[其他]一种用于对液体进行混合及提取操作的试管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于液体混合及提取操作的试管，所述试管特别适用于从生物样品中分离和检测目标物质，例如核酸。本实用新型进一步涉及一种用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，所述装置包含所述试管。此外，本实用新型还提供了使用所述试管和装置对液体进行混合及提取操作的方法。 

背景技术

在诸多实验科学领域，诸如化学、生物学、医学等领域中，都涉及对液体的混合和提取工艺。例如，在化学领域中，相当一部分化学反应都是在液体中进行和完成的。而在生物学和医学领域中，大量的生物学分析检测和医学诊断都需要首先从生物样本中分离和纯化出标记分子，例如从细胞中分离出特征性蛋白质和核酸，而所述分离和纯化步骤也通常在液体环境中进行。在液体混合和提取的各种工艺特别是在多样品平行操作过程中，由于存在一系列连续、繁琐的操作步骤，例如加液、移液、振荡混合、调节理化参数(例如温度、pH)等，稍有不慎即可能导致液体样品特别是易挥发液体发生交叉污染。交叉污染问题也因此大大增加了液体混合和提取工艺实现高通量、自动化控制的难度。 

以核酸分离和纯化工艺为例。大多数核酸分离与纯化方法都包括细胞裂解、酶处理、将核酸与其他生物大分子物质分离从而纯化核酸等几个主要步骤。每一步骤又可由多种不同的方法单独或联合实现。核酸的高电荷磷酸骨架使其比蛋白质、多糖、脂肪等其他生物大分子物质更具亲水性，根据它们理化性质的差异，用选择性沉淀、层析、密度梯度离心等方法可将核酸分离、纯化。在商业上应用的主要几种方法为：离心法、膜分离法、基于纳米微粒的磁珠法等(参见例如Molecular Cloning：A Laboratory Manual，第3版，ColdSpring Harbor Laborotary等，其内容被完整并入本文)。 

离心法的典型特征是经过高温煮沸后用离心机进行分离，通过取上清液和去上清液的办法进行核酸和其他大分子物质和其他杂质进行分析。其缺点是很难进行自动化操作，例如取上清、弃上清的过程很难用自动化的方式来实现。另外的缺点是操作繁琐，费时费力。一个操作熟练的技术人员一个上午也只能处理几十个标本，操作人员需要频繁操作金属、离心机等设备，操 作人员全程暴露在生物污染之中。 

膜分离法以AXYGEN、Qiagen等国外公司为代表，常应用于科学研究等领域。一般以科研研究为主，成本很高，操作繁琐。 

基于纳米微粒的磁珠法近年来得到越来越广泛的应用。在磁珠法中，在通过细胞裂解液裂解细胞后，从细胞中游离出来的核酸分子被特异性地捕获至磁性颗粒表面，而蛋白质等杂质不被捕获而留在溶液中。随后，在磁场作用下，使磁性颗粒与液体分开，回收捕获了核酸的磁性颗粒。此后，可用洗脱液将核酸从磁性颗粒上洗脱从而得到经纯化的核酸。由于磁珠法不需要离心、不需要加入多种试剂，操作简单，符合核酸自动化提取要求，因此成为核酸纯化方法的一个重要发展方向。 

然而，如何有效地克服交叉污染始终是实现核酸提取高通量、自动化操作过程中需要解决的一个重要问题。由于核酸检测分析法的高灵敏度，在纯化核酸样品的过程中出现的任何交叉污染都很可能导致在后续的检测分析中出现假阳性结果。而另一方面，如上所述，在诸如加热、振荡、加样、洗涤等一系列步骤中，包含核酸的微量液体极易通过气溶胶的方式扩散到空气中，造成样品之间的交叉污染。目前已知的克服交叉污染的手段主要有如下两种： 

1)盖封法，即通过使用盖将装有核酸样品的容器例如试管封住，仅在需要加液或抽液时将盖打开，从而最大限度地避免了气溶胶的扩散。然而，此种方法的缺点是，在核酸提取纯化过程中，需要多次重复开盖/关盖的复杂动作，这无疑为实现机器自动化操作造成了极大的障碍； 

2)油封法，即通过使用油层封住含有核酸的生物样品的液面来防止气溶胶的扩散，并通过加样枪伸入油层以下进行加液或抽液。然而，此种方法在磁珠法提取核酸的过程中具有局限性，因为在转移磁性颗粒经过油层时，磁性颗粒很容易被油层所吸附而滞留在油层中，从而发生损失。 

由于上述原因，目前核酸提取纯化工艺的自动化程度还较低，世界范围内也仅有Gen-Probe、Roche等两三家企业有FDA认可的自动化的核酸提取和检测系统。因此，为提高核酸提取纯化的高通量、自动化程度，亟需开发新的、有效且方便的克服交叉污染的手段。 

本实用新型旨在提供一种新型试管和使用该新型试管的装置以方便有效地克服液体在混合和提取过程中的交叉污染问题，从而克服现有技术存在的不足。该新型试管的应用可以方便地实现液体混合提取工艺的高通量、自动化操作。 

实用新型内容