一種面向pcr檢測(cè)的直線型微流控dna提取系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)、注射活塞、步進(jìn)電機(jī)、廢液微通道、絲杠，所述絲杠上安裝有滑塊，滑塊即為反應(yīng)腔體，生物納米磁珠置于該滑塊中央；本發(fā)明采用直線型反應(yīng)結(jié)構(gòu)，避免了反復(fù)工作帶來(lái)的試劑混雜，提高了最終DNA的純度和濃度，并且反應(yīng)更加流暢迅速，方便一次性試劑灌裝。本發(fā)明可采用單片機(jī)微處理器集成控制系統(tǒng)，既減少了多余的外圍設(shè)備，使系統(tǒng)更加微型化；并且功能集成化，使得步進(jìn)電機(jī)與注射活塞一起共同來(lái)完成系統(tǒng)的動(dòng)力工作，提高了實(shí)驗(yàn)工作效率。
【專利說(shuō)明】—種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，屬于生物學(xué)和分析化學(xué)及醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]核酸研究是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。核酸作為遺傳信息的攜帶者，是基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ)，除了在生物體正常的生長(zhǎng)、發(fā)育、和繁殖等生命活動(dòng)中具有十分重要的作用外，它與生命的異常情況，如腫瘤發(fā)生、放射損傷等也有密切關(guān)系。因此核酸是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。傳統(tǒng)的核酸分離技術(shù)包含沉淀，離心等過(guò)程，這些純化方法的步驟繁雜、費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、收率 低，接觸有毒試劑，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；而采用磁性載體微球分離技術(shù)就能很好地克服這些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)樣品的快速、高效制備，是未來(lái)核酸純化方法發(fā)展的一個(gè)重要方向。磁珠法不需要離心、不需要加入多種試劑，操作簡(jiǎn)單，符合核酸自動(dòng)化提取要求，是未來(lái)核酸純化方法發(fā)展的一個(gè)重要方向。并且在此基礎(chǔ)上，把核酸提取技術(shù)與實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，可以使得整個(gè)生物提取監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成化。
[0003]磁珠法提取核酸的過(guò)程是通過(guò)細(xì)胞裂解液裂解細(xì)胞，從細(xì)胞中游離出來(lái)的核酸分子被特異的吸附到磁性顆粒表面，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)不被吸附而留在溶液中。反應(yīng)一定時(shí)間之后，再在磁場(chǎng)作用下，使磁性顆粒與液體分開，回收顆粒，再用洗脫液洗脫即可以得到純凈的DNA，即過(guò)程為“裂解-結(jié)合-洗滌-洗脫”四步。
[0004]其中的細(xì)胞裂解液是一種蛋白變性劑，可使動(dòng)植物的細(xì)胞裂解，并使與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)變性，DNA游離釋放，磁球可以特異地吸附DNA，通過(guò)洗滌，去除DNA以外的RNA、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，再因洗脫液解離吸附在磁珠上的DNA，最后得到純度和濃度均很高的DNA。其中的生物磁珠是一種新型的功能化固體載體，其表面包被有活性基團(tuán)，可以與多種生物活性物質(zhì)發(fā)生偶聯(lián)，兼具有液體的流動(dòng)性和固體磁性材料等特點(diǎn)，在外磁場(chǎng)的作用下可以定向移動(dòng)和集中，當(dāng)撤去外磁場(chǎng)后，稍加振蕩或抽吸又可均勻分散于液體中，從而使固液相的分離變的十分快捷方便，通過(guò)簡(jiǎn)單的洗脫可以得到純度很高的靶向物質(zhì)。磁珠法的優(yōu)點(diǎn)在于:整個(gè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)化操作保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，避免人工操作引起的差異及錯(cuò)誤；智能化操作系統(tǒng)，嚴(yán)格控制孔孔之間污染，采用一次性塑料提取套管，避免了不同批次間污染。
[0005]因此直線型DNA提取系統(tǒng)為了避免傳統(tǒng)核酸提取方法中的離心步驟，選取磁珠法提取核酸。因?yàn)榇胖榉ㄖ恍枰迷噭﹣?lái)完成整個(gè)提取過(guò)程，所以能夠大大微縮整個(gè)系統(tǒng)的體積，并且縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，從而滿足未來(lái)提取檢測(cè)系統(tǒng)的便攜化需要。此外磁珠法能夠針對(duì)性的提取特異目標(biāo)DNA，減少了反應(yīng)結(jié)果的雜質(zhì)，降低了之后實(shí)時(shí)PCR熒光檢測(cè)的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，其主要適用于基于微型結(jié)構(gòu)對(duì)目標(biāo)樣本的DNA提取工作，并可以后續(xù)應(yīng)用于實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)工作；同時(shí)本發(fā)明將微流控DNA提取模塊與廢液排放模塊兩個(gè)模塊集成，實(shí)現(xiàn)便攜式微型化DNA提取系統(tǒng)，達(dá)到功能集成、結(jié)構(gòu)縮微、重量輕體積小全自動(dòng)提取的目標(biāo)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)、注射活塞、步進(jìn)電機(jī)、廢液微通道、絲杠，所述絲杠上安裝有滑塊，滑塊即為反應(yīng)腔體，生物納米磁珠置于該滑塊中央；具體而言，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)中含有八個(gè)帶注射活塞的微通道，該八個(gè)帶注射活塞的微通道設(shè)置在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向，該八個(gè)帶注射活塞的微通道構(gòu)成整個(gè)試劑的交替模塊；所述步進(jìn)電機(jī)與絲杠安裝在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部，絲杠上裝有滑塊，該滑塊可沿絲杠方向運(yùn)動(dòng)且兩端開有通孔，所述通孔尺寸與各微通道尺寸相同，絲杠與八個(gè)帶注射活塞的微通道的軸線方向相互垂直，步進(jìn)電機(jī)與絲杠構(gòu)成系統(tǒng)動(dòng)力模塊；與八個(gè)帶注射活塞的微通道以絲杠相對(duì)稱，在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)另一側(cè)設(shè)置有廢液微通道，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)與廢液微通道構(gòu)成系統(tǒng)廢液回收模塊。
[0008]與現(xiàn)有DNA提取技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0009]1、本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的DNA提取方法，如濃鹽法、陰離子去污劑法、苯酚抽提法等，沒(méi)有離心步驟，既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜性，又縮小了體積。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又加入單片機(jī)自動(dòng)控制，節(jié)省了工作時(shí)間，使得整體集成化，為后續(xù)與PCR熒光檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)合做基礎(chǔ)。此外，傳統(tǒng)的DNA提取方法，試劑對(duì)人體有害并污染環(huán)境；而本發(fā)明采用試劑更加環(huán)保，并且有廢液處理系統(tǒng)，節(jié)省資源。
[0010]2、本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有磁珠法DNA提取儀器，現(xiàn)有磁珠法提取儀器一次提取工作時(shí)間在一小時(shí)以上，體積龐大；而本發(fā)明系統(tǒng)簡(jiǎn)化了體積，取微量特定目標(biāo)樣本進(jìn)行提取，提高了整體工作效率與便攜性。
[0011]3、本發(fā)明采用直線型反應(yīng)結(jié)構(gòu)，避免了反復(fù)工作帶來(lái)的試劑混雜，提高了最終DNA的純度和濃度，并且反應(yīng)更加流暢迅速，方便一次性試劑灌裝。
[0012]4、本發(fā)明可采用單片機(jī)微處理器集成控制系統(tǒng)，既減少了多余的外圍設(shè)備，使系統(tǒng)更加微型化；并且功能集成化，使得步進(jìn)電機(jī)與注射活塞一起共同來(lái)完成系統(tǒng)的動(dòng)力工作，提高了實(shí)驗(yàn)工作效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為直線型微流控DNA提取系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖俯視圖。
[0014]圖2為直線型微流控DNA提取系統(tǒng)的側(cè)面剖圖。
[0015]圖中:1、防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)；2、注射活塞；3、步進(jìn)電機(jī)；4、廢液微通道；5、絲杠；
6、生物納米磁珠。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如圖1-2，一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)1、注射活 塞2、步進(jìn)電機(jī)3、廢液微通道4、絲杠5，所述絲杠5上安裝有滑塊，滑塊即為反應(yīng)腔體，生物納米磁珠6置于該滑塊中央；具體而言，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I中含有八個(gè)帶注射活塞2的微通道，該八個(gè)帶注射活塞2的微通道設(shè)置在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I長(zhǎng)度方向，該八個(gè)帶注射活塞2的微通道構(gòu)成整個(gè)試劑的交替模塊；所述步進(jìn)電機(jī)3與絲杠5安裝在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I內(nèi)部，絲杠5上裝有滑塊，該滑塊可沿絲杠5方向運(yùn)動(dòng)且兩端開有通孔，所述通孔尺寸與各微通道尺寸相同，絲杠5與八個(gè)帶注射活塞2的微通道的軸線方向相互垂直，步進(jìn)電機(jī)3與絲杠5構(gòu)成系統(tǒng)動(dòng)力模塊；與八個(gè)帶注射活塞2的微通道以絲杠5相對(duì)稱，在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I另一側(cè)設(shè)置有廢液微通道4，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I與廢液微通道4構(gòu)成系統(tǒng)廢液回收模塊。
[0018]在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I中的八個(gè)其中含有注射活塞2的八個(gè)微通道中是包含有四種不同的生物試劑。如圖1直線型微流控DNA提取系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖俯視圖所示，在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)I中，分別包含有2-1到2-8的八個(gè)微通道。從上至下八個(gè)微通道分別包含為:通道2-1中為反應(yīng)物原液、通道2-2中為細(xì)胞裂解液、通道2-3中為鹽洗液、通道2-4至通道2-7中都是洗滌液、通道2-8中為洗脫液；步進(jìn)電機(jī)3控制絲杠5對(duì)注射活塞2進(jìn)行分時(shí)間段推進(jìn)，將八個(gè)通道中的試劑推入在系統(tǒng)中央絲杠5上的含有生物納米磁珠6的滑塊即反應(yīng)腔中，來(lái)完成整個(gè)生物反應(yīng)。[0019]整個(gè)的反應(yīng)原理為:首先通過(guò)注射活塞2的擠壓，把通道2-1中反應(yīng)物原液運(yùn)輸?shù)街醒牒猩锛{米磁珠6的滑塊中進(jìn)行初步反應(yīng)，之后通過(guò)步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠5推動(dòng)滑塊前進(jìn)，使得滑塊與通道2-2的對(duì)準(zhǔn)；然后通過(guò)注射活塞2的擠壓，把通道2-2中的細(xì)胞裂解液運(yùn)輸?shù)街醒牖瑝K中與反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，使動(dòng)植物的細(xì)胞膜裂解并且與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)變性，這樣反應(yīng)物中目標(biāo)DNA得以游離釋放，這時(shí)生物納米磁珠6可以將目標(biāo)DNA吸附上；同上述步進(jìn)電機(jī)與絲杠的工作原理，將中央滑塊依次對(duì)準(zhǔn)通道2-3至2-8的通道口，通過(guò)每個(gè)通道中的注射活塞2的擠壓，把相應(yīng)的試劑推入中央滑塊進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)質(zhì)是對(duì)之前粗提取的DNA先通過(guò)通道2-3中的鹽洗液進(jìn)行清洗，去除DNA中殘留可溶解鹽，再通過(guò)通道2-4至通道2-7的四個(gè)洗滌液進(jìn)行洗滌，去除DNA以外的RNA、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，最后通過(guò)通道2-8中的洗脫液進(jìn)行解離，把吸附在生物納米磁珠6上的DNA分離下來(lái)，得到純度和濃度均很高的DNA。
[0020]在如圖1直線型微流控DNA提取系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖俯視圖所示，在圖中右邊的結(jié)構(gòu)為整個(gè)系統(tǒng)的排液系統(tǒng)。右邊的結(jié)構(gòu)與左邊的反應(yīng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，每一次的試劑反應(yīng)都有相對(duì)應(yīng)的廢液排液通道。在整個(gè)排液系統(tǒng)通道中，都有吸水紙進(jìn)行廢液引導(dǎo)，通過(guò)吸水紙與重力作用，將每一次反應(yīng)的廢液從中央滑塊中排出，方便廢液收集，避免浪費(fèi)資源、污染環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)、注射活塞(2 )、步進(jìn)電機(jī)(3 )、廢液微通道(4)、絲杠(5 )，所述絲杠(5 )上安裝有滑塊，滑塊即為反應(yīng)腔體，生物納米磁珠(6)置于該滑塊中央；具體而言，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)中含有八個(gè)帶注射活塞(2)的微通道，該八個(gè)帶注射活塞(2)的微通道設(shè)置在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(I)長(zhǎng)度方向，該八個(gè)帶注射活塞(2 )的微通道構(gòu)成整個(gè)試劑的交替模塊；所述步進(jìn)電機(jī)(3 )與絲杠(5 )安裝在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)內(nèi)部，絲杠(5 )上裝有滑塊，該滑塊可沿絲杠(5)方向運(yùn)動(dòng)且兩端開有通孔，所述通孔尺寸與各微通道尺寸相同，絲杠(5)與八個(gè)帶注射活塞(2)的微通道的軸線方向相互垂直，步進(jìn)電機(jī)(3)與絲杠(5)構(gòu)成系統(tǒng)動(dòng)力模塊；與八個(gè)帶注射活塞(2)的微通道以絲杠(5)相對(duì)稱，在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)另一側(cè)設(shè)置有廢液微通道(4)，所述防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)與廢液微通道(4)構(gòu)成系統(tǒng)廢液回收模塊； 在防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)中的八個(gè)其中含有注射活塞(2)的八個(gè)微通道中是包含有四種不同的生物試劑；防腐蝕合金材料結(jié)構(gòu)(1)中，分別包含有2-1到2-8的八個(gè)微通道；從上至下八個(gè)微通道分別包含為通道2-1中為反應(yīng)物原液、通道2-2中為細(xì)胞裂解液、通道2-3中為鹽洗液、通道2-4至通道2-7中都是洗滌液、通道2-8中為洗脫液；步進(jìn)電機(jī)(3)控制絲杠(5)對(duì)注射活塞(2)進(jìn)行分時(shí)間段推進(jìn)，將八個(gè)通道中的試劑推入在系統(tǒng)中央絲杠(5)上的含有生物納米磁珠(6)的滑塊即反應(yīng)腔中，來(lái)完成整個(gè)生物反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，其特征在于:整個(gè)的反應(yīng)原理為，首先通過(guò)注射活塞(2)的擠壓，把通道(2-1)中反應(yīng)物原液運(yùn)輸?shù)街醒牒猩锛{米磁珠(6 )的滑塊中進(jìn)行初步反應(yīng)，之后通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(3 )轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠(5 )推動(dòng)滑塊前進(jìn)，使得滑塊與通道2-2的對(duì)準(zhǔn)；然后通過(guò)注射活塞(2)的擠壓，把通道2-2中的細(xì)胞裂解液運(yùn)輸?shù)街醒牖瑝K中與反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，使動(dòng)植物的細(xì)胞膜裂解并且與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)變性，這樣反應(yīng)物中目標(biāo)DNA得以游離釋放，這時(shí)生物納米磁珠(6)可以將目標(biāo)DNA吸附上；同上述步進(jìn)電機(jī)與絲杠的工作原理，將中央滑塊依次對(duì)準(zhǔn)通道2-3至2-8的通道口，通過(guò)每個(gè)通道中的注射活塞(2)的擠壓，把相應(yīng)的試劑推入中央滑塊進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)質(zhì)是對(duì)之前粗提取的DNA先通過(guò)通道2-3中的鹽洗液進(jìn)行清洗，去除DNA中殘留可溶解鹽，再通過(guò)通道2-4至通道2-7的四個(gè)洗滌液進(jìn)行洗滌，去除DNA以外的RNA、蛋白質(zhì)雜質(zhì)，最后通過(guò)通道2-8中的洗脫液進(jìn)行解離，把吸附在生物納米磁珠(6)上的DNA分離下來(lái)，得到純度和濃度均很高的DNA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向PCR檢測(cè)的直線型微流控DNA提取系統(tǒng)，其特征在于:在整個(gè)排液系統(tǒng)通 道中，都有吸水紙進(jìn)行廢液引導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK103923817SQ201410143922
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】吳堅(jiān), 于倫, 王富吉, 陳濤 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)