Понимание биомагнитных бусин в одной статье

Магнитные шарики могут легко и эффективно разделять биомолекулы. Используйте это руководство, чтобы сравнить различные химические модификации поверхности и найти тип, который подходит для вашего применения.

Что такое магнитные бусины?

Магнитные шарики состоят из крошечных частиц оксида железа (от 20 до 30 нм), таких как магнетит (Fe3O4), которые обладают суперпарамагнитными свойствами. Суперпарамагнетики отличаются от обычных ферромагнетиков, потому что они проявляют магнетизм только в присутствии внешнего магнитного поля. Это свойство зависит от размера частиц в шариках и позволяет шарикам и любому материалу, который они связывают, суспендировать и разделять. Поскольку они не притягиваются друг к другу вне магнитного поля, их можно использовать, не беспокоясь о ненужном слипании.

Есть много типов магнитных шариков. Различные покрытия поверхности и химические свойства придают каждому типу гранул свои собственные связывающие свойства, которые можно использовать для магнитного разделения (разделения и очистки) нуклеиновых кислот, белков или других биомолекул простым, эффективным и масштабируемым способом.

Эта простота использования упрощает автоматизацию и идеально подходит для ряда приложений, включая подготовку образцов для секвенирования следующего поколения (NGS) и ПЦР, очистку белков, молекулярную и иммунодиагностику и даже сортировку клеток с магнитной активацией (MACS).

Что такое магнитная сепарация?

Магнитная сепарация использует магнитное поле для отделения парамагнитных частиц микронного размера от суспензии. В молекулярной биологии магнитные шарики представляют собой простой и надежный метод очистки различных типов биомолекул, включая геномную ДНК, плазмиды, митохондриальную ДНК, РНК и белки. Основное преимущество использования магнитных шариков заключается в том, что вы можете напрямую отделить нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы от сырых образцов и различных типов образцов.

Nucleic acid purification magnetic beads NGS screening

Как работает извлечение ДНК с помощью магнитных бусинок?

Магнитные бусины существуют десятилетиями. Как свидетельствует патент США 1990 г., их потенциал в очистке нуклеиновых кислот был признан.

После связывания ДНК внешнее магнитное поле притягивает магнитные шарики к внешнему краю трубки, тем самым фиксируя ее. Когда шарики зафиксированы, ДНК, связанная с шариками, сохраняется на этапе промывки. Добавляется буфер для элюции, магнитное поле снимается, а затем ДНК высвобождается, чтобы стать очищенным образцом, готовым для количественного определения и анализа.

Этот метод устраняет необходимость в вакууме или центрифугировании. Этот метод сводит к минимуму силу сдвига на целевую молекулу, требует меньшего количества шагов и реагентов, чем другие схемы экстракции ДНК, и подходит для 24, 96 и 384-луночных планшетов. автоматизация.

Поэтому неудивительно, что магнитные бусины становятся все более популярными. Фактически, производители в настоящее время разработали множество коммерческих наборов для разделения нуклеиновых кислот на основе магнитных шариков. У них есть различный химический состав поверхности и множество вариантов применения.

Сравнение химии поверхности и применения магнитных шариков

Магнитные шарики, модифицированные карбоновыми кислотами

Комбинированный метод

(1) Он может быть непосредственно захвачен путем объединения с нуклеиновой кислотой.

(2) Поверхности, пригодные для ковалентного склеивания.

(3) Он может захватывать молекулы, содержащие аминогруппы.

Область применения

(1) Ковалентная связь

(2) Аффинная очистка

(3) Разделение и очистка нуклеиновых кислот.

(4) NGS

Pre-packed nucleic acid extraction kit (inner packaging)

Антиаминовые магнитные шарики

Комбинированный метод

(1) Поверхности, пригодные для ковалентного склеивания.

(2) Поверхность, не содержащая ПАВ, не блокирующая белки.

(3) Низкое неспецифическое связывание.

Область применения

Применение конъюгации аналогично шарикам, модифицированным карбоксилатом.

Магнитные бусины с покрытием Oligo (dT)

Комбинированный метод

(1) Гибридизировать с поли-А-хвостом мРНК.

(2) Высокая коллоидная стабильность.

Область применения

(1) извлечение и очистка мРНК

(2) ПЦР с обратной транскрипцией

(3) конструирование библиотеки кДНК

(4) NGS (секвенирование РНК)

Магнитные шарики, покрытые стрептавидином

Комбинированный метод

(1) Связывание биотинилированных лигандов, таких как белки, нуклеиновые кислоты и пептиды.

(2) Покрытие из ковалентно связанного стрептавидина.

(3) Кинетика быстрой реакции.

(4) Низкое неспецифическое связывание.

(5) Высокая производительность и точность.

Область применения

Для подготовки проб и разработки анализов для геномики и протеомики.

Блокированные стрептавидином магнитные шарики

Комбинированный метод

(1) Связывание биотинилированных лигандов, таких как белки, нуклеиновые кислоты и пептиды.

(2) Поверхность, не содержащая ПАВ, не блокирующая белки.

(3) По сравнению с гранулами, не покрытыми стрептавидином, неспецифическое связывание ниже за счет дополнительного блокирования неспецифических сайтов связывания.

Область применения

(1) Молекулярная и иммунологическая диагностика

(2) Подготовка библиотеки NGS

Магнитные шарики с покрытием NeutrAvidin ™

Комбинированный метод

(1) Связывание биотинилированных лигандов, таких как белки, нуклеиновые кислоты и пептиды.

(2) Кинетика быстрой реакции.

(3) Низкое неспецифическое связывание.

(4) Высокая производительность и точность.

Область применения

Для подготовки проб и разработки анализов для геномики и протеомики.

Магнитные бусины Protein A / G

Комбинированный метод

(1) Объедините протеины IgA и IgG

(2) Покрытие на основе слитого белка IgA / IgG.

(3) Обширная функция привязки.

Область применения

(1) Аффинная очистка и выпадение

(2) Иммунопреципитация

Магнитные шарики с покрытием из диоксида кремния

Комбинированный метод

(1) Обратимо связывать нуклеиновую кислоту в зависимости от концентрации соли.

(2) Монодисперсные частицы размером от 400 до 700 мкм.

Область применения

Экстракция нуклеиновых кислот для молекулярной диагностики (например, КПЦР).

Магнитные бусины сефарозы

Комбинированный метод

(1) Широкий выбор лигандов.

(2) Пористый, с большей площадью поверхности, чем у других магнитных шариков.

Область применения

Аффинная очистка или захват

Иммунопреципитация

Каковы распространенные заблуждения в процессе экстракции нуклеиновых кислот с помощью магнитных шариков?

Использование биологических магнитных шариков для экстракции нуклеиновых кислот все еще является относительно новым методом экстракции нуклеиновых кислот в Китае. По сравнению с традиционным методом экстракции изоамиловым спиртом хлороформом и методом набора спин-колонок, этот метод все еще понятен многим людям. Есть также некоторые недоразумения в процессе использования магнитных шариков для очистки нуклеиновых кислот.

Заблуждение 1: чем больше используется магнитных шариков, тем лучше эффект извлечения.

Многие учителя любят увеличивать количество магнитных бусинок, когда эффект извлечения плохой. Они думают, что добавление немного большего количества магнитных шариков может привлечь больше нуклеиновых кислот. Я должен сказать, что эта идея нецелесообразна.

Основная особенность магнитных шариков заключается в том, что они могут быть диспергированы в жидкости или отделены от жидкой фазы в твердом состоянии под действием внешнего магнитного поля. Для любой системы реагентов отношение магнитных шариков к жидкости должно иметь определенный порог, превышающий определенное соотношение. Избыточные магнитные шарики потеряют свои дисперсионные характеристики, потому что они не могут быть равномерно диспергированы в жидкости, и эффективность контакта между магнитными шариками нуклеиновой кислоты. шарики и жидкость не могут быть полностью увеличены в процессе стирки. Избыточные магнитные шарики также будут адсорбировать больше примесей, что имеет большое влияние на эффект удаления примесей. Даже иногда слишком много магнитных шариков адсорбируют протеазу, лизоцим и другие функциональные компоненты, которые играют важную роль в жидкой системе, что приводит к низкой эффективности всего набора. Во многих случаях, когда эффект экстракции плохой, уменьшение количества используемых магнитных шариков — лучший способ улучшить эффект экстракции.

Обычно количество эталонных магнитных шариков, выдаваемое набором для метода магнитных шариков, немного превышает его. Следовательно, нет необходимости часто увеличивать количество магнитных шариков для повышения эффективности адсорбции. Однако, если определено, что эффект экстракции не вызван недостаточным количеством магнитных шариков, можно улучшить эффект экстракции, увеличив количество магнитных шариков в определенном диапазоне.

В качестве примера возьмем магнитные бусины серии GNT-02. При отборе макропроб (ткань растений, цельная кровь и т. Д.) Обычная дозировка составляет 10 мкл / раз; при извлечении следов (таких как бессывороточная ДНК, буккальные мазки и т. д.) магнитные шарики Дозировка составляет 15 ~ 20 мкл / раз. Если вам нужно превысить это использование, вам необходимо связаться с техническим инженером.

Carboxyl magnetic beads

Заблуждение 2: чем больше используется реагентов, тем лучше эффект экстракции.

Эффект растрескивания не очень хороший? Добавьте еще буфера для лизиса. Эффект стирки не очень хороший? Добавьте еще моющего средства. Это инерционное мышление многих клиентов при использовании наборов.

Однако для метода магнитных шариков каждое увеличение объема части жидкости снижает вероятность большего количества столкновений магнитных шариков, а уменьшение вероятности столкновений магнитных шариков приведет к значительному падению скорости адсорбции. Следовательно, во многих случаях, хотя добавление раствора для лизиса и промывочного раствора действительно может усилить лизис и улучшить отмывку, суть экстракции магнитных гранул — это эффективность адсорбции нуклеиновых кислот магнитными гранулами. Эффективность столкновения магнитных шариков не может быть гарантирована, но эффективность экстракции нуклеиновой кислоты не может быть гарантирована. Да, поэтому простое увеличение количества реагентов, используемых для улучшения эффекта экстракции, может быть не полностью эффективным.

Для набора геномной ДНК цельной крови GNT-B02 общий лизисный раствор не должен превышать 400 мкл / раз, а промывочный раствор не должен превышать 500 мкл / раз. Если система действительно нуждается в усилении, количество магнитных шариков и образцов также должно быть соответственно увеличено. Это усиление не обязательно в равных пропорциях.

Недоразумение 3: чем больше время стирки, тем лучше эффект отжима.

Если в экстрагированной нуклеиновой кислоте слишком много примесей, пользователь может подумать о промывании несколько раз, чтобы получить более чистую нуклеиновую кислоту. Увеличение количества промывок действительно способствует очистке нуклеиновых кислот, но, учитывая, что каждая промывка будет терять определенное количество нуклеиновой кислоты и увеличивать вероятность фрагментации и гидролиза нуклеиновой кислоты, обычно целесообразно контролировать количество промывок на От 2 до 4 раз.

Для серии наборов GNT время промывки одного набора для очистки составляет 2 раза, время промывки наборов для растений и животных — 3 раза, а время промывки наборов крови — 3-4 раза.

Заблуждение 4: чем больше образцов используется, тем лучше эффект извлечения.

Когда образец недостаточно свежий или само содержание нуклеиновой кислоты низкое, эффект экстракции нуклеиновой кислоты часто бывает плохим, и многие учителя будут использовать несколько образцов для увеличения количества экстракции нуклеиновой кислоты.

Однако простое увеличение объема отбора пробы может иногда привести к появлению слишком большого количества примесей, превышающих лизирующую способность лизата, а также к снижению эффективности экстракции. Поэтому не рекомендуется просто увеличивать объем отбора пробы для достижения цели увеличения объема экстракции.

Если объем экстракции действительно слишком мал из-за недостаточного объема пробы, рекомендуется перед началом экстракции пройти этап обогащения или концентрирования. Или увеличение полноты лизиса и раскрытие большего количества нуклеиновых кислот также является решением.

Pre-packed nucleic acid extraction kit (inner packaging)

Недоразумение 5: Если определенный вид магнитной бусины хорош, он должен быть эффективным во всех тестах.

Существует множество типов магнитных шариков, разный размер частиц, разная дисперсия, разное время магнитного отклика, разная базовая матрица покрытия, разные внешние модифицированные функциональные группы, разная плотность покрытия и разная длина плеча функциональных групп, что приведет к появлению магнитных шариков. сильно.

Следовательно, эксперименты и системы, к которым приспосабливаются разные магнитные шарики, также различны. Так же, как реагенты для экстракции нуклеиновых кислот, формулы не совсем такие же, и свойства магнитных шариков, которые также используются для экстракции нуклеиновых кислот, не совсем такие же.

Некоторые магнитные шарики показывают более высокую эффективность адсорбции при экстракции постоянной нуклеиновой кислоты, а некоторые магнитные шарики более подходят для экстракции следов нуклеиновой кислоты. Некоторые магнитные шарики подходят для более кислых систем реагентов, а некоторые магнитные шарики подходят для более щелочных систем реагентов. Некоторые магнитные шарики обладают хорошей магнитной чувствительностью, но высокой скоростью оседания, что больше подходит для автоматического экстрактора с магнитным стержнем; некоторые магнитные шарики имеют медленную скорость оседания, но длительное время магнитного отклика, и больше подходят для автоматического экстрактора пипеточного типа.

Редко бывает что-то вроде магнитных бусинок, которые можно было бы применить во всех экспериментальных ситуациях. За исключением фиксированного набора, в большинстве случаев магнитные шарики и систему реагентов необходимо регулировать в течение определенного периода времени.

Недоразумение 6: По сравнению с определенным комплектом, эффект плохой, то есть магнитные бусины плохие

В процессе проверки магнитных шариков многие клиенты просто заменяют магнитные шарики на такое же количество под зрелой системой реагентов, чтобы сравнить эффекты магнитных шариков.

Таким образом, легко сделать вывод, что определенные магнитные шарики неэффективны, но на самом деле, поскольку разные магнитные шарики подходят для разных систем и дозировок, их часто необходимо отрегулировать для получения лучших результатов экстракции.

Каковы проблемы качества системы экстракции нуклеиновых кислот?

Поскольку полное обнаружение ПЦР требует «двух процессов»: получения нуклеиновой кислоты и амплификации ПЦР, полностью автоматической системы обнаружения нуклеиновых кислот не существует. С улучшением автоматизации и интеллектуальности систем экстракции нуклеиновых кислот инструментальные методы получения нуклеиновых кислот постепенно стали применяться в процессе клинического обнаружения, и наблюдается тенденция к замене ручного труда.

Однако приготовление нуклеиновой кислоты с помощью прибора также имеет свои недостатки и недостатки. Это требует от пользователя четкого понимания ключевых звеньев и формулирования соответствующих контрмер, что является важным подспорьем для всестороннего повышения качества тестирования.

1. Влияние функции измерения впрыска пробы на качество

В системе экстракции нуклеиновой кислоты с автоматическим вводом пробы, хотя некоторые системы обладают лучшими функциями мониторинга ввода пробы и высокой точностью ввода пробы, в некоторых системах экстракции нуклеиновой кислоты используются наконечники без функции индукции или индукция. Существуют различия в качестве наконечников и иногда сбой индукции приводит к недостаточному или отсутствию ввода пробы. Это особенно важно для систем, в которых используются планшеты с глубокими лунками для приготовления нуклеиновых кислот. Пользователям необходимо усилить техобслуживание и уход за прибором, чтобы прибор постоянно поддерживался в нормальном режиме работы. Кроме того, следует постоянно отслеживать результаты тестирования. Как только будет обнаружена обратная связь о неточных результатах, следует вовремя найти причину. Если прибор используется для подготовки нуклеиновых кислот после ручного ввода пробы, этой проблемы не будет.

2. Различия в точности механической работы прибора.

Что касается движения руки робота и захвата, точность различных систем экстракции нуклеиновых кислот сильно различается. Для автоматических систем экстракции нуклеиновых кислот с более высокой степенью интеллекта существует функция немедленного отключения сигнала тревоги, когда рука робота не работает, хотя это влияет на рабочий процесс, но не влияет на качество тестирования. Однако в некоторых приборах нет функций обнаружения неисправностей механического манипулятора и сигнализации. Например, некоторые системы экстракции нуклеиновых кислот могут забирать планшет с глубокими лунками и продолжать работать. Такие инструменты должны получать нуклеиновые кислоты под наблюдением экспериментаторов, чтобы вовремя находить проблемы. Следовательно, «автоматизация приборов» — это не «искусственный интеллект», и нельзя игнорировать человеческие обязанности, иначе будет сложно получить постоянные качественные результаты.

HERO 32 Magnetic Bead Method Nucleic Acid Extraction System

3. Источники загрязнения прибора препаратом нуклеиновой кислоты.

Многолетний практический опыт доказал, что испарившиеся естественным образом аэрозоли не являются основной причиной загрязнения при обнаружении ПЦР, но виновником является перекрестное загрязнение! Даже COBAS, который использует блоки SPU для приготовления нуклеиновых кислот, не может избежать перекрестного загрязнения, вызванного разрывом пузырьков, но вероятность этого мала. Однако трудно избежать перекрестного загрязнения инструментов, которые используют 96-луночные планшеты с глубокими лунками для приготовления нуклеиновых кислот из-за мощности, нагревания, элюирования и других связей между закрытыми лунками.

Поэтому лабораторный мониторинг загрязнения инструментария для приготовления нуклеиновых кислот очень необходим! Большинство образцов поступает от пациентов с положительной реакцией на нуклеиновые кислоты, особенно в инфекционных больницах. Для мониторинга необходимо установить несколько отрицательных контролей, но этого трудно добиться в клинической работе из-за высокой стоимости и хлопот.

4. Проблемы качества, вызванные различиями в перемещении и элюировании магнитных шариков.

Хотя автоматизация прибора имеет свою стандартизацию и единообразие, из-за различной текстуры различных образцов, таких как мешающие вещества, примеси, волокна волокна и т. Д., Эти вещества будут влиять на качество адсорбции нуклеиновой кислоты и элюции нуклеиновой кислоты, хотя сам набор обладает устойчивостью к этой интерференционной функции, но система экстракции нуклеиновой кислоты неизбежно имеет различия между лунками движения магнитных шариков, адсорбции и элюирования нуклеиновой кислоты, особенно если используется только система экстракции не поддерживаемой нуклеиновой кислоты. Поэтому регулярное и всестороннее обслуживание прибора является ключом к обеспечению единообразия тестирования.

Какие общие методы экстракции и очистки нуклеиновых кислот используются в диагностике in vitro?

Под диагностикой in vitro понимаются продукты и услуги, которые позволяют получать клиническую диагностическую информацию путем тестирования образцов человека (крови, биологических жидкостей, тканей и т. Д.) Вне человеческого тела для определения заболеваний или функций организма.

Одним из ключевых шагов при обнаружении образцов человека является очистка нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в образце. Метод очистки нуклеиновой кислоты является важным фактором, влияющим на качество экстрагированной нуклеиновой кислоты, и только высококачественная нуклеиновая кислота может соответствовать различным последующим применениям.

Нуклеиновая кислота — основа молекулярной биологии, а экстракция нуклеиновой кислоты — это порог для обнаружения нуклеиновых кислот, и даже вся молекулярная промышленность не может обойти этот порог. Во многих случаях качество экстракции нуклеиновой кислоты из образца напрямую определяет достоверность результатов теста.

Базовые знания нуклеиновой кислоты

Нуклеиновая кислота подразделяется на дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК), среди которых РНК может быть разделена на рибосомную РНК (р-РНК), информационную РНК (м-РНК) и транспортную РНК (т-РНК) в соответствии с различными функциями.

ДНК в основном сосредоточена в ядре, митохондриях и хлоропластах, в то время как РНК в основном распределена в цитоплазме.

Зачем нужна экстракция нуклеиновых кислот

Экстракция нуклеиновой кислоты дает ответы на большое количество обширных исследований и применений, а полученная нуклеиновая кислота может использоваться различными способами. Точная цель исследования определяет тип экстрагируемой нуклеиновой кислоты; применение нуклеиновой кислоты часто влияет на выбор метода экстракции. Чтобы определить лучший метод исследования, необходимо иметь четкое представление о последующих применениях нуклеиновых кислот и любых потенциальных ограничениях, связанных с типом образца. Хотя метод лизиса клеток различается в зависимости от типа образца, основной принцип общей экстракции нуклеиновой кислоты остается неизменным: образцы клеток или тканей лизируются для удаления загрязнителей, не являющихся нуклеиновыми кислотами.

Принципы и требования экстракции и очистки нуклеиновых кислот

1. Обеспечить целостность первичной структуры нуклеиновой кислоты;

2. Устранение загрязнения от других молекул (например, устранение вмешательства РНК при извлечении ДНК);

3. Отсутствуют органические растворители и чрезмерно высокие концентрации ионов металлов, которые могут ингибировать ферменты в образцах нуклеиновых кислот;

4. Следует минимизировать загрязнение других биологических макромолекул, таких как белки, полисахариды и липидные молекулы;

5. Устранение загрязнения другими молекулами нуклеиновых кислот, например удаление РНК при извлечении молекул ДНК, и наоборот.

Общие методы экстракции и очистки нуклеиновых кислот

Pre-packed nucleic acid extraction kit

1. Метод экстракции фенолом и хлороформом.

Фенол и хлороформ используются для извлечения ДНК с использованием фенола в качестве денатурирующего агента. Повторная экстракция денатурирует белок. SDS (додецилсульфонат натрия) лизирует клеточную мембрану и переваривает белок, полипептид или небольшой пептид в присутствии протеиназы K и EDTA. Молекулы денатурируют и разрушают ядерный белок, освобождая ДНК от ядерного белка. При этом ДНК легко растворяется в воде, но не растворяется в органических растворителях. Поверхность белковых молекул имеет гидрофильные группы, которые также легко гидратируются, а на поверхности образуется гидратный слой, так что белковые молекулы могут плавно входить в водный раствор с образованием стабильного коллоидного раствора.

Когда существует органический раствор, коллоидная стабильность белка разрушается, денатурируется и осаждается. После центрифугирования органический растворитель находится на дне пробирки (органическая фаза), ДНК находится в верхней водной фазе, а белок осаждается между двумя фазами. Используя принцип экстракции, в соответствии с белковой нуклеиновой кислотой, растворенной в разных слоях реагента, наконечник пипетки расширяется в разные жидкие слои для извлечения необходимых компонентов, а очищенная нуклеиновая кислота получается после нескольких промывок.

Недостатком является то, что из-за использования фенола, хлороформа и других реагентов токсичность относительно высока, длительная работа оказывает большее влияние на здоровье персонала, скорость восстановления нуклеиновой кислоты низкая, а потери велики. Из-за большой операционной системы повторяемость работы разных экспериментаторов оставляет желать лучшего. , Это не способствует защите РНК и затрудняет выполнение операций по миниатюризации.

Преимущество заключается в том, что в лабораториях используются обычные реагенты и лекарства, а стоимость относительно невысока.

2. Очистка на спин-колонке.

В этом методе поверхность нуклеиновой кислоты покрывается тонкой пленкой, состоящей из молекул воды. В среде с высоким содержанием соли эта гидрофильная мембрана будет разрушена, так что нуклеиновая кислота может адсорбироваться на спин-колонке, в то время как другие примеси, такие как белок, продукты метаболизма и т. Д., Будут отделены от нуклеиновой кислоты осаждением на центрифуге.

Но даже в этом случае метод очистки на спин-колонке все же имеет недостатки:

(1) сильно зависит от связывающей способности адсорбционной мембраны;

(2) Неполное элюирование приводит к потере нуклеиновой кислоты;

(3) Нуклеиновую кислоту нельзя экстрагировать в больших количествах.

3. Метод магнитных шариков для технологии разделения нуклеиновых кислот.

Положительно заряженные магнитные шарики легко адсорбируют отрицательно заряженные нуклеиновые кислоты и в основном используются для извлечения ДНК и РНК из образцов сыворотки или плазмы человека. Обычно образец смешивается с буфером для связывания и магнитными шариками. После объединения нуклеиновой кислоты с магнитными шариками она несколько раз промывается и захватывается магнитным полем. Элюированная нуклеиновая кислота может быть обнаружена с помощью ПЦР или других специфических методов для обнаружения специфической ДНК или РНК. .

Магнитная сепарация также широко используется в диагностической промышленности и позволяет достичь высокопроизводительных и автоматизированных методов экстракции нуклеиновых кислот.

Различные типы генетического тестирования будут включать этапы экстракции и очистки нуклеиновых кислот. Среди методов экстракции и очистки нуклеиновых кислот жидкий метод и метод спин-колонки предполагают использование токсичных органических веществ, которые вредны для окружающей среды и операторов экспериментов.

Метод магнитных шариков требует соответствующего специально разработанного буфера для магнитных шариков и специально модифицированных магнитных шариков. С точки зрения стоимости и эксплуатации, оба имеют высокую стоимость и обременительные операции. В то же время это также ограничивает процесс автоматизации и продвижение приложений. . Следовательно, разработка метода быстрого высвобождения нуклеиновой кислоты, который может быстро высвобождать нуклеиновую кислоту, не влияя на последующие эксперименты по генетическому тестированию, стала актуальной проблемой, которую необходимо решить.

4. Технология быстрого высвобождения генов и нуклеиновых кислот.

Набор для высвобождения ДНК предназначен для быстрого высвобождения амплифицированной ДНК с постоянной температурой флуоресценции из различных распространенных образцов. Он имеет следующие характеристики:

1. Средство, выделяющее нуклеиновую кислоту, может быстро лизировать образец и высвобождать ДНК образца в растворе. Нет необходимости готовить какие-либо реагенты самостоятельно, и не используются токсичные реагенты, такие как фенол и хлороформ.

2. Операция проста, требуется всего один шаг (около 3 минут), чтобы получить матрицу ДНК для амплификации флуоресценции при постоянной температуре, без каких-либо операций, таких как центрифугирование и экстракция.

3. Весь процесс выполняется только в одной центрифужной пробирке, что позволяет избежать потери следовых проб и затруднить перекрестное загрязнение. Это проще и удобнее, чем обычно используемые комплекты для извлечения.

4. Широкая совместимость, подходит для общих образцов молекулярной биологии, включая бактерии, насекомых, различные ткани животных, клетки полости рта, волосы, бактерии и вирусы в тканях и т. Д.

Популярная наука | Анализ технологии экстракции нуклеиновых кислот — метод магнитных шариков

Нуклеиновая кислота — носитель генетической информации и важнейшая молекула биологической информации. Получение высококачественной нуклеиновой кислоты является важной предпосылкой для исследований в области молекулярной биологии. Методы экстракции нуклеиновых кислот включают традиционные методы экстракции нуклеиновых кислот, методы адсорбционной экстракции на основе диоксида кремния и методы экстракции нуклеиновых кислот адсорбцией на магнитных шариках. В настоящее время наиболее распространенным методом является метод магнитных шариков.

Введение в биомагнитные шарики

Биомагнитные шарики относятся к суперпарамагнитным шарикам с мелкими частицами. В нормальных условиях магнитные шарики обладают сверхсильным парамагнетизмом, могут быстро воссоединяться в магнитном поле и равномерно распределяться после выхода из магнитного поля.
Магнитные шарики, используемые в биохимических исследованиях, имеют большое количество поверхностно-активных групп; через специальное покрытие магнитных шариков (таких как гидроксильные, карбоксильные, амино и другие активные группы) для связывания с биохимическими веществами и под действием внешнего магнитного поля Осуществить отделение от исследуемого образца.

По сравнению с традиционными методами разделения использование магнитных шариков для разделения определенных компонентов биохимических образцов может обеспечить высокую производительность и конкретное разделение и обогащение, эффективно повышая эффективность разделения и обогащения и значительно улучшая анализ. Чувствительность обнаружения.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Принцип метода магнитных шариков для экстракции и очистки нуклеиновых кислот

Принцип экстракции и очистки нуклеиновых кислот методом магнитных шариков. Нанотехнологии используются для улучшения и модификации поверхности суперпарамагнитных наночастиц, а поверхность суперпарамагнитных наночастиц модифицируется и модифицируется. Поверхностно-активные группы специфичны для молекул нуклеиновой кислоты через высокоактивные поверхностно-активные группы. Сексуальная идентификация и эффективное сочетание.

Используя суперпарамагнетизм наносфер кремнезема, под действием денатуранта (гидрохлорид гуанидина, изотиоцианат гуанидина и т. Д.) И внешнего магнитного поля, нуклеиновая кислота может быть отделена от крови, тканей, пищевых продуктов, патогенных микроорганизмов и других образцов, которые могут быть использованы. в клинической диагностике заболеваний, судебно-медицинской идентификации, безопасности переливания крови, микробиологическом тестировании окружающей среды, тестировании безопасности пищевых продуктов, исследованиях молекулярной биологии и других областях.

Магнитно-гранулированный метод экстракции нуклеиновой кислоты

Комбинация нуклеиновой кислоты и магнитных шариков в основном основана на электростатических, гидрофобных и водородных связях. ДНК / РНК в клетке или ткани высвобождается под действием раствора для лизиса. В это время поверхностно-модифицированные суперпарамагнитные наномагнитные гранулы диоксида кремния специфически связываются с нуклеиновой кислотой с образованием комплекса нуклеиновая кислота-магнитная гранула.

Затем под действием внешнего магнитного поля комплекс отделяется. После промывки жидкостью для удаления неспецифически адсорбированных примесей и, наконец, использования специального элюента для диссоциации нуклеиновой кислоты, адсорбированной на поверхности магнитных шариков, получают экстрагированное вещество целевой нуклеиновой кислоты.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Преимущества метода магнитных шариков для экстракции нуклеиновых кислот

С популяризацией генетического тестирования, персонализированной медицины, пренатальной диагностики и других технологий, высокопроизводительные, автоматизированные и быстрые модели исследуются в различных областях биологической промышленности. Ограничения традиционных методов экстракции ДНК становятся все более очевидными, в то время как метод магнитных шариков. Преимущества экстракции ДНК становятся все более очевидными; Метод извлечения ДНК с помощью магнитных шариков может обеспечивать автоматическую и высокопроизводительную операцию, простую операцию, занимает мало времени, не использует традиционные методы, такие как токсичные реагенты, такие как бензол, фенолы и хлороформ, и является безопасным. Яд полностью соответствует современным концепциям защиты окружающей среды; специфическая комбинация с нуклеиновой кислотой делает экстрагированную нуклеиновую кислоту с высокой чистотой и высокой концентрацией.

Сравнение традиционного метода экстракции нуклеиновой кислоты и метода магнитных шариков
Традиционный метод экстракции нуклеиновой кислоты Метод экстракции нуклеиновых кислот с помощью магнитных шариков
Ручное извлечение Реализовать полностью автоматизированный режим
Низкая техническая сложность Высокая производительность, высокое качество, высокий выход
Технически громоздкий Избегайте утомительных ручных процедур экстракции
Не подходит для отбора большого количества образцов. Снижение опасности для операторов, связанных с фенолами, хлороформом и бензольными органическими веществами.
Не подходит для клинической молекулярной диагностики В значительной степени соответствует требованиям современного рынка по эффективности экстракции нуклеиновых кислот.

Область применения метода магнитных шариков для экстракции нуклеиновых кислот

Набор для экстракции нуклеиновых кислот методом магнитных гранул — это комплексный высокотехнологичный продукт, основанный на нанотехнологиях, технологиях молекулярной биологии, биомедицинских технологиях и судебной экспертизе. Его можно широко использовать в исследованиях геномики в молекулярной биологии, исследованиях молекулярной эволюционной химии, исследованиях генетических заболеваний в медицине, обнаружении мутантных генов, скрининге опухолей, пренатальной диагностике, обнаружении ВПЧ, пятнах крови, судебно-биологических образцах, пятнах, волосах, окурках и т. Д. другие проверки доказательств на месте, судебное тестирование на отцовство, тестирование кровного родства и многие другие области, которые предоставляют доказательства.

Как выбрать правильную систему экстракции нуклеиновых кислот

Система экстракции нуклеиновых кислот — это инструмент, который автоматически завершает работу по экстракции нуклеиновых кислот из образцов, применяя соответствующие реагенты для экстракции нуклеиновых кислот. Он широко используется в различных областях, таких как Центр по контролю заболеваний, клиническая диагностика заболеваний, безопасность переливания крови, судебно-медицинская идентификация, микробиологические исследования окружающей среды, тестирование безопасности пищевых продуктов, животноводство и исследования молекулярной биологии.

Классификация систем экстракции нуклеиновых кислот

1. Разделены по размеру модели прибора.

1) Автоматическая жидкостная рабочая станция

Автоматическая рабочая станция для жидкостей — это очень мощное устройство, которое автоматически завершает дозирование и аспирацию жидкости и может даже реализовать полную автоматизацию экстракции, амплификации и обнаружения образцов за счет интеграции таких функций, как амплификация и обнаружение. Экстракция нуклеиновой кислоты — это только одно из ее функций, и она не подходит для рутинной лабораторной экстракции нуклеиновой кислоты. Обычно он применяется к экспериментальным потребностям одного типа образцов и очень большого количества образцов (по крайней мере, 96, как правило, несколько сотен) одновременно. Для создания платформы и эксплуатации автоматизированных рабочих мест требуются относительно большие средства.

2) Мелкомасштабная автоматическая система экстракции нуклеиновых кислот Небольшой автоматический прибор достигает цели автоматической экстракции нуклеиновых кислот благодаря особенностям операционной структуры и может использоваться в любой лаборатории.

2. Отличаются принципом экстракции.

HERO-96

1) Инструменты, использующие метод спин-колонки

Система экстракции нуклеиновых кислот методом центробежной колонки в основном использует комбинацию центрифуги и автоматического дозатора. Пропускная способность обычно составляет 1-12 проб. Время операции примерно такое же, как и при ручной экстракции. Это не улучшает реальную эффективность работы и стоит дорого. Различные модели Расходные материалы прибора не универсальны и подходят только для крупных лабораторий с достаточными средствами.

2) Инструменты с использованием метода магнитных шариков

Используя магнитные шарики в качестве носителя, используя принцип адсорбции магнитных шариков нуклеиновых кислот при высоких значениях соли и низких значениях pH и отделяя их от нуклеиновых кислот при низких значениях соли и высоких значениях pH, весь процесс экстракции и очистки нуклеиновых кислот осуществляется путем перемещения магнитные шарики или переносящая жидкость. Благодаря своему уникальному принципу, он может быть изготовлен из различных флюсов. Его можно извлечь из одной пробирки или 8-96 образцов, и его работа проста и быстра. Для извлечения 96 образцов требуется всего 30-45 минут, что значительно повышает эффективность эксперимента, а низкая стоимость позволяет использовать его в различных лабораториях. В настоящее время это основной инструмент на рынке.

Автоматическая система извлечения нуклеиновых кислот методом магнитных шариков делится на метод магнитного стержня и метод всасывания.

Позвольте мне сначала поговорить о методе отсасывания: как следует из названия, метод отсасывания осуществляется с помощью автоматического дозатора. Лизирующий раствор добавляется через автоматическое пипеточное устройство, и магнитные шарики адсорбируются; раствор для лизиса удаляется, раствор для промывки добавляется, магнитные шарики адсорбируются и промывка удаляется. Раствор, добавьте буфер для элюирования. Кажется, что нет никаких проблем с этапами, но самая большая проблема с методом всасывания заключается в том, что для того, чтобы не удалить магнитные шарики при удалении отработанной жидкости, пипетка не должна находиться слишком близко к магнитным шарикам, чтобы предотвратить магнитные шарики. и отработанная жидкость от всасывания. Всегда есть небольшая часть сточной жидкости, которую невозможно полностью удалить каждый раз, особенно устройство с магнитом внизу. Поскольку магнитные шарики притягиваются магнитом ко дну, пипетка не должна находиться слишком близко ко дну, чтобы промывочный раствор не мог быть полностью удален. Удаление остаточной соли и этанола в промывочном растворе повлияет на последующую эффективность элюирования и успешность ПЦР; магнит на боковой стороне устройства будет иметь меньше остаточной жидкости, но эффективность элюирования невысока, полагаясь на саморастворение ДНК для промывания в очищенном от буфера растворе, если вы не подождете более получаса, около 96 автоматических рабочих станций экстракции нуклеиновых кислот требуют 150 минут для одного цикла экстракции. В то же время для 32-магнитного метода можно использовать 5 раундов.

Давайте поговорим о системе экстракции нуклеиновых кислот методом магнитных стержней: поток обычно имеет 8, 16, 32, 96 каналов. По сравнению с методом всасывания преимущество метода магнитного стержня заключается в том, что жидкость на каждом этапе не остается, потому что магнитный стержень только забирает магнитные шарики и передает Go в соответствующие реакционные лунки на следующем этапе. Кроме того, система экстракции методом магнитных стержней должна иметь более полные функции, такие как нагрев, и каждый нагревательный резервуар должен иметь независимый контроль температуры, чтобы можно было настроить нагрев, пиролиз и элюирование. Различные температуры, еще один очень важный момент заключается в том, что двигатель, который приводит в движение магнитный стержень, должен иметь возможность приводить магнитный стержень в движение, чтобы быстро перемешивать и перемешивать жидкость, чтобы облегчить автоматизацию и облегчить лизис и тщательную промывку. Выбор магнитного потока методом магнитного стержня лучше всего составляет 32 канала. Кажется, что 96 каналов имеют более высокий поток, но есть очень практическая проблема. Когда 96 магнитных стержней переносятся с одной пластины на другую, магнитные стержни Что делать, если жидкость падает на полпути, она капает в другие отверстия и вызывает загрязнение, а 32-канальный магнитный стержень не проходит по небу над другими образцами , поэтому перекрестного заражения не будет.

Основной принцип системы извлечения нуклеиновых кислот с помощью магнитных шариков

HERO 32

1. Метод всасывания

1. Метод отсасывания, также называемый методом пипетирования, заключается в извлечении нуклеиновой кислоты путем фиксации магнитных шариков и переноса жидкости. Обычно операционная система управляет механическим рычагом, чтобы осуществить передачу. Процесс экстракции выглядит следующим образом:

1) Лизис: добавить раствор для лизиса к образцу, осуществить перемешивание и полную реакцию реакционного раствора посредством механического движения и нагревания, лизиса клеток и высвобождения нуклеиновой кислоты.

2) Адсорбция: добавьте магнитные шарики в раствор для лизирования образца и тщательно их перемешайте. Магнитные шарики обладают сильным сродством к нуклеиновым кислотам при высоких значениях соли и низких значениях pH для адсорбции нуклеиновых кислот. Под действием внешнего магнитного поля магнитные шарики отделяются от раствора. , Используйте наконечник для удаления жидкости и слейте ее в бак для отходов, а наконечник выбросите.

3) Промывка: удалите внешнее магнитное поле, замените наконечник новым, добавьте промывочный буферный раствор, тщательно перемешайте для удаления примесей и удалите жидкость под действием внешнего магнитного поля.

4) Элюция: удалите внешнее магнитное поле, замените наконечник новым, добавьте буфер для элюирования и тщательно перемешайте. Связанная нуклеиновая кислота отделяется от магнитных шариков для получения очищенной нуклеиновой кислоты.

2. Магнитно-стержневой метод.

Метод магнитного стержня реализует разделение нуклеиновых кислот путем фиксации жидкости и переноса магнитных шариков. Принцип и процесс такие же, как и у метода всасывания, но разница заключается в способе отделения магнитных шариков от жидкости. Метод магнитного стержня заключается в том, чтобы отделить магнитные шарики от отработанной жидкости посредством адсорбции магнитных шариков на магнитном стержне и поместить их в следующую жидкость, чтобы осуществить экстракцию нуклеиновой кислоты.

Особенности экстрактора нуклеиновых кислот методом магнитных гранул

1. Возможность реализовать автоматическую и высокопроизводительную работу.

2. Операция простая и быстрая.

3. Безопасность и охрана окружающей среды.

4. Высокая чистота и высокий выход.

5. Отсутствие загрязнения и стабильные результаты.

6. Низкая стоимость, удобство широкого применения.

7. Может обрабатывать разные типы образцов одновременно.

Меры предосторожности

1. Среда, в которой устанавливается прибор: нормальное атмосферное давление (высота должна быть ниже 3000 м), температура 20-35 ℃, типичная рабочая температура 25 ℃, относительная влажность 10% -80%, беспрепятственный поток воздуха 35 ℃ или ниже.

2. Избегайте размещения прибора рядом с источниками тепла, например, электронагревателями; в то же время, чтобы предотвратить короткое замыкание электронных компонентов, избегайте попадания на них воды или других жидкостей.

3. Отверстия для впуска и выпуска воздуха расположены на задней панели прибора, и в то же время не допускайте скопления пыли или волокон на впускном отверстии для воздуха, чтобы воздуховод не перекрывался.

4. Экстрактор нуклеиновой кислоты находится на расстоянии не менее 10 см от других вертикальных поверхностей.

5. Заземление прибора: во избежание поражения электрическим током входной шнур питания прибора должен быть заземлен.

6. Держитесь подальше от цепей под напряжением. Операторам не разрешается разбирать прибор без разрешения. Замена компонентов или внутренние регулировки должны выполняться квалифицированным профессиональным обслуживающим персоналом. Не заменяйте компоненты при включенном питании.

В чем заключаются неправильные представления о методе магнитных шариков для экстракции нуклеиновых кислот?

Использование биологических магнитных шариков для извлечения нуклеиновой кислоты все еще является относительно новым методом экстракции нуклеиновых кислот в Китае. По сравнению с традиционным методом экстракции изоамиловым спиртом и методом набора спин-колонок, этот метод все еще невольно понятен многим людям. Есть также некоторые недоразумения в процессе очистки нуклеиновых кислот жемчужным методом.

Заблуждение 1: чем больше используется магнитных шариков, тем лучше эффект извлечения.

Многие учителя любят увеличивать количество магнитных шариков, когда эффект извлечения плохой. Они думают, что добавление немного большего количества магнитных шариков может привлечь больше нуклеиновых кислот. Я должен сказать, что эта идея нецелесообразна.

Основная особенность магнитных шариков заключается в том, что они могут быть диспергированы в жидкости или отделены от жидкой фазы в твердом состоянии под действием внешнего магнитного поля. Для любой системы реагентов отношение магнитных шариков к жидкости должно иметь определенный порог, превышающий определенное соотношение. Избыточные магнитные шарики потеряют свои дисперсионные характеристики, потому что они не могут быть равномерно диспергированы в жидкости, и эффективность контакта между магнитными шариками нуклеиновой кислоты. шарики и жидкость не могут быть полностью увеличены в процессе стирки.

Избыточные магнитные шарики также будут адсорбировать больше примесей, что имеет большое влияние на эффект удаления примесей. Даже иногда слишком много магнитных шариков адсорбируют протеазу, лизоцим и другие функциональные компоненты, которые играют важную роль в жидкой системе, что приводит к низкой эффективности всего набора. Во многих случаях, когда эффект экстракции плохой, уменьшение количества используемых магнитных шариков — лучший способ улучшить эффект экстракции.

Обычно количество эталонных магнитных шариков, выдаваемых набором для метода магнитных шариков, немного превышает норму. Следовательно, нет необходимости часто увеличивать количество магнитных шариков для повышения эффективности адсорбции. Однако, если определено, что эффект экстракции не вызван недостаточным количеством магнитных шариков, можно улучшить эффект экстракции, увеличив количество магнитных шариков в определенном диапазоне.

Заблуждение 2: чем больше используется реагентов, тем лучше эффект экстракции.

Эффект растрескивания не очень хороший? Добавьте еще буфера для лизиса. Эффект стирки не очень хороший? Добавьте еще моющего средства. Это инерционное мышление многих клиентов при использовании наборов.

Однако для метода магнитных шариков каждое увеличение объема жидкости снижает вероятность большего количества столкновений магнитных шариков, а уменьшение вероятности столкновений магнитных шариков приведет к значительному падению скорости адсорбции.

Следовательно, во многих случаях, хотя добавление раствора для лизиса и промывочного раствора действительно может усилить лизис и улучшить отмывку, суть экстракции магнитных гранул — это эффективность адсорбции нуклеиновых кислот магнитными гранулами. Эффективность столкновения магнитных шариков не может быть гарантирована, но эффективность экстракции нуклеиновой кислоты не может быть гарантирована. Да, поэтому простое увеличение количества реагентов, используемых для улучшения эффекта экстракции, может быть не полностью эффективным.

Carboxyl magnetic beads

Недоразумение 3: чем больше время стирки, тем лучше эффект отжима.

Если в экстрагированной нуклеиновой кислоте слишком много примесей, пользователь может подумать о промывке несколько раз, чтобы получить более чистую нуклеиновую кислоту. Увеличение количества промывок действительно способствует очистке нуклеиновых кислот, но, учитывая, что каждая промывка будет терять определенное количество нуклеиновой кислоты и увеличивать вероятность фрагментации и гидролиза нуклеиновой кислоты, обычно целесообразно контролировать количество промывок на От 2 до 4 раз.

Заблуждение 4: чем больше образцов используется, тем лучше эффект извлечения.

Когда образец недостаточно свежий или само содержание нуклеиновой кислоты низкое, эффект экстракции нуклеиновой кислоты часто бывает плохим, и многие учителя будут использовать несколько образцов для увеличения количества экстракции нуклеиновой кислоты.

Однако простое увеличение объема отбора пробы может иногда привести к появлению слишком большого количества примесей, превышающих лизирующую способность лизата, а также к снижению эффективности экстракции. Поэтому не рекомендуется просто увеличивать объем отбора пробы для достижения цели увеличения объема экстракции.

Если объем экстракции действительно слишком мал из-за недостаточного объема пробы, рекомендуется перед началом экстракции пройти этап обогащения или концентрирования. Или увеличение полноты лизиса и раскрытие большего количества нуклеиновых кислот также является решением.

Недоразумение 5: если определенный вид магнитной бусины хорош, он должен быть эффективным во всех тестах.

T

Здесь много типов магнитных шариков, разный размер частиц, разная дисперсия, разное время магнитного отклика, разная базовая матрица покрытия, разная внешняя модифицированная функциональная группа, разная плотность покрытия, разная длина плеча функциональной группы, что приведет к появлению магнитных бусинок. .

Следовательно, эксперименты и системы, к которым приспосабливаются разные магнитные шарики, также различны. Так же, как реагенты для экстракции нуклеиновых кислот, формулы не совсем такие же, и свойства магнитных шариков, которые также используются для экстракции нуклеиновых кислот, не совсем такие же.

Некоторые магнитные шарики показывают более высокую эффективность адсорбции при экстракции постоянной нуклеиновой кислоты, а некоторые магнитные шарики более подходят для экстракции следов нуклеиновой кислоты. Некоторые магнитные шарики подходят для более кислых систем реагентов, а некоторые магнитные шарики подходят для более щелочных систем реагентов. Некоторые магнитные шарики обладают хорошей магнитной чувствительностью, но высокой скоростью оседания, что больше подходит для автоматической системы извлечения магнитных стержней; некоторые магнитные шарики имеют медленную скорость оседания, но длительное время магнитного отклика, и больше подходят для автоматической системы экстракции пипеток.

Редко бывает что-то вроде магнитных бусинок, которые можно было бы применить во всех экспериментальных ситуациях. За исключением фиксированного набора, в большинстве случаев магнитные шарики и систему реагентов необходимо регулировать в течение определенного периода времени.

Недоразумение 6: По сравнению с определенным комплектом, эффект плохой, то есть магнитные бусины плохие

В процессе проверки магнитных шариков многие клиенты просто заменяют магнитные шарики на такое же количество под зрелой системой реагентов, чтобы сравнить эффекты магнитных шариков.

Таким образом, легко сделать вывод, что определенные магнитные шарики неэффективны, но на самом деле, поскольку разные магнитные шарики подходят для разных систем и дозировок, их часто необходимо отрегулировать для получения лучших результатов экстракции.

Введение во весь процесс лабораторного обнаружения нуклеиновых кислот

С августа новая коронная эпидемия пневмонии снова стала «нормой». Эпидемии разной степени и масштабов возникли по всему миру, и каждый день тысячи новых образцов нуклеиновых кислот коронной пневмонии ждут своего часа. Как эти образцы обнаруживаются в лаборатории? Как выглядит лаборатория P3 как «первое поле битвы» для людей, сражающихся с новым коронным вирусом, и каков весь процесс тестирования нуклеиновых кислот?

По уровню риска, включая инфекционность и вредоносность инфекционных патогенов, биологические лаборатории делятся на четыре уровня: P1, P2, P3 и P4 в мире. Работа, которую может выполнять лаборатория P1-4, также делится в соответствии с этим уровнем безопасности, причем строгий уровень — от низкого до высокого. Лаборатория P3, также известная как лаборатория защиты, подходит для обработки очень опасных для людей, животных, растений или окружающей среды путем прямого контакта или аэрозолей, которые могут заразить людей серьезными или даже смертельными заболеваниями или очень опасны для животных, растений и Окружающая среда Обычно существуют профилактические и лечебные меры против патогенных факторов.

Как проводится тестирование нуклеиновых кислот в лаборатории?

Его можно условно разделить на: подготовка перед тестом — проверка информации об образце — инактивация образца — открытие крышки и добавление образцов и экстракция нуклеиновой кислоты — подготовка реакционной системы ПЦР — тестирование амплификации нуклеиновой кислоты — завершение теста — автоклав.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Перед тестированием

Перед вскрытием образца инспектор должен носить средства индивидуальной защиты, такие как защитная одежда, маски, защитные очки, защитные маски, двухслойные медицинские латексные перчатки и водонепроницаемая обувь. Каждый шаг не должен ошибиться.

Third Party Inspection

Проверка

1. Используйте 75% спирт для дезинфекции внешней поверхности коробки для доставки образцов в основной зоне лаборатории. После дезинфекции проверьте имя, возраст, пол и другую информацию об исследуемом образце.

2. Поместите образец в водяную баню на полчаса, чтобы инактивировать вирусный белок при высокой температуре 56 ℃, чтобы вирусный белок потерял свою физиологическую активность, а вирус потерял способность инфицировать, вызывать болезни и воспроизводиться без влияющие на последовательность гена вирусного белка. , Для обеспечения безопасности обнаружения.

3. Когда экспериментатор получает инактивированный образец, первый шаг — встряхнуть, попытаться позволить вирусу на тампоне элюироваться в растворе среды, а второй шаг — провести 5 минут осаждения. Третья часть — открыть крышку и добавить образцы. Этот шаг должен выполняться вручную и требует высокой степени сотрудничества между двумя людьми. Один человек отвинчивает крышку резервуара для образца, а другой с помощью микропипетки набирает небольшое количество раствора в резервуар для образца, помещает его в другую пробирку для экстракции, а затем навинчивает крышку пробирки.

Экстракции нуклеиновой кислоты могут способствовать инструменты, но из-за необходимости сравнения часто требуются ручные операции и требуется повторение более 10 этапов, таких как центрифугирование, добавление реагентов и промывка. Среди них более 7 операций, при которых необходимо открывать крышку пробирки, а для завершения искусственной экстракции нуклеиновой кислоты требуется около 50 минут.

4. Выйдите из тестовой зоны ядра, запустите подготовку системы реакции ПЦР и добавьте извлеченную вирусную нуклеиновую кислоту к реагенту для обнаружения амплификации нуклеиновой кислоты.

5. Поместите подготовленную реакцию ПЦР на флуоресцентную количественную ПЦР-машину. Установите условия реакции ПЦР на компьютере, запустите прибор и запустите обнаружение амплификации нуклеиновых кислот.

Forensic Laboratory

После тестирования

Тестировщику необходимо обращать внимание на тестовую ситуацию в реальном времени. Примерно через 1,5 часа амплификация нуклеиновой кислоты завершается, и результат теста интерпретируется. На этом весь процесс завершен, около 4 часов.

Последний и очень важный шаг — автоклавирование загрязнителей. После автоклавирования загрязнителей, образующихся в ходе эксперимента, с ними обращаются как с обычными медицинскими отходами.

Можно сказать, что процесс обнаружения нуклеиновых кислот — это тоже процесс бега со временем. Очевидно, что транспортировка в назначенную лабораторию для тестирования требует больших временных затрат, особенно в сценариях, где требуется крупномасштабное тестирование нуклеиновых кислот. Использование мобильных лабораторий обеспечивает эффективный метод повышения эффективности обнаружения нуклеиновых кислот.

Для получения дополнительной информации о тестировании нуклеиновых кислот вируса COVID-19 нажмите здесь:

Как проходит тестирование нуклеиновой кислоты COVID-19?

Как повысить точность тестирования нуклеиновых кислот COVID-19?

Краткое изложение методов разделения и очистки нуклеиновых кислот

С недавним откатом глобальной эпидемии тестирование нуклеиновых кислот стало основным способом обнаружения вирусов, а также углубило понимание нуклеиновых кислот всеми. Фактически, разделение и очистка нуклеиновой кислоты — это основная проблема, которую необходимо решить в генной инженерии или исследованиях в области белковой инженерии. Это основной шаг для инициирования других последующих действий (таких как секвенирование, амплификация, гибридизация, лигирование, клонирование и биологическое обнаружение) и современный эксперимент по биологическому обнаружению. Основные средства техники. Есть много широко используемых методов выделения ДНК. Здесь мы в основном представляем метод экстракции фенол-хлороформ, метод осаждения с высоким содержанием соли и метод адсорбции в среде диоксида кремния.

Метод экстракции фенол-хлороформ использует фенольные реагенты в качестве денатурирующих белков. Образец сначала лизируют, затем экстрагируют (фенол / хлороформ), а затем осаждают (абсолютный этанол). Роль хлороформа состоит в том, чтобы удалить избыток фенола и способствовать разделению водной и органической фаз. Метод экстракции требует многократного центрифугирования, а этапы сложны и легко вызывают перекрестное загрязнение. Кроме того, из-за добавления органических растворителей, таких как бензол / хлороформ, в конечном продукте будут оставаться остатки, которые повлияют на последующие последующие применения геномной ДНК.

Метод осаждения с высоким содержанием соли удаляет белковые примеси и разделяет ДНК путем добавления различных протеаз. Этот метод эффективно устраняет загрязнение реагентов, и экстрагированная ДНК имеет больший выход и более высокую чистоту, но недостатком является то, что процесс переваривания протеазы занимает больше времени.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Адсорбция кремниевой среды — это дегидратация фосфодиэфирного скелета в молекуле ДНК под действием хаотропной соли, так что группа фосфорной кислоты подвергается воздействию и в то же время обратимо адсорбируется на силикагеле. Электростатическая сила и водородная связь играют ключевую роль в адсорбции силикагеля и нуклеиновой кислоты. Этот метод имеет определенные ограничения на длину цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты, а меньшие фрагменты ДНК (<100 п.н.) нелегко эффективно адсорбировать на среде. Метод очистки с помощью адсорбции кремнеземной среды позволяет лизату проходить через мембрану фильтра за счет центрифугирования и вакуума, что позволяет эффективно извлекать следовые количества ДНК.

Вышеупомянутые три метода предъявляют относительно строгие требования к возможностям индивидуальной работы экспериментатора из-за громоздкости процесса, высоких временных затрат и добавления вредных реагентов. Все это делает невозможным достижение высокой чистоты, высокой отдачи и автоматизированного извлечения ДНК, особенно для процесса очистки больших образцов. Если взять в качестве примера создание банка образцов генов, рабочая нагрузка относительно велика, требуемый период времени относительно велик, а бюджет проекта относительно велик.

Магнитная твердофазная экстракция (MSPE) привлекает большое внимание при предварительной обработке биологических образцов. Способность магнитных материалов связываться с мишенью является ключом к предварительной обработке образцов. В качестве альтернативы традиционным методам экстракции MSPE все чаще используется для извлечения геномной ДНК из бактерий или клеточных лизатов благодаря быстрому времени обработки, меньшим требованиям к органическим растворителям и простоте реализации, а также подходит для экстракции ДНК из различных биологических образцов (таких как бактерии, вирусы, сперма, слюна, моча, растения и т. д.).

Во-первых, магнитный материал совмещается с мишенью после определенной операции (адсорбции); затем к магнитному материалу прикладывают определенное магнитное поле, чтобы эффективно отделить его от раствора образца и удалить примеси; наконец, выберите подходящие реагенты. Мишень элюируется на поверхность материала.

MSPE имеет много преимуществ при разделении и очистке биологических образцов: этапы метода относительно просты; избегает разрушения белков, нуклеиновых кислот и других веществ; он может напрямую воздействовать на существующие биологические образцы без добавления других операций; его можно использовать повторно при определенных обстоятельствах.

Как проходит тестирование нуклеиновой кислоты COVID-19?

В последнее время, когда штамм COVID-19 мутировал, его токсичность и инфекционность усилились, а глобальная эпидемическая ситуация стала чрезвычайно серьезной. Для предотвращения распространения вируса, помимо профилактики, важнее контролировать источник инфекции. Возможна проверка на нуклеиновую кислоту. Вирус, скрывающийся в организме человека, обнаруживается впервые. Тестирование нуклеиновых кислот предназначено для выяснения наличия нуклеиновых кислот чужеродных вирусов в респираторных образцах, крови или кале пациентов, чтобы определить, инфицированы ли они COVID-19. Следовательно, если тест на нуклеиновую кислоту дает «положительный результат», он может доказать наличие вируса в организме пациента.

После того, как COVID-19 заражает человеческий организм, он сначала размножается в дыхательной системе. Таким образом, нуклеиновая кислота вируса в мокроте и мазках из носоглотки может быть проверена, чтобы определить, инфицировано ли человеческое тело вирусом. Таким образом, положительный тест на нуклеиновую кислоту можно использовать как новый стандарт диагностики инфекции COVID-19.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Принципы обнаружения нуклеиновых кислот COVID-19

Наиболее распространенный метод определения конкретной последовательности COVID-19 — количественная флуоресцентная ПЦР (полимеразная цепная реакция). Поскольку матрица реакции ПЦР представляет собой только ДНК, нуклеиновая кислота (РНК) COVID-19 должна быть подвергнута обратной транскрипции в ДНК перед реакцией ПЦР. В реакционную систему ПЦР включены пара специфических праймеров и зонд Такмана. Зонд представляет собой специфическую олигонуклеотидную последовательность с репортерным флуорофором и флуорофором-гасителем, меченными на обоих концах. Когда зонд завершен, флуоресцентный сигнал, испускаемый репортерной группой, поглощается группой гасителя; если в реакционной системе присутствует целевая последовательность, зонд связывается с матрицей во время реакции ПЦР, и ДНК-полимераза использует экзонуклеазную активность фермента для переноса зонда по матрице. При ферментативном расщеплении и расщеплении репортерная группа отделяется от группы гашения и излучает флуоресценцию. Каждый раз, когда цепь ДНК амплифицируется, образуется флуоресцентная молекула. Флуоресцентный прибор для количественной ПЦР может контролировать, что количество циклов (значение Ct), при которых флуоресценция достигает заданного порога, связано с концентрацией вирусной нуклеиновой кислоты. Чем выше концентрация вирусной нуклеиновой кислоты, тем меньше значение Ct. Положительная оценка этого продукта будет зависеть от продуктов разных производителей, основанных на характеристиках их собственных продуктов.

Процесс обнаружения нуклеиновых кислот COVID-19

Для обнаружения нуклеиновых кислот COVID-19 сначала в соответствии с требованиями к образцам, указанными в инструкциях к набору для извлечения нуклеиновых кислот, собираются некоторые образцы. К обычным типам образцов относятся мазки из зева, мазки из носа, мокрота, жидкость бронхиального лаважа, жидкость альвеолярного лаважа и т. Д.

После получения образца пациента тест следует провести как можно скорее. Если образец, который необходимо транспортировать, не может быть протестирован немедленно, его следует упаковать при низкой температуре в соответствии с инструкциями и отправить в специальное испытательное агентство для тестирования. После получения образца испытательное учреждение должно провести экстракцию нуклеиновой кислоты на образце, а реагент для экстракции нуклеиновой кислоты должен использовать набор для экстракции нуклеиновой кислоты, указанный в руководстве по утвержденному продукту.

Вирусную РНК необходимо сначала подвергнуть обратной транскрипции в кДНК, а затем амплифицировать и протестировать. Для амплификации и детектирования ПЦР следует использовать флуоресцентный прибор количественной ПЦР, указанный в руководстве по утвержденному продукту. Значение Ct образца, полученного с помощью количественной флуоресцентной ПЦР, можно использовать для определения того, содержит ли образец пациента COVID-19.
В вышеупомянутом процессе сбор, хранение и транспортировка образцов, экстракция и обнаружение нуклеиновых кислот в образцах, а также интерпретация результатов должны выполняться в строгом соответствии с требованиями инструкций к набору.

Manual nucleic acid extraction kit

«Ложноположительный» и «ложноотрицательный» при тестировании нуклеиновых кислот

«Ложноположительный» тест на нуклеиновую кислоту означает, что пациент не инфицирован новым коронавирусом, но тест на нуклеиновую кислоту дает положительный результат. Мы также познакомили вас с тем, как повысить точность теста на нуклеиновую кислоту COVID-19. Возникновение «ложноположительных результатов» обычно вызвано перекрестным заражением между образцами или лабораторным загрязнением нуклеиновой кислотой во время лабораторного тестирования. На техническом уровне, если лаборатория строго выполняет работу по контролю качества, появления «ложных срабатываний» можно эффективно избежать.

«Ложноотрицательный» тест на нуклеиновую кислоту означает, что клинические симптомы пациента, результаты визуализации легких и даже эпидемиологический анамнез подтверждают наличие новой коронарной пневмонии, но результат теста на вирусную нуклеиновую кислоту у пациента «отрицательный», и результат теста не соответствует клинический.

Обычные причины «ложноотрицательных результатов»:

(1) На начальной стадии проникновения вируса в организм человека количество вируса в организме человека еще не достигло обнаруживаемого уровня. В разные периоды инкубации вируса, легких и тяжелых симптомов вирусная нагрузка на разные части человеческого тела (например, носоглотку, ротоглотку, трахею, бронхи и альвеолы) будет различаться. Следовательно, разные сроки отбора проб и места отбора проб могут привести к недостаточному количеству вируса в собранных образцах;

(2) Любой тестовый реагент имеет свой нижний предел обнаружения (т. Е. Чувствительность). Если вирус в образце пациента не достигает нижнего предела обнаружения используемого реагента, произойдет ложноотрицательный результат;

(3) Плохая работа лабораторного оборудования и персонала, плохое управление качеством и т. Д. Также приводят к «ложноотрицательным результатам»;

(4) Нерегулярный отбор проб, неправильное место сбора и атипичный сбор образцов привели к тому, что в образцах было слишком мало или совсем не было инфицированных вирусом клеток. Это может вызвать «ложноотрицательные результаты».

Вышеизложенное представляет собой введение в современные принципы и процедуры обнаружения нуклеиновых кислот COVID-19. Есть надежда, что источник инфекции можно будет в максимальной степени контролировать с помощью обнаружения нуклеиновых кислот и как можно скорее будет найден метод подавления вируса.