[发明专利]具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法及其应用

说明书

本发明涉及一种具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法及其应用。合成方法包括以下步骤：(1)分别合成如下式所示的链长递增的有机配体II、III和IV：(2)选择金属Co分别与有机配体II、III和IV制备同拓扑结构，得到孔径递增的MOFs材料；(3)将制备的MOFs材料进行活化，得到Co基MOF材料：Co‑IRMOF‑74‑II、Co‑IRMOF‑74‑III和Co‑IRMOF‑74‑IV。本发明合成的MOF材料对多种类型的二级结构的核酸分子的快速分离都适用，具有普适性，根据分离核酸结构的类型不同选择不同孔径大小的MOF材料。

技术领域

本发明涉及合成金属有机框架材料的技术领域和选择性分离不同二级结构核酸的技术领域，具体涉及一种具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法及其应用。

背景技术

大多数核酸,包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，他们以线性和柔性的结构存在，但它们中的一些也可以形成各种刚性的二级结构，如双螺旋、G四链体(G4)1-4、发夹结构、三螺旋和i-motif结构。RNA分子的二级结构对其生物学功能和细胞调节至关重要。RNA的构象动态变化是RNA调控机制的基础，也是其复杂功能的起源。RNA分子能够在不同的次级结构之间转换，动态变化使得难以捕捉到RNA的结构信息，特别是当大量和多种RNA分子共存时。特异性的抗体和特异性小分子配体已被用于特异性分离特定的一种结构的RNA分子，但它们一次仅适用于有限的RNA类型，而难以获得二级结构的整体信息。电泳迁移分离方法(EMSA)可以对多种不同结构的核酸分子进行分离，但是其低分离效率和低的分辨率使得在实际分离过程中不能满足大量的多种类结构的分离。DMS足迹方法和DNA聚合酶终止分析方法被成功地应用于识别广泛的不同结构RNA分子。随着研究和工业对核酸全基因组结构测量的需求不断增加，满足复杂结构多样、样本量大的样品处理要求仍然具有挑战性。这主要是由于在RNA测序过程中，缺乏有效的方法根据样品的二级结构来分离样品，导致高的背景信号。

金属有机骨架(MOFs)是一类具有分子定域孔隙环境的多孔晶体材料，非常适合于大分子的识别和分离。MOFs已应用于小分子分离、储气、催化、成像、药物输送等领域，但其与生物大分子相互作用的研究尚处于起步阶段。MOF材料具有一维纳米孔径材料，巨大的比表面积使得其对线性分子具有很好的吸附效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法，制备的这一系列MOF材料具有高的晶态和比表面积，孔径可精确调控。

本发明的目的之二在于提供一种具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法及其应用，在不同二级结构的核酸分子的分离领域并且达到高效的分离效率，这种分离方法具有易操作，处理量大，多种类型结构都适用的特性。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种具有核酸筛分功能的孔径可调的Co基MOF材料的合成方法，包括以下步骤：

(1)分别合成如下式所示的链长递增的有机配体II、III和IV：

(2)选择金属Co分别与有机配体II、III和IV制备同拓扑结构，得到孔径递增的MOFs材料；

(3)将制备的MOFs材料进行活化，得到Co基MOF材料：Co-IRMOF-74-II、Co-IRMOF-74-III和Co-IRMOF-74-IV。

本发明的合成方法选择非穿插体系的MOF材料结构；通过选择非穿插的MOFs结构，发现Co-IRMOF-74体系具有可拓展的潜力和良好的稳定性，这是目前没有报道的材料，已报道的Mg和Zn体系稳定性比Co体系低。延长配体的方式为增加苯环数目。