基于硅藻壳的快速核酸提取方法技术

本发明专利技术属于核酸提取技术领域，具体涉及一种基于硅藻壳的快速核酸提取方法。本发明专利技术是一种利用硅藻壳表面巨大的比表面积和介孔结构来进行核酸提取和吸附的方法，具体是将硅藻壳与生物样本混合，硅藻壳可裂解生物样本使核酸释放，利用硅藻壳表面的硅羟基(Si

【技术实现步骤摘要】
基于硅藻壳的快速核酸提取方法


[0001]本专利技术属于核酸提取
，具体涉及一种基于硅藻壳的快速核酸提取方法。

技术介绍

[0002]核酸检测因其出色的灵敏度和特异性成为目前主要的病原微生物检测手段，其中，核酸提取则是核酸检测的重要组成部分和必备过程。由于生物样本中的核酸通常包含在细胞或病毒粒子中，并与各种蛋白质紧密结合，且生物样本中的多种有机杂质，如血红素、粘蛋白等会抑制下游的核酸检测反应，核酸提取不充分会导致产物中靶标核酸含量过低，从而导致检测结果重复性和灵敏度较差，因此获取高质量的核酸对于核酸检测极其重要。
[0003]目前已公开的核酸提取方法主要分为液相提取和固相提取两种。液相提取的原理是根据化合物的相对溶解度分离化合物来进行的(DOI:10.1021/acs.analchem.1c04460)，其中，有机试剂萃取法是最经典的液相提取法，但其提取过程中使用了氯仿、苯酚等多种毒性较强的有机试剂，且提取周期长，已逐渐被淘汰。在核酸的液相提取领域，还有众多研究，S.Fister等(DOI:10.1016/j.seppur.2015.03.035)测试了16种不同的离子液体比较DNA提取的回收率；Clark等(DOI：10.1021/ac504260t)首次证明使用疏水性离子液体来萃取核酸，疏水磁性离子液体可用于磁辅助分散液
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液微萃取，可以缩短提取时间和提高提取效率；Marengo等(DOI:10.1186/s13007
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x)进一步利用此方法，实现了拟南芥基因组DNA的提取，同时对磁性离子液体的体积和提取时间进行了优化。
[0004]与液相提取相比，核酸的固相提取具有相分离高效，污染风险低和样品需求少的优点(DOI:10.1016/j.trac.2019.03.008)，目前最常用的固相提取法为磁珠法和离心柱法。中国专利技术专利CN113667664A公开了一种基于纳米磁珠的核酸提取方法，提取核酸质量较高，可满足基本的分子生物实验要求，但该核酸提取方法依然存在着不可忽视的问题，因包含洗脱和洗涤步骤导致磁珠提取耗时较长，步骤繁琐，且磁珠材料成本较高，不利于流行病的大范围筛查。离心柱法提取核酸的研究中，二氧化硅材料是制备离心柱的主要基材，因此作为固相基质被用于核酸提取，Pearlman等(DOI:10.1021/acsami.9b21564)基于二氧化硅材料开发了一种简单且成本低的核酸提取方法，该方法使用磁珠、移液器、钢丝球和外部磁体来实现高梯度磁分离，适用于不同体积的样品；Ana B.等(DOI:10.1039/c3nr34358h)研究发现，将二氧化硅与Fe3O4或者聚合物吸附剂结合，可以有效的吸附DNA，但这种微球的比表面积较小，其DNA吸附能力非常有限，导致DNA分离产量较低；中国专利技术专利CN114450419A公开了一种利用二氧化硅固体支持物来进行核酸提取的方法，此方法由于提取缓冲液引入了多种金属离子，会导致其对于下游的扩增反应产生抑制。
[0005]硅藻是光合单细胞藻类，是纳米结构二氧化硅的天然来源，这些微生物在它们的膜中产生高度有序的多孔细胞壁，称为硅藻壳(DOI:10.3390/app10196811)。硅藻壳因其独特的介孔结构具有巨大的比表面积，在许多方面展现出了十分优良的性能。Jeehee Lee等(DOI：10.1021/acsnano.0c00621)发现硅藻壳因其纳米多孔结构而具有超亲水性和超嗜血
性，基于此开发出了一种新型止血材料；Ellegaard等(DOI：10.1007/s10811
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5)研究发现，硅藻壳可用于减弱紫外线辐射方面；G.W.Lim等(DOI:10.1007/s10811
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9)发现硅藻壳对蛋白质有较佳的吸附作用。目前硅藻壳对于核酸的吸附性研究报道较少，还未有将硅藻壳用于核酸提取的研究。
[0006]中国专利技术专利(CN113755484A，CN113930132A，CN114988456A，CN114107282A，CN111298765A)公开了使用硅藻土为固相基质进行核酸提取的方法，然而上述方法所用的硅藻土均需要进行化学改性，通过借助添加在硅藻土表面的化学基团对样本中的核酸进行吸附和富集，步骤繁琐，增加了成本，除此之外，这些方法所用的硅藻土仅可用于核酸的吸附和富集，无法完成生物样本的裂解和核酸的释放，需要通过热裂解或化学试剂裂解等额外的步骤对生物样本进行预处理，流程复杂。
[0007]因此，如何快速且高效地对样本中的核酸进行提取，提高核酸的浓度，减少抑制下游扩增检测反应的杂质是核酸提取技术的关键。为了简化提取流程，进一步提高核酸提取的效率，降低核酸提取的成本，亟待开发一种新的核酸提取技术，应用于各种领域的核酸检测。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种基于硅藻壳的快速核酸提取方法，操作简单，成本低，提取效率高，提取速度快，核酸产物质量高。
[0009]本专利技术所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，是将硅藻壳与生物样本混合，硅藻壳可裂解生物样本使核酸释放，并通过“阴离子
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阳离子
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阴离子”盐桥的作用在硅藻壳表面吸附和富集核酸，收集硅藻壳沉淀完成核酸提取。
[0010]所述硅藻壳的来源为海洋单细胞硅藻，海洋单细胞硅藻为含硅质壳的海洋单细胞生物，优选威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)、隐秘小环藻(Cyclotella cryptica)、假微型海链藻(Thalassiosira sp.)、舟形藻(Navicula sp.)、卵形藻(Cocconeiopsis orthoneoides)、斜纹藻(Pleurosigma indicum)、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)中的一种或多种。
[0011]优选的，硅藻壳提纯方法参考中国专利技术专利CN112978738A公开的一种从海洋单细胞硅藻提取纯净硅藻壳的新方法，其提纯过程简单易行，获得的硅藻壳形态完整，有机质含量少。
[0012]所述生物样本为口咽拭子浸提液和血清。
[0013]所述核酸的来源为原核细胞、真核细胞和病毒粒子。
[0014]优选的，1
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20μg硅藻壳与20
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1000μL生物样本，优选生物样本体积为50
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200μL。
[0015]优选的，制备口咽拭子浸提液样本的方法：按照国家卫健委发布的《新冠病毒核酸采样培训方案》中的要求采集志愿者的口咽拭子，采集完成后将拭子浸入含500μL生理盐水的离心管中，置于漩涡振荡器上振荡30sec，弃去咽拭子获得所述口咽拭子浸提液样本。
[0016]优选的，制备血清的方法：将收集的血本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于：将硅藻壳与生物样本混合，硅藻壳可裂解生物样本使核酸释放，并吸附和富集核酸，收集硅藻壳沉淀完成核酸提取。2.根据权利要求1所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于：硅藻壳为海洋单细胞硅藻。3.根据权利要求2所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于：海洋单细胞硅藻为含硅质壳的海洋单细胞生物。4.根据权利要求3所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于：含硅质壳的海洋单细胞生物包括威氏海链藻、隐秘小环藻、假微型海链藻、舟形藻、卵形藻、斜纹藻、圆筛藻中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于：生物样本为口咽拭子浸提液和血清样本。6.根据权利要求1所述的基于硅藻壳的快速核酸提取方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，孙嘉晨，石超，马翠萍，冯超，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：