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CN114763545A - 一种用于提取核酸的装置、试剂盒和方法 - Google Patents

一种用于提取核酸的装置、试剂盒和方法 Download PDF

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CN114763545A
CN114763545A CN202110037413.7A CN202110037413A CN114763545A CN 114763545 A CN114763545 A CN 114763545A CN 202110037413 A CN202110037413 A CN 202110037413A CN 114763545 A CN114763545 A CN 114763545A
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magnetic beads
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占伟
杨毅
唐宇
曹甜甜
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XIAMEN ZEESAN BIOTECH CO Ltd
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Abstract

本发明涉及核酸提取领域，具体涉及一种用于提取和检测核酸的装置、试剂盒和方法，所述用于提取和检测核酸的装置、试剂盒和方法能够方便、高效地提取核酸，并且显著降低提取核酸过程中发生污染的可能性。

Description

一种用于提取核酸的装置、试剂盒和方法
技术领域
本发明涉及核酸提取领域，具体涉及一种用于提取核酸的装置、试剂盒和方法，所述用于提取核酸的装置、试剂盒和方法能够方便、高效地提取核酸，并且显著降低提取核酸过程中发生污染的可能性。
背景技术
核酸是分子生物学研究的基础，基因诊断、基因治疗、利用基因鉴别植物品种等等方面的研究，都需要提取出高质量的核酸。目前，现有的核酸提取及检测手段主要存在以下问题：(1)在生物试样数量巨大的情况下，样本的处理、核酸提取以及纯化，由人工操作均易出现失误，并且整体操作步骤复杂，无法高效、快速的进行核酸提取；(2)大多数分子诊断都需要在实验室内进行，很多基层单位不具备建立标准分子诊断实验室的条件，再加上操作人员的熟练程度不同，在提取核酸的过程中很容易发生样品之间的交叉污染，甚至实验室也容易导致污染；(3)现有的大多数核酸提取及检测的仪器体积均较大，不适合在取样现场使用，并且，在室外的开阔环境工作，更易造成样品污染。
因此，急需开发一种用于核酸提取的装置，其是便携的，能够减少人为操作的影响，且能够实现全封闭运行，从而减小核酸提取污染的可能性，并且满足基层或现场快速提取、检测的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本申请的发明人经过大量实验，开发了一种用于提取核酸的装置和试剂盒，其能够方便、高效地提取核酸，并且能够显著降低提取核酸过程中污染的可能性，减少或甚至杜绝假阳性的检测结果。基于此，本申请还提供了使用所述装置或试剂盒提取核酸的方法，所述方法简单方便，可以适应基层或现场快速提取、检测的需求。
因此，在一个方面，本申请提供了一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器101、第二容器102和储气装置103，其中：
所述第一容器101用于容纳或者包含用于提取核酸的试剂；并且，具有第一阀门106；
所述第一容器101和第二容器102是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门107；
所述第二容器102和储气装置103是流体联通的；并且
所述第二容器102具有进样口104和出样口105，所述进样口104设置有第四阀门109；并且，所述出样口105设置有第五阀门110。
在某些实施方式中，所述装置是气密性的。在某些实施方式中，所述储气装置103可以容纳或排除气体。在某些实施方式中，所述储气装置103是体积可变的，例如具有弹性或可伸缩的容器(例如气囊)，或者带有活塞的容器(例如注射器)。在某些实施方式中，所述第二容器102和储气装置103之间设置有第三阀门108。
本申请的装置通过设置储气装置来尽量减少或避免与外界环境的气体交换，从而尽量减少或避免核酸提取过程中污染的可能性。不拘于理论限制，本申请发明人已注意到，核酸提取过程中的实验操作(例如震荡，摇晃等)可导致气溶胶产生，并且所述气溶胶与外界环境(例如实验环境，或并行提取的其他核酸样本)之间的气体交换可导致样品的污染。因此，尽量减少或避免样品与外界环境的气体交换可减少或避免核酸提取过程中污染的可能性。在某些实施方式中，所述储气装置103是气囊，其可以通过气囊的膨胀和收缩来吸入和排出气体，从而减少或避免本申请的装置与外界环境的气体交换。在某些实施方式中，所述储气装置103是带有活塞的容器，其可以通过活塞的往复运动来吸入和排出气体，从而减少或避免本申请的装置与外界环境的气体交换。
在某些实施方式中，所述第一容器101是管状的，其一端设置有用于与驱动装置111相连的第一阀门106，且另一端设置有用于与第二容器102相连的第二阀门107。
在某些实施方式中，所述第一容器101包含用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)，洗涤液(例如核酸洗涤液)和洗脱液(例如核酸洗脱液)。
在某些实施方式中，所述裂解液，洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的。
在某些实施方式中，所述裂解液，洗涤液和洗脱液按照与第二阀门107的距离，从近端至远端排列于所述第一容器101中。
在某些实施方式中，所述裂解液与洗涤液通过第一间隔剂分隔。在某些实施方式中，所述洗涤液和洗脱液通过第二间隔剂分隔。在某些实施方式中，所述第一间隔剂和第二间隔剂是相同或不同的。在某些实施方式中，所述第一间隔剂和第二间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在某些实施方式中，所述第一容器101包含裂解液，第一间隔剂，洗涤液，第二间隔剂和洗脱液，并且它们按照与第二阀门107的距离，从近端至远端依次排列于所述第一容器101中。
在某些实施方式中，所述洗涤液包含一个或多个部分(例如，1个、2个、3个或更多个部分)，并且各个部分通过额外的间隔剂彼此间隔开。在某些实施方式中，所述各个部分具有相同或不同的组分。在某些实施方式中，所述额外的间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在某些实施方式中，所述洗脱液与第一阀门106之间设置有第三间隔剂。在某些实施方式中，所述第三间隔剂选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在此类实施方式中，第二容器可以预先放置能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。或者，也可以在启用装置后，将能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)加入第二容器中。
或者，在某些实施方式中，所述第一容器101包含用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)和洗脱液(例如核酸洗脱液)。
在某些实施方式中，所述洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的。
在某些实施方式中，所述洗涤液和洗脱液按照与第二阀门107的距离，从近端至远端排列于所述第一容器101中。
在某些实施方式中，所述洗涤液和洗脱液通过第一间隔剂分隔。
在某些实施方式中，所述第一容器101包含洗涤液，第一间隔剂和洗脱液，并且它们按照与第二阀门107的距离，从近端至远端依次排列于所述第一容器101中。
在某些实施方式中，所述洗涤液包含一个或多个部分(例如，1个、2个、3个或更多个部分)，并且各个部分通过额外的间隔剂彼此间隔开。在某些实施方式中，所述各个部分具有相同或不同的组分。在某些实施方式中，所述额外的间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在某些实施方式中，所述洗脱液与第一阀门106之间设置有第二间隔剂。在某些实施方式中，所述第一间隔剂和第二间隔剂是相同或不同的。在某些实施方式中，所述第一间隔剂和第二间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在某些实施方式中，第二容器可以预先放置能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。或者，也可以在启用装置后，将能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)加入第二容器中。此外，在某些实施方式中，第二容器可以预先放置用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)。或者，也可以在启用装置后，将用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)加入第二容器中。因此，在某些实施方式中，所述第二容器102含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)，和/或，能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。
在某些实施方式中，每两种试剂之间可以应用一种或多种间隔剂，例如，1种，2种，3种或更多种间隔剂。所述一种或多种间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
如本文中所使用的，本申请所使用的间隔剂可以是液体，可以是气体，也可以是固体，并且，其与用于提取核酸的试剂不互溶。在某些实施方式中，本申请所使用的间隔剂性质稳定，并且，即使在震动等条件下，也能够将其两端的试剂间隔开，使两种试剂互不接触。此外，可以理解的是，只要能够实现此功能的物质都可以作为本申请的间隔剂。因此，本申请所使用的间隔剂并不局限于上述列举的物质。
在某些实施方式中，所述第一容器101具有彼此分隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室；其中，第一腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)；第二腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)；第三腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗脱液(例如核酸洗脱液)；并且，所述第二阀门107能够控制流入第二容器102的试剂的类型。在某些实施方式中，第二容器可以预先放置能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。或者，也可以在启用装置后，将能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)加入第二容器中。
在某些实施方式中，所述第一容器101具有彼此分隔开的第一腔室和第二腔室；其中，第一腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)；第二腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗脱液(例如核酸洗脱液)；并且，所述第二阀门107能够控制流入第二容器102的试剂的类型。在某些实施方式中，第二容器可以预先放置能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。或者，也可以在启用装置后，将能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)加入第二容器中。此外，在某些实施方式中，所述第二容器102可以预先放置用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)。或者，也可以在启用装置后，将用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)加入第二容器中。因此，在某些实施方式中，所述第二容器102含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)，和/或，能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。
在某些实施方式中，第一阀门106用于控制第一容器101与驱动装置111的流体联通。在某些实施方式中，所述装置还具有驱动装置111，其通过第一阀门106与第一容器101流体联通。在某些实施方式中，所述驱动装置111是可拆卸的；在某些实施方式中，所述驱动装置111是驱动泵。
在某些实施方式中，所述第二容器102含有能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)，和/或，用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)。在某些实施方式中，所述磁珠选自下述的一种或多种：硅胶质膜磁珠，氨基磁珠，羟基磁珠，醛基磁珠，纤维素包被磁珠。
在某些实施方式中，所述出样口105经由第五阀门110连接废液池112，或者收集池113，或者废液池112和收集池113。在某些实施方式中，所述第五阀门110能够控制流经所述第五阀门110的流体的流向。在某些实施方式中，所述收集池113包含用于检测核酸的试剂。在某些实施方式中，所述废液池112和/或所述收集池113是可拆卸的。
在某些实施方式中，所述核酸选自DNA，RNA或其任何组合。本申请的装置可以用于提取DNA，RNA或其任何组合。
在第二方面，本申请提供了一种试剂盒，其包含如前所述的装置。在某些实施方式中，所述试剂盒还包含选自下列的一个或多个部件或组分：用于提取核酸的试剂，间隔剂，能够吸附核酸的磁体(例如磁珠)，驱动装置，废液池，和收集池。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含用于提取核酸的试剂。在某些实施方式中，所述用于提取核酸的试剂选自裂解液(例如细胞裂解液)，洗涤液(例如核酸洗涤液)，洗脱液(例如核酸洗脱液)，或其任何组合。在某些实施方式中，所述裂解液，洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含一种或多种间隔剂。在某些实施方式中，所述一种或多种间隔剂各自独立选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)。在某些实施方式中，所述磁珠选自下述的一种或多种：硅胶质膜磁珠，氨基磁珠，羟基磁珠，醛基磁珠，纤维素包被磁珠。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含驱动装置。在某些实施方式中，所述驱动装置是驱动泵。在某些实施方式中，所述驱动装置能够通过第一阀门106与第一容器101流体联通。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含废液池。在某些实施方式中，所述废液池能够通过第五阀门110与所述出样口105流体联通。
在某些实施方式中，所述试剂盒还包含收集池。在某些实施方式中，所述收集池能够通过第五阀门110与所述出样口105流体联通。在某些实施方式中，所述收集池包含用于检测核酸的试剂。
在第三方面，本申请提供了一种提取核酸的方法，所述方法包括，使用本申请的装置或本申请的试剂盒从样品中提取核酸。
在某些实施方式中，所述方法包括：
(1)提供包含核酸的样品，以及，前述的装置或前述的试剂盒；
(2)通过进样口104，将所述样品加载至第二容器102中，并关闭第四阀门109；其中，所述第二容器102含有能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)；
(3)将裂解液、能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)与所述样品在第二容器102中接触、混匀并温育合适的时间；
(4)温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110排出第二容器102中的所有溶液至废液池112，保留所述磁体；
(5)关闭第五阀门110，利用驱动装置111将预先加载在第一容器101中的洗涤液驱动进入第二容器102中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108；
(6)温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110排出第二容器102中的所有溶液至废液池112，保留所述磁体；
任选地，重复进行步骤(5)和(6)一次或多次；
(7)关闭第五阀门110，利用驱动装置111将预先加载在第一容器101中的洗脱液驱动进入第二容器102中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108；
(8)温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110将第二容器102中的所有溶液收集至收集池113中，从而获得含有待提取的核酸的溶液。
在某些实施方式中，步骤(2)中所使用的磁体已经预先加载在第二容器102中。在某些实施方式中，步骤(2)中所使用的磁体与所述样品一起加载至第二容器102中。在某些实施方式中，步骤(2)中所使用的磁体在样品加载后被加载至第二容器102中。
在某些实施方式中，步骤(3)中所使用的裂解液已经预先加载在第二容器102中。在某些实施方式中，步骤(3)中所使用的裂解液与所述样品一起加载至第二容器102中。在某些实施方式中，步骤(3)中所使用的在样品加载后被加载至第二容器102中。在某些实施方式中，步骤(3)中所使用的所述裂解液已经预先加载在第一容器101中，并由驱动装置111驱动进入第二容器102中，其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108。
在某些实施方式中，可以对吸附在磁体上的核酸进行多次洗涤。因此，可以重复进行步骤(5)和(6)一次或多次。在某些实施方式中，所述第一容器101是管状的，并且含有一个或多个区段的洗涤液，由此，可以对吸附在磁体上的核酸进行一次或多次洗涤。
在某些实施方式中，在进行步骤(8)之后，对提取的核酸进行检测。在某些实施方式中，所述收集池113包含用于检测核酸的试剂。在某些实施方式中，在收集池113中对提取的核酸进行检测。
在第四方面，本申请提供了如前所述的装置或如前所述的试剂盒用于提取核酸的用途。
术语定义
如本文中所使用的，术语“流体”是指能流动的物质，其在剪切力的作用下会产生变形。例如，最常见的流体为气体和液体。如本文中所使用的，术语“流体联通”用于指装置中的两个部件之间的连接关系，所述连接关系使得流体(例如，气体和液体)能够在所述两个部件之间流通。
如本文中所使用的，术语“用于提取核酸的试剂”是指在核酸提取过程中所用到的试剂。用于提取核酸的试剂通常包括裂解液、核酸洗涤液和核酸洗脱液。
如本文中所使用的，术语“裂解液”是指使样品中的核酸游离于其中的溶液。此类裂解液是本领域技术人员所熟知的，并且可方便地配制或商购获得。在某些实施方案中，裂解液能够裂解细胞，使细胞中包含的核酸(例如，基因组DNA，质粒DNA，线粒体DNA，叶绿体DNA，总RNA，mRNA，tRNA，miRNA等)释放出来，并溶解/游离于裂解液中。在此类实施方案中，裂解液也称为细胞裂解液。
如本文中所使用的，术语“核酸洗涤液”是指在核酸提取过程中，用于从包含核酸的体系中移除杂质(例如细胞碎片，蛋白质，多糖，质膜等)的溶液。此类核酸洗涤液是本领域技术人员所熟知的，并且可方便地配制或商购获得。在本文中，“核酸洗涤液”和“洗涤液”可互换使用。
如本文中所使用的，术语“核酸洗脱液”是指在核酸提取过程中，用于从包含核酸的体系中分离出核酸的溶液，其能够溶解核酸，并且能稳定储存核酸。此类核酸洗脱液是本领域技术人员所熟知的，并且可方便地配制或商购获得。在本文中，“核酸洗脱液”和“洗脱液”可互换使用。
本领域技术人员可以理解的是，可根据待提取核酸的样品的类型(例如细胞培养物、离体组织、体液等)、拟提取的核酸的类型(例如DNA，如基因组DNA，质粒DNA，线粒体DNA，叶绿体DNA等；或者RNA，如总RNA，mRNA，tRNA，miRNA等)、所使用的提取方法等因素，而对裂解液(例如，细胞裂解液)，核酸洗涤液和核酸洗脱液的成分进行调整。并且，此类调整完全在本领域技术人员的能力范围之内。
例如，当待提取的核酸为细胞培养物中的质粒DNA时，裂解液通常可包含裂解细胞的试剂(例如，SDS，Triton X-100，NP-40，异硫氰酸胍(GITC)等)和盐(例如，Tris，EDTA，NaCl等)。当待提取的核酸是基因组DNA时，裂解液通常还可包含十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。例如，常用的用于提取DNA的细胞裂解液配方可以为4M盐酸胍，50mM Tris-HCl，10mM EDTA，15％Triton X100，pH 6.5。常用的用于洗涤DNA的洗涤液可包括盐(例如，Tris，EDTA，NaCl等)和乙醇等。例如，常用的用于洗涤DNA的洗涤液配方可以为100mM NaCl，50mMTris-HCl(pH 7.8)，75％无水乙醇。常用的用于洗脱DNA的洗脱液可以为TE溶液或无菌水，其中，TE溶液通常是由Tris和EDTA配制而成的。例如，常用的用于洗脱DNA的洗脱液配方可以为10mM Tris-HCl，1mM EDTA，pH 8.5。
例如，当待提取的核酸为细胞中的总RNA时，裂解液通常可包含裂解细胞的试剂(例如，Trizol等)，RNA酶抑制剂(例如，8－羟基喹啉，β-巯基乙醇，DEPC等)，蛋白质变性剂(例如，GIT，GuHCl等)。常用的用于洗涤RNA的洗涤液可包括RNA酶抑制剂(例如，8－羟基喹啉，β-巯基乙醇，DEPC等)和乙醇等。常用的用于洗脱RNA的洗脱液可以为不含RNase的无菌水。
易于理解的是，本发明所涉及的裂解液、核酸洗涤液和核酸洗脱液并不局限于上述列举的配方和成分，更不局限于实施例中所应用的配方和成分，并且如上文所述，可根据实际需要进行调整和变化。
如本文中所使用的，术语“能够吸附核酸的磁体”是指表面经改良和修饰的磁性物质(例如，磁性颗粒)，其能在微观界面上与核酸分子特异性地识别和结合。在某些实施方案中，所述磁性物质为顺磁性物质(例如，顺磁性颗粒)，并且优选地为超顺磁性物质(例如，超顺磁性颗粒)。具有顺磁性的磁体在磁场中能够迅速聚集，离开磁场后又能够均匀散开，因此，是特别有利的。利用磁性物质来吸附/提取核酸的方法(也称为“磁珠法”)是本领域公知的，并且已经开发出了多种用于提取核酸的磁珠，包括例如DNA提取磁珠和RNA提取磁珠，例如硅胶质膜磁珠，氨基磁珠，羟基磁珠，醛基磁珠，纤维素包被磁珠等。此类磁珠是商购可得的。在某些情况下，使用磁珠法来提取核酸是特别有利的，因为该方法可方便地实现自动化操作。因此，在某些优选的实施方案中，本发明的装置和试剂盒可用于通过磁珠法来提取核酸。
如本文中所使用的，术语“核酸”包括单链和双链的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。在本申请中，核酸包括但不限于，DNA，例如质粒DNA，基因组DNA，线粒体DNA，叶绿体DNA等；和RNA，例如总RNA，mRNA，tRNA，miRNA等。
发明的有益效果
本申请提供的核酸提取装置、试剂盒及方法，能够实现在密封的状态下完成从样品到核酸的提取和检测，并且极大程度地减少或避免了所述装置和样品与外界环境的气体交换，因此显著降低了提取核酸过程中发生环境污染和样品间交叉污染的可能性，减少或甚至杜绝假阳性的检测结果。此外，本申请的核酸提取装置结构简单，便于携带，提取方法易于操作，可以适应基层或现场快速提取、检测的需求。
附图说明
图1显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器101、第二容器102和储气装置103，其中：
所述第一容器101包含彼此通过间隔剂分隔开的裂解液，洗涤液和洗脱液；并且，经由第一阀门106与驱动装置111相连；
所述第一容器101和第二容器102是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门107；
所述第二容器102和储气装置103是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门108；
所述第二容器102具有进样口104和出样口105，所述进样口104设置有第四阀门109；第二容器内可以含有磁珠；
所述出样口105设置有第五阀门110；并且，所述出样口105经由第五阀门110连接废液池112，或者收集池113。
图2显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器201、第二容器202和储气装置203，其中：
所述第一容器201包含彼此通过间隔剂分隔开的洗涤液和洗脱液；并且，经由第一阀门206与驱动装置211相连；
所述第一容器201和第二容器202是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门207；
所述第二容器202和储气装置203是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门208；
所述第二容器202具有进样口204和出样口205，所述进样口204设置有第四阀门209；第二容器内可以含有裂解液和/或磁珠；
所述出样口205设置有第五阀门210；并且，所述出样口205经由第五阀门210连接废液池212，或者收集池213。
图3显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器301、第二容器302和储气装置303，其中：
所述第一容器301具有彼此分隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室；其中，第一腔室含有裂解液，第二腔室含有洗涤液，第三腔室含有洗脱液；
所述第一容器经由第一阀门306与驱动装置311相连；
所述第一容器301和第二容器302是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门307；所述第二阀门307能够控制流入第二容器302的流体的类型；
所述第二容器302和储气装置303是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门308；
所述第二容器302具有进样口304和出样口305，所述进样口304设置有第四阀门309；第二容器内可以含有磁珠；
所述出样口305设置有第五阀门310；并且，所述出样口305经由第五阀门310连接废液池312，或者收集池313。
图4显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器401、第二容器402和储气装置403，其中：
所述第一容器401具有彼此分隔开的第一腔室和第二腔室；其中，第一腔室含有洗涤液，第二腔室含有洗脱液；
所述第一容器经由第一阀门406与驱动装置411相连；
所述第一容器401和第二容器402是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门407；所述第二阀门407能够控制流入第二容器402的流体的类型；
所述第二容器402和储气装置403是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门408；
所述第二容器402具有进样口404和出样口405，所述进样口404设置有第四阀门409；第二容器内可以含有磁珠和/或裂解液；
所述出样口405设置有第五阀门410；并且，所述出样口405经由第五阀门410连接废液池412，或者收集池413。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：装置构成及使用方法
图1显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器101、第二容器102和储气装置103，其中：所述第一容器101按照与第二阀门107的距离，从近端至远端依次包含裂解液，第一间隔剂，洗涤液，第二间隔剂和洗脱液；并且，经由第一阀门106与驱动装置111相连；所述第一容器101和第二容器102是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门107；所述第二容器102和储气装置103是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门108；所述第二容器102具有进样口104和出样口105，所述进样口104设置有第四阀门109；第二容器内可以含有磁珠；所述出样口105设置有第五阀门110；并且，所述出样口105经由第五阀门110连接废液池112，或者收集池113。
当使用该装置从样品中提取核酸时，首先，通过进样口104将包含核酸的样品加载至含有能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)的第二容器102中，并关闭第四阀门109。然后，由驱动装置111驱动第一容器101中的裂解液进入第二容器102中，其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态。在此期间，第二容器102中的气体将通过第三阀门108进入储气装置103，而不是进入外界环境。驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108，并且使所述裂解液、磁体与样品在第二容器102中混匀并温育合适的时间。温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110排出第二容器102中的所有溶液至废液池112，保留所述磁体。在此期间，储气装置103中的气体将通过第三阀门108进入第二容器102，避免外界环境的气体进入。
随后，关闭第五阀门110，利用驱动装置111将第一容器101中的洗涤液驱动进入第二容器102中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态。在此期间，第二容器102中的气体将通过第三阀门108进入储气装置103，而不是进入外界环境。驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108，并且使所述洗涤液、磁体与样品在第二容器102中混匀并温育合适的时间。温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110排出第二容器102中的所有溶液至废液池112，保留所述磁体。在此期间，储气装置103中的气体将通过第三阀门108进入第二容器102，避免外界环境的气体进入。任选地，可重复该洗涤过程一次或多次。
随后，关闭第五阀门110，利用驱动装置111将第一容器101中的洗脱液驱动进入第二容器102中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门106、第二阀门107和第三阀门108处于开启状态，且第四阀门109和第五阀门110处于关闭状态。在此期间，第二容器102中的气体将通过第三阀门108进入储气装置103，而不是进入外界环境。驱动结束后，关闭第一阀门106和第二阀门107，且任选地关闭阀门108，并且使所述洗脱液、磁体与样品在第二容器102中混匀并温育合适的时间。温育后，打开第三阀门108和第五阀门110，通过第五阀门110排出第二容器102中的所有溶液至收集池113中，从而获得含有待提取的核酸的溶液。在此期间，储气装置103中的气体将通过第三阀门108进入第二容器102，避免外界环境的气体进入。
在该装置中，储器装置103用于缓存空气，可以吸入和排出气体。储器装置的存在，使得整个装置内气体能够反复循环。因此，整个装置不与外部进行气体交换，能够实现装置的密封，能够避免核酸提取过程中造成样品和环境的污染。第二容器102用于实施核酸提取过程中的裂解、结合、洗涤和洗脱。出样口105用于排出核酸提取过程所产生的废液(连接废液池112)或收集提取后的核酸(连接收集池113)。废液池112和收集池113可以是可拆卸的，或者可通过第五阀门110来控制流体(废液和核酸溶液)的流向。
图2显示了本申请所设计的另一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器201、第二容器202和储气装置203，其中：所述第一容器201按照与第二阀门207的距离，从近端至远端依次包含洗涤液，第一间隔剂和洗脱液；并且，经由第一阀门206与驱动装置211相连；所述第一容器201和第二容器202是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门207；所述第二容器202和储气装置203是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门208；所述第二容器202具有进样口204和出样口205，所述进样口204设置有第四阀门209；第二容器内可以含有裂解液和/或磁珠；所述出样口205设置有第五阀门210；并且，所述出样口205经由第五阀门210连接废液池212，或者收集池213。
图2所示的装置与图1所示的装置的区别主要在于，第一容器中预先加载的试剂有所不同。在图2的装置中，第一容器201仅加载有洗涤液，第一间隔剂和洗脱液，而不包含裂解液。因此，在该装置的使用过程中，不再使用驱动装置211来驱动裂解液进入第二容器202中，而是将裂解液预先加载在第二容器202中，或者通过进样口204将裂解液添加至第二容器202中。除此之外，图2所示的装置的使用方法与图1所示的装置基本上相同。
图3显示了本申请所设计的另一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器301、第二容器302和储气装置303，其中：所述第一容器301具有彼此分隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室；其中，第一腔室含有裂解液，第二腔室含有洗涤液，第三腔室含有洗脱液；所述第一容器经由第一阀门306与驱动装置311相连；所述第一容器301和第二容器302是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门307，所述第二阀门307能够控制流入第二容器302的流体的类型；所述第二容器302和储气装置303是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门308；所述第二容器302具有进样口304和出样口305，所述进样口304设置有第四阀门309；第二容器内可以含有磁珠；所述出样口305设置有第五阀门310；并且，所述出样口305经由第五阀门310连接废液池312，或者收集池313。
图3所示的装置与图1所示的装置的区别主要在于，第一容器的设计方式有所不同。在图3的装置中，第一容器301通过不同的腔室(而不是通过间隔剂)来分隔裂解液，洗涤液和洗脱液，并且，利用第二阀门307(而不是利用试剂的排列顺序)来控制流入第二容器302的试剂的类型。因此，在该装置的使用过程中，需要根据具体步骤需要，调整第二阀门307的位置，从而控制流入第二容器302的试剂的类型。除此之外，图3所示的装置的使用方法与图1所示的装置基本上相同。
图4显示了本申请所设计的一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器401、第二容器402和储气装置403，其中：所述第一容器401具有彼此分隔开的第一腔室和第二腔室；其中，第一腔室含有洗涤液，第二腔室含有洗脱液；所述第一容器经由第一阀门406与驱动装置411相连；所述第一容器401和第二容器402是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门407，所述第二阀门407能够控制流入第二容器402的流体的类型；所述第二容器402和储气装置403是流体联通的，并且，二者之间设置有第三阀门408；所述第二容器402具有进样口404和出样口405，所述进样口404设置有第四阀门409；第二容器内可以含有磁珠和/或裂解液；所述出样口405设置有第五阀门410；并且，所述出样口405经由第五阀门410连接废液池412，或者收集池413。
图4所示的装置与图3所示的装置的区别主要在于，第一容器中预先加载的试剂有所不同。在图4的装置中，第一容器401仅加载有洗涤液，第一间隔剂和洗脱液，而不包含裂解液。因此，在该装置的使用过程中，不再使用驱动装置411来驱动裂解液进入第二容器402中，而是将裂解液预先加载在第二容器402中，或者通过进样口404将裂解液添加至第二容器402中。除此之外，图4所示的装置的使用方法与图3所示的装置基本上相同。
图1-4所应用的驱动装置、废液池和收集池可以包含在装置内，也可以是可拆卸的，并作为独立的配套部件另外提供。
实施例2：核酸的提取及检测
在本实施例中，使用图1中设计的装置来提取核酸，其中，第一容器为管状容器，其内壁直径为1mm。第一容器中放置有洗脱液50μL(其配方为10mM Tris-HCl，1mM EDTA，pH8.5)，洗涤液3ml(其配方为100mM NaCl，50mM Tris-HCl(pH 7.8)，75％无水乙醇)，裂解液2ml(其配方为4M盐酸胍，50mM Tris-HCl，10mM EDTA，15％Triton X100，pH 6.5)。第一间隔剂和第二间隔剂均为空气。第二容器中预先装载有用于提取核酸的硅胶质膜磁珠(含四氧化三铁与二氧化硅)。储器装置为气囊。驱动装置为驱动泵。试剂盒未使用之前，所有阀门均处于关闭状态，防止第一容器内的试剂的流出，并且防止外界环境的气体进入装置内。
使用上述装置来提取核酸，具体步骤如下：
(1)打开第四阀门，加入200μL核酸样本；然后，关闭第四阀门。
(2)打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，通过驱动泵，将第一容器中的裂解液驱动流入第二容器中。然后，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门。
(3)使用震荡仪或者使用磁力搅拌器，使第二容器中的样本、磁珠和裂解液充分混匀；在室温下温育2-5分钟，完成样本的裂解以及核酸与磁珠的结合。结合完成后，关闭仪器或者磁力搅拌器。
(4)使用磁铁，将第二容器内的磁珠吸附于第二容器的内壁上。
(5)打开第三阀门和第五阀门，将第二容器中的废弃裂解液通过出样口排入废液池。然后，关闭第五阀门。
(6)打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，通过驱动泵，将第一容器中的洗涤液驱动流入第二容器中。然后，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门。
(7)使用震荡仪或者使用磁力搅拌器，使第二容器中的样本、磁珠和洗涤液充分混匀；在室温下温育1-2分钟，完成与磁珠结合的核酸的洗涤。洗涤完成后，关闭仪器或者磁力搅拌器。
(8)使用磁铁，将第二容器内的磁珠吸附于第二容器的内壁上。
(9)打开第三阀门和第五阀门，将第二容器中的废弃洗涤液通过出样口排入废液池。然后，关闭第五阀门。
(10)打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，通过驱动泵，将第一容器中的洗脱液驱动流入第二容器中。然后，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门。
(11)使用震荡仪或者使用磁力搅拌器，使第二容器中的样本、磁珠和洗脱液充分混匀；在室温下温育2-5分钟，从而将与磁珠结合的核酸洗脱。洗脱完成后，关闭仪器或者磁力搅拌器。
(12)使用磁铁，将第二容器内的磁珠吸附于第二容器的内壁上。
(13)打开第三阀门和第五阀门，将第二容器中的核酸洗脱液通过出样口排入收集池，收集池中含有预先加载的冻干粉型式的检测核酸的试剂(包括引物50μmol,探针50μmol，Taq DNA聚合酶5U，10×PCR buffer，Mg2+100mmol，dNTP 10mmol)。然后，关闭第三和第五阀门。
(14)通过配套使用的仪器，对收集池中的核酸自动进行检测。其中，配套使用的仪器为可以进行PCR扩增和实时荧光检测的仪器，本实施例采用的是实时荧光PCR仪。其中的热循环模块为收集池提供根据PCR扩增需要的不同的反应温度，荧光信号检测模块在反应的特定阶段对PCR扩增反应物进行荧光信号检测。
尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。

Claims (9)

1.一种用于提取核酸的装置，其包括：第一容器(101)、第二容器(102)和储气装置(103)，其中：
所述第一容器(101)用于容纳或者包含用于提取核酸的试剂；并且，具有第一阀门(106)；
所述第一容器(101)和第二容器(102)是流体联通的，并且，二者之间设置有第二阀门(107)；
所述第二容器(102)和储气装置(103)是流体联通的；并且
所述第二容器(102)具有进样口(104)和出样口(105)，所述进样口(104)设置有第四阀门(109)；并且，所述出样口(105)设置有第五阀门(110)。
2.权利要求1所述的装置，其中，所述装置是气密性的；优选地，所述储气装置(103)可以容纳或排除气体；例如，所述储气装置(103)是体积可变的，例如具有弹性或可伸缩的容器(例如气囊)，或者带有活塞的容器(例如注射器)；优选地，所述第二容器(102)和储气装置(103)之间设置有第三阀门(108)。
3.权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一容器(101)是管状的，其一端设置有用于与驱动装置(111)相连的第一阀门(106)，且另一端设置有用于与第二容器(102)相连的第二阀门(107)；
优选地，所述第一容器(101)具有下述特征(3-1)或(3-2)：
(3-1)所述第一容器(101)包含用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)，洗涤液(例如核酸洗涤液)和洗脱液(例如核酸洗脱液)；
优选地，所述裂解液，洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的；
优选地，所述裂解液，洗涤液和洗脱液按照与第二阀门(107)的距离，从近端至远端排列于所述第一容器(101)中；
优选地，所述裂解液与洗涤液通过第一间隔剂分隔；
优选地，所述洗涤液和洗脱液通过第二间隔剂分隔；
优选地，所述第一容器(101)包含裂解液，第一间隔剂，洗涤液，第二间隔剂和洗脱液，并且它们按照与第二阀门(107)的距离，从近端至远端依次排列于所述第一容器(101)中；
优选地，所述第一间隔剂和第二间隔剂是相同或不同的；
优选地，所述第一间隔剂和第二间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
优选地，所述洗涤液包含一个或多个部分，并且各个部分通过额外的间隔剂彼此间隔开；优选地，所述各个部分具有相同或不同的组分；优选地，所述额外的间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
优选地，所述洗脱液与第一阀门(106)之间设置有第三间隔剂；优选地，所述第三间隔剂选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
或者，
(3-2)所述第一容器(101)包含用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)和洗脱液(例如核酸洗脱液)；
优选地，所述洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的；
优选地，所述洗涤液和洗脱液按照与第二阀门(107)的距离，从近端至远端排列于所述第一容器(101)中；
优选地，所述洗涤液和洗脱液通过第一间隔剂分隔；
优选地，所述第一容器(101)包含洗涤液，第一间隔剂和洗脱液，并且它们按照与第二阀门(107)的距离，从近端至远端依次排列于所述第一容器(101)中；
优选地，所述洗涤液包含一个或多个部分，并且各个部分通过额外的间隔剂彼此间隔开；优选地，所述各个部分具有相同或不同的组分；优选地，所述额外的间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
优选地，所述洗脱液与第一阀门(106)之间设置有第二间隔剂；
优选地，所述第一间隔剂和第二间隔剂是相同或不同的；
优选地，所述第一间隔剂和第二间隔剂各自独立地选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
优选地，所述第二容器(102)含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)。
4.权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一容器(101)具有彼此分隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室；其中，第一腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)；第二腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)；第三腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗脱液(例如核酸洗脱液)；并且，所述第二阀门(107)能够控制流入第二容器(102)的试剂类型；或者，
所述第一容器(101)具有彼此分隔开的第一腔室和第二腔室；其中，第一腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗涤液(例如核酸洗涤液)；第二腔室用于容纳或者含有用于提取核酸的洗脱液(例如核酸洗脱液)；并且，所述第二阀门(107)能够控制流入第二容器(102)的试剂类型；优选地，所述第二容器(102)含有用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)。
5.权利要求1-4任一项所述的装置，其中，所述装置具有选自下列的一个或多个技术特征：
(1)第一阀门(106)用于控制第一容器(101)与驱动装置(111)的流体联通；优选地，所述装置还具有驱动装置(111)，其通过第一阀门(106)与第一容器(101)流体联通；优选地，所述驱动装置(111)是可拆卸的；优选地，所述驱动装置(111)是驱动泵；
(2)所述第二容器(102)含有能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)，和/或，用于提取核酸的裂解液(例如细胞裂解液)；优选地，所述磁珠选自下述的一种或多种：硅胶质膜磁珠，氨基磁珠，羟基磁珠，醛基磁珠，纤维素包被磁珠；
(3)所述出样口(105)经由第五阀门(110)连接废液池(112)，或者收集池(113)，或者废液池(112)和收集池(113)；优选地，所述第五阀门(110)能够控制流经所述第五阀门(110)的流体的流向；优选地，所述收集池(113)包含用于检测核酸的试剂；优选地，所述废液池(112)和/或所述收集池(113)是可拆卸的；
(4)所述核酸选自DNA，RNA或其任何组合。
6.一种试剂盒，其包含权利要求1-5任一项所述的装置；优选地，所述试剂盒还包含选自下列的一个或多个部件或组分：
(6-1)用于提取核酸的试剂；优选地，所述用于提取核酸的试剂选自裂解液(例如细胞裂解液)，洗涤液(例如核酸洗涤液)，洗脱液(例如核酸洗脱液)，或其任何组合；优选地，所述裂解液，洗涤液和洗脱液是彼此分隔开的；
(6-2)一种或多种间隔剂；优选地，所述一种或多种间隔剂选自空气，矿物油，动物油，植物油，合成油，石蜡，硅油，及其任何组合；
(6-3)能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)；优选地，所述磁珠选自下述的一种或多种：硅胶质膜磁珠，氨基磁珠，羟基磁珠，醛基磁珠，纤维素包被磁珠；
(6-4)驱动装置；优选地，所述驱动装置是驱动泵；优选地，所述驱动装置能够通过第一阀门(106)与第一容器(101)流体联通；
(6-5)废液池；优选地，所述废液池能够通过第五阀门(110)与所述出样口(105)流体联通；和
(6-6)收集池；优选地，所述收集池能够通过第五阀门(110)与所述出样口(105)流体联通；优选地，所述收集池包含用于检测核酸的试剂。
7.一种提取核酸的方法，所述方法包括，使用权利要求1-5任一项所述的装置或权利要求6所述的试剂盒从样品中提取核酸。
8.一种提取核酸的方法，所述方法包括：
(1)提供包含核酸的样品，以及，权利要求1-5任一项所述的装置或权利要求6所述的试剂盒；
(2)通过进样口(104)，将所述样品加载至第二容器(102)中，并关闭第四阀门(109)；其中，所述第二容器(102)含有能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)；优选地，所述磁体已经预先加载在第二容器(102)中，或者，所述磁体与所述样品一起加载至第二容器(102)中，或者，所述磁体在样品加载后被加载至第二容器(102)中；
(3)将裂解液、能够吸附核酸的磁体(例如，磁珠)与所述样品在第二容器(102)中接触、混匀并温育合适的时间；优选地，所述裂解液已经预先加载在第二容器(102)中，或者，所述裂解液与所述样品一起加载至第二容器(102)中，或者，所述裂解液在样品加载后被加载至第二容器(102)中；或者，所述裂解液已经预先加载在第一容器(101)中，并由驱动装置(111)驱动进入第二容器(102)中，其中，在驱动过程中，第一阀门(106)、第二阀门(107)和第三阀门(108)处于开启状态，且第四阀门(109)和第五阀门(110)处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门(106)和第二阀门(107)，且任选地关闭阀门(108)；
(4)温育后，打开第三阀门(108)和第五阀门(110)，通过第五阀门(110)排出第二容器(102)中的所有溶液至废液池(112)，保留所述磁体；
(5)关闭第五阀门(110)，利用驱动装置(111)将预先加载在第一容器(101)中的洗涤液驱动进入第二容器(102)中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门(106)、第二阀门(107)和第三阀门(108)处于开启状态，且第四阀门(109)和第五阀门(110)处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门(106)和第二阀门(107)，且任选地关闭阀门(108)；
(6)温育后，打开第三阀门(108)和第五阀门(110)，通过第五阀门(110)排出第二容器(102)中的所有溶液至废液池(112)，保留所述磁体；
任选地，重复进行步骤(5)和(6)一次或多次；
(7)关闭第五阀门(110)，利用驱动装置(111)将预先加载在第一容器(101)中的洗脱液驱动进入第二容器(102)中，与所述磁体接触、混匀并温育合适的时间；其中，在驱动过程中，第一阀门(106)、第二阀门(107)和第三阀门(108)处于开启状态，且第四阀门(109)和第五阀门(110)处于关闭状态；驱动结束后，关闭第一阀门(106)和第二阀门(107)，且任选地关闭阀门(108)；
(8)温育后，打开第三阀门(108)和第五阀门(110)，通过第五阀门(110)将第二容器(102)中的所有溶液收集至收集池(113)中，从而获得含有待提取的核酸的溶液。
9.权利要求1-5任一项所述的装置或权利要求6的试剂盒用于提取核酸的用途。
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