تبسيط عملية استخلاص DNA/RNA في الدم باستخدام الخرز المغناطيسي المعتمد على السيليكا

1.مقدمة

الخرز المغناطيسي القائم على السيليكا, المستخدمة في استخراج الحمض النووي, تمثل التكنولوجيا الأساسية والناضجة في البيولوجيا الجزيئية الحديثة, التشخيص الطبي, والاختبارات الجينية. يتضمن مبدأهم الأساسي استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية المعدلة سطحيًا (الخرز المغناطيسي) التي ترتبط على وجه التحديد بالأحماض النووية (الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي) عبر التفاعلات الكهروستاتيكية والقوى الكارهة للماء في ظل ظروف عازلة محددة, تمكين فصل وتنقية الأحماض النووية من خلال تطبيق مجال مغناطيسي خارجي.

2. المبدأ الأساسي: لماذا تمتص الخرزات المغناطيسية القائمة على السيليكا الأحماض النووية؟?

يتكون قلب الخرز المغناطيسي القائم على السيليكا من مواد مغناطيسية مثل أكسيد الحديد (الحديد₃O₄), مغلفة بطبقة من السيليكا (SiO₂). في ظل ظروف محددة, يمكن أن يرتبط سطح السيليكا بالأحماض النووية, في المقام الأول من خلال التفاعلات الكارهة للماء والترابط الهيدروجيني في ظل ظروف عالية الملح ومنخفضة الرقم الهيدروجيني.

2.1 تحلل وملزمة:

تحت تأثير المخزن المؤقت للتحلل (تحتوي عادةً على تركيزات عالية من أملاح الفوضى مثل هيدروكلوريد الجوانيدين أو إيزوثيوسيانات الجوانيدين) والمنظفات, تتعطل أغشية الخلايا والأغشية النووية في الدم, إطلاق الأحماض النووية.

معًا, تركيزات عالية من الأملاح الفوضوية تعطل بنية الترابط الهيدروجيني بين جزيئات الماء, تشكيل أ “جسر الملح” حول الأحماض النووية والخرز المغناطيسي. هذا يحيد الشحنة السالبة للعمود الفقري للحمض النووي, القضاء على التنافر الكهروستاتيكي بين جزيئات الحمض النووي.

وهذا يحول الأحماض النووية المحبة للماء في الأصل إلى حالة كارهة للماء, مما يسمح لهم بالامتصاص بكفاءة على السطح الكاره للماء للخرز المغناطيسي القائم على السيليكا عبر التفاعلات الكارهة للماء.

2.2 غسل:

تحت تأثير المجال المغناطيسي, تنجذب الخرزات المغناطيسية المرتبطة بالأحماض النووية إلى جدار الأنبوب, والطاف (تحتوي على شوائب مثل البروتينات, الهيم, الدهون, وأيونات الملح) يتم التخلص منها.

أ 70%-80% يضاف محلول غسيل الإيثانول. يحافظ الإيثانول على الارتباط بين الأحماض النووية والخرز المغناطيسي بينما يقوم بإذابة وغسل الشوائب المحبة للماء مثل البروتينات والأملاح بشكل فعال. تظل مجمعات الخرزات المغناطيسية والحمض النووي الكارهة للماء مرتبطة.

2.3 شطف:

بعد التخلص من محلول غسل الإيثانول والسماح له حتى يجف, محلول شطف قليل الملح أو خالي من الملح (مثل TE العازلة أو الماء المعقم) يضاف.

بيئة القوة الأيونية المنخفضة تعطل “جسر الملح,” السماح لجزيئات الماء بإعادة ترطيب الأحماض النووية, استعادة محبتهم للماء والشحنة السلبية. يؤدي هذا إلى انفصال الأحماض النووية عن السطح الكاره للماء للخرزات المغناطيسية وتذوب في المخزن المؤقت للشطف.

أخيراً, تحت تأثير المجال المغناطيسي, يتم نقل المخزن المؤقت للشطف الذي يحتوي على أحماض نووية نقية إلى أنبوب جديد, استكمال الاستخراج.

3. مزايا في استخراج الحمض النووي في الدم

بالمقارنة مع طرق استخلاص الفينول كلوروفورم التقليدية وطرق عمود الطرد المركزي, توفر طريقة حبة السيليكا المغناطيسية مزايا كبيرة لمعالجة عينات الدم الكاملة:

• الأتمتة والإنتاجية العالية: يمكن بسهولة تكييف العملية برمتها مع تنسيقات مثل لوحات 96-جيدا, مما يجعلها مناسبة للغاية للأتمتة باستخدام محطات عمل معالجة السوائل. وهذا يزيد بشكل كبير من إنتاجية العينة, تلبية متطلبات الاختبارات السريرية واسعة النطاق.
• عملية بسيطة وسريعة: يلغي الحاجة إلى خطوات طرد مركزي متعددة وعمليات نقل سائلة مرهقة, تقليل العمليات اليدوية ووقت المعالجة. عادةً ما يتم إكمال الإجراء بأكمله في الداخل 20-40 دقائق.
• سلامة عالية: يتجنب استخدام الكواشف السامة مثل الفينول والكلوروفورم, مما يجعلها أكثر أمانًا للمشغلين والبيئة.
• جودة استخلاص عالية: يزيل بشكل فعال مثبطات الوفرة العالية في الدم, مثل الهيم, الغلوبولين المناعي, واللاكتوفيرين. وتكون الأحماض النووية الناتجة ذات درجة نقاء وسلامة عالية, مما يجعلها مثالية للتطبيقات النهائية مثل PCR, qPCR, والتسلسل.
• المرونة: يمكن تعديل كميات الخرز المغناطيسي والكواشف بمرونة بناءً على حجم العينة الأولية (من بضعة ميكرولتر إلى عدة ملليلتر).
• ارتفاع معدل الاسترداد: يوفر كفاءة أفضل في استعادة الأحماض النووية منخفضة التركيز مقارنة بطرق عمود الطرد المركزي.

4. تطبيقات محددة

يتم استخدام تكنولوجيا استخراج الحمض النووي للدم من حبة السيليكا المغناطيسية على نطاق واسع في:

تشخيص الأمراض المعدية: اختبار الحمل الفيروسي لمسببات الأمراض مثل فيروس نقص المناعة البشرية, التهاب الكبد الوبائي, التهاب الكبد الوبائي, والسارس-كوف-2.

اختبارات ما قبل الولادة غير الغازية (NIPT): استخراج الحمض النووي الخالي من الخلايا الجنينية من الدم المحيطي للأم لفحص الأمراض الوراثية.

تعميم الحمض النووي للورم (ctDNA) كشف: يستخدم للفحص المبكر للسرطان, مراقبة فعالية العلاج, وتقييم التشخيص.

الطب الشرعي: استخراج الحمض النووي من بقع الدم وغيرها من أدلة مسرح الجريمة من أجل تحديد مواصفات STR وتحديد الهوية الشخصية.

فحص بنك الدم: فحص الحمض النووي لدم المتبرع بحثًا عن مسببات الأمراض.

أبحاث الأمراض الوراثية: استخراج gDNA من عينات الدم لتحليل الطفرة الجينية.

5. حالة تطبيق منتج الخرز المغناطيسي القائم على السيليكا في Shanghai Lingjun 160014 في استخلاص الحمض النووي في الدم

باستخدام Lingjun Bio 160014 الخرز المغناطيسي القائم على السيليكا جنبًا إلى جنب مع مجموعة Lingjun لاستخراج الحمض النووي الجينومي للدم في نظام استخلاص وتنقية الحمض النووي الآلي LJbio-32H, تم استخراج الحمض النووي الجينومي من أربع عينات دم.

وتظهر النتائج التجريبية في الشكل أدناه:

عينة	رقم	260/280	260/230	Conc. (من / ماي)	إنتاجية الحمض النووي (ميكروجرام)
عينة الدم 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	متوسط	1.8065	1.932	88.13	8.8
عينة الدم 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	متوسط	1.791	2.028	100.28	10
Blood sample 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	متوسط	1.7975	2.0225	105.1	10.5

الاغاروز هلام الكهربائي:

تحليل النتائج:

Genomic DNA was stably extracted from all three samples,ال 260/280 ratios were all above 1.79, و 260/230 ratios were all above 1.9.

The yield from 200 كانت عينات ميكرولتر أعلاه 8 ميكروغرام, sufficient for downstream applications,and The electrophoresis bands were intact, مع عدم وجود تدهور أو تلطيخ.

6.خاتمة

The silica magnetic bead method has become the gold standard technology for nucleic acid extraction from whole blood/blood samples. It perfectly balances efficiency, جودة, الإنتاجية, والأتمتة, providing robust support for modern molecular diagnostics and life science research. Its physicochemical principle of “high-salt binding, low-salt elution” is simple yet highly efficient. Through continuous process optimization and reagent formulation improvements, it meets the demands of various complex samples and stringent downstream applications.

The development of precision medicine and personalized diagnostics requires higher sensitivity, سرعة, and automation in blood nucleic acid extraction. Silica magnetic bead technology will continue to be the core driver of innovation and advancement in this field.

مزود

شركة شنغهاي لينغجون للتكنولوجيا الحيوية, المحدودة.تأسست في 2016 وهي شركة متخصصة في تصنيع المواد المغناطيسية الحيوية وكواشف استخلاص الحمض النووي.

لدينا خبرة غنية في استخراج وتنقية الحمض النووي, تنقية البروتين, فصل الخلايا, التألق الكيميائي, وغيرها من المجالات التقنية.

منتجاتنا تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات, مثل الفحوصات الطبية, الاختبارات الجينية, البحوث الجامعية, التكاثر الوراثي, وهكذا. نحن لا نقدم المنتجات فحسب، بل يمكننا أيضًا إجراء تصنيع المعدات الأصلية, أوديإم, وغيرها من الاحتياجات. إذا كان لديك حاجة ذات صلة, لا تتردد في الاتصال بنا .