一种用于破碎样品组织和／或裂解细胞的装置，包括：压电材料；以及与该压电材料接触的至少第二材料，且其中该第二材料在与该压电材料接触侧的相对侧上具有粗糙表面。该装置可通过组装至少三个层以及用于阀和泵的隔膜而制成。压电材料由外部电压源，尤其是调制交流外部电压源致动以产生空化，该空化破碎组织和／或裂解细胞。本发明专利技术进一步提供了一种在装置内破碎组织和／或裂解细胞的方法，包括以下步骤：加载样品和试剂；致动压电材料；获得破碎的组织和／或裂解的细胞；以及回收洗出液。本发明专利技术还提供了一种包括压电材料的压电装置，该压电材料接触第二材料；且其中该第二材料在与该压电材料接触侧的相对侧上具有粗糙表面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理生物样品的装置。具体而言，本专利技术涉及包括压电材料、用于处理生物组织和/或细胞的芯片卡盒(cartridge)和/或生物芯片装置。
技术介绍
组织通常包含生物基质内部的细胞，该生物基质为组织提供机械强度。为了从组织分离细胞、核酸或蛋白，需要进行组织破碎和细胞裂解(细胞破裂，cell lysis)步骤。传统的组织破碎和细胞裂解方法耗时且费力。这些方法采用具有类似搅拌器部件以产生剪切力的电动机械均浆器，其物理地破碎固态组织并释放组织内部的细胞。随后，对细胞进行化学、机械或热处理以使细胞裂解，以便提取细胞间和/或细胞内的成分。对于适于微机械和/或自动化工艺的其他组织破碎方法，其采用酶解组织破碎方法(WO 2004/046305，结合于此作为参考)是可行的。已经报导了通过超声处理破碎孢子和细胞(P.Belgrader et.al.，Ahal.Chem.，1999，714232-4236；Belgrader et.al.，Biosensors andBioelectronics，2000，14849-852；Taylor et.al.，Anal.Chem.，2001，73492-496)。然而，这适用于细胞裂解，而对于破碎组织是不可行的。此外，超声处理装置为外部装置，并且未整合(集成)于诸如μ-TAS或MEMS的自动化系统内。已经采用压电材料作为外部致动装置以引发细胞裂解(P.Belgrader et.al.，Anal.Chem.，1999，714232-4236)。然而，通常需要高电压以致动压电材料，并且另外，由于材料的热传导，需要隔热材料以阻止温度上升使细胞退化。这使得难以将压电材料结合到微型装置内。也已经报导了用于探测病原菌的全集成生物芯片(R Liu et.al.，Anal.Chem.，2004，76(7)1824-1831)。生物芯片内的压电圆盘仅用来增大生物芯片内流体的混合效率。芯片内还包括电连接和印刷电路板。集成在该生物芯片中的电化学泵和电连接的存在使得该生物芯片用于一次性(可抛弃的)应用过于昂贵。因此，本领域需要一种可用于处理生物样品，尤其是生物组织的便宜的一次性装置。
技术实现思路
本专利技术解决了上述问题，并提供了一种用于处理生物样品的容易使用、便宜且有效的装置。根据第一方面，本专利技术提供了一种包括压电材料的用于破碎样品组织与/或裂解细胞的装置。尤其是，压电材料由调频交流电压驱动。本专利技术的压电装置包括压电材料；以及与该压电材料接触的至少第二材料；且其中该第二材料在与压电材料接触的相对侧上具有粗糙表面。该粗糙表面改善了空化效应(cavitation effect)。第二材料优选地被贴附至压电材料。尤其是，第二材料被胶粘或固定到压电材料上。粗糙表面可以根据任何标准方法制作，例如，粗糙表面可以通过硅珠层形成。例如，将硅珠层贴附到与压电材料接触侧的相对侧上的第二材料的表面上。硅珠的直径可以为100至400μm。第二材料可以是任何合适的材料，尤其是，第二材料的杨氏模量为50至220Gpa。第二材料可以由金属或聚合物材料制成。例如，金属可以选自由钢、不锈钢、黄铜、铜和铝组成的组。聚合物材料可以选自由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙稀(PVC)组成的组。压电材料可以为盘片、杆或棒的形式，或者具有至少3个侧面的平面形状。该装置可以包括用来致动压电材料的装置，例如施加、贴附或连接至该压电材料的两个电极。该装置尤其是一次性的。根据另一方面，本专利技术的装置为芯片卡盒。该芯片卡盒可以进一步包括入口端口、出口端口、和至少一个室。该芯片卡盒可以单独使用，或可以结合或集成到诸如微全分析系统(μ-TAS)或芯片实验室系统(lab-on-a-chip system)内的生物芯片中。尤其是，本专利技术的芯片卡盒为一次性芯片卡盒。根据另一方面，该装置为生物芯片装置并进一步包括-离解室(dissociation chamber)；-试剂和缓冲液(缓冲剂)储存腔； -一个或多个阀；-一个或多个泵；以及-连接所述室、储存腔和阀的通道。该生物芯片装置可用于生物样品制备。该装置可以进一步包括微型泵、结合与混合室和/或提取/洗脱/PCR室。该结合与混合室还可以包括压电材料和与该压电材料接触的第二材料。第二材料可包括在与压电材料接触侧的相对侧上的粗糙表面。粗糙表面可以通过硅珠层形成。该装置可以进一步包括阀，该阀为微型阀。该微型阀可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)隔膜微型阀。微型泵可以包括隔膜。隔膜可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)隔膜。根据另一方面，该装置可以进一步包括注入孔。该装置还可以被调整使得可以进行自动泵浦。根据一个方面，该生物芯片装置采用外部气动执行机构以致动集成于芯片内部的泵和阀。提取/洗脱/PCR室可以沉积有磁性材料，例如沉积有坡莫合金，更具体地沉积有坡莫合金引脚(pin)。结合与混合室可以包括涂敷有至少一种连接子(linker)的珠体，该连接子用于结合核酸分子。该珠体可以是磁性珠体。该装置可以由聚合物材料例如聚碳酸酯制成。该装置还可以包括集成到芯片的生物传感器、RT-PCR和微阵列。根据另一方面，该生物芯片装置由至少三个层、用于阀的一个或多个隔膜以及用于泵的一个或多个隔膜构成。第一层至少包括离解室、试剂和缓冲液储存腔，第二层至少包括压电材料，且其中阀和泵位于第二层与第三层之间的界面处，并且通道位于第一层与第二层以及第二层与第三层的界面处。该生物芯片可以进一步包括罩(cover)，以置于所述第一层上。根据另一方面，本专利技术提供了一种在装置内破碎组织和/或裂解细胞的方法，包括以下步骤-加载样品和试剂；-致动压电材料，其中该压电材料与第二材料接触，并且其中第二材料在与压电材料接触侧的相对侧上具有粗糙表面，该粗糙表面接触样品；-获得破碎的组织和/或裂解的细胞；以及-回收洗出液。粗糙表面可以根据任何标准方法形成，例如可以通过硅珠层形成粗糙表面。硅珠的直径可以为100至400μm。根据本专利技术的方法，压电材料由外部电压源致动。该外部电压源可以供给正弦波电压。该正弦波电压可以是任何合适的波形电压，例如其可以具有-140V至+140V的峰-峰电压。然而，该峰-峰电压并不限于这些具体数值。该正弦波电压具有调制频率。该正弦波电压可以为例如1.0kHz至20kHz。尤其是，该外部电压源供应调频电压以致动压电材料。生物样品可以是来自动物、人、植物、细菌或病毒和/或细胞样品的组织。样品可以是新鲜的或冷冻的组织和/或细胞样品。根据本具体实施方式的另一方面，样品为培养细胞、全血细胞、血清、尿、唾液或来自活组织检查的组织。根据本专利技术的方法，压电材料的致动产生冲击和空化作用以引起组织破碎和/或细胞裂解。根据另一方面，本专利技术的方法进一步包括以下步骤分离、纯化和/或扩增从破碎的组织和裂解的细胞获得的核酸，以及回收核酸。通过加入涂敷有至少一种连接子的珠体，可以从破碎的组织和/或裂解的细胞回收核酸，并且其中通过致动第二压电材料以提高混合与结合效率进行该珠体上的连接子与核酸的结合，以及回收连接至珠体的核酸。根据另一方面，本专利技术还提供了一种包括压电材料的压电装置，该压电材料与至少第二材料接触；且其中该第二材料在与该压电材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于破碎样品组织和／或裂解细胞的装置，包括：压电材料；以及与所述压电材料接触的至少第二材料；且其中所述第二材料在与所述压电材料接触侧的相对侧上具有粗糙表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-8-3 10/910,9611.一种用于破碎样品组织和/或裂解细胞的装置，包括压电材料；以及与所述压电材料接触的至少第二材料；且其中所述第二材料在与所述压电材料接触侧的相对侧上具有粗糙表面。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二材料被胶粘或固定到所述压电材料上。3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，所述粗糙表面由硅珠层形成。4.根据权利要求3的装置，其中，所述硅珠的直径为100至400μm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第二材料的杨氏模量为50至220GPa。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述压电材料为盘片、杆或棒的形式，或者为具有至少3个侧面的平面形状。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述装置是一次性的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述装置是芯片卡盒。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述芯片卡盒进一步包括入口端口、出口端口和至少一个室。10.根据权利要求8至9中任一项所述的装置，其中，所述芯片卡盒被集成到生物芯片。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述装置为生物芯片装置并且进一步包括-离解室；-试剂和缓冲液储存腔；-一个或多个阀；-一个或多个泵；以及-连接所述室、储存腔和阀的通道。12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述装置进一步包括结合与混合室和/或提取/洗脱/PCR室。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述结合与混合室包括压电材料以及与所述压电材料接触的第二材料。14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，其中，所述阀为微型阀。15.根据权利要求所述14的装置，其中，所述微型阀包括由包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料制成的隔膜微型阀。16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，所述泵为微型泵并包括隔膜。17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述隔膜由包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料制成。18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述提取/洗脱/PCR室沉积有磁性材料。19.根据权利要求12所述的装置，其中，所述结合与混合室包括涂敷有至少一种连接子的珠体，所述连接子用于结合核酸分子。20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述珠体是磁性珠体。21.根据权利要求11至20中任一项所述的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国林，毛佩玲，余彦宏，郑荣福，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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