磁性分离制造技术

披露了用于对顺磁性珠粒进行磁性分离而用于生物分子的分离和处理的装置、系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】磁性分离相关申请的交叉引用本申请要求2013年11月25日提交的美国临时申请序列号61/908,473的权益，该申请通过引用以其全部内容结合在此。背景生物分子的分离是任何样品加工系统的关键部分。对于所有生物化学过程来说，靶样品的分离和纯化是其成功的关键。生物化学分析过程中的限制-焦磷酸测序、核酸连接、聚合酶链式反应、数字PCR、qPCR、核酸测序、蛋白检测/蛋白强化、遗传珠涂覆、稀少细胞检测以及细胞富集-并且不限于这些，归因于靶标的起始浓度以及分析中使用的反应样品内存在的生物化学抑制剂的水平。对于大多数生物化学分析，要对样品进行一系列预分析步骤以从最初样品中分离靶标并且去除生物化学抑制剂。典型地，这些步骤是费时和费力的并且最终降低靶标的起始浓度。—种样品纯化方法利用旋转离心柱。然而，旋转离心柱需要多个离心步骤，并且因此不可与自动化DNA文库制备平台整合。类似地，用于从琼脂糖凝胶中纯化核酸片段的纯化技术也需要多个离心步骤以实现核酸分离。用于样品纯化的一项技术是基于顺磁性珠粒的纯化。该方法提供了一种可提供改进的DNA恢复率和可调缓冲条件的途径，这些条件可以用于选择性地结合特定的DNA片段大小。该基于顺磁性珠粒的纯化是一种静态孔分批法。当前的方法涉及将珠粒混合物-顺磁性珠粒和一种缓冲液-连同最初样品移液至微量滴定板的孔中。将该溶液移液、混合、并在室温下孵育以使DNA结合至这些珠粒。然后将该微量滴定板置于磁性板上。具有该结合的DNA的这些珠粒移动到该板的边缘并且被磁体保持。接下来，使用移液管将上清液(包含废物)去除并且丢弃。然后进行多个洗涤步骤以去除存在于珠状小球上/处的残余废物。将乙醇移液至含有该珠状小球的板，孵育并且然后使用移液管去除。重复该洗涤步骤两次。然后添加洗脱缓冲液。将该板从该磁性板中移除，并且通过移液管混合将该洗脱缓冲液混合。将该微量滴定板放回到该磁性板上。然后，使用移液管将含有经纯化的DNA的洗脱液取出。该基于顺磁性珠粒的方案是一项劳动密集型过程，并且其自动化是复杂的。移液步骤数量多还导致最初和最终样品体积大，从而导致每数据点的高试剂成本。—种应用并且不限于该应用是为了用于下一代测序平台的改进的样品纯化。很多下一代测序平台需要多个由特定范围内的碱基对长度的DNA片段组成的DNA文库。此外，这些DNA片段需要用特定核苷酸序列(接头)进行标记以使得使用PCR对这些序列进行扩增并且使得这些文库片段退火至测序仪流动池。当在单一流动池内复用样品时，还可以向这些DNA片段中添加序列特异性指标以识别单独样品。DNA的标记片段化(tagmentat1n) (DNA被片断化并用接头进行标记)以及常用接头和指标的添加在两个单独的生物反应中实现。在这些反应后，清洁该DNA文库以移除过量的核苷酸、酶、引物、盐及其他污染物。因此，标记片段化DNA、纯化经标记片段化的DNA、添加常用接头和指标以及纯化最终文库产物所需要的工作流程是复杂且劳动密集型的。本文概述的系统和方法可有助于实现样品处理，该样品处理可减少(在某些实施例中可去除)污染并且可实现低体积、高通量、低成本和/或高样品浓度。概述复合液体池处理系统用于进行样品处理，并且因此通常包括从周围样品中磁力分离目标分子的能力。高效磁性分离在样品和试剂体积较小、单个细胞中的靶分子数目也相应较小的复合液体池中特别重要。虽然针对复合液体池处理的应用而对在此处描述的某些具体实施例进行了优化，所述的装置和方法也广泛适用于具有和不具有复合液体池的系统。披露了用于对顺磁性珠粒进行磁性分离而用于生物分子的分离和处理的装置、系统和方法。附图简述图1是一种液体处理系统的不意图。图2A-C展示了图1的液体处理系统的歧管层。图3A-E展示了图1的液体处理系统的磁体层。图4展示了图1的液体处理系统的管导层。详细描述如在先前的申请(如美国专利公开号US 20120045765、美国专利公开号US20130280726、PCT公开号WO 2012011091、PCT公开号WO 2013111016和PCT公开号WO2014083435，所有这些专利特此通过引用以其全文结合在此)中所解释的，可使用流体处理系统生成复合液体池。这种流体处理系统可具有用于吸取和分配液体的液体导管。这些液体导管可以移动并对准用于从现有的复合液体池中或从其他位置或结构中吸取和分配流体的特定位置。在一些实施例中，有利的是具有共同作用的多个液体导管。这些液体导管可以布置成任何形式，例如布置成一条线、矩形或笛卡尔网格或六边结构。每个液体导管通常具有工作端，可从该工作端分配液体，并且可将液体吸入工作端。这些液体导管可以是毛细管，即具有亲水性的内表面以及必要的几何形状而通过毛细作用吸入水溶液或纯水。可替代地，在工作端的对侧，这些液体导管可以附接到能够产生足以吸入液体或空气的负压的栗上。这种栗还可以被构造成产生正压以将液体从所述导管的工作端分配出去。不管液体导管是否能够产生毛细作用，都可以包括栗。在许多生化实验方案中，从较大的生物样品中分离目标生物分子(例如DNA)是有用的或必需的。用于这种分离的一种方便的方法是通过使目标分子与磁性珠粒在溶液中结合，施加磁场而使珠粒与其结合的目标分子固定，并且使洗涤溶液流经固定化的珠粒以除去除了固定结合的目标分子以外的其他原始样品材料。一旦目标分子已被如此分离，可以去除磁场，并且释放目标分子用于进一步的处理。这种磁性分离可在如上所述的流体处理系统中来完成。一个或多个磁体可与各液体导管相关联。磁体可以连接到致动器或能够在至少两个位置之间移动各磁体的致动器，在第一个位置处，磁体与液体导管间隔开，在第二位置处，磁体与液体导管并置。在一些实施例中，两个磁体可与各液体导管相关联。磁体可以沿着导管的流动轴线的方向而间隔开。将磁体沿着导管的流动轴线的方向而间隔开可以提高分离效率。流过第一个磁体时未被固定的任何珠粒随后会流过第二个磁体。鉴于给定的珠粒在经过单个磁体时无法被固定的可能性较小，珠粒在经过两个磁体时无法被固定的可能性会更小，是较小可能性的平方。这种效率的提高在处理复合液体池时是有利的，因为所涉及的体积如此之小。当用较大量液体进行处理时，不能使一小部分磁性珠粒固定化不用太多关注。自然地，如果需要更高效的固化化，可以使用串联的三个、四个或更多的磁体。在图1中展示了这种流体处理系统的一个实施例。系统I具有三层:歧管层2、磁体层3和管导层4。为了清楚起见，示出了没有液体导管的系统。图2A单独地展示了歧管层2。歧管层2包括四个通常是线性的模块201、202、203、204，各模块具有六个输入口 205。图2B示出了单独的一个单线性模块204，可从模块204的顶部看到其输入口 205。图2C示出了同一个线性模块204，其近壁面被去除以展现模块的内部。各输入口 205连接到将流体路径分成四个输出口的支管206。输出口位于歧管层2面向磁体层3的一侧。因此，歧管层2将总共二十四条输入管线分成九十六条输出管线。而在一些实施例中，歧管可构成所展示的单独的线性模块，在另一些实施例中，歧管可以是一个单一元件，在某些情况下是整体件或整合件。在一些实施例中，歧管可由如图2A-C所示可以是线性的或可以不是线性的较小的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，该系统包括：多个液体导管，每个液体导管限定流动轴线；针对每个液体导管，与该液体导管相关联的至少两个磁体，该至少两个磁体在与由相该关联的液体导管限定的流动轴线平行的方向上彼此间隔开；以及与这些磁体相关联的至少一个致动器，该至少一个致动器能够使每个磁体采取第一位置或第二位置，其中，在该第一位置中，在与由该相关联的液体导管限定的流动轴线垂直的方向上，该磁体与该相关联的液体导管分隔开；在该第二位置中，该磁体与该相关联的液体导管并置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·巴雷特，尼尔·奥基夫，布莱恩·查克，诺埃尔·希尔，
申请(专利权)人：基因细胞生物系统有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE