專利名稱：一種生物大分子純化回收的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物大分子純化回收的方法及其裝置。此方法及裝置可應用于分子生物學的領域。
背景技術：
DNA、蛋白質(zhì)、DNA-蛋白復合物等生物大分子的切膠回收是生物實驗室的一項常規(guī)操作，比如PCR產(chǎn)物、酶切產(chǎn)物、標記產(chǎn)物等的純化，表達蛋白質(zhì)、DNA-蛋白復合物、RNA-蛋白復合物等的分離純化等。
目前，DNA分子純化回收的方法主要有兩種，一種是常規(guī)的實驗室方法電泳→切膠→融膠→酚氯仿抽提→乙醇沉淀→溶解，這種方法操作步驟繁瑣，對操作人員的技術和熟練程度有一定要求，且涉及有毒化學試劑，并存在一定量的樣品損失，因而不適于微量樣品的純化回收。另一種方法是商品試劑盒方法電泳→切膠→融膠→離心過柱→洗脫溶解，這種方法同樣也對操作人員有一定技術要求，同樣存在一定量的樣品損失，對微量樣品的純化回收不利，而且現(xiàn)有的試劑盒價格較昂貴，不易普及[盛小禹譯.DNA及RNA基本實驗技術.北京科學出版社.2002.Frederick Ausubel et al.ShortProtocols in Molecular Biology.John Wiley & Sons，Inc.，Publishers，2000]。
目前，蛋白質(zhì)分子的純化回收方法主要有沉淀法、凝膠過濾法、電泳法、離子交換層析法、親和層析法等多種方法[Richard J.Simpson.Purifyingproteins for proteomicsa Laboratory Manual.Cold Spring HarborLab(CSHL)Press，2004]，這些方法有的操作復雜，耗時較長，有的回收效率低，且容易導致蛋白變性，有的需要低溫條件。缺乏一種操作簡便，快速有效的蛋白回收純化方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物大分子純化回收的方法和依此方法設計的將生物大分子的分離和純化一次完成的裝置，簡化生物大分子純化回收的操作步驟，避免操作中有毒化學試劑的使用，同時提高樣品的回收率，降低樣品回收成本，并提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作簡便，易于實現(xiàn)自動化，并可用于微型系統(tǒng)的生物大分子純化回收裝置。
本發(fā)明提供的一種生物大分子純化回收的方法，其特征在于該方法利用電泳電極的選擇性切換，通過電泳方式首先將生物大分子分離，然后將待回收純化的生物大分子導入收集池，從而實現(xiàn)生物大分子的回收純化。
具體而言，實施樣品純化回收時，首先在位于主泳道兩端的電極上加載電壓，使得樣品在主泳道上得以分離。同時通過光學檢測方法監(jiān)測泳動生物大分子條帶的位置，當待回收純化的生物大分子條帶與其它條帶完全分離開以后，通過選擇性地切換電極，將待回收純化的生物大分子引入最近的分支管道，并最終導入對應的收集池，完成樣品的純化回收。整個電泳過程涉及兩個以上的電極和電極的選擇性切換；電極的切換是由待純化回收的生物大分子的電泳條帶位置決定的。在電泳管道中填充固態(tài)篩分介質(zhì)，如瓊脂糖凝膠；管道終端的加樣池和收集池中充入電泳緩沖溶液，如TBE。
本發(fā)明還提供了一種實施上述生物大分子純化回收方法的裝置，該裝置包括加工有分支形狀管道和若干電極的電泳部件，監(jiān)測生物大分子電泳條帶位置的監(jiān)測部件和控制電極開關控制電路部件。其特征在于其電泳部件包含一個主分離管道和一個或一個以上的分支管道，在每個管道終端的小池內(nèi)均有電極；電極可以通過插入方式與小池中的緩沖液接觸，也可通過濺射或電鍍加工工藝固定于小池底部直接與小池中的緩沖液接觸。位于收集池內(nèi)的電極或者外面包覆一層半透膜，或者與分支管道之間隔離一層半透膜的物質(zhì)。
本發(fā)明與目前常用的生物大分子純化回收方法相比，簡化了生物大分子純化回收的操作步驟，避免了操作中有毒化學試劑的使用，同時提高了樣品的回收率，降低了樣品純化回收的成本。另外，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，易于實現(xiàn)集成化和自動化。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電泳部件立體結(jié)構(gòu)視圖。
圖3為圖2所示的電泳部件底層電極基片平面視圖。
圖4為圖2所示的電泳部件中間管道和腔體的中間層平面視圖。
圖5為圖2所示的電泳部件上層蓋片平面視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
圖1為本發(fā)明裝置示意圖，該裝置利用具有分支形狀電泳管道和特定排布電極的電泳部件1驅(qū)動樣品中生物大分子的泳動分離，通過監(jiān)測部件2監(jiān)控電泳部件1中電泳條帶的位置，并反饋給控制部件3，利用控制部件3中的控制電路控制電泳部件1上各電極的開關和所加電壓的大小。
圖2為本發(fā)明實施例的電泳部件立體結(jié)構(gòu)視圖。該部件包含三層結(jié)構(gòu)，加工有特定排布電極的基片4位于底層，中間層為加工有分支形狀電泳管道和腔體的管道層5，最上層為加工有相應小孔的蓋片6。
圖3為本發(fā)明實施例的電泳部件底層電極基片平面視圖?；虚g區(qū)域排布有實現(xiàn)分離和收集的各個電極，依次為加樣電極7、條帶整形電極8、回收樣品的定位電極9、收集電極10和主分離電極12。外圍是各電極引出的與控制電路相連接的連接電極11。
圖4為本發(fā)明實施例的電泳部件加工有分支形狀電泳管道和腔體的管道層平面視圖。根據(jù)功能不同，純化回收電泳管道14和參考電泳管道15具有不同形狀。參考電泳管道15為單一直管道，兩端分別有加樣池13和廢液池17；純化回收電泳管道14除了主分離管道兩端的加樣池13和廢液池17外，則比參考電泳管道15多一些分支管道和收集池16，如圖所示本實施例中主分離管道有三個分支管道和相應的收集池。
圖5為本發(fā)明實施例的電泳部件上層蓋片平面視圖。蓋片層包含便于加樣和取樣的加樣孔18，收集孔19和廢液孔20。加樣孔18的位置應對應于管道層5中的加樣池13，收集孔19應對應于純化回收電泳管道14上的分支管道和收集池16，而廢液孔20應對應于管道層3上的廢液池17。
實施樣品純化回收時，首先在電泳部件1的兩個加樣孔18中分別加入樣品，與純化回收電泳管道14相通的加樣孔中加入待純化回收的樣品液，與參考電泳管道15相通的加樣孔中加入?yún)⒖紭悠芬海缓笤诩訕与姌O7和樣品條帶整形電極8之間加載適當方向和強度的電壓，使樣品液中的生物大分子迅速富集在樣品條帶整形電極8上，形成一條細長狹窄易于分辨的樣品條帶。完成樣品條帶整形后，切換電極，在加樣電極7和主分離電極12之間加載適當方向和強度的電壓，使得樣品在主泳道上得以分離。同時通過光學檢測方法監(jiān)測泳動的生物大分子條帶的位置，當待回收純化的生物大分子條帶到達適當?shù)奈恢煤?，通過選擇性地切換電極，將待回收純化的生物大分子富集于距離最近的定位電極9上。最后在定位電極9和對應分支收集管道終端的回收電極10之間加載適當方向和強度的電壓，將富集于定位電極9上的待回收生物大分子條帶導入對應的收集池，完成樣品的純化回收。該過程完成生物大分子的分離后，直接將待回收的生物大分子導入緩沖液中，省去了常規(guī)實驗方法中切膠、融膠，然后去膠純化的步驟。所收集的生物大分子樣品，可直接用于后續(xù)的分子生物學操作，如測序、克隆、標記、擴增、限制性酶切及體外轉(zhuǎn)錄翻譯等。顯然本發(fā)明提供的回收裝置將分離和純化一次完成，優(yōu)于現(xiàn)有的方法和裝置。
權利要求
1.一種生物大分子純化回收的方法，其特征在于所述的方法是利用電泳電極的選擇性切換通過電泳方式將待回收純化的生物大分子導入收集池，從而實現(xiàn)生物大分子的純化回收。
2.按照權利要求1所述的生物大分子純化回收的方法，其特征在于所述的回收方法首先在位于主泳道兩端的電極上加載電壓，使得樣品在主泳道上得以分離；同時通過光學檢測方法監(jiān)測泳動生物大分子條帶的位置，當待回收純化的生物大分子條帶與其它條帶完全分離開以后，通過選擇性地切換電極，將待回收純化的生物大分子引入最近的分支管道，并最終導入對應的收集池，完成樣品的純化回收。
3.按照權利要求1或2所述的生物大分子純化回收的方法，其特征在于電泳管道中填充固態(tài)篩分介質(zhì)，管道終端的加樣池和收集池中均充入電泳緩沖液。
4.按照權利要求1所述的生物大分子純化回收的方法，其特征在于整個電泳過程涉及兩個以上的電極和電極的選擇性切換；電極的切換是由待純化回收的生物大分子的電泳條帶位置決定的。
5.實施如權利要求1所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于該裝置由加工有分支形狀管道和排布電極的電泳部件(1)，監(jiān)測生物大分子電泳條帶位置的監(jiān)測部件(2)和控制電極開關的控制電路部件(3)構(gòu)成；其中電泳部件包含一個主分離管道和一個或一個以上的分支管道，在每個管道終端的小池內(nèi)均有電極；電極通過插入方式與小池中的緩沖液接觸，或通過濺射或電鍍加工工藝固定于小池底部直接與小池中的緩沖液接觸。
6.按照權利要求5所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于所述的電泳部件為三層結(jié)構(gòu)加工有排布電極的基片位于底層(4)、中間層為加工有分支形狀的電泳管道和腔體的管道層(5)和加工有相應小孔的上層蓋片(6)。
7.按照權利要求6所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于底層基片(4)的中間區(qū)域依次排有加樣電極(7)、條帶整形電極(8)、回收樣品的定位電極(9)、收集電極(10)和主分離電極(12)；外圍是各電極引出的與控制電路相連接的連接電極(11)。
8.按照權利要求6所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于在加工有分支形狀電泳管道和腔體的管道層中，參考電泳管道(15)為單一直管道，兩端分別有加樣池(13)和廢液池(17)；純化回收電泳管道(14)比參考電泳管道(15)多一個或一個以上的分支管道和收集池。
9.按照權利要求6所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于所述的蓋片層包含加樣和取樣的加樣孔(18)、收集孔(19)和廢液孔(20)；加樣孔(18)位置對應于管道層(5)中的加樣池(13)，收集孔(19)對應于純化回收電泳管道(14)上的分支管道和收集池(16)，而廢液孔(20)對應于管道層(3)上的廢液池(17)。
10.按照權利要求6所述的生物大分子純化回收裝置，其特征在于位于收集池內(nèi)的電極或者外面包覆一層半透膜，或者與分支管道之間隔離一層半透膜的物質(zhì)；所述的半透膜僅能通透小分子物質(zhì)。
全文摘要
一種生物大分子純化回收的方法及裝置，所述的方法是利用電泳電極的選擇性切換通過電泳方式將待回收純化的生物大分子導入收集池，從而完成生物大分子的回收純化。首先在位于主泳道兩端的電極上加載電壓，使得樣品在主泳道上得以分離。同時通過光學檢測方法監(jiān)測泳動生物大分子條帶的位置，當待回收純化的生物大分子條帶到達適當?shù)奈恢煤螅ㄟ^適當?shù)厍袚Q電極，將待回收純化的生物大分子引入最近的分支管道，并最終導入對應的收集池。本發(fā)明提供了一種將生物大分子的分離和純化一次完成的裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，容易實現(xiàn)集成化和自動化的特點。本發(fā)明可應用于分子生物學中核酸、蛋白質(zhì)以及核酸－蛋白質(zhì)復合物等的純化回收。
文檔編號B01D57/02GK1695775SQ20051002425
公開日2005年11月16日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權日2005年3月9日
發(fā)明者趙建龍, 李剛, 冉瑞, 金慶輝 申請人:中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所