CN111440706A - 一种全封闭式样本核酸提取纯化装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核酸提取技术领域，尤其涉及一种全封闭式样本核酸提取纯化装置和方法。本发明中，仅是在加入样本时需要打开管盖，保证了处理过程的封闭性；将样本和裂解试剂分开，仅在离心状态下才能混合；加热裂解和加热洗脱过程均为封闭操作，杜绝了蒸发问题。再结合磁力移动磁珠原理，节省耗材(磁套)和液体转移加样尖，全处理过程只需要两个加样尖，相比于现有技术，要节约2/3的加样尖。本发明的所有操作均在密闭环境中进行，避免了样本和核酸提取液的污染问题，处理有传染风险的样本时，对操作人员和实验室环境有很好的保护作用。本发明的装置和方法处理速度快，安全性更高，成本低，适合手工和自动化操作。

Description

一种全封闭式样本核酸提取纯化装置和方法
技术领域
本发明属于核酸提取技术领域，尤其涉及一种全封闭式样本核酸提取纯化装置和方法。
背景技术
固体生物检材(包括样本棉签拭子、脱落细胞粘取器、剪取的服饰斑迹、绳索等)进行核酸提取的时候，一个必然的过程是进行裂解、离心去载体后吸取裂解产物进行后续的处理。这个处理过程目前主流的技术是用离心套管进行操作，无论手工操作还是自动化操作，都需要将装有样本载体的内管和装有离心回收产物的外管进行分离，才能将裂解产物取出。而专利号CN208260788U公开的一种适合手工操作的双向试管，颠倒后可以将离心产物转移到另一个试管中，虽然不用取套管，但无法实现自动化步骤，需手工拧开盖子取出裂解产物。
目前，磁珠法样本核酸提取纯化技术主要分为以下两种：
一种是液体转移法，将裂解产物和磁珠结合后，通过磁力装置吸附磁珠，磁珠留在原位，用液体处理通道将废液转移弃掉，然后加入新的洗涤液洗涤磁珠，再将废液丢弃，最后加入洗脱液，将磁珠结合的核酸洗脱下来，转移走洗脱产物作为核酸样本。而本方法耗时较长，使用耗材量较大，且在最后洗脱过程中需要加热，有液体蒸发和气溶胶产生的风险。
另一种是转移磁珠法，通过磁棒配合磁套将磁珠在不同洗涤液、洗脱液之间转移。本方法虽然耗时较短，但同样因为洗脱加热无法封闭，磁套震荡或旋转混匀容易产生交叉污染，并有气溶胶产生的风险。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种省时省力、避免污染且适合自动化批量处理样本的全封闭式样本核酸提取纯化装置和方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特殊之处在于，包括封闭的样本裂解容器和样本纯化容器；
其中，所述样本裂解容器的一面向内并排开设有裂解液腔室、样本腔室、提取液腔室和结合液腔室；所述裂解液腔室、样本腔室、提取液腔室和结合液腔室的上部通过气体通道依次连通；所述裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室内分别设有过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ和过滤器Ⅲ，所述过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ和过滤器Ⅲ分别将裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室分为上、下两段；所述裂解液腔室的下段通过液体通道Ⅰ连通至所述样本腔室的上段；所述样本腔室的下段通过液体通道Ⅱ连通至所述提取液腔室；所述结合液腔室的下段通过液体通道Ⅲ连通至所述提取液腔室；所述样本腔室顶端设有伸出样本裂解容器的进样口，所述进样口外表面设有外螺纹，所述进样口与内表面设有内螺纹的管盖螺纹连接；所述裂解液腔室和结合液腔室的顶端均为锡箔封口；所述提取液腔室的顶端为可穿刺热封膜；
所述样本纯化容器的一面向内并排开设有上部连通的混合腔室、第一洗涤腔室、第二洗涤腔室和洗脱腔室；所述混合腔室、第一洗涤腔室、第二洗涤腔室和洗脱腔室的顶端均为可穿刺热封膜；所述混合腔室内设有可在外部磁力作用下移动的磁珠。
进一步，所述过滤器Ⅰ的孔径为1-20μm；所述过滤器Ⅱ的孔径为0.22-0.85μm；所述过滤器Ⅲ的孔径为0.22-0.85μm。
采用上述进一步方案的有益效果是，控制过滤器的孔径，从而避免堵塞各液体通道。
进一步，所述液体通道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的管径为0.5-3mm。
采用上述进一步方案的有益效果是，各腔室之间通过气体通道连通，保证气压平衡，从而依靠离心力，使得各腔室中的液体通过液体通道转移。
进一步，所述的裂解液腔室为多个。
进一步，所述样本裂解容器和样本纯化容器均为透明材质；优选地，将样本裂解容器和样本纯化容器制作成样本裂解试剂卡和样本纯化试剂卡。
本发明的第二个目的在于提供一种利用上述全封闭式样本核酸提取纯化装置进行核酸提取纯化的方法，步骤如下：
(1)混料：向裂解液腔室中加入裂解液；向结合液腔室中加入结合液；将待提取的固体生物检材塞入样本腔室中，盖上管盖；将样本裂解容器置于离心机，在200-500r/min转速条件下进行低速离心，在离心力的作用下，裂解液腔室中的裂解液经过液体通道Ⅰ进入样本腔室，直至裂解液完全覆盖固体生物检材，停止离心；
(2)裂解：将样本裂解容器加热至37-95℃，固体生物检材完成裂解；再将样本裂解容器置于离心机，在2000-12000r/min转速条件下进行高速离心，在离心力的作用下，样本腔室中的核酸提取液经过液体通道Ⅱ进入提取液腔室，同时，结合液腔室内的液体也经过液体通道Ⅲ进入提取液腔室；
(3)纯化：通过提取液腔室顶端的可穿刺热封膜，用移液器将提取液腔室中的核酸提取液取出至样本纯化容器；混合腔室中，核酸提取液与磁珠结合，在外部磁力作用下吸附磁珠沿内壁移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室，最后进入洗脱腔室，在37-70℃条件下加热洗脱；即得纯化的核酸提取液。
进一步，磁珠分别移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室时，撤离外部磁力，磁珠在第一洗涤腔室、第二洗涤腔室中分别震荡悬浮3次。
本发明的特点和有益效果是：
本发明中，仅是在加入样本时需要打开管盖，保证了处理过程的封闭性；将样本和裂解试剂分开，仅在离心状态下才能混合；加热裂解和加热洗脱过程均为封闭操作，杜绝了蒸发问题。再结合磁力移动磁珠原理，节省耗材(磁套)和液体转移加样尖，全处理过程只需要两个加样尖，相比于现有技术，要节约2/3的加样尖。本发明的所有操作均在密闭环境中进行，避免了样本和核酸提取液的污染问题，处理有传染风险的样本时，对操作人员和实验室环境有很好的保护作用。本发明的装置和方法处理速度快，安全性更高，成本低，适合手工和自动化操作。
附图说明
图1为样本裂解容器的结构示意图；
图2为样本纯化容器的结构示意图；
图中，1、样本裂解容器；1-1、裂解液腔室；1-2、样本腔室；1-3、提取液腔室；1-4、结合液腔室；1-5、气体通道；1-6、过滤器Ⅰ；1-7、过滤器Ⅱ；1-8、过滤器Ⅲ；1-9、液体通道Ⅰ；1-10、液体通道Ⅱ；1-11、液体通道Ⅲ；1-12、管盖；
2、样本纯化容器；2-1、混合腔室；2-2、第一洗涤腔室；2-3、第二洗涤腔室；2-4、洗脱腔室；2-5、磁珠。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特殊之处在于，包括封闭的样本裂解容器1和样本纯化容器2；
其中，所述样本裂解容器的一面向内并排开设有裂解液腔室1-1、样本腔室1-2、提取液腔室1-3和结合液腔室1-4；所述裂解液腔室、样本腔室、提取液腔室和结合液腔室的上部通过气体通道1-5依次连通；所述裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室内分别设有过滤器Ⅰ1-6、过滤器Ⅱ1-7和过滤器Ⅲ1-8，所述过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ和过滤器Ⅲ分别将裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室分为上、下两段；所述裂解液腔室的下段通过液体通道Ⅰ1-9连通至所述样本腔室的上段；所述样本腔室的下段通过液体通道Ⅱ1-10连通至所述提取液腔室；所述结合液腔室的下段通过液体通道Ⅲ1-11连通至所述提取液腔室；所述样本腔室顶端设有伸出样本裂解容器的进样口，所述进样口外表面设有外螺纹，所述进样口与内表面设有内螺纹的管盖1-12螺纹连接；所述裂解液腔室和结合液腔室的顶端均为锡箔封口；所述提取液腔室的顶端为可穿刺热封膜；
所述样本纯化容器的一面向内并排开设有上部连通的混合腔室2-1、第一洗涤腔室2-2、第二洗涤腔室2-3和洗脱腔室2-4；所述混合腔室、第一洗涤腔室、第二洗涤腔室和洗脱腔室的顶端均为可穿刺热封膜；所述混合腔室内设有可在外部磁力作用下移动的磁珠2-5。
进一步，所述过滤器Ⅰ的孔径为5μm；所述过滤器Ⅱ的孔径为0.65μm；所述过滤器Ⅲ的孔径为0.65μm；
进一步，所述液体通道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的管径为2mm。
一种利用上述全封闭式样本核酸提取纯化装置进行核酸提取纯化的方法，步骤如下：
(1)混料：向裂解液腔室中加入裂解液；向结合液腔室中加入结合液；将待提取的固体生物检材塞入样本腔室中，盖上管盖；将样本裂解容器置于离心机，在300r/min转速条件下进行低速离心，在离心力的作用下，裂解液腔室中的裂解液经过液体通道Ⅰ进入样本腔室，直至裂解液完全覆盖固体生物检材，停止离心；
(2)裂解：将样本裂解容器加热至65℃，固体生物检材完成裂解；再将样本裂解容器置于离心机，在4000r/min转速条件下进行高速离心，在离心力的作用下，样本腔室中的核酸提取液经过液体通道Ⅱ进入提取液腔室，同时，结合液腔室内的液体也经过液体通道Ⅲ进入提取液腔室；
(3)纯化：通过提取液腔室顶端的可穿刺热封膜，用移液器将提取液腔室中的核酸提取液取出至样本纯化容器；混合腔室中，核酸提取液与磁珠结合，在外部磁力作用下吸附磁珠沿内壁移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室，最后进入洗脱腔室，在40℃条件下加热洗脱；即得纯化的核酸提取液。
进一步，磁珠分别移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室时，撤离外部磁力，磁珠在第一洗涤腔室、第二洗涤腔室中分别震荡悬浮3次。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特征在于，包括封闭的样本裂解容器和样本纯化容器；
其中，所述样本裂解容器的一面向内并排开设有裂解液腔室、样本腔室、提取液腔室和结合液腔室；所述裂解液腔室、样本腔室、提取液腔室和结合液腔室的上部通过气体通道依次连通；所述裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室内分别设有过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ和过滤器Ⅲ，所述过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ和过滤器Ⅲ分别将裂解液腔室、样本腔室和结合液腔室分为上、下两段；所述裂解液腔室的下段通过液体通道Ⅰ连通至所述样本腔室的上段；所述样本腔室的下段通过液体通道Ⅱ连通至所述提取液腔室；所述结合液腔室的下段通过液体通道Ⅲ连通至所述提取液腔室；所述样本腔室顶端设有伸出样本裂解容器的进样口，所述进样口外表面设有外螺纹，所述进样口与内表面设有内螺纹的管盖螺纹连接；所述裂解液腔室和结合液腔室的顶端均为锡箔封口；所述提取液腔室的顶端为可穿刺热封膜；
所述样本纯化容器的一面向内并排开设有上部连通的混合腔室、第一洗涤腔室、第二洗涤腔室和洗脱腔室；所述混合腔室、第一洗涤腔室、第二洗涤腔室和洗脱腔室的顶端均为可穿刺热封膜；所述混合腔室内设有可在外部磁力作用下移动的磁珠。
2.根据权利要求1所述的全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特征在于，所述过滤器Ⅰ的孔径为1-20μm；所述过滤器Ⅱ的孔径为0.22-0.85μm；所述过滤器Ⅲ的孔径为0.22-0.85μm。
3.根据权利要求1所述的全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特征在于，所述液体通道Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ的管径为0.5-3mm。
4.根据权利要求1所述的全封闭式样本核酸提取纯化装置，其特征在于，所述的裂解液腔室为多个。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述全封闭式样本核酸提取纯化装置进行核酸提取纯化的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)混料：向裂解液腔室中加入裂解液；向结合液腔室中加入结合液；将待提取的固体生物检材塞入样本腔室中，盖上管盖；将样本裂解容器置于离心机，在200-500r/min转速条件下进行低速离心，在离心力的作用下，裂解液腔室中的裂解液经过液体通道Ⅰ进入样本腔室，直至裂解液完全覆盖固体生物检材，停止离心；
(2)裂解：将样本裂解容器加热至37-95℃，固体生物检材完成裂解；再将样本裂解容器置于离心机，在2000-12000r/min转速条件下进行高速离心，在离心力的作用下，样本腔室中的核酸提取液经过液体通道Ⅱ进入提取液腔室，同时，结合液腔室内的液体也经过液体通道Ⅲ进入提取液腔室；
(3)纯化：通过提取液腔室顶端的可穿刺热封膜，用移液器将提取液腔室中的核酸提取液取出至样本纯化容器；混合腔室中，核酸提取液与磁珠结合，在外部磁力作用下吸附磁珠沿内壁移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室，最后进入洗脱腔室，在37-70℃条件下加热洗脱；即得纯化的核酸提取液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，磁珠分别移动至第一洗涤腔室、第二洗涤腔室时，撤离外部磁力，磁珠在第一洗涤腔室、第二洗涤腔室中分别震荡悬浮3次。
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CN112266841A (zh) * 2020-10-23 2021-01-26 东南大学 一种生物样本处理芯片装置及处理方法
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