Vereenvoudiging van bloed-DNA/RNA-extractie met magnetische kralen op silicabasis

1.Invoering

Magnetische kralen op silicabasis, gebruikt bij de extractie van nucleïnezuren, vertegenwoordigen een kern- en volwassen technologie in de moderne moleculaire biologie, medische diagnostiek, en genetische testen. Hun fundamentele principe omvat het gebruik van oppervlakte-gemodificeerde magnetische nanodeeltjes (magnetische kralen) die specifiek binden aan nucleïnezuren (DNA of RNA) via elektrostatische interacties en hydrofobe krachten onder specifieke bufferomstandigheden, waardoor de scheiding en zuivering van nucleïnezuren mogelijk wordt gemaakt door de toepassing van een extern magnetisch veld.

2. Kernprincipe: Waarom adsorberen magnetische kralen op silicabasis nucleïnezuren??

De kern van magnetische kralen op silicabasis is gemaakt van magnetische materialen zoals ijzeroxide (Fe₃O₄), bedekt met een laagje silica (SiO₂). Onder specifieke omstandigheden, het silica-oppervlak kan binden aan nucleïnezuren, voornamelijk door hydrofobe interacties en waterstofbindingen onder omstandigheden met een hoog zoutgehalte en een lage pH.

2.1 Lysis en binding:

Onder invloed van een lysisbuffer (bevat doorgaans hoge concentraties chaotrope zouten zoals guanidinehydrochloride of guanidine-isothiocyanaat) en wasmiddelen, de celmembranen en kernmembranen in het bloed worden verstoord, het vrijgeven van nucleïnezuren.

Tegelijkertijd, hoge concentraties chaotrope zouten verstoren de waterstofbindingsstructuur tussen watermoleculen, het vormen van een “zout brug” rond de nucleïnezuren en magnetische kralen. Dit neutraliseert de negatieve lading van de nucleïnezuurfosfaatskelet, het elimineren van elektrostatische afstoting tussen nucleïnezuurmoleculen.

Dit transformeert de oorspronkelijk hydrofiele nucleïnezuren in een hydrofobe toestand, waardoor ze via hydrofobe interacties efficiënt kunnen adsorberen op het hydrofobe oppervlak van de op silica gebaseerde magnetische kralen.

2.2 Wassen:

Onder invloed van een magnetisch veld, de magnetische kralen gebonden met nucleïnezuren worden aangetrokken door de buiswand, en het supernatant (met onzuiverheden zoals eiwitten, heem, lipiden, en zoutionen) wordt weggegooid.

A 70%-80% ethanolwasoplossing wordt toegevoegd. Ethanol handhaaft de binding tussen de nucleïnezuren en de magnetische korrels, terwijl hydrofiele onzuiverheden zoals eiwitten en zouten effectief worden opgelost en weggespoeld. De hydrofobe nucleïnezuur-magnetische parelcomplexen blijven gebonden.

2.3 Elutie:

Nadat u de ethanolwasoplossing hebt weggegooid en hebt laten drogen, een zoutarme of zoutvrije elutiebuffer (zoals TE-buffer of steriel water) wordt toegevoegd.

De omgeving met lage ionsterkte verstoort de “zout brug,” waardoor watermoleculen de nucleïnezuren kunnen rehydrateren, het herstellen van hun hydrofiliciteit en negatieve lading. Dit zorgt ervoor dat de nucleïnezuren loskomen van het hydrofobe oppervlak van de magnetische kralen en oplossen in de elutiebuffer.

Eindelijk, onder invloed van een magnetisch veld, de elutiebuffer die zuivere nucleïnezuren bevat, wordt overgebracht naar een nieuwe buis, het voltooien van de extractie.

3. Voordelen bij extractie van bloednucleïnezuren

Vergeleken met traditionele fenol-chloroform-extractie en centrifugaalkolommethoden, de silica-magnetische parelmethode biedt aanzienlijke voordelen voor het verwerken van volbloedmonsters:

• Automatisering en hoge doorvoer: Het hele proces kan eenvoudig worden aangepast aan formaten zoals 96-wellsplaten, waardoor het zeer geschikt is voor automatisering met behulp van vloeistofbehandelingswerkstations. Dit verhoogt de monsterdoorvoer aanzienlijk, voldoen aan de eisen van grootschalige klinische tests.
• Eenvoudige en snelle bediening: Elimineert de noodzaak van meerdere centrifugatiestappen en omslachtige vloeistofoverdrachten, het verminderen van handmatige handelingen en verwerkingstijd. De hele procedure wordt doorgaans binnen voltooid 20-40 notulen.
• Hoge veiligheid: Vermijdt het gebruik van giftige reagentia zoals fenol en chloroform, waardoor het veiliger wordt voor operators en het milieu.
• Hoge extractiekwaliteit: Verwijdert effectief veel remmers in het bloed, zoals heem, immunoglobulinen, en lactoferrine. De resulterende nucleïnezuren zijn van hoge zuiverheid en integriteit, waardoor ze ideaal zijn voor downstream-toepassingen zoals PCR, qPCR, en sequentiebepaling.
• Flexibiliteit: De hoeveelheden magnetische kralen en reagentia kunnen flexibel worden aangepast op basis van het startmonstervolume (van enkele microliters tot enkele milliliters).
• Hoog herstelpercentage: Biedt een betere efficiëntie bij het terugwinnen van nucleïnezuren met een lage concentratie in vergelijking met centrifugaalkolommethoden.

4. Specifieke toepassingen

Silica magnetische kraal bloednucleïnezuurextractietechnologie wordt veel gebruikt in:

Diagnostiek van infectieziekten: Virale belastingtesten voor ziekteverwekkers zoals HIV, HBV, HCV, en SARS-CoV-2.

Niet-invasieve prenatale tests (NIPT): Extractie van foetaal celvrij DNA uit perifeer bloed van de moeder voor screening op genetische ziekten.

Circulerend tumor-DNA (ctDNA) Detectie: Gebruikt voor vroege kankerscreening, monitoring van de werkzaamheid van de behandeling, en prognosebeoordeling.

Forensisch onderzoek: DNA extraheren uit bloedvlekken en ander bewijsmateriaal op de plaats delict voor STR-profilering en persoonlijke identificatie.

Bloedbankscreening: Nucleïnezuurscreening van donorbloed op ziekteverwekkers.

Onderzoek naar genetische ziekten: Het extraheren van gDNA uit bloedmonsters voor analyse van genetische mutaties.

5. Toepassingsgeval van Shanghai Lingjun op silica gebaseerde magnetische kralenproduct 160014 bij bloednucleïnezuurextractie

Met behulp van Lingjun Bio's 160014 Op silica gebaseerde magnetische kralen naast Lingjun's Blood Genomic DNA Extraction Kit op het LJbio-32H geautomatiseerde nucleïnezuurextractie- en zuiveringssysteem, genomisch DNA werd geëxtraheerd uit vier bloedmonsters.

De experimentele resultaten worden weergegeven in de onderstaande figuur:

Steekproef	nummer	260/280	260/230	Conc. (van/ul)	Nucleïnezuuropbrengst (μg)
Bloedmonster 1200ul	1	1.809	1.933	91.35	9.1
	2	1.804	1.931	84.9	8.5
	gem	1.8065	1.932	88.13	8.8
Bloedmonster 2200ul	3	1.794	2.053	106.95	10.7
	4	1.788	2.003	93.6	9.4
	gem	1.791	2.028	100.28	10
Bloedmonster 3200ul	5	1.802	2.026	97.5	9.8
	6	1.793	2.019	112.7	11.3
	gem	1.7975	2.0225	105.1	10.5

Agarosegelelektroforese:

Analyse van resultaten:

Genomisch DNA werd stabiel geëxtraheerd uit alle drie de monsters,de 260/280 verhoudingen waren allemaal boven 1.79, en de 260/230 verhoudingen waren allemaal boven 1.9.

De opbrengst van 200 μL monsters waren hierboven 8 µg, voldoende voor downstream-toepassingen,en De elektroforesebanden waren intact, zonder degradatie of uitsmering.

6.Conclusie

De magnetische parelmethode met silica is de gouden standaardtechnologie geworden voor de extractie van nucleïnezuren uit volbloed/bloedmonsters. Het biedt een perfecte balans tussen efficiëntie, kwaliteit, doorvoer, en automatisering, het bieden van robuuste ondersteuning voor moderne moleculaire diagnostiek en biowetenschappelijk onderzoek. Het fysisch-chemische principe van “hoge zoutbinding, zoutarme elutie” is eenvoudig maar zeer efficiënt. Door voortdurende procesoptimalisatie en verbeteringen in de reagensformulering, het voldoet aan de eisen van verschillende complexe monsters en strenge downstream-toepassingen.

De ontwikkeling van precisiegeneeskunde en gepersonaliseerde diagnostiek vereist een hogere gevoeligheid, snelheid, en automatisering bij de extractie van bloednucleïnezuren. De magnetische korreltechnologie van silica zal de belangrijkste motor blijven van innovatie en vooruitgang op dit gebied.

Leverancier

Shanghai Lingjun Biotechnologie Co., Ltd.werd opgericht in 2016 dat een professionele fabrikant is van biomagnetische materialen en reagentia voor nucleïnezuurextractie.

We hebben een rijke ervaring in de extractie en zuivering van nucleïnezuren, eiwit zuivering, cel scheiding, chemiluminescentie, en andere technische gebieden.

Onze producten worden op veel gebieden veel gebruikt, zoals medische testen, genetische testen, universitair onderzoek, genetische veredeling, enzovoort. Wij leveren niet alleen producten, maar kunnen ook OEM ondernemen, ODM, en andere behoeften. Als u een gerelateerde behoefte heeft, Neem gerust contact met ons op .