磁珠法提取和纯化DNA的原理

技术原理

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和盐离子环境中,DNA可吸附到羧基修饰的高分子磁珠表面(即固相载体),该过程是可逆的,在适当条件下,结合的DNA分子可以被洗脱回收。

在整个体系中,PEG是影响DNA回收的决定性因素(其他因素还包括DNA大小和浓度、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。

磁珠结构

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。

磁珠结构图

为什么磁珠可用于分离纯化DNA?

在磁珠体系中,特定分子量的PEG的功能主要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。

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。

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