Name: 动态和电泳光散射的 DNA-磁性颗粒结合分析 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: 学习利用动态光散射和电泳光散射技术分析磁性颗粒与DNA的结合特性，通过测量粒径、多分散指数和zeta电位评估结合效率。该方法为生物材料设计和分子诊断应用提供了重要的表征手段。

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特此感谢捷克科学基金会（项目 GA CR 17-12816S）和 CEITEC 2020（LQ1601）提供的资金支持。

1. 磁性纳米颗粒的合成
<ol>
	<li>柠檬酸稳定的磁性纳米颗粒（MNPs）的合成
	<ol>
		<li>将 20 mmol 的 FeCl3 ∙ 6H2O（5.406 g）和 10 mmol 的 FeCl2 ∙ 4H2O（1.988 g）加入 20 mL 脱氧双蒸水（ddd 水）中。在烧杯中使用机械搅拌器在 N2 气氛下剧烈搅拌，直至得到透明溶液。</li>
		<li>在快速机械搅拌下，使用滴液漏斗逐滴加入 150 mL 的 1 M NH4OH（如需要，耗时 1 小时或更长时间）。待全部 NH4OH 加入后，将溶液转移至可密封的容器中，密封容器，并在 75 °C 下加热 30 分钟。 
		警告：NH4OH 被归类为腐蚀性物质，对环境有害。 
		注意：使用高纯度 28% NH4OH 以脱氧水配制 NH4OH 溶液。</li>
		<li>使用磁铁收集黑色沉淀，并用 100 mL ddd 水洗涤。重复洗涤 3 次。向沉淀中加入 50 mL 的 0.5 M 三钠柠檬酸二水合物溶液。密封容器。 
		注意：使用脱氧的三钠柠檬酸二水合物溶液。</li>
		<li>通过超声处理（35 kHz，振幅 100%）重新分散沉淀，并在 80 °C 下加热容器 1 小时。 
		注意：需要使用功率足够的超声仪。</li>
		<li>让溶液冷却至室温。使用磁铁收集沉淀并去除上清液。用超声仪（35 kHz，振幅 100%）将黑色泥状物在 50 mL ddd 水中重新分散。</li>
		<li>将等分试样（约 25 mL）转移至 50 mL 离心管中，加入 20 mL 丙酮。在 2400 × g 下离心 10 分钟，去除上清液。</li>
		<li>重新分散沉淀，并使用适当体积的低分子量截留透析装置（500 - 1,000 Da）对水透析 24 小时。 
		注意：按照制造商的要求准备透析装置。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>经支化聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米颗粒（MNPs_PEI）的合成
	<ol>
		<li>将 2 mL 所得 MNPs 溶液（约 0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入 38 mL ddd 水，并对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅 100%）10 分钟。</li>
		<li>在快速机械搅拌下，加入 10 mL 的 10% 支化聚乙烯亚胺（平均 25 kDa）。继续搅拌 3 小时。</li>
		<li>使用磁铁收集沉淀并去除上清液。将沉淀在 20 mL ddd 水中重新分散。重复此步骤 5 次，然后对最终悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅 100%）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>经二氧化硅修饰的磁性纳米颗粒（MNPs_TEOS）的合成
	<ol>
		<li>将 10 mL 所得 MNPs 溶液（约 0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入 60 mL 水和 130 mL 乙醇。对溶液进行超声处理，并加入 6 mL 的 28% NH4OH。</li>
		<li>在快速机械搅拌下，加入 1 mL 的正硅酸四乙酯。继续搅拌 12 小时。</li>
		<li>使用磁铁收集黑色沉淀，并用 50 mL 乙醇（3 次）和 50 mL 水（3 次）洗涤。将颗粒在 10 mL ddd 水中重新分散，并对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅 100%）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>经氨基修饰的磁性纳米颗粒（MNPs_APTES）的合成
	<ol>
		<li>将 5 mL 所得 MNPs_TEOS 溶液（约 0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入 45 mL 水和 50 mL 乙醇。对溶液进行超声处理（35 kHz，振幅 100%）。</li>
		<li>在快速机械搅拌下，加入 0.5 mL 的（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷。继续搅拌 3 小时。</li>
		<li>使用磁铁收集黑色沉淀，并用 50 mL 乙醇（3 次）和 50 mL 水（3 次）洗涤。将颗粒在 5 mL ddd 水中重新分散，并对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅 100%）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 磁性微粒的合成
<ol>
	<li>柠檬酸稳定的磁性微粒（MMPs）的合成
	<ol>
		<li>将25 mL的2 M KNO3、12.5 mL的1 M KOH和205.875 mL的三蒸水加入可密封容器中。在磁力搅拌下加入6.675 mL的1 M FeSO4。立即将容器转移至预热至90 °C的水浴中，反应2小时。 
		注意：KNO3和KOH溶液需使用三蒸水配制。</li>
		<li>让溶液冷却至室温。用磁铁收集黑色沉淀，并用50 mL三蒸水洗涤5次。向沉淀中加入50 mL的0.5 M三水合柠檬酸钠，密封容器。</li>
		<li>通过超声处理（35 kHz，振幅100%）重新分散沉淀，并在80 °C加热1小时。用磁铁收集黑色沉淀，并用50 mL三蒸水洗涤10次。</li>
		<li>参照磁性纳米颗粒（MNPs）的实验方案，对MMPs进行支化聚乙烯亚胺（MMPs_PEI）、二氧化硅（MMPs_TEOS）和氨基（MMPs_APTES）修饰。具体细节分别参见第2.2、2.3和2.4节。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>支化聚乙烯亚胺修饰的磁性微粒（MMPs_PEI）的合成
	<ol>
		<li>将5 mL MMPs溶液（约0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入38 mL三蒸水，并对溶液进行超声处理（35 kHz，振幅100%，10分钟）。在快速机械搅拌下加入10 mL的10%支化聚乙烯亚胺（平均分子量25 kDa）。继续搅拌3小时。</li>
		<li>用磁铁收集沉淀并弃去上清液。将沉淀重新分散于20 mL双蒸水中，重复该过程5次，最后对终溶液进行超声处理（35 kHz，振幅100%）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>二氧化硅修饰的磁性微粒（MMPs_TEOS）的合成
	<ol>
		<li>将5 mL MMPs溶液（约0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入60 mL水和130 mL乙醇。对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅100%），然后加入6 mL的28% NH4OH。</li>
		<li>在快速机械搅拌下加入1 mL正硅酸四乙酯。继续搅拌12小时。</li>
		<li>用磁铁收集黑色沉淀，并用50 mL乙醇洗涤3次，再用50 mL水洗涤3次。将颗粒重新分散于5 mL三蒸水中，并对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅100%）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>氨基修饰的磁性微粒（MMPs_APTES）的合成
	<ol>
		<li>将3 mL MMPs_TEOS溶液（约0.1 g/mL）加入玻璃烧杯中。加入45 mL水和50 mL乙醇。对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅100%）。</li>
		<li>在快速机械搅拌下加入0.5 mL的(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷。继续搅拌3小时。</li>
		<li>用磁铁收集黑色沉淀，并用50 mL乙醇洗涤3次，再用50 mL水洗涤3次。将颗粒重新分散于3 mL三蒸水中，并对悬浮液进行超声处理（35 kHz，振幅100%）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 使用动态光散射法进行磁性颗粒尺寸分析
<ol>
	<li>水中粒径
	<ol>
		<li>使用具有背向散射检测角度（173°）和633 nm激光波长的动态光散射（DLS）仪器。 
		注意：背向散射DLS适用于可避免多重散射的浓溶液样品。侧向散射（检测角度90°）和前向散射（检测角度15°）DLS分别适用于较小颗粒及混合颗粒。</li>
		<li>在水中测量前，将颗粒超声处理3分钟。 
		注意：使用颗粒的稀释溶液。为此，将9.6 µL颗粒与96 µL水混合。</li>
		<li>小心地将50 µL颗粒溶液移入聚苯乙烯乳胶比色皿中，并避免产生气泡。 
		注意：每个样品使用一次性比色皿（参见材料表）。</li>
		<li>注意比色皿的清洁度以及光束方向。将样品池插入样品架中，并关闭测量室。</li>
		<li>采用以下参数进行测量：温度：25 °C；分散相（铁）折射率：2.344；分散介质（水）折射率：1.333 
		注意：为获得更准确的结果，尤其是在开发新型或杂化材料时，应使用折射仪测量折射率。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 准备DNA储备液、磁性颗粒和结合缓冲液
<ol>
	<li>DNA 储备液
	<ol>
		<li>使用 10 mM Tris-HCl 缓冲液（pH = 8）稀释和保存 DNA。使用可在实验室中通过直接 PCR 方案特异性扩增的标准 DNA 样品（反应设置和条件参见第 5.2 节）。为从噬菌体 λ 对照中扩增 498 个碱基对（bp）的 xis 基因，使用以下引物。正向引物：5'-CCTGCTCTGCCGCTTCACGC-3'；反向引物：5'-TCCGGATAAAAACGTCGATGACATTTGC-3'</li>
		<li>使用商业化的 DNA 纯化试剂盒纯化 PCR 产物。 
		注：采用基于硅胶柱法的商业化试剂盒可获得浓度 &#62; 100 ng/µL 的纯化 DNA。</li>
		<li>使用分光光度法（260 nm 处吸光度）测定 DNA 浓度。按照上述方法将浓度为 1011 拷贝/µL 的 DNA 储备液稀释成工作液，分别配制为 1010、109、108 和 107 拷贝/µL。 
		注：假设每个碱基对的平均分子量为 650 Da，PCR 产物的拷贝数可按以下公式计算： 
		DNA 拷贝数/µL = (浓度 ng/µL × 6.022×1023 拷贝/mol) / (498 bp × 650 g/mol·bp × 1×109 ng/g)</li>
	</ol>
	</li>
	<li>磁性颗粒
	<ol>
		<li>让颗粒在无磁铁条件下自然沉降，并移除上清液。按 1:20 的体积比（磁性颗粒：水）将磁性颗粒与去离子水混合。 
		注：由于磁性纳米颗粒（MNPs）与磁性微米颗粒（MMPs）的质量难以直接等量比较，因此采用基于体积的方法描述磁性颗粒的用量。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>结合缓冲液
	<ol>
		<li>为快速配制 0.75 M 醋酸钠-HCl 溶液（pH = 6），将 1 mL 3 M 醋酸钠溶液与 3 mL 1 mM HCl 混合。 
		注：结合过程中使用的所有溶液均可在 4 °C 下保存。注意低温会显著增强结合效率，尤其是在含有乙醇的溶液中。为提高筛选结果的可重复性和准确性，应严格控制溶液温度。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 使用定量 PCR 检测 DNA 提取效率
<ol>
	<li>通过改良的MMPs或MNPs进行DNA分离
	<ol>
		<li>使用96孔板及专为96孔板设计的磁铁进行小体积实验。</li>
		<li>使用以下结合溶液混合物：8 µL 改良的MMPs或MNPs，10 µL 醋酸钠-盐酸缓冲液（0.75 M，pH = 6），60 µL 85%乙醇，10 µL DNA（1010 拷贝溶液）。</li>
		<li>用移液器充分混匀，将96孔板置于磁铁上静置3分钟。在板保持在磁铁上的同时，吸除上清液，并加入100 µL 85%乙醇进行洗涤。</li>
		<li>去除乙醇。 
		注意：让乙醇挥发数秒即可，但不要使颗粒过度干燥或出现裂纹。若颗粒过度干燥，则难以用洗脱液充分溶解。</li>
		<li>将96孔板从磁铁上取下，加入40 µL洗脱液。用移液器充分混匀。将板重新放回磁铁上，收集洗脱的DNA（约37 µL）。将洗脱液储存于-20 °C，待后续分析使用。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>定量PCR
	<ol>
		<li>使用步骤4.1.1中用于制备储备DNA的引物，根据Haddad et al.10 的方案，对xis基因的拷贝数进行定量。</li>
		<li>根据待检测样本的数量配制主混合液，然后将混合液分装至PCR管或白色背景的96孔板中。</li>
		<li>配制总体积为20 µL的PCR反应体系，各组分用量如下：10 µL 聚合酶/嵌入染料混合液（见材料表），2 µL DNA样本，2 µL 正向引物（10 µM），2 µL 反向引物（10 µM）。</li>
		<li>按照以下程序设置热循环仪：95 °C 预变性120秒，40个循环（95 °C 变性15秒，64 °C 退火15秒，68 °C 延伸45秒），最后68 °C 延伸5分钟。</li>
		<li>对标准品和样本均设置三个重复，计算循环阈值（Ct），并构建标准曲线，以估算每个样本中回收的DNA拷贝数。本实验所用仪器可自动完成该过程。</li>
		<li>此处估算的DNA拷贝数对应于总洗脱体积（约40 µL）。回收DNA量占初始加入结合溶液中DNA总量（共1011 拷贝）的百分比可能超出0至100的范围。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. 使用动态光散射法分析DNA-磁性颗粒结合
<ol>
	<li>DNA结合
	<ol>
		<li>对于大体积实验（在1.5 mL离心管中进行），使用以下结合溶液混合物：96 µL修饰的MMPs或MNPs，120 µL乙酸钠-盐酸缓冲液（0.75 M，pH = 6），720 µL 85%乙醇，120 µL DNA（1010 拷贝溶液）或120 µL Tris-HCl缓冲液（10 mM，pH = 8）作为对照。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zeta电位分析
	<ol>
		<li>按照步骤6.1.1的说明，配制两种结合溶液，一种含DNA，另一种以Tris-HCl缓冲液作为对照。为避免产生气泡，小心地将800 µL结合混合液移入一次性测量池中。 
		注意：请使用一次性比色皿测量表面Zeta电位（参见材料表）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用以下参数在DLS仪器上进行测量：Smoluchowski模型，F(ka)值为1.5，温度：25 °C，分散相（铁）的折射率为2.344，分散环境（水）的折射率为1.333。 
	注意：DNA与磁性颗粒相互作用的速率直接影响重复测量的结果。仪器单次测量耗时60–70秒。此处设置仪器进行10次测量，每次间隔1分钟。为便于展示，结果将以首次读数后的时间点表示，即时间 = 0、2、4、6、8、10、12、14、16和18分钟。</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

在本实验方案中，通过zeta电位解释DNA与磁性颗粒结合的理论原理受到质疑。该方案描述了磁性纳米颗粒和微米颗粒的合成与修饰方法，以及DNA对照和结合溶液的制备方法。文中展示了两种用于筛选DNA-颗粒相互作用的策略：定量PCR和动态光散射（DLS）方法。DLS可提供颗粒理化性质变化的三个指标：粒径、多分散指数和zeta电位。粒径变化直接反映颗粒的聚集或解离状态。多分散指数描述系统中颗粒种类的分布情况，从单分散（指数 &#60; 0.05）到高度多分散（指数 &#62; 0.7）。zeta电位可用于根据颗粒表面电荷进行分类，其中高度带正电的颗粒其值大于30 mV，高度带负电的颗粒其值小于-30 mV。正如预测，当颗粒暴露于DNA时，结合溶液中多电荷磁性颗粒的zeta电位相对降低。但MNPs_TEOS颗粒例外，这些颗粒的唯一区别在于其具有独特的高度负电表面电荷（图2）。这表明离子强度在维持颗粒、DNA和正离子之间的结合中发挥了重要作用。另一方面，粒径的变化可反映DNA-颗粒在结合过程中发生沉淀/聚集的作用，尤其是在存在较长DNA链的情况下更为明显。
<p class="jov...

DNA 提取是分子生物学中最基本的步骤之一。核酸提取方法的发展对基因组学、宏基因组学、表观遗传学和转录组学等新兴领域产生了重大影响。DNA 提取在生物技术中有广泛的应用，包括医学领域（法医学/诊断工具和预后生物标志物）以及环境领域（宏基因组生物多样性、病原体流行率和监测）。目前对从不同材料和不同规模的样本（如血液、尿液、土壤、木材及其他类型样本）中纯化和提取 DNA 的需求日益增加。1，2，3，4
由于具有较大的比表面积，特别是能够通过磁场实现固定，纳米级和微米级颗粒适用于DNA的分离。颗粒的理化性质（如粒径或电荷）会显著影响其与目标生物分子的结合能力。5 为了进一步增强生物分子的结合能力并稳定颗粒，可采用不同的化学修饰方法（表面包覆）。根据共价与非共价相互作用，目前已发展出多种多样的结合策略。6 颗粒的尺寸直接影响其磁化特性，而颗粒的组成则可通过引入金属、合金或其他材料进行定制，从而影响其密度、孔隙率和表面性质。7 目前尚无可靠方法直接测量小颗粒的表面电荷，取而代之的是测量滑动面（距纳米颗粒表面一定距离处）的电动电势。8 该数值称为Zeta电位，是一种强大的分析工具，通常通过动态光散射（DLS）用于评估纳米和微米颗粒的稳定性。9 由于Zeta电位不仅高度依赖分散环境的pH值和离子强度，还受颗粒表面特性的显著影响，因此也可用于验证颗粒与目标分子相互作用所引起的表面变化。10
另一方面，脱水条件下的DNA结构（A型DNA）呈现出较为紧密的构象，与常见的B型DNA相比，更有利于其沉淀（聚集）。由于DNA的空间可及性磷酸基团和碱基（尤其是鸟嘌呤），静电作用（离子作用和氢键）是控制DNA与其他材料结合的主要作用力。7,10
本研究分析了磁性纳米颗粒和微米颗粒的三种代表性化学修饰方法（图1A）。文中描述了纳米颗粒和微米颗粒的合成及化学修饰方法。采用一种符合DNA沉淀理论原理（pH、离子强度和脱水条件）的结合溶液，用于评估DNA的结合与洗脱效果。通过定量PCR检测代表性纳米颗粒和微米颗粒的DNA洗脱效率（图1B）。颗粒粒径、多分散系数和zeta电位是用于表征颗粒表面理化性质变化的重要参数（图1C）。必须强调对磁性颗粒表面进行化学表征的重要性。尽管该步骤超出了本实验方案的范围，但仍可应用多种现代技术来评估化学修饰的效率。11,12,13,14 傅里叶变换红外光谱（FTIR）可用于分析颗粒表面的红外光谱，并与游离化学修饰剂的光谱进行比较。X射线光电子能谱（XPS）是另一种可用于鉴定材料表面元素组成的技术。其他电化学、显微和光谱学方法也可用于评估颗粒合成的质量。本研究提出了一种通过动态光散射（DLS）分析DNA-磁性颗粒相互作用的新视角。

<table><tbody><tr><td>六水合三氯化铁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>207926</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>四水合二氯化铁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>380024</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>七水合硫酸亚铁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F8263</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>丙酮</td><td>Penta</td><td>10060-11000</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>二水合柠檬酸钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W302600</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>正硅酸四乙酯</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>131903</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>支化聚乙烯亚胺，平均分子量 ~25,000</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>408727</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>氢氧化铵溶液</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221228-M&amp;nbsp;</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>乙醇</td><td>Penta</td><td>71250-11000</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>硝酸钾</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6083</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>氢氧化钾</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1.05012</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>低分子量截留膜（分子量=1 kDa）</td><td>Spectrum labs</td><td>G235063</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>顶置式搅拌器</td><td>witeg Labortechnik GmbH</td><td>DH.WOS01035</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>水浴锅</td><td>Memmert GmbH + Co.</td><td>84198998</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>超声波破碎仪</td><td>Bandelin</td><td>795</td><td>磁性颗粒合成</td></tr><tr><td>BRAND UV 微量比色皿</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>BR759200-100EA</td><td>粒径测量用比色皿</td></tr><tr><td>BRAND UV 微量比色皿盖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>BR759240-100EA</td><td>粒径测量用比色皿盖</td></tr><tr><td>折叠毛细管Zeta池</td><td>Malvern</td><td>DTS1070</td><td>Zeta电位测量用比色皿</td></tr><tr><td>Zetasizer Nano ZS</td><td>Malvern</td><td>ZEN3600</td><td>粒径与Zeta电位测量设备</td></tr><tr><td>Infinite 200 PRO&lt;br/&gt; NanoQuant 仪器</td><td>Tecan</td><td>396 227 V1.0, 04-2010</td><td>DNA浓度测量设备</td></tr><tr><td>SYBR Green 定量RT-PCR试剂盒</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>QR0100</td><td>PCR试剂盒</td></tr><tr><td>Mastercycler pro S 仪器</td><td>Eppendorf</td><td>6325 000.013</td><td>PCR仪</td></tr><tr><td>MinElute 试剂盒</td><td>Qiagen</td><td>28004</td><td>DNA纯化试剂盒</td></tr><tr><td>乙酸钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7670</td><td>DNA结合</td></tr></tbody></table>

通过动态光散射和电泳光散射分析dna-磁性颗粒结合

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

利用磁性颗粒分离DNA是生物技术和分子生物学研究中具有重要意义的领域。本实验方案描述了通过动态光散射（DLS）和电泳光散射（ELS）来评估DNA与磁性颗粒结合的方法。DLS分析可提供有关颗粒物的多种理化性质的重要信息，包括粒径、多分散性以及泽塔电位。其中泽塔电位描述了颗粒表面的电荷状态，对DNA等物质的静电结合起关键作用。本文通过比较分析三种不同化学修饰的纳米颗粒和微米颗粒，研究其对DNA结合与洗脱的影响。所考察的化学修饰包括支化聚乙烯亚胺、正硅酸四乙酯以及(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷。由于DNA带有负电荷，预期其结合后颗粒表面的泽塔电位将降低，同时可能形成聚集体，从而影响颗粒尺寸。为评估这些颗粒在DNA分离与洗脱中的效率，实验中将颗粒与DNA在低pH（约6）、高离子强度及脱水环境中混合。随后在磁力作用下对颗粒进行洗涤，并用Tris-HCl缓冲液（pH = 8）洗脱DNA。采用定量聚合酶链式反应（PCR）估算DNA拷贝数。综合评估并比较泽塔电位、粒径、多分散性及定量PCR数据。DLS是一种具有洞察力的辅助分析方法，为筛选适用于DNA分离的颗粒提供了新的研究视角。

根据本文所述的磁性颗粒化学合成与修饰方案，合成了六种磁性颗粒并分析其DNA结合能力。分析结果总结见表1。通过比较颗粒在水溶液和结合溶液中的粒径，明显可见所有颗粒在结合溶液中均发生聚集，聚集倍数为2至22倍。部分颗粒在DNA存在下进一步发生更高倍数的聚集；然而，这与通过定量PCR检测到的DNA回收量并无直接相关性（表1）。比较颗粒在对照组与含DNA条件下的zeta电位（约每2分钟测量一次，共10次），发现三种颗粒的zeta电位显著下降，分别为：MNPs_APTES、MMPs_TEOS和MMPs_APTES（图2）。还观察到zeta电位随时间变化的趋势，在大多数情况下，前三个读数存在波动，随后趋于稳定（图3）。暴露于DNA后的变化主要出现在MMPs中（图2）。若剔除颗粒接触DNA后前5分钟内的前三个读数，则标准偏差显著降低（<str...

本方案描述了磁性颗粒的合成及其通过动态光散射和电泳光散射评估其DNA结合特性的方法。该方法重点监测颗粒尺寸、多分散性以及颗粒表面的泽塔电位的变化，这些参数在DNA等物质的结合过程中起着关键作用。

通过动态光散射和电泳光散射分析DNA-磁性颗粒结合

使用磁性颗粒分离DNA是生物技术和分子生物学研究中具有重要意义的领域。本方案描述了……

本实验的总体目标是通过动态光散射和电泳光散射分析DNA与磁性颗粒的结合情况。该方法有助于回答生物技术领域中的关键问题，例如核酸与磁性颗粒之间的结合速度有多快、强度有多大。该技术的主要优势在于能够可视化颗粒上的物理化学变化，例如粒径、多分散性或Zeta电位。由于对快速且灵敏的DNA分离需求日益增长，该技术在分子诊断领域具有广泛的应用前景。在本实验步骤中，将20毫摩尔的三氯化铁和10毫摩尔的氯化亚铁加入20毫升脱氧双蒸水中。随后，在氮气氛围下，使用机械搅拌器在烧杯中剧烈搅拌所得溶液，直至获得透明溶液。然后，在快速机械搅拌下，通过滴液漏斗在一小时内逐滴加入150毫升1摩尔的氨水溶液。随后，将溶液转移至可密封的容器中，并在75°C下加热溶液

dna-magnetic-particle-binding-analysis-dynamic-electrophoretic-light

Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

动态和电泳光散射的 DNA-磁性颗粒结合分析

本文介绍了一种简单、定量的液相亲和捕获检测方法。该技术基于磁珠与带标签蛋白（如纳米抗体）之间的相互作用，以及带标签蛋白与另一种标记蛋白（如脊髓灰质炎病毒）之间的亲和力，是一种可靠的检测手段。...

一种利用磁珠进行液相结合捕获分析研究蛋白质-蛋白质相互作用的方法：以脊髓灰质炎病毒-纳米抗体为例

采用平面频率混合磁检测技术研制了一种用于平面样品中磁性颗粒成像的扫描仪。该技术通过双频激励，记录颗粒非线性无滞回磁化产生的磁互调响应，可用于对薄层生物样品进行二维成像。...

用于平面样品中磁性颗粒成像的频率混合磁检测扫描仪

我们提出了一种用于识别影响转录因子（TF）DNA结合的非编码遗传变异的策略性方案和实验流程。本文提供了针对基因型依赖性转录因子DNA结合的电泳迁移率变动分析（EMSA）和DNA亲和沉淀分析（DAPA）的详细实验方案。...

利用电泳迁移率变动分析（EMSA）和DNA亲和沉淀分析（DAPA）筛选功能性非编码遗传变异

本文介绍了一种用于制备和纯化稳定同位素标记蛋白质的实验方案，以及随后利用核磁共振（NMR）波谱法和微尺度热泳（MST）实验表征蛋白质-蛋白质相互作用的方法。...

利用核磁共振波谱法（NMR）和微尺度热泳法（MST）检测球状蛋白与丝状蛋白的相互作用

本文介绍了一种应用顺磁弛豫增强核磁共振波谱法检测内在无序蛋白中弱且瞬时的分子间和分子内相互作用的实验方案。...

利用顺磁弛豫增强技术检测和表征内在无序蛋白的自关联行为

本文介绍了一种高速磁镊装置，可在最高达 1.2 kHz 的采样速率下对受力敏感的生物分子进行纳米力学测量。我们以 DNA 发夹结构和 SNARE...

高速磁镊技术用于力敏感元件的纳米力学测量

我们报道了一种混合的群体与单分子检测方法，可直接成像并定量荧光标记的、完全重建的Cdc45/Mcm2-7/GINS（CMG）解旋酶在由光镊固定的线性DNA分子上的运动。...

杂合组装与单分子检测技术用于成像完全重建的CMG的运动

抗冻蛋白（AFPs）可结合到冰晶的特定晶面，从而阻止或减缓冰晶的生长。基于荧光的冰晶面亲和性（FIPA）分析法是对原始冰蚀刻方法的一种改进，用于确定与抗冻蛋白结合的冰晶面。该方法将抗冻蛋白进行荧光标记后，使其嵌入宏观单晶冰中，并在紫外光下进行观察。...

通过基于荧光的冰平面亲和法测定抗冻蛋白的冰结合平面

胶体探针纳米显微技术可用于多个领域，以深入了解胶体体系的物理稳定性和凝集动力学，并借助生物系统辅助药物发现与制剂科学研究。本文所述方法为研究此类体系提供了定性与定量的手段。...

利用胶体探针纳米显微技术对颗粒-颗粒相互作用进行定量与定性分析

我们描述了一种光催化生成过氧化氢的方案——过氧化氢是氧化转化反应的辅因子。...

光驱动酶促脱羧反应

学习利用动态光散射和电泳光散射技术分析磁性颗粒与DNA的结合特性，通过测量粒径、多分散指数和zeta电位评估结合效率。该方法为生物材料设计和分子诊断应用提供了重要的表征手段。

通过动态光散射和电泳光散射分析DNA-磁性颗粒结合

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