Vereinfachte Blut-DNA/RNA-Extraktion mit magnetischen Perlen auf Silica-Basis

1.Einführung

Magnetische Perlen auf Silica-Basis, Wird bei der Nukleinsäureextraktion verwendet, stellen eine zentrale und ausgereifte Technologie der modernen Molekularbiologie dar, medizinische Diagnostik, und Gentests. Ihr Grundprinzip ist der Einsatz oberflächenmodifizierter magnetischer Nanopartikel (magnetische Perlen) die spezifisch an Nukleinsäuren binden (DNA oder RNA) über elektrostatische Wechselwirkungen und hydrophobe Kräfte unter spezifischen Pufferbedingungen, Ermöglicht die Trennung und Reinigung von Nukleinsäuren durch die Anwendung eines externen Magnetfelds.

2. Grundprinzip: Warum adsorbieren Magnetkügelchen auf Kieselsäurebasis Nukleinsäuren??

Der Kern von Magnetkügelchen auf Silikatbasis besteht aus magnetischen Materialien wie Eisenoxid (Fe₃O₄), mit einer Silikatschicht überzogen (SiO₂). Unter bestimmten Bedingungen, Die Silica-Oberfläche kann Nukleinsäuren binden, hauptsächlich durch hydrophobe Wechselwirkungen und Wasserstoffbrückenbindungen unter Bedingungen mit hohem Salzgehalt und niedrigem pH-Wert.

2.1 Lyse und Bindung:

Unter Einwirkung eines Lysepuffers (enthalten typischerweise hohe Konzentrationen chaotroper Salze wie Guanidinhydrochlorid oder Guanidinisothiocyanat) und Reinigungsmittel, die Zellmembranen und Kernmembranen im Blut sind gestört, Freisetzung von Nukleinsäuren.

Gleichzeitig, Hohe Konzentrationen chaotroper Salze stören die Wasserstoffbrückenbindungsstruktur zwischen Wassermolekülen, eine bilden “Salzbrücke” um die Nukleinsäuren und Magnetkügelchen herum. Dadurch wird die negative Ladung des Nukleinsäurephosphat-Rückgrats neutralisiert, Beseitigung der elektrostatischen Abstoßung zwischen Nukleinsäuremolekülen.

Dadurch werden die ursprünglich hydrophilen Nukleinsäuren in einen hydrophoben Zustand überführt, Dadurch können sie über hydrophobe Wechselwirkungen effizient an der hydrophoben Oberfläche der auf Siliciumdioxid basierenden Magnetkügelchen adsorbieren.

2.2 Waschen:

Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, Die mit Nukleinsäuren gebundenen Magnetkügelchen werden von der Röhrchenwand angezogen, und der Überstand (Verunreinigungen wie Proteine ​​enthalten, Häm, Lipide, und Salzionen) wird verworfen.

A 70%-80% Ethanol-Waschlösung wird hinzugefügt. Ethanol hält die Bindung zwischen den Nukleinsäuren und den Magnetkügelchen aufrecht und löst und wäscht hydrophile Verunreinigungen wie Proteine ​​und Salze effektiv auf. Die hydrophoben Nukleinsäure-Magnetkügelchen-Komplexe bleiben gebunden.

2.3 Elution:

Anschließend die Ethanol-Waschlösung verwerfen und trocknen lassen, ein salzarmer oder salzfreier Elutionspuffer (wie TE-Puffer oder steriles Wasser) wird hinzugefügt.

Die Umgebung mit geringer Ionenstärke stört die “Salzbrücke,” Wassermoleküle können die Nukleinsäuren rehydrieren, Wiederherstellung ihrer Hydrophilie und negativen Ladung. Dadurch lösen sich die Nukleinsäuren von der hydrophoben Oberfläche der Magnetkügelchen und lösen sich im Elutionspuffer auf.

Endlich, unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, Der Elutionspuffer mit reinen Nukleinsäuren wird in ein neues Röhrchen überführt, Abschluss der Extraktion.

3. Vorteile bei der Nukleinsäureextraktion im Blut

Im Vergleich zu herkömmlichen Phenol-Chloroform-Extraktions- und Zentrifugalsäulenmethoden, Die Silica-Magnetbead-Methode bietet erhebliche Vorteile bei der Verarbeitung von Vollblutproben:

• Automatisierung und hoher Durchsatz: Der gesamte Prozess lässt sich problemlos an Formate wie 96-Well-Platten anpassen, Dadurch eignet es sich hervorragend für die Automatisierung mit Liquid-Handling-Arbeitsplätzen. Dadurch wird der Probendurchsatz deutlich erhöht, Erfüllung der Anforderungen groß angelegter klinischer Tests.
• Einfache und schnelle Bedienung: Eliminiert die Notwendigkeit mehrerer Zentrifugationsschritte und umständlicher Flüssigkeitstransfers, Reduzierung manueller Vorgänge und Bearbeitungszeit. Der gesamte Vorgang ist in der Regel innerhalb von abgeschlossen 20-40 Minuten.
• Hohe Sicherheit: Vermeidet die Verwendung giftiger Reagenzien wie Phenol und Chloroform, Dies macht es sicherer für Bediener und Umwelt.
• Hohe Extraktionsqualität: Entfernt wirksam viele Hemmstoffe im Blut, wie Häm, Immunglobuline, und Lactoferrin. Die resultierenden Nukleinsäuren sind von hoher Reinheit und Integrität, Dadurch sind sie ideal für Downstream-Anwendungen wie PCR, qPCR, und Sequenzierung.
• Flexibilität: Die Mengen an Magnetkügelchen und Reagenzien können je nach Ausgangsprobenvolumen flexibel angepasst werden (von wenigen Mikrolitern bis zu mehreren Millilitern).
• Hohe Wiederherstellungsrate: Bietet eine höhere Effizienz bei der Rückgewinnung von Nukleinsäuren niedriger Konzentration im Vergleich zu Zentrifugalsäulenmethoden.

4. Spezifische Anwendungen

Die Technologie zur Extraktion von Silica-Magnetkügelchen aus Blut und Nukleinsäure wird häufig eingesetzt:

Diagnostik von Infektionskrankheiten: Viruslasttest auf Krankheitserreger wie HIV, HBV, HCV, und SARS-CoV-2.

Nicht-invasive pränatale Tests (NIPT): Extraktion fetaler zellfreier DNA aus mütterlichem peripherem Blut für das Screening genetischer Krankheiten.

Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) Erkennung: Wird zur Krebsfrüherkennung verwendet, Überwachung der Wirksamkeit der Behandlung, und Prognoseeinschätzung.

Forensik: Extraktion von DNA aus Blutflecken und anderen Tatortbeweisen zur Erstellung von STR-Profilen und zur persönlichen Identifizierung.

Blutbank-Screening: Nukleinsäure-Screening von Spenderblut auf Krankheitserreger.

Genetische Krankheitsforschung: Extraktion von gDNA aus Blutproben zur genetischen Mutationsanalyse.

5. Anwendungsfall des auf Kieselsäure basierenden Magnetkügelchenprodukts von Shanghai Lingjun 160014 in der Nukleinsäureextraktion im Blut

Verwendung von Lingjun Bios 160014 Magnetkügelchen auf Kieselsäurebasis zusammen mit dem Blood Genomic DNA Extraction Kit von Lingjun auf dem automatisierten Nukleinsäureextraktions- und -reinigungssystem LJbio-32H, Genomische DNA wurde aus vier Blutproben extrahiert.

Die experimentellen Ergebnisse sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

Probe	Nummer	260/280	260/230	Konz. (von/ul)	Nukleinsäureausbeute (μg)
Blutprobe 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	Durchschn	1.8065	1.932	88.13	8.8
Blutprobe 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	Durchschn	1.791	2.028	100.28	10
Blutprobe 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	Durchschn	1.7975	2.0225	105.1	10.5

Agarosegelelektrophorese:

Analyse der Ergebnisse:

Genomische DNA wurde aus allen drei Proben stabil extrahiert,Die 260/280 Verhältnisse waren alle oben 1.79, und die 260/230 Verhältnisse waren alle oben 1.9.

Der Ertrag aus 200 μL-Proben waren oben 8 μg, ausreichend für nachgelagerte Anwendungen,und Die Elektrophoresebanden waren intakt, ohne Verschlechterung oder Verschmieren.

6.Abschluss

Die Silica-Magnetkügelchen-Methode hat sich zur Goldstandardtechnologie für die Nukleinsäureextraktion aus Vollblut/Blutproben entwickelt. Es gleicht die Effizienz perfekt aus, Qualität, Durchsatz, und Automatisierung, Bereitstellung umfassender Unterstützung für die moderne molekulare Diagnostik und Life-Science-Forschung. Sein physikalisch-chemisches Prinzip “hohe Salzbindung, salzarme Elution” ist einfach und dennoch hocheffizient. Durch kontinuierliche Prozessoptimierung und Verbesserungen der Reagenzformulierung, Es erfüllt die Anforderungen verschiedener komplexer Proben und anspruchsvoller nachgelagerter Anwendungen.

Die Entwicklung der Präzisionsmedizin und der personalisierten Diagnostik erfordert eine höhere Sensibilität, Geschwindigkeit, und Automatisierung bei der Extraktion von Blut-Nukleinsäuren. Die Silica-Magnetkügelchen-Technologie wird weiterhin der Haupttreiber für Innovation und Fortschritt in diesem Bereich sein.

Anbieter

Shanghai Lingjun Biotechnology Co., Ltd.wurde gegründet in 2016 Das ist ein professioneller Hersteller von biomagnetischen Materialien und Nukleinsäure-Extraktionsreagenzien.

Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung in der Extraktion und Reinigung von Nukleinsäuren, Proteinreinigung, Zelltrennung, Chemilumineszenz, und anderen technischen Bereichen.

Unsere Produkte werden in vielen Bereichen weit verbreitet eingesetzt, wie zum Beispiel medizinische Tests, Gentests, universitäre Forschung, genetische Zucht, und so weiter. Wir liefern nicht nur Produkte, sondern können auch OEM übernehmen, ODM, und andere Bedürfnisse. Wenn Sie einen entsprechenden Bedarf haben, Nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf .