基本概念

磁珠是一种具有超顺磁性的微小球体，由磁性内核（通常为铁的衍生物）、生物相容性外壳以及表面偶联的各种功能配体组成。这种独特结构使磁珠在外加磁场作用下表现出弱磁性，便于快速吸附分离，而撤去磁场后又无剩磁，可轻松重悬分散。磁珠技术因其操作简便、特异性强、样品损失小等优势，已成为现代生物技术领域不可或缺的工具。

核心结构包含三个关键部分：

• 磁性内核：通常由氧化铁(Fe₃O₄或Fe₂O₃)构成，赋予磁珠超顺磁性

• 中间层：高分子基质如聚苯乙烯或二氧化硅，提供结构支撑和生物相容性

• 功能化表面：通过化学修饰偶联各种功能基团(如羧基、氨基)或生物分子(如Protein A/G、抗体)

这种结构设计使磁珠能够：

• 在磁场作用下快速分离

• 通过表面配体特异性捕获目标分子

• 保持良好分散性以避免聚集

• 耐受各种缓冲条件

表面修饰与特异性结合机制

磁珠的功能多样性主要来源于其表面修饰的不同配体。根据应用目标的不同，磁珠表面可修饰多种功能基团或生物分子：

• 离子交换基团：如羧基(-COOH)、氨基(-NH₂)等，通过静电作用结合目标分子

  • 高盐条件下，Na⁺等阳离子在带负电的DNA磷酸骨架和羧基磁珠间形成"离子桥"

  • 适用于核酸的通用性纯化

• 生物素-链霉亲和素系统：利用生物素与链霉亲和素之间超高亲和力(Kd≈10⁻¹⁵M)

  • 链霉亲和素磁珠可捕获任何生物素化分子

  • 结合强度远高于抗原-抗体相互作用

• 抗体-抗原识别：如anti-Flag、anti-His等抗体偶联磁珠

  • 直接特异性捕获相应标签蛋白

  • 省去抗体孵育步骤，操作更简便

• Protein A/G/L：与抗体Fc段特异性结合

  • Protein A：主要结合IgG的Fc区

  • Protein G：除Fc区外，还能低亲和力结合Fab区

  • Protein A/G：重组融合蛋白，结合谱更广

• 核酸互补配对：如Oligo(dT)磁珠用于mRNA捕获

  • 通过碱基互补配对特异性结合poly(A)尾

  • 用于真核生物mRNA的分离纯化

磁珠分类及应用指南

分类依据	磁珠类型	应用场景	应用要求
表面配体	Protein A/G磁珠	抗体纯化、免疫沉淀	需匹配抗体种属和亚型
	抗体偶联磁珠	特异性蛋白捕获	需明确目标蛋白表位
	链霉亲和素磁珠	生物素化分子捕获	需预先生物素标记
	硅羟基磁珠	核酸提取	需离液盐环境
	离子交换磁珠	蛋白粗纯	需控制溶液pH和离子强度

研究应用（蛋白质、核酸、细胞）

磁珠技术因其操作简便、高效特异的特点，已在生命科学研究和临床诊断的多个领域得到广泛应用。从基础的分子生物学实验到前沿的细胞治疗，磁珠都发挥着不可替代的作用。

蛋白质研究应用——免疫沉淀(IP)与免疫共沉淀(Co-IP) & 标签蛋白纯化

▲ 免疫沉淀是研究蛋白-蛋白相互作用的金标准技术，而磁珠已成为该技术的主流选择15。与传统琼脂糖珠相比，磁珠IP具有明显优势：

• 操作简便：无需离心，避免样品丢失

• 洗涤彻底：磁场分离更完全，背景更低

• 时间缩短：整个流程可缩短至2-3小时

典型实验流程：

• 细胞裂解：使用含蛋白酶抑制剂的裂解缓冲液制备样品

• 预清除：用裸磁珠或同型对照抗体处理样品，减少非特异结合

• 抗体孵育：加入特异性抗体，4℃孵育过夜

• 磁珠捕获：加入Protein A/G磁珠，孵育1-2小时

• 磁场分离：置于磁力架上1-2分钟，弃上清

• 洗涤：用不同盐浓度的缓冲液洗涤3-4次

• 洗脱：使用低pH缓冲液或SDS上样缓冲液洗脱目标蛋白

• 分析：Western blot、质谱或其它检测方法

应用实例：

• 研究信号通路中蛋白相互作用网络

• 验证酵母双杂交筛选结果

• 分离特定蛋白复合物进行结构分析

 

▲ 对于重组表达蛋白，相应的标签抗体磁珠或金属螯合磁珠(如Ni-NTA磁珠纯化His标签蛋白)可高效纯化目标蛋白。

优势：

• 直接从粗提液中一步纯化

• 纯度可达90%以上

• 适合小规模筛选和大规模生产

常见标签磁珠：

• Anti-His磁珠：用于6×His标签蛋白

• Anti-Flag磁珠：用于Flag标签蛋白

• Anti-GST磁珠：用于GST融合蛋白

• Anti-GFP磁珠：用于GFP融合蛋白

核酸研究应用——DNA/RNA提取与纯化 & mRNA分离 & 染色质免疫沉淀(ChIP)

▲ 磁珠法核酸提取已成为分子诊断的常规技术，特别是在高通量测序(NGS)样本前处理中。

工作原理：

• 高盐条件下，核酸磷酸骨架通过阳离子桥与羧基磁珠结合

• 或通过硅羟基磁珠在离液盐存在下直接吸附核酸

• 洗涤去除杂质后，低盐缓冲液洗脱纯净核酸

优势：

• 操作简便快速(30分钟内完成)

• 高通量兼容(96孔板形式)

• 自动化友好

• 无需有机溶剂抽提

应用场景：

• 临床样本(血液、唾液等)核酸提取

• 微生物基因组DNA分离

• 病毒RNA提取(如SARS-CoV-2检测)9

• NGS文库构建中的片段筛选9

 

▲ Oligo(dT)磁珠通过poly(A)尾特异性捕获真核生物mRNA，是转录组研究的关键技术。

特点：

• 直接从总RNA中富集mRNA

• 去除了rRNA等非编码RNA干扰

• 适用于微量样本(低至1μg总RNA)

 

▲ ChIP技术用于研究蛋白与DNA的相互作用，磁珠已成为该技术的首选固相支持物。

优势：

• 不会被DNA封闭，适合ChIP-seq

• 比琼脂糖珠洗脱更彻底

• 减少非特异性背景

• 操作更简便，无需离心

典型ChIP流程：

• 甲醛交联固定蛋白-DNA相互作用

• 超声破碎染色质至200-500bp

• 加入特异性抗体和Protein G磁珠孵育

• 磁场分离并洗涤

• 解交联并纯化DNA

• qPCR或测序分析

细胞研究应用——细胞分选与分离 & T细胞激活与扩增 & 外泌体分离

▲ 抗体偶联磁珠可根据表面标志物分选特定细胞亚群，如：CD4+/CD8+T细胞分选、造血干细胞分离、循环肿瘤细胞捕获。

阳性分选流程：

• 样本与CD抗体磁珠孵育

• 磁场分离标记细胞

• 洗涤后获得目标细胞

阴性分选优势：

• 细胞未被抗体标记

• 保持更自然状态

• 适合功能研究

 

▲ CD3/CD28磁珠可模拟抗原呈递细胞，高效激活T细胞并维持其增殖能力。

特点：

• 一步法同时完成T细胞分离和激活

• 激活效率>95%

• 保持早期记忆表型

• 已用于80多种临床试验和商业T细胞药物生产

实验数据：

• CTS Dynabeads CD3/CD28以3:1(磁珠:细胞)比例激活PBMC中的T细胞

• 流式检测显示CD3+CD28+T细胞分离效率>90%

• 激活后第3天，>95%细胞表达CD25(活化标志)

• 10天内可扩增100-800倍

 

▲ 外泌体作为细胞间通讯的重要媒介，其研究依赖于高效分离技术。CD63等表面标志物抗体偶联磁珠可特异性捕获外泌体。

优势：

• 直接从生物体液中富集外泌体

• 保持囊泡完整性

• 适合下游蛋白质组和RNA分析

通用操作流程

无论何种应用，磁珠实验通常遵循以下通用流程：

• 磁珠重悬：

  • 使用前轻柔涡旋或颠倒混匀磁珠悬液

  • 确保磁珠均匀分散，无沉淀

• 结合/捕获：

  • 按推荐比例加入磁珠(通常10-50μL磁珠/1mL样品)

  • 适当孵育时间(通常1-2小时，过夜可提高得率)

  • 保持温和混匀(旋转或摇动)

• 磁场分离：

  • 将试管/孔板置于磁力架1-2分钟SB-IP101

  • 待溶液完全澄清后小心吸弃上清

  • 避免扰动已聚集的磁珠

• 洗涤：

  • 加入适量洗涤缓冲液(通常500μL-1mL)

  • 重悬磁珠，确保充分洗涤

  • 重复洗涤2-3次

• 洗脱：

  • 根据下游应用选择合适的洗脱条件

  • 洗脱体积通常为初始磁珠体积的1-2倍

  • 适当加热(如65℃)可提高洗脱效率

• 磁珠回收(可选)：

  • 仅适用于Protein A/G和抗体偶联磁珠

  • 非变性洗脱后的磁珠可用低pH缓冲液再生

  • 回收磁珠建议仅用于同种抗体/标签的重复纯化

注意事项

• 避免磁珠干燥：

  • 洗涤过程中不要让磁珠完全干燥

  • 干燥会导致磁珠聚集和结合能力下降

• 温度控制：

  • 多数结合步骤在4℃进行以减少蛋白降解

  • 但某些核酸结合需室温(如硅羟基磁珠)

• 缓冲液兼容性：

  • 避免使用含EDTA的缓冲液(影响某些磁珠结合)

  • 离液盐浓度需优化(太高可能抑制后续PCR)

• 样品处理：

  • 细胞裂解需充分但不过度(避免DNA释放增加粘度)

  • 新鲜制备裂解液并添加蛋白酶抑制剂

• 磁珠保存：

  • 4℃保存，严禁冷冻(会破坏磁珠结构)

  • 使用前检查是否沉淀或污染

核心关注要素

应用领域	关注要素	具体要求
科研实验	数据稳定性	批次间一致性＞95%
临床诊断	灵敏度	检测限＜1pg/mL
药物生产	载量成本	每克抗体纯化成本＜$50
细胞治疗	生物相容性	细胞活性＞90%

磁珠技术特性对比

对比维度	相同点	不同点
工作原理	均基于超顺磁性	表面配体不同（抗体/核酸/亲和素）
操作流程	均需磁场分离	结合/洗脱条件差异显著
应用成本	均需专用磁力架	试剂成本差异达5-10倍

产品性能展示

• 客户使用圣尔HA磁珠分离蛋白，与A品牌相比，载量远远超过A品牌，特异性强。

 

• 与市面上其他品牌磁珠比对，通过直接煮捕获蛋白后的Beads检测磁珠载量和特异性，结果表明圣尔磁珠与进口磁珠性能相当，均优于国产C磁珠。

 

代表产品清单（更多产品见页尾，点击可进入详情）

类别	编号	名称	备注
Protein A/G磁珠	SB-PR001	蛋白A/G磁珠(IP/Co-IP)Protein A/G Magnetic Beads	还有SB-EX002系列磁珠，以及SB-AG001系列免疫沉淀试剂盒
抗体偶联磁珠	SB-PR002	抗Flag标签磁珠(IP/Co-IP)Anti-Flag Tag Magnetic Beads	SB-PR系列，有Flag、HA、GST、His、Myc、V5等标签抗体磁珠，还有其他抗体磁珠
羊驼纳米抗体偶联磁珠	SB-NM001	抗GFP纳米抗体磁珠(IP/Co-IP)Anti-GFP VHH Magnetic Beads	SB-NM系类，有GFP、HA、Flag、Myc标签抗体磁珠
链霉亲和素磁珠	SB-PR005	链霉亲和素磁珠（1 μm）Streptavidin Magnetic Beads	还有SB-PR080 3μm磁珠

未来应用前景

常见问题解答（更多FAQ详见对应产品说明书）

问题	解决方案
磁珠得率低	优化结合时间（推荐1-2小时）和磁珠用量
非特异性结合	增加预清除步骤和洗涤次数
洗脱效率差	调整洗脱缓冲液pH（推荐pH2.5-3.0）