磁性纳米Fe3O4制备及在酵母RNA提取分析中的应用

doi:10.3866/PKU.DXHX202108058

大学化学 >> 2022, Vol. 37 >> Issue (6): 2108058.doi: 10.3866/PKU.DXHX202108058

磁性纳米Fe₃O₄制备及在酵母RNA提取分析中的应用

王萍萍, 李浩辰, 彭玉, 罗小梦, 朱丽华, 王宏, 陈芳, 王楠()

华中科技大学化学与化工学院, 武汉 430074

收稿日期:2021-08-17 录用日期:2021-10-08 发布日期:2021-10-28
通讯作者: 王楠 E-mail:nwang@hust.edu.cn
作者简介:王楠, Email: nwang@hust.edu.cn
基金资助:
华中科技大学教学研究项目(2021109)

Preparation of Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Application in the Extraction and Determination of Yeast RNA

Pingping Wang, Haochen Li, Yu Peng, Xiaomeng Luo, Lihua Zhu, Hong Wang, Fang Chen, Nan Wang()

School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Received:2021-08-17 Accepted:2021-10-08 Published:2021-10-28
Contact: Nan Wang E-mail:nwang@hust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

磁珠法提取核酸是新冠病毒核酸检测的关键一环。基于此，以安全无毒的酵母RNA为对象，开发了一个涉及多学科化学知识交叉的综合实验，包括Fe₃O₄纳米磁珠制备与表征、RNA提取方法建立与机制探究、实际样品应用等。本实验既能锻炼学生综合运用化学知识和实验手段解决实际问题的能力，又能引导学生关注公共事件，培养其社会责任感。

关键词: 核酸提取, Fe₃O₄, 酵母RNA, FT-IR, 紫外光度法

Abstract:

Magnetic beads (MBs) have been widely used for the extraction of nucleic acid from biological samples prior to the detection of SARS-CoV-2. In this study, yeast RNA was used as a model substrate to develop an extraction method utilizing nanosized Fe₃O₄MBs. A new comprehensive chemistry experiment was conducted including the preparation and characterization of Fe₃O₄, development of an RNA extraction method using MBs, an investigation of the extraction mechanism, and its application in real samples. The experiment is expected to not only improve the students ability to solve practical problems using basic chemical knowledge and experimental methods, but also draw their attention to public concerns and strengthen their sense of social responsibility.

Key words: Nucleic acid extraction, Fe₃O₄, Yeast RNA, FT-IR, UV spectrophotometry

MSC2000:

王萍萍, 李浩辰, 彭玉, 罗小梦, 朱丽华, 王宏, 陈芳, 王楠. 磁性纳米Fe₃O₄制备及在酵母RNA提取分析中的应用[J]. 大学化学, 2022, 37(6): 2108058.

Pingping Wang, Haochen Li, Yu Peng, Xiaomeng Luo, Lihua Zhu, Hong Wang, Fang Chen, Nan Wang. Preparation of Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Application in the Extraction and Determination of Yeast RNA[J]. University Chemistry, 2022, 37(6): 2108058.

图/表 13

表1

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参考文献 16

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教学环节	内容	知识背景	建议学时
课外预习	设计实验方案	多学科基础化学知识	0 (课外4周)
方案论证会	确定实验方案	多学科基础化学知识	1
实验操作	1) 纳米Fe₃O₄制备及组成、产率分析(邻二氮菲法)	无机化学仪器分析	3
	2) Fe₃O₄表面官能团及电荷测定(FT-IR、Zeta电位法)	仪器分析物理化学	2
	3) 磁珠提取酵母RNA方法建立	生物化学仪器分析	4
	4) FT-IR技术研究RNA提取机制	仪器分析有机化学	2
	5) 实际样品中RNA的提取分析	生物化学仪器分析	3
成果报告会	归纳总结实验成果，分享经验与教训	多学科基础化学知识	1

实验组别		吸附条件		解吸条件
实验组别	溶液pH	溶液体积/mL	Fe₃O₄用量/mL	解吸剂种类	解吸剂用量/mL
Ⅰ	2.0、4.0、6.0、8.0、10.0	10.00	0.20	–	–
Ⅱ	2.0	10.00	0.20、0.30、0.50、0.70	–	–
Ⅲ	2.0	10.00	0.20	醋酸钠、氯化钠、磷酸盐	3.00
IV	2.0	10.00	0.20	磷酸盐	2.00、3.00、4.00

实验组别	破壁条件		提取条件
实验组别	NaCl浓度/%	酵母粉用量/g	Fe₃O₄用量/mL	磷酸盐用量/mL
Ⅰ	2.5、5.0、10.0、15.0	0.10	0.20	3.00
Ⅱ	10.0	0.05、0.10、0.20、0.50、1.00	0.20	3.00
Ⅲ	10.0	0.10	0.20、0.50、1.00	3.00

RNA浓度范围/μg?mL^?1	取样量/mL	磁珠用量/mL	磷酸盐用量/mL	标曲方程	富集倍数
1–20	10.00	0.20	3.00	A = 0.0449c + 0.0368	2.3
10–100	5.00	0.50	3.00	A = 0.0268c + 0.0023	1.4

[1]	刘红瑜,张晨龙,江伟韬,刘立岩,邢伟龙,金谷,姚奇志,李娇,王晓葵,李玲玲. 海藻酸盐微胶囊及纳米Fe₃O₄的可控制备及应用的研究——介绍一个综合探究实验[J]. 大学化学, 2020, 35(2): 33-42.
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Preparation of Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Application in the Extraction and Determination of Yeast RNA

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