傳統上,分離DNA是利用聚合物所形成的網狀結構來篩分DNA,在電場的驅動下,越小的DNA越容易通過聚合物的網狀結構到達偵測點,越大的DNA則相對越慢通過。通常聚合物溶液的濃度提高時對小片段DNA具有較好的篩分能力,但溶液黏度也因此大為提高,因此當需要填充毛細管與更換毛細管內聚合物溶液時較為困難,當需要進行高通量的DNA分析時,聚合物溶液的更換將會大大影響實驗的進度與結果。
  本實驗室開發出兩種應用金奈米粒子(
AuNPs於毛細管電泳中分析DNA片段的技術 ),第一種為在聚環氧乙烯(PEO)溶液中加入AuNPs,再將此混合溶液引入毛細管中作為篩分介質進行DNA片段的分離,不僅利用AuNPsPEO產生鍵結而影響PEO的結構,更利用AuNPsDNA片段間的作用力,使得不同大小的DNA片段會因為與AuNPs的作用力不同,而增加分離效率。此技術的優點在可利用含有AuNPs的極稀濃度的聚合物溶液就可以得到高解析度的分離結果,低濃度的聚合物溶液因其黏度較低,不僅可簡單填充毛細管,使實驗操作的難度降低,且可大大增快分離速度;含有AuNPs的聚合物溶液在適當地保存下,在數個月實驗下均可得到極高再現性的結果。下圖是比較AuNPs對分離DNA片段的影響,樣品marker V marker VIDNA標準樣品,鹼基對數目從2176 bp51 bp共有31個片段,由電泳圖可知加入AuNPsPEO溶液,可以得到快速高分離效率的結果。

  本實驗室應用AuNPs分離DNA的第二項技術:我們嘗試應用AuNPs於分析大片段的DNA。所謂大片段的DNA是指鹼基對數目在幾個kilobase以上的DNA片段,用毛細管分離大DNA片段的難度在於聚合物所形成的孔洞大小無法有效的篩分DNA,如果要有效地分離大DNA片段,需要用極稀的聚合物溶液及用低電場或是在實驗中使用脈衝電場的方式利用長時間(數小時到數日)才有辦法得到好的分離結果。我們藉由AuNPsDNA之間的作用力分離大片段DNA,我們在AuNPs的表面修飾聚合物分子,我們稱之為AuNPPsDNA藉由與AuNPPs上所修飾的聚合物分子所產生的作用力而分離。為了增加DNAAuNPPs作用的機率,並增加其作用力,因此我們利用離心的方式濃縮AuNPPs,然後再將之配置成適合的濃度進行實驗。下圖是我們使用5X AuNPPs分離HMW DNA(從8千多鹼基對到48千多鹼基對,共13peak),除了兩跟8千多的peak無法分離開之外,其餘的大DNA片段都可以在六分半鐘內分離。


 

Research interests:

Bioanalysis

Nanoscience