制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种生物技术领域的制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子的装置，包括一内部有溶液通道的流室，流室溶液通道上游设有进样口和电泳缓冲液填充口；流室溶液通道下游设有单个微纳米珠携带单根多聚物分子的目的复合物收集口和空微纳米珠出口；所述目的复合物收集口和空微纳米珠出口分别连接收集容器，其中连接复合物收集口的目的复合物收集容器连接电源正极，与所述复合物收集容器相对的流室溶液通道另一处连接电源负极。本发明专利技术获得的目的复合物纯度高、数量多，可用于单分子水平的核酸-蛋白质相互作用动力学、免疫学观察、单分子测序以及新一代测序仪的样品制备等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物
的多聚物制备与富集装置，具体是一种制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子的装置。
技术介绍
经微纳米珠连接单根多聚物(DNA、RNA、蛋白质和肽核酸等)分子进行单分子操纵，可用于检测多种生命现象的单分子基本行为，包括核酸与核酸、核酸与相关蛋白相互作用动力学、抗体筛选、核酸单分子测序和新一代测序仪的样品制备等。比较常用的办法是采用光学镊和磁镊操纵连接单分子多聚物的微纳米珠，但如何快速和简便制备这种单个微纳米珠连接单根多聚物分子，一直没有很好解决。经对现有文献检索发现，Dapprich, J.&Nicklaus, N.等在《生物成像》上发表了“通过监控珠子位移将DNA连接到被光学捕获在微结构的珠子上”一文(Dapprich, J.&Nicklaus, N.DNA attachment to opticalIy trapped beads inmicrostructures monitored by bead displacement.Bioimaging6:25-32，1998),文中称他们的研究结果可获得一个磁珠只连接一根DNA片段，但该方法需要光学镊，步骤比较繁琐，效率也较低。因此，本专利技术要解决的技术问题是提供快速、简便制备并富集大量的“单个微纳米珠携带单根多聚物分子”(以下称“目的复合物”)的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速、简便制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子的装置，用于在单分子水平研究核酸与相关蛋白分子相互作用动力学、遗传诊断、抗体筛选、核酸单分子测序和新一代测序仪的样品制备等。本专利技术是通过以下技术方案实现的: 本专利技术提供一种制备与富集单个微纳米珠连接单根多聚物分子的装置，该装置包括一内部有溶液通道的流室，所述流室溶液通道上游设有进样口和电泳缓冲液填充口 ；所述流室溶液通道下游设有目的复合物收集口和空微纳米珠出口 ；所述目的复合物收集口和空微纳米珠出口分别连接收集容器，其中连接复合物收集口的目的复合物收集容器连接电源正极，与所述目的复合物收集容器相对的流室溶液通道另一处连接电源负极。本专利技术上述装置中，电泳缓冲液流的设置方式可以是侧流方式，也可以是鞘流方式，侧流方式(即填充流)在样品流一侧形成屏蔽液流，鞘流方式则在样品流的四周形成屏蔽液流，目的是确保从进样口进入的溶液经过溶液通道后完全从对应的空微纳米珠出口流出，并防止空微纳米珠因布朗运动和扩散而进入目的复合物收集口。填充电泳缓冲液设置为测流时，目的复合物收集口及空微纳米珠出口的位置分别对应于填充缓冲液进入流室溶液通道时的位置以及样品溶液进入流室溶液通道时的位置；设置为鞘流时，目的复合物出口与空微纳米珠出口分叉即可，不受上游样品和填充电泳缓冲液入口的位置影响。填充电泳缓冲液可部分进入目的复合物收集容器，目的复合物收集容器也可以事先加满电泳缓冲液，流室通道的溶液不进入容器，只允许电拉动的目的复合物进入。本专利技术上述装置中，所述进样口和电泳缓冲液填充口设有进样控制器，如注射泵、蠕动泵或鞘流泵，用于控制进样速度。本专利技术用于制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子时，多聚物一端用活性基团标记，另一端或测链用荧光分子标记，微纳米珠用能够与多聚物携带的活性基团发生连接反应的活性基团包被；包被微纳米珠的活性基团可以是中性、酸性或碱性，包被中性基团时，直接按下述步骤分离与富集目的复合物，包被酸性或碱性基团时，连接反应的产物用能与所述的的包被活性基团中和的试剂钝化微纳米珠表面，纯化并悬浮于电泳缓冲液。将所得的连接单根多聚物分子的单个微纳米珠(目的复合物)和空微纳米珠的混合物，通过进样口注入流室，同时将电泳缓冲液通过电泳缓冲液填充口注入流室，流室溶液通道下游分叉后分别经目的复合物收集口和空微纳米珠出口连接目的复合物收集容器和空微纳米珠收集容器。样品在通过流室溶液通道时，目的复合物因携带负电荷，在电场作用下被拉向与其电性质相反的收集容器，实现分离和收集目的复合物，空微纳米珠进入空微纳米珠出口。目的复合物收集口与空微纳米珠出口的分叉处，安装高灵敏成像系统装备的光学显微镜，待进样控制器启动时，从小向大调节连接流室正负电极间的电压，使目的复合物进入收集口，观察并记载目的复合物进入收集口的过程。本专利技术是根据核酸在中性溶液携带负电荷、微纳米珠本身不携带电荷，用核酸电泳和流体力学原理分离目的复合物的装置。在外加电场下，使目的复合物离开溶液通道中的样品溶液流，进入目的复合物收集口。流室通道的溶液可以进入目的复合物收集容器，也可以不进入目的复合物收集容器。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效益:得到的目的复合物纯度高、数量多，在单分子DNA与相关蛋白分析中，在光学显微镜或荧光显微镜辅助下，直接拾取目的复合物，准确、便捷，不再需要复杂而缓慢的光学镊、磁镊或原子力显微镜操作步骤；目的复合物经修饰可用于研究DNA与相关蛋白相互作用动力学、结合高灵敏纳米孔传感器测序DNA、检测免疫反应以及新一代DNA测序 仪的样品制备等。附图说明图1为流室通道溶液可以进入目的复合物收集容器的装置，其中电泳缓冲液流采用侧流方式，目的复合物收集容器连接电源正极，溶液通道相对一侧连接电源负极；图2为流室通道溶液可以进入目的复合物收集容器的装置，其中电泳缓冲液流采用侧流方式，目的复合物收集容器连接电源正极，进样口连接电源负极；图3为流室通道溶液不能进入目的复合物收集容器的装置，其中电泳缓冲液流采用侧流方式，目的复合物收集容器连接电源正极，溶液通道相对一侧连接电源负极；图4为流室通道溶液不能进入目的复合物收集容器的装置，其中电泳缓冲液流采用侧流方式，目的复合物收集容器连接电源正极，进样口连接电源负极；图5为电泳缓冲液流采用鞘流方式的实施示意图。具体实施例方式以下实例将结合附图对本专利技术作进一步说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-2所示，为本专利技术一实施例涉及的制备与富集单个微纳米珠连接带荧光标记的单根多聚物分子的装置，该装置包括一内部有溶液通道的流室1，所述流室溶液通道上游设有进样口 2和电泳缓冲液填充口 3 ;所述流室I溶液通道下游设有目的复合物收集口4和空微纳米珠出口 5，两者的位置分别对应于流室溶液通道上游的电泳缓冲液填充口 3添加的电泳缓冲液和进样口 2添加的样品溶液进入流室溶液通道时的位置；连接复合物收集口 4的目的复合物收集容器安装电源正极，与目的复合物收集容器相对的流室溶液通道另一处(如图1或其他位置如图2)安装电源负极。该装置中，电泳缓冲液流采用侧流方式，从进样口 2进入的溶液完全从对应的空纳米珠出口 5流出，目的复合物从复合物收集口 4进入收集容器。目的复合物收集口 4与空纳米珠出口 5分叉处，安装用于控制正极和负极间的电压的高灵敏成像系统装备的光学显微镜，待进样控制器启动时，利用外加电场使目的复合物进入收集口，观察并记载目的复合物进入收集口的过程。如图3-4所示，为本专利技术另一实施例涉及的装置，该装置中连接复合物收集口 4的目的复合物收集容器安装电源正极，与目的复合物收集容器相对的流室溶液通道另一处(如图3或者其他位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备与富集单个微纳米珠携带单根多聚物分子的装置，其特征在于，该装置包括一内部有溶液通道的流室，所述流室溶液通道上游设有进样口和电泳缓冲液填充口；所述流室溶液通道下游设有单个微纳米珠携带单根多聚物分子的目的复合物收集口和空微纳米珠出口；所述目的复合物收集口和空微纳米珠出口分别连接收集容器，其中连接目的复合物收集口的目的复合物收集容器连接电源正极，与所述复合物收集容器相对的流室溶液通道另一处连接电源负极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志民，黄伟东，侯彩玲，王跃，张林霞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：