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在生物样本中，寡核苷酸（Oligonucleotides）因尺寸小、丰度低且易降解，其提取面临挑战。研究人员用单壁碳纳米管（SWCNTs）和聚乙二醇胺化还原氧化石墨烯（GA）修饰硝酸纤维素（NC）膜，发现该膜在 MgCl<sub>2</sub>中提取效果最佳，对寡聚 DNA 提取有重要意义。
在生命科学研究的微观世界里，基因调控、疾病诊断等领域对寡核苷酸的精确提取有着极高的要求。然而，生物样本中寡核苷酸的 “小身材” 却带来了大麻烦，它们数量稀少，还特别容易降解，就像一群 “调皮” 的小精灵，很难被精准捕捉和利用。传统的提取方法，比如磁珠（MB）技术，虽然有过滤简单、节省时间的优点，但在洗脱过程中容易污染样本，就像是给小精灵们带来了 “小麻烦”。而硝酸纤维素（NC）膜固相萃取技术虽然有潜力，可 NC 膜在干燥状态下又脆又易碎，机械强度差，操作起来困难重重，这无疑给提取工作增添了不少阻碍。
为了攻克这些难题，来自罗马尼亚的研究人员开启了一场探索之旅。他们致力于研发一种高效的寡核苷酸提取方法，通过用单壁碳纳米管（SWCNTs）和聚乙二醇胺化还原氧化石墨烯（GA）对商业 NC 膜进行非共价修饰，制备出了 SWCNTs/GA-NC 复合膜。经过一系列严谨的研究，他们发现这种复合膜在提取寡聚 DNA 方面表现卓越。尤其是在 MgCl<sub>2</sub>溶液中，其提取效率大幅提升，能提取出约 781 pg（16%）的寡聚 DNA，远超未修饰的 NC 膜（仅提取约 318 pg，即 7%）。这一成果意义非凡，为基因研究、疾病诊断等领域提供了更精准、高效的工具，就像是为微观世界的研究打开了一扇新的大门。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们通过扫描电子显微镜（SEM）、X 射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman spectroscopy）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和润湿性分析等手段，对复合膜进行表征，验证其修饰效果。采用荧光共振能量转移（FRET）技术，检测复合膜对 6 - 羧基荧光素（FAM）标记的单链脱氧核糖核酸（ssDNA）的吸附和提取效率。
评估 SWCNTs/GA-NC 复合膜
- FTIR 分析：研究人员利用 FTIR 分析技术，对 SWCNTs、GA、NC 膜以及 SWCNTs/GA-NC 复合膜进行检测。结果发现，复合膜的 FTIR 光谱呈现出所有组分的特征吸收峰，这有力地证实了 NC 膜已成功被 SWCNTs 和 GA 修饰。
- Raman 分析：Raman 分析显示，在含有不同离子的溶液中孵育后，复合膜的 Raman 光谱发生了变化，特别是在 MgCl<sub>2</sub>溶液中孵育后，变化更为显著。这表明 Mg<sup>2+</sup>离子增强了复合膜与 ssDNA 的相互作用，从而提高了对 ssDNA 的吸附能力。
- XPS 分析：XPS 分析结果表明，不同离子会影响复合膜的化学组成和与 ssDNA 的相互作用。在 MgCl<sub>2</sub>溶液中，复合膜的氮含量显著增加，同时出现了 C-N 键，这意味着有更多的 ssDNA 通过 Mg<sup>2+</sup>介导的相互作用吸附在膜上。
- 形态分析：通过 SEM 观察，研究人员发现修饰后的复合膜表面更加光滑，且在吸附实验后结构依然稳定。这说明 SWCNTs 和 GA 的修饰不仅改变了膜的表面形态，还增强了膜的结构稳定性。
- 润湿性特征：润湿性测试表明，NC 膜呈亲水性，而 SWCNTs/GA-NC 复合膜则具有疏水性，水接触角达到约 110°。这一变化进一步证明了 NC 膜已成功被修饰，且这种疏水特性可能有利于与疏水性的 ssDNA 相互作用。
吸附、检测和提取寡核苷酸
研究人员将 NC 膜和 SWCNTs/GA-NC 复合膜分别在含有不同离子的复杂溶液中孵育，然后检测提取的 ssDNA 的荧光强度。结果显示，NC 膜的荧光强度在不同溶液中变化不大，而 SWCNTs/GA-NC 复合膜在 MgCl<sub>2</sub>溶液中的荧光强度最高，达到 670 r.f.u.，这表明该复合膜对 ssDNA 具有更高的结合亲和力和提取效率。
定量和分析 FAM-ssDNA 的解吸
研究人员通过计算发现，在 MgCl<sub>2</sub>溶液中，SWCNTs/GA-NC 复合膜解吸的 FAM-ssDNA 质量最高，达到约 780 pg，明显高于 NC 膜。这再次证明了复合膜在提取 ssDNA 方面的优越性。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，用 SWCNTs 和 GA 修饰 NC 膜，显著提高了其对寡聚 DNA 的固定能力。结构和形态分析、润湿性研究都证实了复合膜的成功修饰。在不同离子溶液中的实验结果表明，SWCNTs/GA-NC 复合膜的吸附和提取效率明显优于 NC 膜，特别是在 MgCl<sub>2</sub>环境中表现更为突出。这一研究成果为寡聚 DNA 的固定和提取提供了新的有效方法，在分子生物学、疾病诊断等需要精准生物分子提取的领域具有重要的应用潜力，有望推动相关领域的进一步发展。
