一种提取DNA的微流体设备制造技术

本发明专利技术提供了一种提取DNA的微流体设备。该微流体设备包括：依次密封叠放的汇入层、缓冲层以及气动层；缓冲层与气动层之间设有电磁板；汇入层上设有多条主通道以及3个泡罩口；每条主通道的入口连接注射器泵；缓冲层上设有分段式缓冲通道；每段缓冲通道设有多条通道，且一段缓冲通道与一个弹出式泡罩相对应；缓冲通道与主通道相连通；缓冲通道的入口处连通弹出式泡罩；弹出式泡罩设于所述汇入层的顶部，且穿过泡罩口与缓冲通道的入口处相连通；每个弹出式泡罩设有不同类型的缓冲液；每段缓冲通道设有多个汇聚节点；汇聚节点处设有弹出式阀门；弹出式阀门由所述气动层提供气动控制。本发明专利技术能够在保证低耗时和高通量的同时，降低提取成本。取成本。取成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提取DNA的微流体设备


[0001]本专利技术涉及DNA提取领域，特别是涉及一种提取DNA的微流体设备。

技术介绍

[0002]FriedrichMiescher于1869年首次从人类白细胞中提取DNA，如今，许多诊断和研究型实验室提取DNA通常见于各种细胞，如细菌、真菌、疟原虫、植物、动物和人类。
[0003]DNA提取通常是如下相关分子研究的第一步：1.疾病诊断；2.突变检测和癌症基因分析；3.遗传生物标志物鉴定和取证；4.基因工程与克隆；5.亲子鉴定/血统追踪；6.爱情鸟等许多观赏鸟类的性别决定；7.DNA测序(Sanger和下一代测序)。
[0004]当在细菌、真菌、植物、动物或人类中使用DNA提取时，通常会同时运行多个样本。因此，DNA提取过程必须具有成本效益、快速并能大量提供高质量的DNA。目前用于DNA提取的方法可根据分离剂的使用(化学、离心或磁力)分为三大类：经典(手工)化学方法；近代(半自动/离心)离心柱法；现代(全自动)磁法。
[0005]根据用户友好性和在任何给定时间可以并行运行的DNA样本数量，可以分为低通量或高通量。随着诊断实验室处理人口样本量的负担越来越大，以及用于各种目的分析DNA的需要，采用一种省时、高通量和低成本的方法几乎是不可避免的。当前的方法或是低成本或是高吞吐量，但两者尚未有机结合。
[0006]有许多市场销售的试剂盒可以让用户使用裂解、结合、洗涤和洗脱的原理高效地从样品细胞中提取DNA(Carpi FM,Di Pietro F,VincenzettiS，Mignini F，Napolioni V.Human DNA extraction methods:patents and applications.Recent Pat DNA Gene Seq.2011；5(1):1
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7)；Tan SC，Yiap BC.DNA，RNA，and protein extraction:the past andthe present.J Biomed Biotechnol.2009；2009:574398)。
[0007]大多数DNA提取方法使用一组裂解、结合、洗涤和洗脱缓冲液，这些缓冲液许多研究人员曾使用过(Shi R，Lewis RS，Panthee DR(2018)Filter paper
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based spin column method for cost
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efficient DNA or RNA purification.PLOS ONE 13(12):e0203011.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203011)，或在这些缓冲液旁边使用磁珠。
[0008]在目前最快的DNA提取方法中，磁珠被释放到整个细胞裂解物中，以启动DNA捕获和结合过程。用磁珠提取DNA始见于1990年代，美国授权的专利“使用磁珠进行DNA纯化和分离”就可证明。该方法基本保持不变，依赖于使用市售(https://www.cytivalifesciences.com/en/us/news
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center/magnetic
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beads
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a
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simple
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guide
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10001)带有涂层的磁珠(20μm羧酸盐修饰的磁铁矿珠)，只需调整缓冲液条件即可可逆地结合核酸。结合DNA后，外部磁场将珠子吸引到通道的外缘，将它们固定。当磁珠被固定时，磁珠结合的DNA在洗涤步骤中保留下来。添加洗脱缓冲液并移除磁场，然后将DNA作为纯化样品释放出来，准备用于定量和分析。
[0009]对比世界各地研究人员或诊断实验室目前使用的主要DNA提取方法，表1为本专利技术
所提供的不同DNA提取方法参数表，图1为不同DNA提取方法示意图，图1(a)为基于酚氯仿(有机)方法提取DNA的示意图，通常需要1
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2天，图1(b)为基于硅胶(半自动)方法提取DNA的示意图，通常需要1
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2小时，图1(c)为基于磁珠(自动)方法提取DNA的示意图，通常需要小于20分钟，如表1以及图1所示。
[0010]表1
[0011][0012][0013][0014]由上述可见基于磁珠方法提取DNA耗时最短，但大多高通量方法利用磁珠测定的灵活性，需要安装昂贵的机器人来使用机械化DNA提取平台，成本极高。
[0015]降低每次测试成本的方法是：与终端用户签订长期合同并免费提供机器人，只要终端用户继续使用同一个封闭平台机器人，并从同一个制造商购买DNA提取测试，那么每次测试的售价可为5至10美元。一些开放式平台改进了机制，允许任何制造商的测试在机器人上运行，但即便这样，成本仍然是一个问题。此外，这些机器人平台对于学术研究人员等中小型用户来说并不可行，因为他们有时每天也使用十到数百个样本，但无力安装商业规模的机器人。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的是提供一种提取DNA的微流体设备，以解决在保证低耗时和高通量的同时无法兼顾成本的问题。
[0017]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0018]一种提取DNA的微流体设备，包括：依次密封叠放的汇入层、缓冲层以及气动层；所述缓冲层与所述气动层之间设有电磁板；
[0019]所述汇入层上设有多条主通道以及3个泡罩口；每条所述主通道的入口连接注射器泵；所述注射器泵用于将裂解物样品注射至所述主通道；
[0020]所述缓冲层上设有分段式缓冲通道；每段所述缓冲通道设有多条通道，且一段所述缓冲通道与一个所述弹出式泡罩相对应；所述缓冲通道与所述主通道相连通；所述缓冲通道的入口处连通弹出式泡罩；所述弹出式泡罩设于所述汇入层的顶部，且穿过所述泡罩口与所述缓冲通道的入口处相连通；每个所述弹出式泡罩设有不同类型的缓冲液；所述缓冲液包括磁性结合缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液；
[0021]每段所述缓冲通道设有多个汇聚节点；所述汇聚节点处设有弹出式阀门；所述弹出式阀门由所述气动层提供气动控制。
[0022]可选的，所述汇入层、所述缓冲层以及所述气动层的长度均为10厘米，厚度均为1毫米。
[0023]可选的，每个所述主通道的出口处均设有采集装置；所述采集装置用于收集DNA样本。
[0024]可选的，沿所述主通道的入口处至所述主通道的出口处的方向，依次设置装有磁性结合缓冲液的弹出式泡罩、装有洗涤缓冲液的弹出式泡罩以及装有洗脱缓冲液的弹出式泡罩；
[0025]沿所述主通道的入口处至所述主通道的出口处的方向，依次打开所述装有磁性结合缓冲液的弹出式泡罩、所述装有洗涤缓冲液的弹出式泡罩以及所述装有洗脱缓冲液的弹出式泡罩，依次释放所述磁性结合缓冲液、所述洗涤缓冲液以及所述洗脱缓冲液。
[0026]可选的，所述主通道包括8条；每段所述缓冲通道包括8条。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提取DNA的微流体设备，其特征在于，包括：依次密封叠放的汇入层、缓冲层以及气动层；所述缓冲层与所述气动层之间设有电磁板；所述汇入层上设有多条主通道以及3个泡罩口；每条所述主通道的入口连接注射器泵；所述注射器泵用于将裂解物样品注射至所述主通道；所述缓冲层上设有分段式缓冲通道；每段所述缓冲通道设有多条通道，且一段所述缓冲通道与一个所述弹出式泡罩相对应；所述缓冲通道与所述主通道相连通；所述缓冲通道的入口处连通弹出式泡罩；所述弹出式泡罩设于所述汇入层的顶部，且穿过所述泡罩口与所述缓冲通道的入口处相连通；每个所述弹出式泡罩设有不同类型的缓冲液；所述缓冲液包括磁性结合缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液；每段所述缓冲通道设有多个汇聚节点；所述汇聚节点处设有弹出式阀门；所述弹出式阀门由所述气动层提供气动控制。2.根据权利要求1所述的提取DNA的微流体设备，其特征在于，所述汇入层、所述缓冲层以及所述气动层的长度均为10厘米，厚度均为1毫米。3.根据权利要求1所述的提取DNA的微流体设备，其特征在于，每个所述主通道的出口处均设有采集装置；所述采集装置用于收集DNA样本。4.根据权利要求1所述的提取DNA的微流体设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳西尔，
申请(专利权)人：瓯江实验室，
类型：发明
国别省市：