磁珠是高通量測序(NGS)製備過程重要工具之一，磁珠顆粒在特定的條件下，磁珠可與核酸、標的片段進行結合及解離。各式各樣的磁珠，各自的表面性質不同，分離的方法也不盡相同，但其材料的組成、基本的結構，及作用原理並無太大的差異。磁珠基礎結構一般分為3層，最內層的核心是聚苯乙烯，第二層為包覆磁性物質-四氧化三鐵(Fe3O4)，最外層表面則是修飾的高分子材料所構成(比如說:羧基(-COOH)表層行使與核酸結合的工作；(dT)序列修飾表層行使與去氧核酸mRNA結合的工作)。
 
以下針對DNA與磁珠純化、片段篩選的作用原理列點說明:
 

1. 磁珠的作用原理是基於固相載體可逆化固定(Solid Phase Reversible Immobilization, SPRI)的分離純化方法。磁珠體系中通常包含：磁珠、DNA、聚乙二醇(PEG)、以及鹽離子等，在一定濃度的PEG和鹽離子環境中，DNA可吸附在羧基修飾的高分子磁珠表面，該過程是可逆的，在適當條件下，結合的DNA分子可以被elute回收。
2. 當處於PEG和鹽離子環境中的DNA，因脫水作用而發生分子構象改變後，會暴露出磷酸骨架上大量的帶負電荷的磷酸基團，與表面帶負電荷的羧基磁珠結合。帶負電的磷酸基藉由解離的鹽離子(如Na+)與羧基形成離子橋，使DNA被特異性吸附在羧基磁珠表面。當PEG和鹽類被去除之後，加入水性分子，解除其三者之間的離子相互作用，使得吸附到磁珠的DNA被純化出來。
3. 在磁珠體系中，PEG是影響DNA回收條件重要的因素之一(其他因素還包括DNA大小和濃度、鹽離子濃度、孵育時間等等)。DNA在一定PEG濃度存在的條件下，NaCl或MgCl2促進使DNA發生脫水反應，此時DNA分子結構會發生變化，由線狀被壓縮形成捲曲球狀，繼而聚集沉澱。隨著PEG量、濃度以及鹽濃度的不同，不同長度的DNA可以被選擇性的沉澱出來。
4. NGS文庫製備流程中，由於二代測序段短讀長的局限性，因此，評估產物挑選合適的磁珠與樣本比例，保留或排除所需片段大小，以滿足上機長度的需求。磁珠分選第一輪磁珠結合分子量較大的DNA，丟棄磁珠去除這部分產物；第二輪磁珠結合剩餘產物中分子量較大的DNA，丟棄上清去除分子量較小的DNA。分選目標位置不同時，雙輪磁珠使用量也不同。

磁珠的出現，使得核酸製備的實驗相較於傳統的回收方式，更具有以下幾項明顯的優勢，比如說:

• 樣本核酸的回收效率比傳統方式更好。
• 實驗操作起來簡單，實驗無須離心，更可保留核酸的完整性
• 實驗操作避開了有機溶劑的使用(如酚類、氯仿等等)，操作上更加安全等
• 磁珠片段篩選使得實驗可以進行核酸大小的選擇，有效純化出特定需求的片段DNA。

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