磁性颗粒制造技术

公开了一种磁性颗粒。所述磁性颗粒包含磁性材料，所述磁性材料具有约20emu/g至约250emu/g的最大场强和约0emu/g至约30emu/g的剩磁。所述磁性颗粒还包含含有配体的外表面。所述配体与样品溶液中的目标分析物相互作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性颗粒相关申请的交叉引用本申请要求2018年7月19日提交的标题为“MAGNETICPARTICLESSUITABLEFORMIXINGINRESPONSETOACHANGINGMAGNETICFIELD”的美国临时专利申请序列号62/700,658的优先权权益，该临时专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文。
技术介绍
磁性颗粒(例如，顺磁性和超顺磁性颗粒)被用于多种背景下的样品分析和制备，包括化学和生物学测定和诊断。这样的顺磁性和超顺磁性颗粒也已被用于微流体系统中。磁性颗粒技术是一种强大的技术，提供高性能(例如，设备灵敏性和准确性)并还提供测定方案的轻松自动化。在一些应用中，可将磁性颗粒的表面包被以合适的配体或受体(例如，抗体、凝集素、寡核苷酸或其他亲和基团)，所述配体或受体可选择性地结合混合物中的目标物质或一组分析物。在一些应用中，磁性颗粒被用于将组分从一个底物传质到另一底物。磁性颗粒分离和处理技术中的一个关键要素是高效混合以增强目标物质与颗粒表面之间的反应速率、从一个底物向另一底物的传质或分析物从一种介质向另一介质的转移。磁性颗粒也已被用于样品板应用中。在磁性样品板系统中，样品板包括多个固定场磁体，其布置为使得磁体在样品孔之间突出或允许样品孔定位在环形磁体内。可通过在样品板附近放置永磁铁来搅动样品孔内的磁性颗粒以促进混合。其他类型的自动混合设备通常尝试通过机械搅动(例如，通过摇动样品板)来实现混合。在处理完样品后，可使用磁体将颗粒限制于样品孔的侧面以允许样品流体的去除。然而，在常规磁性样品板应用中使用的固定场磁体不能够实现稳健的混合。例如，磁性颗粒通常倾向于在样品孔的离散区域中聚集和簇合。当使用传统混合方法时，磁性颗粒与液体一起移动通过小湍流区，从而使得混合效率低下。另外，板本身必须在分析步骤之间移动，这需要大量的自动化。
技术实现思路
因此，需要改善使用磁性颗粒的样品混合和分离的总体速度和效率，包括样品流体的超快均匀混合。也需要对外部磁场具有高响应以及具有低剩磁(remanence)的磁性颗粒。此外，需要在混合后的给定时间内使磁性颗粒保持悬浮。还需要一种将磁性颗粒混合通过液体而不是与液体混合的混合方法。本专利技术的一些实例单独地并共同地解决了这些及其他挑战。第一个方面涉及一种磁性颗粒。所述磁性颗粒包含磁性材料，所述磁性材料具有约20emu/g至约250emu/g的最大场强和约0emu/g至约30emu/g的剩磁。所述磁性颗粒还包含含有配体的外表面。所述配体与样品溶液中的目标分析物相互作用。另一个方面涉及一种处理样品的方法。所述方法包括提供在颗粒的表面上具有配体的磁性颗粒。所述配体选择性地与样品中的目标分析物相互作用。所述磁性颗粒具有约20emu/g至约250emu/g的最大场强和约0emu/g至约30emu/g的剩磁。所述方法还包括使包含目标分析物的溶液与磁性颗粒接触以允许配体与目标分析物相互作用。另一个方面涉及一种用于处理样品的方法。首先，提供容器，所述容器包含亚铁磁性颗粒(ferrimagneticparticle)和样品。使容器经受变化的磁场，由此移动容器中的亚铁磁性颗粒并由此处理样品。下文将结合附图更详细地描述这些和其他实例。附图说明图1A-1D为根据本公开内容的多种磁性类型的卡通图。图2为根据本公开内容的样品处理系统的框图。图3为弧度对磁场密度的图并示出了根据本公开内容在邻近电磁体之间磁场密度是如何变化的。图4A-4D为示出根据本公开内容根据实施例8的多个方面的DNA浓度的图。图5示出了根据本公开内容根据实施例9的胰蛋白酶消化的高效液相色谱法(HPLC)输出。具体实施方式本教导总体上涉及用于通过利用磁性颗粒(例如，亚铁磁性颗粒)来混合、分离、过滤或以其他方式处理样品(例如，流体样品)的样品处理方法和系统，其中使得所述磁性颗粒在围绕容纳样品的容器的周边设置的磁性组件(magneticassembly)的影响下移动。尽管结合根据本公开内容的许多实施方案、方面和实例描述了磁性颗粒如亚铁磁性颗粒，但还考虑也可使用磁性颗粒如铁磁性颗粒、顺磁性颗粒和超顺磁性颗粒或多种类别的磁性颗粒的混合物。因此，亚铁磁性颗粒的任何具体述及均可同样适用于铁磁性颗粒、顺磁性颗粒、超顺磁性颗粒或其混合物。本教导提供了多个技术优点，包括提高样品体积内的磁场强度，由此使得能够相对于已知的磁性颗粒混合系统改善混合、改善传质和/或降低功耗。亚铁磁性颗粒可相对于典型的顺磁性颗粒表现出强的磁响应，从而允许使用生成变化的磁场的磁性组件来将亚铁磁性颗粒更高效地混合通过样品。另外，亚铁磁性颗粒不像典型的铁磁性颗粒那样因磁诱导聚集而聚集。在论述本公开内容的实例之前，可进一步详细地描述一些术语。如本文所用，“亚铁磁性颗粒”是指包含亚铁磁性材料的颗粒。亚铁磁性颗粒可响应于外部磁场(例如，变化的磁场)，但可在外部磁场被移除时消磁。因此，亚铁磁性颗粒在外部磁场的作用下高效地混合通过样品并使用磁体或电磁体从样品中高效地分离，但可保持悬浮而不发生磁诱导聚集。本文描述的亚铁磁性颗粒对磁场具有足够的响应性，使得它们可以高效地移动通过样品。一般来说，场强的范围可以是与任何电磁体相同的范围，只要能够移动颗粒即可。例如，磁场具有在约10mT与约100mT之间、约20mT与约80mT之间、和约30mT与约50mT之间的强度。在一些实例中，可使用更强大的电磁体来混合响应性更低的微米颗粒。在一些实例中，磁场可被尽可能地聚焦到样品中。另外，电磁体可尽可能地靠近样品，因为磁场的强度随距离的平方而减小。在一些实例中，亚铁磁性颗粒包含铁氧体(ferrite)。铁氧体包括陶瓷材料，该陶瓷材料包含铁的氧化物与金属、非金属或类金属原子的无机化合物的组合。例如，铁氧体可包含与一种或多种另外的金属元素如钡、锰、镍、锌、钛或任何其他合适的金属元素共混的氧化铁(III)(Fe2O3)。铁氧体的其他实例包括Fe2TiO2、FeTiO2、MnFe2O4、NiFe2O4、MgFe2O4。铁氧体的进一步实例包括铁芯，所述铁芯包含硫化物或羟基氧化物如Fe7S8、Fe3S4、FeS或FeOOH。磁铁矿(magnetite，Fe3O4)是可用于本文所述实例中的为铁氧体的实例的亚铁磁性材料的另一实例。磁铁矿同时含有Fe2+和Fe3+离子。在一些情况下，Fe2+和Fe3+离子的电子自旋可在结晶结构中耦合，使得磁铁矿是如本文所述亚铁磁性的。然而，在一些实例中，亚铁磁性颗粒包含任何亚铁磁性材料(例如，铁氧体)。根据一些实例，亚铁磁性材料(例如，铁氧体)可以不是磁铁矿(Fe3O4)，然而，在一些实例中，磁铁矿是合适的亚铁磁性材料。铁氧体可基于其磁矫顽力(coercivity)(例如，材料承受外部磁场而不消磁的能力)分为两个主要家族(硬铁氧体和软铁氧体)。硬铁氧体具有高的磁矫顽力以及磁化后高的剩磁。硬铁氧体可用来制造永磁体，因为在不存在外部磁场的情况下硬铁氧体不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理样品溶液的磁性颗粒，其包含：/n磁性材料，所述磁性材料具有约20emu/g至约250emu/g的最大场强和约0emu/g至约30emu/g的剩磁；和/n含有配体的外表面，其中所述配体与所述样品溶液中的目标分析物相互作用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180719 US 62/700,6581.一种用于处理样品溶液的磁性颗粒，其包含：
磁性材料，所述磁性材料具有约20emu/g至约250emu/g的最大场强和约0emu/g至约30emu/g的剩磁；和
含有配体的外表面，其中所述配体与所述样品溶液中的目标分析物相互作用。


2.根据权利要求1所述的磁性颗粒，其中所述磁性材料包含亚铁磁性材料。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的磁性颗粒，其中所述磁性材料包含Fe2TiO2、FeTiO2、MnFe2O4、NiFe2O4、MgFe2O4、Fe7S8、Fe3S4、FeS或FeOOH。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁性颗粒，其中所述配体为捕获试剂，所述捕获试剂包含硫醇基团、链霉亲和素、胺基团、羟基基团、甲苯磺酰基基团、环氧基团、烷基基团、乙烯基基团、芳基基团、酶、蛋白质、脱氧核糖核酸、核糖核酸、免疫球蛋白G、羧基基团或单克隆抗体。


5.根据权利要求l至4中任一项所述的磁性颗粒，其中所述配体包含羧基基团。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁性颗粒，其中所述最大场强为约35emu/g至约100emu/g。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁性颗粒，其中所述剩磁为约0emu/g至约10emu/g。


8.一种处理样品的方法，其包括：
提供磁性颗粒，所述磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·J·科尔普斯坦，埃文·法辛，托马斯·基恩，赵剑利，阿斯米塔·帕特尔，刘源丹，库恩·霍安，埃米特·韦尔希，
申请(专利权)人：贝克曼库尔特有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US