技术｜如何选择和使用磁珠

磁珠是由微小的（20至30 nm）铁氧化物颗粒组成，如磁铁矿（Fe3O4），这使它们具有超顺磁性。

超顺磁性磁珠与更常见的铁磁体不同，它们只在有外部磁场的情况下表现出磁性行为。这一特性取决于珠子中颗粒的小尺寸，并使珠子能够在悬浮液中与它们结合的任何东西一起被分离。由于它们在磁场外不会相互吸引，所以它们在使用时不必担心会出现不必要的结块。

有许多类型的磁珠可用。不同的表面涂层和化学成分使每种磁珠都有自己的结合特性，可用于核酸、蛋白质或其他生物大分子的磁分离（分离和纯化），方法简单、有效且可扩展。

这种易用性使它们对自动化很友好，非常适合一系列应用，包括第二代测序（NGS）和聚合酶链反应（PCR）的样品制备、蛋白质纯化、分子和免疫诊断，甚至磁激活细胞分选（MACS），以及其他许多应用。它们还能缓解与从不同类型的样品中提取核酸有关的一些挑战。

磁分离利用磁场从悬浮液中分离出微米大小的顺磁性颗粒。在分子生物学中，磁珠提供了一种简单而可靠的方法来纯化各种类型的生物大分子，包括基因组DNA、质粒、线粒体DNA、RNA和蛋白质。

例如，在优化的条件下，DNA选择性地结合到一个适当涂层的珠子表面，将污染物留在溶液中，然后你可以在分子生物学应用中直接使用这种纯化的DNA。

使用磁珠的一个关键优势是，你可以直接从粗制样品和各种不同类型的样品中分离出核酸和其他生物大分子，只需最少的处理。这使磁珠与其他核酸分离方法不同，后者可能对不同类型的样品有不同的方案，并涉及更多的手动时间。

磁珠以这样或那样的形式存在了几十年。它们在核酸纯化方面的潜力在20世纪90年代得到认可，正如最早的美国专利，“使用磁性颗粒进行DNA纯化和分离”所证明的那样。这种方法从那时起基本没有改变，它依赖于使用带有涂层的磁珠，只需调整缓冲液条件就能可逆地结合核酸（图1）。

图1 | 磁珠提取示意图

在结合了DNA之后，外部磁场将磁珠吸引到包含管的外缘，使其固定下来。当珠子被固定住时，珠子结合的DNA在洗涤步骤中被保留下来。加入洗脱缓冲液，去除磁场，然后将DNA作为纯化的样品释放出来，准备进行定量和分析。

这种方法不需要真空或离心，从而最大限度地减少了对目标分子的压力或剪切力，比其他DNA提取方案需要更少的步骤和试剂，并且适合在24、96和384孔板中实现自动化。

因此，磁珠越来越受欢迎也就不足为奇了。事实上，很多生产厂家现在已经开发了许多基于磁珠的商业核酸分离试剂盒。他们有各种表面化学成分的选择，也有一系列的应用。配体结合的特性可以是无差别的，也可以是序列或标签特定的，所有这些都是要跟上的挑战。

表1概述了最新的磁珠类型，以及它们的主要特性和应用。

表1 | 磁珠表面化学成分和应用的比较