[发明专利]用于多孔材料中双水相分离的相分离行为改性剂

说明书

本发明涉及一种改善双水相系统(ATPS)用于从样本中分离和/或浓缩一种或多种目标分析物的分离行为和性能的方法和/或装置。在一个实施例中，本发明的所述方法和装置包括多孔材料中的ATPS组分和一种或多种相分离行为改性剂，所述相分离行为改性剂改善ATPS的分离行为和性能特征，包括但不限于通过调节经受相分离的样本溶液的总体积、ATPS两相的体积比、流体流速和ATPS组分的浓度来增加ATPS的稳定性或减少其波动。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月1日提交的美国临时申请第62/513,994号和2017年12月14日提交的美国临时申请第62/599,001号的权益。前述申请的全部内容和公开通过引用并入本申请。

在本申请中引用了各种出版物。这些出版物的全部公开通过引用整体并入本申请中，以更全面地描述本发明所属的技术状态。

技术领域

本发明涉及一种改善多孔材料中双水相系统(ATPS)用于从样本溶液中分离和/或浓缩一种或多种目标分析物的行为和性能的方法和/或装置。本方法和装置涉及使用一种或多种相分离行为改性剂来改善多孔材料中ATPS组分的分离行为和性能特征。改性剂可以通过影响分离后两相的体积和体积比、流体流速和/或ATPS组分的浓度来增加ATPS的稳定性或减少其波动。在一个实施例中，当改性剂加入ATPS时，用于相分离的ATPS组分的浓度范围显著扩大，从而增加纯化的目标分析物的产率。本发明还提供了一种用于实施本发明方法的装置。

背景技术

在多种研究和诊断应用中，目标分析物的浓度是一个关键参数。纯化的目标分析物必须具有高质量和足够的量，以用于各种下游应用，包括检测、临床诊断等。获得纯化形式的目标分析物是一项复杂的任务，因为在诸如尿液、血液、血浆、血清、唾液和其它生物体液的样本中存在大量的微孔材料和大分子(例如蛋白质和碳水化合物)(也称为“聚合物”)。

对于生物体液(如尿液和血液)中以非常低的浓度存在的目标分析物，需要大量生物体液才能获得足够量的目标分析物来用于随后的分子技术检测。

检测浓度极低的分析物的存在是一项巨大的挑战。分析物可以是疾病的生物标志物，例如细胞游离DNA(cfDNA)、循环肿瘤DNA(ctDNA)或存在于样本(例如患者的唾液、血液、尿液和其它体液)中的蛋白质。如果分析物浓度过低，多种现有的诊断或检测方法可能会错误地报告分析物不存在。例如，如果目标分析物的含量极低，在检出限之外，则诊断黄金标准，如聚合酶链反应(PCR)和酶联免疫吸附测定(ELISA)可能会产生假阴性结果。

尽管近年来发现并发明了多种疾病的新生物标志物，但由于缺乏敏感性和特异性，基于这些新生物标志物的诊断测试，如cfDNA测试，尚未在常规临床程序中采用。当生物标志物以较低含量存在时，准确检测取决于能够从背景中浓缩生物标志物的分离方法。根据分离方法的不同，这一挑战可能会因片段大小的差异和测试抑制剂的影响而变得复杂。

文献中描述了浓缩目标分析物的方法。专利公开WO2017041030中公开了一种通过用ATPS脱水的多孔材料浓缩分析物的方法。然而，为了满足实际需要，浓缩倍数相当小。尽管ATPS很受欢迎，但由于其局限性，仍未在行业中广泛使用。例如，其受到系统可处理的最大样本体积、ATPS组分的最小和最大浓度以及纯化的目标分析物的产率的限制。具体而言，由于样本体积、ATPS组分的浓度和比例等的波动，ATPS的性能在相分离期间不是非常稳定，从而影响目标分析物的纯化效率、纯度和产率。

为了克服这些限制，本发明提供了一种从样本中浓缩并纯化目标分析物以供进一步分析的改进方法和装置。通过使用包埋在多孔材料中的ATPS组分和一种或多种相分离行为改性剂，本发明的方法和装置可以同时执行多个任务，包括分离目标分析物、去除非目标分析物和杂质、以及在任何合适的条件下以高产率浓缩目标分析物，使得所述方法和装置可以使用各种浓度的ATPS组分来实施，从而在整个过程中在不同的流速下实现稳定的相分离，而没有波动或波动降到最小。简而言之，本发明显著改善了ATPS的行为和性能。本发明还提供了一种用于实施本发明方法的装置。