CN113462684B - 一种基于纸芯片快速提取超纯dna的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,属于分子生物学技术领域。本发明所述纸芯片的制备方法,包括如下步骤:(1)将滤纸放入Tris‑NaCl和左旋多巴的混合溶液中浸泡,浸泡结束后清洗、干燥,得到Tris‑NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片;(2)将步骤(1)处理后的纸芯片加入NaIO4溶液中避光反应,反应结束后,清洗,得到避光反应后的纸芯片;(3)将步骤(2)是纸芯片用氢氧化钠处理,之后清洗、紫外照射、干燥,得到用于提纯DNA的纸芯片。本发明的纸芯片用于提纯DNA得到的DNA提取量在336ng/μL以上,纯度在1.8‑2.0之间,效果和市售的DNA试剂盒相当,且仅需15min就可以得到纯净的DNA。

Description

一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法
技术领域
本发明涉及一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,属于分子生物学技术领域。
背景技术
食源性致病菌对人类身体健康的危害巨大,广泛存在于肉类、乳制品以及蛋类这些跟人类日常生活息息相关的食物之中,对人类健康产生着巨大的威胁。研究对食源性致病菌的高效检测方法对食品安全控制和病原菌的监控非常重要。
目前,我国对食源性致病微生物的培养检测法无法满足大量实际检测的需求,越来越多的检测方法期望能够实现对食源性致病微生物的有效检测,越来越多的现场抽检对检测方法的稳定性、简单性和快速性也提出了要求。在这样的情况下,核酸扩增技术从众多检测方法中脱颖而出,但是样品的前处理过程以及核酸的提取仍然限制着这种检测方法的应用,并且核酸提取的质量直接影响到后续检测过程结果的准确性。
因此,研究核酸的快速提取方法快速获取样品核酸的分离、富集与纯化,可以为后续的核酸检测过程提供很好的样品基础,也可以大大缩短整体的核酸检测时间,在现场即时检测的应用中有着重要的意义。
发明内容
[技术问题]
目前,DNA的提取存在检测时间长,操作复杂,提取率低的问题。
[技术方案]
为了解决上述至少一个问题,本发明提供了一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,能够提取高纯度的DNA,且DNA提取率极高,减少了操作步骤,降低了DNA提取难度。
本发明的第一个目的是提供一种制备用于提纯DNA的纸芯片的方法,包括如下步骤:
(1)将滤纸放入Tris-NaCl和左旋多巴的混合溶液中浸泡,浸泡结束后清洗、干燥,得到Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片;
(2)将步骤(1)得到的Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片加入NaIO4溶液中避光反应,反应结束后,清洗,得到避光反应后的纸芯片;
(3)将步骤(2)得到的避光反应后的纸芯片用氢氧化钠处理,之后清洗、紫外照射、干燥,得到用于提纯DNA的纸芯片。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)中滤纸的颗粒保持率4-8μm。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)中Tris-NaCl和左旋多巴的混合溶液中Tris的浓度为5-50mM,NaCl的浓度为150-200mM,左旋多巴的浓度为0.25-4mg/mL;进一步优选为Tris的浓度为10mM,NaCl的浓度为150mM,左旋多巴的浓度为2mg/mL。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的浸泡时间为24h,温度为20-30℃(室温)。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的干燥是45-55℃干燥10-30min。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的清洗是用水清洗。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的NaIO4溶液的浓度为0.5-10mM,进一步优选为5mM。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述避光反应的温度为20-30℃(室温),时间为10-20h。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的清洗是用水清洗。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)所述的用氢氧化钠处理具体是将步骤(2)得到的避光反应后的纸芯片在氢氧化钠的溶液中浸泡1.5-2.5h;其中氢氧化钠溶液的浓度为10-200mM。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)所述的清洗是用乙酸钠、Tris-NaCl、超纯水依次清洗。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)所述的紫外照射的条件为:在波长为254nm的紫外光下照射10-50min。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)所述的干燥是在20-60℃下干燥10-30min。
本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的用于提纯DNA的纸芯片。
本发明的第三个目的是提供一种基于纸芯片快速提取DNA的方法,包括如下步骤:
(1)样品预处理:向待测样品中加入水,捣碎、研磨,得到预处理原液;
(2)在步骤(1)预处理原液中加入细胞裂解液,加热,离心,收集上清液;
(3)在步骤(2)的上清液中加入用于提纯DNA的纸芯片,吸附上清液中的DNA;
(4)取出步骤(3)中的纸芯片,洗脱,收集样品中的DNA。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的待测样品包括鸡肉、鱼肉和蛋中的任意一种或两种的混合物。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的水包括蒸馏水、超纯水。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的待测样品和水的质量比为1:5-15。
在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的研磨需要研磨3次,每次1分钟。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的细胞裂解液的组成为90%TE Buffer+10%SDS,“%”是体积百分比。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的预处理原液和细胞裂解液的用量比为1mL:75μL。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的加热是在90-100℃加热4-6min,进一步优选为95℃加热5min。
在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的离心是6000-8000rpm离心4-6min;进一步优选为7000rpm离心5min。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)所述的吸附是吸附1-2min。
在本发明的一种实施方式中,步骤(4)所述的洗脱采用的洗脱液为异丙醇、乙醇中的一种或两种。
[有益效果]
(1)本发明采用水作为溶剂处理待测样品,有效减少样品中的其他污染,且离心后沉淀较多,有效去除蛋白质和多糖的污染,提取的DNA的浓度高。
(2)本发明通过对样品进行预处理,通过加入纸芯片,使得前处理大大提高了DNA提取的纯度和浓度,其中Tris和NaCl处理的纸芯片用于吸附DNA,裂解液用于裂解革兰氏阳性细胞细胞壁。
(3)本发明的提取过程中,仅需要加热裂解,纸片提取两个步骤,仅需15min就可以得到纯净的DNA,而常规的DNA试剂盒提取需要2h。此外,本发明中DNA的提取率高于(或相当)市售DNA试剂盒。
(4)本发明的纸芯片用于提纯DNA得到的DNA提取量在336ng/μL以上,提取率在67.2%以上,纯度(OD260/OD280)在1.8-2.0之间。
附图说明
图1为NaIO4溶液浓度的优化。
图2为实施例6-8以及市售试剂盒1、2、3的DNA提取量的对比结果。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解实施例是为了更好地解释本发明,不用于限制本发明。实施例中采用的市售试剂盒1、2、3是从市场上购买的三种不同品牌的提纯DNA的试剂盒。
测试方法:
DNA的纯度:
通过测试A260/A280的数值;当OD260/OD280<1.8,表示蛋白质含量较高;当OD260/OD280>2.0,表示RNA含量较高;当OD260/OD280=1.8~2.0,表示DNA较纯。
DNA的提取量:DNA提取总量由K5500超微量分光光度计测定。
实施例1
一种制备用于提纯DNA的纸芯片的方法,包括如下步骤:
(1)将孔径为6μm的滤纸放入浓度为10mM的Tris、浓度为150mM的NaCl和浓度为2mg/mL的左旋多巴的混合溶液中25℃浸泡24h,浸泡结束后用水清洗、50℃干燥20min,得到Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片;
(2)将步骤(1)得到的Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片加入浓度为5mM的NaIO4溶液中在25℃下避光反应10h,反应结束后,用水清洗,得到避光反应后的纸芯片;
(3)将步骤(2)得到的避光反应后的纸芯片在浓度为100mM氢氧化钠的溶液中浸泡2h,之后用乙酸钠、Tris-NaCl、超纯水依次清洗,之后在254nm的紫外灯下照射30min,在40℃下干燥20min,得到用于提纯DNA的纸芯片。
实施例2 Tris浓度的优化
调整实施例1步骤(1)中Tris的浓度为5mM、10mM、20mM、50mM,其他和实施例1保持一致,得到用于提纯DNA的纸芯片。
实施例3氯化钠浓度的优化
调整实施例1步骤(1)中氯化钠的浓度为20mM、50mM、100mM、150mM、200mM,其他和实施例1保持一致,得到用于提纯DNA的纸芯片。
实施例4 NaIO4溶液浓度的优化
调整实施例1步骤(2)中NaIO4溶液的浓度为0.5mM、1mM、2mM、5mM、10mM,其他和实施例1保持一致,得到用于提纯DNA的纸芯片。
实施例5避光反应的时间优化
调整实施例1步骤(2)中避光反应的时间为5h、10h、20h,其他和实施例1保持一致,得到用于提纯DNA的纸芯片。
对照例1
省略实施例1步骤(3)中的NaOH溶液浸泡,其他条件和参数与实施例1一致,得到用于提纯DNA的纸芯片。
实施例6
一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,包括如下步骤:
(1)样品预处理:取DNA含量为5mg/g的鱼肉10g,加入100g超纯水,捣碎、研磨,得到预处理原液;
(2)在1g步骤(1)预处理原液(DNA含量为500ng/μL)中加入0.75mL细胞裂解液(90%TE Buffer+10%SDS,“%”是体积百分比),95℃加热5min,7000rpm离心5min,收集上清液;
(3)在步骤(2)的上清液中加入实施例1得到的用于提纯DNA的纸芯片,静置2min吸附上清液中的DNA;
(4)取出步骤(3)中的纸芯片,用异丙醇、75%乙醇洗脱,并用CE Buffer收集样品中的DNA。
对照例2
将实施例6中的细胞裂解液替换成蒸馏水,其他条件和参数与实施例6一致,收集DNA。
对照例3
将实施例6步骤(2)中SDS添加量调整为40%,其他条件或者参数与实施例6一致,收集DNA。
将实施例1-5和对照例1得到的用于提纯DNA的纸芯片用于实施例6提取DNA,将收集到的DNA进行性能测试,结果如下:
从表1可以看出:随着氯化钠溶液、NaIO4溶液、Tris的浓度的提高,DNA的提取量不断提交,当达到氯化钠溶液的浓度达到150mM、NaIO4溶液的浓度达到5mM、Tris的浓度达到10mM时,DNA的提取量逐渐趋于平稳;实施例所述的提取方法和市售的试剂盒相比,提取量和DNA浓度均具有明显优势。
图1为NaIO4溶液浓度的优化,从图1可以看出:在NaIO4浓度在0.5-5mM范围内,随NaIO4浓度的增加,DNA提取量显著增加,NaIO4在10mM时与5mM时DNA提取量相差不大,因此选定NaIO4最佳浓度为5mM。
表1实施例1-5和对照例1的纸芯片提取DNA的测试结果以及对照例2、3的测试结果
实施例7
一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,包括如下步骤:
(1)样品预处理:取DNA含量为5mg/g的鸡肉10g,加入100g超纯水,捣碎、研磨,得到预处理原液;
(2)在1g步骤(1)预处理原液(DNA含量为500ng/μL)中加入0.75mL细胞裂解液(90%TE Buffer+10%SDS,“%”是体积百分比),95℃加热5min,7000rpm离心5min,收集上清液;
(3)在步骤(2)的上清液中加入实施例1得到的用于提纯DNA的纸芯片,静置2min吸附上清液中的DNA;
(4)取出步骤(3)中的纸芯片,用异丙醇、75%乙醇洗脱,并用CE Buffer收集样品中的DNA。
实施例8
一种基于纸芯片快速提取超纯DNA的方法,包括如下步骤:
(1)样品预处理:取一颗鸡蛋搅打均匀,取DNA含量为5mg/g的蛋液20g,加入200g超纯水,捣碎、研磨,得到预处理原液;
(2)在2g步骤(1)预处理原液(DNA含量为500ng/μL)中加入1.5mL细胞裂解液(90%TE Buffer+10%SDS,“%”是体积百分比),95℃加热5min,7000rpm离心5min,收集上清液;
(3)在步骤(2)的上清液中加入实施例1得到的用于提纯DNA的纸芯片,静置2min吸附上清液中的DNA;
(4)取出步骤(3)中的纸芯片,用异丙醇、75%乙醇洗脱,并用CE Buffer收集样品中的DNA。
将实施例7和8得到的DNA进行测试,测试结果如下:
表2实施例7和8的测试结果
DNA提取量(ng/μL) DNA提取率(%) DNA纯度
实施例7 465 93 1.908
市售试剂盒2 475 95 1.956
实施例8 480 96 1.876
市售试剂盒3 450 90 1.907
从表2可以看出:实施例1的纸芯片与市售试剂盒DNA提取量区别不大,DNA纯度几乎相同,说明纸芯片实际应用效果良好,所需时间仅为10min,为市售试剂盒的1/6。
图2为实施例6-8以及市售试剂盒1、2、3的DNA提取量的对比结果。从图2可以看出:除试剂盒1的DNA提取量之外;在三种食品基质中的,实施例1的纸芯片与市售试剂盒的提取效果几乎一致,证实纸芯片提取效果良好。
本发明通过对样品进行前处理,通过加入纸芯片,使得前处理大大提高了DNA提取的纯度和浓度,其中Tris和NaCl处理的纸芯片用于吸附DNA,裂解液用于裂解革兰氏阳性细胞细胞壁。提取过程中,仅需要加热裂解,纸片提取两个步骤,得到纯净的DNA仅需15min,而常规的DNA试剂盒提取需要2h,此外,DNA得率高于(或相当)市售DNA试剂盒。

Claims (7)

1.一种制备用于提纯DNA的纸芯片的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将滤纸放入Tris-NaCl和左旋多巴的混合溶液中浸泡,浸泡结束后清洗、干燥,得到Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片;其中,Tris-NaCl和左旋多巴的混合溶液中Tris的浓度为5-50 mM,NaCl的浓度为150-200 mM,左旋多巴的浓度为0.25-4 mg/mL;
(2)将步骤(1)得到的Tris-NaCl和左旋多巴处理后的纸芯片加入NaIO4溶液中避光反应,反应结束后,清洗,得到避光反应后的纸芯片;其中,所述的NaIO4溶液的浓度为0.5-10mM;
(3)将步骤(2)得到的避光反应后的纸芯片用氢氧化钠处理,之后清洗、紫外照射、干燥,得到用于提纯DNA的纸芯片。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的用氢氧化钠处理具体是将步骤(2)得到的避光反应后的纸芯片在氢氧化钠的溶液中浸泡1.5-2.5 h;其中氢氧化钠溶液的浓度为10-200 mM。
3.权利要求1或2所述的方法制备得到的用于提纯DNA的纸芯片。
4.一种基于权利要求3所述的纸芯片快速提取DNA的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)样品预处理:向待测样品中加入水,捣碎、研磨,得到预处理原液;
(2)在步骤(1)预处理原液中加入细胞裂解液,加热,离心,收集上清液;其中,所述的细胞裂解液的组成为90% TE Buffer+10% SDS,“%”是体积百分比;
(3)在步骤(2)的上清液中加入权利要求3所述的用于提纯DNA的纸芯片,吸附上清液中的DNA;
(4)取出步骤(3)中的纸芯片,洗脱,收集样品中的DNA。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的待测样品和水的质量比为1:5-15。
6. 根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的预处理原液和细胞裂解液的用量比为1 mL:75 μL。
7. 根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的加热是在90-100℃加热4-6 min。
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