磁性纳米颗粒在DNA分离纯化中的应用

李婧涵 董 玲

(复旦大学附属中山医院，上海 200032)

DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质，随着现代分子生物学技术不断发展，DNA的检测和定量分析可以作为许多临床疾病诊断、临床治疗的评价及人类遗传学等研究的基础，而DNA的分离纯化是分子生物学和临床医学中最为基本的操作步骤，也是下游分析如PCR、凝胶电泳和测序等生物学分析的先决条件。DNA的分离纯化是指从细胞和细菌的裂解液、全血或其他含有DNA的杂质样品中提取出达到一定纯度的DNA的过程。DNA提取的质量如纯度和完整性，会显著影响后续分析的准确性和灵敏度。

目前，DNA的分离手段主要包括2大类：液相分离及固相分离。液相分离是最传统的DNA分离方法，是基于有机溶剂的萃取，包括Chomczynski’s法、苯酚-氯仿提取法和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)提取法等多种方法。液相分离方法虽然有效且成本低，但存在着较大的局限性，如：所需样品量大、分离时间长、步骤繁琐、易受污染、回收率及纯度较低等缺点，使其不适用于自动化和规模化的分离；使用的有机溶剂有毒性，会造成环境污染和操作者损伤；此外，液相分离中有机溶剂残留可能对后续PCR等操作有抑制作用。为了提高提取DNA的纯度与回收率，DNA分离方法在不断更新，目前固相分离的方法受到更多研究者的青睐。固相分离的方法主要是指采用一些对DNA有吸附作用的固相材料颗粒，在一定条件下结合DNA，然后又在适当条件下脱附，实现DNA的分离。固相分离常使用吸附剂在离心旋转柱下进行，二氧化硅基质、玻璃颗粒、硅藻土和阴离子交换树脂等是常作为吸附剂的材料。与液相分离方法相比，固相分离方法减少了有机溶剂的使用，操作简便，时间短，样品不易污染与降解，提取的DNA浓度和纯度都相对较高。1997年，Hawkins等提出了基于磁性材料快速分离核酸的方法，如今磁性材料迅速发展成为了主要的核酸固相分离工具。

1 磁性固相萃取(MSPE)

磁性固相萃取是应用功能化磁性纳米材料从样品中提取DNA等物质的方法。磁性纳米材料是一种处于1～100 nm的磁性材料，不仅具有普通纳米材料的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等性质，还具备特殊的磁性特征，包括超顺磁性、高矫顽力以及磁化率。超顺磁性指的是在外磁场作用下磁性纳米颗粒的状态，与顺磁体在外磁场的反应类似，只是吸引力更大，因此称为“超顺磁性”，故磁性纳米颗粒可以很容易在外部磁场的存在下被引导，从而实现与其他组分分离。磁性纳米材料对DNA的分离主要原理是利用颗粒表面的功能基团(图1)，通过静电作用、氢键和疏水作用等不同的结合手段，将DNA固定在磁性纳米材料表面，使用磁性引导将DNA与材料的结合物从样品中分离，再利用适当的条件进行解吸(图2)。磁性固相萃取操作简单，避免了繁琐的离心步骤，也避免了毒性有机试剂的使用，还具有易实现自动化的优势，可大规模从样品中分离DNA。

图1 磁性纳米颗粒表面修饰的示意图Fig.1 Schematic diagram of surface modification of magnetic nanoparticles

图2 磁性纳米颗粒吸附和洗脱DNA的示意图Fig.2 Schematic diagram of DNA adsorption and elution by magnetic nanoparticles

磁性纳米颗粒可以分为4类，分别为金属氧化物如FeO、FeO及CoO等，纯金属如Fe、Co及Ni等，其它磁性化合物如钴铁氧体、锰铁氧体及镁铁氧体等，磁性合金如铁铂合金及钴铂合金等。其中基于氧化铁纳米粒(IONP)的技术正在快速发展，因其制备过程较为容易，在纳米尺度上具有超顺磁性、在外磁场作用下分离快、分散性好、生物相容性好和安全性较好等特点，应用最为广泛。

1.1 磁性Fe3O4纳米颗粒

磁性FeO纳米颗粒具有低毒性和比表面积较大等特点，可以搭载小分子物质、核酸、蛋白质或负载药物；还具有优越的超顺磁性，可以很容易地从混合物中分离出来；并且可以在表面改性附加上所需的功能基团，增强与物质的结合能力。因此在生物和医学领域一直展现出独特的优势，应用最为广泛。

但是磁性FeO纳米颗粒由于其比表面积较大的特征，聚集倾向比较剧烈，分散性较差，稳定性较差；此外，FeO化学活性高，容易被氧化，结合DNA后的超顺磁性有所减弱，会对磁性分离的高通量和自动化优势有所影响。因此，多是在其表面进行功能化修饰，如负载二氧化硅及其衍生物和添加活性官能团等，可加大其分散程度，同时保障与外界接触的组分不受氧化等影响。此外，表面功能化修饰还可通过静电作用等结合核酸，用于快速分离。

对于磁性FeO纳米颗粒的表面功能化修饰，按照修饰材料的种类可以分为3类：无机材料修饰、有机小分子修饰和高分子聚合物修饰。

1

.

1

.

1

磁性FeO纳米颗粒的无机修饰

1.1.1.1 SiO

在众多可被用来修饰磁性FeO纳米粒子的无机材料中，SiO的应用最为广泛。主要是因为其具有以下优点：1)具有很好的生物相容性和惰性，防止磁性纳米颗粒聚集，可以使磁性纳米粒子在生物体系中稳定存在；2)制备SiO修饰的FeO纳米粒子技术已经较为成熟，也相对简单方便；3)易被进一步功能化，可与其他生物分子结合，方便引入其他活性基团。

早在2006年，Zhang等制备了1种由均匀分散在SiO中的磁性纳米颗粒组成的新型介孔微球，并应用这些磁性粒子作为吸附剂从酵母细胞和玉米粒中分离基因组DNA，提取的DNA具有令人满意的完整性、产率和纯度，是较早期成功利用磁性纳米颗粒提取DNA的试验之一。SiO层对FeO纳米粒子进行表面修饰可以提高其吸附质粒DNA的功能性和特异性，提取的DNA产量和纯度均较高。包覆SiO的磁性纳米粒子不但较裸露的FeO纳米粒子具有更佳的DNA吸附能力，较商业化产品也不逊色。使用SiO包裹的磁性纳米颗粒提取肠杆菌培养物的质粒DNA、提取乙型肝炎病毒和巴尔病毒的基因组DNA及从人全血中提取DNA，均较商业试剂盒提取速度快、产量高且自动化程度好，也可应用于下一步的分子生物学步骤。较多研究表明，颗粒的孔径及吸附条件等均对DNA吸附能力具有影响。Sen等利用SiO包裹的磁性纳米颗粒分别吸附鲑鱼精子DNA和大肠杆菌RNA，最大吸附量高达10.6 mg/g DNA或7.7 mg/g RNA。而利用中孔SiO-磁性纳米颗粒提取鲑鱼精子DNA及从细菌裂解物中纯化质粒DNA，提取效率均表明中孔材料具有较高的DNA结合能力。此外，增加盐浓度或降低pH可以促进DNA在中孔SiO磁性纳米粒子中的吸附，对RNA的吸附能力同样是酸性条件大于碱性。故颗粒的孔径及相关吸附条件均可成为提高材料提取DNA能力的研究方向。

1.1.1.2 SiO包覆后引入其他活性集团

SiO广泛应用于包覆FeO制备磁性纳米颗粒，不仅可以有效防止磁性纳米颗粒聚集，同时也方便引入如氨基及血红蛋白等其他活性基团。

相较SiO包覆的磁性纳米颗粒，引入活性官能团后可提高DNA吸附效率。应用氨基功能化SiO涂层磁性纳米粒子，可通过增强静电相互作用产生选择性DNA分离。与仅SiO涂层的纳米颗粒相比，氨基官能化纳米颗粒的吸附效率高4～5倍，与传统的酚氯抽提方法相比也有很大的优势。得到的质粒DNA保留了生物学活性，可应用于下游生物学分析。同样是氨基功能化的SiO磁性纳米粒子，其制备方法及吸附DNA的形态均会对提取DNA的能力造成影响。Sheng等改进了采用氨基硅烷来构建氨基改性的磁性介孔SiO纳米粒子(MMSN @ EDPS)的方法，使其具有独特的介孔结构和更大的比表面积，使DNA结合能力有着显著的提高。Shan等通过在吸附前将细长的DNA缩合成紧密的小球，促进氨基修饰的SiO涂层磁性纳米颗粒(ASMNPs)上的DNA负载。在不同环境条件下DNA-ASMNPs络合形态不同，ASMNPs对缩合的DNA最大负载能力是伸长的卷曲DNA的4.4倍，达到385 mg/g。改变被吸附DNA的形态及改进材料制备的方法均可以提高材料吸附的效率，这为研究提供了新的方法和方向。多数研究表明，磁性纳米颗粒对DNA的吸附作用较强，但解吸相对困难，对于提取效率及应用于后续生物学分析可能会有所影响。Bai等使用富含氨基的SiO包覆的磁性纳米粒子吸附DNA后，使用脱脂奶粉封闭了磁性纳米颗粒和DNA复合物, 可以直接将复合物添加到PCR体系中进行后续生物学分析, 而无需进行繁琐且费时的洗脱和纯化DNA的步骤，一定程度解决了DNA与材料解吸困难的问题。

除引入氨基修饰外，Chen等制得了血红蛋白(Hb)修饰的磁性纳米复合材料，从大肠杆菌培养物中分离质粒DNA，与使用商业试剂盒相比可获得相当的产率和纯度。

1

.

1

.

2

磁性FeO纳米颗粒的有机基团修饰

使用有机小分子修饰后，磁性纳米粒子在水溶液中具有良好的分散性和稳定性，并且对细胞、DNA和蛋白质的吸附能力增强，毒性较小。

1.1.2.1 羧基

羧基是常用的有机小分子官能团，它易衍生化，并且羧基化的磁性纳米颗粒在水溶液中分散稳定性较高。Sarkar等使用羧基包覆的磁性纳米粒子简单并高效的从哺乳动物细胞中分离mRNA，并成功从琼脂糖凝胶中提取pDNA。Shan等使用羧基官能化的磁性纳米颗粒(CMNPs)从粗大肠杆菌裂解物中纯化质粒DNA并从尿液样品中提取gDNA。与有机溶剂或商业试剂盒获得的结果相比，该方法快速、简单、具有成本优势且对环境友好，适合自动化核酸提取。

1.1.2.2 水杨酸(SA)

SA是一种具有羧酸和酚类官能位的化学配体，通常用作螯合树脂的修饰剂，并已被证明具有良好的吸附性能。SA包裹的磁性纳米颗粒用于从哺乳动物细胞提取基因组DNA，整个提取分离过程可在30 min内完成。与传统的离心过滤方法相比具有快速、简便、可靠及环保等优点。

1.1.2.3 吖啶橙(ACO)

ACO具有强荧光和水溶性，是一种细胞渗透性染色剂，可通过嵌入或静电引力与DNA和RNA相互作用。Liu等研究了质粒DNA和鲑鱼精DNA在配体ACO包被的磁性纳米颗粒上的吸附，并证实在溶液中加入0.5 mol/L的CaCl可进一步增强DNA的吸附量。

1.1.2.4 咪唑(IMI)

在中性pH条件下，IMI修饰的磁性纳米颗粒(IMI-MNPs)的表面电荷可以为零。因此，通过改变pH很容易将表面电荷从正电荷转变为负电荷，说明IMI-MNPs拥有电荷可逆性。低pH时，带正电的IMI-MNPs可以通过静电作用吸附DNA，而在pH较高时带负电的IMI-MNPs由于静电排斥而释放DNA。Maeda等利用IMI-MNPs从单个细菌细胞中高效地回收了DNA。

1

.

1

.

3

磁性FeO纳米颗粒的高分子聚合物修饰

有机高分子材料表面含有大量的功能基团，具有良好的生物相容性，不仅能与磁性纳米粒子表面进行有效的反应，还能有效防止聚合物团聚。

1.1.3.1 聚多巴胺(PDA)

多巴胺聚合条件温和，PDA单体同时包含邻苯二酚和胺官能团，在水性基质中显示出良好的分散性，并具有出色的环境稳定性。PDA的亲水性和生物相容性使其成为一种通用的表面改性方法。核-壳型结构的PDA@FeO可基于静电相互作用与DNA结合，并通过pH调节PDA@FeO表面酚羟基和氨基的电荷转换来捕获和释放DNA，提取率较离心柱法等传统方法高。Wang等将PDA修饰在带有羧基的FeO纳米粒子表面，利用其在酸性条件下表面带正电荷的特性，进行DNA的吸附和提取。在相同体积的结合溶液中制备一系列不同量的标准DNA溶液以测定PDA@FeO对DNA的吸附能力，在5～24 mg范围内，PDA@FeO捕获的DNA量与DNA原始量呈线性，超过该范围，吸附量达到平台期。实验计算测得PDA@FeO对DNA的吸附能力为161 mg/g，捕获量优于使用商业试剂盒和传统苯酚-氯仿提取方法。该方法中未使用PCR抑制剂，也未使用任何有毒的有机溶剂。此外，结合及洗脱溶液的组成很简单，整个吸附和解吸过程均在室温下进行，无需高温孵育，也不需要频繁离心。

1.1.3.2 聚乙烯亚胺(PEI)

PEI是一种富含氨基的多价阳离子试剂，可与DNA的带负电磷酸盐骨干体和部分蛋白质形成强离子相互作用，以吸附DNA。用PEI在FeO纳米粒子的表面进行涂层改性，可多次从细菌培养物中分离出高纯度质粒DNA，也可与质粒DNA和基因组DNA相结合，且结合效率高于商用试剂盒，从生物样品中分离出的DNA可直接用于PCR等下游应用。该技术不需要任何有机溶剂，也无需重复离心、真空过滤或色谱柱分离。

1.1.3.3 聚酰胺胺(PAMAM)

PAMAM涂层可以减少磁性纳米颗粒团聚，并且可以定制外围的末端基团来控制复合溶解度。PAMAM树枝状修饰的磁性纳米粒子(PAMAM-MNPs)可吸附大量DNA，有效的DNA解吸率超过95%，添加二甲基亚砜(DMSO)可以大大改善DNA的回收率，该方法显示出比市售磁性颗粒更高的DNA提取性能。硫醇功能化PAMAM修饰的磁性纳米颗粒(G6 PAMAM-PE-MNPs)，在优化条件可回收96%的λDNA。较高的氨基浓度可以提高其对DNA的吸附能力，然而G6 PAMAM-MNPs对DNA释放率约为总DNA的80%，剩下20%的DNA分子通过静电作用与固体表面的高密度氨基紧密结合，不容易从固体表面释放出来。后续可针对DNA与材料的解吸条件进行更深入的研究。

1.1.3.4 壳聚糖(CTA)

CTA是从甲壳类动物壳中提取的几丁质衍生物，易于获得、价格低廉且具有生物相容性。因其含有丰富的胺基团，可以通过调整pH进行电荷调节，是一种有用的电荷转换聚阳离子。CTA上胺基团的p

K

约为6.4，即在pH低于6.4时呈阳离子状态，并且很容易与阴离子核酸结合，形成复合物。低分子量CTA功能化二氧化硅颗粒已被证明可在与PCR兼容的中等高pH(约8.5)下有效洗脱DNA，与酚-氯仿提取方法相比，在操作简便及选择性好等方面具有突出的优势。

1.1.3.5 其他高分子聚合物

Percin等制备了新型材料——聚甲基丙烯酸羟乙酯磁性纳米粒子，发现其对质粒DNA的总回收效率可以达到92%，且该磁性颗粒在不明显降低质粒DNA吸附量的前提下可被循环使用6次。Gai等将聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)分别包覆在FeO纳米粒子表面，证明使用该材料的DNA提取效率优于传统苯酚-氯仿萃取的方法，且提取的DNA可用于后续生物学研究。Cotchim等使用亚甲蓝(MB)、聚丙烯酸和改性氧化铁磁性纳米粒子(PAA/IOMNPs)的复合材料从样品中吸附DNA，用外部磁铁从溶液中分离吸附了DNA的MB-PAA/IOMNPs，并用乙酸从PAA/IOMNPs上洗脱MB-DNA，是一种新的提取、检测和量化痕量级DNA的策略。

1.2 磁性Fe2O3纳米颗粒

除FeO磁性纳米颗粒之外，FeO磁性纳米颗粒在DNA分离提取中也有着广泛的应用。超顺磁多孔FeO-SiO复合微球可提取HBV的DNA，利用该复合微球可初步建立一种稳定的磁性颗粒全血提取法，提取出纯度高、产率高、重复性好且完整的全血HBV DNA样本。γ-FeO@Chi@Pani磁性纳米材料可应用于鲑鱼精子DNA的吸附。Medina-Llamas等证明了磁性聚苯胺-磁铁矿纳米复合材料(PANI/γ-FeOMNC)是从水溶液中回收纯双链DNA的有效试剂，在水溶液中联合作用10 min就达到了最大的DNA吸附量75.2 mg/g。通过改变溶液的pH值可以几乎完全释放由MNC捕获的DNA。Medina-Llamas等还评估了MNC在多次回收过程后的可重复使用程度，结果表明，PANI/γ-FeOMNC是一种有前途的低成本可重复使用的材料，可实现快速、简单和有效的DNA分离和提取。

1.3 其他磁性纳米颗粒

Hu等通过静电作用将PEI固定在FePO纳米粒子表面制备了纳米复合材料，其对DNA的吸附能力为61.88 mg/g。Lee等制造了生物素化的阳离子聚合物(聚吡咯/聚乙烯亚胺)的多功能磁性纳米线(PEI/mPpy-NWs)用于从血液样本中分离cfDNA。PEI/mPpy-NW对DNA的捕获性能远远优于商业Qiagen试剂盒，故可将PEI/mPpy-NW用于处理肺癌血浆样品获得cfDNA。

表1 不同磁性纳米颗粒对DNA提取效率的对比
Table 1 Comparison of DNA extraction efficiency of different magnetic nanoparticles

吸附材料Adsorbent material提取标本Extractedspecimens最大提取能力/(mg/g)Maximum extractioncapacity提取率/%ExtractionrateA260/A280时间/minTimeSiO2[16]人全血DNA96.4781.79±0.1240中孔SiO2[30]鲑鱼精DNA122.2--1 300ASMNPs[35]缩合的DNA385-1.8020SiO2-Hb[37]大肠杆菌质粒DNA27.8668.31.8415MMSN@EDPS[34]小牛胸腺DNA210.2282.95-30Fe3O4吖啶橙[43]质粒DNA181.1--30鲑鱼精DNA164.2PDA[47]小牛胸腺DNA161-1.8025PDA[46]人全血中基因组DNA116.790.21.82±0.0425PANI[56]黑曲霉DNA2.08-1.7940～60PPy[56]黑曲霉DNA2.60-1.75-γ-Fe2O3PANI[58]鲑鱼精DNA75.294-20Chi@Pani[59]鲑鱼精DNA49.5611.71-FePO4PEI[60]各种生物样本61.88851.88～1.9015

2 磁性纳米颗粒应用的发展与展望

综上所述，磁性固相萃取作为一种新兴的且迅速发展的DNA提取方法，其优势主要在于：安全无毒、操作简单并可重复使用；通过表面活性官能团与DNA特异性结合，使得提取的DNA纯度高且浓度大，可以适合痕量DNA提取；并且能够实现自动化和高通量操作。

基于磁性纳米颗粒对核酸出色的吸附能力，其高通量及商业化的核酸提取程序有着可观的发展前景。Li等研制了一种基于磁珠(MBs)的快速且高质量的通用核酸提取试剂盒，命名为MB-100，同时对其性能进行了探索。结果表明，它的提取效率远高于其他2种商业化的试剂盒，随后的PCR反应也有着更高的扩增效率。Chen等开发了一种全自动快速核酸提取器(NAE)，可以使用MNPs同时处理16个样品，多数样品的提取过程可在30 min内完成；还优化了运动控制、机械结构和试验配方以提高产量和净化产品，并应用了肝癌样本对产量及纯化效果进行了验证，表明了所开发的系统稳定可靠。

目前应用磁性纳米颗粒提取核酸已经投入商业化的使用，常用的商用试剂盒有英国的PrimerDesign、荷兰的Magtivio、美国的Omega、国内的博科、麦伯及百奥莱博等核酸快速提取试剂盒。试剂盒的核酸提取效率毋庸置疑，但价格昂贵，1 mL磁珠产品价格为1 000元左右不等。也有一体式的核酸提取机器如赛默飞的KingFisher全自动核酸提取仪和德国Chemagen全自动核酸提取仪等，但价格更为昂贵，对于需要批量多样本提取核酸的操作可能会有比较高的经济要求。

磁性纳米颗粒的研究有几十年的历史，对于其特性、制备、类型和应用等多方面已有较为透彻的研究。通过综合前人研究与对比，总结了多种不同活性修饰的磁性纳米粒子对DNA分离提取的效率，如表1所示。综合文献的结论可知，磁性纳米颗粒对DNA的分离提取效率取决于多种因素，而改进这些因素从而提高DNA提取效率，或在颗粒制作等过程中降低成本是磁性固相萃取进一步投入商业化发展的研究前景。

首先，磁性纳米颗粒本身的性质如尺寸、孔径大小及磁化强度等与分离提取的DNA质量息息相关。因此，构建结构完整、粒径适宜均一且分散性好的磁性颗粒材料对DNA分离效率的提高极为重要。目前的文献表明中孔径的颗粒较大小孔径有着更高的提取效率，改变颗粒其他性质如尺寸与磁化强度能否进一步提高DNA提取效率或降低制作成本可能是后续磁性纳米颗粒的发展前景。

其次，磁性固相萃取的优势很大一部分在于其可以以一种磁性纳米粒子为核心，在此基础上引入其他活性官能团，而活性官能团与DNA分子间的作用力强弱是影响DNA分离提取效率最重要的因素之一。根据表1对于不同活性官能团修饰的磁性纳米颗粒对DNA提取效率的总结与对比可直观的看到官能团修饰对于DNA提取效率的影响。所以尝试引入新的活性官能团或改进引入官能团的方式方法，研发新型且高效的功能化磁性纳米颗粒，是不断优化磁性分离过程、提高分离效率和质量的重要手段。而在磁性纳米颗粒发展的近20余年内，广大研究者尝试了很多种不同官能团的引入，也大致掌握了何种官能团对DNA提取的效率较高，故引入全新官能团以提高效率可能并不容易。但改进磁性纳米颗粒的制作过程，可能会使其生产变得更高效或低成本，方便投入大批量生产从而进行商业化应用，这也是磁性固相萃取的发展前景之一。

此外，磁性纳米材料的制备方法、所提取DNA的形态性质及结合缓冲液的pH或盐浓度等实验条件均对DNA吸附效率有影响。故在材料相同的情况下，改变实验条件也可能成为提高DNA提取效率的方法。

与其他DNA分离方法相似，提取基因组DNA仍普遍受限于耗时的样本裂解过程，限制了整体DNA提取的全过程通量及提取时效性。同时，从前人研究可看出，多数磁性纳米颗粒对DNA的吸附作用较强，但解吸相对困难，所以DNA的提取效率会有所降低，应用于后续生物学分析的DNA量也会随之减少。Bai等通过试验证明，将磁性纳米粒子与DNA的复合物直接作为PCR模板可以避免这个问题。但磁性颗粒对PCR扩增过程具有强抑制作用，虽然Bai等证明用脱脂奶粉等物质封闭，可减少磁性颗粒对PCR的抑制作用，但对于绝大多数下游生物学分析来说，洗脱过程不可避免。故在后续开发新型磁性纳米颗粒的过程当中，除了关注其吸附DNA的能力，也要尽可能保证在适当条件下DNA能够顺利解吸，即洗脱缓冲液的性质也是探究如何提高磁性纳米颗粒对DNA提取效率的切入点之一。

磁性纳米颗粒除了在核酸提取中有着广泛的应用，在很多其他生物医学应用中也起到了重要的作用。比如磁性纳米颗粒可以作为捕获循环肿瘤细胞的工具，也可作为MRI的造影剂在医学成像中使用；在疾病诊断中，可应用生物传感器等进行病毒检测及癌症诊断；在疾病治疗中，磁性纳米颗粒可作为药物载体，靶向释放到作用部位，也可应用于肿瘤热疗及血液净化等疗法。基于磁性纳米材料的独特特性，其在SARS-CoV-2的预防和治疗中也可有广泛应用，也可在对抗COVID-19的斗争中起到一定作用。

总而言之，磁性纳米颗粒在生物医学中的应用极为广泛，有着很强的研究发展前景。

3 总 结

本研究通过多文献综合对比总结了以铁氧化物为核心的磁性纳米材料，总结了其结构与表面相关活性官能团的修饰对DNA提取效率的影响。

磁性固相萃取作为一种新兴的且迅速发展的DNA提取方法，有着安全无毒、操作简单、可重复使用、能够实现自动化及高通量操作等多种优势。目前磁性纳米材料已经有着比较全面的研究。在后续研究中，可以通过改变磁性纳米材料的尺寸、孔径大小和磁化强度等性质，尝试引入新的活性官能团，研发新型且高效的功能化磁性纳米颗粒，或改变磁性纳米材料的制备方法、所提取DNA的形态性质及溶液pH或盐浓度等实验条件，以提高DNA与材料的解吸率，不断优化磁性分离过程并提高DNA分离效率和质量。基于磁性纳米颗粒对核酸出色的吸附能力，发展高通量商业化的核酸提取程序，是磁性固相萃取可观的发展前景。此外，磁性纳米颗粒在核酸提取中有着广泛的应用，表明该材料具有极强的研究发展前景。