用于生物分子的可逆固定化的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于可逆固定化生物分子的设备(1)。所述设备(1)包括容器(2、21)，所述容器可填充有包含生物分子的液体(6)，并且所述容器具有开口(23)和阀门(20)。用于可控制液体(6)排空的所述阀门(20)可通过闭合机构打开和闭合。可以固定化，特别是可以可逆地固定化生物分子的磁性粒子(3)可以可自由移动地布置在容器(2、21)中。用于将磁性粒子(3)固定在容器(2、21)中的磁体(5)布置在容器(2、21)中，其中，液体(6)可在阀门(20)的打开状态下通过开口(23)从容器(2、21)中移除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物分子的可逆固定化的设备和方法
本专利技术涉及根据独立权利要求1的前序的用于生物分子的可逆固定化设备。本专利技术进一步涉及根据独立权利要求16的前序的用于生物分子的可逆固定化方法。本专利技术进一步涉及根据独立权利要求18的前序的用于生物分子的自动处理的装置，该装置包括用于生物分子的可逆固定化的设备。
技术介绍
许多用于纯化DNA和其他生物分子的方法是目前已知的。DNA提取(即，使DNA在非极性环境中沉淀)是纯化的一种。也可以通过离心(例如细胞破碎后)或电泳方法使DNA纯化。生物分子也可以通过不溶性载体上的固定化来合成和纯化。用于固定生物分子的常见基底是玻璃和其他不太常见的基底，如金、铂、氧化物、半导体和各种聚合物基底。“磁珠净化”和“磁珠标准化”是广泛应用的核酸的固定化、纯化和浓度调节方法。这些方法的典型应用领域是DNA测序或DNA检测(例如通过PCR、聚合酶链式反应)背景下的样品制备。在现有技术中，磁性粒子通常由包围容器的环形磁体保持在容器中。这使得含有杂质的溶液能够被吸出，而带有键合生物分子的磁性粒子则留在容器中。磁性粒子(磁珠)在1995年由Whitehead研究所开发用于PCR产物纯化。磁性粒子是顺磁性的并且例如可由涂有铁的聚苯乙烯组成。带有羧基的各种分子可附着在铁上。这些羧基能可逆地键合DNA分子。这样做就使DNA分子固定化了。使用磁性粒子的方法通常包括以下步骤。首先，使PCR产物与磁性粒子键合。随后，使带有附着的PCR产物的磁性粒子从杂质中分离(例如，这一步骤通过从固体中吸出溶液来实现)。然后洗涤带有附着的PCR产物的磁性粒子。洗涤后，PCR产物被从磁性粒子中洗脱并转移到新的板上。在全自动处理中，在分离过程中引入原料后，将必要的试剂自移液到样品，并将其通过吸头(pipettetip)再次移除。磁性粒子键合的核酸收集在空腔的底部和边缘，并根据惯例，通过优化的上下吸液再次溶解。最后，将DNA或RNA洗脱到带盖的单独的器皿中，以便直接储存或进一步应用。因此，这些步骤需要重复添加和移除液体或试剂。这通常是通过使用一次性吸头移液到微量滴定板(96个或更多样品)来实现的。因此，这些方法有一个很大的缺点，即需要消耗大量的吸头(因为必须在每个步骤之后更换吸头)。此外，各种配量方法可从最新技术得知。例如，Dispendix的I-DOT技术(“即时按需滴定技术”)，该技术只是一个分配系统。这种液体分配系统是基于带有所谓“孔(well)”的微量滴定板，该微量滴定板底部有直径为几微米的开口。液体因毛细力而保持在孔里。从上方到充满液体的孔的明确定义的压力脉冲会形成精确体积的液滴，该液滴通过孔的下部开口分配。因此，尽管分配系统可分配精确在纳升范围内的液体量，但不能纯化生物分子。通过US8,877,145B2已知一种分配设备。在该设备中，液体由具有液体储存器的毛细管所保持。通过施加液压克服了毛细力，从而可分配精确量的液体。通过US4,111,754已知一种设备，其中用于表面放大的塑料结构布置在毛细管中。在此毛细管中，液体由毛细力所保持，并且抗原或抗体可以粘附在塑料结构上。这样，抗原或抗体就可在塑料表面固定化。然后加入洗涤液可除去杂质。该设备的缺点是抗原和抗体在毛细管内键合，从而不能与载体材料一起排出。只能通过从容器中溶解抗原和抗体(即使它们再次流动)来洗脱抗原和抗体。此外，附着了生物分子的表面只能通过改变毛细管(即通过改变设备)来调整，并且，为了获得更好的混合，在反应过程中不能移动生物分子的载体(这也增加了反应时间)。此外，该设备与所有纯化方案都不兼容，这使得很难将该设备集成到现有工作流中。现有技术的主要缺点是，一方面消耗了许多吸头，另一方面生物分子附着在固定载体材料上。因此，现有技术中已知的方法速度慢、成本高且效率不高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供通过将生物分子与固体表面键合来固定化生物分子的设备、通过将生物分子键合到固体表面来可逆地固定化和纯化生物分子的方法、以及通过生物分子固定化设备自动处理生物分子的装置，其避免了现有技术已知的不利影响。该目的通过以下来实现：具有独立权利要求1的特征的用于生物分子可逆固定化的设备、具有独立权利要求16的特征的生物分子的可逆固定化的方法和具有独立权利要求18的特征的自动处理生物分子的装置，该装置包含用于可逆固定化的设备。从属权利要求涉及本专利技术的特别有利实施例。根据本专利技术，还提出了用于生物分子的可逆固定化的方法，特别是用于纯化的方法，该方法通过用于生物分子的可逆固定化(特别是用于纯化)的设备来实现。该方法可包括以下步骤。将磁性粒子和液体，特别是带有试剂的液体，布置在容器中。使生物分子和试剂与磁性粒子键合，特别是可逆键合。用磁体将磁性粒子固定在容器中。通过打开阀门从容器的开口处移除液体，特别是含有杂质的液体，特别用于生物分子的纯化。使生物分子从磁性粒子中溶解，例如用溶剂溶解。随后，打开阀门即可将溶解的生物分子从容器中移除。在本专利技术的框架内，容器可具有第二开口。例如，可以通过第二开口供应液体或控制阀门。第二开口可位于容器开口的另一侧。可通过第二开口控制该阀门，从而通过第二开口调节液体上的压力。对于利用磁性粒子的可逆固定化，特别是纯化，使用其孔优选在底部一个(或多个)开口的该容器，该容器设计为使其具有阀门功能或可由阀门控制，这样就可将液体保留在孔内或通过开口将孔排空，其中磁性粒子由磁体保持在容器的孔内。此外，生物分子可逆地与粒子键合，磁性粒子可具有比容器孔更大的表面，也可从容器中与所键合的生物分子一起移除。此外，生物分子可选择性地键合到磁性粒子的表面，使得液体中只有一种生物分子键合。使用磁性粒子的很大的一个优点是，磁性粒子可以很容易地通过磁体(例如永磁体或电磁体)或磁场固定在容器的孔中，这允许很容易地分离液体。此外，磁体可移动地布置在容器上，使得磁性粒子在反应步骤期间在容器中可自由移动，并且在洗涤步骤期间通过改变磁体位置固定在容器中。特别地，磁体可以以这样的方式移动：即磁体布置在容器上的第一位置并固定磁性粒子，并且通过将磁体移动到容器上或容器周围的第二位置，磁性粒子变得可移动。在本专利技术的框架内，术语“生物分子”理解为指DNA、RNA、核酸、蛋白质、生物分子的起始序列、细胞和细胞成分、单体或其他生物相关分子。在本专利技术的框架内，洗涤步骤是通过启动阀门将液体从容器中排出的处理步骤，在该过程中，磁性粒子的杂质从而与附着的生物分子分离。洗涤步骤还可以包括用洗涤溶液(水或其他)洗涤。在本专利技术的框架内，反应步骤是将与磁性粒子键合的生物分子转化、键合到该粒子或延伸(链式延伸，例如PCR“聚合酶链式反应”)的处理步骤。在本专利技术的框架内，试剂理解为适用于合成、纯化和固定化/活动化的所有化合物、分子和液体。特别是，试剂也可以是生物分子和/或其单体。在下文中，杂质通常是未完全反应或键合到磁性粒子的物质、溶剂、副产品、污染物以及上述两种或两种以上物质的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于生物分子的可逆固定化的设备(1)，其中该设备(1)包括容器(2、21)，所述容器可填充含有生物分子的液体，并具有开口(23)和阀门(20)，其中用于控制液体(6)排放的阀门(20)可由闭合机构而打开和闭合，/n其特征在于：/n可以固定化、特别是可以可逆地固定化生物分子的磁性粒子(3)可以可自由移动地布置在容器(2、21)中，用于将磁性粒子(3)固定在容器(2、21)中的磁体(5)布置在容器(2、21)中，其中，液体(6)可在阀门(20)的打开状态下通过开口(23)从容器(2、21)中移除。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于生物分子的可逆固定化的设备(1)，其中该设备(1)包括容器(2、21)，所述容器可填充含有生物分子的液体，并具有开口(23)和阀门(20)，其中用于控制液体(6)排放的阀门(20)可由闭合机构而打开和闭合，
其特征在于：
可以固定化、特别是可以可逆地固定化生物分子的磁性粒子(3)可以可自由移动地布置在容器(2、21)中，用于将磁性粒子(3)固定在容器(2、21)中的磁体(5)布置在容器(2、21)中，其中，液体(6)可在阀门(20)的打开状态下通过开口(23)从容器(2、21)中移除。


2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述闭合机构是压力变换器，所述压力变换器可以改变液体(6)上的压力(P、P1)，使得所述压力(P、P1)可以克服所述阀门(20)的固位力，从而可以打开所述阀门(20)。


3.根据权利要求1所述的设备(1)，其中闭合机构可改变容器中液体(6)的极性和/或粘滞力和/或表面张力，从而克服阀门(20)的固位力，进而打开阀门(20)。


4.根据权利要求2所述的设备(1)，其中所述压力变换器是静水压力变换器，其中可使用静水压力变换器通过将液体添加到容器(2、21)来增加所述液体(6)的静水压力，使得静水压力可克服阀门(20)的固位力，从而可以打开阀门(20)。


5.根据权利要求2所述的设备(1)，其中压力变换器可改变液体上的和/或开口处的空气压力，特别是布置在容器底部开口处的空气压力。


6.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(1)，其中所述阀门(20)布置在开口(23)处。


7.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(1)，其中所述阀门(20)设计为毛细管(201)或过滤器(202)或薄膜(203)或收集容器(204)。


8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(1)，其中开口(23)可...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·哈斯勒，K·卢策，H·昆泰，
申请(专利权)人：洪布雷基肯系统工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH