الجسيمات النانوية الحديدية (المغناطيسية) وتطبيقاتها في تنقية البروتينات والحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).

الجسيمات النانوية الحديدية (المغناطيسية) وتطبيقاتها في تنقية البروتينات والحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA)

تُستخدم الجسيمات النانوية المغناطيسية — ولا سيما جسيمات أكسيد الحديد النانوية — على نطاق واسع في مختلف المجالات العلمية والصناعية، وتحديداً في تنقية البروتينات والحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA)؛ وذلك بفضل خصائصها الفريدة، مثل مساحة السطح النوعية الكبيرة والقدرة على فصلها بسهولة تحت تأثير المجال المغناطيسي. ويمكن لهذه الجسيمات النانوية أن تعمل كمواد ماصة مغناطيسية لعزل البروتينات والحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) من المخاليط المعقدة.

تخليق الجسيمات النانوية المغناطيسية

تُنتَج الجسيمات النانوية الحديدية عادةً باستخدام طرق كيميائية، منها الترسيب الكيميائي. في هذه العملية، تُدمج نسبة محددة من أيونات الحديد (Fe²⁺ وFe³⁺) بوجود عامل مُختزل مثل الأمونيا أو هيدروكسيد الصوديوم. ينتج عن هذه العملية جسيمات نانوية فائقة المغناطيسية تتميز بخصائص مغناطيسية قوية واستقرار عالٍ.

طرق تنقية البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي RNA

تُعدّ تنقية البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي RNA باستخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية من أسرع الطرق وأكثرها فعالية، وتتضمن الخطوات التالية:

غسل الجسيمات النانوية الجاهزة للاستخدام:

في البداية، يجب غسل الجسيمات النانوية جيدًا بمحلول كلوريد الصوديوم بتركيز 200 ملي مولار.

ربط البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي RNA:

ترتبط البروتينات المستهدفة بسطح الجسيمات النانوية. ويتم ذلك عادةً باستخدام سلسلة من 8 إلى 11 حمضًا أمينيًا من الهيستيدين تتفاعل مع الجسيمات النانوية. يرتبط الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA بهذه الجزيئات أيضًا بآلية مختلفة، وذلك عن طريق الارتباط بجزيئات السيليكا الملتصقة بسطح الجسيمات النانوية.

الفصل المغناطيسي:

بتطبيق مجال مغناطيسي خارجي، يمكن فصل الجسيمات النانوية الحاملة للبروتينات بسهولة عن محلول يحتوي على بروتينات أخرى.

غسل الجسيمات النانوية المرتبطة بالبروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA المطلوب:

يُستخدم عادةً محلول منظم فوسفات البوتاسيوم لغسل البروتينات، ومحاليل كحولية لغسل الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA.

استخلاص البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA:

يمكن فصل البروتينات عن سطح الجسيمات النانوية باستخدام محلول منظم يحتوي على 250 ملي مول من الإيميدازول، بينما يُستخلص الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA باستخدام الماء المقطر أو محلول منظم TE.

مزايا استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية

السرعة والكفاءة:

يُعد الفصل باستخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية أسرع بكثير من الطرق التقليدية مثل الاستشراب اللوني أو استخدام راتنجات سيفاروز.

خفض التكاليف:

تُقلل هذه الطريقة تكاليف الإنتاج نظرًا لتقليل خطوات التشغيل والوقت اللازم.

الحفاظ على النشاط البيولوجي:

تعمل الجسيمات النانوية المغناطيسية على تقليل الضغط الواقع على البروتينات، مما يؤدي إلى الحفاظ على نشاطها البيولوجي.

الخلاصة:

يُعد استخدام الجسيمات النانوية الحديدية (المغناطيسية) التي تنتجها شركة كارمانيا بارس جين في تنقية البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي RNA طريقةً مبتكرةً وفعّالةً حظيت باهتمام كبير نظرًا لسرعتها وكفاءتها وانخفاض تكلفتها. تتمتع هذه التقنية بتطبيقات واسعة النطاق، ليس فقط في مجال التقنية الحيوية، بل أيضًا في الصناعات الغذائية والطبية. ومع المزيد من التطورات في تصنيع هذه الجسيمات النانوية وتعديل سطحها، يُتوقع أن يتسع نطاق تطبيقاتها.