Simplificación de la extracción de ADN/ARN en sangre con perlas magnéticas a base de sílice

1.Introducción

Perlas magnéticas a base de sílice, utilizado en la extracción de ácidos nucleicos, representan una tecnología central y madura en la biología molecular moderna, diagnostico medico, y pruebas genéticas. Su principio fundamental consiste en el uso de nanopartículas magnéticas de superficie modificada. (cuentas magnéticas) que se unen específicamente a los ácidos nucleicos (ADN o ARN) a través de interacciones electrostáticas y fuerzas hidrofóbicas en condiciones de amortiguación específicas, permitiendo la separación y purificación de ácidos nucleicos mediante la aplicación de un campo magnético externo.

2. Principio fundamental: ¿Por qué las perlas magnéticas a base de sílice adsorben los ácidos nucleicos??

El núcleo de las perlas magnéticas a base de sílice está hecho de materiales magnéticos como el óxido de hierro. (Fe₃O₄), recubierto con una capa de sílice (SiO₂). En condiciones específicas, La superficie de sílice puede unirse a los ácidos nucleicos., principalmente a través de interacciones hidrófobas y enlaces de hidrógeno en condiciones de alto contenido de sal y bajo pH.

2.1 Lisis y unión:

Bajo la acción de un tampón de lisis. (Por lo general, contiene altas concentraciones de sales caotrópicas como clorhidrato de guanidina o isotiocianato de guanidina.) y detergentes, Las membranas celulares y las membranas nucleares de la sangre están alteradas., liberando ácidos nucleicos.

Simultáneamente, altas concentraciones de sales caotrópicas alteran la estructura de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, formando un “puente de sal” alrededor de los ácidos nucleicos y las perlas magnéticas. Esto neutraliza la carga negativa del esqueleto de fosfato del ácido nucleico., eliminar la repulsión electrostática entre moléculas de ácido nucleico.

Esto transforma los ácidos nucleicos originalmente hidrófilos en un estado hidrófobo., permitiéndoles adsorberse eficientemente en la superficie hidrofóbica de las perlas magnéticas a base de sílice a través de interacciones hidrofóbicas.

2.2 Lavado:

Bajo la influencia de un campo magnético., Las perlas magnéticas unidas con ácidos nucleicos son atraídas hacia la pared del tubo., y el sobrenadante (que contienen impurezas como proteínas, hemo, lípidos, y iones de sal) esta descartado.

A 70%-80% Se añade solución de lavado con etanol.. El etanol mantiene la unión entre los ácidos nucleicos y las perlas magnéticas mientras disuelve y elimina eficazmente las impurezas hidrófilas como proteínas y sales.. Los complejos hidrófobos de ácido nucleico y perlas magnéticas permanecen unidos.

2.3 elución:

Después de desechar la solución de lavado con etanol y dejarla secar., un tampón de elución bajo en sal o sin sal (como tampón TE o agua esterilizada) se agrega.

El entorno de baja fuerza iónica altera la “puente de sal,” Permitir que las moléculas de agua rehidraten los ácidos nucleicos., Restaurando su hidrofilicidad y carga negativa.. Esto hace que los ácidos nucleicos se desprendan de la superficie hidrófoba de las perlas magnéticas y se disuelvan en el tampón de elución..

Finalmente, bajo la influencia de un campo magnético, el tampón de elución que contiene ácidos nucleicos puros se transfiere a un tubo nuevo, completando la extracción.

3. Ventajas en la extracción de ácidos nucleicos en sangre

En comparación con los métodos tradicionales de extracción con fenol-cloroformo y columna centrífuga, El método de perlas magnéticas de sílice ofrece importantes ventajas para procesar muestras de sangre completa.:

• Automatización y alto rendimiento: Todo el proceso se puede adaptar fácilmente a formatos como placas de 96 pocillos., lo que lo hace muy adecuado para la automatización mediante estaciones de trabajo de manipulación de líquidos. Esto aumenta enormemente el rendimiento de la muestra., Satisfacer las demandas de pruebas clínicas a gran escala..
• Operación simple y rápida: Elimina la necesidad de múltiples pasos de centrifugación y transferencias de líquidos engorrosas, Reducir las operaciones manuales y el tiempo de procesamiento.. El procedimiento completo generalmente se completa dentro de 20-40 minutos.
• Alta Seguridad: Evita el uso de reactivos tóxicos como el fenol y el cloroformo., haciéndolo más seguro para los operadores y el medio ambiente.
• Alta calidad de extracción: Elimina eficazmente los inhibidores de alta abundancia en la sangre., como el hemo, inmunoglobulinas, y lactoferrina. Los ácidos nucleicos resultantes son de alta pureza e integridad., haciéndolos ideales para aplicaciones posteriores como PCR, qPCR, y secuenciación.
• Flexibilidad: Las cantidades de perlas magnéticas y reactivos se pueden ajustar de manera flexible según el volumen de muestra inicial. (desde unos pocos microlitros hasta varios mililitros).
• Alta tasa de recuperación: Ofrece una mejor eficiencia en la recuperación de ácidos nucleicos de baja concentración en comparación con los métodos de columna centrífuga..

4. Aplicaciones específicas

La tecnología de extracción de ácido nucleico en sangre con perlas magnéticas de sílice se utiliza ampliamente en:

Diagnóstico de enfermedades infecciosas: Pruebas de carga viral para patógenos como el VIH., VHB, VHC, y SARS-CoV-2.

Pruebas prenatales no invasivas (NIPT): Extracción de ADN libre de células fetales de la sangre periférica materna para la detección de enfermedades genéticas.

ADN tumoral circulante (ADNtc) Detección: Utilizado para la detección temprana del cáncer., seguimiento de la eficacia del tratamiento, y evaluación del pronóstico.

forense: Extracción de ADN de manchas de sangre y otras pruebas de la escena del crimen para elaboración de perfiles STR e identificación personal..

Detección del banco de sangre: Detección de ácidos nucleicos en sangre de donantes para detectar patógenos.

Investigación de enfermedades genéticas: Extracción de ADNg de muestras de sangre para análisis de mutaciones genéticas.

5. Caso de aplicación del producto de perlas magnéticas a base de sílice de Shanghai Lingjun 160014 en la extracción de ácidos nucleicos en sangre

Usando Lingjun Bio 160014 perlas magnéticas a base de sílice junto con el kit de extracción de ADN genómico en sangre de Lingjun en el sistema automatizado de extracción y purificación de ácidos nucleicos LJbio-32H, El ADN genómico se extrajo de cuatro muestras de sangre..

Los resultados experimentales se muestran en la siguiente figura.:

Muestra	número	260/280	260/230	concentrado. (de/ul)	Rendimiento de ácido nucleico (μg)
Muestra de sangre 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	promedio	1.8065	1.932	88.13	8.8
Muestra de sangre 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	promedio	1.791	2.028	100.28	10
Muestra de sangre 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	promedio	1.7975	2.0225	105.1	10.5

Electroforesis en gel de agarosa:

Análisis de resultados:

El ADN genómico se extrajo de forma estable de las tres muestras.,el 260/280 las proporciones estaban todas por encima 1.79, y el 260/230 las proporciones estaban todas por encima 1.9.

El rendimiento de 200 Las muestras de μL estaban por encima 8 µg, suficiente para aplicaciones posteriores,y Las bandas de electroforesis estaban intactas., sin degradación ni manchas.

6.Conclusión

El método de las perlas magnéticas de sílice se ha convertido en la tecnología estándar de oro para la extracción de ácidos nucleicos a partir de muestras de sangre total o de sangre.. Equilibra perfectamente la eficiencia, calidad, rendimiento, y automatización, Proporcionar un sólido apoyo para el diagnóstico molecular moderno y la investigación en ciencias biológicas.. Su principio fisicoquímico de “unión con alto contenido de sal, elución baja en sal” es simple pero muy eficiente. A través de la optimización continua de procesos y mejoras en la formulación de reactivos, Satisface las demandas de diversas muestras complejas y aplicaciones posteriores rigurosas..

El desarrollo de la medicina de precisión y el diagnóstico personalizado requiere una mayor sensibilidad, velocidad, y automatización en la extracción de ácidos nucleicos en sangre.. La tecnología de perlas magnéticas de sílice seguirá siendo el principal impulsor de la innovación y el avance en este campo..

Proveedor

Shanghai Lingjun Biotecnología Co., Limitado.se estableció en 2016 que es un fabricante profesional de materiales biomagnéticos y reactivos de extracción de ácidos nucleicos..

Tenemos una rica experiencia en extracción y purificación de ácidos nucleicos., purificación de proteínas, separación celular, quimioluminiscencia, y otros campos técnicos.

Nuestros productos son ampliamente utilizados en muchos campos., como pruebas médicas, pruebas genéticas, investigación universitaria, mejoramiento genético, etcétera. No solo proporcionamos productos sino que también podemos realizar OEM, ODM, y otras necesidades. Si tienes una necesidad relacionada, no dude en contactarnos .