Ottimizzazione dell'estrazione di acidi nucleici: la prospettiva ingegneristica delle particelle magnetiche rivestite di silice

Ottimizzazione dell'estrazione di acidi nucleici: la prospettiva ingegneristica delle particelle magnetiche rivestite di silice

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L'evoluzione della preparazione dei campioni

La preparazione del campione è la base di qualsiasi test molecolare di successo. Che si tratti di sequenziamento di prossima generazione (NGS) o qPCR, la qualità dell'"input" determina l'accuratezza dell'"output"." Gli ingegneri nel settore delle scienze della vita si stanno allontanando sempre più dalla tradizionale purificazione a colonne basata sulla centrifuga versosistemi automatizzati di perline magnetiche di silice.

La fisica della separazione magnetica in microfluidica

Il vantaggio principale delle perline magnetiche di silice in un contesto di ingegneria è il loro "superparamagnetismo".le perline superparamagnetiche mostrano proprietà magnetiche solo quando viene applicato un campo magnetico esternoUna volta rimosso il campo, perdono il loro magnetismo residuo e possono essere facilmente risospesi.

Questa proprietà è essenziale per:

• Eliminazione dell' intasamento:A differenza delle colonne spin, le perline non si ostruiscono, rendendole ideali per campioni complessi come sangue intero, feci o tessuti vegetali.

• Riduzione dello stress da taglio:La manipolazione magnetica è più delicata sul DNA genomico lungo rispetto alla centrifugazione ad alta velocità.

Risolvere il problema del "settling perle"

Una delle maggiori sfide per gli ingegneri che progettano postazioni di lavoro automatizzate è il tasso di sedimentazione delle perline.la concentrazione delle perline consegnate a ciascun campione varierà, portando a rendimenti incoerenti.

• Applicazione della legge di Stokes:Gli ingegneri spesso scelgono perline con una gravità specifica vicina alla densità del tampone o usano perline nel range da 1,0 a 3.0# Il tuo #intervallo per bilanciare la superficie e la stabilità della sospensione.

• Modifica della superficie:Le perline di silice avanzate sono trattate per essere più idrofili, il che le mantiene in sospensione più a lungo senza la necessità di una costante agitazione meccanica.

Ottimizzazione delle prestazioni: legame ed eluzione

Il legame degli acidi nucleici con la silice è regolato dalla concentrazione di ioni caotropi e dal pH.

• Il passaggio vincolante:A un basso pH (in genere < 7,5), la superficie della silice è meno caricata negativamente, facilitando il ponte tra la perla e la spina dorsale del DNA caricato negativamente tramite ponti di sale.

• La fase di elusione:Passando a un tampone alcalino a basso contenuto di sale (pH > 8,5), aumenta la repulsione tra la silice e il DNA, rilasciando l'acido nucleico purificato nella soluzione.

Miglioramento della produttività dei laboratori su larga scala

Per i laboratori clinici ad alto volume, ogni secondo risparmiato in un protocollo si somma a un significativo risparmio di costi.

1. Trattamento simultaneo:Ho gestito 96 campioni in meno di 30 minuti.

2. Riduzione del buffer:Le perline magnetiche richiedono meno tampone di lavaggio rispetto alle colonne, riducendo l'impronta ambientale e i costi dei reagenti.

3. Integrazione con la robotica:Le moderne perline sono convalidate per l'uso su piattaforme come Hamilton, Tecan e Beckman Coulter.

Affari strategici per gli ingegneri

Quando si procurano perline per un nuovo lancio di uno strumento, gli ingegneri dovrebbero dare la prioritàpurezza chimica.Qualsiasi traccia di metalli (come Fe3+) fuoriuscita dal nucleo magnetico può inibire le reazioni PCR a valle.Cerca perline con un rivestimento di silice "non poroso" o "incapsulato" che agisca come una vera barriera al nucleo di ossido di ferro.