技术干货 | 揭秘核酸提取的“磁力魔法”

磁珠法的核心是利用表面修饰的磁性纳米颗粒，通过固相可逆吸附（SPRI）技术特异性结合核酸。整个过程犹如一场精准的“磁力舞蹈”，仅需一个磁力架即可完成：

①　样本裂解：瓦解组织、裂解液破坏细胞膜或病毒衣壳，释放出核酸到缓冲液。

②　磁珠结合：在特定的高盐、低pH结合缓冲液中，磁珠表面的功能基团（如硅羟基或羧基）与核酸分子磷酸骨架上的负电荷发生特异性相互作用。这种作用力主要包括静电吸引和疏水作用，从而使得核酸牢固地吸附到磁珠表面，形成“核酸-磁珠复合物”。

③　磁分离与洗涤：缓冲液的核酸与磁珠进行结合，但是其他杂质也会结合到磁珠上，这时候外加磁场使磁珠吸附至管壁，轻松弃去含杂质的废液；再用洗涤液去除蛋白质、盐离子等残留污染物。

④　洗脱：在低盐浓度和中性/弱碱性pH条件下（如水或TE Buffer），静电排斥力恢复，疏水作用被削弱，结合力显著减小，核酸便从磁珠上解离下来，获得高纯度的核酸溶液。

这一过程无需离心柱或有毒有机溶剂，极大简化了操作，为自动化奠定了基础。

• 磁珠法 

原理：带有表面基团的磁珠能与检测样本中释放的核酸进行特异性可逆结合,利用磁珠自身具备的磁响应能力，在外加磁场的作用下进行定向移动与富集，从而实现对核酸的分离纯化。

1) 效率与自动化：可适配全自动核酸提取仪，同时处理数百样本，耗时比传统方法缩短30%以上，完美适用于大规模筛查。

2) 灵敏度与得率：对微量样本（如血浆游离DNA）的回收率比离心柱法高20%-30%。

3) 适应性：对抗复杂样本（如粪便、土壤、FFPE组织）的能力强，结果稳定可靠。

4) 安全与环保：避免了有毒试剂的使用，降低了健康风险与环境污染。

磁珠，磁性的小珠。本质上是一种具有分离或吸附功能的生物医用高分子材料。用于试剂反应中，分离液体主次成分，保留待检物质，提高待检物含量及浓度，进而提高检测精度。从粒径大小看，一般有μm到nm级别。是由高分子聚合物与无机磁性纳米粒子形成的磁性微球。或者说，由一个或多个磁性颗粒组成具有聚合物、二氧化硅或羟基磷灰石涂层基质的芯材。磁芯通常由磁铁矿或磁赤铁矿组成，具有超顺磁性或铁磁性。生物磁珠按照结构一般分为：核壳型、夹心/夹层型、弥散型/疏松结构三类。

并非所有磁珠都一样，一款高性能的核酸提取磁珠，必须经得起四大维度的考验：

• 高结合载量与效率：磁珠的比表面积直接决定其结合核酸的能力。

• 快速磁响应：磁珠的磁含量越高，分离速度越快。

• 低非特异性吸附：这直接决定了提取核酸的纯度（A260/A280比值），是高精度下游实验的保障。

• 优异的稳定性与均一性：磁珠需在不同条件下保持稳定，且粒径均一，以确保实验结果的可重复性。

作为常规核酸提取的得力干将，其表面共价结合的硅羟基（Si-OH）对核酸具有高效的特异性结合能力。SeraSil-Mag™二氧化硅磁珠的主要用途是用于核酸分离和纯化。对于生物体液到活体组织切片等一系列样本，即使含有微量 DNA，SeraSil-Mag™二氧化硅磁珠都能对其进行有效分离。同时环境稳定性很强，可以与涡旋，混合，超声等处理条件相兼容。

核心优势：

• 菜花状表面提供更高载量；

• 高磁含量实现更快分离（~5s）；

• 表面优化确保更纯的提取结果。

应用示例：通过选用合适的方案和缓冲液（如用于结合和提取的离液盐），SeraSil-Mag 磁珠可用于提取核酸。SeraSil-Mag 可用于从人体全血中分离和纯化基因组DNA，从200μl人体血液中提取出高达8μg的基因组 DNA (A260/A280比值在1.70 - 1.90之间，A260/A230比值在2.0以上 )。SeraSil-Mag的基因组 DNA的回收和纯度性能与同样基于硅磁技术的 MagAttractM HMW DNA Mini Kit进行了比较。结果如下图所示。

SeraSil-Mag与QIAGEN生产的MagAttract HMW DNA Mini Kit一起测试。SeraSil-Mag 产品的使用浓度与MagAttract试剂盒中的二氧化硅磁珠浓度相同。

按照QIAGEN的实验方案，并使用试剂盒中的缓冲液进行测试。

A. 从人体血液中提取的DNA (ng/μL)。

B. 提取的DNA的纯度，A260/280 比值。

C. 提取的DNA的纯度，A260/230 比值。

数据基于三次重复实验，包括多次重复和操作。测试的三个样品都接受同样处理。数据于 2018 年9-10 月期间在英国 Cardiff的 Maynard 中心（研发实验室）收集并保存。

对于追求效率与稳定性的用户，Cytiva的Sera-Xtracta™系列是更便捷的选择。

• Sera-Xtracta™ HMW DNA提取试剂盒：使用简化方案从血液、白膜层、唾液、培养的哺乳动物细胞和实体组织中以高产量提取高分子量基因组DNA。

• Sera-Xtracta Genomic DNA Kit :为全血基因组DNA的提取和纯化提供有效的解决方案。操作步骤简单，在提高产量和纯度的同时减少RNA的干扰。

• Sera-Xtracta™ Cell-Free DNA Kit：可用于从血浆、血清和尿液中高效提取和纯化不含细胞的 DNA (cfDNA)。专门用于从血浆中高效回收50-300bp的小片段cfDNA，并能有效减少大分子基因组DNA的污染，是液体活检（如NIPT、肿瘤早筛）的理想选择。

• Sera-Xtracta病毒/病原体提取试剂盒：用于从细菌和病毒（包括 COVID-19）中有效分离总核酸 (DNA/RNA)。为新冠病毒等病原体检测快速开发，具有极高的灵敏度（检测下限可达10 pfu/mL），并完美适配自动化平台，助力大规模筛查。

含钕磁体的磁力架，利用磁珠进行小规模蛋白纯化和样本富集。有三种磁力架可供选择，以满足您的需求：MagRack 6、Magnetic Separation Rack 15 mL和 MagRack Maxi。

①　可用于1.5 mL 至 50 mL的样本体积。

②　磁场非常强，可快速有效地从包括常规用于核酸提取的各类液体样本中分离磁珠。

③　可以很容易地从塑料架上取下磁体块，使样本快速退磁。