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核酸脂质纳米粒科普——超滤管规格

发布日期:2021/10/22 10:42:44


在上一期的核酸脂质纳米粒主题文章中,我们列举了后处理的步骤及细节,其中一项关键内容——超滤除溶剂——使用的就是市面上较为常见的超滤管。但看似相同的超滤管实际上有多种规格,通常以相对分子质量(Dal或kD)来标示,如10 kD、50 kD、100 kD等。数字越大,代表了滤膜的孔径越大,截留下来的物质分子量也相应更大。

 

在我们销售微流控仪器时,就经常会接到客户的提问:究竟多少规格的超滤管适合自己制作的核酸脂质纳米粒呢?同时,我们也发现,尽管有些客户包裹的是相似长度的核酸,使用的超滤管规格却完全不同。因此在这篇文章中,我们将通过计算来确定使用的超滤管规格。


一般而言,为了保证我们需要的物质能够几乎完全被截留,选用的规格大小在目标物质的分子量的1/3甚至1/4较为合适(这是在蛋白组学、生物化学等领域的一个经验值,也可根据实际产物进行调整)。规格过大会导致大部分目标产物流失;规格过小则会导致超滤时间急剧增大,这对于在有机溶剂中不稳定的核酸脂质纳米粒而言是致命的。


确定了规格大小和目标物质分子量之间的比例后,下一步需要确定目标物质的相对分子质量。在这里,首先需要明确相对分子质量(Mr)单位Dal与物质的摩尔质量(M)单位g/mol之间的关系。相对分子质量是该分子的质量与“一个12C原子质量的1/12”的比值;摩尔质量则是单位物质的量的物质所具有的质量——看似非常绕,但实际上两者的数值是相等的。例如胆固醇的摩尔质量为386.65 g/mol,而一个胆固醇分子的相对分子质量也为386.65 Dal,其中不同就是摩尔质量是一个宏观整体的概念,而相对分子质量则需要确定对象的具体情况,对于核酸而言就是要确认组成核酸的碱基数量。在氮磷比计算一文中,我们提到碱基的平均摩尔质量为330 g/mol,所以一个碱基的相对分子质量为330 Dal。


假设我们的mRNA具有n个碱基,则其相对分子质量为330n Dal,如果我们希望这个值为超滤管规格的3倍,则意味着超滤管的规格不得大于110n Dal,由此我们就可以得到下方一个简单的表格。


由此我们可以看到,其关系直接明了。在实际使用过程中,超滤管通常不会超过100 kD,因此,只要我们的核酸碱基超过909个,便可以使用100 kD的超滤管。当然,为了保险起见,也可以使用50 kD超滤管。需要注意的是,以上均以mRNA为例。如果为短链siRNA,通常在一个纳米粒中会有多个的siRNA链,因而在计算的时候要乘以相对应的数量。


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