本发明专利技术提供可以处理原始生物样品、进行生物化学反应并且提供分析读出的系统。例如，系统可以从拭子提取DNA，扩增来自DNA的STR基因座，并且分析被扩增的基因座和样品中的STR标志物。系统通过使用微流体部件连接可以是宏观流体功能的功能以整合这些功能。在一个实施方案中，系统包括样品提纯模块、反应模块、反应后清除模块、毛细管电泳模块和计算机。在某些实施方案中，系统包括用于进行分析物捕获的一次性暗盒。暗盒可以包括流体歧管，流体歧管具有宏观流体室，宏观流体室与将液体在室之间引导的微流体芯片相匹配。系统装配在不大于10ft3的包围物内，并且可以是封闭系统、便携式系统和/或电池操作的系统。系统可以被用于使原始样品在少于4小时内进行分析。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通用样品准备系统以及在一体化分析系统中的用途交叉引用本申请涉及于2009年6月5日提交的USSN 61/184，759和于2009年8月20日提交的USSN 61/235，664，它们为了所有目的以它们的整体通过引用并入本文。关于联邦资助的研究的声明本专利技术在被中央情报局奖励的合同第2004*H838109*000号下在政府支持下作出。政府可以具有本专利技术的某些权利。
技术介绍
样品准备是生物分析系统中普遍存在的问题。从多种原始样品类型提供被足够地提纯的目标以可靠地进行下游的分析鉴定的问题是普遍的并且覆盖细胞生物学、基因组 学、蛋白质组学、代谢组学、食物生物学、分子诊断以及许多其他的生物和医学鉴定。虽然已经作出了样品准备中的许多进步，但是主要的解决方案已经开发出被手动地或在机器人系统中使用的使用直线的阶段或多轴线臂操纵样品的试剂。微流体和纳米流体允许微型的样品体积被准备以用于分析。优点包括试剂的纳米尺度消耗以减少操作成本，以及全自动化以消除操作者差异。微流体样品准备可以与现有的或未来的检测方法接口连接或是被完全地一体化的系统的一部分。在本申请中，公开将具有多于IOmL的体积的全体积样品准备与微升以及更小的体积一体化以用于样品准备和分析的方法和设备。从样品开始，本专利技术可以被应用于浓缩以及预分离组分，以进行进一步的处理，以使用通过ELISA、PCR或其他的核酸扩增技术、单一的分子检测、蛋白质阵列、质谱法以及本领域技术人员熟知的其他的分析方法检测和分类包括气溶胶样品、水、液体、血液、粪便、鼻拭子、面颊拭子以及其他的拭子、体液、环境样品的基质中的生物体。微流体核酸提纯可以被进行以准备用于核酸鉴定的样品。对于DNA分析来说，PCR扩增是一个目前的方法。微阵列DNA、RNA和蛋白质分析也需要在样品可以被施用于微阵列以进行反应和读出之前的广泛的样品准备。样品可以通过多种基材和基质被获得。基质可以含有复杂混合物，包括干扰基于DNA的扩增的抑制性的化合物，例如血红素、靛蓝、腐殖酸、二价阳离子和蛋白质等等。气溶胶可以含有大量的霉菌、金属和土壤腐殖酸以及干扰PCR扩增的其他酸，即金标准。早期的工作显示，被少达三种接种的生物可以被从土壤提取物的稀释的样品检测至|J，随后进行两个16S核糖体基因片段的PCR扩增。低熔融温度琼脂糖已经被用于从土壤样品提取DNA以用于使用通用引物的16S和18S rDNA PCR扩增。以柱形式的旋转分离凝胶可以被用于例如葡聚糖凝胶柱。开发了多步骤提纯，例如与葡聚糖凝胶柱组合的有机提取。珠打击被发现是用于准备用于大量的生物以及在液氮中的研磨以检测少量的生物的样品的有效方式。虽然这些方法是有效的，但是它们最适合用于研究实验室环境。向柱、珠和表面的固相提取可以被用于在DNA分析之前提纯DNA。蛋白酶K，和随后的Qiagen QIA Amp娃胶膜柱以及IsoCode Stix (基于浸溃膜技术)，和随后的加热、洗漆以及快速离心，被与缓冲剂、血清和全血中的炭疽芽胞杆菌Sterne营养细胞以及缓冲剂中的孢子比较并且被发现良好地工作。多种分离可以被使用本专利技术的装置和方法进行。例如，本专利技术的装置和方法可以被用于进行色谱法、基于相的或基于磁性的分离、电泳、蒸馏、提取和过滤。例如，微流体通道或毛细管可以被用于色谱法或电泳。此外，珠例如磁性珠可以被用于基于相的分离和基于磁性的分离。珠，或本文描述的任何其他的表面，可以被展示向目标的特异性的或非特异性的结合的结合部分官能化。结合可以是基于静电、范德华力、疏水性、亲水性、氢键、离子相互作用、以及部分共价相互作用，例如在金和硫之间展示的共价相互作用。在优选的实施方案中，本专利技术的装置和方法利用免疫磁性分离。免疫磁性分离(IMS)是允许目标被在单一的步骤中使用采用顺磁珠和磁场的机械上简化的形式被捕获和浓缩的有效的技术(见Grodzinski P、Liu R、Yang J、WardMD. Microfluidic system integration in sample preparation microchip—sets—asummary (样品准备微芯片集合中的微流体系统一体化一概述).Conf Proc IEEE EngMed Biol Soc. 2004 ；4 :2615-8. , Peoples MC、Karnes HT. Microfluidic immunoaffmityseparations for bioanalysis (用于生物分析的微流体免疫亲和分离) J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2007 Aug 30. , and Stevens RA、Jaykus LA. Bacterialseparation and concentration from complex sample matrices a review (从复杂的样品基质的细菌分离和浓缩综述).Crit Rev Microbiol. 2004 ;30 (I) :7-24.)。IMS可以被用于捕获、浓缩并且然后提纯特异性的目标抗原、蛋白质、毒素、核酸、细胞、病毒和孢子。虽然IMS如最初地使用的涉及使用抗体，但是我们将其使用总结为包括其他的特异性的亲合相互作用，包括凝集素、DNA-DNA、DNA-RNA、生物素-链霉抗生素蛋白，以及其他的被偶联于固相的亲合相互作用。MS通过将特异性的亲合试剂(典型地抗体或DNA)结合于仅在外部磁场的存在下是磁性的顺磁珠起作用。珠可以被加入复杂的样品中，例如气溶胶、液体、体液或食物。在目标向亲合试剂(其本身被结合于顺磁珠)的结合之后，珠通过磁场的施加被捕获。未被结合的或被松弛地结合的材料通过使用相容的缓冲剂洗涤被除去，这将目标从最初的样品中的其他的不想要的材料提纯。因为珠是小的(约Inm至约Iym)并且结合高水平的目标，所以当珠被磁力浓缩时，它们典型地形成在InL和I y L之间的珠床，因此在目标被提纯的同时浓缩目标。被提纯和浓缩的目标可以在珠上被方便地运输、变性、溶解或分析，或被从珠洗脱以进行进一步的样品准备或分析。免疫磁性分离被广泛用于许多应用，包括食物、体液和其他基质中的微生物的检测。顺磁珠可以被容易地混合和操纵，以及被适应于微观尺度和微流体应用。这种技术提供了对宏观尺度向微观尺度的界面连接的优良的解决方案珠是近乎理想的载体，以提纯在宏观尺度的样品并且然后将样品浓缩至纳米尺度(IOOnL数量级)，以引入微流体或纳米流体平台中。免疫磁性分离被在实时PCR、电化学发光和磁力区别之前用作上游提纯步骤。在微芯片上运动流体的能力是相当重要的。本专利技术描述在样品捕获和提纯、微分离、微阀、微泵和微路由器、纳米流体控制和纳米尺度生物化学中的技术。技术的关键的组成部分是微机器人芯片上阀(MOVe)技术(其实例在图I中示出)以及其在微型化和自动化复杂的工作流程上的应用。共同地，MOVe阀、泵和路由器以及用于操作它们的仪器可以被称为微芯片流体处理平台。微芯片流体处理平台技术的核心是运输、处理和使样品的分析能够进行的MOVe泵、阀和路由器。这些新颖的外部致动的气动驱动的芯片上阀、泵和路由器最初地在加州大学伯克利分校(U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：S·B·乔瓦诺维奇，W·D·尼尔森，大卫·S·科恩，迈克尔·雷克诺，马蒂亚斯·万格博，以斯拉·凡格尔德，拉斯·迈勒夫，奥马尔·艾尔西斯，
申请(专利权)人：尹特根埃克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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