АППАРАТ ДЛЯ СИНТЕЗА ОЛИГО(ПОЛИ)НУКЛЕОТИДОВ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для синтеза фрагментов молекул ДНК и РНК в автоматическом режиме, и может использоваться в молекулярной биологии, генной инженерии, медицине и биотехнологиях.
Известные аппараты для синтеза олиго(поли)нуклеотидов имеют реакционную камеру с реакционными ячейками, в которые помещены матрицы и в которые в определенной последовательности добавляют химические реагенты. Используемые в процессе синтеза реагенты могут быть разделены на две группы:
1-я группа - мономеры, т.е. реагенты, содержащие вещества, присоединяемые в качестве звеньев к олигонуклеотидной цепи;
2-я группа - вспомогательные реагенты, обеспечивающие химический процесс присоединения звеньев олигонуклеотидной цепи.
Известен, например, аппарат для осуществления синтеза органических соединений, имеющий множество отдельных ячеек для протекания в них химических реакций, выполненных с возможностью перемещения к трубопроводам с химическими реагентами [Патент США №6267930, МПК B01J 19/00; В01J 4/00].
Известен другой аппарат, предназначенный для осуществления синтеза молекулярных структур, включающий реакционную камеру со множеством отдельных ячеек, в которые подают реагенты в определенной последовательности [Патент США №7 314 708, МПК B01J 19/00].
Известен также аппарат для синтеза олиго(поли)нуклсотидов, позволяющий синтезировать множество олигонуклеотидов различной структуры одновременно, который содержит реакционную камеру, внутри которой располагаются реакционные ячейки, открытые в атмосферу реакционной камеры, систему подачи химических реагентов, включающую сосуды для химических реагентов, трубопроводную арматуру с клапанами и выходную линию подачи, выходящую во внутреннее пространство камеры [Патент США №5368823, МПК С12М 001/00]. Трубопроводная арматура соединяет сосуды, содержащие химические реагенты, с выходной линией подачи, так что указанная линия подачи может быть заполнена одним или несколькими указанными химическими реагентами.
Этот синтезатор является ближайшим аналогом предлагаемого и принят за прототип полезной модели.
В прототипе для каждого мономера используется отдельный сосуд и в итоге аппарат содержит 4-12 сосудов для химических реагентов-мономеров, что обеспечивает возможность одновременно синтезировать олигонуклеотиды с 4-12 различными звеньями. Однако, потребность в синтезе олигонуклеотидов с модифицированными звеньями увеличивается и такое количество различных химических реагентов-мономеров становится недостаточным. Это означает, что необходимо увеличивать количество сосудов, в которые помещаются специальные мономеры. Специальные мономеры являются дорогими реагентами и могут использоваться в конкретном синтезе в малых количествах, при этом заполнение даже небольшого сосуда и трубопроводной системы таким реагентом становится затратным.
Полезная модель решает задачу снижения стоимости осуществления синтеза олигонуклеотидов, в реализации которого участвуют специальные дополнительные мономеры.
Поставленная задача решается тем, что предлагается аппарат для синтеза олиго(поли)нуклеотидов, включающий реакционную камеру, имеющую внутреннее пространство, в котором размещены реакционные ячейки, выполненные в форме емкостей, открытых во внутреннее пространство названной реакционной камеры, средство подачи химических реагентов в названные реакционные ячейки, содержащее емкости для химических реагентов, и средство дозированной подачи их в названные реакционные ячейки, а также средство удаления химических реагентов из названных реакционных ячеек, у которого во внутреннем пространстве реакционной камеры расположены резервуары с дополнительными химическими реагентами, открытые во внутреннее пространство названной реакционной камеры и средство дозированного перемещения дополнительных химических реагентов из названных резервуаров в реакционные ячейки.
Средство дозированного перемещения дополнительных химических реагентов может быть выполнено в форме дозатора и с возможностью его перемещения в горизонтальном и/или вертикальном направлении.
Резервуары с дополнительными химическими реагентами могут быть расположены с возможностью перемещения в горизонтальном и/или вертикальном направлении.
Реакционные ячейки, как правило, расположены в реакционной камере рядами, что позволяет экономить место. Резервуары с дополнительными химическими реагентами могут быть также расположены в реакционной камере рядами с той же целью.
Аппарат может быть снабжен средством управления и контроля, выполненным в форме программируемой ЭВМ.
Средство удаления химических реагентов из реакционных ячеек может выполнено в виде емкости для отработанных химических реагентов, соединенной со всеми реакционными ячейками, и вакуумного насоса, установленного таким образом, чтобы обеспечивать поступление отработанных химических реагентов из реакционных ячеек в названную емкость.
Для обеспечения защиты химических реактивов от содержащихся в атмосфере кислорода и водных паров внутреннее пространство реакционной камеры может быть заполнено инертным газом.
Резервуары с дополнительными химическими реагентами могут быть снабжены крышками, или пленочными покрытиями для предотвращения испарения химического реагента и для защиты резервуаров от попадания других реагентов.
Резервуары с дополнительными химическими реагентами могут быть расположены с возможностью перемещения в горизонтальном и/или вертикальном направлении.
Реакционные ячейки могут быть расположены с возможностью перемещения в горизонтальном и/или вертикальном направлении.
Аппарат может также содержать емкость с промывочным реагентом и средство промывки средства дозированного перемещения дополнительных химических реагентов.
Средство дозированного перемещения дополнительных химических реагентов может быть выполнено в форме шприц-насоса с электронным управлением перемещением поршня.
Дополнительные химические реагенты могут находиться в резервуарах в сухом виде, а аппарат в этом случае снабжен емкостью с растворителем для дополнительных химических реагентов и средством подачи растворителя в резервуары с дополнительными химическими реагентами.
Резервуары с дополнительными химическими реагентами, снабженные пленочными покрытиями или крышками, могут быть заполнены инертным газом.
Предлагаемый аппарат изображен на рисунке, где: 1 - источник инертного газа, 2 - реакционная камера, 3 - газовые трубопроводы, 4 - газовые клапаны, 5 - емкости с химическими реагентами, 6 - жидкостные трубопроводы, 7 - дозирующие клапаны, 8 - газовый клапан, 9 - газовый клапан, 10 - газовый клапан, 11 - емкость с промывочным реагентом, 12 - дозирующий клапан, 13 - игла автодозатора, 14 - манипулятор, 15 - резервуары с дополнительными химическими реагентами, 16 - дозирующий клапан, 17 - реакционная ячейка, 18 - сливной клапан, 19 - средство управления и контроля (ЭВМ), 20 - сливной коллектор, 21 - сливной клапан, 22 - сливная емкость, 23 - вакуумный насос.
Предлагаемый аппарат работает следующим образом.
Внутреннее пространство реакционной камеры 2 от источника 1 заполняется инертным газом.
В реакционные ячейки 17, на дне которых имеется пористая перегородка, помещается носитель, на котором осуществляется синтез целевого олиго(поли)нуклеотида. Носитель может быть выполнен из стекла, пластика, и других пригодных для этих целей материалов.
Для выполнения основного цикла синтеза химические реагенты под действием избыточного давления инертного газа из емкостей с химическими реагентами 5 через жидкостные трубопроводы 6 и дозирующие клапаны 7 под управлением средства управления и контроля 19 подаются в реакционные ячейки 17. Избыточное давление инертного газа в емкостях с химическими реагентами 5 обеспечивается путем подачи инертного газа от источника инертного газа 1 через газовые трубопроводы 3 и газовые клапаны 4. Для подачи дополнительных химических реагентов открывается газовый клапан 10 и емкость с промывочным реагентом 11 подключается к вакуумному насосу 23, за счет работы которого в емкости с промывочным реагентом 11 создается отрицательное давление. После этого газовый клапан 10 закрывается, а манипулятор 14 располагает иглу автодозатора 13 над одним из резервуаров с дополнительными химическими реагентами 15 в позиции А и погружает иглу авто дозатора 13 в этот резервуар, далее открывается дозирующий клапан 12 и, ввиду наличия отрицательного давления в емкости с промывочным реагентом 11, производится втягивание дополнительного химического реагента в иглу автодозатора 13. После того как необходимое количество реагента втянуто в иглу автодозатора 13, дозирующий клапан 12 закрывается. Далее открывается газовый клапан 9 и в емкости с промывочным реагентом 11 создается избыточное давление, а манипулятор 14 располагает иглу автодозатора 13 в позиции Б над одной из реакционных ячеек 17 и открывается дозирующий клапан 12, обеспечивая подачу дополнительного химического реагента в выбранную реакционную ячейку 17. После того как заданное количество реагента будет подано в реакционную ячейку 17 дозирующий клапан 12 закрывается и манипулятор 14 перемещает иглу автодозатора 13 в позицию В над сливным коллектором 20. Далее открываются дозирующий клапан 12, обеспечивая подача промывочной жидкости из емкости 11 через иглу автодозатора 13, и дозирующий клапан 16, обеспечивая подачу промывочной жидкости на внешнюю сторону иглы автодозатора. Таким образом, перед дозированием последующего реагента обеспечивается удаление остатков ранее использованного дополнительного реагента в сливной коллектор. Отработанная промывочная жидкость вместе с растворенными остатками использованного дополнительного химического реагента из сливного коллектора 20 через сливной клапан 21 перемещается в сливную емкость 22 за счет разрежения, создаваемого вакуумным насосом 23.
Все описанные действия аппарат выполняет, следуя командам от средства управления и контроля (ЭВМ) 19.
Таким образом, описанный аппарат позволяет производить синтез большого количества олиго(поли)нуклеотидов различной структуры одновременно, в том числе используя для этого дополнительные химические реагенты. При этом увеличение количества используемых в течение одного синтеза дополнительных химических реагентов, вследствии применения автодозатора, не требует установки в аппарате отдельных дозаторов и трубопроводов для каждого реагента, а дорогостоящие дополнительные химические реагенты расходуются только на проведение реакции синтеза и не расходуются на заполнение жидкостных трубопроводов, что ведет к снижению стоимости аппарата, так и снижению затрат реактивов на проведение синтеза.