[发明专利]用于生物样品中的核酸提取的微流控装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于生物样品中的核酸提取的微流控装置及方法，涉及微流控领域，包括：一可动的连接通路，所述连接通路的一端为流体入口，另一端为流体出口；一固定相，所述固定相设置于所述连接通路中，在所述连接通路中有流体经过时，所述流体流经所述固定相；若干孔，所述孔分两组设置于所述连接通路的两侧，位于所述流体入口一侧的所述孔可与所述流体入口适配，位于所述流体出口一侧的所述孔可与所述流体出口适配。通过预先设置的多个孔以及可移动与不同的孔连接形成流体通道的连接通路，使得手动操作的步骤大大减少，从而使得操作变得简便而不需要专业的技术人员。

技术领域

本发明涉及微流控领域，尤其涉及一种用于生物样品中的核酸提取的微流控装置及方法。

背景技术

核酸(例如DNA和RNA)具有特异的编码序列，可以用于生物体(例如动植物、细胞、细菌及病毒等)的定性和定量分析。高效快速的从生物样本中纯化和提取核酸，对分子生物学科学研究和临床医学分子诊断具有重要的意义。

现有的核酸提取方法主要包括分离柱和磁珠法。分离柱中包含可以对核酸进行可逆吸附的固定相，而磁珠表面可以对核酸进行可逆吸附。通常的核酸提取主要包含以下步骤：1)样品裂解，将核酸从原有的结构(例如细胞中)释放出来；2)在一定的条件下，让溶液中的核酸分子吸附到表面(例如分离柱的固定相或磁珠的表面)；3) 在一定的条件下，使用清洗液进行清洗，去除杂质；清洗液不会影响核酸分子在表面的吸附；4)在一定的条件下，使用洗脱液将原先吸附在表面上的核酸分子洗脱。上述一系列步骤可能会根据具体样品、所选取的流动相和固定相有所差别。通常情况下，不仅可以完成核酸的提取和纯化，还可以通过控制洗脱液和样品溶液的体积比例达到对核酸的浓缩。

分离柱多为低通量的手动操作为主，其中的代表产品是凯杰公司(Qiagen)的核酸离心分离柱QIAprep Spin Column。QIAprep离心分类柱包含独特的硅胶膜，在高浓度离液盐存在下可结合多达20μgDNA，并允许在少量低盐缓冲液中洗脱。QIAprep 膜技术消除了费时的苯酚-氯仿萃取和酒精沉淀带来的问题和不便。分离柱通常结合离心机使用，手动将液体依次注入离心柱中，通过离心产生的离心力使流体按设计顺序依次通过固定相硅胶膜。分离柱也可以结合真空底座(vacuum manifold)使用，手动将液体依次注入离心柱中，通过真空底座产生的负压使流体按设计顺序依次通过固定相硅胶膜。此类方法的优势是离心柱子成本相对较低，在低通量条件下，经过专业培训的操作人员可以完成相应的核酸提取步骤，比较适合科研实验室使用。此类方法的劣势是通量较低，需要手动加液，在操作过程中容易产生液体撒漏和产生气溶胶。

磁珠法分离可以通过低通量的手动操作完成，也可以通过高通量的集成化仪器完成。磁珠法的主要原理是样品裂解处理后，游离的核酸可以吸附在磁珠的表面。磁珠具有较大的表面积/体积比例，结合相应的震荡操作可以使磁珠和溶液充分接触，提高核酸提取的效率。随后，磁珠可以在外界磁场的作用下形成聚集，和原样品裂解液分离。清洗液可以与磁珠混合，去除其他杂质。施加磁场后，磁珠和清洗液也可以完成分离。最后，洗脱液与磁珠混合，可以将吸附在磁珠上纯化后的核酸分子洗脱到溶液中，完成核酸提取。这种方法的优势是可以被集成到自动化流程中，但这些自动化机器通常体积较大且价格较为昂贵。

特别的，样品裂解的方式可以有温度裂解(例如热裂解)、机械裂解(例如磁珠打碎bead beating，和研磨等)、超声裂解(通过超声波将细胞膜破损)、化学裂解(例如加入氢氧化钠溶液)、生物裂解(例如加入蛋白酶K，protease K)或以上裂解方式的组合。

本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

1、现有的离心分离柱核酸提取方法(离心或真空)需要多步手动操作，因此需要专业的技术人员，且容易生成气溶胶，造成环境污染。

2、现有的手动核酸提取方法耗时较长。

3、现有的方法需要在实验室的洁净环境完成，无法在更多的应用场景进行核酸的提取。