一种硅羟基磁性颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于核酸提取磁珠技术领域，具体涉及一种硅羟基磁性颗粒及其制备方法。

背景技术

核酸提取是当下热门的检测技术，其流程大致包括样品采集、核酸提取纯化、核酸扩增检测三个阶段。其中样品采集和核酸扩增纯化阶段技术相对成熟稳定，而核酸提取纯化阶段存在较大的不确定性，相同的采集样品在众多IVD(体外诊断产品)厂家的产品中提取性能不尽相同。造成这种差异的主要影响因素中，磁珠的性能是起到决定产品性能上限的主要限制因素。因此，为了应对市场对于体外检测的高数量、多种类检测的要求，进行高产能、高核酸提取效率的核酸提取磁珠制备成为众多IVD行业者的研发方向。

核酸提取磁珠根据表面官能团的类型主要分为羟基磁珠、羧基磁珠、氨基磁珠等，其中羟基磁珠和羧基磁珠最为常见。在羟基磁珠中，使用二氧化硅作为羟基的来源具有表面亲水易于使用、羟基活性较高、羟基数量可控、化学性质稳定等优点。

核酸提取磁珠结构多变，目前市场上主要为磁性颗粒内核加其他涂覆层的核壳结构或中心粒子加磁性颗粒层加其他涂覆层的夹心结构。核酸具有三级空间结构，在提取过程中舒展开三级结构发生部分转变，但是不同种类的核酸在不同的环境(不同厂家的核酸提取试剂盒)下具有不同的状态，大大影响着核酸提取磁珠表面基团的利用率。核壳结构的硅羟基磁珠形貌主要取决于磁性颗粒的状态，通过铁源所带不同的阴离子类型、离子浓度、碱源类型可以控制磁性颗粒的形貌类型(球形、不规则颗粒、方形、针型等)，再通过后期处理可以在一定范围内控制纳米颗粒的团聚程度，以此对不同种类的核酸、核酸提取环境进行适配。

发明内容

本发明的目的在于进行高效率的、高适配性的硅羟基核酸提取磁珠制备。

为了解决上述存在的技术问题，本申请提供如下技术方案：

本发明提供一种硅羟基磁性颗粒的制备方法，包括如下步骤：

S1：将铁源、亚铁源和碱溶解于水中后，85-95℃加热反应6-10h，得到磁性颗粒；

S2：将所述磁性颗粒用水洗涤后置于盐溶液中，超声搅拌，得到亲水磁性颗粒；

S3：将所述亲水磁性颗粒、硅源和pH调节剂加入乙醇水溶液中，30-40℃加热反应6-10h，得到所述硅羟基磁性颗粒。

优选的，所述步骤S1中，碱选自氨水、氢氧化钠和乙酸钠中的一种或多种。

优选的，所述步骤S1中，铁源选自三氯化铁、硫酸铁和硝酸铁中的一种或多种。

优选的，所述步骤S1中，亚铁源选自氯化亚铁、硫酸亚铁和碳酸亚铁中的一种或多种。

优选的，所述盐溶液中，盐选自氯化钠、氯化钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾中的一种或多种。

优选的，所述步骤S2中，超声搅拌时进行动态光散射测试(DLS)，当动态光散射测试(DLS)的测试数值达到600nm时停止超声搅拌，得到亲水磁性颗粒。

进一步地，所述搅拌的同时超声或破碎处理以达到粒径控制的目的。

优选的，所述硅源为硅酸四乙酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的一种或多种。

进一步地，所述硅源的加入方式为直接加入、在醇水溶液中预水解后加入、控制速度缓慢滴加或分多次加入。

优选的，所述pH调节剂为氨水、盐酸、氢氧化钠和乙酸钠中的一种或多种，调整pH值促进硅源的水解进行硅层的涂覆。

优选的，所述步骤S3中，加热反应后用水洗涤，得到所述硅羟基磁性颗粒。

本发明还提供一种上述制备方法制备得到的硅羟基磁性颗粒。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种不规则、高产能、高核酸提取效率、高适配性的硅羟基磁性颗粒制备过程主要分为三个阶段，分别为磁性颗粒制备阶段、磁性颗粒调整阶段、硅羟基涂覆阶段。

在上述技术方案中，使用不同种类的铁源和亚铁源配合碱源可以得到不同的磁性颗粒类型，如球形、针型、片状、不规则颗粒、团簇等；盐溶液是稳定磁性纳米颗粒的团聚状态的关键；硅源的类型和不同的加入方式影响硅涂覆层上活性基团的数量和形貌，可适应不同类型的试剂盒。

附图说明

图1为本发明实施例1中磁性颗粒TEM图像；

图2为本发明实施例1中磁性颗粒DLS测试分布图；

图3为本发明实施例1中核酸提取磁珠在厂家试剂盒中对猪乙脑病毒提取性能对比；

图4为本发明实施例2中磁性颗粒SEM图像；

图5为本发明实施例3中磁性颗粒TEM图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

一种高核酸提取性能磁珠的制备方法，包括以下步骤：

S1.无水三氯化铁(200g)和七水合硫酸亚铁(150g)溶解在水(2kg)中，加入氨水(600ml)后升温至90℃，反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到磁性颗粒产物。

S2.将磁性颗粒放置在磷酸二氢钠溶液中(0.1M)，固定固体含量为1％，超声搅拌，同时测试DLS，当DLS显示数值达到600nm时停止超声，得到亲水磁性颗粒。

S3.将亲水磁性颗粒浓缩至10％固含，取400g，加入600ml乙醇、75g硅酸四乙酯、35g氨水，升温至35℃反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到高核酸提取性能的磁珠。

实施例2

一种高核酸提取性能磁珠的制备方法，包括以下步骤：

S1.六水合三氯化铁(259g)和四水合氯化亚铁(170g)溶解在水(2kg)中，加入氨水(600ml)后升温至90℃，反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到磁性颗粒产物。

S2.将磁性颗粒放置在磷酸二氢钠溶液中(0.1M)，固定固体含量为1％，超声搅拌，同时测试DLS，当DLS显示数值达到200nm时停止超声，得到亲水磁性颗粒。

S3.将亲水磁性颗粒浓缩至10％固含，取400g，加入1200ml乙醇、75g硅酸四乙酯、35g氨水，升温至35℃反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到高核酸提取性能的磁珠。

实施例3

一种高核酸提取性能磁珠的制备方法，包括以下步骤：

S1.六水合三氯化铁(350g)和七水合硫酸亚铁(170g)溶解在水(2kg)中，加入氨水(600ml)后升温至90℃，反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到磁性颗粒产物。

S2.将磁性颗粒放置在磷酸二氢钠：磷酸二氢钠＝1:3的溶液中(0.1M)，固定固体含量为1％，超声搅拌，同时测试DLS，当DLS显示数值达到400nm时停止超声，得到亲水磁性颗粒。

S3.将亲水磁性颗粒浓缩至10％固含，取400g，加入600ml乙醇、75g硅酸四乙酯、35g氨水，升温至35℃反应8h。反应结束后使用纯水洗涤，得到高核酸提取性能的磁珠。

应用例1

表1为本发明实施例3中核酸提取磁珠在厂家试剂盒(济凡生物科技(北京)有限公司，Y502)中对猪伪狂犬病毒提取性能对比

应用例2

使用实施例1和实施例2在厂家血液游离DNA提取试剂盒(济凡生物科技(北京)有限公司)进行对比测试，Qubit和Nanodrop测试结果如表2所示。

表2本发明实施例1和2在血液游离DNA提取试剂盒进行对比测试

从测试结果看，实施例1在厂家血液游离DNA提取试剂盒中，Qubit数据不如竞品磁珠，通过调整方案改变了磁珠颗粒粒径范围和形貌制备了实施例2，此时测试性能在两个样本中均高于竞品，说明了使用本发明中所给出的方式可以调整磁珠的状态以适应不同的使用场景。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。