生物磁珠，一类具有细小粒径和超强顺磁性的微球，在磁场中能够迅速聚集，离开磁场后又能够均匀分散。通过控制磁珠粒径，可以获得满足要求的磁响应性和悬浮能力。并且，磁珠可利用丰富的表面活性基团实现与生化物质的偶联，从而在外磁场的作用下对待测样品进行分离和富集。与传统的分离方法相比，磁珠更适合对组分复杂的生化样品进行分离，因其分离的同时能进行富集，简化步骤，提高效率，同时也使分析检测的灵敏度大大提升。

磁珠（Fe₃O₄）合成方法简介

基础结构

夹层型：

经典的磁珠为夹层型结构，分为3层：最内层为多孔聚合物微球内核，一般是聚苯乙烯（Polystyrene，PS）；最外层是官能团（如羧基-COOH ，羟基-OH等）修饰的高分子材料，能与生物大分子结合，根据不同的应用需求调整官能团的类型；第二层为磁性物质（通常是四氧化三铁），填充于内层和外层之间的孔隙中。

核壳型：

核壳型的核心为四氧化三铁或三氧化二铁，外层包裹功能化修饰的聚合物，这种结构的优点是磁响应迅速，单分散性好，但是工艺的技术含量高，需要精确掌控合成过程，确保产品性能稳定。思凝团队致力于采用溶剂热法生产工艺，获得高品质的核壳型磁珠。

粒径

磁珠尺寸不同，悬浮差异明显。尺寸越小悬浮性越好，但磁响应会减弱。对于核酸研究而言，一般核酸含量较低，通常选用悬浮性较好的磁珠更佳。

表面修饰（功能团）

磁珠表面修饰不同的官能团（如-OH，-COOH，-NH₂或蛋白或肽等）后可用于不同的目的，如核酸提取、细胞分离、蛋白抗体分离、重金属检测及核磁共振等。其中，-OH磁珠和-COOH磁珠均能有效吸附核酸。一般来说，在盐体系中-OH磁珠对核酸吸附效果更优；在PEG体系中-COOH磁珠对DNA和RNA吸附效果较好。

磁珠常见应用

磁珠法DNA提取纯化

根据不同的应用场景，磁珠法一般分为手动提取和自动化设备提取，前者相较于常用的离心柱法和酚仿抽提法而言，具有绿色环保、简单便捷的优点；而自动化设备提取，则具有高通量、高效率的优势，两者常见的工作流程如下：

手动提取：

自动化设备提取:

DNA分选：

磁珠可用于不同长度DNA的片段分选。在聚乙二醇（PEG）和盐的存在下，核酸可逆地与磁珠结合。通过调整PEG、盐和磁珠与核酸的比例，可以控制与磁珠结合的片段的大小（图5，6，7）。基于磁珠法分选DNA片段的最大优点是可以实现高通量自动化。这种方法推荐用于长度100bp及以上的片段。

数据展示

HPV病毒样本检测：

新冠病毒样本检测：

图10-11数据为某头部IVD上市公司外测数据

参考文献

1、C. R. Mcevoy et al. Improved next-generation sequencing pre-capture library yields and sequencing parameters using on-bead PCR. BioTechniques (2020)

2、Lis JT et al. Size fractionation of double-stranded DNA by precipitation with polyethylene glycol. Nucleic Acids Res. (1975)

3、Lis JT.Fractionation of DNAfragments by polyethylene glycol induced precipitation. Methods Ezymol. (1980)

4、DeAngelis et al. Solid-phase reversible immobilization for the isolation of PCR products. NAR (1995)

5、Hawkins et al. DNA purification and isolation using a solid-phase. NAR (1994)

6、Li Y et al. Synthesis of Nearly Monodisperse Iron Oxide and Oxyhydroxide Nanocrystals. Adv. Funct. Mater (2006)

纳米磁珠

磁珠（Fe3O4）合成方法简介