近年來，生物技術發展多樣性，以及許多高分子材料（如：奈米粒子）的研究精進，其中更以『磁分離（Magnetic separation）』概念的純化機制，結合分生、物理與化學三者合一，具實驗獨特性。此技術涵蓋範圍廣泛，在核酸領域的應用方面，舉凡：poly-A mRNA的分離、DNA的純化與次代NGS定序，都有此技術參與其中，除此之外，也可應用於蛋白質純化，免疫學等用途。分生實驗過程的核酸分離和純化，會因目的性不同，而於帶磁性奈米粒子的表面，鑲嵌不一樣的配體（ligand），以利進行結合與親和的反應，常見例如：結合poly-A mRNA的oligo-(dT)、streptavidin等鑲嵌配體。這類型的實驗分離方式，泛稱為SPRI（Solid Phase Reversible Immobilisation）是一種固相-液相可逆化固定的分離純化技術，比起矽粒子（主要成分為SiO2）的分離更有效率，此項發明影響生命科學實驗的發展，有著舉足輕重的地位，亦逐漸成為現今NGS製備Library方面，於DNA的純化分離與分子量大小之篩選（size selection），不可或缺的一項工具，也是實驗步驟不可缺少的環節。
磁珠的發明構想與概念，最初由任教於挪威科技大學的化學家John Ugelstad 所研發製成，他在聚合物和膠體化學的領域貢獻甚多，也於1976年以聚苯乙烯（Polystyrene）為主要材質，製造出均勻磁化的球體粒子（稱為Dynabeads® ），這也是影響日後生物實驗材料革命性的重大突破。
SPRI純化主要實驗流程，是將核酸置入擁擠試劑（Crowding agent）【此試劑主要由鹽類（通常是NaCl）與聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG），在特定濃度條件（20％ PEG 與 2.5M NaCl）所形成之液態介質】，並且與試劑中的磁性球體進行結合，經由 80％乙醇對核酸-磁珠複合物進行洗滌，並且去除擁擠試劑，最後，留下緊密結合核酸的磁珠，再藉由緩衝溶液（如：Tris-HCl buffer）或二次去離子純水（Distilled and deionized water，D.D.H2O），將附著於磁珠表面的核酸萃取回收。
奈米等級的Dynabeads表面性質不同，其分離純化原理亦不盡相同，但基本上固態的球狀材料組成並無太大差異，基礎結構分為三層，最內層的核心是聚苯乙烯，第二層包覆著磁性物質―四氧化三鐵（Fe₃O₄），最外層表面主要是羧基修飾的高分子carboxyl groups（- COOH）所構成，羧基可以與核酸進行結合。至於聚乙二醇（PEG）的功能主要是增加混合物的黏稠程度，使磁珠存在其中呈懸浮狀態而不易沉降，其空間位置的碰撞與排斥，增加核酸與磁珠的聚集效率，除此之外，聚乙二醇與蛋白質的相容性佳，亦可去除樣品中的蛋白質。
帶負電荷的DNA在緩衝溶液裡，不僅與PEG和鹽類離子進行交互作用，同時亦要與帶負電羧基結合，但如何解釋負電之間的不相容，此機制還尚未被完全理解。目前只能藉擁擠試劑中的鹽類（如NaCl）進行解釋，推論在特定濃度的鹽類中導致DNA發生脫水反應，產生構型改變且暴露負電之磷酸根，藉由解離的鈉離子（Na+）所形成之離子橋（Cation bridge），使DNA與羧基能進一步之鍵結，隨著擁擠試劑（PEG和鹽類）去除之後，加入緩衝溶液改變其中的pH值或離子濃度，使得吸附磁珠上的DNA被純化出來。
最後，簡單整理一些SPRI純化的好處，利用SPRI純化核酸相較於傳統的離心方式，時效性高且形式和緩，有利保留核酸完整性，純化過程簡易，避免使用有機溶劑，如：酚（Phenol）與氯仿（Chloroform）等；其次，導入空間分子碰撞機率的概念，利用不同的磁珠比例，分離出不同分子量的核酸；第三，表面積結合能力增加（以DNA為例：1µL的磁珠最佳結合效率可以承載總量達3µg）；最後，也因磁性微粒的出現，才使核酸製備實驗得以步上自動化一途。工欲善其事必先利器，選擇良好的實驗方式，才有可能得到良好品質的結果。
參考文獻：
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參考網站：
美商貝克曼庫爾特有限公司官方網頁
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