Menyederhanakan Ekstraksi DNA/RNA Darah dengan Manik Magnetik Berbasis Silika

1.Perkenalan

Manik-manik magnetik berbahan dasar silika, digunakan dalam ekstraksi asam nukleat, mewakili teknologi inti dan matang dalam biologi molekuler modern, diagnosa medis, dan pengujian genetik. Prinsip dasar mereka melibatkan penggunaan nanopartikel magnetik yang dimodifikasi permukaan (manik-manik magnetik) yang secara spesifik berikatan dengan asam nukleat (DNA atau RNA) melalui interaksi elektrostatik dan gaya hidrofobik dalam kondisi buffer tertentu, memungkinkan pemisahan dan pemurnian asam nukleat melalui penerapan medan magnet eksternal.

2. Prinsip Inti: Mengapa manik-manik magnetik berbasis silika Menyerap Asam Nukleat?

Inti manik magnet berbahan silika terbuat dari bahan magnetis seperti oksida besi (Fe₃O₄), dilapisi dengan lapisan silika (SiO₂). Dalam kondisi tertentu, permukaan silika dapat berikatan dengan asam nukleat, terutama melalui interaksi hidrofobik dan ikatan hidrogen dalam kondisi garam tinggi dan pH rendah.

2.1 Lisis dan Pengikatan:

Di bawah aksi buffer lisis (biasanya mengandung garam chaotropic konsentrasi tinggi seperti guanidine hydrochloride atau guanidine isothiocyanate) dan deterjen, membran sel dan membran inti dalam darah terganggu, melepaskan asam nukleat.

Serentak, garam chaotropic konsentrasi tinggi mengganggu struktur ikatan hidrogen antar molekul air, membentuk a “jembatan garam” sekitar asam nukleat dan manik-manik magnetik. Ini menetralkan muatan negatif tulang punggung asam nukleat fosfat, menghilangkan tolakan elektrostatik antar molekul asam nukleat.

Ini mengubah asam nukleat yang semula hidrofilik menjadi hidrofobik, memungkinkan mereka untuk menyerap secara efisien ke permukaan hidrofobik manik-manik magnetik berbasis silika melalui interaksi hidrofobik.

2.2 Pencucian:

Di bawah pengaruh medan magnet, manik-manik magnet yang terikat dengan asam nukleat tertarik ke dinding tabung, dan supernatan (mengandung pengotor seperti protein, dia me, lipid, dan ion garam) dibuang.

A 70%-80% larutan pencuci etanol ditambahkan. Etanol mempertahankan ikatan antara asam nukleat dan manik-manik magnetik sekaligus secara efektif melarutkan dan membersihkan pengotor hidrofilik seperti protein dan garam.. Kompleks manik magnet-asam nukleat hidrofobik tetap terikat.

2.3 Elusi:

Setelah itu buang larutan pencuci etanol dan biarkan hingga kering, buffer elusi rendah garam atau bebas garam (seperti buffer TE atau air steril) ditambahkan.

Lingkungan dengan kekuatan ionik yang rendah mengganggu “jembatan garam,” memungkinkan molekul air untuk merehidrasi asam nukleat, memulihkan hidrofilisitas dan muatan negatifnya. Hal ini menyebabkan asam nukleat terlepas dari permukaan hidrofobik manik-manik magnetik dan larut ke dalam buffer elusi.

Akhirnya, di bawah pengaruh medan magnet, buffer elusi yang mengandung asam nukleat murni dipindahkan ke tabung baru, menyelesaikan ekstraksi.

3. Keuntungan dalam Ekstraksi Asam Nukleat Darah

Dibandingkan dengan ekstraksi fenol-kloroform tradisional dan metode kolom sentrifugal, metode manik magnetik silika menawarkan keuntungan signifikan untuk memproses sampel darah utuh:

• Otomatisasi dan Throughput Tinggi: Keseluruhan proses dapat dengan mudah disesuaikan dengan format seperti pelat 96 sumur, sehingga sangat cocok untuk otomatisasi menggunakan stasiun kerja penanganan cairan. Hal ini sangat meningkatkan throughput sampel, memenuhi tuntutan uji klinis skala besar.
• Pengoperasian Sederhana dan Cepat: Menghilangkan kebutuhan akan beberapa langkah sentrifugasi dan transfer cairan yang rumit, mengurangi operasi manual dan waktu pemrosesan. Seluruh prosedur biasanya selesai dalam waktu 20-40 menit.
• Keamanan Tinggi: Hindari penggunaan reagen beracun seperti fenol dan kloroform, sehingga lebih aman bagi operator dan lingkungan.
• Kualitas Ekstraksi Tinggi: Secara efektif menghilangkan inhibitor kelimpahan tinggi dalam darah, seperti heme, imunoglobulin, dan laktoferin. Asam nukleat yang dihasilkan memiliki kemurnian dan integritas tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi hilir seperti PCR, qPCR, dan pengurutan.
• Fleksibilitas: Jumlah manik-manik magnetik dan reagen dapat disesuaikan secara fleksibel berdasarkan volume sampel awal (dari beberapa mikroliter hingga beberapa mililiter).
• Tingkat Pemulihan Tinggi: Menawarkan efisiensi yang lebih baik dalam memulihkan asam nukleat konsentrasi rendah dibandingkan dengan metode kolom sentrifugal.

4. Aplikasi Khusus

Teknologi ekstraksi asam nukleat darah manik magnetik silika banyak digunakan di:

Diagnostik Penyakit Menular: Tes viral load untuk patogen seperti HIV, HBV, NKT, dan SARS-CoV-2.

Tes Prenatal Non-Invasif (NIPT): Mengekstraksi DNA bebas sel janin dari darah tepi ibu untuk skrining penyakit genetik.

Sirkulasi DNA Tumor (ctDNA) Deteksi: Digunakan untuk skrining kanker dini, pemantauan kemanjuran pengobatan, dan penilaian prognosis.

Forensik: Mengekstraksi DNA dari noda darah dan bukti TKP lainnya untuk pembuatan profil STR dan identifikasi pribadi.

Pemeriksaan Bank Darah: Skrining asam nukleat darah donor untuk patogen.

Penelitian Penyakit Genetik: Mengekstraksi gDNA dari sampel darah untuk analisis mutasi genetik.

5. Kasus Aplikasi Produk manik-manik magnetik berbasis silika Lingjun Shanghai 160014 dalam Ekstraksi Asam Nukleat Darah

Menggunakan Lingjun Bio 160014 manik-manik magnetik berbasis silika bersama dengan Kit Ekstraksi DNA Genomik Darah Lingjun pada sistem ekstraksi dan pemurnian asam nukleat otomatis LJbio-32H, DNA genom diekstraksi dari empat sampel darah.

Hasil percobaan ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Mencicipi	nomor	260/280	260/230	Kesimpulan. (dari/ul)	Hasil asam nukleat（μg）
Sampel darah 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	rata-rata	1.8065	1.932	88.13	8.8
Sampel darah 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	rata-rata	1.791	2.028	100.28	10
Sampel darah 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	rata-rata	1.7975	2.0225	105.1	10.5

Elektroforesis gel agarosa:

Analisis Hasil:

DNA genom diekstraksi secara stabil dari ketiga sampel,itu 260/280 rasionya semuanya di atas 1.79, dan itu 260/230 rasionya semuanya di atas 1.9.

Hasil dari 200 μL sampel berada di atas 8 μg, cukup untuk aplikasi hilir,dan Pita elektroforesis masih utuh, tanpa degradasi atau noda.

6.Kesimpulan

Metode manik magnetik silika telah menjadi teknologi standar emas untuk ekstraksi asam nukleat dari sampel darah utuh/darah. Ini dengan sempurna menyeimbangkan efisiensi, kualitas, keluaran, dan otomatisasi, memberikan dukungan kuat untuk diagnostik molekuler modern dan penelitian ilmu hayati. Prinsip fisikokimianya “pengikatan garam tinggi, elusi rendah garam” sederhana namun sangat efisien. Melalui optimalisasi proses berkelanjutan dan peningkatan formulasi reagen, ini memenuhi tuntutan berbagai sampel kompleks dan aplikasi hilir yang ketat.

Pengembangan pengobatan presisi dan diagnostik yang dipersonalisasi memerlukan sensitivitas yang lebih tinggi, kecepatan, dan otomatisasi dalam ekstraksi asam nukleat darah. Teknologi manik magnetik silika akan terus menjadi pendorong utama inovasi dan kemajuan di bidang ini.

Pemasok

Shanghai Lingjun Bioteknologi Co., Ltd.didirikan pada 2016 yang merupakan produsen profesional bahan biomagnetik dan reagen ekstraksi asam nukleat.

Kami memiliki pengalaman yang kaya dalam ekstraksi dan pemurnian asam nukleat, pemurnian protein, pemisahan sel, kimialuminesensi, dan bidang teknis lainnya.

Produk kami banyak digunakan di berbagai bidang, misalnya tes kesehatan, pengujian genetik, penelitian universitas, pemuliaan genetik, dan sebagainya. Kami tidak hanya menyediakan produk tetapi juga dapat melakukan OEM, ODM, dan kebutuhan lainnya. Jika Anda memiliki kebutuhan terkait, jangan ragu untuk menghubungi kami .