小磁珠也有大用途
分子诊断是以核酸作为检测对象,主要应用于临床各科的诊断中,如肿瘤、感染、遗传等各方面,而核酸提取是分子诊断实验的“第一步”。通过对磁珠进行一定的包被(如硅基、氨基、羧基等),从而可以实现对核酸的高通量、自动化提取,这一技术产生于20世纪80年代,已经有了成熟的试剂盒并形成为产业。
磁珠的用武之地:体外诊断(In-Vitro Diagnostics)
提到磁珠,就不得不提一下目前大热的体外诊断研究,磁珠在其中扮演着不可替代的重要角色。体外诊断(简称IVD)根据其检验原理和方法的不同可分为血液学诊断、生化诊断、免疫诊断、分子诊断、微生物诊断、尿液诊断、凝血诊断等,在我国目前生化诊断市场较为成熟,免疫诊断中以化学发光和分子诊断为发展速度较快的细分市场。
据统计,全球IVD市场于2013年已达到554亿美元,并有望在2018年达到800亿美元规模,欧美日等发达国家是IVD消费的主要市场。具体到产品分类上,POCT、微生物和免疫诊断占比较多,POCT类主要是因为欧美等发达国家的饮食结构和体制原因,在IVD市场中血糖快检应用较多,故而占据了较大比重。
磁珠法提取核酸的原理及步骤
核酸结合到磁珠上主要依靠静电作用、疏水作用和氢键作用。细胞或组织在裂解液作用下释放DNA/RNA,此时经过表面修饰的超顺磁性纳米磁珠即与核酸进行“特异性结合”形成“核酸-磁珠复合物”,复合物可在外加磁场的作用下被分离,最后经过洗脱液洗去非特异性吸附的杂质、去盐、纯化后,可得到欲提取的核酸物质。
图1 磁珠法提取核酸流程示意图
传统核酸提取法与磁珠法比较
随着基因检测、个性化给药、产前诊断等技术的快速发展,生物界各领域都以追求自动化、高通量为诉求,在此背景下磁珠法提取DNA要比传统方法(Chelex100 法、有机法、二氧化硅法、盐析法等)更为简便快捷、安全环保,并且磁珠与核酸进行特异性结合提取得到的产物纯度和浓度都更高。
截止目前,超过30家企业的45款试剂盒获CFDA批准用于临床检验应用,共计22家企业的核酸提取仪获CFDA批准进口和国产各占50%。
传统核算提取法 | 磁珠提取核酸法 |
技术难度较低 | 高质量、高产量、高通量 |
手动提取 | 流程自动化 |
操作繁琐,费时费力 | 无需进行复杂的人工提取程序 |
不适用大量样品的核酸提取 | 减少酚类、氯仿等有机试剂对实验者的伤害 |
不适用临床分子诊断 | 极大满足现今市场对核酸提取效率的要求 |
表1. 磁珠提取核酸法与传统提取法基本信息对比
诚意之作:纳微磁珠——MagneStar
MagneStar超顺磁珠是纳微科技(Nano-Micro)开发的具有均一粒径、快速磁反应速度、超高比表面积及生物学惰性的磁珠产品,由于其在蛋白、核酸、抗体和细胞的分离方面具有独特优势,是高通量生物样品制备的理想选择,广泛用于体外诊断(IVD)化学发光、核酸提取、基因测序片段筛选、细胞分离、靶向药物载体等重要领域。MagneStar超顺磁珠包括:磁珠母球、羟基磁珠、氨基磁珠、羧基磁珠和Protein A磁珠。
MagneStar超顺磁珠的优势
ü 多种类型均一粒径:核壳型(300nm,500nm,1μm),单分散夹层型(2μm,3μm,5μm)
ü 超快的磁响应,仅为几秒至十几秒,较同类产品快一倍以上
ü 磁含量可灵活调控,非特异性吸附低
ü 提供各种表面功能基团包被
ü 更专业的客户定制服务
MagneStar产品属性一览表
磁珠名称 | 标称直径 | 表面功能 | 磁珠结构 | 特性 | 典型应用 |
磁珠微球 | 300nm | NA | 实心磁球 | 纯Fe3O4 | 材料研究,用于表面修饰 |
羟基磁珠 (含母球) | 300nm | -SiOH | 核壳型 | 高比表面,高结合量 | 自动化核酸提取,如:病毒或基因组DNA分离;全血、组织、植物和微生物样本基因组DNA提取;总核酸分离(血浆、全血等);质粒DNA提取 |
500nm | |||||
1μm | |||||
2μm | -OH | 夹层型 单分散 | 低非特异性吸附 | 生物大分子的分离纯化 接枝多种功能团的载体等 | |
3μm | |||||
5μm | |||||
氨基磁珠 | 300nm | -NH2 | 核壳型 | 高比表面,高结合量 | 蛋白吸附低,用于核酸分离, 酶固定、小分子纯化、催化剂载体 |
500nm | |||||
1μm | |||||
2μm | 夹层型 单分散 | 低非特异性吸附 | 可进一步偶联蛋白配体如抗原、抗体、Oligo(dT)等生物分子,用于mRNA分离、文库构建、免疫检测、药物结合与靶向输送 | ||
3μm | |||||
5μm | |||||
羧基磁珠 | 300nm | -COOH | 核壳型 | 高比表面,高结合量 | 核酸提取,不适合蛋白分子纯化 |
500nm | |||||
1μm | |||||
2μm | 夹层型 单分散 | 低非特异性吸附 | 细胞分离、亲和层析、免疫分析,可在特殊化学试剂(如EDC)的作用下将多肽、蛋白、抗体、寡聚核苷酸等生物配体共价偶联到磁珠表面 | ||
3μm | |||||
5μm | |||||
Protein A 磁珠 | 2μm | 耐碱性 Protein A | 夹层型 | 低非特异性吸附 | 从血清、腹水、组织培养液中分离高纯度抗体,适用于抗体纯化和免疫(共)沉淀 |
5μm |
*核壳型(PF):以磁性Fe3O4为核,以SiO2或高聚物为外壳层,比表面积大,磁含量高
*单分散夹层型(PFI):以单分散的聚合物为核心,中间层为磁性Fe3O4,最外层是无机材料,以降低非特异性吸附
注:我们可以提供磁珠母球、羟基磁珠、羧基磁珠、氨基磁珠,更多规格型号或定制,请联系业务代表。
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