生物分子提取裝置及生物分子提取方法
【專利摘要】公開了生物分子提取裝置及生物分子提取方法。根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置及生物分子提取方法簡化了從諸如組織與細胞之類的生物材料提取諸如蛋白質(zhì)或者核酸等之類的生物分子的過程并且因此能節(jié)省提取過程所需的時間以及空間，從而提高使用者的便利性。而且，可最小化無效區(qū)以提高提取的生物分子的濃度，并可減少緩沖液的用量。而且，提取的樣品能夠恒定排出以進行測試。此外，無需應用單獨的裝置或者工具；并且對所提取的生物分子的損害最小化。而且，即使應用少量樣品也可預期到一致的測試結(jié)果。
【專利說明】
生物分子提取裝置及生物分子提取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及生物分子提取裝置及生物分子提取方法。更具體地說，本發(fā)明涉及能 通過簡化從諸如組織與細胞之類的生物質(zhì)提取諸如蛋白質(zhì)或者核酸等之類的生物分子的 過程并且節(jié)省花費的時間來提高使用者的便利性的生物分子提取裝置及生物分子提取方 法。當樣品的表面積與所引入的裂解緩沖液量之間的比率最大化時，生物分子提取物的濃 度增大并且緩沖液的用量最小化。本發(fā)明還能通過允許所提取樣品的恒定排出而在無需額 外裝置或設備的情況下順利進行有效的測試。
【背景技術(shù)】
[0002] 細胞溶解涉及細胞膜破裂并且細胞內(nèi)容物(細胞質(zhì)）顯露成細胞溶解物的這樣一 種現(xiàn)象。這樣的細胞溶解是細胞分析與蛋白質(zhì)提純的初步過程，該過程廣泛地使用，不僅用 于提取/分離蛋白質(zhì)，而且還用于在分子生物學與分子診斷學等中用的PCR(聚合酶鏈式反 應)之類的擴增過程之前分離諸如DNA(脫氧核糖核酸)或者RNA(核糖核酸)之類的核酸。
[0003] 用于細胞破壞的細胞溶解方法主要包括光學方法、聲學方法、電學方法以及機械 方法。通常，基于裂解緩沖液以多種機械與物理方式施加外力與應力的形式來實施這些方 法。
[0004] 光學細胞溶解是這樣一種破壞細胞的方法，該方法通過在目標細胞上發(fā)射激光微 脈沖以形成空泡，并且隨著空泡膨脹而破壞細胞。光學細胞溶解具有如下缺點:存在因通過 在特定細胞內(nèi)或者在特定細胞的附近位置施加激光突然產(chǎn)生熱而使細胞與蛋白質(zhì)退化的 可能性；以及必須增設產(chǎn)生激光用的獨立裝置。
[0005] 聲學細胞溶解是這樣一種破壞細胞的方法，該方法通過將細胞溶解液或者懸濁液 引入到位于超聲水箱中的室內(nèi)并施加超聲波而破壞細胞。難以從利用超聲波進行的細胞破 壞獲得一致結(jié)果，這是因為難以形成超聲波的均一能量分布，要花費大量時間使細胞破壞， 并且利用超聲波破壞細胞可能因產(chǎn)生的熱而使蛋白質(zhì)破壞或者變形。
[0006] 電學細胞溶解是一種通過向細胞施加電場以在細胞膜中產(chǎn)生電勢差而破壞細胞 的方法。就向細胞壁施加影響而言，該方法在某種程度上類似于諸如凍結(jié)一溶解方法、加熱 方法、滲透壓影響方法之類的其他細胞溶解方法。但是，這些方法具有如下問題:細胞中的 蛋白質(zhì)會因施加至細胞的熱沖擊而被損壞。
[0007] 機械細胞溶解利用壓機、珠磨機等。具體地說，壓機通過使實驗室規(guī)模常用的由不 銹鋼制成的空柱體填充細胞漿體并且在高壓下通過汽缸底部的針閥將細胞抽提至大氣壓 而破壞細胞。
[0008] 高速珠磨機包括填充有小玻璃珠或者鐵珠(20至50單位)的研磨室，并且通過借助 馬達使附接至驅(qū)動軸的圓盤或者葉輪旋轉(zhuǎn)從而攪動珠子而借助高剪力與沖擊力研磨細胞。
[0009] 這樣的機械細胞溶解具有如下問題:難以對少量樣品應用機械細胞溶解，并且需 要昂貴的設備、大空間、多步過程以及長的處理時間。
[0010]同時，勻漿器通過使使用者在用裂解緩沖液填充多種容量的E-tube(埃彭道夫管） 或者離心管等的同時旋轉(zhuǎn)棒而進行細胞溶解與破壞。就此而言，這可能存在如下問題:為了 浸沒獲得樣品用的帶子或者盤，需要相當大量的裂解緩沖液，從而在旋轉(zhuǎn)棒時樣品可能濺 出或者緩沖液可能溢出。
[0011]此外，存在如下問題:如果使用E-tube(埃彭道夫管)或者皮氏培養(yǎng)皿本身，為了向 疏水性樣品施加裂解緩沖液，需要相當大量的緩沖液，并且需要諸如多次移液操作(利用諸 如移液管之類的工具)等之類的附加工作。
[0012] 同時，根據(jù)細胞溶解的細胞裂解物被廣泛用于特異蛋白檢測試驗(免疫印跡)或者 免疫沉淀等，如果提取核酸(DNA、RNA)，則利用PCR或者測序?qū)⒓毎呀馕飸弥练肿釉\斷 以及基因分析等。通過檢測特異蛋白本身或者測試分子之間的相互作用進行上述處理。
[0013] 在此，就細胞溶解而言，優(yōu)選的是具有從生物質(zhì)提取的足量生物分子(蛋白質(zhì)或者 核酸等)產(chǎn)物、高純度的濃縮物，并且不損耗提取物或者提取物不變形。為此，要使用昂貴的 蛋白酶抑制劑等。因此，因為應該快速進行生物質(zhì)樣品的高質(zhì)量的細胞溶解，并且立即分析 細胞溶解物，所以需要簡化提取生物分子的過程并因此節(jié)省花費的成本與時間。
[0014] 然而，如上所述，傳統(tǒng)的借助細胞溶解與破壞的生物分子提取裝置及其方法在執(zhí) 行每個步驟時都需要諸如離心分離機以及移液管等之類的額外裝置或者設備。另外，必須 進行與系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的復雜過程，因此需要大量的空間、成本以及時間。
[0015] 而且，如果使用獲得樣品用的帶子或者盤，存在如下問題:為了使樣品的接觸面積 最大化，需要可以浸沒樣品的裂解緩沖液；以及由于由施加大量裂解緩沖液導致的提取濃 度下降而需要采集大量樣品（即，生物質(zhì)），從而需要切削或者分離樣品的額外工作。
[0016] 這還會留下在從樣品提取諸如蛋白質(zhì)或者核酸之類的生物分子之后處理可能污 染環(huán)境并且影響人類安全的殘留物的問題。
[0017] 因此，生物分子提取裝置的必要性提高了，在該生物分子提取裝置中，可以通過因 簡化從生物質(zhì)提取生物分子的過程使得節(jié)省所需的時間并減少所需的空間而提高使用者 的便利性;并且在該生物分子提取裝置中，可以通過在僅施加少量樣品的情況下使提取的 生物分子的損壞最小化并且以相當高的濃度提取而預期得到一致的測試結(jié)果。
[0018] 而且，生物分子提取裝置不僅能提高提取的生物分子的濃度并通過使無效區(qū)最小 化減少緩沖液的用量，從而使樣品的表面積與所引入的裂解緩沖液的量的比率最大化，而 且還能通過允許提取的樣品恒定排出而有效并順利地進行測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 要解決的技術(shù)問題
[0020] 本發(fā)明的實施例意圖簡化從諸如組織與細胞之類的生物質(zhì)提取諸如蛋白質(zhì)或者 核酸等之類的生物分子的過程并且因此節(jié)省花費的時間以及占用的空間，從而提高使用者 的便利性。
[0021] 而且，本發(fā)明的實施例意圖不僅提高提取的生物分子的濃度，而且通過使無效區(qū) 最小化而減少緩沖液的用量，從而使樣品的表面積與所引入的裂解緩沖液的量的比率最大 化。
[0022] 此外，本發(fā)明的實施例意圖提供這樣的生物分子提取裝置及其方法，所述生物分 子提取裝置及其方法能在無需應用額外的裝置或者設備的情況下獨立使用，使所提取的生 物分子的損害最小化，并且在僅應用少量樣品的情況下預期到一致的測試結(jié)果。
[0023] 解決技術(shù)問題的手段
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的多種應用中的一個實施例的一方面，可以提供一種生物分子提取裝 置，該生物分子提取裝置包括:插入部分，含有采集的生物質(zhì)的樣品被固定至該插入部分； 本體部分，該本體部分中接納裂解緩沖液，并且所述插入部分插入該本體部分中以從所述 采集的生物質(zhì)提取生物分子；以及設置在所述插入部分或者所述本體部分處的至少一個排 出部分。
[0025] 所述插入部分包括至少一個固定部分，所述樣品固定至該至少一個固定部分。 [0026]而且，所述固定部分通過粘附結(jié)合或者物理結(jié)合固定所述樣品。
[0027] 通過利用所述采集的樣品中存在的粘性或者向所述固定部分施加粘性物質(zhì)而進 行所述固定部分的所述粘附結(jié)合。
[0028] 在此，至少部分所述固定部分呈彎折的曲面形狀。
[0029] 所述固定部分的所述物理結(jié)合通過插入結(jié)合固定所述樣品。
[0030] 至少部分所述樣品固定至所述固定部分。
[0031] 所述本體部分包括室，該室具有形成在內(nèi)部以接納所述裂解緩沖液的預定空間， 并且所述插入部分插入所述室中而浸入所述裂解緩沖液中。
[0032] 在此，所述裂解緩沖液的組份與構(gòu)成可以根據(jù)待提取的生物分子的類型而變更。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物分子提取裝置還包括密封所述室的入口的屏蔽膜， 其中，所述裂解緩沖液以密封狀態(tài)被接納在所述室中。在某些情況下，能以密封狀態(tài)提供分 離的一次性容器所需的一定量的裂解緩沖液。
[0034] 同時，所述本體部分還包括將所述插入部分引入到所述室的引入部分。
[0035] 在此，所述插入部分包括密封部分，該密封部分形成與所述引入部分對應的形式， 并且與所述引入部分的內(nèi)壁緊密接觸以密封所述室。
[0036] 而且，所述引入部分與所述密封部分的剖面形成橢圓形或者圓形形狀。
[0037] 而且，所述密封部分包括加強肋以加強該密封部分的強度。
[0038] 所述排出部分包括排出流路與擴大的排出口以恒定排出所述樣品。
[0039] 為了使無效區(qū)最小化，所述排出流路的內(nèi)直徑小于所述排出口的內(nèi)直徑。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物分子提取裝置還可以包括可拆卸地密封所述排出 口的密封帽。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物分子提取裝置還可以包括按壓部分，該按壓部分形 成在所述室的外壁處并且施加允許所述樣品恒定排出的壓力。
[0042] 在此，所述按壓部分形成凸紋形式，該凸紋形式的厚度大于周圍外壁的厚度。
[0043] 而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物分子提取裝置還可以包括刻劃部分，該刻劃 部分繞所述按壓部分形成并且厚度小于周圍外壁的厚度。
[0044] 在此，所述樣品接觸所述裂解緩沖液的表面積與所述裂解緩沖液的體積之間的比 率從0.4到9.15。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明可以提供一種提取生物分子的方法，該方法包括： 將含有采集的生物質(zhì)的樣品固定至插入部分;將所述插入部分插入到內(nèi)部接納有裂解緩沖 液的本體部分中；并且通過設置在所述插入部分和所述本體部分中任一者處的排出部分將 從所述生物質(zhì)提取的生物分子排出
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述提取裝置包括:在內(nèi)部接納裂解緩沖液的室；以及插 入部分，該插入部分與獲得含有采集的生物質(zhì)的樣品用的兩條帶子一起插入到所述室內(nèi)， 所述兩條帶子在彼此分離并且相互面對的情況下粘附至所述插入部分，其中，所述獲得樣 品用的兩條帶子的非粘性表面分別附著至所述室的兩個內(nèi)壁，并且所述裂解緩沖液能填充 在位于所述獲得樣品用的兩條帶子的所述粘性表面之間的空間中。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，獲得含有采集的生物質(zhì)的樣品用的帶子插入被接納在所 述室內(nèi)的所述裂解緩沖液中，所述采集的生物質(zhì)被溶解。所述獲得樣品用的帶子接觸所述 裂解緩沖液的表面積與被接納在所述室內(nèi)的所述裂解緩沖液的體積之間的比率可以為0.4 到9.15 〇
[0048] 發(fā)明效果
[0049] 本發(fā)明的實施例意圖簡化從諸如組織與細胞之類的生物質(zhì)提取諸如蛋白質(zhì)或者 核酸等之類的生物分子的過程并且因此節(jié)省花費的時間以及占用的空間，從而提高使用者 的便利性。
[0050] 而且，本發(fā)明的實施例意圖不僅提高提取的生物分子的濃度，而且通過使無效區(qū) 最小化而減少緩沖液的用量，從而使樣品的表面積與所采用的裂解緩沖液的量的比率最大 化。
[0051] 此外，本發(fā)明的實施例意圖提供這樣的生物分子提取裝置及其方法，所述生物分 子提取裝置及其方法能在無需應用額外的裝置或者設備的情況下獨立使用，使所提取的生 物分子的損害最小化，并且在僅應用少量樣品的情況下預期到一致的測試結(jié)果。
【附圖說明】
[0052]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置的立體圖。
[0053] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的分解立體圖。
[0054] 圖3是沿生物分子提取裝置的長軸方向剖切根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子 提取裝置的剖切立體圖。
[0055] 圖4是沿生物分子提取裝置的短軸方向剖切根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子 提取裝置的插入部分的剖切立體圖。
[0056] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的插入部分插入到本體 部分中后生物質(zhì)裂解物恒定排出的狀態(tài)的剖面圖。
[0057] 圖6是圖4的A-A'的剖面圖。
[0058] 圖7是把根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的SA:V比率與傳統(tǒng)方法作 比較的圖表。
[0059] 圖8是把根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的提取濃度與傳統(tǒng)方法作 比較的圖表。
[0060] 圖9是示出用于設計在處理樣品后恒定排出的擴大的排出口的變量的圖。
[0061] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的按壓部分的變型例 的立體圖與局部剖面圖，并且示出了室的內(nèi)壁在被按壓時的變形的圖。
[0062] 圖11是示出利用根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式提出的生物分子提取裝置提取蛋白 質(zhì)的過程的過程圖。
[0063] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置的立體圖。
[0064] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置的剖面圖。
[0065] 圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置的平面圖。
【具體實施方式】
[0066] 下文將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。但是，本發(fā)明不限于本文描述 的實施方式，而是可以以其他形式實現(xiàn)本發(fā)明。事實上，本文所介紹的實施方式被提供以實 現(xiàn)充分公開并向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的思想。在整個說明書中，相同的附 圖標記指代相同的構(gòu)成元件。
[0067] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置的立體圖。圖2是根據(jù)本發(fā) 明的該實施方式的生物分子提取裝置的分解立體圖。圖3是沿根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的 生物分子提取裝置的長軸方向剖切生物分子提取裝置的剖切立體圖。圖4是沿根據(jù)本發(fā)明 的該實施方式的生物分子提取裝置的短軸方向剖切生物分子提取裝置的插入部分的剖切 立體圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的插入部分插入到本體 部分中后生物質(zhì)裂解物恒定排出的狀態(tài)的剖面圖。圖6是圖4的A-A'的剖面圖。圖7是把根據(jù) 本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的SA:V比率與傳統(tǒng)方法作比較的圖表。圖8是把 根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的提取濃度與傳統(tǒng)方法作比較的圖表。圖9 是示出用于設計在處理樣品后恒定排出的擴大的排出口的變量的圖。
[0068] 參照圖1至圖9,根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置1000可以主要包 括:插入部分100，含有所采集的生物質(zhì)的樣品被固定至該插入部分;本體部分200，該本體 部分中接納裂解緩沖液，并且插入部分100插入到該本體部分中以從所采集的生物質(zhì)提取 生物分子；以及設置在插入部分100或者本體部分200處的至少一個排出部分300。
[0069] 插入部分100可以包括至少一個固定部分110、120,樣品固定至所述固定部分。固 定部分110、120可以通過粘附結(jié)合或者物理結(jié)合固定樣品，并且采集生物質(zhì)的樣品可以根 據(jù)采集方法被適當施加至例如具有粘性面的帶子或者膜等。
[0070] 如果固定部分110、120通過粘附結(jié)合固定樣品，那么使用具有粘性面的帶子，例如 獲得樣品用的具有涂覆有粘性物質(zhì)等的粘性面的帶子10并且利用采集樣品后余留在帶子 上的粘性使帶子結(jié)合至固定部分。另選的是，可以構(gòu)造成將粘性物質(zhì)施加至固定部分110、 120，從而固定無粘性的樣品。
[0071] 如果固定部分110、120通過物理結(jié)合固定樣品，那么能通過插入固定樣品。將在另 一實施方式中解釋此固定方式。
[0072] 在本實施方式中，使用獲得樣品用的帶子10,并且插入部分100可以包括通過接觸 獲得樣品用的帶子10的一部分而被粘附的固定部分110、120。
[0073]在此，固定部分110、120可以包括形成在內(nèi)側(cè)的第一固定部分110以及形成在第一 固定部分110外側(cè)的第二固定部分120。固定部分可以包括均位于相同的平面呈垂直向下延 伸的形式的兩個第一固定部分110與兩個第二固定部分120。
[0074]而且，獲得樣品用的兩條帶子10可以相互面對地粘合，第一固定部分110與第二固 定部分120介于其間。獲得樣品用的帶子10可以呈盤的形式。事實上，使用諸如由美國的 Cuderm制造的D-Squame盤之類的產(chǎn)品是可行的。
[0075] 獲得樣品用的帶子10的一側(cè)可以是粘性面12,并且另一側(cè)可以是無粘性面14。如 果獲得樣品用的帶子10的粘性面12被貼至對象的皮膚，然后將其從對象的皮膚分離，那么 通過附著至粘性面12而采集到包括死皮細胞的皮膚組織，從而可以利用此操作提取蛋白 質(zhì)。
[0076] 獲得含有上述采集的皮膚組織的樣品的兩條帶子10可以被附接并且固定成以一 定間隔分開而相互面對，第一固定部分110與第二固定部分120介于其間。在此，因為獲得樣 品用的帶子10附接成以一定間隔分開，第一固定部分110與第二固定部分120介于其間，所 以這防止獲得樣品用的帶子10相互粘合。
[0077] 獲得樣品用的兩條帶子10彼此分開如第一固定部分110與第二固定部分120的厚 度那樣大的距離。當將插入部分100插入到本體部分200中時，裂解緩沖液20填充到位于獲 得樣品用的帶子10之間的空間中。
[0078]因此，固定部分110、120的厚度成為獲得樣品用的兩條帶子10之間的分離距離，并 且是用于確定待引入的裂解緩沖液20的體積的參數(shù)。
[0079] 在此，第一固定部分110與第二固定部分120可以具有相同的厚度，或者位于內(nèi)側(cè) 的第一固定部分110的厚度可以比第二固定部分120的厚度薄。如果維持間隔開足以使得由 于帶子10的剛性而不彼此粘合這樣的距離，那么第一固定部分110可以具有最小的厚度，甚 至可以移除第一固定部分110。在此情況下，獲得樣品用的兩條帶子10以位于另一側(cè)的第二 固定部分120的厚度相互間隔開。第二固定部分120的固定有帶子10的部分的尺寸略大于帶 子10的外周長，并且根據(jù)帶子的厚度刻劃，從而插入部分100不會被帶子10的伸出部分粘 住，或者不會在插入部分100在帶子10固定后插入到室210中時產(chǎn)生死區(qū)。而且，位于內(nèi)側(cè)的 第一固定部分110防止獲得樣品用的帶子10在其中間部分相互粘合。
[0080] 第一固定部分110與第二固定部分120可以被制成具有預定厚度的線性桿狀，但是 在本實施方式中，至少第一固定部分110與第二固定部分120的一部分呈彎折曲面形狀。通 過將第一固定部分110與第二固定部分120的一部分構(gòu)造成曲面形狀，使用者能夠在向下文 要解釋的按壓部分212(參見圖10)施加壓力時在不被第一固定部分110或者第二固定部分 120干涉的情況下施加壓力。根據(jù)需要向第一固定部分110附加凸塊結(jié)構(gòu)，這使得能使獲得 樣品用的帶子10的接觸面最小化而使獲得樣品用的帶子10的暴露至裂解緩沖液20的表面 積最大化，并且允許裂解緩沖液20自由移動。
[0081 ]本體部分200可以包括室210,該室在內(nèi)部形成接納裂解緩沖液20的預定空間，獲 得樣品用的帶子10插入該室中以浸入裂解緩沖液20中。
[0082] 基部220設置在室210的下部以支撐室210并使該室豎立?；?20可以形成有這樣 的斜坡，該斜坡的橫截面積向下增大以便使本體部分200穩(wěn)固豎立。
[0083] 室210的內(nèi)部空間的厚度優(yōu)選構(gòu)造成使得在插入獲得樣品用的兩條帶子10的情況 下，獲得樣品用的兩條帶子10的各個非接觸面14附著至室210的內(nèi)壁。因此，容納在室210中 的所有裂解緩沖液20的大部分填充位于獲得樣品用的兩條帶子10之間的空間。
[0084] 這樣的構(gòu)造能使無效區(qū)最小化并且使獲得樣品用的帶子10的接觸面最大化，這使 生物分子的提取濃度達到能被以少量樣品測量甚至施加最少量的裂解緩沖液20的程度。
[0085] 具體地說，通常，因為粘附至獲得樣品用的帶子10的皮膚組織樣品是疏水性的，并 因此裂解緩沖液20不會自發(fā)地分散，所以應強制施加外力或者應借助裝置執(zhí)行附加操作。 而且，為了避免帶子10在被浸沒時升起的這種問題，應始終向帶子10施加外力。
[0086]而且，如上所解釋的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置1000使獲 得樣品用的帶子10的接觸面相對于裂解緩沖液20的體積來說相當大，此生物分子提取裝置 能僅通過被搖動一次或兩次然后靜置而溶解細胞。當插入部分100插入到本體部分200中并 與此本體部分結(jié)合時，可以維持很強的固定力，因此裂解緩沖液20能在沒有額外強制性外 力或者附加操作的情況下填充位于帶子之間的空出空間。接觸狀態(tài)可以被有效維持。因此， 能夠快速提尚提取蛋白質(zhì)的效率。
[0087]可以根據(jù)圖7與圖8的圖表證實這些事實。圖7把根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生 物分子提取裝置即蛋白質(zhì)提取裝置(PED)1000 的獲得樣品用的帶子10的接觸裂解緩沖液20 的表面積與被容納在室210中的裂解緩沖液20的體積的比率SA:V與根據(jù)傳統(tǒng)裝置的比率作 比較。
[0088] 在應用傳統(tǒng)的皮氏培養(yǎng)皿與埃彭道夫管(Eppendorf tube)的情況下，SA:V比率不 超過0.4。相比之下，在應用本發(fā)明的裝置的情況下，由于在使用諸如由Cuderm公司制造的 D-Squame盤之類的產(chǎn)品的情況下帶子10的橫截面積是380mm2并且要引入的裂解緩沖液20 的量是200L，計算出的SA:V比率是1.9,該比率超過了 0.4,但是實際上為了確保提取器注塑 成型的制造過程中的公差以及模具的空閑空間等SA:V比率超過1.4。
[0089]理論上，可以通過減小獲得樣品用的帶子10之間的距離進一步增大SA:V比率。但 是，鑒于目標排出量一次是35至40μ1并且排出時在防止兩條帶子10之間粘合的情況下實際 上能被按壓的最小間隙約是I OOym，SA: V比率可以升高至約9.15。
[0090] 照此，本發(fā)明使SA:V比率相當高而且最佳，這使得能夠以最少量的樣品提取蛋白 質(zhì)并且也提高了提取濃度。
[0091] 實際上，如能根據(jù)圖8的圖表所證實的，在將相同量250μ1/盤的裂解緩沖液引入到 傳統(tǒng)皮氏培養(yǎng)皿與埃彭道夫管的情況下，兩個裝置中提取到的總的蛋白質(zhì)的濃度約是40μ g/ml。但是，在根據(jù)本發(fā)明的裝置的情況下，能證實達到63.4μg/ml，這證明了明顯更高的蛋 白質(zhì)提取效率。
[0092] 同時，室210的入口可以保持開放，或者包括屏蔽膜218。如果入口保持開放，那么 使用者在將插入部分100插入之前將裂解緩沖液20引入到室210中；如果入口包括屏蔽膜 218,那么可以預先在室210內(nèi)容納預定量的裂解緩沖液20。
[0093]屏蔽膜218由例如鋁箱或者乙烯薄膜等構(gòu)成以密封室210的入口，使用者可以在移 除屏蔽膜218后將插入部分100插入，或者推動插入部分100穿透屏蔽膜218以插入到室210 中。屏蔽膜218的位置不固定在室210的入口，而是可以在必要時位于引入部分230中。
[0094]引入部分230可以形成在室210的上部。引入部分230可以構(gòu)造成以一定高度從室 210的入口向上延伸。而且，密封室210的密封部分130可以設置在插入部分100的一端，該密 封部分緊密接觸引入部分230的內(nèi)壁以與引入部分230對應。
[0095] 即，引入部分230朝上開放，并且當附接至第一固定部分110和第二固定部分120的 獲得樣品用的帶子10插入到室210中時，密封部分130配合在引入部分230中以密封室210。 [0096] 而且，如果水平剖切引入部分230與密封部分130,那么這兩者的剖面可呈橢圓形 形狀。如果這兩者的剖面呈方形形狀，那么粘合力分布不均勻，樣品會因此從拐角泄漏；如 果使剖面為圓形形狀，粘合力分布均勻，但是引入部分230與密封部分130會體積較大。因 此，本發(fā)明建議引入部分230與密封部分130的剖面呈橢圓形形狀的情況。在此，密封部分 130可以包括用于加強其強度的多個加強肋132。加強肋132在增強強度的同時增大密封部 分130與引入部分230的內(nèi)壁的附著力與固定力，從而使密封部分130在與本體部分200結(jié)合 時不變形。
[0097]同時，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置1000包括裝備在插入部分 100或者本體部分200中的至少一個排出部分300。本實施方式描述了排出部分300設置至插 入部分的實施例。
[0098] 在此，排出部分300包括:排出流路310,該排出流路穿透密封部分130從而允許室 210與外部聯(lián)通并排出樣品；以及擴大的排出口320,該擴大的排出口設置在排出流路310的 端部并且內(nèi)直徑大于排出流路310的內(nèi)直徑從而持續(xù)排出樣品。
[0099] 排出流路310在一端與室210聯(lián)通，并在另一端連接至擴大的排出口 320,具有蛋白 質(zhì)提取物的樣品可以通過此擴大的排出口排出。排出流路310應設計成在到達擴大的排出 口320之前內(nèi)直徑最小以便使無效區(qū)最小并且增大總排出量。在本實施方式中，排出流路 310具有850μπι的直徑，該直徑是擴大的排出口 320的直徑的一半。
[0100] 可以通過調(diào)節(jié)擴大的排出口 320的內(nèi)直徑的尺寸而將樣品排出量調(diào)節(jié)成恒定量。 可以參照圖9根據(jù)下面的等式計算排出量。具體地說，可以通過基于從擴大的排出口 320流 出的所提取樣品的單液滴重量的重力與單液滴力圖懸蕩在排出口處的表面張力之間的平 衡狀態(tài)設計排出量。
[0101] 〈等式〉
[0102] 表面張力：Fy =Jidy
[0103] 重力：Fg=Fysina
[0104] mg = 3id γ sina
[0105] mg = 3Td γ
[0106] ff=2jrr y
[0107] W:液滴的重量;r:出口的半徑；：表面張力
[0108] 在本實施方式中，排出流路310具有約850μπι的內(nèi)直徑，擴大的排出口 320的內(nèi)直徑 為1.7mm。當將擴大的排出口 320的內(nèi)直徑設計成1.7mm時，理論上樣品的單位排出量約是 37.7μ1〇
[0109] 在生產(chǎn)出實際產(chǎn)品后，10個生物分子提取裝置1000在各個條件下通過應用去離子 水與裂解緩沖液20在各種條件下被測量并測試兩次。結(jié)果如下面的表1所示，實際單位排出 量被測得為35.5 ± 2μ1，因此可以證實:樣品通過根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置1000基本 被恒定排出。
[0110] 表1
[0112] 照此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置1000是不具有單獨的計量 裝置的簡單裝置，該生物分子提取裝置能夠精確排出恒定量的樣品，并因此能在提取后將 樣品排出到試劑盒中后執(zhí)行的下面的操作中產(chǎn)生精確的實驗結(jié)果。
[0113] 可拆卸的密封帽140可被另外提供至擴大的排出口 320，該密封帽防止樣品隨機排 出，從而確保使用者的安全。
[0114] 同時，可以設置這樣的按壓部分212,該按壓部分形成在室210的外壁上，使得當使 用者排出樣品時能施加外力按壓樣品。實際上，與上述第一固定部分110的曲面形狀的中空 部對應的區(qū)域形成在室210的外壁中，形成按壓部分212。
[0115]具體地說，使用者向按壓部分212施加壓力以排出所提取的樣品，當施加壓力時， 室210的內(nèi)壁彎曲成拋物線狀，因而所提取的樣品被擠出出口。
[0116] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置的按壓部分的變型例 的立體圖與局部剖面圖，并且示出了室的內(nèi)壁在被按壓時的變形的圖。
[0117] 如圖10中所示，推薦這樣的按壓部分212&、21213、212(：，這些按壓部分變型以便通 過施加均勻壓力而增大恢復率。
[0118] 首先，在本實施方式中，可以以厚度大于周圍外壁的厚度的凸紋形式制作按壓部 分212&、21213、212〇。按壓部分212 &、21213可以構(gòu)造成被制成如圖10的（8)與（〇中所示的圓 形凸紋形式，或者被制成如圖10的(D)中所示的輪形形狀。在結(jié)構(gòu)具有2mm以上的厚度或者 高度的情況下，由于在注塑成型時不能用熔化的塑料完全填充模具的結(jié)構(gòu)或者在注塑成型 后冷卻時殘余應力集中而產(chǎn)生空洞，此空洞致使結(jié)構(gòu)變形，或者使得易于發(fā)生破裂。在按壓 部分呈輪形形狀的情況下，可以使注塑成型中發(fā)生的問題最小化。借助如此構(gòu)造的按壓部 分212 &、21213、212〇，可以通過均勻地施加壓力而排出樣品。
[0119] 而且，根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的生物分子提取裝置可以構(gòu)造成還包括刻劃部分 214,此刻劃部分繞按壓部分212b、212c設置，并且刻劃部分的厚度小于周圍外壁的厚度?？?劃部分214減小了按壓部分212周圍的厚度，這使得能易于使按壓部分212彎曲。
[0120] 根據(jù)以上解釋的變型，不管使用者的手指的形狀或者要施加的力的大小如何，室 210的待受壓的內(nèi)壁都被以線性方式從拋物線形狀均勻按壓，這可均勻施加壓力，從而增大 樣品的恢復率。
[0121] 圖11是示出利用根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝置提取生物分子 蛋白質(zhì)的過程的過程圖。
[0122] 下文中將參照圖1至圖11解釋借助根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的生物分子提取裝 置1000提取生物分子(蛋白質(zhì)）的方法。
[0123] 首先，將獲得樣品用的兩條帶子10附接至對象的皮膚，然后將其從對象的皮膚分 離以獲得皮膚組織。接著，將兩條帶子粘合成兩者彼此面對，第一固定部分110與第二固定 部分120介于其間。
[0124] 然后，將裂解緩沖液20引入到本體部分200的室210中，并將插入部分100插入到本 體部分200中。在此，裂解緩沖液20被預先容納在室210中，并且借助屏蔽膜218以密封狀態(tài) 提供。
[0125] 此后，在獲得樣品用的帶子10位于室210內(nèi)的情況下，將生物分子提取裝置1000搖 動一次或者兩次，然后根據(jù)需要靜置1分鐘或者幾分鐘。在此過程中，細胞溶解在裂解緩沖 液20中，提取出蛋白質(zhì)。
[0126] 然后，在移除密封帽140后，對按壓部分進行按壓以將具有所提取的蛋白質(zhì)的樣品 排出到入口中，可以通過抗體反應進行測試。
[0127] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置的立體圖。圖13是根據(jù)本 發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置的剖面圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的 生物分子提取裝置的平面圖。
[0128] 參照圖12至圖14,簡要地說，可以通過包括插入部分400、本體部分500以及排出部 分600的方式制作根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的生物分子提取裝置2000。
[0129] 在此，與先前的實施方式不同，排出部分600可以裝備在本體部分500中，而不是插 入部分400中。插入部分400包括固定部分410,獲得樣品用的帶子10可以通過插入或者粘合 與固定部分410物理結(jié)合，并且通過應用粘合劑固定至固定部分410。
[0130] 本實施方式建議將獲得樣品用的兩條帶子10固定至固定部分410的情況，但是也 能根據(jù)需要固定并使用獲得樣品用的單條或者三條或者更多條帶子10。
[0131] 插入部分400與本體部分500可以借助連接部分550相互連接。本體部分500包括引 入部分530,并且插入部分400可以包括與引入部分530對應的密封部分430。
[0132] 同時，本體部分500可以包括容納裂解緩沖液的室510,固定至固定部分410的、獲 得樣品用的兩條帶子10可以插入到室510中，在固定部分410插入到本體部分500中時生物 分子可以被盛裝在室510中的裂解緩沖液提取。
[0133] -旦完成生物分子提取操作，使用者就按壓形成在室510的外壁上的按壓部分512 以通過排出部分600排出所提取的樣品。在此，先前的實施方式中解釋的多種變型同樣可以 應用至按壓部分512。
[0134] 到目前為止，解釋的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物分子提取裝置具有下面的效 果。
[0135] 首先，根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置可以在5分鐘內(nèi)執(zhí)行固定樣品并注入緩沖 液、裝配插入部分并且混合、靜置以及提取等整個過程，這使得創(chuàng)造性地減少了花費的時 間，而大部分傳統(tǒng)蛋白質(zhì)或者核酸提取方法對于為了破壞胞間連接或細胞膜而進行的機械 或者物理沖擊施加、重復離心、過濾以及其他過程等總共需要至少20至30分鐘。
[0136] 第二，以無沖擊并且無功率方式運行根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置，該生物分 子提取裝置既不需要廣闊的實驗空間，也不需要復雜的系統(tǒng)，確保使用者的安全，并且因為 對于單次應用施加極少量緩沖液而能夠避免因廢物產(chǎn)生的有害作用。
[0137] 第三，根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置能使無效區(qū)最小化，很大程度提高SA:V比 率(這使得在無外力的情況下得到高濃度蛋白質(zhì)提取物），并且在提取后恒定排出。因此，能 夠用試劑盒精確測試。
[0138] 第四，根據(jù)本發(fā)明的生物分子提取裝置簡化了細胞中的蛋白質(zhì)提取過程，并且能 被獨立用作一個裝置而不需要諸如離心機、移液管等之類的附加裝置，而且能在無需使用 者的技能的情況下使用。因此，能提高使用者的便利性。
[0139] 上文中，通過參照本發(fā)明的一個實施例（應用至皮膚組織的實施例）解釋了本發(fā) 明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不脫離下文所述的權(quán)利要求中敘述的本發(fā)明的思想 與范圍的情況下以各種方式對本發(fā)明進行變型及變更。本發(fā)明提出的提取裝置可用于從不 同生物質(zhì)提取可用于多種分析與診斷的各種生物分子。本申請范圍包括生物技術(shù)、分子生 物學、醫(yī)學科學、制藥學、化妝品、遺傳工程、診斷、衛(wèi)生保健等，但是不限于此。因此，如果變 型例基本包括本申請的權(quán)利要求的特征，那么這些變型例應被認為屬于本發(fā)明的技術(shù)范 圍。
【主權(quán)項】
1. 一種生物分子提取裝置，該生物分子提取裝置包括： 插入部分，含有采集的生物質(zhì)的樣品被固定至該插入部分； 本體部分，該本體部分內(nèi)接納裂解緩沖液，并且所述插入部分插入該本體部分中以從 所述采集的生物質(zhì)提取生物分子;以及 設置在所述插入部分或者所述本體部分處的至少一個排出部分。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述插入部分包括至少一個固定部分，所述樣品固定至該至少一個固定 部分。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述固定部分通過粘附結(jié)合或者物理結(jié)合固定所述樣品。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，通過利用所采集的所述樣品中存在的粘性或者向所述固定部分施加粘性 物質(zhì)而進行所述固定部分的所述粘附結(jié)合。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述固定部分的至少一部分呈彎折的曲面形狀。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述固定部分的所述物理結(jié)合通過插入結(jié)合來固定所述樣品。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述樣品的至少一部分固定至所述固定部分。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述本體部分包括室，該室具有形成在內(nèi)部以接納所述裂解緩沖液的預 定空間，并且所述插入部分插入所述室中而浸入所述裂解緩沖液中。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物分子提取裝置， 該生物分子提取裝置還包括密封所述室的入口的屏蔽膜，其特征在于，所述裂解緩沖 液以密封狀態(tài)被接納在所述室中。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述本體部分還包括將所述插入部分引入到所述室的引入部分。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述插入部分包括密封部分，該密封部分形成與所述引入部分對應的形 式，并且與所述引入部分的內(nèi)壁緊密接觸以密封所述室。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述引入部分與所述密封部分的剖面形成橢圓形或者圓形形狀。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述密封部分包括加強肋以加強該密封部分的強度。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述排出部分包括排出流路及擴大的排出口以恒定排出所述樣品。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，為了使無效區(qū)最小化，所述排出流路的內(nèi)直徑小于所述排出口的內(nèi)直徑。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物分子提取裝置， 所述生物分子提取裝置還包括以可拆卸的方式密封所述排出口的密封帽。17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物分子提取裝置， 所述生物分子提取裝置還包括按壓部分，該按壓部分形成在所述室的外壁處并且施加 允許所述樣品恒定排出的壓力。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述按壓部分形成凸紋形式，該凸紋形式的厚度大于周圍外壁的厚度。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的生物分子提取裝置， 所述生物分子提取裝置還包括刻劃部分，該刻劃部分繞所述按壓部分形成并且厚度小 于周圍外壁的厚度。20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物分子提取裝置， 其特征在于，所述樣品接觸所述裂解緩沖液的表面積與所述裂解緩沖液的體積之比為 0.4到9.15。21. -種提取生物分子的方法，該方法包括： 將含有采集的生物質(zhì)的樣品固定至插入部分； 將所述插入部分插入到內(nèi)部接納有裂解緩沖液的本體部分中；并且 通過設置在所述插入部分和所述本體部分中任一者處的排出部分將從所述生物質(zhì)提 取的生物分子排出。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其特征在于，所述樣品通過粘附結(jié)合或者物理結(jié)合固定至所述插入部分。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其特征在于，所述樣品接觸所述裂解緩沖液的表面積與所述裂解緩沖液的體積之比為 0.4到9.15。
【文檔編號】G01N33/48GK105829520SQ201480040355
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年7月17日
【發(fā)明人】沈愚英, 金釉來, 金在政, 李恩知
【申請人】歐萊雅集團