Comprender las perlas biomagnéticas en un artículo

Las perlas magnéticas pueden separar biomoléculas con facilidad y eficacia. Utilice esta guía para comparar diferentes modificaciones químicas de la superficie y encontrar el tipo que se adapte a su aplicación.

¿Qué son las perlas magnéticas?

Las perlas magnéticas están compuestas por diminutas partículas de óxido de hierro (de 20 a 30 nm), como la magnetita (Fe3O4), que son superparamagnéticas. Las perlas superparamagnéticas son diferentes de los ferroimanes comunes porque solo exhiben magnetismo en presencia de un campo magnético externo. Esta propiedad depende del tamaño de las partículas en las perlas y permite que las perlas y cualquier material que se unan se suspendan y separen. Dado que no se atraen entre sí fuera del campo magnético, se pueden utilizar sin preocuparse por aglomeraciones innecesarias.

Hay muchos tipos de perlas magnéticas disponibles. Los diferentes recubrimientos superficiales y propiedades químicas dan a cada tipo de perla sus propias propiedades de unión, que pueden usarse para la separación magnética (separación y purificación) de ácidos nucleicos, proteínas u otras biomoléculas de una manera fácil, efectiva y escalable.

Esta facilidad de uso facilita la automatización y es ideal para una variedad de aplicaciones, incluida la preparación de muestras para secuenciación de próxima generación (NGS) y PCR, purificación de proteínas, diagnóstico molecular e inmunológico e incluso clasificación de células activadas magnéticamente (MACS) Wait.

¿Qué es la separación magnética?

La separación magnética utiliza un campo magnético para separar partículas paramagnéticas del tamaño de una micra de una suspensión. En biología molecular, las perlas magnéticas proporcionan un método simple y confiable para purificar varios tipos de biomoléculas, incluido el ADN genómico, plásmidos, ADN mitocondrial, ARN y proteínas. La principal ventaja de usar perlas magnéticas es que puede separar directamente ácidos nucleicos y otras biomoléculas de muestras crudas y varios tipos de muestras.

Nucleic acid purification magnetic beads NGS screening

¿Cómo funciona la extracción de ADN con perlas magnéticas?

Las perlas magnéticas existen desde hace décadas. Como lo demuestra la patente estadounidense de 1990, se ha reconocido su potencial en la purificación de ácidos nucleicos.

Después de unir el ADN, el campo magnético externo atrae las perlas magnéticas al borde exterior del tubo, fijándolo así. Cuando se fijan las perlas, el ADN unido a las perlas se retiene durante el paso de lavado. Se agrega el tampón de elución y se elimina el campo magnético, y luego se libera el ADN para convertirse en una muestra purificada, lista para cuantificación y análisis.

Este método elimina la necesidad de vacío o centrifugación. Este método minimiza la fuerza de cizallamiento en la molécula diana, requiere menos pasos y reactivos que otros esquemas de extracción de ADN y es adecuado para placas de 24, 96 y 384 pocillos. automatización.

Por lo tanto, no es de extrañar que las perlas magnéticas sean cada vez más populares. De hecho, los fabricantes han desarrollado muchos kits comerciales de separación de ácidos nucleicos basados ​​en perlas magnéticas. Tienen una variedad de productos químicos de superficie y múltiples opciones de aplicación.

Comparación de la química de la superficie y la aplicación de perlas magnéticas.

Perlas magnéticas modificadas con ácido carboxílico

Método de combinación

(1) Puede capturarse directamente combinándolo con ácido nucleico.

(2) Superficies adecuadas para la unión covalente.

(3) Puede capturar moléculas que contienen grupos amino.

Campo de aplicación

(1) Conexión covalente

(2) Purificación por afinidad

(3) Separación y purificación de ácidos nucleicos

(4) NGS

Pre-packed nucleic acid extraction kit (inner packaging)

Perlas magnéticas anti-amina

Método de combinación

(1) Superficies adecuadas para la unión covalente.

(2) Superficie de bloqueo no tensioactivo ni proteico.

(3) Baja unión inespecífica.

Campo de aplicación

Aplicación de conjugación, similar a las perlas modificadas con carboxilato.

Perlas magnéticas recubiertas de oligo (dT)

Método de combinación

(1) Hibridar con la cola de ARNm poli-A.

(2) Alta estabilidad coloidal.

Campo de aplicación

(1) extracción y purificación de ARNm

(2) PCR de transcripción inversa

(3) construcción de la biblioteca de ADNc

(4) NGS (secuenciación de ARN)

Perlas magnéticas recubiertas de estreptavidina

Método de combinación

(1) Unión de ligandos biotinilados, como proteínas, ácidos nucleicos y péptidos.

(2) Recubrimiento de estreptavidina unida covalentemente.

(3) Cinética de reacción rápida.

(4) Baja unión inespecífica.

(5) Alto rendimiento y precisión.

Campo de aplicación

Para la preparación de muestras y el desarrollo de ensayos para genómica y proteómica.

Perlas magnéticas bloqueadas con estreptavidina

Método de combinación

(1) Unión de ligandos biotinilados, como proteínas, ácidos nucleicos y péptidos.

(2) Superficie de bloqueo no tensioactivo ni proteico.

(3) En comparación con las perlas no recubiertas con estreptavidina, la unión no específica es menor mediante el bloqueo adicional de los sitios de unión no específicos.

Campo de aplicación

(1) Diagnóstico molecular e inmunológico

(2) preparación de la biblioteca NGS

Perlas magnéticas recubiertas de NeutrAvidin ™

Método de combinación

(1) Unión de ligandos biotinilados, como proteínas, ácidos nucleicos y péptidos.

(2) Cinética de reacción rápida.

(3) Baja unión inespecífica.

(4) Alto rendimiento y precisión.

Campo de aplicación

Para la preparación de muestras y el desarrollo de ensayos para genómica y proteómica.

Perlas magnéticas de proteína A / G

Método de combinación

(1) Combine IgA e IgG protei

(2) Recubrimiento basado en proteína de fusión IgA / IgG.

(3) Amplia función de enlace.

Campo de aplicación

(1) Purificación por afinidad y reducción

(2) Inmunoprecipitación

Perlas magnéticas recubiertas de sílice

Método de combinación

(1) Se unen de forma reversible al ácido nucleico en función de la concentración de sal.

(2) Partículas monodispersas con un rango de tamaño de 400 µm o 700 µm.

Campo de aplicación

Extracción de ácidos nucleicos para aplicaciones de diagnóstico molecular (por ejemplo, qPCR).

Perlas magnéticas de sefarosa

Método de combinación

(1) Amplia selección de ligandos.

(2) Poroso, que proporciona una superficie más grande que otras perlas magnéticas.

Campo de aplicación

Purificación o captura por afinidad

Inmunoprecipitación

¿Cuáles son los malentendidos comunes en el proceso de extracción de ácido nucleico con perlas magnéticas?

El uso de perlas magnéticas biológicas para la extracción de ácidos nucleicos sigue siendo un método de extracción de ácidos nucleicos relativamente nuevo en China. En comparación con el método tradicional de extracción de alcohol isoamílico con cloroformo y el método del kit de columna giratoria, muchas personas todavía comprenden este método. También hay algunos malentendidos en el proceso de usar perlas magnéticas para purificar ácidos nucleicos.

Malentendido 1: Cuantas más perlas magnéticas se utilicen, mejor será el efecto de extracción

A muchos profesores les gusta aumentar la cantidad de perlas magnéticas cuando el efecto de extracción no es bueno. Piensan que agregar un poco más de perlas magnéticas puede atraer más ácidos nucleicos. Debo decir que esta idea no es aconsejable.

La característica principal de las perlas magnéticas es que pueden dispersarse en un líquido o separarse de una fase líquida en un estado sólido bajo la acción de un campo magnético externo. Para cualquier sistema de reactivos, la proporción de perlas magnéticas a líquido debe tener un cierto umbral, superando una cierta proporción.Excesivas perlas magnéticas perderán sus características de dispersión porque no pueden dispersarse uniformemente en el líquido, y la eficiencia del contacto entre el ácido nucleico magnético. perlas y el líquido no se pueden aumentar completamente durante el proceso de lavado. Un exceso de perlas magnéticas también absorberá más impurezas, lo que tiene una gran influencia en el efecto de eliminación de impurezas. Incluso a veces, demasiadas perlas magnéticas adsorberán proteasa, lisozima y otros componentes funcionales que desempeñan un papel importante en el sistema líquido, lo que da como resultado una baja eficiencia de todo el kit. En muchos casos, cuando el efecto de extracción no es bueno, reducir la cantidad de perlas magnéticas utilizadas es la mejor manera de mejorar el efecto de extracción.

Normalmente, la cantidad de perlas magnéticas de referencia proporcionada por el kit del método de perlas magnéticas es ligeramente excesiva. Por lo tanto, a menudo no es necesario aumentar la cantidad de perlas magnéticas para mejorar la eficiencia de adsorción. Sin embargo, si se determina que el efecto de extracción no es causado por una cantidad insuficiente de perlas magnéticas, es posible mejorar el efecto de extracción aumentando la cantidad de perlas magnéticas dentro de un cierto rango.

Tomemos como ejemplo las perlas magnéticas de la serie GNT-02. Al extraer macromuestras (tejido vegetal, sangre total, etc.), la dosis habitual es de 10 ul / vez; al extraer muestras de trazas (como ADN libre de suero, hisopos bucales, etc.), perlas magnéticas La dosis es de 15 ~ 20 ul / vez. Si necesita exceder este uso, debe comunicarse con un ingeniero técnico.

Carboxyl magnetic beads

Malentendido 2: cuantos más reactivos se utilicen, mejor será el efecto de extracción

¿El efecto de craqueo no es bueno? Agregue más tampón de lisis. ¿El efecto de lavado no es bueno? Agrega más detergente. Este es el pensamiento inercial de muchos clientes en el uso de kits.

Sin embargo, para el método de perlas magnéticas, cada aumento en el volumen de una parte del líquido reduce la probabilidad de más colisiones de perlas magnéticas, y la reducción de la probabilidad de colisiones de perlas magnéticas dará como resultado una caída significativa en la tasa de adsorción. Por lo tanto, en muchos casos, aunque la adición de solución de lisis y solución de lavado puede mejorar la lisis y mejorar el lavado, el núcleo de la extracción de perlas magnéticas es la eficacia de la adsorción de ácidos nucleicos por perlas magnéticas. No se puede garantizar la eficacia de la colisión de perlas magnéticas, pero no se puede garantizar la eficacia de la extracción de ácido nucleico. Sí, por lo que simplemente aumentar la cantidad de reactivos utilizados para mejorar el efecto de extracción puede no ser completamente efectivo.

Para el kit de ADN genómico de sangre completa GNT-B02, la solución de lisis general no debe exceder los 400 ul / vez y la solución de lavado no debe exceder los 500 ul / vez. Si el sistema realmente necesita amplificarse, la cantidad de perlas magnéticas y muestras también debe aumentarse en consecuencia. Esta amplificación no es necesariamente en proporciones iguales.

Malentendido 3: Cuantos más tiempos de lavado, mejor es el efecto de extracción

Cuando hay demasiadas impurezas en el ácido nucleico extraído, el usuario considerará lavarse varias veces para obtener un ácido nucleico más puro. El aumento del número de lavados conduce de hecho a la purificación de los ácidos nucleicos, pero considerando que cada lavado perderá una cierta cantidad de ácido nucleico y aumentará la posibilidad de fragmentación e hidrólisis del ácido nucleico, generalmente es apropiado controlar el número de lavados en 2 a 4 veces.

Para la serie de kits GNT, los tiempos de lavado de un solo kit de purificación son 2 veces, los tiempos de lavado de los kits de plantas y animales son 3 veces y los tiempos de lavado de los kits de sangre son 3 ~ 4 veces.

Malentendido 4: Cuantas más muestras se utilicen, mejor será el efecto de extracción

Cuando la muestra no está lo suficientemente fresca o el contenido de ácido nucleico en sí es bajo, el efecto de extracción de ácido nucleico a menudo no es bueno y muchos profesores usarán múltiples muestras para aumentar la cantidad de extracción de ácido nucleico.

Sin embargo, el simple aumento del volumen de muestreo de la muestra a veces puede introducir demasiadas impurezas, excediendo la capacidad de lisado del lisado y también reducir la eficiencia de extracción. Por lo tanto, no se recomienda simplemente aumentar el volumen de muestreo de la muestra para lograr el propósito de aumentar el volumen de extracción.

Si el volumen de extracción es demasiado bajo debido a un volumen de muestra insuficiente, se recomienda pasar por el paso de enriquecimiento o concentración antes de comenzar la extracción. O aumentar la integridad de la lisis y exponer más ácidos nucleicos también es una solución.

Pre-packed nucleic acid extraction kit (inner packaging)

Malentendido 5: si un cierto tipo de cuenta magnética es bueno, debería ser eficaz en todas las pruebas

Hay muchos tipos de perlas magnéticas, diferentes tamaños de partículas, diferentes dispersiones, diferentes tiempos de respuesta magnética, diferentes matrices de base de recubrimiento, diferentes grupos funcionales modificados externos, diferentes densidades de recubrimiento y diferentes longitudes de brazos de grupos funcionales, que darán lugar a perlas magnéticas Las características varían muy.

Por lo tanto, los experimentos y sistemas a los que se adaptan las diferentes perlas magnéticas también son diferentes. Al igual que los reactivos para la extracción de ácidos nucleicos, las fórmulas no son exactamente las mismas y las propiedades de las perlas magnéticas que también se utilizan para la extracción de ácidos nucleicos no son exactamente las mismas.

Algunas perlas magnéticas muestran una mayor eficacia de adsorción en la extracción de ácido nucleico constante, y algunas perlas magnéticas son más adecuadas para la extracción de trazas de ácido nucleico. Algunas perlas magnéticas son adecuadas para sistemas de reactivos más ácidos, y algunas perlas magnéticas son adecuadas para sistemas de reactivos más alcalinos. Algunas perlas magnéticas tienen una buena capacidad de respuesta magnética pero una velocidad de asentamiento rápida, que es más adecuada para el extractor automático de varilla magnética; algunas perlas magnéticas tienen una velocidad de sedimentación lenta pero un tiempo de respuesta magnético prolongado, y son más adecuadas para el extractor automático tipo pipeta.

Rara vez existe un tipo de perlas magnéticas que se pueda aplicar a todas las situaciones experimentales. A excepción del kit fijo, en la mayoría de los casos, las perlas magnéticas y el sistema de reactivos deben ajustarse durante un cierto período de tiempo.

Malentendido 6: en comparación con un determinado kit, el efecto no es bueno, es decir, las cuentas magnéticas no son buenas

En el proceso de cribado de perlas magnéticas, muchos clientes simplemente reemplazan las perlas magnéticas con la misma cantidad bajo el sistema de reactivo maduro para comparar los efectos de las perlas magnéticas.

De esta manera, es fácil concluir que ciertas perlas magnéticas no son efectivas, pero de hecho, debido a que diferentes perlas magnéticas son adecuadas para diferentes sistemas y dosis, a menudo es necesario ajustarlas para obtener mejores resultados de extracción.

¿Cuáles son los problemas de calidad del sistema de extracción de ácidos nucleicos?

Dado que una detección completa por PCR requiere los «dos procesos» de preparación de ácido nucleico y amplificación por PCR, no existe un sistema de detección de ácido nucleico completamente automático. Con la mejora de la automatización y la inteligencia de los sistemas de extracción de ácidos nucleicos, los métodos instrumentales de preparación de ácidos nucleicos se han aplicado gradualmente al proceso de detección clínica y existe una tendencia a reemplazar el trabajo manual.

Sin embargo, la preparación de ácido nucleico del instrumento también tiene sus deficiencias y deficiencias. Esto requiere que el usuario tenga una comprensión clara de los enlaces clave y formule las contramedidas correspondientes, lo cual es una ayuda importante para mejorar de manera integral la calidad de las pruebas.

1. Influencia de la función de detección de inyección de muestra en la calidad

En el sistema de extracción de ácido nucleico de inyección automática de muestras, aunque algunos sistemas tienen mejores funciones de monitoreo de inyección de muestras y una alta precisión de inyección de muestras, algunos sistemas de extracción de ácidos nucleicos usan puntas sin función de inducción o usan inducción Hay diferencias en la calidad de las puntas, y a veces, el fallo de la inducción conduce a una inyección de muestra insuficiente o nula. Esto es particularmente importante para los sistemas que utilizan placas de pocillos profundos para la preparación de ácidos nucleicos. Los usuarios deben fortalecer el mantenimiento y el mantenimiento del instrumento para mantenerlo continuamente en funcionamiento normal. Además, los resultados de las pruebas se deben realizar un seguimiento continuo. Una vez que se encuentra la retroalimentación de resultados inexactos, la causa debe encontrarse a tiempo. Si el instrumento se utiliza para la preparación de ácido nucleico después de la inyección manual de la muestra, este problema no existirá.

2. Diferencias en la precisión del funcionamiento mecánico del instrumento

En términos de movimiento y agarre del brazo del robot, la precisión de los diferentes sistemas de extracción de ácido nucleico varía enormemente. Para los sistemas automáticos de extracción de ácido nucleico con un mayor grado de inteligencia, existe una función de alarma de apagado inmediato cuando el brazo del robot no funciona, aunque afecta el proceso de trabajo, pero no afecta la calidad de las pruebas. Sin embargo, algunos instrumentos no tienen funciones de alarma y detección de fallas de brazo mecánico. Por ejemplo, algunos sistemas de extracción de ácido nucleico pueden quitar la placa de pozos profundos y seguir funcionando. Tales instrumentos necesitan preparar ácidos nucleicos bajo la supervisión de experimentadores para encontrar problemas a tiempo. Por lo tanto, la «automatización de instrumentos» no es «inteligencia artificial» y las responsabilidades humanas no pueden ignorarse, de lo contrario será difícil obtener resultados continuos de alta calidad.

HERO 32 Magnetic Bead Method Nucleic Acid Extraction System

3. Fuentes de contaminación de la preparación de ácido nucleico del instrumento

La experiencia práctica a largo plazo ha demostrado que los aerosoles evaporados naturalmente no son la causa principal de la contaminación por detección de PCR, ¡pero la contaminación cruzada es el culpable! Incluso COBAS, que utiliza unidades SPU para la preparación de ácidos nucleicos, no puede evitar la contaminación cruzada causada por el estallido de burbujas, pero la probabilidad es baja. Sin embargo, es difícil evitar la contaminación cruzada de los instrumentos que utilizan placas de 96 pocillos profundos para la preparación de ácido nucleico debido a la potencia, calentamiento, elución y otros enlaces entre los pocillos cercanos.

Por lo tanto, el control de la contaminación de laboratorio de la preparación de ácido nucleico del instrumento es muy necesario. Especialmente en los hospitales de enfermedades infecciosas, la mayoría de sus muestras provienen de pacientes con ácido nucleico positivo. El establecimiento de múltiples controles negativos es necesario para el seguimiento, pero es difícil de lograr en el trabajo clínico debido al alto costo y la molestia.

4. Problemas de calidad causados ​​por diferencias en el movimiento y elución de las perlas magnéticas

Aunque la automatización de instrumentos tiene su estandarización y consistencia, debido a las diferentes texturas de diferentes muestras, como sustancias interferentes, impurezas, filamentos de fibra, etc., estas sustancias afectarán la calidad de adsorción y elución de ácidos nucleicos, aunque el kit en sí tiene resistencia a estas funciones de interferencia, pero el sistema de extracción de ácidos nucleicos inevitablemente tiene diferencias entre los pocillos de movimiento de perlas magnéticas, adsorción y elución de ácidos nucleicos, especialmente si solo se utiliza el sistema de extracción de ácidos nucleicos sin mantenimiento. Por lo tanto, el mantenimiento regular y completo del instrumento es la clave para garantizar la uniformidad de las pruebas.

¿Cuáles son los métodos habituales de extracción y purificación de ácidos nucleicos que se utilizan en el diagnóstico in vitro?

El diagnóstico in vitro se refiere a productos y servicios que obtienen información de diagnóstico clínico al analizar muestras humanas (sangre, fluidos corporales, tejidos, etc.) fuera del cuerpo humano para determinar enfermedades o funciones corporales.

Uno de los pasos clave en la detección de muestras humanas es la purificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN) en la muestra. El método de purificación de ácidos nucleicos es un factor importante que afecta la calidad del ácido nucleico extraído, y solo el ácido nucleico de alta calidad puede cumplir con varias aplicaciones posteriores.

El ácido nucleico es la base de la biología molecular, y la extracción de ácido nucleico es un umbral para la detección de ácido nucleico, e incluso toda la industria molecular no puede eludir el umbral. En muchos casos, la calidad de la extracción de ácido nucleico de una muestra determina directamente la validez de los resultados de la prueba.

Conocimientos básicos de ácido nucleico.

El ácido nucleico se divide en ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), entre los cuales el ARN se puede dividir en ARN ribosómico (ARN r), ARN mensajero (ARN m) y ARN de transferencia (ARN t) según diferentes funciones.

El ADN se concentra principalmente en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos, mientras que el ARN se distribuye principalmente en el citoplasma.

¿Por qué es necesaria la extracción de ácido nucleico?

La extracción de ácidos nucleicos proporciona respuestas a una gran cantidad de investigaciones y aplicaciones extensas, y el ácido nucleico obtenido se puede utilizar de diversas formas. El propósito exacto de la investigación determina el tipo de ácido nucleico que se extraerá; la aplicación de ácido nucleico a menudo afecta la elección del método de extracción. Para determinar el mejor método de investigación, es necesario tener una comprensión clara de las aplicaciones posteriores de los ácidos nucleicos y cualquier limitación potencial relacionada con el tipo de muestra. Aunque el método de lisis celular es diferente según el tipo de muestra, el principio básico de la extracción de ácido nucleico general sigue siendo el mismo: las muestras de células o tejidos se lisan para eliminar contaminantes que no son ácidos nucleicos.

Principios y requisitos de la extracción y purificación de ácidos nucleicos.

1. Asegurar la integridad de la estructura primaria del ácido nucleico;

2. Eliminar la contaminación de otras moléculas (como eliminar la interferencia de ARN al extraer ADN);

3. No hay disolventes orgánicos y concentraciones excesivamente altas de iones metálicos que puedan inhibir las enzimas en las muestras de ácido nucleico;

4. Debería minimizarse la contaminación de otras macromoléculas biológicas como proteínas, polisacáridos y moléculas lipídicas;

5. Eliminar la contaminación de otras moléculas de ácido nucleico, como eliminar el ARN al extraer moléculas de ADN, y viceversa.

Métodos habituales de extracción y purificación de ácidos nucleicos

Pre-packed nucleic acid extraction kit

1. Método de extracción de fenol y cloroformo

El fenol y el cloroformo se utilizan para extraer ADN mediante el uso de fenol como desnaturalizante de proteínas. La extracción repetida desnaturalizará la proteína. El SDS (dodecilsulfonato de sodio) lisará la membrana celular y digerirá la proteína o polipéptido o péptido pequeño en presencia de proteinasa K y EDTA. Las moléculas, desnaturalizan y degradan la proteína nuclear, liberando el ADN de la proteína nuclear. Mientras que el ADN es fácilmente soluble en agua, pero insoluble en disolventes orgánicos. La superficie de las moléculas de proteína tiene grupos hidrófilos, que también son fáciles de hidratar, y se forma una capa de hidratación en la superficie, de modo que las moléculas de proteína pueden ingresar suavemente a la solución acuosa para formar una solución coloidal estable.

Cuando existe la solución orgánica, la estabilidad coloidal de la proteína se destruye, desnaturaliza y precipita. Después de la centrifugación, el disolvente orgánico está en el fondo del tubo de ensayo (fase orgánica), el ADN está en la fase acuosa superior y la proteína se precipita entre las dos fases. Utilizando el principio de extracción, de acuerdo con el ácido nucleico proteico disuelto en diferentes capas de reactivo, la punta de la pipeta se extiende a las diferentes capas líquidas para extraer los componentes requeridos, y el ácido nucleico purificado se obtiene después de múltiples lavados.

La desventaja es que debido al uso de fenol, cloroformo y otros reactivos, la toxicidad es relativamente alta, la operación a largo plazo tiene un mayor impacto en la salud del personal, la tasa de recuperación de ácido nucleico es baja y la pérdida es grande. Debido al gran sistema operativo, la repetibilidad de la operación de diferentes experimentadores es pobre. No es propicio para proteger el ARN y es difícil realizar operaciones de miniaturización.

La ventaja es que utiliza reactivos y medicamentos comunes en los laboratorios y el costo es relativamente bajo.

2. Purificación de la columna de centrifugado

Este método utiliza la superficie del ácido nucleico para cubrirla con una película delgada compuesta de moléculas de agua. En un entorno con alto contenido de sal, esta membrana hidrófila se destruirá para que el ácido nucleico pueda adsorberse en la columna de rotación, mientras que otras impurezas, como proteínas y productos del metabolismo, etc., se separarán del ácido nucleico mediante precipitación centrífuga.

Pero aun así, el método de purificación de la columna de centrifugación todavía tiene deficiencias:

(1) Muy dependiente de la capacidad de unión de la membrana de adsorción;

(2) La elución incompleta conduce a la pérdida de ácido nucleico;

(3) El ácido nucleico no se puede extraer en grandes cantidades.

3. Método de perlas magnéticas para la tecnología de separación de ácidos nucleicos

Las perlas magnéticas cargadas positivamente son fáciles de adsorber ácidos nucleicos cargados negativamente y se utilizan principalmente para extraer ADN y ARN de muestras de suero o plasma humano. En términos generales, la muestra se mezcla con el tampón de unión y perlas magnéticas. Después de que el ácido nucleico se combina con las perlas magnéticas, el campo magnético lo lava y captura varias veces. El ácido nucleico eluido puede detectarse mediante PCR u otros métodos específicos para detectar ADN o ARN específicos. .

La separación magnética también se usa ampliamente en la industria del diagnóstico y puede lograr métodos de extracción de ácido nucleico automatizados y de alto rendimiento.

Los diferentes tipos de pruebas genéticas implicarán pasos de extracción y purificación de ácidos nucleicos. Entre los métodos de extracción y purificación de ácidos nucleicos, tanto el método líquido como el método de columna giratoria implican el uso de sustancias orgánicas tóxicas, que son dañinas para el medio ambiente y los operadores del experimento.

El método de perlas magnéticas requiere un tampón de perlas magnéticas especialmente formulado y perlas magnéticas especialmente modificadas. Desde los aspectos de costo y operación, ambos tienen altos costos y pasos de operación engorrosos. Al mismo tiempo, también limita el proceso de automatización y la promoción de aplicaciones. . Por lo tanto, el desarrollo de un método de liberación rápida de ácido nucleico que pueda liberar rápidamente ácido nucleico sin afectar los experimentos de pruebas genéticas posteriores se ha convertido en un problema urgente por resolver.

4. Tecnología de liberación rápida de ácidos nucleicos genéticos

El kit de liberación de ADN está dedicado a liberar rápidamente ADN amplificado por fluorescencia a temperatura constante de varias muestras comunes. Tiene las siguientes características:

1. El agente de liberación de ácido nucleico puede lisar rápidamente la muestra y liberar el ADN de la muestra en la solución. No es necesario preparar ningún reactivo usted mismo y no se utilizan reactivos tóxicos como fenol y cloroformo.

2. La operación es simple, solo se necesita un paso (aproximadamente 3 minutos) para obtener la plantilla de ADN para la amplificación de fluorescencia a temperatura constante, sin ningún paso de operación como centrifugación y extracción.

3. Todo el proceso se completa solo en un tubo de centrífuga, lo que evita la pérdida de muestras y no es fácil de contaminación cruzada. Es más simple y conveniente que los kits de extracción de uso común.

4. Amplia compatibilidad, adecuada para muestras de biología molecular comunes, incluidas bacterias, insectos, diversos tejidos animales, células orales, cabello, bacterias y virus en tejidos, etc.

Ciencia popular | Análisis de la tecnología de extracción de ácidos nucleicos: método de perlas magnéticas

El ácido nucleico es el portador de información genética y la molécula de información biológica más importante. La obtención de ácido nucleico de alta calidad es un requisito previo importante para la investigación en biología molecular. Los métodos de extracción de ácidos nucleicos incluyen métodos tradicionales de extracción de ácidos nucleicos, métodos de extracción por adsorción basados en sílice y métodos de extracción de ácidos nucleicos por adsorción con perlas magnéticas. En la actualidad, el método más utilizado es el método de perlas magnéticas.

Introducción a las perlas biomagnéticas

Las perlas biomagnéticas se refieren a perlas superparamagnéticas con un tamaño de partícula fino. En circunstancias normales, las perlas magnéticas tienen un paramagnetismo súper fuerte, pueden reunirse rápidamente en un campo magnético y extenderse uniformemente después de dejar el campo magnético.
Las perlas magnéticas utilizadas en la investigación bioquímica tienen abundantes grupos tensioactivos; mediante recubrimiento específico de perlas magnéticas (como hidroxilo, carboxilo, amino y otros grupos activos) para acoplarse con sustancias bioquímicas, y bajo la acción de un campo magnético externo Realizar la separación de la muestra a ensayar.

En comparación con los métodos de separación tradicionales, el uso de perlas magnéticas para separar componentes específicos de muestras bioquímicas puede lograr un alto rendimiento y una separación y enriquecimiento específicos, mejorando efectivamente la eficiencia de la separación y el enriquecimiento y mejorando enormemente el análisis. Sensibilidad de detección.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

El principio del método de perlas magnéticas para la extracción y purificación de ácidos nucleicos.

El principio de extracción y purificación de ácidos nucleicos mediante el método de perlas magnéticas. La nanotecnología se utiliza para mejorar y modificar la superficie de las nanopartículas superparamagnéticas, y la superficie de las nanopartículas superparamagnéticas se modifica y modifica la superficie. Los grupos tensioactivos son específicos de las moléculas de ácido nucleico a través de grupos tensioactivos muy activos. Identificación sexual y combinación eficaz.

Utilizando el superparamagnetismo de las nanoesferas de sílice, bajo la acción del desnaturalizante (clorhidrato de guanidina, isotiocianato de guanidina, etc.) y el campo magnético externo, el ácido nucleico se puede separar de la sangre, tejidos, alimentos, microorganismos patógenos y otras muestras, que se pueden aplicar. en diagnóstico clínico de enfermedades, identificación forense, seguridad de transfusiones de sangre, pruebas microbiológicas ambientales, pruebas de seguridad alimentaria, investigación en biología molecular y otros campos.

Método de perlas magnéticas del proceso de extracción de ácidos nucleicos.

La combinación de ácido nucleico y perlas magnéticas se basa principalmente en enlaces electrostáticos, hidrófobos y de hidrógeno. El ADN / ARN de la célula o tejido se libera bajo la acción de la solución de lisis. En este momento, las perlas nanomagnéticas de sílice superparamagnéticas modificadas en la superficie se unen específicamente con el ácido nucleico para formar un complejo de perlas magnéticas de ácido nucleico.

Luego, bajo la acción de un campo magnético externo, el complejo se separa. Después de lavar el líquido para eliminar las impurezas adsorbidas de forma no específica y, finalmente, utilizar un eluyente específico para disociar el ácido nucleico adsorbido en la superficie de las perlas magnéticas, se obtiene la sustancia de ácido nucleico diana extraída.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Ventajas del método de perlas magnéticas para la extracción de ácidos nucleicos

Con la popularización de las pruebas genéticas, la medicina personalizada, el diagnóstico prenatal y otras tecnologías, se están buscando modelos rápidos, automatizados y de alto rendimiento en varios campos de la industria biológica. Las limitaciones de los métodos tradicionales de extracción de ADN son cada vez más obvias, mientras que el método de perlas magnéticas Las ventajas de la extracción de ADN son cada vez más obvias; El método de extracción de ADN con perlas magnéticas puede realizar una operación automática y de alto rendimiento, una operación simple, que requiere poco tiempo y no utiliza métodos tradicionales como reactivos tóxicos como benceno, fenoles y cloroformo, y es seguro. El veneno cumple plenamente con los conceptos modernos de protección del medio ambiente; la combinación específica con el ácido nucleico hace que el ácido nucleico extraído sea de alta pureza y alta concentración.

Comparación del método tradicional de extracción de ácidos nucleicos y el método de perlas magnéticas
Método tradicional de extracción de ácidos nucleicos Método de extracción de ácido nucleico con perlas magnéticas
Extracción manual Realice el modo totalmente automatizado
Dificultad técnica baja Alto rendimiento, alta calidad, alto rendimiento.
Técnicamente engorroso Evite los tediosos procedimientos de extracción manual
No apto para la extracción de un gran número de muestras. Reducir los peligros de las sustancias orgánicas de fenoles, cloroformo y benceno para los operadores
No apto para diagnóstico clínico molecular Cumple en gran medida con los requisitos del mercado actual para la eficiencia de la extracción de ácidos nucleicos

Rango de aplicación del método de perlas magnéticas para la extracción de ácidos nucleicos

El kit de extracción de ácido nucleico con método de perlas magnéticas es un producto integral de alta tecnología basado en nanotecnología, tecnología de biología molecular, tecnología biomédica y tecnología forense. Puede ser ampliamente utilizado en investigación genómica en biología molecular, investigación de química evolutiva molecular, investigación de enfermedades genéticas en medicina, detección de genes mutantes, detección de tumores, diagnóstico prenatal, detección de VPH, manchas de sangre, muestras biológicas forenses, manchas, cabello, colillas de cigarrillos y otras pruebas de evidencia in situ, pruebas judiciales de paternidad, pruebas de parentesco y muchas otras áreas que proporcionan evidencia.

Cómo elegir el sistema de extracción de ácido nucleico adecuado

El sistema de extracción de ácidos nucleicos es un instrumento que completa automáticamente el trabajo de extracción de ácidos nucleicos de las muestras mediante la aplicación de reactivos de extracción de ácidos nucleicos coincidentes. Es ampliamente utilizado en varios campos, como el Centro para el Control de Enfermedades, el diagnóstico clínico de enfermedades, la seguridad de las transfusiones de sangre, la identificación forense, las pruebas microbiológicas ambientales, las pruebas de seguridad alimentaria, la cría de animales y la investigación en biología molecular.

Clasificación del sistema de extracción de ácidos nucleicos

1. Dividido según el tamaño del modelo de instrumento

1) Estación de trabajo líquida automática

La estación de trabajo automática de líquidos es un dispositivo muy potente, que completa automáticamente la dispensación y aspiración de líquidos, e incluso puede realizar la automatización completa de la extracción, amplificación y detección de muestras integrando funciones como amplificación y detección. La extracción de ácidos nucleicos es solo una aplicación de su función y no es adecuada para la extracción rutinaria de ácidos nucleicos en el laboratorio. Generalmente se aplica a las necesidades experimentales de un solo tipo de espécimen y una gran cantidad de especímenes (al menos 96, generalmente varios cientos) a la vez. El establecimiento de plataformas y el funcionamiento de estaciones de trabajo automáticas requieren fondos relativamente grandes.

2) Sistema automático de extracción de ácido nucleico a pequeña escala El instrumento automático a pequeña escala logra el propósito de la extracción automática de ácido nucleico a través de la particularidad de la estructura operativa, y se puede utilizar en cualquier laboratorio.

2. Difieren según el principio de extracción

HERO-96

1) Instrumentos que utilizan el método de columna de giro

El sistema de extracción de ácido nucleico del método de columna centrífuga utiliza principalmente una combinación de una centrífuga y un dispositivo de pipeteo automático. El rendimiento es generalmente de 1 a 12 muestras. El tiempo de operación es aproximadamente el mismo que el de la extracción manual. No mejora la eficiencia real del trabajo y es caro. Diferentes modelos Los consumibles del instrumento no son universales, y solo son adecuados para laboratorios de gran escala con fondos suficientes.

2) Instrumentos que utilizan el método de cuentas magnéticas

Usando perlas magnéticas como portador, usando el principio de perlas magnéticas que adsorben ácidos nucleicos bajo valores altos de sal y pH bajos, y separándolos de ácidos nucleicos bajo valores bajos de sal y pH altos, todo el proceso de extracción y purificación de ácidos nucleicos se realiza moviendo las perlas magnéticas o transfiriendo el líquido. Debido a su principio único, se puede diseñar en una variedad de fundentes. Puede extraerse de un solo tubo o de 8 a 96 muestras, y su funcionamiento es sencillo y rápido. Solo se necesitan 30-45min para extraer 96 muestras, lo que mejora enormemente La eficiencia del experimento y el bajo costo permiten que sea utilizado en diferentes laboratorios. Actualmente es el principal instrumento del mercado.

El sistema automático de extracción de ácido nucleico del método de perlas magnéticas se divide en el método de varilla magnética y el método de succión.

Permítanme hablar primero sobre el método de succión: como su nombre lo indica, el método de succión se lleva a cabo mediante un dispositivo de pipeteo automático. La solución de lisis se agrega a través del dispositivo de pipeteo automático y las perlas magnéticas se adsorben; se retira la solución de lisis, se añade la solución de enjuague, se adsorben las perlas magnéticas y se retira el enjuague. Solución, agregue tampón de elución. Parece que no hay ningún problema con los pasos, pero el mayor problema con el método de succión es que para no quitar las perlas magnéticas al eliminar el líquido de desecho, la pipeta no debe estar demasiado cerca de las perlas magnéticas para evitar las perlas magnéticas. y que el líquido residual sea succionado. Siempre hay una pequeña parte del líquido residual que no se puede eliminar por completo cada vez, especialmente el dispositivo con el imán en la parte inferior. Debido a que el imán atrae las perlas magnéticas hacia el fondo, la pipeta no debe estar demasiado cerca del fondo, de modo que la solución de enjuague no se pueda eliminar por completo. La eliminación, la sal residual y el etanol en la solución de enjuague afectarán la eficacia de elución posterior y la tasa de éxito de la PCR; el imán en el costado del dispositivo tendrá menos líquido residual, pero la eficiencia de elución no es buena, dependiendo de la autodisolución del ADN para lavarse en la solución des-tamponada, a menos que espere más de media hora, unas 96 estaciones de trabajo de extracción automática de ácido nucleico requieren 150 minutos para una ronda de extracción. El mismo tiempo para el método de 32 imanes se puede utilizar durante 5 rondas.

Hablemos del sistema de extracción de ácido nucleico con método de varilla magnética: el flujo suele tener 8, 16, 32, 96 canales. En comparación con el método de succión, la ventaja del método de varilla magnética es que el líquido en cada paso no permanece, porque la varilla magnética solo quita las perlas magnéticas y las transfiere. Vaya a los pozos de reacción correspondientes en el siguiente paso. Además, el sistema de extracción del método de varilla magnética es mejor para tener funciones más completas, como el calentamiento, y cada tanque de calentamiento debe tener una temperatura controlada de forma independiente, de modo que se pueda configurar el calentamiento, la pirólisis y la elución. Diferentes temperaturas, otro punto muy importante es que el motor que acciona la varilla magnética debe ser capaz de accionar la varilla magnética para mezclar y agitar rápidamente el líquido, de manera que se facilite la automatización y se facilite la lisis y el enjuague completo. La selección de flujo del método de varilla magnética es mejor para 32 canales. Los 96 canales parecen tener un flujo más alto, pero hay un problema muy práctico. Cuando se transfieren 96 varillas magnéticas de una placa a otra, las varillas magnéticas Qué hacer si el líquido cae a la mitad, goteará en otros orificios y causará contaminación, y la varilla magnética de 32 canales no atraviesa el cielo por encima de otras muestras , por lo que no habrá contaminación cruzada.

El principio básico del sistema de extracción de ácido nucleico con perlas magnéticas.

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1. El método de succión

1. El método de succión, también llamado método de pipeteo, consiste en extraer ácido nucleico fijando perlas magnéticas y transfiriendo líquido. Generalmente, el sistema operativo controla el brazo mecánico para realizar la transferencia. El proceso de extracción es el siguiente:

1) Lisis: agregue la solución de lisis a la muestra, realice la mezcla y la reacción completa de la solución de reacción mediante movimiento mecánico y calentamiento, lisis celular y liberación de ácido nucleico.

2) Adsorción: agregue perlas magnéticas a la solución de lisis de muestra y mézclelas bien. Las perlas magnéticas tienen una fuerte afinidad por los ácidos nucleicos con valores altos de sal y bajos valores de pH para adsorber los ácidos nucleicos. Bajo la acción de un campo magnético externo, las perlas magnéticas se separan de la solución. , Utilice la punta para eliminar el líquido y deséchelo en el tanque de desechos, y deseche la punta.

3) Lavado: Elimine el campo magnético externo, reemplácelo con una punta nueva, agregue la solución tampón de lavado, mezcle bien para eliminar las impurezas y elimine el líquido bajo la acción de un campo magnético externo.

4) Elución: Retire el campo magnético externo, reemplácelo con una punta nueva, agregue tampón de elución y mezcle bien. El ácido nucleico unido se separa de las perlas magnéticas para obtener ácido nucleico purificado.

2. Método de varilla magnética

El método de varilla magnética realiza la separación de ácidos nucleicos fijando el líquido y transfiriendo las perlas magnéticas. El principio y el proceso son los mismos que los del método de succión, pero la diferencia es el método de separar las perlas magnéticas y el líquido. El método de la varilla magnética consiste en separar las perlas magnéticas del líquido de desecho mediante la adsorción de las perlas magnéticas en la varilla magnética y colocarlas en el siguiente líquido para realizar la extracción de ácido nucleico.

Características del extractor de ácido nucleico con método de perlas magnéticas

1. Capaz de realizar operaciones automáticas y de alto rendimiento.

2. La operación es simple y rápida.

3. Seguridad y protección del medio ambiente.

4. Alta pureza y alto rendimiento.

5. Sin contaminación y resultados estables.

6. Bajo costo, conveniente para una amplia aplicación.

7. Puede procesar diferentes tipos de muestras al mismo tiempo.

Precauciones

1. El entorno de instalación del instrumento: presión atmosférica normal (la altitud debe ser inferior a 3000 m), temperatura 20-35 ℃, temperatura de uso típica 25 ℃, humedad relativa 10% -80%, el flujo de aire sin obstrucciones es 35 ℃ o menos.

2. Evite colocar el instrumento cerca de una fuente de calor, como un calentador eléctrico; al mismo tiempo, para evitar cortocircuitos de los componentes electrónicos, evite que salpique agua u otros líquidos.

3. Las rejillas de ventilación de entrada y salida de aire están ubicadas en la parte posterior del instrumento y, al mismo tiempo, evitan que el polvo o las fibras se acumulen en la entrada de aire para mantener el conducto de aire libre de obstrucciones.

4. El extractor de ácido nucleico se encuentra al menos a 10 cm de otras superficies verticales.

5. Conexión a tierra del instrumento: para evitar accidentes por descargas eléctricas, el cable de alimentación de entrada del instrumento debe estar conectado a tierra.

6. Manténgase alejado de circuitos activos: los operadores no pueden desmontar el instrumento sin autorización. El reemplazo de componentes o los ajustes internos deben ser realizados por personal de mantenimiento profesional calificado. No reemplace componentes cuando la alimentación esté encendida.

¿Cuáles son los malentendidos del método de perlas magnéticas para la extracción de ácidos nucleicos?

El uso de perlas magnéticas biológicas para extraer ácido nucleico sigue siendo un método de extracción de ácido nucleico relativamente nuevo en China. En comparación con el método tradicional de extracción con alcohol isoamílico y el método del kit de columna giratoria, muchas personas todavía entienden este método sin darse cuenta. También hay algunos malentendidos en el proceso de purificación de ácidos nucleicos por el método de la perla.

Malentendido 1: Cuantas más perlas magnéticas se utilicen, mejor será el efecto de extracción

A muchos profesores les gusta aumentar la cantidad de perlas magnéticas cuando el efecto de extracción no es bueno. Piensan que agregar un poco más de perlas magnéticas puede atraer más ácidos nucleicos. Debo decir que esta idea no es aconsejable.

La característica principal de las perlas magnéticas es que pueden dispersarse en un líquido o separarse de una fase líquida en un estado sólido bajo la acción de un campo magnético externo. Para cualquier sistema de reactivos, la proporción de perlas magnéticas a líquido debe tener un cierto umbral, superando una cierta proporción Las perlas magnéticas excesivas perderán sus características de dispersión porque no pueden dispersarse uniformemente en el líquido, y la eficiencia del contacto entre el ácido nucleico magnético perlas y el líquido no se pueden aumentar completamente durante el proceso de lavado.

Un exceso de perlas magnéticas también absorberá más impurezas, lo que tiene una gran influencia en el efecto de eliminación de impurezas. Incluso a veces, demasiadas perlas magnéticas adsorberán proteasa, lisozima y otros componentes funcionales que desempeñan un papel importante en el sistema líquido, lo que da como resultado una baja eficiencia de todo el kit. En muchos casos, cuando el efecto de extracción no es bueno, reducir la cantidad de perlas magnéticas utilizadas es la mejor manera de mejorar el efecto de extracción.

Normalmente, la cantidad de perlas magnéticas de referencia proporcionada por el kit del método de perlas magnéticas es ligeramente excesiva. Por lo tanto, a menudo no es necesario aumentar la cantidad de perlas magnéticas para mejorar la eficiencia de adsorción. Sin embargo, si se determina que el efecto de extracción no es causado por una cantidad insuficiente de perlas magnéticas, es posible mejorar el efecto de extracción aumentando la cantidad de perlas magnéticas dentro de un cierto rango.

Malentendido 2: cuantos más reactivos se utilicen, mejor será el efecto de extracción

¿El efecto de craqueo no es bueno? Agregue más tampón de lisis. ¿El efecto de lavado no es bueno? Agrega más detergente. Este es el pensamiento inercial de muchos clientes en el uso de kits.

Sin embargo, para el método de perlas magnéticas, cada aumento en el volumen del líquido reduce la probabilidad de más colisiones de perlas magnéticas, y la reducción de la probabilidad de colisiones de perlas magnéticas dará como resultado una caída significativa en la tasa de adsorción.

Por lo tanto, en muchos casos, aunque la adición de solución de lisis y solución de lavado puede mejorar la lisis y mejorar el lavado, el núcleo de la extracción de perlas magnéticas es la eficacia de la adsorción de ácidos nucleicos por perlas magnéticas. No se puede garantizar la eficacia de la colisión de perlas magnéticas, pero no se puede garantizar la eficacia de la extracción de ácido nucleico. Sí, por lo que simplemente aumentar la cantidad de reactivos utilizados para mejorar el efecto de extracción puede no ser completamente efectivo.

Carboxyl magnetic beads

Malentendido 3: Cuantos más tiempos de lavado, mejor es el efecto de extracción

Cuando hay demasiadas impurezas en el ácido nucleico extraído, el usuario considerará lavarse varias veces para obtener un ácido nucleico más puro. El aumento del número de lavados conduce de hecho a la purificación de los ácidos nucleicos, pero considerando que cada lavado perderá una cierta cantidad de ácido nucleico y aumentará la posibilidad de fragmentación e hidrólisis del ácido nucleico, generalmente es apropiado controlar el número de lavados en 2 a 4 veces.

Malentendido 4: Cuantas más muestras se utilicen, mejor será el efecto de extracción

Cuando la muestra no está lo suficientemente fresca o el contenido de ácido nucleico en sí es bajo, el efecto de extracción de ácido nucleico a menudo no es bueno y muchos profesores usarán múltiples muestras para aumentar la cantidad de extracción de ácido nucleico.

Sin embargo, el simple aumento del volumen de muestreo de la muestra a veces puede introducir demasiadas impurezas, excediendo la capacidad de lisado del lisado y también reducir la eficiencia de extracción. Por lo tanto, no se recomienda simplemente aumentar el volumen de muestreo de la muestra para lograr el propósito de aumentar el volumen de extracción.

Si el volumen de extracción es demasiado bajo debido a un volumen de muestra insuficiente, se recomienda pasar por el paso de enriquecimiento o concentración antes de comenzar la extracción. O aumentar la integridad de la lisis y exponer más ácidos nucleicos también es una solución.

Malentendido 5: si un cierto tipo de cuenta magnética es bueno, debería ser eficaz en todas las pruebasv

Hay muchos tipos de perlas magnéticas, diferente tamaño de partícula, diferente dispersión, diferente tiempo de respuesta magnética, diferente matriz de base de recubrimiento, diferente grupo funcional modificado externo, diferente densidad de recubrimiento, diferente longitud del brazo del grupo funcional, lo que dará lugar a perlas magnéticas Las características varían mucho .

Por lo tanto, los experimentos y sistemas a los que se adaptan las diferentes perlas magnéticas también son diferentes. Al igual que los reactivos para la extracción de ácidos nucleicos, las fórmulas no son exactamente las mismas y las propiedades de las perlas magnéticas que también se utilizan para la extracción de ácidos nucleicos no son exactamente las mismas.

Algunas perlas magnéticas muestran una mayor eficiencia de adsorción en la extracción de ácido nucleico constante, y algunas perlas magnéticas son más adecuadas para la extracción de trazas de ácido nucleico. Algunas perlas magnéticas son adecuadas para sistemas de reactivos más ácidos, y algunas perlas magnéticas son adecuadas para sistemas de reactivos más alcalinos. Algunas perlas magnéticas tienen una buena capacidad de respuesta magnética pero una velocidad de asentamiento rápida, que es más adecuada para el sistema de extracción automática de varilla magnética; algunas perlas magnéticas tienen una velocidad de sedimentación lenta pero un tiempo de respuesta magnético prolongado, y son más adecuadas para el sistema de extracción automática de pipetas.

Rara vez existe un tipo de perlas magnéticas que se pueda aplicar a todas las situaciones experimentales. A excepción del kit fijo, en la mayoría de los casos, las perlas magnéticas y el sistema de reactivos deben ajustarse durante un cierto período de tiempo.

Malentendido 6: en comparación con un determinado kit, el efecto no es bueno, es decir, las perlas magnéticas no son buenas

En el proceso de cribado de perlas magnéticas, muchos clientes simplemente reemplazan las perlas magnéticas con la misma cantidad bajo el sistema de reactivo maduro para comparar los efectos de las perlas magnéticas.

De esta manera, es fácil concluir que ciertas perlas magnéticas no son efectivas, pero de hecho, debido a que diferentes perlas magnéticas son adecuadas para diferentes sistemas y dosis, a menudo es necesario ajustarlas para obtener mejores resultados de extracción.

Introducción a todo el proceso de detección de ácidos nucleicos en laboratorio.

Desde agosto, la nueva epidemia de neumonía de la corona se ha convertido una vez más en lo «normal». Han aparecido epidemias de diversos grados y escalas en todo el mundo, y hay miles de nuevas muestras de ácido nucleico de la neumonía de la corona que esperan ser analizadas todos los días. ¿Cómo se detectan estas muestras en el laboratorio? ¿Cómo se ve el laboratorio P3 como el «primer campo de batalla» para que los humanos luchen contra el nuevo virus corona, y cuál es el proceso completo de pruebas de ácido nucleico?

Según el nivel de riesgo, incluida la infectividad y la nocividad de los patógenos infecciosos, los laboratorios biológicos se dividen en cuatro niveles: P1, P2, P3 y P4 en el mundo. El trabajo que puede realizar el laboratorio P1-4 también se divide según este nivel de seguridad, con el nivel estricto de menor a mayor. El laboratorio P3, también conocido como laboratorio de protección, es apto para procesamientos altamente peligrosos para el ser humano, los animales, las plantas o el medio ambiente, por contacto directo o aerosoles que pueden infectar a personas con enfermedades graves o incluso mortales, o altamente nocivas para animales, plantas y el medio ambiente Suelen existir medidas preventivas y terapéuticas para los factores patógenos.

¿Cómo se realizan las pruebas de ácido nucleico en el laboratorio?

Se puede dividir a grandes rasgos en: preparaciones previas a la prueba-comprobar la información de la muestra-inactivación de la muestra-abrir la tapa y añadir muestras y extracción de ácido nucleico-preparación del sistema de reacción de PCR-prueba de amplificación de ácido nucleico-finalización de la prueba-autoclave.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

Antes de la prueba

Antes de abrir la muestra, el inspector debe usar equipo de protección personal, como ropa protectora, máscaras, gafas, pantallas faciales, guantes médicos de látex de doble capa y botas impermeables. Cada paso no debe salir mal.

Third Party Inspection

Comprobación

1. Use alcohol al 75% para desinfectar la superficie exterior de la caja de entrega de muestras en el área central del laboratorio. Después de la desinfección, verifique el nombre, la edad, el sexo y otra información de la muestra analizada.

2. Ponga la muestra en un baño de agua durante media hora para inactivar la proteína del virus a una temperatura alta de 56 ℃, de modo que la proteína del virus pierda su actividad fisiológica y el virus pierda su capacidad de infectar, causar enfermedades y reproducirse sin que afecta a la secuencia genética de la proteína del virus. , Para garantizar la seguridad de la detección.

3. Cuando el experimentador obtiene la muestra inactivada, el primer paso es agitar, tratar de dejar que el virus del hisopo se eluya en la solución del medio, y el segundo paso es realizar 5 minutos de precipitación. La tercera parte es abrir la tapa y agregar muestras. Este paso debe realizarse manualmente y requiere un alto grado de cooperación entre dos personas. Una persona desenrosca la tapa del tanque de muestra y la otra usa una micropipeta para succionar una pequeña cantidad de solución en el tanque de muestra, la coloca en otro tubo de extracción y luego atornilla la tapa del tubo.

La extracción de ácidos nucleicos puede ser asistida por instrumentos, pero debido a la necesidad de comparación, a menudo se requieren operaciones manuales y se requieren más de 10 pasos, como centrifugación, adición de reactivos y lavado. Entre ellos, hay más de 7 operaciones que necesitan abrir la tapa del tubo, y se necesitan unos 50 minutos para completar una extracción de ácido nucleico artificial.

4. Salga del área de prueba central, comience la preparación del sistema de reacción de PCR y agregue el ácido nucleico viral extraído al reactivo de detección de amplificación de ácido nucleico.

5. Coloque la reacción de PCR preparada en la máquina de PCR cuantitativa fluorescente. Configure las condiciones de la reacción de PCR en la computadora, ejecute el instrumento e inicie la detección de amplificación de ácido nucleico.

Forensic Laboratory

Después de la prueba

El probador debe prestar atención a la situación de la prueba en tiempo real. Después de aproximadamente 1,5 horas, se completa la amplificación del ácido nucleico y se interpreta el resultado de la prueba. En este punto, se completa todo el proceso, alrededor de 4 horas.

El último y muy importante paso es esterilizar en autoclave los contaminantes. Una vez que los contaminantes producidos durante el experimento se esterilizan en autoclave, se tratan como desechos médicos ordinarios.

Se puede decir que el proceso de detección de ácidos nucleicos también es un proceso de carrera contra el tiempo. Especialmente en escenarios donde se requieren pruebas de ácido nucleico a gran escala, el transporte a un laboratorio designado para la prueba obviamente requiere un alto costo de tiempo. El uso de laboratorios móviles proporciona un método eficaz para mejorar la eficiencia de la detección de ácidos nucleicos.

Para obtener más información sobre las pruebas de ácido nucleico del virus COVID-19, haga clic aquí:

¿Cuál es el proceso de la prueba de ácido nucleico COVID-19?

¿Cómo mejorar la precisión de las pruebas de ácido nucleico COVID-19?

Resumen de los métodos de separación y purificación de ácidos nucleicos

Con el reciente repunte de la epidemia mundial, las pruebas de ácido nucleico se han convertido en la forma principal de detectar virus y también han profundizado la comprensión de todos sobre los ácidos nucleicos. De hecho, la separación y purificación del ácido nucleico es el problema principal que debe resolverse en la investigación de ingeniería genética o de proteínas. Es el paso básico para iniciar otras actividades posteriores (como secuenciación, amplificación, hibridación, ligación, clonación y detección biológica) y es un experimento moderno de detección biológica. Los medios básicos de la tecnología. Hay muchos métodos de uso común para la extracción de ADN. Aquí presentamos principalmente el método de extracción con fenol-cloroformo, el método de precipitación con alto contenido de sal y el método de adsorción con medio de sílice.

El método de extracción con fenol-cloroformo utiliza reactivos fenólicos como desnaturalizantes de proteínas. La muestra se lisa primero, luego se extrae (fenol / cloroformo) y luego se precipita (etanol absoluto). El papel del cloroformo es eliminar el exceso de fenol y promover la separación de las fases acuosa y orgánica. El método de extracción requiere centrifugación múltiple y los pasos son complicados y fáciles de causar contaminación cruzada. Además, debido a la adición de disolventes orgánicos como benceno / cloroformo, habrá residuos en el producto final, que afectarán las aplicaciones posteriores posteriores del ADN genómico.

El método de precipitación con alto contenido de sal elimina las impurezas de las proteínas y separa el ADN mediante la adición de varias proteasas. Este método elimina eficazmente la contaminación de los reactivos y el ADN extraído tiene un mayor rendimiento y una mayor pureza, pero la desventaja es que el proceso de digestión de la proteasa lleva más tiempo.

Pre-packed nucleic acid extraction kit

La adsorción por medio de silicio es la deshidratación del esqueleto del fosfodiéster en la molécula de ADN bajo la acción de la sal caotrópica, de modo que el grupo ácido fosfórico queda expuesto y al mismo tiempo se adsorbe reversiblemente al gel de sílice. La fuerza electrostática y el enlace de hidrógeno juegan un papel clave en la adsorción de gel de sílice y ácido nucleico. Este método tiene ciertas limitaciones en la longitud de la cadena del ácido desoxirribonucleico, y los fragmentos de ADN más pequeños (<100 pb) no son fáciles de adsorber eficazmente en el medio. El método de purificación por adsorción de medio de sílice permite que el lisado pase a través de la membrana del filtro mediante centrifugación y presión de vacío, lo que puede extraer de forma eficaz trazas de ADN.

Los tres métodos anteriores tienen requisitos relativamente estrictos sobre la capacidad de operación personal del experimentador debido al engorroso proceso, el alto costo de tiempo y la adición de reactivos dañinos. Todo esto hace que sea imposible lograr una extracción de ADN de alta pureza, alto rendimiento y automatizada, especialmente para el proceso de purificación de muestras grandes. Tomando como ejemplo el establecimiento de un banco de muestras de genes, la carga de trabajo es relativamente grande, el período de tiempo requerido es relativamente largo y el presupuesto del proyecto es relativamente grande.

La extracción magnética en fase sólida (MSPE) ha atraído mucha atención en el pretratamiento de muestras biológicas. La capacidad de los materiales magnéticos para unirse al objetivo es la clave para el pretratamiento de la muestra. Como alternativa a los métodos de extracción tradicionales, MSPE se ha utilizado cada vez más para extraer ADN genómico de bacterias o lisados ​​celulares debido a su rápido tiempo de procesamiento, requisitos reducidos de solventes orgánicos y facilidad de implementación, y es adecuado para diversas muestras biológicas de extracción de ADN (como bacterias, virus, semen, saliva, orina, plantas, etc.).

Primero, el material magnético se combina con el objetivo después de una determinada operación (adsorción); luego, se aplica un cierto campo magnético al material magnético para separarlo efectivamente de la solución de muestra y eliminar las impurezas; finalmente, seleccione los reactivos apropiados. El objetivo se eluye en la superficie del material.

MSPE tiene muchas ventajas en la separación y purificación de muestras biológicas: los pasos del método son relativamente simples; evita la destrucción de proteínas, ácidos nucleicos y otras sustancias; puede operar directamente sobre muestras biológicas existentes sin agregar otras operaciones; se puede utilizar repetidamente en determinadas circunstancias.

¿Cuál es el proceso de la prueba de ácido nucleico COVID-19?

Recientemente, a medida que la cepa COVID-19 ha mutado, su toxicidad e infectividad se han vuelto más fuertes y la situación de la epidemia mundial se ha vuelto extremadamente grave. Para prevenir la propagación del virus, además de la prevención, es más importante controlar la fuente de infección. La prueba de ácido nucleico puede El virus que acecha en el cuerpo humano se detecta por primera vez. La prueba de ácido nucleico es para averiguar si hay ácidos nucleicos de virus extraños en las muestras respiratorias, la sangre o las heces de los pacientes para determinar si están infectados por COVID-19. Por lo tanto, una vez que la prueba es «positiva» para el ácido nucleico, puede probar que hay un virus en el cuerpo del paciente.

Después de que COVID-19 infecta el cuerpo humano, primero se reproducirá en el sistema respiratorio. Por lo tanto, el ácido nucleico del virus en el esputo y los hisopos nasofaríngeos se puede analizar para determinar si el cuerpo humano está infectado con el virus. Por lo tanto, una prueba de ácido nucleico positiva se puede utilizar como un nuevo estándar para el diagnóstico de la infección por COVID-19.

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Principios de la detección de ácido nucleico COVID-19

El método más común para detectar la secuencia específica de COVID-19 es la PCR cuantitativa de fluorescencia (reacción en cadena de la polimerasa). Dado que la plantilla de la reacción de PCR es solo ADN, el ácido nucleico (ARN) de COVID-19 debe transcribirse de forma inversa en ADN antes de la reacción de PCR. En el sistema de reacción de PCR, se incluyen un par de cebadores específicos y una sonda Taqman. La sonda es una secuencia de oligonucleótidos específica con un fluoróforo indicador y un fluoróforo inhibidor marcados en ambos extremos. Cuando la sonda está completa, la señal fluorescente emitida por el grupo informador es absorbida por el grupo extintor; si hay una secuencia diana en el sistema de reacción, la sonda se une a la plantilla durante la reacción de PCR y la ADN polimerasa utiliza la actividad exonucleasa de la enzima para transferir la sonda a lo largo de la plantilla. Digestión y degradación enzimática, el grupo indicador se separa del grupo de extinción y emite fluorescencia. Cada vez que se amplifica una cadena de ADN, se produce una molécula fluorescente. El instrumento de PCR cuantitativa fluorescente puede controlar que el número de ciclos (valor Ct) en el que la fluorescencia alcanza el umbral preestablecido está relacionado con la concentración de ácido nucleico viral. Cuanto mayor sea la concentración de ácido nucleico viral, menor será el valor de Ct. Los productos de diferentes fabricantes determinarán el valor de juicio positivo de este producto en función del rendimiento de sus propios productos.

Proceso de detección de ácido nucleico COVID-19

Para la detección de ácido nucleico de COVID-19, primero de acuerdo con los requisitos de muestra de las instrucciones del kit de extracción de ácido nucleico, se recolectan algunas muestras. Los tipos de muestras convencionales incluyen hisopos de garganta, hisopos nasales, esputo, líquido de lavado bronquial, líquido de lavado alveolar, etc.

Una vez obtenida la muestra del paciente, la prueba debe realizarse lo antes posible. Si la muestra que debe transportarse no se puede analizar de inmediato, debe empaquetarse a baja temperatura de acuerdo con las instrucciones y enviarse a una agencia de pruebas especial para su análisis. Después de recibir la muestra, la institución de análisis deberá realizar la extracción de ácido nucleico en la muestra, y el reactivo de extracción de ácido nucleico deberá utilizar el kit de extracción de ácido nucleico especificado en el manual del producto aprobado.

El ARN viral debe transcribirse de forma inversa a ADNc primero y luego amplificarse y probarse. La amplificación y detección por PCR deben utilizar el instrumento de PCR cuantitativo fluorescente especificado en el manual del producto aprobado. El valor Ct de la muestra obtenida mediante PCR cuantitativa fluorescente se puede utilizar para determinar si la muestra del paciente contiene COVID-19.
En el proceso mencionado anteriormente, la recolección, almacenamiento y transporte de muestras, la extracción y detección de ácidos nucleicos de muestra y la interpretación de los resultados deben llevarse a cabo estrictamente de acuerdo con los requisitos de las instrucciones del kit.

Manual nucleic acid extraction kit

«Falso positivo» y «falso negativo» en las pruebas de ácido nucleico

El «falso positivo» de la prueba de ácido nucleico significa que el paciente no ha sido infectado con el nuevo coronavirus, pero la prueba de ácido nucleico tiene un resultado positivo. También le hemos presentado cómo mejorar la precisión de la prueba de ácido nucleico COVID-19. La aparición de «falsos positivos» generalmente se debe a la contaminación cruzada entre las muestras o la contaminación del ácido nucleico del laboratorio durante las pruebas de laboratorio. En el nivel técnico, siempre que el laboratorio implemente estrictamente el trabajo de control de calidad, la aparición de «falsos positivos» puede evitarse de manera efectiva.

El «falso negativo» de la prueba de ácido nucleico significa que los síntomas clínicos del paciente, los resultados de las imágenes pulmonares e incluso los antecedentes epidemiológicos apoyan la nueva neumonía coronaria, pero el resultado de la prueba de ácido nucleico viral del paciente es «negativo» y el resultado de la prueba no coincide con el clínico.

Las causas habituales de los «falsos negativos» son:

(1) En la etapa inicial del virus que invade el cuerpo humano, la cantidad de virus en el cuerpo humano aún no ha alcanzado un nivel detectable. En diferentes períodos de incubación viral, síntomas leves y síntomas graves, la carga viral de diferentes partes del cuerpo humano (como nasofaringe, orofaringe, tráquea, bronquios y alvéolos) variará. Por lo tanto, diferentes tiempos de muestreo y ubicaciones de muestreo pueden resultar en una cantidad insuficiente de virus en las muestras recolectadas;

(2) Cualquier reactivo de prueba tiene su límite inferior de detección (es decir, sensibilidad). Si el virus en la muestra del paciente no alcanza el límite inferior de detección del reactivo utilizado, se producirá un falso negativo;

(3) El mal desempeño del equipo y el personal de laboratorio, la mala gestión de la calidad, etc. también producirán «falsos negativos»;

(4) El muestreo irregular, la ubicación de recolección inadecuada y la recolección atípica de muestras han dado como resultado muy pocas o ninguna célula infectada con virus en las muestras. Eso puede causar «falsos negativos».

Lo anterior es una introducción a los principios y procedimientos actuales de detección de ácido nucleico para COVID-19. Se espera que la fuente de infección pueda controlarse en la mayor medida posible mediante la detección de ácidos nucleicos y se pueda encontrar un método para suprimir el virus lo antes posible.