[發明專利]用于生物樣品中的核酸提取的微流控裝置及方法

有效

• 申請號: 202010628434.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111826263B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 沈峰;呂蔚元
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12N15/10
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種用于生物樣品中的核酸提取的微流控裝置及方法，涉及微流控領域，包括：一可動的連接通路，所述連接通路的一端為流體入口，另一端為流體出口；一固定相，所述固定相設置于所述連接通路中，在所述連接通路中有流體經過時，所述流體流經所述固定相；若干孔，所述孔分兩組設置于所述連接通路的兩側，位于所述流體入口一側的所述孔可與所述流體入口適配，位于所述流體出口一側的所述孔可與所述流體出口適配。通過預先設置的多個孔以及可移動與不同的孔連接形成流體通道的連接通路，使得手動操作的步驟大大減少，從而使得操作變得簡便而不需要專業的技術人員。

技術領域

本發明涉及微流控領域，尤其涉及一種用于生物樣品中的核酸提取的微流控裝置及方法。

背景技術

核酸(例如DNA和RNA)具有特異的編碼序列，可以用于生物體(例如動植物、細胞、細菌及病毒等)的定性和定量分析。高效快速的從生物樣本中純化和提取核酸，對分子生物學科學研究和臨床醫學分子診斷具有重要的意義。

現有的核酸提取方法主要包括分離柱和磁珠法。分離柱中包含可以對核酸進行可逆吸附的固定相，而磁珠表面可以對核酸進行可逆吸附。通常的核酸提取主要包含以下步驟：1)樣品裂解，將核酸從原有的結構(例如細胞中)釋放出來；2)在一定的條件下，讓溶液中的核酸分子吸附到表面(例如分離柱的固定相或磁珠的表面)；3) 在一定的條件下，使用清洗液進行清洗，去除雜質；清洗液不會影響核酸分子在表面的吸附；4)在一定的條件下，使用洗脫液將原先吸附在表面上的核酸分子洗脫。上述一系列步驟可能會根據具體樣品、所選取的流動相和固定相有所差別。通常情況下，不僅可以完成核酸的提取和純化，還可以通過控制洗脫液和樣品溶液的體積比例達到對核酸的濃縮。

分離柱多為低通量的手動操作為主，其中的代表產品是凱杰公司(Qiagen)的核酸離心分離柱QIAprep Spin Column。QIAprep離心分類柱包含獨特的硅膠膜，在高濃度離液鹽存在下可結合多達20μgDNA，并允許在少量低鹽緩沖液中洗脫。QIAprep 膜技術消除了費時的苯酚-氯仿萃取和酒精沉淀帶來的問題和不便。分離柱通常結合離心機使用，手動將液體依次注入離心柱中，通過離心產生的離心力使流體按設計順序依次通過固定相硅膠膜。分離柱也可以結合真空底座(vacuum manifold)使用，手動將液體依次注入離心柱中，通過真空底座產生的負壓使流體按設計順序依次通過固定相硅膠膜。此類方法的優勢是離心柱子成本相對較低，在低通量條件下，經過專業培訓的操作人員可以完成相應的核酸提取步驟，比較適合科研實驗室使用。此類方法的劣勢是通量較低，需要手動加液，在操作過程中容易產生液體撒漏和產生氣溶膠。

磁珠法分離可以通過低通量的手動操作完成，也可以通過高通量的集成化儀器完成。磁珠法的主要原理是樣品裂解處理后，游離的核酸可以吸附在磁珠的表面。磁珠具有較大的表面積/體積比例，結合相應的震蕩操作可以使磁珠和溶液充分接觸，提高核酸提取的效率。隨后，磁珠可以在外界磁場的作用下形成聚集，和原樣品裂解液分離。清洗液可以與磁珠混合，去除其他雜質。施加磁場后，磁珠和清洗液也可以完成分離。最后，洗脫液與磁珠混合，可以將吸附在磁珠上純化后的核酸分子洗脫到溶液中，完成核酸提取。這種方法的優勢是可以被集成到自動化流程中，但這些自動化機器通常體積較大且價格較為昂貴。

特別的，樣品裂解的方式可以有溫度裂解(例如熱裂解)、機械裂解(例如磁珠打碎bead beating，和研磨等)、超聲裂解(通過超聲波將細胞膜破損)、化學裂解(例如加入氫氧化鈉溶液)、生物裂解(例如加入蛋白酶K，protease K)或以上裂解方式的組合。

本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

1、現有的離心分離柱核酸提取方法(離心或真空)需要多步手動操作，因此需要專業的技術人員，且容易生成氣溶膠，造成環境污染。

2、現有的手動核酸提取方法耗時較長。

3、現有的方法需要在實驗室的潔凈環境完成，無法在更多的應用場景進行核酸的提取。