[发明专利]多用试样准备系统及其在集成分析系统中的使用

说明书

交互参照

本申请要求对以下两个申请的优先权益：2008年1月22日提交的美国临时申请61/022,722以及2008年12月23日提交的美国临时申请61/140,602，本文以参见方式引入其全部内容。

关于联邦资助研究的声明

本发明的诸方面是在美国国防部授予的一个或多个项目号W911SR-04-P-0047和美国国家卫生研究所授予的资助号5R01HG003583下通过政府支持而作出的。美国政府对于本发明可有某些权利。

背景技术

试样准备是生物学分析系统中普遍存在的问题。从各种活体试样类型中提取足够纯净的目标物以便可靠地进行下游的分析化验的问题是普遍深入的问题，该问题包括细胞生物学、染色体、蛋白质组学、代谢、食品生物学、分子诊断以及许多其它生物学和医学的化验。在试样准备方面取得了许多进步的同时，主要的解决方案是开发出各种可供手工使用或机器人系统中使用的试剂，机器人系统使用直线级或多轴臂来操纵试样。

微流体学和毫微流体学允许准备微量的试样体积作分析。其优点包括降低了操作成本的毫微级的试剂消耗以及消除操作者差异的全自动化操作。微流体的试样准备既可接口于现有的或将来的检测方法，也可以是完全集成化系统的一部分。在本申请中，公开了各种方法和装置，它们集成了体积超过10mL的全体积的试样准备以及微升的和更小体积的试样准备，来作试样准备和分析。

从试样开始，本发明可应用于富集的和预分离的组分用于进一步的处理，以检测和分类基体中各种有机物，包括浮质试样、水、液体、血液、粪便、鼻腔、口腔和其它的拭子(swab)、体液、用ELISA、PCR或其它核酸扩增技术进行分析的环境试样、单一分子检测、蛋白阵列、质量光谱学，以及其它本技术领域内技术人员众所周知的分析方法。

可进行微流体核酸纯化来准备用于核酸化验的试样。对于DNA分析，PCR扩增是目前采用的一种方法。微阵列DNA、RNA和蛋白分析在试样可施加到微阵列作反应和读取之前也需要大量的试样准备。

试样可通过多种基底和基体获得。基体可包含复杂的包括抑制化合物的混合物，抑制化合物诸如亚铁血红素、蓝靛、腐殖酸、二价阳离子和蛋白质等，它们会与DNA基的扩增相干扰。浮质可包含大量的真菌、金属和土壤腐殖质和其它各种与PCR扩增相干扰的酸-金标准。

早期工作表明，少至三个种子的有机物可由土壤萃取物的稀释试样进行检测，其后是两个16S核醣体的基因碎片的PCR扩增。对于16S和18S rDNA PCR扩增，可使用通用引物，利用低熔点的琼脂糖从土壤试样中萃取DNA。可使用柱状格式的旋转分离的凝胶，例如，交联葡聚糖柱，塞法戴克斯(Sephadex)[商标名]。开发了多步骤的纯化过程，诸如与交联葡聚糖柱组合的有机物萃取。珠粒搅打被发现为是对大量有机物准备试样并在液氮中研磨而探测少量有机物的有效方式。尽管这些方法是有效的，但它们最适合于实验室研究环境。

固态萃取物到柱状物、珠粒和表面可在DNA分析之前用来纯化DNA。蛋白酶K后联Qiagen QLA Amp硅石凝胶薄膜柱状物和IsoCode Stix，这是一种浸渍的薄膜基技术，其后，加热、清洗并对缓冲器内B.anthracis Steme植物细胞、血清和缓冲器内全部血液和孢子作简要的离心比较，可以发现工作得很好。

可使用本发明的装置和方法进行各种分离。例如，本发明的装置和方法可用来进行色谱法、相变基或磁性基的分离、电泳、蒸馏、萃取和过滤。例如，微流体通道或毛细现象可用于色谱法或电泳法。同样，诸如磁性珠的珠粒可用于相变基分离和磁性基分离。珠粒或这里所述的任何其它表面都可用粘结半族实现功能化，所述半族对目标显现出特殊的或非特殊的粘结。该粘结可基于静电、范德华(van der Walls)互相作用、疏水性、亲水性、氢键结合、离子互相作用，以及部分的共价互相作用，就像金和硫之间显现出的共价作用。在优选实施例中，本发明的装置和方法利用免疫磁性分离。