[发明专利]一种高效吸附环境中胞外DNA的磁珠及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高效吸附环境中胞外DNA的磁珠及其制备方法，该磁珠为纳米球状双层结构，粒径在15‑30nm，比表面积在65‑210m²/g，其中内层为具有磁性的纳米四氧化三铁(nFe₃O₄)，外层为负载介孔的硅烷涂覆层，并含有羟基官能团；首先将纳米四氧化三铁(nFe₃O₄)磁珠用二氧化硅包裹，随后利用表面活性剂再次形成涂覆层，将表面活性剂洗脱后得到高效吸附环境中胞外DNA的磁珠，该磁珠具有粒径小和比表面积大的特征，能够在有污染物存在的情况下高选择性吸附环境中胞外DNA，吸附时间短，吸附容量大，可用于环境中胞外DNA的高效提取。

技术领域

本发明涉及一种高效吸附环境中胞外DNA的磁珠及其制备方法，该磁珠具有粒径小和比表面积大的特征，能够在有污染物存在的情况下高选择性吸附环境中胞外DNA，吸附时间短，吸附容量大，可用于环境中胞外DNA的高效提取。

背景技术

胞外DNA是环境中DNA的重要组成部分，能够独立于细胞长期存在，蕴含着丰富的遗传信息，如考古学中常通过胞外DNA来发掘远古生物信息，另外胞外DNA还被用于探索植物与传粉媒介之间的相互联系，对食物链进行分析检测以及判别是否有外来物种入侵，预测新型污染物，甚至评估空气质量及其对人类健康的影响等。此外，胞外DNA对生物的生长进化也具有重要作用。因此建立一种高效的胞外DNA的提取方法至关重要。

目前常用的胞外DNA提取方法有醇沉淀法、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)法等。醇沉淀法主要是利用乙醇、戊二醇等洗去核酸表面的水化层，使核酸中带负电磷酸基团暴露出来，然后利用水中带正电的离子在静电力作用下吸附下沉。如专利“一种高效提取沉积物中胞外DNA的方法”(申请号:CN201610841848.6)公开了一种高效提取沉积物中胞外DNA的方法，该方法采用苯酚、氯仿和异戊醇等有机溶液体系进行DNA的提取。但该方法对操作复杂，且对短链和低浓度DNA的提取效率较低。CTAB法是利用CTAB作为一种阳离子物质，能够与富含阴离子的DNA相结合。如专利“同时提取污水生物处理水样中微生物胞内和胞外DNA的方法”(申请号:CN201510344497.3)公开了一种同时提取污水生物处理水样中微生物胞内和胞外DNA的方法，采用含有CTAB的DNA提取缓冲液来提取胞外DNA。但该方法的缺点是CTAB不能与DNA形成特异性结合，因此提取的DNA质量较差。因此，发展新的胞外DNA提取方法势在必行。

磁珠法主要是依靠Fe₃O₄纳米粒子具有强磁性、高比表面积以及优异生物容性等特征，通过修饰后对DNA具有较好的吸附能力。但当前制备的磁珠提取DNA多需要在高盐体系下进行，吸附特异性受负载的物质的影响较大，对低浓度DNA的提取效率也较低。如专利“一种磁珠法提取游离核酸的方法及其试剂盒”(申请号:CN201510939670.4)公开了一种磁珠法提取游离核酸的方法，该专利未涉及磁珠的制备方法，且需要在多种盐溶液下进行DNA的吸附。专利“一种磁珠法核酸提取液及其制备方法”(申请号:CN202011571423.0)公开了一种磁珠法核酸提取液及其制备方法，制备了改性的壳聚糖包覆的磁珠。该磁珠对DNA的吸附特异性不够高。因此发展新的磁珠制备方法势在必行。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术不足而提供一种能够高效吸附环境中胞外DNA的磁珠，本发明的另一目的是提供上述高效吸附环境中胞外DNA的磁珠的制备方法，该磁珠能够在无盐条件下高效吸附DNA，且不易受污染物的干扰，具有较好的吸附特异性可用于环境中胞外DNA的提取。