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公開番号2025174061
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080083
出願日2024-05-16
発明の名称流体デバイスおよび核酸分離方法
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類C12M 1/00 20060101AFI20251120BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】低コストで、大分子量の核酸を損傷することなく分離することが可能な技術を提供する。
【解決手段】流体デバイス100は、核酸を電気泳動させる流路120を備える。流路120の内面にポリマーブラシ層122が設けられている。ポリマーブラシ層122は親水性ポリマーを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
核酸を電気泳動させる流路を備え、
前記流路の内面にポリマーブラシ層が設けられており、前記ポリマーブラシ層は親水性ポリマーを含む流体デバイス。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記親水性ポリマーは生体適合性を有する請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記ポリマーブラシ層の厚さは、前記核酸を電気泳動させた際の前記核酸と前記ポリマーブラシ層の表面との絡み合いの差によって、前記核酸を分離するように設定されている請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記ポリマーブラシ層の厚さは、前記核酸を電気泳動させた際に対象の核酸のサイズ以下の核酸を前記ポリマーブラシ層によって取り除くように設定されている請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項５】
前記流路内で前記核酸の電気泳動速度差が生じるように、少なくとも１つの前記ポリマーブラシ層が前記流路の内面に設けられている請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体デバイスを用いる核酸分離方法であって、少なくとも１つの核酸を含む溶液を前記流路内の電気泳動開始地点に充填し、前記核酸を電気泳動させる核酸分離方法。
【請求項７】
請求項３に記載の流体デバイスを用いる核酸分離方法であって、複数の核酸を含む溶液を前記流路内の電気泳動開始地点に充填し、前記複数の核酸を電気泳動させ、前記複数の核酸のそれぞれと前記ポリマーブラシ層の表面との絡み合いの差によって、前記複数の核酸をそれぞれのサイズごとに分離する核酸分離方法。
【請求項８】
請求項４に記載の流体デバイスを用いる核酸分離方法であって、複数の核酸を含む溶液を前記流路内の電気泳動開始地点に充填し、前記複数の核酸を電気泳動させ、前記複数の核酸のうち対象の核酸のサイズ以下の核酸を前記ポリマーブラシ層によって取り除くことによって、前記対象の核酸を分離する核酸分離方法。
【請求項９】
請求項５に記載の流体デバイスを用いる核酸分離方法であって、複数の核酸を含む溶液を前記流路内の電気泳動開始地点に充填し、第１泳動電圧を前記流路に印加することによって前記複数の核酸のうち所定のサイズ以下の核酸を電気泳動させ、前記第１泳動電圧より高い第２泳動電圧を前記流路に印加することによって所定のサイズを超える核酸を電気泳動させる核酸分離方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体デバイスおよび核酸分離方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
核酸のサイズ分離は遺伝子解析、核酸医薬をはじめとした人工遺伝子の精製において必要不可欠な工程である。近年、ＤＮＡの合成技術の向上により、より塩基対数の大きい長鎖ＤＮＡの合成可能になってきていることから、大分子量ＤＮＡのサイズ分離技術が求められている。
【０００３】
ＤＮＡのサイズ分離には、ゲル電気泳動法が一般的に使用されている。しかしながら、ゲル電気泳動法では、ＤＮＡ分子が大分子量の場合、ゲルの網目を通過する際に伸長状態になりサイズ分離が困難であった。
【０００４】
ゲル電気泳動法に対して、ゲルの代わりとなる多数のナノ構造体をマイクロ流路内に配列した電気泳動マイクロチップ（マイクロ流体デバイスとも呼ばれる）が多く知られている（例えば、非特許文献１～３参照）。電気泳動マイクロチップではゲルの代わりに人工的な微細構造を用いるため、構造体の大きさやギャップを自由に設定することで分離性能の設計が可能になり、大分子量ＤＮＡ断片にも対応可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Anal. Chem., 2004, 76, p. 15-22
Anal. Chem., 2011, 83, p. 6635-6640
Jpn. J. Appl. Phys, 2016, 55, 06GN01
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のゲル電気泳動に比べ分離が高速であるが、デバイス作製に高度な微細加工技術を用いることによるコスト高が課題として挙げられる。また、これらのマイクロチップを用いたＤＮＡ断片の分離メカニズムは、ランダムコイル状のＤＮＡ断片がナノ構造に引っ掛かり伸長しながら分離するため、大分子量ＤＮＡほど構造に引っ掛かりやすい。そのため、ＤＮＡ分子は力学的な外力を受け、破壊や損傷の危険性が高くなるという課題がある。
【０００７】
本開示の目的は、低コストで、大分子量の核酸を損傷することなく分離することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のある態様は、流体デバイスである。当該流体デバイスは、核酸を電気泳動させる流路を備え、流路の内面にポリマーブラシ層が設けられており、ポリマーブラシ層が親水性ポリマーを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、低コストで、大分子量の核酸を損傷することなく分離することが可能な技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係る流体デバイスを説明するための図である。
図１に示す流路の内面の構成を説明するための図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、第３実施形態に係る核酸分離方法での複数の核酸の分離を説明するための図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、第４実施形態に係る核酸分離方法での複数の核酸の分離を説明するための図である。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、第５実施形態に係る核酸分離方法での複数の核酸の分離を説明するための図である。
実施例１におけるモノマー濃度を調節した膜厚制御結果を示す図である。
実施例１におけるＵＶ光強度を調節した膜厚制御結果を示す図である。
実施例２で使用する実験装置を示す図である。
図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例２の実験方法（１）で使用した装置の概略図を示す図である。
実施例２で作製した治具を示す模式図である。
実施例２における泳動速度の比較結果を示す図である。
実施例２における移動度の比較結果を示す図である。
実施例２における円形度の比較結果を示す図である。
泳動速度におけるλ－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
移動度におけるλ－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
円形度におけるλ－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
泳動速度におけるＴ４－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
移動度におけるＴ４－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
円形度におけるＴ４－ＤＮＡに対する膜厚依存性を示す図である。
Ｔ４－ＤＮＡのブラシ膜１０８ｎｍの円形度の時系列変化を示す図である。
ブラシ膜厚約１０ｎｍのＭＰＣポリマーブラシ膜上を泳動するλ－ＤＮＡ、Ｔ４－ＤＮＡの比較した結果を示す図である。
ブラシ膜厚約４０ｎｍのＭＰＣポリマーブラシ膜上を泳動するλ－ＤＮＡ、Ｔ４－ＤＮＡの比較した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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