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核酸检测”是最近的“热词”,你知道吗?目前使用的磁珠法核酸提取试剂盒中,有一味关键物质:核酸硅基磁珠,和海宁有很大关系!
在海宁市科创中心,有一家公司是全国最大的核酸硅基磁珠生产地。小小的实验室中,每天可生产50升核酸硅基磁珠,供500万样品的核酸提取!
什么是核酸硅基磁珠?
在海宁市博上生物科技有限公司,负责人杨锦宇拿出了一个装满黑色溶液的小试管,在我们眼前晃了晃。虽像溶液,但实际是由无数几乎用肉眼无法看到的微小黑色磁珠组成。接着,他将一块磁铁靠近试管一侧,神奇的是,弥漫在试管内的黑色物质马上向磁铁一侧靠拢,直到其余部分变得澄澈。
“磁珠其实由两部分组成:中心的磁性材料和外部的有机层。磁性材料使它可以磁场中产生定向移动,外面的有些有机层则可以获取核酸。”杨锦宇在纸上画下两个套起来的圆,解释说,“它的作用,其实是提取核酸。”
核酸硅基磁珠就像一双“智能手”,能将待检测的核酸从样本中精准无误地抓取出来,为后续检测提供了可能。具体来说把这些磁珠与从人体提取出来的被检测样本混合,磁珠吸附核酸后,也就意味着核酸被“捕获”,高纯度的样本也就被提取成功了。
磁珠是如何提取核酸的?
在临床检测中,一份新冠肺炎病毒的核酸检测报告需要经过采样→保存送样→病毒灭活→裂解核酸提取→检测等步骤。
待样本放入后,要经过裂解、结合、洗涤、提取等4步。
01.将样本放入裂解液,把待检测样本的蛋白质外壳溶解打开,释放出核酸。
02.将释放出核酸的样本倒入结合液中,帮助核酸与磁珠进行结合。
03.将与纳米磁珠结合后的核酸进行洗涤,清除附着在核酸表面以及磁珠表面的多余杂质。
04.进行洗脱,提取核酸样本。
探访磁珠生产过程
将铁元素加热到一定温度,倒入装满有机溶剂的反应釜,铁元素一进入有机溶剂,经过高转速混合,便成了无数微小的小液滴。
“在不同的时间点,转速是不一样的。一开始比较慢,然后调到一个相对高的速度。通过搅拌和泵的组合形成大量的颗粒,达到一个均匀稳定的、悬浮的浮力层,降温以后这些小球凝固以后就是我们要的磁珠。接下来,还会通过包裹一层高分子材料,形成成品核酸硅基磁珠。”技术负责人刘红飞解释。
将简单的加热、搅拌、冷却过程细化到实际操作,蕴藏了无数难以解说的技术要点。比如,首先,磁珠要是完美的球形,才能要将高分子材料裹上;其次,所有的磁珠要求大小均一,才能提高吸附核酸的准确性;还有,磁珠要求高悬浮性,才能在溶剂中停留时间更久,提高吸附核酸的承载能力。
目前,每升核酸硅基磁珠可供10万份样本使用。而博上生物科技每天生产约50升核酸硅基磁珠,可以满足五百万人份或者五百万样品的核酸提取。“其实呢,我们公司还没有满负荷生产。如果满负荷生产,我们至少可以达到100升的硅基磁珠,可以满足上千万人的提取需求。按照目前的数据,可以满足全球的核酸提取的需求。”杨锦宇笑着说。
科技狂人的宏大梦想
今年37岁的杨锦宇是江苏人,大学就读于生物技术专业,2017年毕业后进入南京一家生物技术公司工作,从事研发工作。工作期间,他曾研发出蛋白质快速染色转膜技术,将检测速度从4小时提升到5分钟,大大节省了检测时间和成本,还申请了国际专利。
2011年,他与合伙人成立了南京思普金生物科技有限公司,专注于核酸检测,并且,由于看好互联网和自动化的趋势,他想把人工检测往智能、自动化检测设备发展。
起初,国内的核酸检测基本都是采用“膜提取”技术,利用有选择透过性的薄膜提取样本,费时费力,且难以实现自动化操作。这时候,国外已有了比较纯熟的核酸硅基磁珠,用时短,且可用于自动化、大批量操作,但价格非常昂贵,一毫升价格约为700元。两难之下,杨锦宇决定自行研发核酸硅基磁珠。
2015年,杨锦宇通过人才引进来到海宁。他成立了海宁市博上生物科技有限公司,作为总公司的研发基地。在这里,他有了更宏大的梦想,做一个高通量的核酸检测系统,包含了原料开发,自动化设备和分析方法。
在这里,他投入上千万的研发资金,核酸硅基磁珠的研发也成为重要部分。“刚开始,如果说进口磁珠的承载量是10,那我们只有1。”回忆起研发历程,他坦言确实有种种心酸,“不断地实验,彻夜做实验都是常事,我记得有一年夏天,因为试验需要封闭空间,做到后来才发现整根皮带都浸湿了。”作为一个科技狂人,那些年里,他还常常因为不计成本或是库存不合理遇到“经济危机”,“穷的时候,员工的工资也发不出来。”
关于未来,杨锦宇坦言,还是想做生物智能实验室。“其实,现在核酸检测的结果偏差原因之一是试剂问题,另一个重要原因就是操作上的偏差。如果将来,建成了生物智能的核酸检测系统,用机器人操作整个核酸检测流程,并采用统一的大脑指挥,用全封闭的自动化方式完成整个核酸提取过程,既提高了效率,又能避免意外扩散。那就是‘我的梦想’。”
疫情期间已满足1000万人次需求
2015-2020年,这四年多时间里,公司大约升级了十多代的磁珠,从粗糙到精细,现在已是高水准。杨锦宇透露,目前,公司一毫升的磁珠售价约为100元。刚开始是为了实现自动化而研发的磁珠,如今成了公司的主营业务,这是他们从未想到的。2019年,公司总销售额约为600万元。
今年年初,疫情爆发,杨锦宇第一时间回到公司,生产了约5升核酸硅基磁珠捐给有关机构。此后的几个月,为社会提供接近100升的核酸硅基磁珠用于核酸提取,满足了将近1000万人次的需求。
作为全国最大的核酸硅基磁珠生产地,“海宁造”磁珠为疫情防控起到重要作用。
2、核酸是什么物质:核酸是什么
简要回答
核酸是由多个核苷酸聚合而成的生物大分子化合物,是构成生命最基本物质之一。
核酸的相对分子质量很大,一般是几十万至几百万。核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体。一个核苷酸分子是由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。含氮碱基由嘧啶和嘌呤构成。其中DNA中含有4种碱基:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T)主要存在于DNA中;RNA中含也有4种碱基:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C),尿嘧啶(U)主要存在于RNA中。根据五碳糖的不同可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。
不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成(核苷酸)不同,核酸可以分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。RNA(核糖核酸)在蛋白质合成过程中,起着重要的作用。其中转运核糖核酸(简称t RNA)——携带、转移、活化氨基酸的作用;信使核糖核酸(简称m RNA)——合成蛋白质的模板,核糖体核糖核酸(简称r RNA)——细胞合成蛋白质的主要场所。绝大部分RNA分子都是线状单链,但是RNA分子的某些区域可自身回折进行碱基互补配对,形成局部双螺旋。在RNA局部双螺旋中A与U配对、G与C配对。
脱氧核糖核酸(简称DNA)是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。DNA分子为双螺旋结构(A与T配对, C与G配对)。遗传信息以核苷酸顺序的形式贮存在DNA分子中,它们以功能单位在染色体上占据一定的位置构成基因。
一般人都知道,生命是蛋白质存在的形式,蛋白质是生命的基础。在发现核酸前,这句话是对的,但当核酸被发现后,应该说最本质的生命物质是核酸。
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