一种弱接触试样浓缩提纯方法及应用技术

根据本发明专利技术的弱接触试样浓缩提纯方法及应用，弱接触试样浓缩提纯方法包括以下步骤：步骤1，采集具有内部游离或悬浮的组分的试样原液后滴至过冷底板的表面，得到底板表面上的液滴；步骤2，液滴在过冷底板上进行凝固成核，凝固成核在固液接触面发生，液滴中的目标组分由于凝固偏析被聚集在液滴的顶部区域；步骤3，控制过冷底板的温度，暂停凝固界面推移；步骤4，抽取液滴顶部的浓缩物。与现有技术相比，本发明专利技术的弱接触试样浓缩提纯方法中浓缩与提纯同步进行，无需化学溶剂萃取，试样与容器接触面小不易受污染，无强物理场和相对运动，全程低温进行对目标组分活性无损伤，尤其适用于小剂量且具有生化活性的试样。

A method of concentration and purification of weak contact sample and its application

【技术实现步骤摘要】
一种弱接触试样浓缩提纯方法及应用
本专利技术属于浓缩提纯
，具体涉及一种弱接触试样浓缩提纯方法及应用。
技术介绍
目前在生物化学检测中，由于样品中目标组分浓度低，反应信号弱，从而延长检测周期甚至影响检测有效性的现象广泛存在。以临床上主流的免疫和核酸检测为例，其检测样本分别为血液和唾液提取物。在患者发病初期，抗原、抗体和病毒DNA的浓度很低，由于确诊难度系数大而会经常出现致病情延误的事件。现在并没有针对该类样品的浓缩和提纯技术，因此大多没有进行相应的预处理，而是对提取试样直接检测。而常规的离心和电泳技术适用范围局限。离心机利用组分的密度差来分离，对于密度近似或者粒径到纳米尺度的组分分离效果不明显，且强相对运动对活性组分造成损伤。电泳只可以驱动分离带电组分，局部电场会影响组分表面的功能团分布，也会对活性组分造成损伤。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术的目的之一是提供一种新型液体试样的浓缩和提纯方法，应用于生化检测试样的预处理，从而加速检测过程和提高检测准确率。本专利技术拟从微纳流体力学和多界面复合力学的角度提供一种新型的试样预处理技术，通过弱接触逐滴凝固和精确偏析，对检测样品进行无损浓缩并筛除干扰组分，放大反应信号，从而实现加速检测和提高准确率的目的。此项技术可以广泛应用于生物化学和医学临床的检测样品的浓缩、提纯和分离，同时适用于食品工程、化工和环境检测等各个领域。本专利技术提供了一种弱接触试样浓缩提纯方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，采集具有内部游离或悬浮的组分的试样原液后滴至过冷底板的表面，得到底板表面上的液滴；步骤2，液滴在过冷底板上进行凝固成核，凝固成核在固液接触面发生，液滴中的目标组分由于凝固偏析被聚集在液滴的顶部区域；步骤3，控制过冷底板的温度，暂停凝固界面推移；步骤4，抽取液滴顶部的浓缩物。在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，原液介质为水、有机溶剂或液态金属，原液中目标组分和干扰组分包括微纳米颗粒、酸碱盐离子、有机大分子、生物组织、细胞以及病毒中的任意一种或多种的混合。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，使用微量注射泵将需要处理的原液通过毛细管滴至过冷底板的表面，毛细管出口到底板表面的距离为5～20mm。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，液滴体积为15～20μL。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，底板采用光滑导热材料，其初始温度设置为低于基体介质平衡态凝固点8-12℃。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，底板表面上的液滴的稳态接触角为110°～130°。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，采用液滴凝固偏析来分离目标组分。另外，在本专利技术提供的弱接触试样浓缩提纯方法中，还包括步骤5，对底板进行加热后抽取残余液体，其中，将底板的温度升高至室温后液滴中的凝固相融化，液滴的残余液体通过残夜毛细通道回收。本专利技术提供了一种弱接触试样浓缩提纯方法的应用，其特征在于：上述任意一种的弱接触试样浓缩提纯方法在生物化学、医学临床的检测样品的浓缩、提纯和分离中的应用，或者在食品工程、化工和环境检测中的应用。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的弱接触试样浓缩提纯方法，因为通过弱接触逐滴凝固和精确偏析，对检测样品进行无损浓缩并筛除干扰组分，放大反应信号，从而实现加速检测和提高准确率的目的。本专利技术提出的方案具有下列优势：(1)浓缩率高，可以叠加使用实现3至4个量级的浓度提升；(2)针对性强，通过对界面速率的精确控制，可以在浓缩的同时筛除干扰组分；(3)试样不易污染，无需化学溶剂萃取，且试样与容器接触面小；(4)目标组分无损伤，无强物理场和相对运动，低温保护对目标组分无损伤，更适用于具有生化活性的组分如病毒、酶类、和细菌等；(5)用量可调，可以适用于纳升至皮升微小样品量。附图说明图1为本专利技术中实施例一中步骤1示意图；图2为本专利技术中实施例一中步骤2示意图；图3为本专利技术中实施例一中步骤4示意图；图4为本专利技术中实施例一中步骤5示意图；图5为本专利技术中实施例二中步骤1示意图；图6为本专利技术中实施例二中步骤2示意图；图7为本专利技术中实施例二中步骤4示意图；图8为本专利技术中实施例二中步骤5示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的弱接触试样浓缩提纯方法及应用作具体阐述。在基体介质的凝固过程中，其内部游离或悬浮的其他组分如离子、颗粒、大分子(如蛋白质和DNA)和细胞等，会由于妨碍基底介质(水)分子晶格匹配而从连续凝固(冰)相中筛除。虽然在热动力学平衡态下分析，除基底介质分子外所有其他组分都会被筛除，但是针对具体每一种组分有相应的临界推移速度。如果凝固界面推移速度小于该值，该组分会被筛除入保留液相中，即被浓缩；而如凝固界面推移速度大于该值，该组分会被前进凝固相包覆，其空间分布不会明显偏移。某一组分的临界推移速度取决于粒子尺寸、形状和表面基团等。本专利技术即利用了这种特征偏析行为，通过调节凝固界面推移速度，使复杂组分液体中的目标组分被浓缩和提纯。实施例一本实施例的液体试样的浓缩和提纯方法，包括以下步骤：以下所有步骤均在密闭仓中进行，隔绝外界水蒸气和浮尘。密闭仓内部为干燥空气、氮气或惰性气体，舱内环境温度为室温，压力通过单向调节阀与外界大气保持平衡。步骤1，处理原液，原液介质为水、有机溶剂或液态金属，实施例中，对流感病毒核酸检测试样原液的进行预处理。如图1所示，使用微量注射泵将需要处理的原液通过毛细管10滴至过冷底板30的表面，得到底板表面上的液滴20，液滴20内包含多个病毒21和痰液组分22，底板30上设置有连通底板30表面的残夜毛细通道31。原液为病患的呼吸道提取物，主要成分为水(基体介质)，痰液22(干扰组分)，病毒21(目标组分)。实施例中，通过毛细管10的原液为呼吸道提取物液滴，选取的毛细管10外径为500μm，液滴20的体积为15～20μL，微量注射泵的流速设置为1～10μL/min，毛细管10到底板30表面的距离即液滴20的高度为5～20mm，需大于液滴20的直径。单个液滴20的体积可以根据试样液体的表面张力、粘度和毛细管的管径来调节，液滴20以低速碰撞到底板30的表面，之后的展开和回缩过程可以忽略，液滴20最后的稳态接触角为110°～130°，实施例中，液滴20滴落后的稳态接触角约为125°。稳态接触角的定义为液滴外沿和接触面的夹角，当液滴以低速撞击过冷表面，所获得的接触角一般会大于90°本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弱接触试样浓缩提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采集具有内部游离或悬浮的组分的试样原液后滴至过冷底板的表面，得到底板表面上的液滴；/n步骤2，所述液滴在所述过冷底板上进行凝固成核，凝固成核在固液接触面发生，所述液滴中的目标组分由于凝固偏析被聚集在所述液滴的顶部区域；/n步骤3，控制所述过冷底板的温度，暂停凝固界面推移；/n步骤4，抽取所述液滴顶部的浓缩物。/n

【技术特征摘要】
1.一种弱接触试样浓缩提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采集具有内部游离或悬浮的组分的试样原液后滴至过冷底板的表面，得到底板表面上的液滴；
步骤2，所述液滴在所述过冷底板上进行凝固成核，凝固成核在固液接触面发生，所述液滴中的目标组分由于凝固偏析被聚集在所述液滴的顶部区域；
步骤3，控制所述过冷底板的温度，暂停凝固界面推移；
步骤4，抽取所述液滴顶部的浓缩物。


2.根据权利要求1所述的弱接触试样浓缩提纯方法，其特征在于：
其中，所述原液介质为水、有机溶剂或液态金属，
所述原液中目标组分和干扰组分包括微纳米颗粒、酸碱盐离子、有机大分子、生物组织、细胞以及病毒中的任意一种或多种的混合。


3.根据权利要求1所述的弱接触试样浓缩提纯方法，其特征在于：
其中，步骤1中，使用微量注射泵将需要处理的原液通过毛细管滴至过冷底板的表面，
所述毛细管出口到所述底板表面的距离为5～20mm。


4.根据权利要求3所述的弱接触试样浓缩提纯方法，其特征在于：
其中，所述液滴体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉刚，杨英英，郑平，杨纯，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31