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揭秘！羧基磁珠应用及使用方案
在《Biacore耗材选择保姆级攻略，一次配齐安心上机！（上）》中我们分享了芯片和固定方法的选择以及相关实验方案，本篇智荟专线小编将继续分享Biacore实验流程中所要用到的耗材试剂，包括运行缓冲液、再生试剂、维护试剂的选择。
01
羧基磁珠是什么？
羧基磁珠是生物磁珠的一种，磁珠一般具有超顺磁性、磁响应速度快、比表面积大、单分散性、胶体稳定性等特点。羧基磁珠表面修饰有丰富的羧基基团，能够在特殊化学试剂的作用下将蛋白质、核酸、多肽等偶联到磁珠表面，在蛋白纯化、免疫检测、分子检测、NGS、细胞分离等领域应用广泛。
图1：羧基磁珠结构示意图
02
不同应用方向及使用方法
01化学发光免疫分析
在化学发光免疫分析中磁珠作为反应载体，其上包被特异性抗原或抗体，捕获待测物中的靶标分子。蛋白质可以通过吸附作用与羧基修饰颗粒结合，吸附是由蛋白质和颗粒表面之间的疏水和离子相互作用介导的，吸附作用发生非常迅速。除了被吸附外，蛋白质还可以共价连接到羧基修饰的颗粒表面。如下图，颗粒上的羧基被水溶性碳二亚胺激活，与被吸附蛋白质的自由氨基反应形成酰胺键。
图2：羧基磁珠经EDC活化偶联蛋白分子
02核酸提取
羧基磁珠提取核酸体系一般包括聚乙二醇 (PEG) 及盐离子等，其中PEG是影响核酸回收的最重要因素。原理是核酸在较高浓度的PEG及NaCl存在时，核酸脱去水化层构象由线状转变为卷曲球状，暴露出大量带负电荷的磷酸基团，带负电的磷酸基团借Na+与羧基形成离子桥，核酸分子被特异吸附到羧基磁珠表面。当反应缓冲液被去除之后，加入水性分子，会快速充分水化核酸，解除三者间的离子作用，使吸附到磁珠上的核酸被纯化出来。
图3：羧基磁珠提取核酸原理（来源于网络侵删）
核酸片段越长，表面裸露的负电荷磷酸基团越多，磁珠优先吸附大片段，因而可通过添加一定比例的磁珠吸附特定大小以上的片段，去除上清，再将磁珠上的核酸洗脱下来，做到核酸纯化。在NGS中常常需要从片段化DNA中选择特定大小的DNA片段，会使用磁珠进行两轮吸附达到片筛。第—轮磁珠吸附目的片段以上的大片段，此时弃磁珠留上清（目的片段在上清中）。第二轮磁珠吸附目的片段，此时弃上清，再将磁珠上的目的片段洗脱回收。
图4：DNA大小片段磁珠分选
03蛋白研究
基于质谱技术的蛋白质组学分析一直是蛋白研究的有力手段，决定灵敏度的关键步骤是蛋白质材料的提取。以简化蛋白质组学样品处理为目标，SP3技术被开发出来，在效率、可扩展性、速度、吞吐量和灵活性方面优于现有处理方法，促进超灵敏分析。SP3（单罐固相增强样品制备）是一种基于磁珠的方法，用于快速、稳健和有效地处理蛋白质组学分析的蛋白质样品，包括大量和非常少量的简单和复杂的蛋白质混合物，跨越许多生物体。
SP3利用类似于亲水性相互作用液相色谱的机制，在下游蛋白质组学分析之前，交换或去除通常用于促进细胞或组织裂解、蛋白质增溶和酶消化的成分（例如，洗涤剂、离液盐、变性剂、缓冲液和酸）。SP3方案包括非选择性蛋白质结合和冲洗步骤，这些步骤通过使用乙腈/乙醇驱动的溶剂化捕获羧基磁珠表面，并在水条件下洗脱纯化的物质。与其他方法相比，SP3具有与大量溶液添加剂的兼容性，以及几乎无损和无偏的蛋白质回收能力。
图5：SP3方案蛋白和肽纯化工作流程
03
Cytiva拥有Sera-Mag和Sera-Mag SpeedBead两大系列产品，都是直径为1 µm的超顺磁性磁珠，粒径均一，缓慢的沉降速率；同时具有花椰菜状结构，大大增加了磁珠的表面积，双层磁的结构磁响应速度更快；在多种环境中都具有极高的稳定性，在pH 1-13环境中、在硫氰酸胍、DMF、DMSO、超声中保持稳定，在SP3技术中表现出色。
