用于提取、浓缩和检测分子物类的使用表面张力阀的低资源处理器制造技术

本发明专利技术描述了使用用于处理样品的低资源装置来隔离、分离和检测分子物类的系统和方法。方法包括根据蛋白质-蛋白质、DNA-DNA和其他化学相互作用来隔离、分离和检测分子物类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提取、浓缩和检测分子物类的使用表面张力阀的低资源处理器相关申请的交叉引用本申请要求于2010年7月16日提交的美国临时专利申请序列号61/365，170的优先权，其通过引用整体以并入本文。
技术介绍
1.专利
本专利技术一般性地涉及诊断和检测的领域。更特别地，本专利技术涉及用于评价分子相互作用的低资源处理器(1W resource processor)。具体地,本专利技术涉及包含被表面张力阀所分隔之多个室的装置用于处理其上连接有筛选试剂之微珠中的用途。所述装置允许测定各种环境和生物学样品的内容物。另外，可评价特异性相互作用，例如DNA-DNA相互作用、DNA-蛋白质相互作用或蛋白质-蛋白质相互作用、离子-蛋白质相互作用、酶-底物相互作用。2.相关领域讨论最近的研究集中于开发用于低资源背景的基于核酸的检测(Niemz等，2011)。基于核酸的检测系统(如定量PCR(qPCR))因其灵敏度、特异性和相对快速的回应时间(time-to-answer)而成为特别有吸引力的用于检测病原体的技术。PCR的有效性依赖于核酸模板的质和量(Beuselinck等,2005)以及干扰物质的缺乏(Radstrom等,2004)。例如，临床样品中存在的碳水化合物、蛋白质、脂质或其他未鉴定的干扰物质都已经显示出抑制PCR并产生假阴性(Monteiro等，1997 ;Wilson，1997 ;Coiras等，2003)。除了多种干扰物质之外，患者样品还包含核酸酶，其直接减少存在的核酸靶标数目(Wilson，1997)。为了使假阴性最小化并且使基于核酸之诊断的效率最大化，在测试之前提取核酸并浓缩至不含干扰物质的缓冲液中。一种传统的实验室方法使用苯酚-氯仿混合物(Chomczynski和Sacchi, 1987)。该方法高度有效,但是在今天并不常用，因为它耗费时间并且需要使用有毒的有机化学品。几种固相提取试剂盒是可商购的，用以从患者样品中纯化DNA或RNA。这些试剂盒中有许多依赖于在乙醇和离液剂(chaotropic agent)(如硫氰酸胍(GuSCN))存在下核酸选择性结合二氧化娃涂层表面(Avison, 2007 ;Yamada等，1990)。GuSCN还使蛋白质污染物变性，包括可存在于样品中的核酸酶(Chirgwin等，1979 ;MacDonald等，1987)。这些试剂盒对于低资源用途来说成本效率低，并且经常需要使用专业的实验室设备(例如机器人或离心机)和受过培训的技术人员(在低资源背景中不可得)。另外，许多试剂盒涉及多个步骤，增加了样品和操作者二者污染的机会。微流体是一种用于低资源的基于核酸之诊断的有前途的方式。最近，将微流体技术扩展以用于样品制备已经受到越来越多的关注(Niemz等,2011 ;Price等,2009)。这些装置中有许多适用于与下游核酸扩增和检测技术结合(Chen等，2010 ;Hagan等，2011)。但是，可用于核酸结合之固相的小表面积和可流过通道的有限样品体积限制了回收核酸的总质量(Niemz等，2011)，因此不利地影响了检测限。例如，尤其是随着基于核酸的技术在低资源背景中变得越来越重要(Huggett等，2009)，用于诊断TB的跨肾(transrenaDDNA分析成为常规诊断方法(例如唾液显微镜法)的具有吸引力的替代方法。患者尿样的PCR分析因上述相同原因中的一些而无效。认为主要原因之一是尿样中所含的盐的高度变化。但是，尿液收集是完全非侵入性的。这在有限资源和技术人员的缺乏可能使得样品收集困难的高疾病负荷背景下特别有利(Umansky和Tomei, 2006 ;Green等，2009)。另外，尿液收集提供了比其他侵入性更大的方法(例如唾液收集)大得多的样品体积。虽然跨肾DNA以相对低的浓度(健康对象中为 6至50ng/mL (Bryzgunova等,2006))存在,但是能够收集和测试大的体积确保了有充足的材料可用于进行精确诊断。最后，经纯化的跨肾DNA的分析可以是多重性的以同时检测多种病原体的存在。例如，TB与HIV的共感染是撒哈拉以南非洲的常见问题(Green等，2009)。设计成诊断TB和HIV 二者的多重检测测定对于该背景是理想的。尤其是随着基于核酸之技术在低资源背景中变得越来越重要，用于诊断结核病的跨肾DNA分析的概念正成为常规诊断方法的具有吸引力的替代方法。因为死亡中的人细胞和微生物被分解，小核酸片段可到达血流中，随后经过肾进入尿液中(Botezatu等，2000)。用于分枝杆菌属(mycobacterial)DNA的跨肾DNA片段的分析已证明它是诊断结核病的有前途的技术并且相对于常规唾液显微镜法提供了多个优点(Aceti等，1999 ；Cannas等，2008 ;Gopinath和Singh，2009)。尿液收集是完全非侵入性的。这在有限资源和缺少技术人员可使得样品收集困难的高疾病负荷环境中特别有利(Umansky和Tomei, 2006 ；Green等，2009)。另外，尿液收集提供了比唾液收集大得多的样品体积。虽然跨肾DNA以相对低的浓度(健康对象中为 6至50ng/mL(Bryzgunova等,2006))存在,但是能够收集和测试大体积确保了有充足的材料可用于进行精确诊断。最后，分枝杆菌属特异性DNA序列的分析固有地比显微镜诊断更敏感(Huggett等,2009)。在没有合适方法的情况下，唾液显微镜法仍然是目前诊断结核病的世界性标准。遗憾的是，唾液样品收集可潜在地产生感染性气溶胶，这在受过训练的人员不可得的低资源背景中特别成问题(Cannas等，2008)。显微镜诊断耗费时间并且具有有限的灵敏度(Green等，2009)。但是，因为在进行任何基于核酸的诊断测试之前，在低资源背景中从尿液中纯化DNA的方法不可用，所以这仍然是优选的方法。类似的问题涉及测试其他分子物类(species)，包括蛋白质、脂质和碳水化合物。一般而言，“实际”样品中包含的干扰物质的存在使得任何目的分子物类的检测更加困难。因此，期望快速的非侵入性的诊断技术，尤其在低资源背景中。
技术实现思路
因此，根据本专利技术，提供了一种处理样品的方法，其包括(a)提供包含多个相继的室的装置，每一个所述室包含流体并且被表面张力阀隔开，其中第一反应室包含在其表面上有反应物的颗粒；(b)将样品引入所述第一反应室中；(c)在足以允许所述反应物与所述样品中的分析物反应的条件下孵育所述第一反应室；(d)将所述颗粒从所述第一反应室中运送到至少第二室中；以及(e)检测所述分析物与所述反应物的相互作用。其他的室包括洗脱室和/或浓缩室。所述装置可包含至少三个室，例如第一反应室、第一处理室和第一检测室，其中所述第一处理室设置在所述第一反应室与所述第一作用室之间。所述方法还可进一步包括反转所述颗粒的运送以将所述颗粒再引入到其已经通过的室中。在一些实施方案中，在最终室中将靶标分子物类与所述珠分离。然后进一步分析这些靶标，例如RT-PCR或PCR反应。所述装置可包含连续管和表面张力阀，所述阀将所述管分隔成所述多个室。所述管可由玻璃、聚合物或金属制成。所述管可包含被聚合物包被的内表面。所述颗粒可以是磁性颗粒、顺磁性颗粒或密度与周围流体不同的非磁性颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.16 US 61/365,1701.一种处理样品的方法，其包括: (a)提供包含通过管相连接的多个相继的室的装置，每个所述相继的室包含流体并且被基于气体的表面张力阀隔开，其中第一反应室包含在其表面上具有反应物的颗粒； (b)将样品引入所述第一反应室中； (C)在足以允许所述反应物与所述样品中的分析物反应的条件下孵育所述第一反应室； (d)将所述颗粒从所述第一反应室通过设置于其间的管运送到至少第二室中；以及 (e)检测所述分析物与所述反应物的相互作用。2.权利要求1的方法，其中所述装置包含至少三个室。3.权利要求2的方法，其中所述装置包含所述第一反应室、第一处理室和第一检测室，其中所述第一处理室设置在所述第一反应室与所述第一作用室之间。4.权利要求2的方法，其 还包括反转所述颗粒的运送以将所述颗粒再引入其已经通过的室中。5.权利要求1的方法，其中所述装置包括连续管和表面张力阀，所述表面张力阀将所述管分隔成所述多个室。6.权利要求5的方法,其中所述管由玻璃、聚合物或金属制成。7.权利要求5的方法，其中所述管包含被聚合物包被的内表面。8.权利要求1的方法，其中所述颗粒是磁性颗粒、顺磁性颗粒或密度>I或< I的非磁性颗粒。9.权利要求8的方法，其中运送包括使磁场沿着所述管传递或使所述管经受独特的间歇磁场以实现所述颗粒的运动。10.权利要求1的方法，其中运送包括向所述装置施加离心力或重力使得所述颗粒被运送通过所述多个室。11.权利要求8的方法，其中通过密度驱动的运送来运送密度>I的所述非磁性颗粒。12.权利要求1的方法，其中所述分析物是蛋白质、多肽、脂质、碳水化合物、核酸、重金属、有机化合物、细菌、病毒或真菌细胞。13.权利要求12的方法，其中所述蛋白质是抗原、抗体或酶。14.权利要求1的方法，其中所述反应物是抗体、抗原、螯合剂、脂质、碳水化合物、金属、有机化合物、酶底物或核酸。15.权利要求1的方法，其中检测所述分析物与所述反应物的相互作用包括FRET、比色测定、荧光测定、RT-PCR、光密度变化或折射率变化。16.权利要求1的方法，其中引入包括通过所述第一反应室的壁注射所述样品。17.权利要求1的方法，其中引入包括通过毛细作用使所述样品移动到所述第一反应室中。18.权利要求1的方法，其中所述样品是生物学样品。19.权利要求17的方法，其中所述生物学样品是得自于患者的组织或流体样品。20.权利要求1的方法，其中所述样品是环境样品。21.权利要求20的方法，其中所述环境样品是土壤样品、水样品或植物样品。22.权利要求1的方法，其中所述颗粒的直径为0.1至10微米。23.权利要求1的方法，其中所述管的直径是0.5至IO4微米。24.权利要求1的方法，其中所述基于气体的表面张力阀包括具有低蒸汽压和/或低表面张力的非反应性气体。25.权利要求24的方法,其中所述非反应性气体是空气、二氧化碳、氮气、氩气、氦气或六氟化硫。26.权利要求25的方法，其中所述非反应性气体是空气。27.包含通过管相连接的多个相继的室的装置，每个所述室包含流体并且被基于气体的表面张力阀隔开。28.权利要求27的装置，其中所述装置包含三个室，所述三个室包括所述第一反应室、第一处理室和第一检测室，其中所述第一处理室设置在所述第一反应室与所述第一作用室之间。29.权利要求27的装置，其中所述装置包含连续管和表面张力阀，所述表面张力阀将所述管分隔成所述多个室。30.权利要求29的装置，其中所述管由玻璃、...

【专利技术属性】
技术研发人员：里克·哈兹尔顿，
申请(专利权)人：范德比尔特大学，
类型：
国别省市：