一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4-SiO2磁珠制造技术

本发明专利技术属于核酸提取技术领域，具体涉及一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑

【技术实现步骤摘要】
一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠


[0001]本专利技术属于核酸提取
，具体涉及一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠。

技术介绍

[0002]新冠病毒的检测方式主要有新冠病毒抗原检测、新冠病毒抗体检测、新冠病毒核酸检测等方式。其中，检测新冠病毒的特征核酸片段是诊断新冠是否阳性的重要依据，相较于其他诊断方式，具有更高的准确性、更高的特异性和更低的假阳性，因此采用核酸检测来诊断新冠病毒是筛查疫情的主要方式。核酸检测的方式，目前主流方法有酚氯仿抽提法、浓盐法、CTAB法、Trizol法、硅胶柱法、磁珠法等。在众多核酸提取检测方法中，磁珠法具有操作简单、无毒无害、提取时间短、可机械化操作等优点。针对新冠病毒的大批量检测需求，磁珠法能够实现高度机械化操作、可宏量测试，切合病毒检测的需求，因此磁珠法检测新冠病毒可进行广泛推广和应用。磁珠法核酸检测试剂盒中，磁珠的性质对新冠病毒的核酸提取起着关键性作用。
[0003]在各类磁珠中，二氧化硅磁珠由于其表面具有羟基而便于进行多样性修饰，已经成为了DNA提取领域最常用的磁珠形式。目前，常见的硅羟基磁珠制备方法为Stober法，具体是在Fe3O4纳米颗粒表面修饰一层纳米SiO2，但是该方法存在Fe3O4纳米颗粒包覆的SiO2层粒径不均一或包覆不均匀，且有容易团聚的缺陷。
[0004]然而现有的Fe3O4纳米颗粒表面包覆SiO2的方法也存在一些问题，如下：1.常见的沉积法包覆的SiO2层的厚度不一，造成了磁珠的粒径差异大，导致后续在提取核酸时的提取效率受到了较大的影响；2.碱性条件下非常不稳定；3.硅胶自身结构空隙较多，容易造成表面大量的水存积，增加了化学反应的复杂性；4. 存在较大的非特异性吸附性。
[0005]因此，寻找一种新冠病毒核酸提取效率高，粒径均匀，Fe3O4纳米颗粒表面包覆率高的硅羟基磁珠是当前领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于高效提取新型冠状病毒核酸纳米磁珠，纳米磁珠由于磁珠表面的官能团，能够特异性吸附新冠病毒核酸，形成磁珠
‑
核酸复合物，并在外界磁场的作用下富集核酸，然后在洗脱液的作用下收集核酸。合成的磁珠以磁性Fe3O4纳米颗粒为内核，在其表面进行亲水性高分子修饰，并然后包裹一层氧化硅形成。合成的磁珠可以实现对新冠病毒的高效提取，并且可以实现大批量提取需求。经检索发现，这种创新结构的磁珠用于新冠病毒的提取检测的方法和应用的专利未见报道。
[0007]具体的，本专利技术的技术方案如下：
一种高效提取新型冠状病毒核酸的纳米磁珠，所述纳米磁珠包括磁性内核、亲水修饰层、吸附层；所述磁性内核为Fe3O4纳米颗粒，所述亲水修饰层为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸，所述吸附层为硅酸四乙酯。
[0008]本专利技术还提供一种高效提取新型冠状病毒核酸的纳米磁珠的制备方法，包括如下步骤：（1）通过高温油热法分解油酸铁化合物，得到粒径为5~500nm的Fe3O4纳米颗粒；（2）取Fe3O4纳米颗粒分散于水中，加入聚乙烯吡咯烷酮粉末、聚丙烯酸粉末搅拌超声分散均匀，得到Fe3O4‑
PVP/PAA水分散溶液；（3）通过碱性水解法，向Fe3O4‑
PVP/PAA水分散溶液中加入SiO2前驱体溶液和氨水，在30~100℃下保持10~180min，离心，得到Fe3O4‑
SiO2磁珠。
[0009]进一步的，（1）中，通过高温油热法分解油酸铁化合物，得到粒径为10~200 nm的Fe3O4纳米颗粒。
[0010]进一步的，（2）中，按质量比，Fe3O4纳米颗粒：聚乙烯吡咯烷酮粉末：聚丙烯酸粉末=1 ：2.5~500 ：2.5~500。
[0011]（3）中，所述SiO2前驱体溶液包括但不限于硅酸四乙酯醇水溶液、正硅酸甲酯的醇水溶液和硅酸钠水溶液中的至少一种。
[0012]进一步的，（3）中，加入硅酸四乙酯的浓度为0.2~10%（体积）。
[0013]进一步的，（3）中，所述氨水的浓度为0.2~10%（体积）。
[0014]进一步的，（3）中，加入硅酸四乙酯的浓度为0.2~5%（体积）。
[0015]进一步的，（3）中，通过碱性水解法，向Fe3O4‑
PVP/PAA水分散溶液中加入硅酸四乙酯和氨水，50~80℃下保持60~180min。
[0016]进一步的，（3）中，所述Fe3O4‑
SiO2磁珠的形貌结构为核壳结构、异质结构、花瓣状结构、三明治结构中的至少一种。
[0017]本专利技术还提供上述的高效提取新型冠状病毒核酸的纳米磁珠在提取新型冠状病毒SARS
‑
CoV
‑
2核酸中的应用。
[0018]本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术公开了一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠，其粒径具有良好的均匀性，并且其超顺磁性Fe3O4纳米颗粒核具有良好的磁性，外层的SiO2可以均匀吸附和解吸附核酸分子，实现快速的磁响应，因此合成的磁珠可以实现磁场操控的核酸分子提取和富集。本专利技术提出的基于Fe3O4‑
SiO2磁珠具有良好的磁性和核酸亲和性，能够实现新冠病毒核酸分子的快速提取和检测。
[0019]2.本专利技术公开了高效提取新型冠状病毒核酸的纳米磁珠的制备方法，磁珠内核材料由超顺磁性Fe3O4纳米材料构成，并由PVP和PAA两种分子进行亲水性修饰，在PVP和PAA高分子修饰后，具有良好的单分散性和亲水性，能够使SiO2均匀的合成在Fe3O4核表面，形成核壳结构的纳米磁珠，相较于单独高分子修饰方法合成的磁珠，双高分子修饰合成的磁珠具有更好的均匀性和单分散性。
[0020]3.本专利技术所采用的Fe3O4‑
SiO2磁珠纳米材料成分和结构具有良好的创新性，磁性Fe3O4纳米颗粒用PVP和PAA进行亲水性修饰，良好的亲水性促进了合成磁珠的单分散性。并
且磁珠合成原材料都是具有良好生物相容性的生物医用材料，不包含其他不可降解成分如聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯等，具有良好的生物相容性和生物降解性。同时，本专利技术中的磁珠材料能够具有大批量生产的潜力，且价格低廉，因此容易被广泛应用于新冠病毒的核酸检测。
[0021]总之，本专利技术公开的新型磁珠材料，由于Fe3O4‑
SiO2磁珠的原料价格优惠，生物相容性良好，磁响应效果快，能够特异性吸附核酸分子，容易实现批量化生产，且无需昂贵的仪器设备，能够快速的实现新冠核酸的提取和检测，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1：图a为合成的Fe3O4纳米颗粒TEM（透射电子显微镜）图；图b为PAA和PVP高分子双修饰合成的Fe3O4‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠，其特征在于，所述纳米磁珠包括磁性内核、亲水修饰层、吸附层；所述磁性内核为Fe3O4纳米颗粒，所述亲水修饰层为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸，所述吸附层为SiO2或其衍生物。2.一种权利要求1所述的高效提取新型冠状病毒核酸的纳米磁珠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过高温油热法分解油酸铁化合物，得到粒径为5~500nm的Fe3O4纳米颗粒；（2）取Fe3O4纳米颗粒分散于水中，加入聚乙烯吡咯烷酮粉末、聚丙烯酸粉末搅拌超声分散均匀，得到Fe3O4‑
PVP/PAA水分散溶液；（3）通过碱性水解法，向Fe3O4‑
PVP/PAA水分散溶液中加入SiO2前驱体溶液和氨水，在30~100℃下保持10~180min，离心，得到Fe3O4‑
SiO2磁珠。3.如权利要求2所述的高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠的制备方法，其特征在于，（1）中，通过高温油热法分解油酸铁化合物，得到粒径为10~200 nm的Fe3O4纳米颗粒。4.如权利要求2所述的高效提取新型冠状病毒核酸的Fe3O4‑
SiO2磁珠的制备方法，其特征在于，（2）中，按质量比，Fe3O4纳米颗粒：聚乙烯吡咯烷酮粉末：聚丙烯酸粉末=1 ：100 ：100。5.如权利要求2所述的高效提取新型冠状病毒核酸的Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢清华，段佳志，胡晓飞，董雯，
申请(专利权)人：山东博科生物产业有限公司，
类型：发明
国别省市：