Tách DNA bằng cách hấp phụ silica là một phương pháp tách DNA dựa trên các phân tử DNA liên kết với các bề mặt silic với sự hiện diện của một số muối và trong điều kiện pH nhất định.
Ý nghĩa
Các phương pháp thông thường để chiết xuất DNA, chẳng hạn như lượng mưa ethanol hoặc các chế phẩm sử dụng bộ dụng cụ tẩy rửa thương mại, không thể được tích hợp vào vi mạch bởi vì chúng cần nhiều bước thực hiện. Ngoài ra, họ cũng cần thiết bị lớn và lượng thuốc thử và mẫu cao. Việc chiết xuất DNA trên các vi mạch cung cấp một cách nhanh chóng, hiệu quả về chi phí và hiệu quả đối với việc kiểm tra năng suất cao, cũng có một dấu chân rất nhỏ. Phương pháp mới này có các ứng dụng hữu ích cho các thiết bị cảm biến sinh học, các thiết bị “lab on a chip” và các công nghệ mới đòi hỏi phải có DNA chất lượng nhanh và chất lượng cao với chi phí tối thiểu.
Các hoạt động
Có bốn bước cơ bản:
Mẫu được chạy qua kênh vi
DNA liên kết với kênh, và tất cả các phân tử khác vẫn còn trong dung dịch đệm
Kênh được rửa sạch các tạp chất
Một bộ lọc tách bỏ bỏ DNA từ các bức tường kênh, và DNA được thu thập ở cuối kênh.
Trong hoạt động thực tế, một mẫu (điều này có thể là bất cứ điều gì từ các tế bào tinh khiết đến một mẫu mô) được đặt vào chip và lysed. Sự kết hợp kết quả của các protein, DNA, phospholipid, vv, sau đó được chạy qua kênh, nơi DNA được hấp phụ bởi bề mặt silica với sự có mặt của dung dịch có độ ion cao. Hiệu quả hấp phụ ADN cao nhất xảy ra khi có dung dịch đệm có pH ở hoặc dưới pKa của các nhóm silanol bề mặt. Mặc dù cơ chế không được hiểu đầy đủ, nhưng một lời giải thích có thể bao gồm việc giảm điện tích âm của bề mặt silica do độ ion cao của đệm. Sự sụt giảm lượng điện tích bề mặt này làm giảm sự đẩy lùi điện từ giữa DNA tích điện âm và silica tích điện âm. Trong khi đó, đệm cũng làm giảm hoạt động của nước bằng cách định dạng ion hydrat. Điều này dẫn đến bề mặt silic và DNA trở nên mất nước. Những điều kiện này dẫn đến một tình huống thuận lợi hăng hái cho DNA để hấp thụ bề mặt silic.
Một lời giải thích khác về cách DNA liên kết với silica dựa trên hoạt động của guanidium HCl (GuHCl), hoạt động như một hỗn hợp hỗn hợp. Một hỗn hợp phân huỷ các phân tử sinh học bằng cách phá vỡ lớp vỏ hydrat hóa xung quanh chúng. Điều này cho phép các ion tích điện dương tạo ra một cây cầu muối giữa silica tích điện âm và xương sống DNA tích điện âm với nồng độ muối cao. DNA có thể được rửa sạch bằng muối và ethanol cao, và cuối cùng là rửa bằng muối thấp. Sau khi DNA được hấp phụ vào bề mặt silica, tất cả các phân tử khác đi qua cột. Rất có thể, các phân tử này được gửi đến một phần chất thải trên chip, sau đó có thể được đóng lại bằng cách sử dụng một kênh gated hoặc buồng kiểm soát áp suất hoặc điện áp. DNA sau đó được rửa để loại bỏ bất kỳ phần tử phế thải vượt quá khỏi mẫu và sau đó được tách ra từ kênh bằng cách sử dụng một bộ đệm rửa giải để tiếp tục xử lý hạ nguồn
Các giải pháp sau đây đã được đề xuất và xác nhận để sử dụng trong quá trình này:
DNA gắn kết: đệm dựa trên đệm GuHCl
Rửa kênh: 80% isopropanol
DNA elution: TE ở pH 8.4
Các bề mặt chiết xuất DNA silicon siêu nhỏ
Các phương pháp sử dụng hạt silic và nhựa silic đã được tạo ra có thể thành công cô lập các phân tử DNA để khuếch đại PCR tiếp theo. Tuy nhiên, những phương pháp này có những vấn đề liên quan: Thứ nhất, hạt và nhựa cây biến đổi rất lớn tùy thuộc vào việc chúng được đóng gói và do đó rất khó sản xuất. Mỗi lần nạp một kênh vi có thể dẫn đến một lượng đóng gói khác nhau và do đó thay đổi lượng DNA được hấp phụ vào kênh. Hơn nữa, những phương pháp này dẫn đến một quá trình sản xuất hai bước.
Các cấu trúc silica là phương pháp đóng gói vật liệu hiệu quả hơn bởi vì chúng được khắc vào kênh trong quá trình chế tạo và do đó là kết quả của quá trình sản xuất một bước thông qua quá trình in thạch mềm. Các cấu trúc silica do đó dễ sử dụng hơn trong các thiết kế có độ song song cao hơn hạt hoặc nhựa.