Внутри живых организмов, нуклеиновые кислоты обычно существуют в сочетании с белками. Экстракция нуклеиновых кислот — это процесс выделения и очистки нуклеиновых кислот. (ДНК, РНК) из клеточных компонентов на основании их биохимических свойств. Экстракция нуклеиновой кислоты имеет основополагающее значение почти для всех обнаружений нуклеиновых кислот и необходима для экспериментов по молекулярной биологии, таких как клонирование., Саузерн-блоттинг, и типирование генов.
Как провести успешную экстракцию нуклеиновой кислоты
Успех экстракции нуклеиновых кислот зависит от нескольких факторов.:
- Высокая чистота извлеченных нуклеиновых кислот, особенно удаление ингибиторов амплификации: Присутствие в образце ингибиторов амплификации, таких как ионы металлов или белки, может существенно затруднить последующее ПЦР усиление, приводит к искажению результатов теста.
- Высокая эффективность экстракции: Для образцов, содержащих лишь следовые количества нуклеиновых кислот, для последующей амплификации и анализа ДНК необходимы эффективные методы экстракции..
- Количественная экстракция: Количественная экстракция помогает повысить вероятность успеха амплификации и повышает точность результатов испытаний..
- Автоматизированное извлечение: Автоматизированная экстракция не только значительно повышает эффективность работы, но и исключает загрязнение человека., сделать результаты испытаний более достоверными и объективными.
- Низкая стоимость добычи является основой для широкого применения в крупномасштабных сценариях..
Введение в распространенные методы выделения ДНК
Фенол-хлороформный метод:
Фенол-хлороформный метод экстракции ДНК обычно включает добавление равного объема смеси фенола-хлороформа к клеточному лизату после разрушения клеток.. Из-за растворимости ДНК в воде, но не в органических растворителях., белки денатурируются и осаждаются в присутствии слоя органического растворителя, пока ДНК остается в водном слое.
Окончательно, ДНК разделена, осажденный, и извлекали из водного слоя с помощью этанола. Этот метод широко используется для различных биологических образцов., особенно эффективен для деградированных, в возрасте, и загрязненные образцы, такие как ногти и волосы. Хотя он дает высокочистую и неповрежденную ДНК, процесс экстракции включает в себя несколько сложных этапов центрифугирования, что делает этот процесс трудоемким и склонным к перекрестному загрязнению образцов., что приводит к низким выходам ДНК, поэтому непригоден для крупномасштабной добычи.
Метод высаливания:
Метод высаливания разделяет ДНК и РНК на основе их различной растворимости в растворах электролитов.. Обычно, ДНК осаждают добавлением 1 М хлорид натрия в раствор, содержащий ДНК, с последующим смешиванием с хлороформом, содержащим небольшое количество октанола, для удаления белков. В этот момент, белки образуют гелевый слой между водной и хлороформовой фазами, в то время как ДНК остается в верхней водной фазе.
Затем ДНК можно осаждать из водной фазы, используя вдвое больший объем 95% спирт этиловый. Этот метод прост, быстрый, и использует общедоступные лабораторные реагенты, избежание процедурных ошибок и повышение качества выделения ДНК, со стабильным и эффективным результатом.
Метод адсорбции на основе кремнезема:
Метод адсорбции на основе диоксида кремния извлекает геномную ДНК, используя взаимодействие между молекулами ДНК и наночастицами диоксида кремния в буферных условиях с высокой ионной силой.. По мере уменьшения отрицательного заряда молекул ДНК, они связываются с положительно заряженными наночастицами кремнезема’ поверхности.
Разрушители клеточного лизата также препятствуют образованию двухцепочечных молекул ДНК., генерация одноцепочечных молекул ДНК, которые связываются с поверхностью кремнезема посредством водородных связей. Регулируя pH буфера с высокой ионной силой, Адсорбция ДНК на поверхности кремнезема может быть усилена.. Затем, ДНК элюируется из наночастиц кремнезема с использованием буферов с определенными значениями pH..
Этот метод напрямую извлекает геномную ДНК из различных биологических образцов., с простым и быстрым управлением, не требуя специального оборудования или органических растворителей, обеспечение отсутствия повреждения извлеченной ДНК и удовлетворение потребностей различных экспериментов по молекулярной биологии, таких как ПЦР-амплификация., молекулярная гибридизация, анализ переваривания ферментами рестрикции, и анализ генных чипов.
Метод ионного обмена:
Метод ионного обмена использует взаимодействие между положительно заряженными аминогруппами на основной цепи ДНК и отрицательно заряженными фосфатными группами на поверхностях ионообменной смолы.. В широком диапазоне концентраций соли, группы ДНК и DEA могут связываться друг с другом. Промывка раствором средней соли удаляет примеси белков и РНК с поверхности смолы.. Окончательно, ДНК, связанная со смолой, элюируется кислотным раствором с высоким содержанием соли..
Метод магнитной адсорбции наночастиц:
Благодаря их специфическому связыванию с нуклеиновыми кислотами при определенных условиях без связывания с примесями, такими как белки., сахар, и липиды в образце, магнитные шарики широко используются для извлечения ДНК и обнаружения патогенов.. Основной принцип метода магнитной адсорбции наночастиц заключается в использовании высокомолекулярных материалов с положительно заряженными химическими группами, таких как Fe3O4, в качестве сырья для получения магнитных наночастиц с положительным зарядом..
Эти магнитные наночастицы добавляются в лизат после лизиса клеток., где молекулы ДНК быстро адсорбируются на положительно заряженных магнитных наночастицах’ поверхности в слабокислой среде (рН 5.0) условия. Адсорбированные магнитные шарики ДНК агрегируют на стенках пробирки под действием магнитного поля..
Жидкость из трубки сливается., и добавляется промывочный буфер. После нескольких стирок, трубка снова помещается в магнитное поле, и магнитные шарики собираются на стенке трубки.. Затем, щелочной буфер (например, буфер TE при pH 8.0) или фосфатный буфер (фосфатный буфер, 0.2 моль/л NaH2PO4; 0.2 моль/л Na2HPO4) используется для элюирования ДНК из магнитных наночастиц, получение очищенного раствора геномной ДНК.
Метод выделения ДНК на основе магнитных наночастиц – простой, быстрый, и эффективный метод разделения ДНК, который не требует центрифугирования или разделения колонок на протяжении всего процесса экстракции., может обрабатывать несколько образцов одновременно, и может легко реализовать автоматизированную работу.
Принцип автоматического извлечения нуклеиновых кислот
В настоящее время, Существует два основных метода экстракции нуклеиновых кислот.: ручное извлечение и автоматическое извлечение. Ручное извлечение требует простых материалов, но часто приводит к человеческим ошибкам в результатах извлечения.. Повторяющиеся экстракции могут привести к различиям в выходе и чистоте экстракции ДНК., влияние на последующие биологические эксперименты и диагностические тесты.
Поэтому, существует острая необходимость в автоматизации выделения нуклеиновых кислот. Автоматизированная экстракция может значительно повысить урожайность., чистота, и воспроизводимость экстракции ДНК, обеспечение систематического процесса последующего тестирования. Это также имеет положительное значение для диагностики заболеваний и реагирования на вспышки., особенно в отношении больших размеров выборки.
Системные функции и компоненты
Система экстракции нуклеиновых кислот основана на технологии экстракции нуклеиновых кислот на основе магнитных шариков., способен полностью автоматизировать весь процесс выделения ДНК.
Основные этапы включают лизис клеток., адсорбция нуклеиновой кислоты, очистка нуклеиновых кислот, и элюирование магнитными шариками. Реагенты, необходимые для экспериментального процесса, включают биологические образцы., магнитные бусины, буфер для лизиса, промывочный буфер, и буфер для элюирования магнитных шариков.
Конструкция устройства магнитной сепарации Магнитная сепарация
Это характерная особенность методов экстракции нуклеиновых кислот на основе магнитных шариков.. В отличие от методов перекачки жидкости, где магнитные шарики собираются на боковой стенке реакционной трубки после магнитной сепарации и затем переносятся с реакционной жидкостью., устройство типа магнитного стержня агрегирует магнитные шарики на внешней стенке втулки магнитного стержня и перемещает их через передаточный механизм, избежание сложных процессов перекачки жидкости.
Использование устройства типа магнитного стержня для магнитной сепарации в инструментах для экстракции нуклеиновых кислот позволяет, маленький, гибкий, и стабильная структура системы, преодоление недостатков существующих полностью автоматизированных рабочих мест для работы с жидкостями, которые большие и громоздкие. Это лучший выбор для реализации небольшого, портативный прибор для выделения нуклеиновых кислот.
Команды платформы управления системой
Команды платформы управления системой принимаются платформой управления системой., разобранный, а затем отправляется в соответствующие функциональные модули для выполнения конкретных операций.. В то же время, платформа управления системой получает обратную связь в режиме реального времени от каждого функционального модуля.
К функциональным модулям данной системы относятся модули управления движением., модули контроля температуры, и модули человеко-машинного взаимодействия, каждый выполняет различные функции под скоординированным контролем. Полностью автоматизированная система выделения нуклеиновых кислот объединяет аппаратное и программное обеспечение., с помощью встроенного микропроцессора, принадлежность к встроенным системам.
Поэтому, конструкция полностью автоматизированной системы экстракции нуклеиновых кислот соответствует методам проектирования встроенных систем..
