Forenkling af blod-DNA/RNA-ekstraktion med silica-baserede magnetiske perler

1.Indledning

Silica-baserede magnetiske perler, anvendes til nukleinsyreekstraktion, repræsentere en kerne og moden teknologi i moderne molekylærbiologi, medicinsk diagnostik, og genetisk testning. Deres grundlæggende princip involverer brug af overflademodificerede magnetiske nanopartikler (magnetiske perler) som specifikt binder til nukleinsyrer (DNA eller RNA) via elektrostatiske interaktioner og hydrofobe kræfter under specifikke bufferforhold, muliggør separation og oprensning af nukleinsyrer gennem påføring af et eksternt magnetfelt.

2. Kerneprincip: Hvorfor adsorberer silica-baserede magnetiske perler nukleinsyrer?

Kernen af ​​silica-baserede magnetiske perler er lavet af magnetiske materialer såsom jernoxid (Fe3O4), belagt med et lag silica (SiO2). Under særlige forhold, silicaoverfladen kan binde til nukleinsyrer, primært gennem hydrofobe interaktioner og hydrogenbinding under højt salt og lav pH betingelser.

2.1 Lyse og Binding:

Under påvirkning af en lyseringsbuffer (indeholder typisk høje koncentrationer af kaotropiske salte som guanidinhydrochlorid eller guanidinisothiocyanat) og rengøringsmidler, cellemembranerne og kernemembranerne i blodet forstyrres, frigivelse af nukleinsyrer.

Samtidig, høje koncentrationer af kaotrope salte forstyrrer hydrogenbindingsstrukturen mellem vandmolekyler, danner en “saltbro” omkring nukleinsyrerne og magnetiske perler. Dette neutraliserer den negative ladning af nukleinsyrephosphat-rygraden, eliminering af elektrostatisk frastødning mellem nukleinsyremolekyler.

Dette omdanner de oprindeligt hydrofile nukleinsyrer til en hydrofob tilstand, giver dem mulighed for effektivt at adsorbere på den hydrofobe overflade af de silica-baserede magnetiske perler via hydrofobe interaktioner.

2.2 Vask:

Under påvirkning af et magnetfelt, de magnetiske perler bundet med nukleinsyrer tiltrækkes af rørvæggen, og supernatanten (indeholdende urenheder såsom proteiner, hæm, lipider, og saltioner) er kasseret.

EN 70%-80% ethanolvaskeopløsning tilsættes. Ethanol opretholder bindingen mellem nukleinsyrerne og de magnetiske perler, mens den effektivt opløser og vasker hydrofile urenheder som proteiner og salte væk. De hydrofobe nukleinsyre-magnetiske perlekomplekser forbliver bundet.

2.3 Eluering:

Efter kassering af ethanolvaskeopløsningen og lad den tørre, en saltfattig eller saltfri elueringsbuffer (såsom TE-buffer eller sterilt vand) er tilføjet.

Miljøet med lav ionstyrke forstyrrer “saltbro,” tillader vandmolekyler at rehydrere nukleinsyrerne, genoprette deres hydrofilicitet og negative ladning. Dette får nukleinsyrerne til at løsne sig fra den hydrofobe overflade af de magnetiske perler og opløses i elueringsbufferen.

Endelig, under påvirkning af et magnetfelt, elueringsbufferen indeholdende rene nukleinsyrer overføres til et nyt rør, færdiggørelse af udvindingen.

3. Fordele ved blodnukleinsyreekstraktion

Sammenlignet med traditionelle phenol-chloroform-ekstraktions- og centrifugalsøjlemetoder, den magnetiske silica-perlemetode giver betydelige fordele til behandling af fuldblodsprøver:

• Automatisering og høj gennemstrømning: Hele processen kan nemt tilpasses til formater som 96-brønds plader, hvilket gør den særdeles velegnet til automatisering ved brug af væskehåndteringsarbejdsstationer. Dette øger prøvegennemløbet i høj grad, opfylder kravene til kliniske test i stor skala.
• Enkel og hurtig betjening: Eliminerer behovet for flere centrifugeringstrin og besværlige væskeoverførsler, reducere manuelle operationer og behandlingstid. Hele proceduren afsluttes typisk inden for 20-40 minutter.
• Høj sikkerhed: Undgår brug af giftige reagenser som phenol og chloroform, gør det mere sikkert for operatører og miljøet.
• Høj ekstraktionskvalitet: Fjerner effektivt højt indhold af hæmmere i blodet, såsom hæm, immunglobuliner, og lactoferrin. De resulterende nukleinsyrer er af høj renhed og integritet, hvilket gør dem ideelle til downstream-applikationer som PCR, qPCR, og sekventering.
• Fleksibilitet: Mængderne af magnetiske perler og reagenser kan justeres fleksibelt baseret på startprøvevolumenet (fra nogle få mikroliter til flere milliliter).
• Høj restitutionsrate: Tilbyder bedre effektivitet til genvinding af lavkoncentrationsnukleinsyrer sammenlignet med centrifugalsøjlemetoder.

4. Specifikke applikationer

Silica magnetiske perler blod nukleinsyre ekstraktion teknologi er meget udbredt i:

Diagnostik af infektionssygdomme: Viral load test for patogener såsom HIV, HBV, HCV, og SARS-CoV-2.

Ikke-invasiv prænatal testning (NIPT): Udvinding af føtalt cellefrit DNA fra moderens perifere blod til genetisk sygdomsscreening.

Cirkulerende tumor-DNA (ctDNA) Opdagelse: Anvendes til tidlig kræftscreening, overvågning af behandlingens effekt, og prognosevurdering.

Forensics: Udvinding af DNA fra blodpletter og andre gerningsstedsbeviser til STR-profilering og personlig identifikation.

Blodbankscreening: Nukleinsyrescreening af donorblod for patogener.

Genetisk sygdomsforskning: Udtrækning af gDNA fra blodprøver til genetisk mutationsanalyse.

5. Anvendelse Etui af Shanghai Lingjun silica-baserede magnetiske perler Produkt 160014 i blodnukleinsyreekstraktion

Brug af Lingjun Bio's 160014 silica-baserede magnetiske perler sammen med Lingjuns Blood Genomic DNA Extraction Kit på LJbio-32H automatiserede nukleinsyreekstraktions- og oprensningssystem, genomisk DNA blev ekstraheret fra fire blodprøver.

De eksperimentelle resultater er vist i figuren nedenfor:

Prøve	antal	260/280	260/230	Konc. (af/ul)	Nukleinsyreudbytte (μg)
Blodprøve 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	gns	1.8065	1.932	88.13	8.8
Blodprøve 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	gns	1.791	2.028	100.28	10
Blodprøve 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	gns	1.7975	2.0225	105.1	10.5

Agarosegelelektroforese:

Analyse af resultater:

Genomisk DNA blev stabilt ekstraheret fra alle tre prøver,de 260/280 nøgletal var alle over 1.79, og den 260/230 nøgletal var alle over 1.9.

Udbyttet fra 200 μL prøver var over 8 μg, tilstrækkelig til downstream-applikationer,og elektroforesebåndene var intakte, uden nedbrydning eller udtværing.

6.Konklusion

Silica magnetiske perlemetoden er blevet guldstandardteknologien til nukleinsyreekstraktion fra fuldblod/blodprøver. Det balancerer perfekt effektivitet, kvalitet, gennemløb, og automatisering, at yde robust støtte til moderne molekylær diagnostik og biovidenskabelig forskning. Dens fysisk-kemiske princip om “højsalt binding, eluering med lavt saltindhold” er enkel, men yderst effektiv. Gennem kontinuerlig procesoptimering og forbedringer af reagensformulering, det opfylder kravene fra forskellige komplekse prøver og strenge downstream-applikationer.

Udviklingen af ​​præcisionsmedicin og personlig diagnostik kræver højere følsomhed, hastighed, og automatisering i blodnukleinsyreekstraktion. Silica magnetisk perleteknologi vil fortsat være den centrale drivkraft for innovation og fremskridt på dette område.

Leverandør

Shanghai Lingjun Biotechnology Co., Ltd.blev etableret i 2016 som er en professionel producent af biomagnetiske materialer og nukleinsyreekstraktionsreagenser.

Vi har stor erfaring med udvinding og oprensning af nukleinsyre, proteinoprensning, celleadskillelse, kemiluminescens, og andre tekniske områder.

Vores produkter er meget udbredt inden for mange områder, såsom medicinsk test, genetisk testning, universitetsforskning, genetisk avl, og så videre. Vi leverer ikke kun produkter, men kan også påtage os OEM, ODM, og andre behov. Hvis du har et relateret behov, er du velkommen til at kontakte os .