德米特系列临床质谱视角 l 磁珠萃取的原理、发展与挑战（二）

2025-06-10 18:33:34 湖南德米特仪器有限公司

本栏目文章由德米特王董及科研团队专业整理，欢迎发表不同意见......

一、磁珠萃取法原理

在各种物质检测的前处理中，磁珠提取法和固相萃取法（SPE）均为常用的样本纯化与富集技术，但两者在原理、操作流程等方面存在显著差异。

磁珠提取法的原理是利用磁珠的磁性以及磁珠表面修饰物与目标化合物特异性或非特异性地结合，并在外部磁场的作用下聚集和分散，从而完成混合、移液、清洗等步骤，实现目标化合物的分离和纯化。

根据结合特性，磁珠提取法可分为特异性磁珠提取法和非特异性提取法，特异性磁珠提取法通常用于核酸及大分子物质的提取，非特异性磁珠提取法通常用于小分子物质的提取。因为大分子（如核酸、蛋白质）具有复杂的结构（如双链DNA的碱基序列、蛋白质的抗原表位），易获得抗体，而分子量小（<1000 Da）的物质，缺乏可供特异性识别的抗原结构，难以直接偶联抗体或探针。因此，非特异性磁珠提取法在功能化载体和结合方式上与固相萃取法一致。

特异性磁珠提取法原理（核酸分子）

二、磁珠萃取法与固相萃取法比较

固相萃取（SPE）法是一种基于液-固分离萃取的样品前处理技术，原理是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离和和富集的目的。

固相萃取技术原理

相较于固相萃取法，磁珠萃取法操作更简便，自动化程度更高，且减少了样品转移过程中的损失，在一定程度上提升了检测效率和准确性。不过，磁珠萃取法也存在成本高、载量有限等问题，这也是其与固相萃取法相比的显著差异。

表1：磁珠萃取与固相萃取详细比较

三、磁珠萃取法的发展

磁珠萃取法的发展与纳米技术、材料科学的进步紧密相连。早期，磁珠主要应用于免疫学领域，用于细胞分离、蛋白质纯化等。随着纳米技术的成熟，科研人员能够制备出粒径更小、均一性更好、表面性质更可控的磁性纳米颗粒，极大地拓展了磁珠的应用范围。

在临床检测领域，磁珠萃取法逐渐崭露头角。众多企业纷纷投入研发，不断优化磁珠的性能和萃取流程。国际巨头率先布局：赛默飞‌推出集成磁珠萃取功能的全自动磁珠纯化仪，通过磁珠表面修饰靶向受体，每次运行可以处理24或96份样本；罗氏则将磁珠萃取技术与电化学发光检测结合，开发出全自动管式磁微粒液质联用系统，极大地提升了检测效率和准确性；岛津公司使用磁珠法建立了针对蛋白质类大分子生物标志物及小分子化合物的质谱检测方案，积极推进磁珠法在临床研究中的应用......

四、磁珠萃取法在临床质谱中面临的挑战

众多企业不断研发推出磁珠萃取技术产品，但并未得到规模化应用，临床使用价值严重缺失。在过往对临床质谱的宣传报道中，鲜有报道客观提及甚至有意回避磁珠萃取法的不足，本栏目文章以专业视角为大家深度分析磁珠萃取面临的挑战。

载量缺陷：高、低浓度样本难以兼容

在复杂样本检测中，磁珠萃取的载量缺陷暴露无遗。以治疗药物监测为例，患者血液中同时存在治疗浓度的利培酮与卡马西平，二者浓度相差数千倍，由于磁珠萃取载量限制，难以同时兼容高、低浓度样本，高浓度样品中的目标物会优先被磁珠吸附，导致低浓度样品中的目标物无法有效吸附，从而影响整体的提取效果。

兼容性缺陷：多目标物检测提取困难

临床质谱在测定多品种项目时，往往面临目标物亲水性和疏水性、其他提取性能相差较大的问题，而磁珠萃取的兼容性缺陷也随之暴露。以激素测定为例，3 羟基以上激素水溶性明显大于其他激素，且多羟基激素体内浓度很低，磁珠萃取时，无法保证这些目标物的有效提取。同样的现象也在儿茶酚胺检测中存在。市场上部分磁珠法儿茶酚胺检测试剂盒，直接砍掉部分难以兼容提取的项目，将原本8项检测缩减至6项，导致关键临床应用价值缩水。这种“削足适履”的做法，不仅无法满足临床全面检测的需求，更可能影响疾病的准确诊断和治疗。

表2：磁珠萃取缺项性具体案例

高危性缺陷：磁珠破碎引发色谱柱致命堵塞

磁珠体积虽小，却有可能成为质谱系统的“高危隐患”。在临床实验室真实场景中，磁珠震荡混匀、机械臂移液挤压，甚至运输途中的颠簸，都可能导致纳米级微球破裂。这些破碎的磁珠碎片一旦进入色谱柱，会造成致命堵塞，长期积累会导致仪器灵敏度下降、峰形畸变，影响分离效果和定量准确性。色谱柱是分离检测中核心的、高价值的材料，损坏后难以进行维护。

成本缺陷：低定价项目难以承重

磁珠萃取法的高端定位，首先体现在较高的成本上。以临床常用的检测项目为例，例如药物浓度检测项目成本在50~100元，仅磁珠单项成本就高达5-20元，结合色谱柱等其他耗材及设备维护成本，导致低定价项目难以有效开展。在大规模检测中尤为凸显。若采用磁珠法开展大规模新生儿遗传代谢病筛查，仅前处理成本就可能让医院不堪重负。不仅如此，磁珠萃取还需要配套的自动化磁分离设备，单台采购成本超百万元，后续维护、耗材更换也需要持续投入。

五、面对磁珠技术挑战德米特开启超级SPE萃取技术研究

面对磁珠萃取技术在临床质谱应用中的优势与不足，德米特开展超级自动化SPE萃取技术研究，通过深度比对磁珠萃取与固相萃取技术，融合两者长处，突破固有技术瓶颈，探索研发更加先进可靠的萃取技术，应用于儿茶酚胺、激素、药物浓度、维生素等领域，致力于为临床检测带来颠覆性变革......