内部生物, 核酸は通常、タンパク質に関連して存在します. 核酸抽出は、核酸を分離および精製するプロセスです (DNA, RNA) 生化学的特性に基づく細胞成分から. 核酸抽出は、ほぼすべての核酸検出の基本であり、クローニングなどの分子生物学実験に不可欠です, サザンブロット, および遺伝子タイピング.
成功した核酸抽出を実施する方法
核酸抽出の成功はいくつかの要因に依存します:
- 抽出された核酸の高純度, 特に増幅阻害剤を除去します: サンプル内の金属イオンやタンパク質などの増幅阻害剤の存在は、その後に大幅に妨害する可能性があります PCR 増幅, 歪んだテスト結果につながります.
- 高い抽出効率: 微量の核酸のみを含むサンプルの場合, その後のDNA増幅と分析には、効率的な抽出方法が必要です.
- 定量的抽出: 定量的抽出は、増幅の成功率を改善し、テスト結果の精度を向上させるのに役立ちます.
- 自動抽出: 自動化された抽出により、運用効率が大幅に向上するだけでなく、人間の汚染が排除されます, テスト結果をより信頼性が高く客観的にする.
- 抽出コストが低いことは、大規模なシナリオで広範囲に適用される基礎です.
一般的なDNA抽出方法の紹介
フェノールクロロホルム法:
DNA抽出のフェノールクロロホルム法は、通常、細胞の破壊後に細胞溶解物に等量のフェノールクロロホルム混合物を追加することを伴います。. 水へのDNAの溶解度のためですが、有機溶媒には溶解しません, タンパク質は、有機溶媒層の存在下で変性し、沈殿します, DNAは水層に残っています.
ついに, DNAは分離されています, 沈殿, エタノールを使用して水層から回収されました. この方法は、さまざまな生物学的サンプルに広く使用されています, 特に劣化に効果的です, 年齢, 爪や髪などの汚染された標本. それは高純度と無傷のDNAを生成しますが, 抽出プロセスには、複数の複雑な遠心分離ステップが含まれます, 時間がかかり、相互汚染をサンプリングする傾向があります, DNAの収率が低いことになります, したがって、大規模な抽出には適さない.
塩漬け方法:
塩漬けの方法は、電解質溶液の溶解度が異なることに基づいてDNAとRNAを分離します. 一般的に, DNAは追加することで沈殿します 1 M塩化ナトリウムは、DNAを含む溶液へ, タンパク質を除去するために少量のオクタノールを含むクロロホルムと混合します. この時点で, タンパク質は、水相とクロロホルム相の間にゲル層を形成します, DNAは上部水相に残っています.
その後、DNAは、の2倍の体積を使用して水相から沈殿させることができます 95% エタノール. この方法は簡単です, 速い, 一般的に利用可能な実験室試薬を使用します, 手続き上のエラーを回避し、DNA抽出品質の改善, 安定した効果的な結果.
シリカベースの吸着法:
シリカベースの吸着法は、高イオン強度バッファー条件下でのDNA分子とシリカナノ粒子間の相互作用を利用することにより、ゲノムDNAを抽出します. DNA分子の負電荷が減少すると、減少します, それらは、正に帯電したシリカナノ粒子に結合します’ 表面.
細胞溶解物破壊因子もDNA二本鎖分子の形成を妨害します, 水素結合を介してシリカ表面に結合する一本鎖DNA分子を生成する. 高イオン強度バッファーのpHを調整することにより, シリカ表面へのDNA吸着を強化することができます. それから, DNAは、特定のpH値のバッファーを使用してシリカナノ粒子から溶出されます.
この方法は、さまざまな生物学的サンプルからゲノムDNAを直接抽出します, 簡単で迅速な操作で, 特別な機器や有機溶媒を必要とせずに, 抽出されたDNAに損傷を与えず、PCR増幅などのさまざまな分子生物学実験のニーズを満たす, 分子ハイブリダイゼーション, 制限酵素消化分析, および遺伝子チップ分析.
イオン交換方法:
イオン交換方法は、DNA骨格上の正の帯電したアミノ基とイオン交換樹脂サーフェス上の負に帯電したリン酸塩グループ間の相互作用を利用します. 広範囲の塩濃度で, DNAグループとDEAグループの両方が互いにバインドできます. 中塩溶液で洗浄すると、樹脂の表面からタンパク質とRNA不純物が除去されます. ついに, 樹脂に結合したDNAは、高塩酸性溶液を使用して溶出されます.
磁気ナノ粒子吸着法:
タンパク質などの不純物に結合することなく、特定の条件下で核酸との特異的結合のため, 砂糖, サンプル内の脂質, 磁気ビーズは、DNA抽出と病原体検出に広く使用されています. 磁気ナノ粒子吸着法の基本原理には、陽性電荷を持つ磁気ナノ粒子を調製するための原料としてFe3O4などの正に帯電した化学グループを備えた高分子量材料を使用することが含まれます。.
これらの磁気ナノ粒子は、細胞溶解後に溶解物に加えられます, DNA分子は、正に帯電した磁気ナノ粒子にすばやく吸着します’ わずかに酸性の下の表面 (pH 5.0) 条件. 磁場の作用の下で、試験管の側面に吸着されたDNA磁気ビーズが凝集します.
チューブ内の液体が廃棄されます, 洗浄バッファーが追加されます. 数回の洗浄の後, チューブは磁場に戻されます, 磁気ビーズはチューブ壁に集合します. それから, アルカリ緩衝液 (PHでのTEバッファーなど 8.0) またはリン酸緩衝液 (リン酸緩衝液, 0.2 mol/l nah2po4; 0.2 mol/l Na2hpo4) 磁気ナノ粒子からDNAを溶出するために使用されます, 精製されたゲノムDNA溶液を取得します.
磁気ナノ粒子に基づくDNA抽出方法は単純です, 速い, 抽出プロセス全体で遠心分離またはカラム分離を必要としない効果的なDNA分離方法, 複数のサンプルを同時に処理できます, 自動操作を簡単に実現できます.
自動化された核酸抽出の原理
現在, 核酸抽出には2つの主要な方法があります: 手動抽出と自動抽出. 手動抽出には単純な材料が必要ですが、多くの場合、抽出結果にヒューマンエラーを導入します. 繰り返し抽出は、DNA抽出収率と純度の違いにつながる可能性があります, 下流の生物学的実験と診断テストに影響を与えます.
したがって, 核酸抽出を自動化する緊急の必要性があります. 自動抽出は、収量を大幅に増加させる可能性があります, 純度, DNA抽出の再現性, ダウンストリームテストのための体系的なプロセスを確保する. また、疾患の診断と発生に対する反応に対する肯定的な意味を保持しています, 特に大きなサンプルサイズに関して.
システム機能とコンポーネント
核酸抽出システムは、磁気ビーズベースの核酸抽出技術に基づいています, DNA抽出プロセス全体を完全に自動化できます.
関係する主な手順には、細胞溶解が含まれます, 核酸吸着, 核酸精製, および磁気ビーズ溶出. 実験プロセスに必要な試薬には、生物学的サンプルが含まれます, 磁気ビーズ, 溶解バッファー, 洗浄バッファー, および磁気ビーズ溶出バッファー.
磁気分離デバイス設計磁気分離
これは、磁気ビーズベースの核酸抽出方法の特徴的な特徴です. 液体伝達方法とは異なります, 磁気ビーズが磁気分離後に反応チューブの側壁に凝集し、その後反応液で移動する場合, 磁気ロッド型デバイスは、磁気ロッドスリーブの外壁に磁気ビーズを集約し、伝送メカニズムを通してそれらを動かします, 複雑な液体移動プロセスの回避.
核酸抽出機器での磁気分離のために磁気ロッドタイプのデバイスを使用すると、コンパクトが可能になります, 小さい, フレキシブル, および安定したシステム構造, 既存の完全に自動化された液体ハンドリングワークステーションの欠点を克服する, 大きくてかさばる. それは小さなものを実現するための最良の選択です, 携帯性核酸抽出装置.
システム制御プラットフォームコマンド
システム制御プラットフォームコマンドは、システム制御プラットフォームによって受け入れられます, 解析, そして、特定の操作を完了するために対応する機能モジュールに送信されます. 同時に, システム制御プラットフォームは、各機能モジュールからリアルタイムフィードバックを受信します.
このシステムの機能モジュールには、モーションコントロールモジュールが含まれます, 温度制御モジュール, およびHuman-Machineインタラクションモジュール, 調整された制御下で異なる関数を完了します. 完全に自動化された核酸抽出システムは、ハードウェアとソフトウェアを統合します, 埋め込みマイクロプロセッサを使用します, 組み込みシステムに属します.
したがって, 完全に自動化された核酸抽出システムの設計は、埋め込まれたシステム設計方法に従います.
