一 、磁分离技术的崛起
细胞和各种生物大分子如核酸、蛋白质等的分离和纯化已逐渐成为生命和医学领域内必不可少的技术手段,分离纯化技术的发展对促进整个生物学的发展具有举足轻重的作用。传统的分离纯化技术,如胍盐裂解法,苯酚/氯仿萃取,柱层析法等均由于操作繁琐、耗时长、纯化效率低、化学毒性大、难以高通量和自动化的缺点,逐渐被磁微纳米粒子(以下简称磁珠)取代。由于磁珠本身的特性,如单分散、高比表面积、良好的分散性和重悬性、较快的磁性能响应、较好的水溶性以及较多的活性官能团等特点,使其与目的片段能最大效率和特异性的结合、反应及分离,在外加磁场控制下,通过吸附、洗涤、洗脱等操作,可以从复杂的生物体系、动物、植物等样本中分离得到目标产物。
二、磁珠的种类
1、羧基磁珠是超顺磁Fe3O4颗粒,处于外部磁场时有磁性;呈Fe3O4颗粒特有的黑色,表面用小分子兼性离子对进行多层共价修饰,含大量带电基团故强亲水,表面亲水修饰过程中同步生成羧基官能团,且有至少6个原子的线性连接臂,对水溶蛋白及疏水小分子非特异吸附可忽略。
2、硅基磁珠是表面修饰二氧化硅的Fe3O4磁性微球,具有超顺磁性,在外加磁场作用下能够定向移动。其表面具有丰富的活性基团,在高盐情况下可以与DNA进行高效结合,低盐高pH条件下与DNA进行解离,从而达到核酸提取的目的。
3、氨基磁珠是在硅胶质膜磁珠的基础上,做了氨基基团的修饰,通过改变溶液的酸碱性,达到核酸与磁珠的结合与分离的效果,这种方法的PH值控制要有十分精细的要求,不然会影响核酸提取过程中的结合和洗脱效果。
4、羟基磁珠表面修饰大量的硅烷醇集团(羟基),能在高盐低pH条件下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,而不与其他杂质(如蛋白)结合。
5、纤维素包被磁珠是目前市面上的另一类磁珠,其表面较为粗糙,相对表面积更大。原理是利用纤维素膜的亲水性在疏水的环境中与亲水性的核酸结合,这种亲疏水性的结合力(共价键)强于正负电结合力(离子键),从而达到提取核酸的目的。
三、磁珠应用市场前景展望
近年来,磁珠已逐步应用于生物医学、细胞学和生物工程等领域。磁珠这种本属于纳米材料领域的作品,竟在生物和医学研究及应用中大放光彩。然而,国外企业生产的磁珠及磁珠系列产品在应用市场中仍然占很大的优势,磁珠能够迅速从生物样品中分离核酸,操作安全简单,非常适用于核酸的自动化和高通量提取。磁珠提取技术在生物医药和临床诊断市场中展现出了广阔的应用前景,巨大的市场需求,必然驱动国内企业研发生产出世界级工艺的磁珠产品。