赵明明-磁珠纯化的原理
磁珠提取DNA原理
磁珠提取DNA原理磁珠纯化DNA原理1、DNA与磁珠作用原理分选磁珠的作用原理就是基于一种固相载体可逆化固定(SPRI)的分离纯化方法。
磁珠体系中一般包含:磁珠、DNA、聚乙二醇(PEG)、以及盐离子等,在一定浓度的PEG与盐离子环境中,DNA可吸附到羧基修饰的高分子磁珠表面(即固相载体),该过程就是可逆的,在适当条件下,结合的DNA分子可以被洗脱回收。
纳米级别的磁珠表面性质不同,分离原理也不尽相同,但基本上固态的球状材料组成并无太大差异,基础结构一般分为3层,最内层的核心就是聚苯乙烯、第二层包裹磁性物质——四氧化三铁(Fe3O4),最外层表面就是羧基(-COOH)修饰的高分子材料所构成,其中羧基行使与核酸结合的工作。
在整个体系中,PEG就是影响DNA回收的决定性因素(其她因素还包括DNA 大小与浓度、盐离子浓度、孵育时间等等)。
DNA在一定浓度的PEG存在条件下,NaCl或MgCl2促进条件下,使DNA发生脱水反应,分子构象会发生急剧变化,由线状被压缩形成卷曲球状,继而聚集沉淀,同时随PEG分子量、浓度以及盐浓度的不同,不同长度的DNA可以被选择性的沉淀出来。
在磁珠体系中,特定分子量的PEG的功能主要就是与盐离子共同作用,改变不同长度DNA的分子构象,同时增加体系的粘稠程度,使磁珠存在其中处于悬浮状态,不易沉降,增加磁珠在空间位置的碰撞与排斥,从而增加核酸与磁珠的聚集效率与效果,除此之外,PEG与蛋白质具有相容性,也可去除样品中的蛋白质。
当处于PEG与盐离子环境中的DNA,因脱水作用而发生分子构象改变后,会暴露出磷酸骨架上大量的带负电荷的磷酸基团,与表面带负电荷的羧基磁珠结合,但如何解释负负电荷之间的作用,目前还不得而知。
但普遍认为,这就是由于带正电荷的盐离子的作用(如Na+)。
带负电的磷酸基团借由解离的盐离子(如Na+)与羧基形成离子桥,使DNA被特异性吸附到羧基磁珠表面。
当PEG与盐类被去除之后,加入水性分子,会快速充分水化DNA,解除其三者之间的离子相互作用,使得吸附到磁珠的DNA被纯化出来。
磁珠纯化原理
磁珠法纯化D N A原理磁珠法核酸纯化技术采用了纳米级磁珠微珠，这种磁珠微珠的表面标记了一种官能团，能同核酸发生吸附反应。
硅磁(Magnetic Silica Particle)就是指磁珠微珠表面包裹一层硅材料，来吸附核酸，其纯化原理类型于玻璃奶的纯化方式AMPure bead ：NaCl，7% PEG8000标准的AMPure xp是用来筛选掉100bp的DNA片段，通过改变PEG8000的含量可改变至（MAX 300bp，MIN 50bp），PEG8000的浓度越高越能筛选出片段小的DNA Streptavidin magnetic bead (链霉亲和素磁珠)：Streptavidin（SA）链霉亲和素，magnetic磁性的，亲和素能与生物素之间存在强度最高的非共价作用（称作BAS系统）二者结合形成复合物的解离常数很小，呈不可逆反应性；而且酸、碱、变性剂、蛋白溶解酶以及有机溶剂均不影响其结合。
玻璃奶：是一种白色硅颗粒，能到50kb大小的DNA（双链，单链，线状，超螺旋），结合原理：在高盐状态下，玻璃奶周围的负电荷被打破，并允许DNA磷酸负电荷与玻璃奶特异性结合，在低盐时（H20或1X TE）溶解分离DNA<100bp时，高盐状态下结合率高；DNA>100bp时，低盐状态下结合率高；pH<时，结合率高。
氧化硅羟基磁珠：此种微球具有核壳结构，即超顺磁性核心以及无机氧化硅外壳，硅烷醇集团（羟基）在chaotropic（盐酸胍、异硫酸氰胍等）存在条件下，能够与溶液中的核酸通过疏水作用、氢键作用和静电作用等发生特异性结合，而不与蛋白质和其它杂质结合氧化硅羧基磁珠：该磁珠表面修饰有羧基官能团，能够在特殊试剂（如EDC）作用下将蛋白、寡聚核苷酸等生物配体共价偶联到磁珠表面，可应用在蛋白纯化，核酸纯化，亲和层析等领域。
磁珠法 吸附原理
磁珠法吸附原理磁珠法是一种常用的生物分离技术，其基本原理是利用磁性珠子的特殊性质，对目标分子进行选择性吸附和分离。
本文将从吸附原理、磁性珠子和应用三个方面详细介绍磁珠法的原理。
一、吸附原理磁珠法的基本原理是利用静电作用力或亲和力将目标分子与磁性珠子结合，然后通过外加磁场将其快速地沉积于管壁或底部，实现目标分子的快速纯化。
其中最重要的环节就是吸附过程。
1. 静电作用静电作用是指在两个带电体之间存在相互作用力的现象。
在生物学中，许多蛋白质、核酸等大分子都带有正负电荷，在适当条件下可以与带有相反电荷的材料发生静电吸引作用。
因此，在制备具有表面功能团（如羧基、氨基等）的磁性珠子时，可以通过改变pH值、离子强度等条件调节其表面电荷状态，使其与目标分子发生静电相互作用，实现分离纯化。
2. 亲和力亲和力是指生物分子之间由于特定的空间结构而产生的相互作用力。
许多蛋白质、核酸等大分子具有特殊的结构域，可以与其他生物分子发生特异性相互作用。
因此，在制备具有表面功能团（如亲和基团、抗体等）的磁性珠子时，可以使其与目标分子发生特异性结合，实现选择性吸附和纯化。
二、磁性珠子磁性珠子是磁性材料（如氧化铁、氧化镍等）与聚合物或硅胶等材料复合而成的微米级小球。
其主要特点是具有高度的磁响应性能，在外加磁场下能够快速地沉积于管壁或底部，并且可以通过改变表面功能团的种类和密度来实现对目标分子的选择性吸附。
1. 表面修饰表面修饰是指在磁性珠子表面引入不同种类和密度的功能团，以实现对目标分子的选择性吸附。
常用的表面修饰方法包括共价键合、疏水相互作用等。
例如，可以在磁性珠子表面引入硫酸基、羧基等功能团，通过静电作用与带有正电荷的蛋白质结合；也可以在磁性珠子表面引入抗体、核酸等功能团，通过特异性相互作用实现对目标分子的选择性吸附。
2. 粒径控制粒径控制是指通过改变磁性珠子的制备条件来调节其粒径大小。
通常情况下，磁性珠子的粒径大小应该与目标分子的大小相当或略大于目标分子，以实现高效的吸附和纯化。
测序产物磁珠纯化原理
测序产物磁珠纯化原理最近在研究测序产物磁珠纯化原理，发现了一些有趣的事儿，今天来和大家好好聊聊。
你们有没有见过那种磁悬浮的小玩具啊？一个小物件能在空中飘着，就好像被一种魔力吸住了一样，磁珠纯化测序产物呢，就有点像这个磁悬浮玩具利用磁力的感觉。
测序反应结束后，反应体系里有测序产物，但同时存在着很多其他乱七八糟的东西，像没用完的引物、核苷酸、酶呀什么的，这时候我们就希望把测序产物单独分离出来，这就要用到磁珠啦。
磁珠上是带特定功能基团的哟，这些基团就像是一个个小手，能专门抓住测序产物。
打个比方吧，假如我们在一个装满各种玩具（代表反应体系里的各种成分）的大盒子里，只想要选出其中红色的小球（代表测序产物）。
磁珠就像一个智能小机器，它身上有着能紧紧抱住红色小球的机械臂（功能基团）。
当把磁珠放进这个盒子（反应体系）里，这个小机器就靠着机械臂把红色小球一个个抓住了。
接下来就是神奇的磁力发挥作用的时候了。
这就好比在抓红球的小机器下面有一块大磁铁，我们轻轻晃动这个盒子（反应体系），让小机器带着红球和那些没被抓住的玩具分开，也就是让磁珠带着测序产物和其他成分分开。
然后呢，把带着红球的小机器（磁珠和测序产物）取出来，就相当于把测序产物单独纯化出来啦。
这里其实还有些需要注意的点哦。
比如说磁珠的量一定要控制得合适，如果磁珠太多了，可能会把一些不想要的东西也误抓起来；要是磁珠太少了，又不能把所有的测序产物都抓住。
有意思的是，不同的测序产物和磁珠之间的结合还和一些物理化学性质有关呢。
老实说，我一开始也不明白到底是啥样的微小差异决定了它们可以精确地结合，经过查找资料呀，我发现这和测序产物的结构、磁珠功能基团的特性等都有很大的关系。
这就好比不同的小动物找适合自己住的小窝一样，一定是形状呀，环境等各种因素刚好匹配才行。
说到这里，你可能会问磁珠纯化在实际中有什么具体的应用呢？那可太多啦。
在基因检测领域，比如我们想看看某个人是不是携带某种遗传病的基因，测序之后的纯化就是特别重要的一步，只有得到纯净的测序产物才能确保检测结果的准确性呢。
磁珠 原理
磁珠原理
磁珠原理是基于磁性材料的吸附和分离特性。
磁珠一般由磁性颗粒和包覆剂组成，磁性颗粒通常是由氧化铁或其他磁性材料构成。
在磁场作用下，磁珠能够快速地被吸附到磁力场附近，利用这一特性可以实现对目标物质的快速分离。
磁珠的应用广泛，尤其在生物分析和生物医学领域。
在分子生物学中，磁珠常用于核酸和蛋白质等生物分子的提纯和富集。
其原理是利用磁性颗粒表面修饰有特异性分子（如亲和分子、抗体等），能够与目标物质特异性结合。
通过在样品中加入磁珠并施加外部磁场，可以实现靶标物的富集和纯化，从而方便后续的分析和检测。
除了分子生物学的应用外，磁珠在水处理、环境监测、食品安全等领域也有广泛的应用。
比如，可以利用磁珠对水中的有害物质进行吸附和去除，从而实现水质的净化和处理。
在环境监测中，可以利用磁珠对空气中的微粒、细菌等进行富集和分离，方便后续的检测和分析。
在食品安全领域，磁珠可以用于快速富集和检测食品中的残留物质和污染物。
总的来说，磁珠的原理是基于磁性材料的吸附和分离特性，利用外部磁场的作用可以实现对目标物质的富集、分离和纯化。
它在生物分析、环境监测、食品安全等领域有着重要的应用价值。
磁珠工作原理
磁珠工作原理
磁珠是一种应用磁性原理进行分离和提纯的微小颗粒。
它的工作原理主要依靠磁力的作用。
磁珠通常是由具有磁性的核心和覆盖在外部的具有分离和吸附功能的材料组成。
当一个磁场作用于磁珠时，磁性核心会受到磁力的吸引，从而使磁珠沿着磁力方向移动。
这种磁性吸附特性使得磁珠能够有效地与目标分子结合，并将它们从复杂样品中分离出来。
在实际应用中，磁珠可以与目标分子有选择性的相互作用。
这可以通过在磁珠表面引入特定的配体来实现，配体可以与目标分子的特定官能团结合。
例如，可以通过在磁珠表面修饰亲合配体来实现与目标蛋白质的选择性结合。
当磁珠与目标分子结合后，外部磁场的作用可以将磁珠从混合物中分离出来，从而实现分离和提纯的目的。
磁珠的工作原理具有许多优势。
首先，磁珠可以快速且高效地与目标分子结合，从而提高分离和提纯的效率。
同时，磁珠可以重复使用，节约成本。
此外，磁珠在分离过程中不需要滤纸或离心过滤器等附加设备，简化了操作步骤。
总的来说，磁珠的工作原理基于磁性吸附和选择性结合的特性，通过外部磁场的作用来实现分离和提纯目标分子的目的。
磁珠纯化原理
磁珠纯化原理TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】磁珠法纯化D N A原理磁珠法核酸纯化技术采用了纳米级磁珠微珠，这种磁珠微珠的表面标记了一种官能团，能同核酸发生吸附反应。
硅磁(Magnetic Silica Particle)就是指磁珠微珠表面包裹一层硅材料，来吸附核酸，其纯化原理类型于玻璃奶的纯化方式AMPure bead ： NaCl，7% PEG8000标准的AMPure xp是用来筛选掉100bp的DNA片段，通过改变PEG8000的含量可改变至（MAX 300bp，MIN 50bp），PEG8000的浓度越高越能筛选出片段小的DNA Streptavidin magnetic bead (链霉亲和素磁珠)：Streptavidin（SA）链霉亲和素，magnetic磁性的，亲和素能与生物素之间存在强度最高的非共价作用（称作BAS系统）二者结合形成复合物的解离常数很小，呈不可逆反应性；而且酸、碱、变性剂、蛋白溶解酶以及有机溶剂均不影响其结合。
玻璃奶：是一种白色硅颗粒，能到50kb大小的DNA（双链，单链，线状，超螺旋），结合原理：在高盐状态下，玻璃奶周围的负电荷被打破，并允许DNA磷酸负电荷与玻璃奶特异性结合，在低盐时（H20或1X TE）溶解分离DNA<100bp时，高盐状态下结合率高；DNA>100bp时，低盐状态下结合率高；pH<时，结合率高。
氧化硅羟基磁珠：此种微球具有核壳结构，即超顺磁性核心以及无机氧化硅外壳，硅烷醇集团（羟基）在chaotropic（盐酸胍、异硫酸氰胍等）存在条件下，能够与溶液中的核酸通过疏水作用、氢键作用和静电作用等发生特异性结合，而不与蛋白质和其它杂质结合氧化硅羧基磁珠：该磁珠表面修饰有羧基官能团，能够在特殊试剂（如EDC）作用下将蛋白、寡聚核苷酸等生物配体共价偶联到磁珠表面，可应用在蛋白纯化，核酸纯化，亲和层析等领域。
磁珠 工作原理
磁珠工作原理
磁珠是一种常用的实验室工具，常用于分离、富集或纯化生物分子。
它的工作原理基于磁珠本身具有磁性，可以通过磁力作用来控制和分离目标分子。
磁珠通常由有机聚合物或无机材料制成，表面通常经过化学修饰，以便与目标分子发生特异性结合。
这种修饰可以通过共价键或非共价键的化学反应来实现，使磁珠具有特定的亲和性。
在实验过程中，磁珠与所需分离的目标分子所特异结合的方法可以有多种选择。
例如，可以通过抗体与抗原的结合、配对的亲和配体与受体之间的作用，或其他特定的结合机制，使磁珠与目标分子发生特异性结合。
这种结合可以通过目标分子在样品中的存在而实现。
当磁珠与目标分子结合后，磁珠可以通过外加磁场的作用而被聚集在一起。
磁力可以通过磁场来调节，以便控制磁珠的聚集和分离。
当磁力作用消失时，磁珠又会恢复到分散的状态。
通过这种方式，可以实现对磁珠和目标分子的可控分离与结合。
磁珠在生物分析、生物药物的研发和制造等领域具有广泛的应用。
它可以用于DNA、RNA、蛋白质的富集、纯化和分离，也可以用于细胞的分离和分析。
磁珠具有快速、高效、灵敏的特点，可同时处理多个样品，具有很高的自动化程度，因此被广泛应用于生物医学研究和临床诊断。
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磁珠种类
磁珠：超顺磁性纳米颗粒 硅磁（Magnetic Silica Particle）：磁珠微珠表面包裹一层硅材料，来吸附核酸， 其纯化原理类型于玻璃奶的纯化方式。 氧化硅羟基磁珠：此种微球具有核壳结构，即超顺磁性核心及无机氧化硅外壳， 表面修饰大量硅烷醇基团。硅烷醇基团（羟基）在chaotropic（如盐酸胍、异硫氰 酸胍等）存在的条件下，能够和溶液中的核酸通过疏水作用、氢键作用和静电作 用等发生特异性结合，而不与蛋白和其他杂质结合。 氧化硅羧基磁珠：该磁珠表面修饰有羧基官能团，能够在特殊化学试剂（如EDC） 的作用下将蛋白、寡聚核苷酸等生物配体共价偶联到磁珠表面，可应用在蛋白纯 化、核酸纯化、亲和层析、细胞分类筛选、免疫测定分析和临床诊断等多个生物 领域。 SA磁珠（Fe3O4/SiO2/SA)：利用生物纳米表面技术，使重组Streptavidin高密度定 向包被到超顺磁性微球表面，其在表面的包被密度高达9.3×1013 molecules· cm-2， 排列均匀，并朝向一致。产品具有较高的生物素结合效率和较低的蛋白及DNA非 特异吸附率，每毫克磁珠结合游离生物素的量可达到1200 pmol以上。
磁珠选择大小
Roche
磁珠选择大小
12 μl product was mixed with 12 μl of ‘‘12p XP’’ beads and incubated at RT for 6 minutes. The supernatant was then mixed with 12 μl of AMPure XP beads and 5 μl of 40% of PEG8000 and eluted with 10 μl of nuclease-free water, it was then again purified using 12 μl of AMPure XP beads and eluted in 30 mL of EB buffer. For size-selection using the SPRI beads, we replaced the stock buffer of AMPure XP beads with a 12% PEG-8000 and 2.5 M NaCl solution (‘‘12p XP’’ buffer). One mL of Ampure XP beads were placed on a magnetic stand and left for 10 minutes. The supernatant was then removed and the beads were washed twice with ultra-pure water and re-suspended in the ‘‘12p XP’’ solution.
操作步骤 切取目的DNA条带 溶胶 结合玻璃奶 离心沉淀玻璃奶 漂洗玻璃奶 洗脱DNA
原理
• 玻璃奶(Glassmilk) 是一种白色硅颗粒，能结合0.2kb至50kb大小的DNA（双链、单链、 线性、环状或超螺旋）。 • DNA与玻璃奶结合原理 在高盐状态下，玻璃奶周围的负电荷被打破，并允许DNA的磷酸负电 荷与玻璃奶特异性结合。在低盐（H2O或1×TE）时溶解分离。 • 盐浓度 DNA<100bp:高盐状态下结合率高。 DNA>100bp:低盐状态下结合率高。 • pH值 pH<7.0:结合率高。
玻璃器皿含有较多的游离碱，需要在酸中浸泡数小时，浸泡后再冲洗干净）
5. 6000g离心10min,沉淀玻璃粉; 6.倒掉上清,将玻璃粉用无菌双蒸水洗涤4-6次,直至pH值中性; 7. 用无菌双蒸水重悬玻璃,配成50%匀浆; 8.等分成100μl样品, 贮存于-70℃;待用的样品可贮存于-20℃或4℃.
磁珠品牌
• Agencourt Bioscience Corporation（Beckman Coulter Company） Agencourt AMPure XP beads • Bruker Daltonics GenoPure ds Genopure oligo（single-stranded DNAs） • Macherey-Nagel NucleoMag® 96 PCR • Omega Mag bind NGS Clean-IT 96 Kit • NEB NEBNext Oligo d(T)25 Magnetic Beads NEBNext Protein A Magnetic Beads • Agilent Streptavidin T1 magnetic beads
磁珠选择大小
large target
样品起始100μl，0.55×
去除大片段后155 μl，0.16×
What plays the role in size selection is not AMPure beads, but it's buffer.
磁珠选择大小
stock buffer: 20% PEG 8000, 2.5M NaCl, Tris
磁珠选择大小
Thank you for your attention!
磁珠纯化的原理
胶回收—玻璃奶法
玻璃奶的制作 1.石英砂磨成325目的玻璃粉（研磨2小时左右）;粉末颗粒的大小，指的是粉
末可以通过325目的筛网
2. 50克玻璃粉悬于加有200mL蒸馏水的烧杯中,搅拌混匀后,静置90min;
3.将上清转移至离心管中6000g离心10min; 4.倒掉上清,将玻璃粉重悬于1.5mL 25%的硝酸中,室温放置过夜; （新购置的