用于DNA提取的磁性纳米技术

用于DNA提取的磁性纳米技术

法医DNA检验是刑事技术中唯一能够通过对微量生物物证进行检验直接认定罪犯的高科技手段，在刑事侦查破案中起着不可替代的作用。但是随着DNA结果分析技术的高度自动化，DNA提取技术已经表现出明显的滞后现象，并逐渐成为制约法医DNA检验向前发展的瓶颈，因此亟待开发新型的DNA提取技术以适应法医DNA检验发展的需要。

磁性纳米技术是纳米技术的一个分支，其主要的研究内容是利用纳米技术手段将磁性材料制成纳米微粒（1-100 nm）或纳米复合材料，从而获得不同于体相材料的特殊磁学特性，并且利用这些特性达到认识自然和改造自然的目的[1]。目前已经开发出许多基于磁性纳米技术的新产品、新工艺和新技术，如巨磁电阻材料[2、3]、新型的磁性液体和磁记录材料、磁标技术[2]等，解决了常规技术无法解决的难题。

磁性纳米技术在DNA提取上的应用具有独特的优势，概括起来主要有以下几点：1、能够高效进行DNA提取；2、能够去除样品DNA溶液中的抑制物质，如金属离子、染料等；3、能够获得样品DNA溶液的浓度信息；4、能够仪器自动化操作，满足数据库建设的需要，减少人为因素影响；5、用时少，操作简单，适用于大多数检材；6、价格低廉，便于大批量样本DNA的提取操作。这些优点是常规采用的有机提取法、Chelex—100法和硅珠法所无法比拟的。目前世界上已经开发出成型的商品化试剂盒和自动化DNA提取设备，如DNA自动化提取仪， DNA提取试剂盒，极大地优化了DNA提取技术。但是磁性纳米技术用于DNA的提取才刚刚起步，仍有许多需要提高和完善的地方。从国内的磁性纳米技术发展状况来讲，技术水平与世界发达国家不相上下，在纳米复合材料合成、生物分子与纳米材料的相互作用等方面更是处于世界领先水平。法医工作者应当抓住这个有利时机，加大磁性纳米技术在DNA提取方面的研发力度，努力推出具有自主知识产权的产品，加速试剂国产化进程，为即将到来的全国DNA数据库建设铺平道路。下面就将磁性纳米技术的主要技术步骤及作用做一简要介绍，以供法医界同行参考。

一、制备顺磁和超顺磁的纳米粒子，实现磁场响应。一般采用溶胶凝胶法[4、5]，如将水溶性三价铁盐，如氯化铁、硫酸铁、硝酸铁等与二价铁盐，如氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁等按比例配制成水溶液，在强烈搅拌下注入到浓度为5% 的氨水中，搅拌10-60分钟后过滤，然后用高纯水清洗Fe3O4沉淀物。制备粒径为5-8 nm的磁性纳米粒子。这样合成的磁性纳米粒子具有高的磁场响应能力和超顺磁特性，能够通过改变外磁场实现纳米粒子的调控。

二、利用包覆技术，对磁性纳米粒子进行包覆[6]。包覆主要分两类：一是采用乳液聚合得到的高分子微球，微球尺寸较大，多在微米范围。二是采用多糖类分子进行缠绕连接，如葡聚糖、壳聚糖等，这些工作为进一步修饰功能团提供载体，减少与生物组织的非特异性作用，对内部的磁性纳米粒子起到保护作用。

三、利用表面化学修饰技术，连接可以特异性与DNA发生作用的功能团[6]。修饰的功能团必须具有与DNA可逆吸附的特性，从而实现控制DNA吸附、解离和减少与其他杂质非特异性吸附的目的。现在通常采用的是带有氨基、巯基、环氧等基团的活化试剂对粒子表面包覆的高分子进行化学修饰，以获得表面带有氨基、巯基、环氧等基团的复合磁性材料。

四、控制纳米粒子的吸附效率和数量，确定所获得DNA的数量。通过表面修饰和溶液中离子强度、pH等条件的控制，使每次操作均能获得准确数量DNA，保证后续DNA检测分析的高成功率，减少对操作人员技术水平的依赖。