磁性纳米粒子在核酸提取中的应用及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性纳米粒子在核酸提取中的应用，所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。本发明专利技术提供的磁性纳米粒子具有超顺磁性、高环境稳定性和单分散性，纳米粒子表面包覆的聚多巴胺涂层富有氨基、羟基基团，能够实现对核酸的高效吸附，提高了现有磁性纳米粒子吸附核酸的效率和质量，能够实现核酸的高效快速提取，在应用于人全血提取时，无需进行血液处理，适于临床疾病基因诊疗。本发明专利技术公开的上述磁性纳米粒子的制备方法，有效简化了作为核酸吸附试剂的磁性纳米粒子的制备过程，降低了制备成本，适于磁性纳米粒子的制备和应用。

【技术实现步骤摘要】
磁性纳米粒子在核酸提取中的应用及其制备方法
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种磁性纳米粒子在核酸提取中的应用及其制备方法。
技术介绍
核酸是储存、复制和传递遗传信息的物质基础，是生物体正常的生长、发育、繁殖、以及遗传和变异等一系列重大生命活动的关键物质。因此，核酸的分离纯化是基因工程或蛋白质工程研究中需要解决的首要问题。同时，DNA的分离是分子生物学中至关重要的过程，也是启动其他下游活动(如测序，扩增，杂交，连接，克隆和生物检测)的基本步骤。目前，根据核酸提取方法的不同，可以将核酸提取技术分为液相提取与固相提取两类。与液相提取方法相比，固相提取能够克服液相提取中有机相与水相的不完全分离的缺点。固相提取法主要利用固相吸附剂与核酸之间的相互作用(静电作用、亲和作用、氢键、离子交换等)，实现分离核酸的目的。其中，以磁性纳米粒子(MNP)作为固相吸附剂的磁固相萃取技术(MSPE)，由于磁性纳米粒子(MNP)能够通过外部磁场去除，被越来越多地应用于从细菌或细胞裂解液中提取基因组DNA。在磁固相萃取技术(MSPE)中，作为固相吸附剂的磁性纳米粒子(MNP)的选择，对于核酸提取的效率、质量、成本具有重要影响。由于磁性纳米粒子容易聚集使其磁性改变，现有技术中通常在磁性纳米粒子的表面包覆一层壳层，例如，二氧化硅(SiO2)由于具有良好的亲水性、无毒且能够保护磁性纳米粒子，被广泛应用于包覆磁性纳米粒子。目前，大多采用法合成二氧化硅包裹的磁性纳米粒子，即利用硅烷化试剂(如四乙氧基硅烷)在碱催化下水解，合成核壳结构的磁性颗粒，并且该颗粒可再次利用硅烷化试剂进行修饰，通过表面修饰基团实现对核酸分子的富集提取。上述包覆SiO2磁性纳米粒子虽然能够实现对核酸分子的提取，但SiO2的包覆步骤使磁性纳米粒子得制备成本升高、制备工艺复杂化；并且，上述包覆SiO2磁性纳米粒子在用于核酸提取时，存在吸附效率低的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中用于提取核酸的磁性纳米粒子存在吸附效率低的缺陷。为此，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供了一种磁性纳米粒子在核酸提取中的应用，所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。可选地，上述的应用，所述磁性纳米粒子的饱和磁化强度为40.7emu/g，所述磁性纳米粒子的粒径为110-130nm，所述聚多巴胺涂层的厚度为20nm。本专利技术提供了一种磁性纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)以FeCl3·6H2O为原料，水热法合成磁性Fe3O4纳米粒子；(2)将多巴胺盐酸盐、Tris-HCl缓冲液和水混合形成多巴胺溶液，向所述多巴胺溶液中加入所述磁性Fe3O4纳米粒子，室温下搅拌10h，得到黑色沉淀；(3)所述黑色沉淀经洗涤、干燥处理，得到表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。可选地，上述的制备方法，所述Tris-HCl缓冲液的浓度为10mM，pH为8.5；所述Tris-HCl缓冲液：所述多巴胺盐酸盐：所述磁性Fe3O4纳米粒子(g:g:g)为3:5:5。可选地，上述的制备方法，所述步骤(1)包括：将FeCl3·6H2O溶解于乙二醇，超声处理，得到澄清溶液；向所述澄清溶液中加入醋酸钠和聚乙二醇10000，剧烈搅拌，得到深黄色溶液；将所述深黄色溶液在200℃温度下加热48小时，然后经洗涤、干燥处理，得到磁性Fe3O4纳米粒子。进一步可选地，上述的制备方法，所述FeCl3·6H2O：所述乙二醇：所述醋酸钠：所述聚乙二醇10000(g:L:g:g)＝1.35:0.04:3.6:1。可选地，上述的应用，所述磁性纳米粒子由权利要求3-6任一项所述的方法制得。可选地，上述的应用，所述核酸提取包括以下步骤：裂解出生物样品中的核酸，向裂解后的样品溶液中加入核酸结合溶液和磁性纳米粒子；所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子，所述核酸结合溶液包括聚乙二醇和氯化钠；磁性纳米粒子结合核酸，形成磁性Fe3O4纳米粒子与核酸的复合物，在外部磁场作用下，分离出所述复合物；将所述复合物洗涤、干燥后，向所述复合物加入核酸洗脱溶液，在外部磁场作用下，分离所述磁性Fe3O4纳米粒子与所述核酸，得到所述核酸。进一步可选地，上述的应用，所述核酸结合溶液包括20％(w/v)的聚乙二醇，4mol/L的氯化钠，所述核酸结合溶液的pH为2。可选地，上述的应用，所述生物样品为人全血样品，所述裂解出生物样品中的核酸包括：向人全血样品中加入含有EDTA二钾的抗血凝剂，然后加入去离子水破坏红细胞膜，反复混合，离心后弃去上清，得到沉淀物；向所述沉淀物中加入含有蛋白酶K的溶液，溶解所述沉淀物，然后在65℃温度下静置，收集上清液，所述上清液中含有核酸。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的磁性纳米粒子在核酸提取中的应用，所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。由于氧化铁纳米粒子容易聚集导致其磁性改变，限制了其作为磁性纳米材料的吸附萃取能力，本专利技术提供的磁性Fe3O4纳米粒子，表面包覆有聚多巴胺涂层。多巴胺涂层不仅具有一定胶体学和化学稳定作用，防止磁性Fe3O4纳米粒子发生团聚，保持磁性粒子的超顺磁性，使磁性纳米粒子的剩磁和矫顽力趋近于零，具有较强的磁响应性；另一方面，由于多巴胺表面富有氨基和羟基基团，能够通过静电作用或者与核酸分子形成氢键，实现对核酸分子的吸附，与现有的表面包覆SiO2涂层、二羟基琥珀酸、甲基咪唑溴化物等涂层的磁性Fe3O4纳米粒子或者Fe3O4与碳纳米管的复合材料形成的磁性粒子相比，具有更高的DNA吸附效率(吸附效率最高达90％以上)。磁性纳米粒子在水溶液中具有良好的分散性，能够实现对溶液中核酸分子的高效率吸附，得到核酸-纳米粒子的复合物，然后在外界磁场的作用，利用磁性Fe3O4纳米粒子的超顺磁性和环境稳定性，能够将核酸-纳米粒子的复合物从混合溶液中提取出来，分离核酸与磁性纳米粒子即得到纯化的目标核酸分子。本专利技术提供的磁性纳米粒子在应用于核酸提取时，能够实现了对核酸的快速、高效提取，并且在减少了核酸提取过程中化学试剂的使用，减少对核酸的物理和化学伤害，提高了分离的核酸分子的质量，核酸分子适于进行的PCR扩增等进一步的生物学研究分析。2、本专利技术提供的磁性纳米粒子的饱和磁化强度为40.7emu/g，所述磁性纳米粒子的粒径为110-130nm，所述聚多巴胺涂层的厚度为20nm。磁性纳米粒子的粒径分布均匀，其饱和磁化强度易于被外界磁场操作，兼具大的比表面积和超顺磁性，在粒径、饱和磁化强度、聚多巴胺涂层厚度在上述范围内的磁性纳米粒子，其表面电荷、空间位阻等能够达到胶体学稳定特性的要求，充分发挥磁性纳米粒子的协同作用，使其对核酸分子具有高吸附性。3、本专利技术提供的磁性纳米粒子的制备方法，利用水热法合成磁性Fe3O4纳米粒子，制得的磁性Fe3O4纳米粒子粒径均一、磁学特性好，磁性Fe3O4纳米粒子与多巴胺盐酸盐在Tris-HCl缓冲液的存在下，室温下搅拌制得表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子，制备方法简单，且条件易于实现。在磁性纳米粒子的制备过程中，不需要使用偶联剂，并且不需要对纳米粒子进行表面修饰，即得到能够用于核酸吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性纳米粒子在核酸提取中的应用，其特征在于，所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米粒子在核酸提取中的应用，其特征在于，所述磁性纳米粒子是表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磁性纳米粒子的饱和磁化强度为40.7emu/g，所述磁性纳米粒子的粒径为110-130nm，所述聚多巴胺涂层的厚度为20nm。3.一种磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以FeCl3·6H2O为原料，水热法合成磁性Fe3O4纳米粒子；(2)将多巴胺盐酸盐、Tris-HCl缓冲液和水混合形成多巴胺溶液，向所述多巴胺溶液中加入所述磁性Fe3O4纳米粒子，室温下搅拌10h，得到黑色沉淀；(3)所述黑色沉淀经洗涤、干燥处理，得到表面包覆有聚多巴胺涂层的磁性Fe3O4纳米粒子。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲液的浓度为10mM，pH为8.5；所述Tris-HCl缓冲液：所述多巴胺盐酸盐：所述磁性Fe3O4纳米粒子(g:g:g)为3:5:5。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：将FeCl3·6H2O溶解于乙二醇，超声处理，得到澄清溶液；向所述澄清溶液中加入醋酸钠和聚乙二醇10000，剧烈搅拌，得到深黄色溶液；将所述深黄色溶液在200℃温度下加热48小时，然后经洗涤、干燥处理，得到磁性Fe3O4纳米粒子。6.根据权利要求5所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤崇革，李琳，张敏，张俊平，
申请(专利权)人：尤崇革，李琳，
类型：发明
国别省市：甘肃,62