磁珠法核酸提取

发布时间:

2024-05-17 15:14

磁珠法核酸提取

随着疫情相关信息的传播,许多先前不为大众所知的诊断行业专业名词逐渐变得家喻户晓,如核酸检测、试剂盒、咽拭子、假阴性等等。我们在进行核酸检测的时候,通常需要在检测之前经历核酸提取这一步骤,简单来说将病毒的核酸从我们采集的样本当中提取出来,以用于后续实验。通过对磁珠进行一定的包被(如硅基、氨基、羧基等),从而可以实现对核酸的高通量、自动化提取,这一技术产生于20世纪80年代,已经有了成熟的试剂盒并形成为产业。

磁珠法核酸提取法基本原理:

首先,磁珠是一类特殊的纳微米材料,它们的尺寸通常在零点几微米到几微米之间,仅为一根头发丝直径的十几分之一到几十分之一,肉眼是无法观测到单个磁珠的。

其次,它们具有超顺磁性,在磁场中可以向一侧迅速移动,聚集在一起,而去除磁场后又能够迅速恢复到分散状态。

再次,用于核酸提取的磁珠表面具有特定的性质,在某些条件下能够将病毒核酸吸附在表面,在另一些条件下又能将病毒核酸从表面释放下来,用于后续的检测步骤。核酸结合到磁珠上主要依靠静电作用、疏水作用和氢键作用。细胞或组织在裂解液作用下,其中的DNA/RNA被释放出来。此时经过表面修饰的超顺磁性氧化硅纳米磁珠即与核酸进行“特异性结合”,形成“核酸-磁珠复合物”。然后在外加磁场的作用下,复合物即分离出来。而后经过洗脱液洗去非特异性吸附的杂质、去盐、纯化后,即得到欲提取的核酸物质。

磁珠如何与核酸结合实现提取功能? 

核酸作为一种生物大分子,之所以能够在水溶液中稳定分散不沉淀,是由于三种非共价作用力的存在:(1)静电相互作用(2)范德华力(3)氢键。核酸分子具有多个磷酸基团,呈现高度负电性,分子间互相排斥从而避免发生团聚。此外,核酸分子在水溶液中通过氢键与范德华力结合了大量的水分子在其周围,形成一个水化层,也阻止了分子间的聚集。因此,要使得核酸分子结合到磁珠表面,必须削弱上述作用力,屏蔽溶液中的静电斥力,同时破坏核酸分子表面的水化层,使其能够与磁珠表面相接触,进而产生吸附。

磁珠法核酸提取步骤:

一般可以分为四步:裂解——结合——洗涤——洗脱。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图一:磁珠法核酸提取过程示意图

磁珠法核酸提取试剂盒的优势

①能够实现自动化、大批量操作,目前96通道的核酸自动提取仪,用一个样品的提取时间即可实现对96个样品的处理,符合生物学高通量的操作要求,使得传染性疾病爆发时能够进行快速及时的应对(例如新冠肺炎),这一特点使得传统方法望尘莫及;

②操作简单、用时短,整个提取流程只有四步,大多可以在30分钟内完成;

③不使用传统方法中的苯酚、氯仿等有毒试剂,对实验操作人员的伤害减少,完全符合现代环保理念;

④磁珠与核酸的特异性结合使得提取的核酸纯度高、浓度大。

如何评估磁珠法提取核酸的效果?

这里给出三个评价尺度:

Purity(纯度),具体而言是磁珠提取后的核酸中含有多少非核酸类的杂质残留,如蛋白、盐、多糖等。该指标通常用吸光度比值(A260/A280和A260/A230)来衡量。

Q指的是Quality(质量),磁珠提取后的核酸尤其是较长的基因组核酸应保持其完整性,不应出现断裂或降解等现象。该指标可通过简单的凝胶电泳或者复杂一些的特定PCR及微流控芯片进行评估。

R指的是Recovery(收率),磁珠提取过程应当尽量将所有的核酸都能从样本中提取出来。高收率对于核酸检测尤其是疾病早期检测的灵敏度至关重要,在疾病早期,样本中的病原体核酸含量通常较低,如果不能提取到所有核酸,那么很容易出现假阴性,导致漏检。

随着基因检测、个性化给药、产前诊断等的普及,在生物行业各领域都追求高通量、自动化,传统DNA提取方法的局限愈来愈明显,而磁珠法DNA提取的优势则愈来愈明显:能够实现自动化、大批量操作;操作简单、用时短;不使用传统方法中的苯、氯仿等有毒试剂,完全符合现代环保理念;与核酸的特异性结合使得提取的核酸纯度高、浓度大。

上海领骏生物科技有限公司成立于2016年,位于上海市青浦区张江云立方园区。公司长期致力于生物领域内相关产品的研发、生产和销售,产品主要包括磁性纳米材料和磁珠法核酸提取纯化试剂。公司一直坚持以“质量、诚信、团结、奋进”为宗旨,严格规范质量管理体系,持续创新、精益求精,为客户提供优质的产品和服务,被认定为上海市专精特新企业。

 

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