マイクロチップキャピラリー電気泳動中のDNAオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション熱力学

毛細血管電気泳動（CE）は、帯電した種の分離と特性を実現するための強力な分析ツールです。CE分離中に種を反応させるために、局所濃度が変化し、非平衡状態につながります。このような非平衡反応種を使用して実験データを解釈することは、システムに関与する多数の変数のために非重要です。この作業では、マイクロチップキャピラリー電気泳動における短い相互作用SSDNAの電気動態輸送をシミュレートするために、COMSOL多目的ベースの数値モデルを開発します。パラメトリックシミュレーションの完全なスイープを使用して、解離定数k（d）、および結果として生じるDSDNAピークμ（W）の可動性の観察されたモビリティに対するDNAの濃度の重要性を調べます。観察された移動度は、SSDNA濃度だけでなく、DNA濃度とK（d）に強く依存しており、この依存を理解するための関係を発達させることがわかります。さらに、相互作用する10塩基ssDNAの実験的マイクロチップキャピラリー電気泳動測定と、緩衝液イオン強度、DNA濃度、およびDNA配列の変化との補完を示して、システム平衡を変化させます。次に、結果を熱力学的に計算されたk（d）値と比較します。

Capillary electrophoresis (CE) is a powerful analytical tool for performing separations and characterizing properties of charged species. For reacting species during a CE separation, local concentrations change leading to nonequilibrium conditions. Interpreting experimental data with such nonequilibrium reactive species is nontrivial due to the large number of variables involved in the system. In this work we develop a COMSOL multiphysics-based numerical model to simulate the electrokinetic mass transport of short interacting ssDNAs in microchip capillary electrophoresis. We probe the importance of the dissociation constant, K(D), and the concentration of DNA on the resulting observed mobility of the dsDNA peak, μ(w), by using a full sweep of parametric simulations. We find that the observed mobility is strongly dependent on the DNA concentration and K(D), as well as ssDNA concentration, and develop a relation with which to understand this dependence. Furthermore, we present experimental microchip capillary electrophoresis measurements of interacting 10 base ssDNA and its complement with changes in buffer ionic strength, DNA concentration, and DNA sequence to vary the system equilibria. We then compare our results to thermodynamically calculated K(D) values.