[发明专利]用于凝胶电泳、成像和分析的方法、装置、系统和材料

说明书

引用的相关申请

本发明主张于2009年8月26日、2009年8月26日、2009年8月25日和2009年8月24日提交的美国临时专利申请号61/237,287、61/237,195、61/236,795和61/236,293的权益，其全部内容通过援引并入本申请。

发明领域

本公开通常涉及用于进行电泳的系统。本公开还涉及能在电泳期间同时对凝胶成像的电泳系统。本公开另外还涉及能在电泳期间或之后分析成像的凝胶的电泳系统。

发明背景

凝胶电泳是分离诸如DNA、RNA、多肽和蛋白质等生物分子的一般步骤。在凝胶电泳中，根据施加电场引起的穿过过滤凝胶的迁移率将分子分成条带。可使用装入玻璃管或夹于玻璃板或塑料板之间作为平板的凝胶。凝胶具有开放式分子网络结构，其界定充满导电性缓冲盐溶液的孔隙。这些孔隙大到足以容许迁移高分子穿过凝胶。

聚丙烯酰胺凝胶通常用于电泳。适合电泳的其他凝胶包括琼脂糖凝胶和淀粉凝胶。聚丙烯酰胺凝胶电泳(或PAGE)较为普及，因为这些凝胶光学透明、电中性并且可制成具有一系列孔径。众所周知制备聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法。参见例如B.Hames andD.Rickwood，Gel Electrophoresis of Proteins(蛋白质凝胶电泳)(第二版，Oxford University Press，1986)以及A.Andrews，Electrophoresis(电泳)(第二版，Oxford University Press，1986)。通常，制备含有丙烯酰胺单体、诸如双丙烯酰胺的交联剂、凝胶缓冲液以及诸如十二烷基硫酸钠(SDS)的改性剂的储备溶液。在需要凝胶前可贮存这些储备溶液。为制备凝胶，按照所希望的各种成分的最终浓度，将储备溶液与水成比例混合。将凝胶放置在与缓冲溶液接触的槽(chamber)内，所述缓冲溶液使凝胶与电源的阴极或阳极之间形成电接触。将含有高分子和示踪染料的样品放置于凝胶顶部。向凝胶施加电势，使样品高分子与示踪染料向凝胶的底部迁移。在示踪染料到达凝胶端部之前停止电泳。

通过将高分子在样品染色装置内染色并在分离成像装置内将凝胶成像来测定分离的高分子条带的位置。通常，为了检查结果并确认各条带的位置，必须操控从成像设备所得的图像。通过将具体条带的移动距离与示踪染料与高分子的已知迁移率作对比，可测定其他高分子的迁移率。因此，可计算高分子的大小。现有电泳的方法需要多个费时步骤以及多件大型设备来进行电泳、凝胶染色、成像以及图像处理与分析。在现有技术中需要更好的凝胶电泳方法、装置、系统和材料。

发明概述

本申请所述的方法、装置、系统和材料通过提供进行凝胶处理、图像捕获和图像分析中的至少之一的凝胶电泳装置来满足这些需要，从而与现有用于电泳的仪器与方法相比，除了其他方面，还减少了进行电泳的时间，降低了仪器成本且减少了仪器足迹。

根据本教导的各种实施方案，提供的凝胶电泳装置可包括凝胶处理系统、凝胶照射系统、图像捕获系统和图像分析系统中的至少之一。本教导还提供一个或多个独立系统或其组合。在某些实施方案中，凝胶处理装置可包括凝胶处理系统、凝胶照射系统、图像捕获系统和图像分析系统。在某些实施方案中，凝胶处理装置可包括一个或多个凝胶缓冲液池、两个或更多个凝胶缓冲液池、一个或多个凝胶支架(gel holder)或两个或更多个凝胶支架。在某些实施方案中，凝胶处理装置可包括一个或多个成像系统。在某些实施方案中，所述凝胶处理装置可包括一个或多个图像捕获系统。在某些实施方案中，所述凝胶处理装置可包括一个或多个图像分析系统。在某些实施方案中，所述凝胶处理装置可包括一个或多个处理器。在某些实施方案中，所述凝胶处理装置可包括用于处理和/或分析凝胶，包括但不限于耦合、净化和隔离的任何其他适合部件，或包括用于凝胶下游处理的任何其他部件。