[发明专利]琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用

说明书

本发明涉及琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用，以及利用琼脂糖对生物大分子进行冻干保存的方法。本发明的有益效果主要体现在：本发明提供了琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用，以琼脂糖为冻干保护剂，冻干后琼脂糖可形成三维网状立体空间结构，为冻干体系中的生物分子提供空间支撑、防止生物分子冻干后的空间塌陷，且琼脂糖不与生物分子反应、不会引入二次污染，对于生物大分子的冻干、运输、活性维持、复溶和常温保存具有重要意义。

(一)技术领域

本发明涉及琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用和一种生物大分子尤其是核酸冻干保护剂，以及利用琼脂糖对生物大分子进行冻干保存的方法。

(二)背景技术

核酸作为生物大分子，在自然条件下容易降解，其稳定保存技术对于研制和生产核酸样品、核酸标准物质、核酸试剂盒、核酸疫苗等具有重要作用。因此，先进的核酸保存技术在医学生物学诊断检测、动植物检验检疫等核酸相关的诸多领域中具有广泛应用前景。

目前，国内外常用于存储DNA的方式主要有两种，一种是采用TE等缓冲液溶解DNA后进行超低温冷冻保存，通过低温来抑制DNase对DNA的降解作用，另一种是将DNA样品进行冷冻干燥(冻干)成固体后再进行储存或运输，系通过冻干来破坏DNase所需的工作条件，从而抑制DNase对DNA的降解作用。但是，经冻干后，原本DNA溶液中的水分升华，使得原先分散在溶液中的DNA出现“空间坍塌”，所占体积小，DNA洒落在容器底部，最终形成些许不规则粉末状物质，肉眼有时难以分辨。冻干后的微量DNA很轻，容易在开盖或复溶过程中气流的作用下造成丢失，进而影响后续实验。因此有必要研发一种保存效果好的冻干保护剂及冻干保存方法。

对于RNA而言，由于RNA的性质不稳定性，以及RNase普遍存在于自然环境和人体中，RNA常采用低温或超低温保存及运输，通过低温抑制RNase的活性，从而保护RNA。因此，新冠病毒的mRNA疫苗需要全程-70℃超低温冷链，物流和储存问题巨大，如果新冠mRNA疫苗存储在普通的医用冷藏箱(2～8℃)中，其有效期仅有24小时。因此有必要研发一种保存效果好的保存方法。

(三)发明内容

本发明目的是提供琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用和一种生物大分子尤其是核酸冻干保护剂，以及利用琼脂糖对生物大分子进行冻干保存的方法。

本发明采用的技术方案是：

琼脂糖在制备生物大分子冻干保护剂中的应用。所述生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖等。

具体的，所述生物大分子为下列之一：蛋白质、多糖、DNA、RNA。所述琼脂糖可以是普通琼脂糖，也可以是低熔点琼脂糖。具体的，所述琼脂糖为普通琼脂糖时，琼脂糖使用时终浓度为0.003125％～0.1％(w/w，优选0.0125％～0.05％)。所述琼脂糖为低熔点琼脂糖时，低熔点琼脂糖使用时终浓度为0.003125％～0.2％(w/w，优选0.0125％～0.2％)。

琼脂糖要成凝胶，其浓度通常大于0.5％，低熔点琼脂糖浓度不高于0.2％或普通琼脂糖浓度不高于0.1％时常温下呈液态。发明人在实验中发现，常温下液态的低浓度琼脂糖溶液，先经冷冻结冰(从液态变成固态)，再经冷冻干燥后却能形成良好的立体空间结构，该发现使得常温下呈液态的低浓度琼脂糖溶液可作为良好的冻干保护剂，其优点包括：(1)不吸附核酸、蛋白质等生物分子，复溶后生物分子几乎无损失；(2)三维网状立体空间结构给生物分子提供空间支撑，防止生物分子“塌陷”(比如原来1cm高的液面，冻干后只有薄薄的一层冻干粉末)；(3)化学惰性，即不与生物分子反应；(4)加水复溶时不影响生物分子的快速溶解；(5)常规冻干塑形剂溶于水，而冻干后的琼脂糖分子不溶于水，后续通过静置或离心后即可除去，不会引入二次污染。(6)冻干剂在常温下为液态，可与待冷冻干燥的溶液进行任何比例混合，操作简便，常温操作即可，推广价值大。