异性产物扩增以及扩增效率等问题。因此,寻找可以提高PCR特异性和效率的添加剂具有很大的潜力和发展前景。 实验中,我们以283bp的λDNA的再扩增PCR体系和非特异性扩增体系为测试体系,对树状大分子包裹的金纳米颗粒对PCR的作用进行研究。本实验采用第五代树状大分子纳米金颗粒(Au DENPs)为研究对象,金原子与树状大分子的摩尔比为25：1,50：1,75：1,100：1,125：1五种Au DENPs作为添加剂。实验证明,包裹有不同浓度胶体金的树状大分子都能对PCR反应起到优化作用,而且随着胶体金浓度的增大,相应树状大分子的优化作用增强,最优浓度越来越低。 据我们推断,Au DENPs的优化机制是胶体金的加入使树状大分子的“硬度”增大,当树状大分子与PCR各组分相互作用时,由于其表面的有效反应基团增多,提高周围PCR各组分有效反应浓度以及促使游离的聚合酶越来越倾向于与完全配对的引物和模板形成复合物的能力得到增强,从而增强反应的效率及特异性。 在此,我们以聚乙烯亚胺修饰的不同表面电荷多壁碳纳米管(CNT/PEI)为添加剂,探讨了不同表面电势对PCR优化的影响。试验结果表明再扩增体系的特异性和效率明显受到聚乙烯亚胺修饰的碳纳米管的表面电荷的影响。即使浓度为0.39 mg/L时,表面修饰正电荷的碳纳米管也能有效的优化PCR；电中性的CNT/PEI.Ac不能优化该体系；尽管带负电荷的CNT/PEI.SAH可以优化PCR,但是它的最优浓度为630 mg/L,比CNT/PEI最优浓度的103还要高。该实验结果表明CNT/PEI表面的正电荷和CNT/PEI.SAH的表面负电荷与PCR反应组分之间的电荷作用可以提高PCR扩增的特异性和效率,碳纳米管的热传导性在PCR优化过程中没有起主导作用。