[发明专利]用于核酸处理的便携式制备、分析和检测设备

说明书

相关申请的交叉引用

本发明主张了在2005年11月21日在先提交的美国临时专利申请第60/738,589号的权益，该申请在本文中被整体援引作为参考。

技术领域

本发明教导的各种实施例涉及用于生物材料制备和/或提纯的装置和方法。

背景技术

过去，为核酸分析制备生物材料需要复杂和昂贵的装置。例如，在某些记载的方法中，生物材料被收集和存放在用于细胞裂解(cellular lysis)的超声波粉碎机中。在裂解后，样品在例如离心机的单独装置中被提纯。样品从离心机传送到水浴器或其它适当的热循环装置用于核酸扩增和序列检测。最终，可以使用平板凝胶电泳或毛细管电泳装置对经扩增的核酸进行序列分析(或测序)。因此需要能够完成一个或多个此类任务的单一装置。

发明内容

本发明的教导涉及用于处理生物样品的装置、系统和方法。所述装置可包括柱筒(cartridge)。柱筒可以包括腔室。两个或多个电极可以布置在腔室内。一种或多种筛分基体(matrices)可以布置在腔室内的电极之间。腔室可以包括邻近电极之一的样品接收区域。腔室可以包括邻近筛分基体的收集区域。在某些实施例中，捕获膜可以布置在邻近筛分基体的腔室内。

柱筒可以包括缓冲溶液。缓冲溶液可以是导电的。核酸扩增反应物可以装载到缓冲溶液内。核酸扩增反应物可以包括：例如设计用于检测一种或多种具体的核酸序列的引物(primer)和/或探针。核酸扩增反应物可以包括报告基团分子(reporter molecule)，例如：本领域中公知的荧光剂/猝灭剂(quencher)分子。

根据某些实施例，柱筒可以包括盖。盖可以包括一个或多个电极。盖可以包括收集装置，例如：匙杓、棍、针、拭子或类似物。盖可以包括构造为对细胞和/或病毒进行电穿孔的若干电极，来例如对细胞和/或病毒进行不可逆的电穿孔。

根据各种实施例，一种用于制备和/或提纯生物样品的系统可以包括适于接收柱筒的腔室。所述系统可以包括电连接装置。电连接装置可以将柱筒的电极连接到电源。系统可以包括控制单元。控制单元可以电气连接到电连接装置和/或电源。

根据各种实施例，系统可以包括电容器。电容器可以电气连接到一个或多个电极。电容器可以被控制单元控制。系统可以包括电阻器。电阻器可以电气连接到一个或多个电极。电阻器可以被控制单元控制。

根据各种实施例，一种制各或提纯生物样品的方法可以包括将生物样品引入柱筒中的样品接收区域。生物样品可以经过不可逆的电穿孔或机械地裂解。具有净电荷的一部分生物样品可以电泳地移动通过筛分基体。一部分生物样品的电泳动作可以由存在于柱筒内的各电极之间形成电场梯度而产生。例如，电场梯度可以具有足够的力来导致核酸与蛋白质和/或其它细胞碎片隔离或分离。根据各种实施例，蛋白质可以与核酸隔离开来。

所需的生物样品部分可以经过电极形成的电场梯度和/或极性的操纵而与不需要部分分离。例如，电场的电压或极性可以发生脉动。电泳动作可以导致一部分生物样品从筛分基体显现出来。以这种方式移动的生物药品部分可以从柱筒移出。

根据各种实施例，置于生物样品中的核酸可以捕获在核酸捕获膜中。一部分生物样品，例如来自筛分基体的核酸，可以被捕获在捕获膜上。捕获的样品部分可以在膜上被扩增。核酸或其扩增产物可以被检测到。核酸可以电泳进入核酸捕获膜的孔，例如，使得核酸可以被捕获在孔壁上。核酸扩增反应物可以出现在柱筒内，例如，聚合酶链反应(PCR)试剂可以预加载或预先存放在柱筒内。聚合酶链反应(PCR)试剂可以自由地流入或流经膜。例如，在与Taqman荧光探针反应的目标的聚合酶链反应期间，Taqman荧光探针可以被酶切以释放报告基团。在热循环期间，当PCR试剂与目标反应时，热/冷循环可能难于抑制报告基团。

通过例如对集成到出现在膜上的扩增核酸内的荧光探针的探测，可以探测经扩增部分。膜可以用例如发光二极管、激光或灯这样的光源照明。探针或报告基团可以吸收照明灯辐射的第一波长范围、并以不同的光(荧光)波长发射辐射。可以经由窗检测或目测到发射的光。

应理解到，前述的大致说明和下列的详细说明都仅是示例性和说明性的。合并在本申请中并构成本申请一部分的附图图示了若干具体实施例并与即时说明一起用作解释本发明教导的原理。

附图说明

本领域的技术人员将理解到，下面的附图仅是为了示例性目的。附图并非意在以任何方式限制本发明教导的范畴。

图1是根据各种实施例的与电源形成电连接的柱筒的横截面视图；