具有PCR芯片的樣品制備設備和多孔板制造技術

一種用于自動化細胞裂解和核酸純化和擴增的設備、多孔板和方法。該板包括裂解孔、至少一個洗滌孔、洗脫孔和PCR芯片。該設備包括豎直對準的轉子混合器，該轉子混合器包括磁性尖端和用于在豎直和水平方向上移動轉子混合器的致動器，以將磁珠從一個孔轉移到另一個孔。轉子混合器用于渦旋裂解混合物，其中渦旋速度足以克服磁珠和混合器尖端之間的磁引力并將磁珠分散在溶液中，以收集洗脫溶液中的核酸（諸如DNA），該洗脫溶液被轉移到PCR芯片用于擴增靶序列。靶序列。靶序列。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有PCR芯片的樣品制備設備和多孔板
[0001]相關申請的交叉引用。
[0002]N/A。


[0003]本文的公開內容總體上涉及細胞裂解和核酸純化和分離的領域。更特別地，本公開涉及一種新型的轉子混合器和多孔托盤，其在分子診斷中的核酸提取領域中具有特定用途。

技術介紹

[0004]在使用磁珠的典型細胞裂解和核酸分離方案中，通過移液管系統將樣品與細胞裂解緩沖液一起且通過一定量的磁珠移動到多孔板內的孔。磁珠被功能化，例如用二氧化硅表面功能化，以允許核酸分子（諸如DNA）的選擇性結合。對孔重復一系列外部振動混合、磁珠分離、上清液抽吸和稀釋/洗滌步驟。也可以采用加熱多孔板的一個或多個孔來促進裂解和/或結合。樣品轉移、洗滌和洗脫步驟需要單獨的抽吸和分配尖端，以避免交叉污染。
[0005]由于用于處理多個樣品的公共平臺，加熱和加熱時間是有限的且不可定制。單個高架移液系統通常負責處理多孔板內的所有樣品。
[0006]替代系統和技術涉及使用設置在密封探針內的磁體。探針選擇性地設置在相應的孔內，以允許磁珠被位于孔內的磁體吸引到探針。在一個實施例中，探針可以被從一個孔移除并被插入到另一個孔內的流體中。然后，磁體可以從探針內抽出，從而釋放將從探針表面釋放的磁珠。隨后可以進行進一步的處理。
[0007]在分子診斷學領域，需要用于裂解細胞和純化樣品以進行擴增子檢測的高效且成本有效的系統和方法。

技術實現思路

[0008]為了克服用于細胞裂解和純化的現有技術自動化過程的不靈活性和費用，本公開提供了一種以磁性尖端為特征的新型轉子混合器。轉子產生渦旋，用于將生物樣品與裂解緩沖液和磁珠結合，以在裂解孔中形成裂解混合物。為了優化磁珠上的核酸吸附，渦旋速度足以克服磁珠和轉子混合器的磁性尖端之間的磁引力，并允許磁珠在裂解混合物中自由分散。當渦旋停止時，磁珠重新附著在磁性尖端。結果，轉子尖端可以用于將來自裂解混合物的磁珠轉移到其它孔中和在其它孔之間轉移，在其它孔中磁珠經歷洗滌并最終洗脫從樣品裂解物收集的核酸。
[0009]與使用樣品孔外部振動的傳統實驗室渦旋設備相比，具有磁性尖端的轉子混合器提供了用于在孔之間轉移磁珠的高效、簡單且可靠的方式，并且該設置特別適用于自動化樣品制備技術。
[0010]還提供了與轉子混合器一起使用的一次性多孔板，其具有一系列敞開的流體孔。第一孔用作裂解容器，其中裂解混合物通過轉子誘導的渦旋進行處理，并且磁珠結合到核
酸分子。其他孔用作洗滌容器，其中用洗滌緩沖液處理磁珠以除去不期望的裂解混合物殘余物。在最后一個洗脫孔中，將洗滌過的磁珠浸入洗脫緩沖液中，以從原始樣品裂解物中收集核酸分子。如果期望，還提供對一個或多個裂解孔和洗脫孔的選擇性、可定制的直接加熱，以增強裂解和/或洗脫。
[0011]本系統和方法使得能夠提供多孔板，其孔由制造商預裝緩沖液，從而加快整個過程并降低操作員出錯的可能性。替代地，可以以堆疊的配置大量提供多個托盤，任選地，其中每個裂解孔具有相應預裝載的磁珠。
[0012]當前公開的系統和方法的其他獨特特征包括提供一次性保護套筒，以在核酸分離過程的渦旋和其他步驟期間保護轉子的磁性尖端。任選地，保護套筒可以通過增強渦旋的特征來裝配，諸如螺旋槳形突出物或槳葉。
附圖說明
[0013]下文參照所附附圖詳細描述了所公開技術的說明性實施例，附圖通過引用并入本文，并且其中：圖1是根據本公開的樣品裂解和核酸提取設備的透視圖；圖2圖示了在磁珠存在的情況下，通過圖1的設備對裂解混合物的渦旋；圖3圖示了將外部磁場應用于多孔板的裂解孔；圖4圖示了從多孔板移除圖3的外部磁場并降低磁性尖端以收集磁珠；圖5圖示了從裂解孔中移除具有磁性地附著到其上的磁珠的轉子混合器尖端；圖6圖示了將圖1設備的轉子混合器尖端及磁性地附著到其上的磁珠朝向洗滌孔地水平移動；圖7是根據本公開的多孔板的透視圖；圖8是圖7的多孔板的側視截面圖；圖9是圖7的多孔板的俯視圖；圖10是圖7的多孔板的后視圖；圖11是圖7的多孔板的前視圖；圖12是圖7的多孔板的側視圖；圖13是圖7的多孔板的仰視圖；并且圖14是樣品裂解、純化和洗脫方法的流程圖；圖15是根據本公開的裝配有PCR芯片的多孔板的透視圖；圖16圖示了在圖15的多孔板的裂解孔內存在磁珠的情況下，通過圖1的設備進行的裂解混合物的渦旋；圖17圖示了在圖15的多孔板的洗滌孔中洗滌圖16的磁珠；圖18圖示了向圖15的多孔板的洗脫孔施加外部磁場；圖19圖示了在外部磁場的作用下，磁珠在洗脫孔的側壁上聚集；圖20圖示了磁珠聚集在洗脫孔的側壁上，從而留出了轉子混合器尖端和洗脫孔底部處的孔口之間的空間；圖21圖示了通過裝配有O形環密封件的一次性套筒的豎直運動施加的泵送作用；和
圖22是核酸樣品裂解、純化、洗脫、PCR擴增和熒光監測的方法的流程圖。
具體實施方式
[0014]本文公開了一種用于從生物樣品提取核酸（諸如DNA分子）的設備。使用目前公開和描述的設備使得能夠以特別適合于自動化樣品制備技術的方式在孔之間簡化、容易和可靠地轉移磁珠。
[0015]圖1圖示了根據本公開的設備100的示例性實施例。設備100包括轉子混合器102，該轉子混合器102具有磁性尖端104，諸如封裝在惰性聚合物涂層內的鐵磁材料，該磁性尖端104經由轉子軸106連接到轉子轂108。一次性保護套筒（在這種情況下是圖2所示的圓錐形透明塑料套筒107）保護磁性尖端104和轉子軸106免受核酸提取中使用的緩沖液和混合物的內容物的影響。當使流體和諸如磁珠的其他成分的混合物進行渦旋時，轉子引擎110為轉子混合器102提供動力。當轉子混合器102不進行渦旋時，磁珠磁性地附著到磁性尖端104。因此，當核酸分離過程的一個步驟完成時，附著到磁性尖端104的磁珠可以容易地轉移到另一個容器，在那里進行下一個步驟。為此，該設備裝配有豎直致動器112，該致動器112被配置成沿著豎直軌道114在向上或向下的方向上移動轉子混合器102，并且裝配有水平致動器（未示出），用于將轉子混合器102從一個容器重新定位到另一個容器。此外，該設備100可以包括外部磁體116，該外部磁體116可以選擇性地平移到和遠離容器的側壁，以便分別吸引和釋放設置在容器內的磁珠。外部磁體也可以選擇性地相對于容器豎直地平移，這將在隨后討論。
[0016]容器可以以一次性多孔板或保持器中的過程孔的形式提供，以用于細胞裂解和核苷酸純化。與目前實踐的方法相比，使用目前公開和描述的多孔板實現了簡化且更快的細胞裂解和核苷酸提取。圖7
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13圖示了根據本公開的多孔板200的實施例，該多孔板200具有主體構件和從主體構件的底板沿向下方向延伸的多個孔。在該實施例中，主體構件是通道202，并且過程孔包括裂解孔204、洗滌孔206、208、210、212、214和洗脫孔216。該通道可以有助于阻止工作流體意外流出多孔板。
[0017]裂解孔204設置在多孔板的第一端201處，而洗滌孔設置在第一端和洗脫孔216所在的相對本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于執行核酸分離的多孔板，包括：（i）從所述多孔板的第一端延伸到相對的第二端的主體構件，一系列多個過程孔，包括：靠近所述第一端的裂解孔，在所述第一端和所述第二端中間的至少一個洗滌孔，和洗脫孔，每個孔從所述主體構件延伸并具有內部容積和孔口，所述孔口延伸到相應的孔內部容積中；以及（ii）PCR芯片，其連接到所述洗脫孔并且靠近所述主體構件的第二端，包括：第一加熱區，第二加熱區，和連接所述第一加熱區和所述第二加熱區的中間通道。2.根據權利要求1所述的多孔板，其中，每個孔從所述主體構件基本向下延伸。3.根據權利要求1所述的多孔板，其中，每個孔孔口基本上是圓形的，并且與所述主體構件共面。4.根據權利要求1所述的多孔板，其中，所述洗脫孔和所述PCR芯片通過DNA樣品遞送通道連接。5.根據權利要求1所述的多孔板，還包括靠近所述主體構件的固持特征，使得能夠通過所述多孔板外部的可釋放夾持機構選擇性固持所述多孔板。6.根據權利要求1所述的多孔板，進一步包括一個或多個附加的洗滌孔。7.根據權利要求1所述的多孔板，其中，所述裂解孔的下部范圍被配置成接收轉子混合器的至少尖端。8.根據權利要求1所述的多孔板，其中，所述多個孔在所述多孔板的第一端和第二端之間沿著所述主體構件的對稱軸線性對準。9.根據權利要求1所述的多孔板，其中，所述PCR芯片還包括PCR成分，所述PCR成分包含Taq DNA聚合酶、脫氧核苷酸三磷酸和PCR引物。10.根據權利要求9所述的多孔板，其中，所述PCR成分包含在干混合物中。11.根據權利要求1所述的多孔板，還包括位于所述裂解孔和第一端之間的套筒儲存孔。12.根據權利要求11所述的多孔板，其中，所述套筒儲存孔包含一次性保護套筒，所述保護套筒包括O形環密封件。13.根據權利要求1所述的多孔板，在至少一個孔中還包含緩沖溶液。14.根據權利要求13所述的多孔板，進一步包括密封所述孔內緩沖液的可剝離層。15.一種樣品裂解、核酸提取和擴增設備，包括：（i）用于固持多孔板的基座，所述多孔板包括：裂解孔、至少一個洗滌孔和洗脫孔；（ii）包括磁性尖端的豎直對準的轉子混合器；（iii）轉子混合器豎直致動器，其被配置成賦予所述轉子混合器的升降運動，以選擇性地將轉子混合器磁性尖端插入多孔板的孔或從多孔板的孔移除，（iv）轉子混合器水平致動器，其被配置成選擇性地賦予轉子混合器在所述多孔板的任
何兩個孔之間的水平運動，以及（v）PCR加熱塊，被配置成加熱PCR芯片中的一個或多個加熱區。16.根據權利要求15所述的設備，還包括磁性構件，所述磁性構件被配置成相對于與所述多孔板相鄰的第一位置選擇性地水平延伸和縮回磁體，并且選擇性地賦予所述磁體沿著多孔板孔的表面的升降運動。17.根據權利要求15所述的設備，其中，所述基座包括多個槽，其中，每個槽被配置成接收多孔板的孔并與其接合。18.根據權利要求15所述的設備，進一步包括裂解孔加熱塊，其被配置成加熱所述多孔板的裂解孔。19.根據權利要求15所述的設備，還包括洗脫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D，
申請(專利權)人：美國西門子醫學診斷股份有限公司，
類型：發明
國別省市：