用于基于颗粒的生物测定的过筛垂直流系统技术方案

用于基于颗粒的生物测定的过筛垂直流系统。本发明专利技术涉及一种在基于颗粒的制备性测定和分析性测定中用于液体移除的装置。该装置利用多孔膜将液体容纳在测定的反应室中。一旦膜与可拆卸的吸收垫接触，该膜就能使液体流通过。多孔膜和吸收垫的组合使用允许通过毛细力有效地移除废液，从而将由残留液体引起的遗留污染最小化。本发明专利技术还涉及包含该装置的阵列和使用该装置的测定方法。通过利用这种装置进行基于颗粒的固相萃取，可以在过筛平台上分离高纯度的DNA。在过筛装置上运行基于颗粒的ELISA，以分析具有降低的背景和更大的信号背景比的蛋白质和细胞。此外，已经发现具有3x4筛阵列的过筛装置的高通量潜力，这种筛阵列允许多个样品并行处理。

Screening Vertical Flow System for Particle-based Bioassay

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于颗粒的生物测定的过筛垂直流系统
本专利技术总体上涉及一种过筛垂直流装置，该装置用于在基于颗粒的测定中、尤其是生物测定中进行有效的液体交换。过筛平台是本专利技术过筛装置的一部分，该平台利用多孔膜筛出颗粒，并利用吸收垫通过毛细力移除废液。多孔膜能够将液体容纳在反应室中，并且当废液与吸收垫接触时也允许废液流通过。
技术介绍
基于颗粒的系统已经在许多制备性生物测定和分析性生物测定中被广泛采用。基于颗粒的系统有几个优点。首先，颗粒为分子结合提供固体基质。靶分子可以非特异性地吸附到颗粒上，例如DNA吸附到二氧化硅颗粒上。或者，它们可以通过配体-受体相互作用与颗粒特异性结合以进行互补杂交。例如，在诸如免疫测定的应用中，抗体缀合的颗粒可以结合靶分子。寡核苷酸缀合的颗粒用于DNA文库制备以进行高通量测序。其次，具有独特性质如颜色、大小和电荷的颗粒是标记靶分子或细胞的有用标签。例如，荧光颗粒通常用作多重检测的条形码。第三，颗粒具有大的表面-体积比，因此少量的颗粒将为固相反应提供足够的表面积。最后，颗粒容易分散在液体中，并且通过离心力或磁力容易与溶液相分离。典型的基于颗粒的测定需要几个液体交换步骤。在与靶分子结合后，首先通过离心力或磁力将颗粒与液相分离。接下来，使用液体处理装置(通常是移液管或真空抽吸器)以从颗粒中移除废液。之后，加入新试剂，并将颗粒再分散。存在与这种液体交换过程相关的许多问题，这些问题可能潜在地损害基于颗粒的测定的性能。首先，难以从颗粒中完全除去液体。由于表面张力，少量液体将粘附到颗粒表面。此外，液体也会被截留在颗粒之间的间隙中。即使在几轮洗涤之后，残留的液体也会显著地造成污染。在使用二氧化硅颗粒分离的DNA中观察到这种污染，这由其异常的260/280和260/230比率证明。其次，虽然向颗粒中加入液体相对容易，但是从颗粒中回收液体需要更高水平的实践技能。需要仔细地定位液体处理装置，以便可以在不干扰颗粒的情况下移除最大量的废液。如果在残留物中留下太多的液体，将导致高水平的遗留污染。如果颗粒与废液一起被意外地除去，将导致产率低或检测灵敏度低。因此，基于颗粒的系统的性能经常受到液体交换过程中残留试剂引起的遗留污染的影响。因此，需要有效地将基于颗粒的测定的颗粒与各测定步骤中使用的液体分离。因此，本领域需要一种装置，该装置能够有效地移除废液，从而实现与传统方法相比更有效的液体交换并且将遗留污染最小化。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，制成了在基于颗粒的分析系统中用于液体移除的装置，包括(a)室，所述室具有用于添加颗粒、液体和任选的其他材料的至少一个开口，并且所述室具有用于从所述室移除液体的至少一个其他开口；(b)多孔膜或筛状膜，所述多孔膜或筛状膜附着至所述室，覆盖用于移除液体的至少一个开口，以防止液体在不与吸收垫接触时流出所述室；其中所述膜具有孔或洞，其直径小于测定中所用颗粒的粒径；以及(c)膜可拆卸的液体吸收垫，所述液体吸收垫可被附着至该膜的不面向内室的外侧并且从所述外侧分离。有利地，根据本专利技术的装置可用于有效地从颗粒移除废液。通过吸收垫的毛细管驱动的液体交换过程能够有效地从颗粒分离(“擦除”)废液，从而减少任何遗留污染。吸收垫可提供被动泵送机制用于简单流体处理。相反，通过离心力或磁力的常规液体交换将由于表面张力而在颗粒表面上留下大量液体，导致高水平的污染。用装置中包含的吸收垫进行移除允许反应在流体处理室中孵育预定的持续时间，同时吸收垫与膜分离。吸收垫在与膜接触时移除废液。它还允许被动流体泵送，这消除了使用庞大且昂贵的外部流体控制系统。本专利技术的实施方案有利地提供了用于在基于颗粒的系统中的液体交换的毛细管驱动的垂直流平台。这种称为“过筛(sieve-through)”的平台由反应单元和吸收垫组成(图1)。过筛平台的关键特征是形成反应室底部的多孔膜。尽管膜是多孔的，但由于表面张力，膜能够将液体容纳在反应单元中。然而，当膜与吸收垫接触时，由吸收垫提供的毛细力将通过孔将液体拉出反应单元。膜的孔小于测定中所用颗粒的直径。结果，在通过孔除去废液的过程中，颗粒将被筛出来并保留在膜上，因此称为“过筛”。根据本专利技术的第二方面，提供了根据本专利技术第一方面的装置的阵列，其中所有或多个装置的膜可以同时或以交错顺序与单个吸收垫或多组吸收垫接触。有利地，阵列提供了本专利技术的实施方案，其中该实施方案具有通过提供筛阵列而用于高通量分析的可能，所述筛阵列允许并行地同时分析多个样品。过筛阵列可以显著改善基于颗粒的系统的性能。根据本专利技术的第三方面，还提供了制备性测定或定量测定方法，包括以下步骤：(a)提供室，所述室具有用于添加颗粒、液体和任选的其他材料的至少一个开口；并且所述室具有用于从被多孔膜或筛状膜覆盖的所述室移除液体的至少一个其他开口(b)将颗粒和至少一种液体与样品材料和任选的试剂和/或其他材料的制剂一起填充到所述室中；(c)在所述室中进行反应，其中所述颗粒与样品材料的制剂反应或相互作用，而没有任何实质的液流通过所述膜；(d)在所述膜与位于所述膜的不面向内室的外侧处的吸收垫接触之后，通过使流穿过所述膜，经由所述多孔膜或筛状膜移除所述反应液体和任选溶解的副产物；(e)任选地添加液体至所述室；以及(f)检测或收集已经与所述颗粒反应的样品材料。该方法利用了根据本专利技术的第一方面的流体处理装置。有利地，本专利技术的方法可用于处理基于颗粒的酶联免疫吸附测定(ELISA)中的液体交换。通过有效“筛分”移除液体的本专利技术方法允许在ELISA过程中移除废液，导致低背景。该方法可用于多种具有液体移除步骤的测定，并不限于定量测定，也可用于制备性测定。因此，一个实施方案涉及方法，其中颗粒与样品材料相互作用以形成通过粘附或化学结合而被颗粒标记的样品材料。有利地，这些标记的材料可以容易地从反应溶液中分离并且在进一步使用之前洗涤。根据本专利技术的第四方面，提供了一种制备性测定或定量测定方法，该方法包括以下步骤：(a)提供室，所述室具有用于添加颗粒、液体和任选的其他材料的至少一个开口；并且所述室具有用于从被多孔膜或筛状膜覆盖的所述室移除液体的至少一个其他开口；(b)将颗粒形式的样品材料或固定在液体制剂中的颗粒上的样品材料和任选的试剂或填料填充到所述室中；(c)在所述膜与位于所述膜的不面向内室的外侧处的吸收垫接触之后，通过使流穿过所述膜，经由所述多孔膜或筛状膜移除所述液体和任选溶解的物质；(d)任选地添加液体至所述室；以及(e)检测或收集颗粒形式的所述样品材料或固定在颗粒上的所述样品材料。根据本专利技术的该方法，可以以简单的方式分离和/或洗涤已经呈颗粒形式的样品材料或被加标签至颗粒的样品材料。因此，该方法甚至允许分析诸如细胞等的“天然颗粒”。有利地，液体移除或交换非常简单。定义本文所用的以下词语和术语应具有所指示的含义：本领域技术人员将理解，除了具体描述的那些之外，本文所述的专利技术易于进行变化和修改。应当理解，本专利技术包括所有这些变化和修改。本专利技术还包括在本说明书中单独或共同提及或指出的所有步骤、特征、组合物和化合物，以及任何和所有组合或任何两个或多个所述步骤或特征。如本文所用，术语“测定”是指实验室医学、药理学、环境生物学和分子生物学中的研究(分析)程序，用于定性评估或定量测量目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在基于颗粒的测定系统中用于液体移除的装置，包括a)室，所述室具有用于添加颗粒、液体和任选的其他材料的至少一个开口，并且所述室具有用于从所述室移除液体的至少一个其他开口；b)多孔膜或筛状膜，所述多孔膜或筛状膜附着至所述室，覆盖用于移除所述液体的所述至少一个开口，以防止液体在不与吸收垫接触时流出所述室；其中所述膜具有孔或洞，所述孔或洞的直径小于所述测定中所用颗粒的粒径；以及c)液体吸收垫，所述液体吸收垫可被附着至所述膜的不面向内室的外侧并且从所述外侧分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.04 SG 10201700040Y1.一种在基于颗粒的测定系统中用于液体移除的装置，包括a)室，所述室具有用于添加颗粒、液体和任选的其他材料的至少一个开口，并且所述室具有用于从所述室移除液体的至少一个其他开口；b)多孔膜或筛状膜，所述多孔膜或筛状膜附着至所述室，覆盖用于移除所述液体的所述至少一个开口，以防止液体在不与吸收垫接触时流出所述室；其中所述膜具有孔或洞，所述孔或洞的直径小于所述测定中所用颗粒的粒径；以及c)液体吸收垫，所述液体吸收垫可被附着至所述膜的不面向内室的外侧并且从所述外侧分离。2.根据权利要求1所述的装置，其中液体可以通过垂直流从所述室移除，并且用于添加试剂的所述至少一个开口位于所述室的顶部或上部，并且用于从所述室移除液体的所述至少一个其他开口位于所述室的底部或下部。3.根据权利要求2所述的装置，其中液体通过所述膜的所述流是在与所述吸收垫接触后的被动流。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述膜在与所述液体吸收垫接触时变得对所述液体是可渗透的。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述室是用于在液体中进行化学反应或生化反应的反应室。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述膜是微孔膜。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述膜防止所述液体从所述室流出，其中滞留时间超过60分钟。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述膜具有0.05μm至50μm大小的孔或洞。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述膜由非吸收性聚合物制成。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，选自聚碳酸酯、聚酰胺、变性聚丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚氯醚、热塑性聚醚、缩醛聚合物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸正丁酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚乙酸乙烯酯、芳香族聚醚和脂肪族聚醚、纤维素酯、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、多孔橡胶、聚(环氧乙烷)、聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙烯醇)、聚(苯乙烯磺酸钠)、聚乙烯苄基三甲基氯化铵、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(异丁基乙烯基醚)、聚异戊二烯、聚烯烃、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺和聚氨酯。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述吸收垫由亲水材料制成。12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述基于颗粒的测定是制备性生物测定或分析性生物测定。13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述颗粒任选地被官能化并且选自二氧化硅颗粒、聚合物颗粒、磁性颗粒或超顺磁性颗粒。14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述颗粒沉积在所述膜上或沉积在所述室的内壁上。15.一种根据前述权利要求中任一项所述的装置的阵列，其中所有或多个装置的所述膜可以同时或以交错顺序与单个吸收垫或多组吸收垫接触。16.根据权利要求15所述的阵列，其中所述阵列由孔板组成，其中所述膜通过粘合剂、双面胶带、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或所述膜与板底部的热结合附...

【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，张翼，李玉山，A·法温，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG