CN108841818B - 一种核酸提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种核酸提取方法及装置，包括样品提取模块，用于盛放核酸样品并从样品中提取核酸；磁珠注射泵，用于向样品提取模块中通入混有微米磁珠的溶液；磁场产生模块，用于产生高强度磁场；样品裂解模块，用于将核酸从样品中分离；洗脱液注射泵，用于向样品提取模块中通入洗脱液将核酸与磁珠分离并回收磁珠得到核酸。本发明提供了一种大体积的生物样品中有效，快速，半自动化的提取核酸的方法及装置，通过该方法可以实现10毫升以上的样品中核酸快速提取，提取时间相比传统方式更短，整体提取环节可以自动化操作，后期可与其他检测装置相结合，达到全自动化检测的目的。
Description
技术领域
本发明涉及连续流体分离领域。更具体地，涉及一种核酸提取方法及装置。
背景技术
分子诊断是以核酸作为检测对象，主要应用于各类生物诊断中。在样品进行分子诊断前，首先需要从待测样品中提取出核酸，核酸的浓度和纯度直接影响着分子诊断的准确度。传统的核酸的提取一般有密度梯度离心，酚/氯仿、苯酚、异戊醇抽提等方法，但这些方法或有毒，或耗时久，或需要较大复杂装置，均使其方法受到制约。近年来，磁珠法越来越广泛地应用于样品中核酸的提取。该方法的一般步骤如下：首先通过裂解液将待测物的核酸从细胞中裂解出来，然后通过磁珠表面的静电作用捕获核酸，继而施加磁场使结合有磁珠的核酸与原样品分离，然后移去磁场，加入洗脱液，将磁珠与核酸分离，通过再次磁分离得到纯化后的核酸。相比于其他方法，该方法更为简单、方便，安全无毒，提取得到的核酸浓度和纯度较高。
然而，常规的磁珠法提取核酸有以下缺点：首先，进行磁珠法提取核酸的样品体积受限，一般为几十微升到几百微升。其次，手动磁珠法提取核酸的操作步骤较为复杂，需要有经验的技术人员进行熟练的操作；而市面上常见的自动化核酸提取装置体积较大，较为昂贵，并且不易便携，很难满足现场检测的需要。最后，近来兴起的微流控磁珠提取核酸法的待测样品体积一般较小，提取速度较慢。针对以上问题，本发明从连续流动的样品中提取核酸，提供了一种大体积的样品捕获方法；提供了一款较小的半自动化装置的范例，操作简单，具备便携性，同时，捕获速度快，可以在短时间内捕获大量样品中的DNA。
因此，需要提供一种核酸提取方法及装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核酸提取方法及装置。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种核酸提取方法，包括：
将混有微米磁珠的溶液通入容器中，并将所述容器放置在磁场中使溶液中的磁珠成链状结合并充满容器；
将加入裂解液的样品进行裂解后通入所述容器，使裂解后样品中的核酸与所述容器中的磁珠结合吸附在所述容器内，其他杂质随混合溶液从容器出口流出；
将洗涤液通入所述容器，提纯所述容器内与磁珠结合后的核酸样品；
将洗脱液通入所述容器，使所述容器内的核酸样品中的核酸与磁珠分离。
进一步地，所述将加入裂解液的样品进行裂解后通入所述容器包括：将加入裂解液的样品裂解10分钟后通入所述容器中保持3-5分钟。
进一步地，将洗涤液通入所述容器后与所述核酸样品混合并保持3-5分钟。
进一步地，将洗脱液通入所述容器后与所述核酸样品混合并保持3-5分钟。
本发明还公开了一种核酸提取装置，包括：
样品提取模块，用于盛放核酸样品并从样品中提取核酸；
磁珠注射泵，用于向样品提取模块中通入混有微米磁珠的溶液；
磁场产生模块，用于产生高强度磁场；
样品裂解模块，用于将核酸从样品中分离；
洗脱液注射泵，用于向样品提取模块中通入洗脱液将核酸与磁珠分离得到核酸。
进一步地，所述样品提取模块为圆弧形，包括入口、出口、壳体和内部通道，所述内部通道呈S型均匀排布在壳体内，两端分别与入口和出口连接。
进一步地，所述磁场产生模块为中空圆弧形，包括大磁铁，小磁铁和底座，所述大磁铁和小磁铁为圆弧形且共圆心的设置在底座内，所述样品提取模块设置在大磁铁与小磁铁之间，所述大磁铁与小磁铁之间产生高强度磁场。
进一步地，所述样品裂解模块包括裂解通道管，加热管，隔热管和测温探头，所述裂解通道管与所述样品提取模块入口连接，所述加热管套于所述裂解通道管外表面并加热所述裂解通道管，所述隔热管套于所述加热管外表面，用于减少热量散发，所述测温探头与所述裂解通道管连接，用于测量所述裂解通道管的温度并反馈。
进一步地，所述提取装置还包括洗涤液注射泵、第一多通管、第二多通管和多个多通阀，所述洗涤液注射泵用于向样品提取模块中通入洗涤液提纯与磁珠结合后的核酸样品；所述第一多通管的一端与样品提取模块入口连通，另一端分别与磁珠注射泵、样品裂解模块、洗涤液注射泵、洗脱液注射泵连接；所述第二多通管一端与样品提取模块出口连通，另一端分别与提取物、废液回收单元连通。
进一步地，所述提取装置还包括控制模块，所述控制模块包括控制电路及微处理器，用于控制所述提取装置中的各个模块的工作状态及多通阀的开闭状态。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案提供了一种大体积的生物样品中有效，快速，半自动化的提取核酸的方法及装置，通过该方法可以实现10毫升以上的样品中核酸快速提取，提取时间相比传统方式更短，整体提取环节可以自动化操作，后期可与其他检测装置相结合，达到全自动化检测的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1为本发明提供的一种核酸提取方法流程图；
图2为本发明提供的一种核酸提取装置示意图；
图3为本发明提供的样品提取模块结构示意图；
图4为本发明提供的磁场产生模块结构示意图；
图5为本发明提供的样品裂解模块结构示意图；
图6为本发明提供的一种核酸提取装置部分结构示意图。
其中，1、样品提取模块；2、磁场产生模块；3、控制模块；4、第一多通管；5、第二多通管；6、样品裂解模块；7、样品注射泵；8、磁珠注射泵；9、洗涤液注射泵；10、洗脱液注射泵；11、核酸收集泵；12、废液回收泵；13、入口；14、出口；15、壳体；16、内部通道；17、螺栓孔、18、大磁铁；19、小磁铁；20、底座；21、侧面固定架；22、通道出入口导管；23、连接导管；24、裂解通道管；25、隔热管；26、加热管；27、测温探头。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明公开的一种核酸提取方法，包括：
S1、将混有微米磁珠的溶液通入容器中，并将所述容器放置在磁场中使溶液中的磁珠成链状结合并充满容器。
开启磁珠注射泵8，混有微米磁珠的溶液经过第一多通管4进入样品提取模块1，在磁场的作用下将在容器中成链状结合并充满整个样品提取模块1，剩下的溶液随后从出口流出。
S2、将加入裂解液的样品进行裂解后通入所述容器，使裂解后样品中的核酸与所述容器中的磁珠结合吸附在所述容器内，其他杂质随混合溶液从容器出口流出。
开启样品注射泵7，将加入了裂解液的样品通入样品裂解模块6，将样品裂解10分钟，随后通过第一多通管4进入样品提取模块1中保持3-5min(或以较小的速度即不大于0.5mL/min注入样品提取模块1)，此时裂解后的核酸将与内样品提取模块1的成链磁珠表面结合，吸附在样品提取模块1内，而样品中的其他杂质等将从出口排出。
S3、将洗涤液通入所述容器，提纯所述容器内与磁珠结合后的核酸样品。
开启洗涤液注射泵9，将洗涤液通入样品提取模块1中保持3-5min(或缓慢通入样品提取模块)，从而继续将一些样品中的杂质与核酸分离，达到提纯的目的。
S4、将洗脱液通入所述容器，使所述容器内的核酸样品中的核酸与磁珠分离。
开启洗脱液注射泵10，将洗脱液通入样品提取模块1中并保持3min(或以较小速度即不大于0.1mL/min注入通道)，在洗脱液的作用下，磁珠将与其捕获的核酸分离，分离后的核酸与洗脱液一起从出口流出。核酸提取完毕后将样品提取模块1从磁场产生模块2取出，并通入溶液即可回收磁珠。
本发明还公开的一种核酸提取装置，如图2所示，包括：样品提取模块1，用于盛放核酸样品并从样品中提取核酸；
磁珠注射泵8，用于向样品提取模块1中通入混有微米磁珠的溶液；
磁场产生模块2，用于产生高强度磁场；
样品裂解模块6，用于将核酸从样品中分离并与磁珠结合；
洗脱液注射泵10，用于向样品提取模块1中通入洗脱液将核酸与磁珠分离得到核酸。
具体的，如图3所示，样品提取模块1为圆弧形，包括入口13、出口14、壳体15和内部通道16，所述内部通道16呈S型均匀排布在壳体15内，两端分别与入口13和出口14连接。壳体在水平方向上呈圆弧形状，其材质选用生物化学惰性材料，内部通道16选用防腐蚀材料，内部可供液体流通。
如图4所示，磁场产生模块2为中空圆弧形，包括大磁铁18，小磁铁19和底座20，所述大磁铁18和小磁铁19为圆弧形且共圆心的设置在底座20内，样品提取模块1设置在大磁铁18与小磁铁19之间，可拆卸的嵌入到大磁铁18与小磁铁19之间，两磁铁均为径向方向上为从N级到S级的材质为钕铁硼N52的高强磁铁，其在径向方向上，特别是在样品提取模块1位置产生高梯度和高强度的磁场，此外，使用三个螺栓在螺栓孔17内固定侧面固定架于底座20上。提取模块1的内部通道16与磁场产生模块2所构建的弧形磁场一致，可以保证通道16内的各个区域均保持相同或相近磁场情况，进而使得磁珠在通道16中均匀成链，因此通道16内全部区域均分布有可捕获样品的磁珠。
如图5所示，样品裂解模块6包括裂解通道管24，隔热管25，加热管26和测温探头27。裂解通道管24与第一多通管4的其中一个连接导管连接，加热管26用来给裂解通道管24加热，隔热管25可以减少裂解通道管24热量发散，测温探头27测量温度并将温度反馈到控制单元3，控制单元3通过测得的温度控制加热管26工作。
如图6所示，结合图2，提取装置还包括洗涤液注射泵9，侧面固定架21，连接导管24，通道出入口导管22，洗涤液注射泵9用于向样品提取模块1中通入洗涤液提纯与磁珠结合后的核酸样品，固定架21用于固定侧面的磁铁，以避免强磁场对于周边环境的影响，保证安全；通道出入口导管22一端分别与提取模块1的入口13和出口14连通，另一端分别与第一多通管4和第二多通管5连通，避免液体漏出。第一多通管4和第二多通管5上设有多通阀，控制多通管各个导管的通断。
提取装置上还设有控制模块3，包括稳压电路，触屏显示控制电路，微处理器，两个多通阀驱动电路，多个泵驱动电路以及温控电路等。微处理器可采用单片机或ARM处理器，下达指令控制驱动电路，进而控制对应阀、泵和加热模块；触屏显示控制器一方面接收微处理器的控制，为用户提供显示功能，另一方面通过用户触屏反馈，传递用户指令到微处理器；稳压电路为微处理器，触屏显示控制器和驱动电路提供稳定的电压，以保持系统稳定。
本发明所述技术方案提供了一种大体积的生物样品中有效，快速，半自动化的提取核酸的方法及装置，通过该方法可以实现10毫升以上的样品中核酸快速提取，提取时间相比传统方式更短，整体提取环节可以自动化操作，后期可与其他检测装置相结合，达到全自动化检测的目的。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种核酸提取装置，其特征在于，包括：
样品提取模块，用于盛放核酸样品并从样品中提取核酸，包括入口、出口、壳体和内部通道；
磁珠注射泵，用于向样品提取模块中通入混有微米磁珠的溶液；
磁场产生模块，为中空圆弧形，用于产生高强度磁场；
样品裂解模块，用于将核酸从样品中分离并与磁珠结合；
洗脱液注射泵，用于向样品提取模块中通入洗脱液将核酸与磁珠分离得到核酸；
提取模块的内部通道与磁场产生模块所构建的弧形磁场一致，以保证通道内的各个区域均保持相同或相近磁场，使得磁珠在通道中均匀成链。
2.根据权利要求1所述的核酸提取装置，其特征在于，所述样品提取模块为圆弧形，所述内部通道呈S型均匀排布在壳体内，两端分别与入口和出口连接。
3.根据权利要求2所述的核酸提取装置，其特征在于，所述磁场产生模块，包括大磁铁，小磁铁和底座，所述大磁铁和小磁铁为圆弧形且共圆心的设置在底座内，所述样品提取模块设置在大磁铁与小磁铁之间，所述大磁铁与小磁铁之间产生高强度磁场。
4.根据权利要求2所述的核酸提取装置，其特征在于，所述样品裂解模块包括裂解通道管，加热管，隔热管和测温探头，所述裂解通道管与所述样品提取模块入口连接，所述加热管套于所述裂解通道管外表面并加热所述裂解通道管，所述隔热管套于所述加热管外表面，用于减少热量散发，所述测温探头与所述裂解通道管连接，用于测量所述裂解通道管的温度并反馈。
5.根据权利要求2所述的核酸提取装置，其特征在于，所述提取装置还包括洗涤液注射泵、第一多通管、第二多通管和多个多通阀，所述洗涤液注射泵用于向样品提取模块中通入洗涤液提纯与磁珠结合后的核酸样品；所述第一多通管的一端与样品提取模块入口连通，另一端分别与磁珠注射泵、样品裂解模块、洗涤液注射泵、洗脱液注射泵连接；所述第二多通管一端与样品提取模块出口连通，另一端分别与提取物、废液回收单元连通。
6.根据权利要求5所述的核酸提取装置，其特征在于，所述提取装置还包括控制模块，所述控制模块包括控制电路及微处理器，用于控制所述提取装置中的各个模块的工作状态及多通阀的开闭状态。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的核酸提取装置进行核酸提取的方法，其特征在于，包括：
将混有微米磁珠的溶液通入容器中，并将所述容器放置在磁场中使溶液中的磁珠成链状结合并充满容器；
将加入裂解液的样品进行裂解后通入所述容器，使裂解后样品中的核酸与所述容器中的磁珠结合吸附在所述容器内，其他杂质随混合溶液从容器出口流出；
将洗涤液通入所述容器，提纯所述容器内与磁珠结合后的核酸样品；
将洗脱液通入所述容器，使所述容器内的核酸样品中的核酸与磁珠分离。
8.根据权利要求7所述的核酸提取方法，其特征在于，所述将加入裂解液的样品进行裂解后通入所述容器包括：将加入裂解液的样品裂解10分钟后通入所述容器中保持3-5分钟。
9.根据权利要求7所述的核酸提取方法，其特征在于，将洗涤液通入所述容器后与所述核酸样品混合并保持3-5分钟。
10.根据权利要求7所述的核酸提取方法，其特征在于，将洗脱液通入所述容器后与所述核酸样品混合并保持3-5分钟。
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