專利名稱：用于活性生物樣品制備的設(shè)備和方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于完成活性，多級分子和生物樣品制備和診斷分析的設(shè)備和方法。本發(fā)明尤其涉及樣品制備，細(xì)胞選擇，生物樣品提純，復(fù)雜性簡化，生物診斷和通用的樣品制備及加工。
發(fā)明的背景分子生物學(xué)包含分析核酸和蛋白質(zhì)的多種技術(shù)。其中很多技術(shù)與工序構(gòu)成臨床診斷驗(yàn)定與測試的基礎(chǔ)。這些技術(shù)包括核酸雜交分析，限制性內(nèi)切酶分析，基因序列分析，和核酸及蛋白質(zhì)的分離與提純(如見J.Sambrook,E.F.Fritsch and T.Maniatis,Molecular Cloning:ALaboratory Manual.2 Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New York,1989)。
這些技術(shù)多數(shù)涉及在大量樣品上的無數(shù)操作(如用滴管吸移，離心分離，電泳)。通常這些技術(shù)是復(fù)雜又費(fèi)時(shí)間的，并要求高精度。由于靈敏度，特異性或可再現(xiàn)性不夠，許多技術(shù)在應(yīng)用中受到限制。例如，這些問題已限制了核酸雜交分析的許多臨床診斷應(yīng)用。
進(jìn)行基因或傳染病DNA雜交分析的全過程是很復(fù)雜的。一般地說，全過程可分成某些步驟或子步。在遺傳疾病診斷的情況下，第一道步驟涉及獲取樣品(如血液或細(xì)胞組織)。將進(jìn)行與樣品類型有關(guān)的各種預(yù)處理。第二道步驟涉及破裂或溶解細(xì)胞，然后它與其它細(xì)胞成分一起釋放天然的DNA和RNA(當(dāng)簡單起見，在適當(dāng)?shù)牡胤?，在下文中對DNA的參考文獻(xiàn)也可用于RNA)。通常，需用幾個(gè)子步來清除細(xì)胞碎片并進(jìn)一步提純天然的溶解產(chǎn)物。這時(shí)，存在用于進(jìn)一步加工和分析的幾種選擇。一種選擇涉及使提純的DNA變性并在許多形式(印漬、微珠、微滴定板)中之一進(jìn)行直接的雜交分析。第二種選擇，稱為Southern印漬雜交，包括用限制性內(nèi)切酶切開DNA，在一種電凝膠上分離DNA碎片印在濾膜上，然后用特定的DNA探針序列雜交該印漬。該工序有效地簡化了基因組DNA樣品的復(fù)雜性，從而有助于改進(jìn)雜交特異性和靈敏性，從而有助于改進(jìn)雜交特異性和靈敏度。不幸，這種工序又長又費(fèi)力。第三種選擇是進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)或其它放大工序。PCR工序放大(增加)靶DNA序列的數(shù)目。靶DNA的放大有助于克服在基因組DNA或RNA分析中涉及的復(fù)雜性和靈敏度問題。所有這些工序是費(fèi)時(shí)間的，比較復(fù)雜，并顯著地增加診斷測試的成本。在進(jìn)行這些樣品制備和DNA加工步驟后，完成了實(shí)際的雜交反應(yīng)。最后，檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析將雜交事件轉(zhuǎn)化成分析的結(jié)果。
樣品制備和加工的步驟一般情況下單獨(dú)完成并與雜交及檢驗(yàn)和分析的其它主要步驟無關(guān)。確實(shí)，包含樣品制備和DNA加工的各種子步常以單獨(dú)的并與其它子步無關(guān)的分立操作的形式完成。更詳細(xì)地考察這些子步，通過任何數(shù)量的手段獲取樣品，諸如獲取全血，細(xì)胞組織或其它生物流體樣品。在血的情況下，經(jīng)常加工樣品以清除紅血細(xì)胞并保留所需的有核(白)細(xì)胞。該過程通常用密度梯度離心分離法進(jìn)行。然后進(jìn)行細(xì)胞碎裂或溶解，最好是用聲處理，冷凍/融化，或通過添加溶解試劑的技術(shù)進(jìn)行。
在某些情況下，徹底地加工血液以消除污染物。現(xiàn)有技術(shù)已知的一種這樣的系統(tǒng)是Qiagen系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括隨后使用蛋白酶K消化的預(yù)溶解，此后樣品裝在柱體上并用濃鹽緩沖劑(如1.25M氯化鈉)洗提。通過用異丙醇沉淀濃縮樣品然后離心分離成小丸。然后小丸用乙醇洗滌并離心分離，此后將其放入所需的緩沖劑內(nèi)。全部提純時(shí)間大約兩個(gè)多小時(shí)，而且制造商聲稱可獲得1.7至1.9(OD 260-280)的光密度比(260納米/280納米)。高的鹽濃度可消除在制備材料上某些酶反應(yīng)的性能。此外，用Qiagen方法制備的DNA在使用電泳的電泳診斷系統(tǒng)上的傳輸比較差。
現(xiàn)在回到樣品制備的一般討論，天然DNA常用離心分離步驟從細(xì)胞碎片中分離。在雜交以前，雙螺旋DNA變性為單螺旋形式。雙螺旋DNA的變性常用涉及加熱(＞Tm)，改變鹽濃度，添加堿(如氫氧化鈉)，或變性試劑(如尿素，乙酰胺)等技術(shù)完成。人們曾建議在電化學(xué)電池中將DNA變性成單螺旋形式。所述的理論是電子轉(zhuǎn)移到電極界面處的DNA上，有效地減弱板雙螺旋結(jié)構(gòu)并導(dǎo)至螺旋分離。如見Stanley,“DNA Denaturationby an Electric Potential”U.K.Patent application 2,247,889published March 18,1992。
在較大量的復(fù)雜非靶核酸中，核酸雜交分析通常涉及用多余的探針DNA檢測很少量的特異靶核酸(DNA或RNA)。用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)通過放大靶核酸序列，有時(shí)在某種程度上克服DNA的復(fù)雜性。(見，M.A.Innis et al,PCR Protocols:A Guide to Methods andApplications,Academic Press,1990)。雖然放大產(chǎn)生極大量的靶核酸序列，從而改善了后續(xù)的直接探針雜交步驟，放大涉及一般必須在相對于其它子步單獨(dú)的作業(yè)點(diǎn)完成的冗長和麻煩的工序。要求用復(fù)雜的較大型設(shè)備來完成放大步驟。
實(shí)際的雜交反應(yīng)是一種重要步驟并放在接近過程終點(diǎn)時(shí)。雜交步驟涉及在一種與靶DNA序列發(fā)生雜交的最佳條件下，將制備的DNA樣品暴露于特定的指示探針下?？梢杂萌我环N形式進(jìn)行雜交。例如，可以在各種濾膜和固體支持物上進(jìn)行多種核酸樣品的雜交分析(見，G.A.Beltz et al.,inMethods in Enzymology,vol.100,Part B,R.Wu,L.Grossman,K.Moldave,Eds.,Academic Press,New York,Chapter 19,pp.266-308,1985)。一種形式，所謂“印漬”雜交，涉及靶DNA對濾膜的非共價(jià)附著，隨后用放射性同位素標(biāo)記的探針進(jìn)行雜交?！坝n”雜交得到廣泛應(yīng)用，并已開發(fā)出許多形式(見，M.L.M.Andersn and B.D.Young,inNucleic Acid Hybridization-A Practical Approach,B.D.Hames andS.J.Higgins,Eds.,IRL Press,Washington,D.C.Chapter 4.pp.73-111,1985)?！坝n”驗(yàn)定已經(jīng)開發(fā)用于基因組突變的多種分析(D.Nanibhushan and D.Rabin,in EPA 0228075,July 8,1987)，并用于重迭克隆的檢測和基因組圖的構(gòu)建(G.A.Evans in US Patent Number5,219,726,June 15,1993)。
在微小尺寸多重或基質(zhì)器件(如DNA芯片)上已開發(fā)出進(jìn)行多種樣品核酸雜交分析的新技術(shù)(見，M.Barinaga,253 Scienee,pp 1489,1991；W,Bains,10 Bio/Technology,pp.757-758,1992)。這些方法通常將特異DNA序列附著到固體支持物的很小特定區(qū)域，如DNA芯片的微孔上。這些雜交形式是常規(guī)“印漬”和“夾層”雜交系的微量型。
微型雜交可用于進(jìn)行“雜交測序(SBH)”(見，M.Barinaga,253Science,pp 1489,1991；W.Bains,10 Bio/Technology,pp 757-758,1992)。SBH利用所有可能的n重核苷酸寡聚物(n-mers)鑒別未知DNA樣品中的n-mers，隨后將它們用規(guī)則分析方法進(jìn)行排列而產(chǎn)生DNA序列(R.Drmanac and R.Crkvenjakov,Yugoslav Patent Application#570/87,1987；R.Drmanac et al.,4 Genomics,114,1989；Strezoskaet al.,88 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 10089,1992；and R.Drmanacand R.B.Crkvenjakov,V.S.Patent #5,202,231,April 13,1993)。
存在兩種進(jìn)行SBH的形式，第一種形式涉及在一種支持物上產(chǎn)生所有可能n-mers的陣列，然后用靶序列雜交。第二種形式涉及將靶序列附著到支持物上，隨后用所有可能的n-mers按進(jìn)行探測。兩種形式都存在直接探針雜交的基本問題和與多重雜交有關(guān)的其它問題。
Southern，英國專利申請GB 8810400,1988；E.M.Southern et al.,13 Genomics 1008,1992，提出用第一種形式分析或測序DNA。Southern用PCR放大的基因DNA鑒定出一種已知的單點(diǎn)突變。Southern還描述了一種在用于SBH的固體支持物上合成一種寡核苷酸陣列的方法?？墒?，Southern并未提出怎樣在一種陣列上實(shí)現(xiàn)用于每一種寡核苷酸的最佳強(qiáng)度條件。
同時(shí)，Drmanac et al.,260 Science 1649-1652,1993，用第二種形式對幾種短的(116 bp)DNA序列進(jìn)行了測序。靶DNA被附在薄膜支持物上(“印漬”形式)。隨后將每一種濾膜用272個(gè)標(biāo)記的10-聚體和11-聚體寡核苷酸進(jìn)行雜交。用多種多樣的強(qiáng)度條件實(shí)現(xiàn)每一種n-mer探針的特異雜交；洗滌時(shí)間從5分鐘至過夜，而溫度從0℃至16℃。多數(shù)探針要求在16℃下洗滌3小時(shí)。濾膜必須暴露2至18小時(shí)才能檢測到雜交信號。盡管采用簡單的靶序列，寡聚物探針的減少，及使用最嚴(yán)格的條件，總的錯(cuò)誤正雜交率為5％。
存在檢驗(yàn)和分析雜交事件的各種方法。根據(jù)用來標(biāo)記DNA探針的報(bào)道基團(tuán)(熒光團(tuán)，酶，放射性同位素等)的不同，檢測和分析可用熒光，比色，或自動(dòng)射線照相術(shù)進(jìn)行。通過觀察和測量發(fā)出的輻射，諸如熒光輻射或粒子發(fā)射，可獲取關(guān)于雜交事件的信息。當(dāng)檢測方法具有很高本征靈敏度時(shí)，由于存在非特異性結(jié)合材料的背景，雜交事件的檢測是困難的。某些其它因素也可降低DNA雜交驗(yàn)定的靈敏度和選擇性。
曾經(jīng)企圖將某些加工步驟或子步組合在一起。例如，已經(jīng)提出各種微型自動(dòng)化系統(tǒng)用于在一種支承材料上制備DNA探針陣列。例如，Beattieet al.，在1992年11月的The 1992 San Diego Conference:GeneticRecognition中，采用一種微型自動(dòng)化系統(tǒng)將含有特異DNA序列的微滴沉積在玻璃基片上各個(gè)微孔中。已經(jīng)作出各種嘗試來描述一種在單個(gè)芯片或基底上形成的集成系統(tǒng)，其中將包括總的樣品制備和診斷系統(tǒng)的多個(gè)步驟。例如，A.Manz et al.,在“Miniaturized Total Chemical AnalysisSystem:A Novel Concept for Chemical Sensing”,Sensors AndActuators,B1(1990),pp.244-248中，描述了一種‘全化學(xué)分析系統(tǒng)’(TAS)，包含一種小型全化學(xué)分析系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。將自動(dòng)進(jìn)行取樣，樣品輸送，任何必要的化學(xué)化應(yīng)，色譜分離及檢測。可是Stapleton在U.S Patent NO.5,451,500中提出了另一種集成系統(tǒng)，描述了一種自動(dòng)檢測靶核酸序列的系統(tǒng)，其中多個(gè)生物樣品被分別裝入一種二維格式中包含載體的基體上。描述了用于不同種類診斷試驗(yàn)或試板的不同類型的載體。
已公開了各種多電極系統(tǒng)，其目的是為了完成生物樣品制備或分析的各個(gè)方面。Pace在U.S Patent NO.4,908,112。標(biāo)題為“SiliconSemiconductor Wafer for Analyzing Micronic Biological Samples”中描述了一種分析分離裝置，其中通過在一種半導(dǎo)體器件中的通道構(gòu)成的毛細(xì)管尺寸的導(dǎo)管，其中，在通道中定位電極以激活液體穿過導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。Pace指出導(dǎo)管的橫向尺寸小于100微米。Pace指出，一種分析儀器的所有功能可以集成在單個(gè)的硅夾層中樣品注入，加試劑、提純、檢驗(yàn)、信號處理電路、邏輯和機(jī)上分析。Soane et al.，在題為Method andDevice for Moving Molecules by the Application of a Pluralitv ofElectrical Fields”的U.S Patent NO.5,126,022中描述了一種系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，通過對電極加上電勢使材料在溝槽中移動(dòng)。其中，選定的成分可以被引導(dǎo)到充滿與在介質(zhì)中移動(dòng)的給定帶電粒子反應(yīng)的抗原-抗體的槽溝中，或與互補(bǔ)成分，染料，熒光標(biāo)簽，放射性標(biāo)記，酶特異標(biāo)簽，或與用于任何目標(biāo)，例如各種物理或化學(xué)性質(zhì)變換，的其它類型化學(xué)品相接觸。據(jù)稱，通過復(fù)雜的溝槽網(wǎng)絡(luò)并通過對電極施加電勢可將細(xì)菌或哺乳動(dòng)物細(xì)胞或病毒進(jìn)行分類。其中，細(xì)胞或病毒通過施加電場在槽溝中的移動(dòng)是基于特定材料的大小，電荷或形狀進(jìn)行的。Clark在題為“SensorDevices”的U.S Patent NO.5,194,133中公開了一種用于分析樣品流體的傳感器，它包括一種在一個(gè)表內(nèi)的基底，該表面上形成一種延長的微型槽溝，該槽溝內(nèi)含有一種材料，例如淀粉，瓊脂糖，藻酸鹽，角叉菜膠或聚丙烯酰胺聚合物凝膠。當(dāng)樣品流體經(jīng)過該槽溝時(shí)使樣品流體分離。生物材料可以包含如結(jié)合蛋白質(zhì)，抗體，植物凝血素，酶的一種序列或脂肪。
已知從各種表面洗提DNA的各種裝置。Shukla在題為“Apparatus forElectroelution”的U.S Patent NO.5,340,449中描述了一種系統(tǒng)和方法，用于在電場中從諸如聚丙烯酰胺，瓊脂糖和像聚偏氟乙烯膜等固相材料中洗提像蛋白質(zhì)，DNA和RNA等大分子。從固相洗提的材料進(jìn)入由分子量截止膜部分組成的容器內(nèi)。Okano在題為“Separation ofPolyncleotides Using Supports Haying a Plurality of Electrode-Containing Cells”的U.S.Patent NO.5,434,049中，公開了一種在樣品中檢測多種靶聚核苷酸的方法，該方法包括對單獨(dú)的室加電勢的步驟，以便用做電極來洗提俘獲的靶聚核苷酸，然后洗提的材料可被收集。
通常，現(xiàn)有技術(shù)的方法極費(fèi)力和費(fèi)時(shí)間。例如PCR放大過程是費(fèi)時(shí)間的并增加診斷驗(yàn)定的成本。不論在過程期間或過程之間，要求人工介入的多級步驟不是優(yōu)選的，在于可能存在污染或操作誤差。此外，由于開支和物理空間的要求，除最大的實(shí)驗(yàn)室次外，采用多種機(jī)器和復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)用于完成單個(gè)工藝過程常是代價(jià)過高的。
從上述討論顯而易見，曾作出無數(shù)嘗試提供進(jìn)行樣品的制備反應(yīng)的有效技術(shù)?？墒牵捎谏鲜隼碛?，這些技術(shù)是有限和不足的。這些各種各樣的手段不容易組成一種進(jìn)行徹底DNA診斷驗(yàn)定的系統(tǒng)，盡管早已認(rèn)識到需要這種系統(tǒng)，以前尚未提出滿意的解決方案。
發(fā)明概述本發(fā)明廣義地說涉及生物材料電子樣品制備的方法和設(shè)備，以將它們最終用于診斷或分析中。本發(fā)明提供了一種集成系統(tǒng)用于完成下述的某些或所有工藝過程接收生物材料，細(xì)胞選擇，樣品提純，復(fù)雜性簡化及/或診斷和分析。從諸如生物材料或細(xì)胞溶解物等天然混合物中分離想要的成分，如DNA,RNA或蛋白質(zhì)。電子樣品制備采用樣品中各種材料的差動(dòng)遷移及/或差異親和力，以將它們制備和分離。這些方法和設(shè)備可以用于在自由場電泳中從天然混合物或溶解物中提純DNA。在本發(fā)明的一種情況中，一種設(shè)備包含至少一種適于接收緩沖液的第一中心或試樣室，和一種適于接收相同或不同緩沖液的第二中心或試樣室，其中第一試樣室和第二試樣室被隔離區(qū)分開，該區(qū)最好是包括一種陷阱，膜或其它親和材料。提供和第一試樣室的導(dǎo)電溶液電接觸的第一電極和與第二試樣室的導(dǎo)電溶液電接觸的第二電極。最好是，每個(gè)電極裝在自己的電極室中，通過一種保護(hù)層或隔離介質(zhì)，膜，諸如超濾膜，聚合物或凝膠將該電極室與對應(yīng)試樣室分開。操作中，樣品混合物放在第一中心室中。這些中心室裝有溶液，最好是低導(dǎo)電緩沖液，如50mM組氨酸，250mM HEPES，或0.5x TBE。生物物質(zhì)的混合物，例如一種天然溶解物，加到第一室然后激勵(lì)電極?；谖镔|(zhì)上所帶的電荷，可遷移的物質(zhì)在電場中將移向一種或另一種電極。在一種實(shí)施方案中，帶有相似電荷的想要和不想要的物質(zhì)將被吸到位于第二室的，加偏壓帶有和想要物質(zhì)相反電荷的電極。因此帶有相似電荷的想要和不想要的物質(zhì)將移向在第一和第二室之間的親和物質(zhì)。
在一種實(shí)施方案中，樣品混合物由一種含電荷的想要物質(zhì)和其中一些含電荷的不想要物質(zhì)的混合物構(gòu)成。在激勵(lì)電極后，想要的物質(zhì)向加偏壓帶有相反電荷的電極所在的第二室行進(jìn)，并結(jié)合親和材料。與此相比，帶有類似電荷的不想要物質(zhì)移向加偏壓帶相反電荷的電極，并通過親和材料進(jìn)入第二室。其它帶相反電荷的不想要物質(zhì)將被吸引指向第一室中的電極。在不想要物質(zhì)穿過親和材料后，將更換兩個(gè)室中的電解液以消除不想要的物質(zhì)。然后洗提想要的物質(zhì)進(jìn)入新的電解液。洗提可通過在相同或增大電流的條件下繼續(xù)電泳或通過添加引起從親和材料洗提的化學(xué)品，如洗滌劑，鹽、堿，或酸來完成。另外，改變溫度可用來洗提想要的物質(zhì)。
在一種特定實(shí)施方案中，親和材料由一種凝膠組成，它應(yīng)具有足夠的容量而使樣品中的想要物質(zhì)能夠被保持一個(gè)足夠大的百分比，如優(yōu)選為50％，更優(yōu)選為80％。選擇凝膠的成分和濃度致使含高分子量(30,000至3,000,000道爾頓)的想要物質(zhì)的遷移被凝膠阻止，但含低分子量(100至10,000道爾頓)的不想要物質(zhì)的遷移相對來說不受影響。因此，只有在長時(shí)間電泳后，或電流比通過不想要的物質(zhì)更高時(shí)，凝膠將釋放想要的物質(zhì)。實(shí)際上，凝膠是用于想要物質(zhì)的陷阱，但對不想要物質(zhì)則不是顯著的障礙。由于凝膠起到一種陷阱的作用，當(dāng)想要和不想要的物質(zhì)行進(jìn)通過凝膠時(shí)，在電泳遷移率方面，最好有很大的差別。最好是，陷阱并未有效地分辨含相似成分和分子量彼此基本上差10倍以內(nèi)的碎片的遷移率的差別。
根據(jù)本發(fā)明，為了有利于快速遷移，最好是犧牲對不同分子量的分辨率。最好是，裝置中的凝膠在遷移方向比較緊湊(如0.5至10毫米)，以便允許發(fā)生快速電泳輸運(yùn)。于是，這種技術(shù)的速度不能和普通的通過在大小上有很大差別的物質(zhì)之間的大小排除來分辨物質(zhì)的方法相比。因此，這種技術(shù)的固有性質(zhì)是共同提純分子量相差很多的想要的物質(zhì)。制備成分類似但大小不同的物質(zhì)可能對用戶有利，例如為達(dá)到克隆一種生物基因組的整個(gè)或具代表性的部分的目的而提純不同大小的DNA。
按照本發(fā)明的一種情況，在同一裝置中將想要的物質(zhì)推出或進(jìn)入凝膠。就是說，在該優(yōu)選實(shí)施方案中，在全系統(tǒng)的不同區(qū)域起陷阱的作用，因而有助于分離分析物或待洗提的材料。將電泳和洗提的步驟集合在一起對使用者也可節(jié)省時(shí)間，減少需要的步驟和需要的用于設(shè)備的空間。
在本發(fā)明的一種情況中，在電泳中可采用含有多個(gè)電極室的裝置和第一及第二終端室與一種或更多中間試樣室進(jìn)行電交流是有利的。在優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)終端試樣室和中間試樣室與一種電極室進(jìn)行電交流，最好是試樣室用膜和電極室分開。最好是，電極室的緩沖體積大于并最好遠(yuǎn)大于(如至少10比1)裝入試樣室的樣品體積。
在本發(fā)明的另一種情況中，陷阱，膜或其它親和材料用做輸送器或“測探桿”來收集并允許輸送材料。在該裝置的一種實(shí)施例中，放在相鄰試樣室之間的膜或其它親和材料具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性，允許從室結(jié)構(gòu)取出陷阱或親和材料。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，一種膜或陷阱固定在一種框架中，該框架適于和在隔離區(qū)形成的通道配合。輸送器或測探桿可用來輸送收集的材料用于進(jìn)一步加工，如進(jìn)一步提純，復(fù)雜性簡化或驗(yàn)定或診斷。輸送器可任選地放在與電源相鄰或與之形成電交流。
在本發(fā)明的另一種情況中，第一和第二電極放在中間的樣品溶液內(nèi)，該系統(tǒng)還包括在第一和第二電極之間的第三電極。第三電極可用做控制電極調(diào)節(jié)樣品溶液中帶電材料的流動(dòng)。第三電極最好成柵狀，并最好通過在膜上濺射一種金屬涂層構(gòu)成。第三電極或柵，優(yōu)選放在樣品溶液中與第二電極相距離更靠近第一電極的地方。在一種操作方式中，樣品放在第一和第二電極之間的樣品溶液中，而第一和第二電極加偏壓，用于帶有第一種電荷的帶電材料向第二電極凈遷移。第三電極或柵最好是稍帶負(fù)電性的偏壓或中性。一旦想要的DNA或其它帶電材料穿過或從旁邊繞過第三電極或柵，第三電極或柵優(yōu)選帶較負(fù)的電勢。增加的電負(fù)性用于將帶負(fù)電的DNA移向第二電極，并排斥其它，更多緩慢移動(dòng)的仍停留在第一電極和第三電極或柵之間的帶負(fù)電材料。
在本發(fā)明的又一種情況中，樣品溶液中有一對電極，并對其操作以便在樣品溶液中聚束或濃縮帶電大分子的子集。對一種電極加偏壓以便加速帶電大分子指向另一電極的運(yùn)動(dòng)，而對另一電極加偏壓以便阻止在電極間區(qū)域中靠近該電極帶電大分子的運(yùn)動(dòng)。這種聚束用來物理地濃縮在該區(qū)域內(nèi)的帶電大分子。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，采用一種“C”形電極。該結(jié)構(gòu)用于聚束裝在由C形電極束縛區(qū)域內(nèi)的材料，并排斥在C形區(qū)束縛區(qū)以外的帶同種電荷的材料。另外，裝在C形區(qū)內(nèi)的材料承受側(cè)向力(即對離開C形電極凈流方向成橫向或斜向)。C形電極可以是集成的連續(xù)電極，或者可以是片斷狀的。也可以使用其它結(jié)構(gòu)，如拋物形結(jié)構(gòu)。C形區(qū)體積的大小應(yīng)將想要的材料或靶材料包括在區(qū)域內(nèi)。
一種復(fù)雜性簡化裝置包括一種或更多探測區(qū)，這些區(qū)域包含一種支持材料，最好是附有俘獲探針的一種聚合物凝膠，如瓊脂糖，丙烯酰胺或其它導(dǎo)電聚合物。支持材料與一種電極形成接觸，以便允許俘獲探針與靶材料電泳吸引和雜交?？梢圆捎梅@材料的電洗提或電子嚴(yán)謹(jǐn)性控制。在一種實(shí)施例中，由室配合一種印刷電路板的組合形成一種復(fù)雜性簡化裝置。該室包括其中存在支持材料的通路。該印刷電路板最好包括同心的通路，為包含支持材料提供連續(xù)的空間。在這種實(shí)施例中，用通路抽走氣體或其它反應(yīng)產(chǎn)物，部分原因是通路充滿聚合物，氣體一般不能上升進(jìn)入通路。因此，這些氣體或其它反應(yīng)產(chǎn)物不和被分析物，如DNA，接觸。復(fù)雜性簡化系統(tǒng)可進(jìn)一步任選包括用于吸引及/或處理不想要材料的處理區(qū)。這些處理區(qū)包括穿過導(dǎo)電聚合物進(jìn)行電交流的電極。在操作中，該復(fù)雜性簡化裝置完成自由場電泳輸送。另外，與溶液接觸的未覆蓋電極可用于處理不想要的材料。
在本發(fā)明的另一種情況中，提供DNA或其它核酸提純裝置?？勺R別為陰極的含一種電極的上槽，適于接收緩沖液和樣品溶液。最好是上游槽包括一種與該槽進(jìn)行流體交流的管子，該管的內(nèi)直徑小于上游槽的直徑。該管包括至少一種第一差動(dòng)遷移段，最好是凝膠，在管內(nèi)提供一種插塞或陷阱區(qū)。凝膠可任選澆鑄在支持膜頂部。一種集合室在鄰近差異遷移區(qū)處。在該優(yōu)選實(shí)施例中，收集區(qū)具有比差動(dòng)遷移區(qū)小的體積并小于樣品體積。從樣品至收集體積的縮小，允許增大DNA的體積濃度，并使DNA交換進(jìn)入已知體積的想要的緩沖配方。在下槽中配備陽極。在本發(fā)明的另一種情況中，DNA在水平平面中，而不是在垂直平面中排列和輸送。
在操作中，樣品承受細(xì)胞溶解和剪切預(yù)制備步驟。是好是，然后通過加一種蛋白酶，如蛋白酶K，使蛋白質(zhì)的尺寸變小。最好是，當(dāng)裝置以垂直形式操作時(shí)，向樣品添加蔗糖或增密劑。增密劑的作用是在恰好在第一差動(dòng)遷移段上面的區(qū)域內(nèi)收集和濃縮樣品。然后在差動(dòng)遷移段的直接上游，將包括增密劑的制備樣品注射到管中的分離裝置上。然后陰極和陽極通電在系統(tǒng)內(nèi)提供帶電材料的電泳輸送，首先使尺寸縮小的蛋白質(zhì)材料通過差動(dòng)分離介質(zhì)，卻保留移動(dòng)較慢的DNA，并導(dǎo)致蛋白酶K或其它帶正電的材料遷移到陰極上，在足以允許需要量的蛋白質(zhì)通過該差動(dòng)遷移區(qū)及支持膜的一段時(shí)間以后，從差動(dòng)區(qū)洗提DNA進(jìn)入試樣室。可任選地，將下槽中接收已經(jīng)穿過支持物的蛋白質(zhì)材料的緩沖液除去，并用新的緩沖液替換，而且任選配備一種膜用于在試樣室內(nèi)保留洗提的DNA。
在本發(fā)明的又一種情況中，陰極和陽極通過導(dǎo)電流體或凝膠或聚合物與樣品交流，但停留在電源或其它控制儀器內(nèi)。通過液體孔和最好不是消耗裝置一部分的電極(貴金屬)進(jìn)行傳導(dǎo)。
可以在有條件下構(gòu)成包括細(xì)胸分離，提純，復(fù)雜性簡化和診斷的某些或所有功能的集成系統(tǒng)。在一種實(shí)施例中，一種提純室包括輸入裝置和多種電極用于向帶電材料提供電泳驅(qū)動(dòng)力。放在樣品入口和出口之間的蛋白質(zhì)陷阱用于捕集不想要的蛋白質(zhì)或其它帶電大分子。在另一種實(shí)施例中，像蛋白質(zhì)這種不想要的材料尺寸縮小或改變電性，以便增加其相對于想要的材料，如DNA的遷移率。然后從陷阱或其它運(yùn)輸裝置遷移用于進(jìn)一步加工的材料，用于再加工，如復(fù)雜性簡化及/或診斷工序。通過改變電場引導(dǎo)材料進(jìn)入高純度區(qū)(如純緩沖劑)，完成從不想要的材料分離出靶材料的步驟。通過C形電極或激勵(lì)新的有利影響靶遷移方向的電極構(gòu)型，可以實(shí)行電場的變性。
在本發(fā)明的另一種情況中，提供一種集成樣品制備，復(fù)雜性簡化和診斷的系統(tǒng)。一種輸入?yún)^(qū)接收包括尺寸縮小的蛋白質(zhì)的天然溶解物，如通過使用的蛋白酶。材料通過一種DNA陷阱，其中DNA的移動(dòng)比蛋白質(zhì)慢。在DNA到達(dá)前，蛋白質(zhì)通過電泳到達(dá)一種蛋白質(zhì)陷阱。然后DNA離開DNA陷阱走向收集區(qū)。最好是，該收集區(qū)的體積小于，優(yōu)選為大大小于DNA陷阱的體積，如50微升。該體積和復(fù)雜性簡化和診斷區(qū)交流。在本發(fā)明的一種情況中，裝置中的液體輸送由位于收集區(qū)每個(gè)端點(diǎn)的輸入孔完成。這些雙輸入端適于接收任何流體，如緩沖劑，氣堵，或試劑。通過電源或泵的選擇性操作，在收集區(qū)內(nèi)容納的材料，如基本上提純的DNA，可由該區(qū)域壓入復(fù)雜性簡化裝置。通過使用氣諸，各種流體可彼此分離。通過輸入液體或氣體的操作，一種水力或氣動(dòng)活塞用于在裝置的流體段內(nèi)移動(dòng)材料。雖然材料可以被向前推動(dòng)穿過系統(tǒng)，如從收集體積至復(fù)雜性簡化至診斷系統(tǒng)，材料可以沿相反方向移動(dòng)如從復(fù)雜性簡化區(qū)至濃縮區(qū)。
因此，本發(fā)明的一種目的是提供可用于生物樣品制備的樣品制備系統(tǒng)。
本發(fā)明還有另一種目的是提供從生物材料或其它天然樣品中提純DNA的系統(tǒng)。
本發(fā)明還有另一種目的的是，通過差動(dòng)溶液相遷移及/或差異親和力，提供分離和提純想要的生物帶電大分子。
附圖簡述

圖1是一種多試樣室，多電極室裝置的俯視，平面圖。
圖2是一種裝置的俯視，平面圖，包括多電極室，終端試樣室和多級中間試樣室。
圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的透視，分解圖。
圖4是一種多電極實(shí)施例的剖面圖。
圖5是包括一種陷阱電極的多電極實(shí)施例的剖面圖。
圖6是包括一種柵或控制電極的多電極結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖7是還包括聚束電極的多電極系統(tǒng)的透視圖。
圖8是一種集成樣品制備和診斷裝置的平面圖。
圖9是另一種集成樣品制備和診斷裝置的平面圖。
圖10是一種復(fù)雜性簡化裝置的透視，剖面圖。
圖1l是該復(fù)雜性簡化裝置的透視，剖面特寫圖。
圖12是帶有印刷電路板與復(fù)雜性簡化室彼此分解的復(fù)雜性簡化裝置透視圖。
圖13是一種垂直放置的樣品制備裝置的局部剖視圖。
圖14表示一種水平集成樣品制備，復(fù)雜性簡化，診斷和處理裝置的平面圖。
圖14A表示沿圖14的A-A′線截取的剖面圖。
圖15是存在由圖13的裝置提純的表面金色葡萄球菌基因組的DNA和靶DNA輸送，和現(xiàn)有技術(shù)Qiagen方法的比較，作為時(shí)間函數(shù)的圖形。
圖16是一種圖形，對復(fù)雜性簡化裝置在不同緩沖液中操作進(jìn)行比較。
圖17是一種信號積累的圖形，用于一種和各種緩沖劑的基于印刷電路板裝置相比較的微電子裝置。
圖18是一種對輸運(yùn)和電子洗滌后特異和非特異的探針測定相對靶信號水平和存在每40微升不相干的人體DNA時(shí)，用一種Texas Red BodipyTM標(biāo)記的鏈球菌靶序列去雜交后的圖形。
圖19是存在一種非標(biāo)互補(bǔ)DNA和不相干人體DNA的等克分子濃度時(shí)，標(biāo)記鏈球菌靶DNA的雜交圖形。
發(fā)明詳述圖1表示本發(fā)明一種實(shí)施方案的自上而下的平面圖?？蚣?0支持第一中心或試樣室12和第二中心或試樣室14。任選地指定第一和第二，并且可以互換，這些室或許可稱為左中心室12和右中心室14。隔離區(qū)16設(shè)在左中心室12和右中心室14之間。隔離區(qū)適于接收陷阱，膜，或其它親和材料或在隔離區(qū)16內(nèi)相對分化生物材料的材料。在一種情況中，隔離區(qū)16可充滿澆鑄在隔離區(qū)16的凝膠或放一種膜覆蓋隔離區(qū)16。第一電極室18與左中心室12相鄰。用膜22將電極室18與中心室12隔開，優(yōu)選用一種超濾膜，最優(yōu)選用一種醋酸纖維膜。同理，一個(gè)右或第二電極室被設(shè)置在鄰接右中心室14處。用膜24隔開。膜22,24的功能是減小或防止那里的樣品材料或選擇的成分和電極26、28直接接觸。放置第一電極26和第二電極28分別與第一電極室18及第二電極室20接觸。這些電極最好用貴金屬構(gòu)成，尤其是用鉑。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，框架10用較堅(jiān)硬的支持材料構(gòu)成。該支持材料和與其接觸的材料不起反應(yīng)。理想的材料包括，聚甲基丙烯酸酯，塑料，聚丙烯，聚碳酸酯，聚四氟乙烯，特氟隆或其它不起反應(yīng)的材料。通常，框架材料是和樣品材料不起反應(yīng)的，不相互作用的或不結(jié)合的。框架10內(nèi)構(gòu)成的區(qū)域包含電極室18、20、中心室12、14和隔離區(qū)16。在一種實(shí)施方案中，電極室18、20為0.4厘米寬，0.6厘米深和5厘米長(方向平行于在第一電極26和第二電極28之間的連線)。中心室12、14含與電極18、20相同的寬度和深度，并且長1.5厘米。隔離區(qū)16和室12、14、18和20具有相同的寬度和深度，并且長0.4厘米。通常，隔離區(qū)16的體積比中心室12、14小。優(yōu)選隔離區(qū)16的體積小于50％，最優(yōu)選小于中心室12、14體積的30％。上述實(shí)施方案為隔離區(qū)16具有中心室12、14大約25％的體積。作為一種替代措施，隔離區(qū)16可用其沿從第一電極26至第二電極18方向的距離來表征。優(yōu)選線性距離小于5毫米，更優(yōu)選4毫米或以下，通常在1至2毫米的范圍內(nèi)。在另一個(gè)特征中，隔離區(qū)16在介于第一電極16和第二電極28之間的方向的厚度比第一電極26和第二電極28之間的距離短。優(yōu)選該長度小于20％，更優(yōu)選小于10％，而最優(yōu)選約小于5％。優(yōu)選隔離區(qū)16的尺寸是這樣的，相對于該裝置的其它結(jié)構(gòu)，想要的材料可以和不想要的材料隔開，以便允許分離想要的材料。
隔離區(qū)16包括一種材料，該材料用于區(qū)分裝置內(nèi)的大分子。一類材料將包含蛋白質(zhì)陷阱，如像聚偏氟乙烯材料，硝酸纖維和疏水材料。另一類材料是帶負(fù)電的材料。但第三類材料是帶正電的材料。一類改性的材料采用一種洗滌劑與陷阱組合，它允許DNA通過陷阱。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，已知可采用獲得陷阱功能的各種表面活化劑，洗滌劑和材料來區(qū)分材料。DNA/RNA陷阱尤其將包括低密度聚合物(如0.5-3％的瓊脂糖，或5％-15％的丙烯酰胺)和聚偏氟乙烯。后一種材料是在某種程度上捕集DNA的材料，但通過添加一種洗滌劑，由此可以選擇性地洗提DNA或RNA。
電極室18,20和中心室12,14充滿緩沖液。該緩沖液優(yōu)選為較低導(dǎo)電緩沖液。緩沖劑的其它功能特征可以包括低化學(xué)反應(yīng)性，沒有凈電荷的兩性離子或兩性電解質(zhì)。標(biāo)題為“Methods and Materials forOptimization of Electronic Hybridization Reactions”與本發(fā)明同日申請，引入本文作為參考，以更充分地描述這種技術(shù)。適用于接收DNA的緩沖劑的實(shí)例包括組氨酸，尤其約為50mM的組氨酸，HEPES和0.5×TBE。HEPES是4(-2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸。通過在去離子水中以1∶10稀釋10×TAE制備TAE(0.4M Tris乙酸鹽，0.1M乙二胺四乙酸，0.2M冰醋酸pH8.4)通過在去離子水中以1∶20稀釋TBE(0.89M Tris硼酸鹽，0.89M硼酸，0.02M乙二胺四乙酸，pH8.0)制備0.5×TBE。
操作中，一種樣品放在中心室12,14中，為便于討論，假定為左中心室12?？缭降谝浑姌O26和第二電極28加一種電勢，允許電流穿過電極室18,20和中心室12,14。樣品中的帶電大分子電泳移過左中心室，指向隔離區(qū)16。如果隔離區(qū)16包括一種蛋白質(zhì)陷阱，DNA移過隔離區(qū)16進(jìn)入右中心室14。另外，如果隔離區(qū)16包括一種材料，設(shè)計(jì)來固定DNA，但通過蛋白質(zhì)和其它不想要的材料，DNA停留在隔離區(qū)16的左側(cè)部分，由此它可被洗提。在后一種操作方式中，左中心室12中的緩沖劑可以在洗提DNA回到左中心室12以前替換。
一般地說，本發(fā)明的方法提供一種樣品的活性生物樣品制備，該樣品包含一批包括不同荷質(zhì)比的想要材料和不想要的材料，在包括溶液相區(qū)和至少一種在想要的材料和不想要的材料比較時(shí)含有差動(dòng)效應(yīng)的陷阱區(qū)的電泳系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分離。陷阱區(qū)的差動(dòng)效應(yīng)是陷阱的物理尺寸，成分和結(jié)構(gòu)的函數(shù)，選擇該函數(shù)使不論是想要的還是不想要的材料選擇性地通過或停留。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法包括向裝置的第一溶液相區(qū)提供樣品材料的步驟。其后，在系統(tǒng)中電泳樣品以便在想要的材料和不想要的材料之間產(chǎn)生凈的差動(dòng)遷移，據(jù)此想要或不想要的材料中的一種位于陷阱內(nèi)，而另一種材料在溶液相區(qū)內(nèi)，就是說，或者是想要的材料基本上保留(如優(yōu)選地≥50％，更優(yōu)選地≥80％)在陷阱內(nèi)，或者是不想要的材料基本上不留在陷阱內(nèi)，或者相反。其次，以系統(tǒng)中取出想要的材料，從而制備出已相對提純的想要的材料。如果想要的材料是被結(jié)合或被捕集的材料，它們可以用任何方式取出，包括但不限于從系統(tǒng)用物理方法取出，如用測探桿，接著被轉(zhuǎn)移到一種流體或其它介質(zhì)中，如靠移過陷阱或移回它們原來的室，尤其是假定在該室內(nèi)緩沖液已改變了。
圖2表示一種多室裝置的平面圖?？蚣?0包括多電極室32。每個(gè)電極室32包括一種電極34。該電極優(yōu)選用貴金屬構(gòu)成，如鉑，并可放在電極室32內(nèi)與一種緩沖液電接觸。終端試樣室36夾有一個(gè)或更多個(gè)中間試樣室38。該終端試樣室36由分隔物40將直接相鄰的中間試樣室38隔開。分隔物40可包含一種親和介質(zhì)，一種膜或其它在通道間選擇性區(qū)分的，或?qū)Ω鞣N生物材料親和的其它材料。試樣室36,38通過膜42與電極室32隔開。最好是電極室32的體積較大，相對于試樣室36,38的尺寸，優(yōu)選為大10倍，最優(yōu)選為大20倍。之所以這樣，是因?yàn)榇┻^膜42的電滲透可導(dǎo)致液面差。另外，這種較大的體積比縮小了在相鄰的電極室32和試樣室36,38之間的離子濃度梯度，并提供pH穩(wěn)定度增大的圍繞電極34的較大緩沖容量，而這些反過來又在電泳驅(qū)動(dòng)的電滲透的不利影響開始起支配作用和對該方法起負(fù)面影響以前，對樣品優(yōu)化工作時(shí)間和功率(VXI)輸入。較大電極室的另一種目的是在室膜42和電極34之間提供足夠空間間隔，以便在電極34處形成氣泡后，防止氣泡附著在膜42上。防止氣泡接觸膜42是理想的，因?yàn)樗鼈冏璧K該膜并防止通過它們傳導(dǎo)，而且氣泡可能有大的pH值。另外，電極34有較大表面積，如5-20毫米2是理想的，它通過縮小靠近電極表面和內(nèi)在表面核心位點(diǎn)的局部電流密度減少氣泡的形成。
框架30可由任何與其接觸的材料不起反應(yīng)的材料構(gòu)成，最好是，選擇在紫外380納米處和在480納米和630納米之間含低自身熒光的材料構(gòu)成，以便縮小在量子化期間的背景信號。試樣室36,38可以取不同的尺寸。優(yōu)選試樣室36,38在300微升至3毫升的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為1毫升。在提純步驟后，在樣品體積中較純的材料體積縮小，而且體積可能在幾十微升或更小的數(shù)量級。
圖3表示一種多室裝置的透視，分解圖。構(gòu)成框架50，如通過研磨或模壓成型，一個(gè)或更多個(gè)終端試樣室56，試樣室58和電極室52含與根據(jù)圖2描述的功能和尺寸。電極54最好是離開電極室52，并通過一種連接器86，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一種帶螺紋的連接器連接。相鄰的試樣室56,58用膜支架60隔開。任選膜支架60通過連接器66由膜支架的一半62構(gòu)成。在膜支架66中有一種開口64。膜支架60中的開口64適于接收差動(dòng)或區(qū)分生物材料通道的材料，如一種膜或親和材料通道的材料。膜支架60適于和支架66配套接合。試樣室56,58通過通道68和電極室52交流。在該實(shí)施例中，插件70在接收螺紋74中通過螺紋72與框架50螺紋接合。包括鏜孔78并包括孔80的桶76，允許從電極室52，通過孔80，穿過鏜孔78，至試樣室56,58。插件70最好是終止在環(huán)82處，與插件70的螺紋端相對，其中環(huán)82適于在電極室52的環(huán)82和孔68之間夾住濾膜或膜84。試樣室56,58的尺寸可以彼此不同。另外，可以采用各種膜支架60，否則，在確定試樣室56，58的尺寸中另外提供附加的靈活性。
膜支架60是可從框架50拆卸的。膜支架60可包括膜，篩孔或與帶有和寡核苷酸共價(jià)鏈接官能團(tuán)的小球。當(dāng)材料在膜支架60的開口64內(nèi)被俘獲后，膜支架60可以從框架50上拆卸，而且材料輸送到另一個(gè)地區(qū)。
圖4表示本發(fā)明的一種實(shí)施例的剖面圖。第一或左電極90和第二或右電極92適于向沉積在溶液相區(qū)94中的帶電大分子提供電泳力。溶液相區(qū)94用虛線邊界表示。其實(shí)際邊界可以通過任何與本發(fā)明獲得的材料和方法不一致的理想支持介質(zhì)構(gòu)成。陷阱96放在靠近或基本上圍繞第二電極92處。陷阱96可由一種具有上述用于陷阱或隔離材料的屬性的材料構(gòu)成。任選一種保護(hù)或可滲透層98，放在溶液相區(qū)94的至少一部分和第一或右電極90之間。如圖4所示，可滲透層98用來阻擋溶液相區(qū)94和左電極90直接接觸。操作中，樣品通過如設(shè)備中的孔或其它開口放在輸入?yún)^(qū)100內(nèi)。溶液相區(qū)94裝有緩沖劑或其它包含或具有上述溶液相功能的適當(dāng)傳輸介質(zhì)。通過對電極90,92加電勢，原來放在輸入?yún)^(qū)100內(nèi)的樣品電泳移向陷阱96。當(dāng)想要的材料，如DNA接觸陷阱96時(shí)，然后操作系統(tǒng)以便取出現(xiàn)在捕集的材料。這可以通過從系統(tǒng)取出陷阱96，或通過從陷阱回到溶液相區(qū)洗提捕集的材料。最好在洗提捕集的材料進(jìn)行溶液相區(qū)以前，用新的溶液替換溶液相區(qū)94中的溶液。該溶液可以和以前存在的溶液相同或不同。
圖5表示本發(fā)明另一種實(shí)施例的剖面圖。第一電極110和第二電極112在第一溶液相區(qū)114和第二溶液相區(qū)115內(nèi)提供帶電材料總的電泳運(yùn)動(dòng)。任選第一電極110含布置在靠近或基本上圍繞第一電極110處的第一可滲透層118，以便減少帶電大分子與第一電極110的接觸。第二層109在靠近或基本上圍繞第二電極112處形成。在一種方案中，第二層109包含一種陷阱，其材料和功能如上述。另外，第二層109可包含第二可滲透層，主要適于保護(hù)帶電大分子防止與第二電極112直接接觸。任選陷阱電極122位于第一電極110和第二電極112之間，將溶液相區(qū)分成第一溶液相區(qū)114和第二溶液相區(qū)115。另外，任選陷阱電極122可包括形成在并與陷阱電極122構(gòu)成整體的陷阱116。操作中，對輸入?yún)^(qū)120提供一種樣品，該樣品通過第一電極110，第二電極112和陷阱電極122建立的電場操作下，使帶電大分子做電泳運(yùn)動(dòng)?？扇芜x位于溶液相區(qū)114,115內(nèi)的附加電極。
圖6表示第一電極130，第二電極132和控制電極134的透視圖。通常，第一電極130可鑒別為陰極，第二電極132為陽極，盡管取決于極性連接這些術(shù)語可以互換?？刂齐姌O134可以在第一電極130和第二電極之間距二者等距離處，盡管可以任選它靠近電極130,132，最好是靠近陰極130處。改變加在控制電極134上的電勢，可以用來調(diào)節(jié)在第一電極130和第二電極132之間區(qū)域內(nèi)的帶電大分子流。在一種操作方式中，樣品放在第一電極130，陰極，和控制電極134之間。帶負(fù)電材料的凈流動(dòng)是從陰極到陽極(第二電極132)。如使控制電極134為中性，甚至稍帶負(fù)電性，帶負(fù)電材料，如DNA，將沿從陰極至陽極方向流動(dòng)。一旦想要的DNA通過或繞過控制電極134時(shí)，可使控制電極134變得更帶負(fù)電性，從而幫助DNA的運(yùn)動(dòng)指向第二電極132，并排拆留在控制電極134和第一電極130(陰極)之間不想要的材料。
圖7表示在聚束結(jié)構(gòu)中在有利條件下使用的那些電極的透視圖。分別配置(雖然術(shù)語可以反過來用)第一電極140和第二電極142為陰極和陽極。第一控制電極144和第二控制電極146配置在陰極和陽極之間。通過對第一控制電極144加電勢，可以實(shí)現(xiàn)在第一控制電極和第二控制電極146之間帶電大分子的聚束，從而加速比對第二控制電路146更接近于第一控制電極144的帶電材料的遷移。第二控制電極146加偏壓，從而使比對第一控制電極144較接近第二控制電極146的帶電材料減速。和通過室(如在第一電極140和第二電極142之間限定的區(qū)域)的過渡時(shí)間相比，溶液相環(huán)境中帶電大分子的擴(kuò)散是顯著的，聚束過程用于在阻礙擴(kuò)散效應(yīng)的小區(qū)域內(nèi)，定域想要的帶電材料。在一種操作方式中，一旦想要的DNA數(shù)量經(jīng)過第一控制電極144，該控制電極可以帶負(fù)電勢，用來使帶負(fù)電材料進(jìn)一步指向第二電極142(陽極)。圖7卻表示一種4電極裝置，通過以上述方式操作電極，以圖6的結(jié)構(gòu)可以形成一種聚束器。
一般地說，本發(fā)明的這種情況涉及在含溶液相區(qū)的電泳系統(tǒng)中，從不想要的帶電生物材料中選擇性地分離想要的帶電生物材料，該方法包括至少對第一電極加推斥勢，從而加速比對第二電極更靠近第一電極的想要帶電材料的運(yùn)動(dòng)，并對第二電極加推斥勢，以便減速比對第一電極更靠近第二電極的想要的帶電材料運(yùn)動(dòng)。這種操作導(dǎo)致縮小在第一和第二電極之間想要的帶電材料的空間分布。
圖8和圖9表示本發(fā)明集成樣品制備系統(tǒng)的兩種裝置的平面圖。為方便起見，一般在圖8和9鑒別的結(jié)構(gòu)將用相同參考數(shù)字標(biāo)記。圖8表示一種系統(tǒng)，其中排出孔166配置在蛋白質(zhì)陷阱區(qū)162的下游。圖9表示一種系統(tǒng)，其中蛋白質(zhì)陷阱區(qū)162是排出孔區(qū)166的下游。
在提純室150終端配置第一電極152和第二電極154。樣品添力孔156可包含提純室150的輸入?yún)^(qū)。樣品添加孔156優(yōu)選為包含液體相互連接或密封蓋的裝置(如路厄氏鎖，面密封件，滑接)。樣品添加孔156任選為包括一種濾膜，如0.2微米濾膜。任選濾膜起清除碎片的作用，并還能提供DNA的某些剪切，它將減少DNA的粘滯性。在提純室150的一端或兩端，可以任選采用膜158，膜158的主要功能是從電極152,154分離開樣品材料。在樣品添加孔下游的提純室150中，任選形成一種細(xì)胞分離區(qū)160(示于圖8)。在提純室150中配置一種蛋白質(zhì)陷阱區(qū)162。在一種實(shí)施例中，如圖8所示，蛋白質(zhì)陷阱區(qū)162配置在樣品添加孔156(以及如果包括任選的細(xì)胞分離區(qū)160)和排出孔166處。選擇這一方案主要是假定用于診斷的想要的材料比捕集的蛋白質(zhì)材料具有更高的電泳遷移率。另一種操作方式涉及使蛋白質(zhì)或其它不想要的材料具有比想要的材料，如DNA更高的遷移率的步驟。在該操作方式中，可以用如圖9所示的裝置，而且在想要的材料如DNA到達(dá)排出孔166以前，不想要的材料移過提純室150經(jīng)過排出孔166。在排出孔166的第二電極154之間可以任選地包括蛋白質(zhì)陷阱區(qū)162。
最好將一個(gè)電極164配置在提純室150內(nèi)，在提純室150和排出孔166之間與排出孔166相鄰的一點(diǎn)處。圖9表示一種“C形的”電極165，通常配置在相鄰于并且對排出孔166是對稱的地方。當(dāng)DNA帶通過由“C”限定的區(qū)域，而且然后C電極的偏壓變?yōu)樨?fù)(-)時(shí)，C型電極用來濃縮包含在由“C”限定的空間內(nèi)的DNA或其它帶電材料，并在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行帶電材料的聚焦，卻進(jìn)一步排斥C區(qū)以外的不想要的分子。另外，當(dāng)正(+)電勢轉(zhuǎn)接到其位置與“C”的開口部分成一條直線的電極時(shí)，“C”中的整個(gè)DNA帶被聚焦并在新方向中推向正電極的位置。該C形電極可以被認(rèn)為是由各種小部分構(gòu)成，它們可以形成連續(xù)的C形結(jié)構(gòu)或相互獨(dú)立的部分。第一和第二電極部分165a通常配置在垂直于第一電極152和第二電極154的連接線。這些垂直電極165a通常用來提供聚束功能。側(cè)電極部分165b通常提供一種側(cè)向或橫向力，使裝在C型區(qū)內(nèi)的帶電材料指向排出孔166。
排出孔166包含一種從提純室150至變性區(qū)域168的通道或以提純室150指向變性區(qū)168的室。變性可以任選由加熱完成，如穿過電阻加熱器170，或由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它方式或方法，包括，但不限于足以斷開DNA螺旋的其它能量輸入形式，或其它技術(shù)上已知的化學(xué)方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，排出孔166的寬度大小100微米，而且最好是在1毫米的數(shù)量級。通常，具有低表面積與體積比的介質(zhì)是理想的，該優(yōu)選實(shí)施例縮小表面積的量值，用于樣品或其它材料對裝置壁的非特異結(jié)合。排出孔166通向復(fù)雜性簡化室172。根據(jù)圖10-12，下面描述了復(fù)雜性簡化室的一種實(shí)例。閥174任選地配置在復(fù)雜性簡化室172和診斷性驗(yàn)定裝置176之間。在優(yōu)選實(shí)施例中，該診斷性驗(yàn)定裝置176包含一種活性可編程矩陣電子裝置，其類型已在上述有關(guān)的應(yīng)用信息段中鑒定的各種應(yīng)用中描述。處理通道176任選地連接至廢料室。
圖10,11和12表示復(fù)雜性簡化裝置的一種實(shí)施例。裝置180包含印刷電路板182和裝在上面的室200。印刷電路板182最好包括邊緣連接器184允許將復(fù)雜性簡化系統(tǒng)180連接到控制電子設(shè)備。邊緣連接器184包括多種導(dǎo)電接頭186，在配套的邊緣連接器(未顯示)中接觸對應(yīng)的導(dǎo)電部分。普通印刷電路板可包括基底188。印刷電路板182包括造型為導(dǎo)電條并淀積在基底188上的導(dǎo)體190。在印刷電路板中任選地形成通孔192，而且最好是導(dǎo)電部分194伸展進(jìn)入通孔192。一種導(dǎo)電凝膠，如聚合物凝膠，最好是瓊脂糖，丙烯酰胺或其它導(dǎo)電聚合物，放在通孔192內(nèi)。這些材料可以任選地就地固化，最好是通過對導(dǎo)體194加電勢增強(qiáng)或促進(jìn)固化。在優(yōu)選實(shí)施例中，室200附著在印刷電路板182上。密封裝置198用于在室200和基底188之間形成氣密封件。在室200內(nèi)，形成用于復(fù)雜性簡化裝置容納樣品的樣品體積201。在室200內(nèi)可以任選地包括一種輸入孔和輸出孔，提供到室體積201的入口。另外，通過在表面的開口可將樣品供入樣品體積201。在室200內(nèi)，一種或更多探測面202構(gòu)成通孔192的上部。優(yōu)選凝膠196充滿該空間并終止在樣品體積201的底部。在室200內(nèi)可以任選地包括處理或廢料區(qū)204。在基底188內(nèi)最好提供分度定位銷206。優(yōu)選在室200底側(cè)構(gòu)成配合鑰匙，以幫助標(biāo)定室200對印刷電路板182的位置。如圖12所示，用這些鑰匙208與分度定位鎖206結(jié)合，室200可隨后與印刷電路板182配套接合。操作中，聚合物凝膠196包括俘獲探針。這些俘獲探針隨后與樣品中的靶材料相互作用并向那里雜交?？梢允褂脤?dǎo)電聚合物充滿復(fù)雜性簡化裝置的通路，以便提供一種基質(zhì)用于DNA探針附著，DNA靶雜交和分離。在充滿裝置的通路以前，聚合物可以和蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA俘獲探針混合，以便引入聚合物功能或共價(jià)結(jié)合俘獲探針，可以和導(dǎo)電聚合物預(yù)混合。另外，探針可以用電泳輸送進(jìn)入聚合物并用酶或共價(jià)裝置鏈接，以便提供附加裝置用于附著到聚合物支持物上。
操作中，靶DNA可以直接放進(jìn)復(fù)雜性簡化裝置的樣品井中，該裝置以液體或電泳方式引入樣品井。樣品可導(dǎo)入幾種不同的緩沖劑中之一，包括pH值為8的50mM硼酸鈉，或0.5×TBE。這些緩沖劑在較低的離子強(qiáng)度下，提供DNA的自由場電泳輸送。測試結(jié)果示于圖17中。0.5×TBE和組氨酸的增強(qiáng)雜交也示于圖16中。在輸送期間，各電極用正電流加偏壓，而靶DNA通過電泳被輸送進(jìn)入設(shè)備中充滿聚合物的通路，使互補(bǔ)靶DNA與特異俘獲探針雜交。其次，在電子沖洗工序中，不和俘獲DNA特異匹配的DNA用適度負(fù)電流從通路中取出。液體沖洗從樣品井中清除任何不相干的DNA，然后導(dǎo)入新的緩沖劑。然后用強(qiáng)負(fù)電流，雜交的靶DNA可由電泳去雜交。
為了增大DNA純度，用各種電子裝置可以完成電泳輸送，雜交，電子沖洗和去雜交。為了輸送和積累，這些裝置包括在每個(gè)充滿聚合物的通路中，通入密度為5至2500微安/毫米2的正直流電流10秒至180秒(最好是200至500微安/毫米2用于15至60秒內(nèi))，在占空度為25-75％的條件下，在5至2500微安/毫米2的脈沖電流用于15秒至180秒內(nèi)(最好是200至1000微安/毫米2,50％占空度，15赫用于20至180秒)，和在15至90秒內(nèi)，以100至500微安/毫米2的電流密度及線性階梯起動(dòng)，并終止在0至150微安/毫米2的電流密度(最好是在90秒內(nèi)，在250微安/毫米2起動(dòng)并終止在25微安/毫米2)。在15至180秒內(nèi)，用在200至300微安/毫米2的負(fù)直流偏壓或在200至500微安/毫米2之間的脈沖電流密度進(jìn)行電子沖洗。在60至420秒內(nèi)。在400至750微安/毫米2的負(fù)直流電流密度下完成去雜交。
為了熒光檢測的目的，靶DNA可以用熒光團(tuán)標(biāo)記，見圖16和19，進(jìn)行“反印漬”雜交。此外，通過導(dǎo)入與靶DNA“夾層”雜交的非雜交區(qū)相互補(bǔ)的用熒光團(tuán)標(biāo)記的DNA螺旋，可以檢測與俘獲探針雜交后的靶DNA。另外，熒光團(tuán)標(biāo)記可并入用PCR放大的靶DNA。
圖13表示本發(fā)明的垂直處理DNA或核酸提純裝置的局部透視圖。上槽管210和下槽212通過管214交流，允許流體從上槽210至下槽212交流。槽210,212適于接收緩沖液216?？梢匀芜x地形成上槽210和下槽212，從而允許形成一種閉合系統(tǒng)，如通過使上槽210的底部218和下槽212的頂部220密封地接觸。另外，該系統(tǒng)可以是一種開放系統(tǒng)。上槽210裝有第一電極222，而下槽裝有第二電極224。第一電極222和第二電極224可分別稱為陰極和陽極，盡管在給定操作的極性對這些術(shù)語可以互相交換。管214內(nèi)直徑優(yōu)選為小于槽210,212的內(nèi)直徑。管214包含導(dǎo)電聚合物區(qū)226。導(dǎo)電聚合物區(qū)226是包含一種差動(dòng)遷移區(qū)的分子篩。對帶電生物大分子提供差動(dòng)遷移的材料包括像瓊脂糖和聚丙烯酰胺這樣的材料。
在優(yōu)選實(shí)施例中，差動(dòng)遷移材料是一種澆鑄在50mM組氨酸中的1.5％瓊酯糖，形成在管214中的支持膜228上。導(dǎo)電聚合物區(qū)226可以任選地配置在與膜228相鄰的地方。膜228優(yōu)選為多孔的，如孔的尺寸是5微米，并為形成導(dǎo)電聚合物226部分地提供支持。在鄰接導(dǎo)電聚合物區(qū)226處配置室230。最好是室230體積小于導(dǎo)電聚合物區(qū)226的體積，如在體積中優(yōu)選為大約50％或更小，而特別取導(dǎo)電聚合物區(qū)226體積的大約1/3或更小。如果室230含相對導(dǎo)電聚合物區(qū)226縮小的體積，在管214中可以形成縮小的內(nèi)直徑區(qū)232。該縮小的內(nèi)直徑區(qū)232有利地形成一種提供環(huán)狀區(qū)的突起邊緣234，膜228可以配置在該環(huán)狀區(qū)上。第二膜236可以任選地限定室230邊界的一部分。該第二膜236最好是構(gòu)成分子量截止膜，如超濾膜，用于將DNA保留在室230內(nèi)，但通過較小的材料，如可被蛋白酶k作用的蛋白質(zhì)。這種超濾膜包括那些由醋酸纖維或纖維素構(gòu)成的膜。
操作中，一種樣品先溶解，如通過玻璃珠的運(yùn)動(dòng)作用在樣品的細(xì)胞上。另外，最好是樣品被剪切，如用移過較狹窄的孔徑，如直徑為250微米的孔徑剪切。最好是樣品經(jīng)受一種縮小蛋白質(zhì)或其不想要材料尺寸的處理步驟，從而增大它們相對于想要材料，如DNA的差動(dòng)遷移率。例如，添加蛋白酶k可以縮小蛋白質(zhì)的尺寸如達(dá)到20,000道爾頓或更小?？梢栽谑覝叵峦瓿傻鞍酌竗的應(yīng)用，盡管在升高的溫度，如37℃至50℃增加了反應(yīng)速率。在優(yōu)選實(shí)施例中，溶解的細(xì)胞用總體積50微升的，帶有250微克/毫升蛋白酶k,0.5×TBE 50mMEDTA緩沖劑(37℃-50℃)消化。其次，一種增密劑，如蔗糖，優(yōu)選為5％-20％，最優(yōu)選為基本上8-10％，用于增密樣品。增密的材料可任選地和一種染料，如溴酚藍(lán)組合。然后增密的預(yù)制樣品用注射器注入或放在導(dǎo)電聚合物區(qū)226上面。在導(dǎo)電聚合物區(qū)226上面用增密的樣品定位和濃縮樣品。然后操作該系統(tǒng)使帶電材料作電泳運(yùn)動(dòng)。激活該系統(tǒng)一段時(shí)間，以允許DNA遷移至導(dǎo)電聚合物區(qū)226內(nèi)，并允許尺寸縮小的蛋白質(zhì)基本上經(jīng)過導(dǎo)電聚合物區(qū)226進(jìn)入室230和下槽212。在優(yōu)選實(shí)施例中，樣品在2.25毫安電流，1,000伏極限電壓下進(jìn)入凝膠達(dá)六至八分鐘。另外陰極用于允許吸引和破壞蛋白酶k和其它帶正電材料。新的緩沖劑216任選地配置在下槽212中，而這時(shí)可以加上第二膜236(盡管開始時(shí)它可以包括在裝置內(nèi))。在優(yōu)選實(shí)施例中，膜236是一種25千道爾頓分子量截止膜。其次，DNA由導(dǎo)電聚合物區(qū)226洗提進(jìn)入室230。在優(yōu)選實(shí)施例中，用1,000伏極限電壓，將樣品從凝膠中洗提出來，進(jìn)入洗提室230約兩分鐘。然后通過破壁或提供孔和閥門裝置從室230提取DNA。
雖然圖13的系統(tǒng)表示為一種垂直裝置，它也可以在水平裝置中運(yùn)行。該垂直裝置允許在樣品溶液236和導(dǎo)電聚合物226之間存在恒定的接觸面積。進(jìn)而，使用增密劑允許樣品溶液236在緊鄰導(dǎo)電聚合物區(qū)226的地方定位，縮短了樣品溶液236到達(dá)導(dǎo)電聚合物區(qū)226必須用的時(shí)間。在水平裝置中，如圖13所示，一種聚合物(或凝膠或膜)擋板可用來保持樣品與電極緩沖劑隔離以防止混合。
圖14表示一種包括樣品制備，復(fù)雜性簡化，診斷區(qū)和處理區(qū)的集成裝置平面圖。圖14A表示沿線A-A′截取圖14的剖面圖。一種支持件240，如印刷電路板，優(yōu)選用于支持下述的各種元件。任選一種邊緣連接器242可以對控制電子儀器提供電接觸。如上面根據(jù)圖10-12所述。樣品制備區(qū)244優(yōu)選為包括也和一種電極電交流的第一緩沖劑容納區(qū)246。如凝膠或其它導(dǎo)電材料的材料248配置在緩沖區(qū)246和輸入孔250之間。在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入孔250包括一種蓋，可以任選地搬動(dòng)用于樣品輸入而且一旦樣品放在樣品孔250內(nèi)時(shí)，可以密封和穿孔。DNA陷阱252配置在輸入孔250和蛋白質(zhì)陷阱260之間。當(dāng)材料電泳通過DNA阱252時(shí)，DNA陷阱252最好能變窄或收縮。在一種實(shí)施例中，傾斜的上部254和向內(nèi)傾斜的側(cè)壁256用于在凝膠邊界258處形成縮頸。這種結(jié)構(gòu)提供濃縮效應(yīng)。蛋白質(zhì)陷阱260和緩沖空間264優(yōu)選形成為y型。然后蛋白質(zhì)陷阱接觸包括電極的緩沖空間262。
樣品制備結(jié)構(gòu)244通常操作如下。首先，樣品放在輸入孔250內(nèi)。這些電極的電泳作用使帶電大分子沿連接緩沖區(qū)246指向緩沖區(qū)262的方向傳導(dǎo)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，樣品經(jīng)受一種溶解細(xì)胞和消化蛋白質(zhì)的預(yù)制步驟，導(dǎo)致比DNA含較高活動(dòng)性的蛋白質(zhì)材料通過DNA陷阱252。于是，當(dāng)電泳繼續(xù)時(shí)，該蛋白質(zhì)材料比DNA提前到達(dá)蛋白質(zhì)陷阱260。蛋白質(zhì)到達(dá)蛋白質(zhì)陷阱260后，電極和緩沖區(qū)262轉(zhuǎn)為中性，而電極和緩沖區(qū)264加偏壓由中性變正電性。DNA移過DNA陷阱250，然后被加在緩沖空間264的正電勢吸引。這樣，蛋白質(zhì)分流到蛋白質(zhì)陷阱260，而DNA，最可能在較晚的時(shí)間，分流到室孔266。示于圖14A的DNA濃度體積，如該部分在緩沖空間264內(nèi)，在凝膠邊界258上方。
在本發(fā)明的一種情況中，緩沖空間264包括作為輸入裝置的室孔266耦合到緩沖空間264的一端，而第二孔或入口孔268液體耦合到緩沖空間264相對的一端，由束縛管270連接到緩沖空間264，如圖14和14A所示。操作中，入口孔268和室孔266可以接收相同或不同的液體或氣體，如緩沖劑，試劑或一種氣堵。通過操作供給入口孔266和室孔266的材料，可以產(chǎn)生一種水力或氣動(dòng)活塞。例如，假定緩沖空間264包含從DNA陷阱252洗提進(jìn)入緩沖空間264的DNA，用壓力流體如緩沖劑，該材料可以被壓入連接器272進(jìn)入入口孔，使DNA移入連接器272。用氣堵分離各種液體材料是有利的。另外，流體可以從入口孔266,268抽出，使其它材料以通常與正常加工流動(dòng)相反的方向運(yùn)動(dòng)。
圖14和14A表示的結(jié)構(gòu)另外包括和復(fù)雜性簡化區(qū)274交流的連接器272。外部容器276限定復(fù)雜性簡化區(qū)274的外邊緣。可以采用一種或更多探測區(qū)278，這些區(qū)含相對圖10-12的上述結(jié)構(gòu)和功能。同理，可以在復(fù)雜性簡化區(qū)274內(nèi)配置一種或更多廢料區(qū)280，如按圖10-12所述。最好是，體積縮小區(qū)282連接復(fù)雜性簡化區(qū)274至診斷區(qū)284。體積縮小區(qū)282起濃縮作用。診斷部分284的結(jié)構(gòu)和功能可以包括任何診斷功能，但優(yōu)選包括一種電子增強(qiáng)雜交/去雜交裝置，如在標(biāo)題為“Active ProgrammableElectronic Devices for Molecular Biological Analysis andDiagnostics”,U.S.Seial No.08/146,504,filed November 1.1993中所述，引入本文作為參考。最好是，一種連接器288對廢料區(qū)286提供流體交流。廢料區(qū)286優(yōu)選為一種裝滿的體積，以便防止生物污染。
盡管這里的方法和裝置通常描述為一種系列的系統(tǒng)，如樣品制備工段，復(fù)雜性簡化工段，和驗(yàn)定工段，某些或所有各階段可以在并行或多工的形式中完成。在一種實(shí)施例中，可使用兩種或更多并行的集合，各自包含一種樣品制備區(qū)，復(fù)雜性簡化區(qū)，并可使用驗(yàn)定法。作為另一種實(shí)施例，兩種或更多種集合的樣品制備工段可以包括提供其輸出到較小數(shù)量的，如一種復(fù)雜性簡化區(qū)，最好跟隨一種驗(yàn)定法。其它與本發(fā)明一致的變化和組合對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
另外，盡管專利中的敘述通常指的是DNA，可以理解，當(dāng)和本發(fā)明的目的和功能一致時(shí)，這些技術(shù)可以用于RNA或其它帶電大分子。當(dāng)發(fā)明方法和設(shè)備在溶解時(shí)用于RNA，用戶最好是添加RNA酶抑制劑和不含RNA酶的DNA酶以消除DNA。其余的提純過程將和以前一樣進(jìn)行。包括大多數(shù)mRNA的聚A RNA的分離，和消除核糖體RNA優(yōu)選在復(fù)雜性簡化室中完成。在電子雜交期間，寡聚dT探針可以任選地用來結(jié)合聚A RNA，而大多為核糖體RNA的非雜交RNA將被消除。要釋放聚A RNA，最好使用電子去雜交。同理，通過在復(fù)雜性簡化裝置中使用與該序列互補(bǔ)的探針，可以分離mRNA的特異序列。就像對DNA靶所做的那樣，進(jìn)行電子雜交就可消除非雜交，不相干的RNA。通過電子去雜交，想要的mRNA品種將從探針中洗提。
用于向本發(fā)明的任何電極供應(yīng)電勢，電流及/或功率的電源和控制系統(tǒng)，可在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)備中進(jìn)行選擇。當(dāng)不論是固定電流或固定電壓，而其它變量允許任意地在從屬于極限值或最大值下浮動(dòng)時(shí)，可供應(yīng)電壓及/或電流?？刂葡到y(tǒng)可以是摸擬或數(shù)字的，并且可由分立或集成的元件構(gòu)成，任選包括微處理器控制，或它們的任何組合。用軟件控制系統(tǒng)是有利的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)--實(shí)例1--圖13裝置與Qiagen的比較用圖13所示裝置的相對性能和現(xiàn)有技術(shù)的Qiagen系統(tǒng)進(jìn)行過對比。為比較起見，圖13裝置的制備和操作如下。
首先，將50毫升的金黃色葡萄球菌細(xì)胞的固相懸浮培養(yǎng)物離心并再懸浮在1000微升的0.5×TBE,50mM EDTA中，并通過玻璃珠的渦流溶解。然后，在50℃下通過用50微克/毫升RNA酶和250微克/毫升蛋白酶k消化40分鐘破碎RNA和蛋白質(zhì)。其次，通過向20微升樣品，粗略等價(jià)于109個(gè)細(xì)胞，添加5微升40％的蔗糖，增加了樣品密度以獲得8％的最終濃度。在裝樣品以前，裝置充滿50mM的組氨酸，然后25微升的樣品隨即裝入樣品溶液區(qū)236。在其它實(shí)驗(yàn)中，高達(dá)100微升的容積用于類似的結(jié)果。其次，各電極連接電源而且起始電流是2.5毫安。在其它實(shí)驗(yàn)中，除輸送變慢以外，曾使用低達(dá)1毫安的電流。3分鐘后，切斷電源，移開桶，而且插入帶有25千道爾頓分子量截止的醋酸纖維膜用做第二膜236。溶液也被清除，而且向設(shè)備添加新的50mM組氨酸。重組后，接通電源，樣品洗提進(jìn)入由醋酸纖維膜228構(gòu)成的室230，該室支持凝膠和25千道爾頓截止醋酸纖維膜236。要取出洗提的樣品，切斷電源，搬開桶，一種吸管/注射器用于給25千道爾頓截止膜穿孔，而且抽出樣品溶液。所有電泳步驟的總時(shí)間不到5分鐘。樣品用瓊脂糖凝膠電泳和分光光度法分析，凝膠電泳表示DNA長度約為20kbp，而且產(chǎn)率約為20％。
為了比較，用溶解和消化的相同方法制備的天然樣品在Qiagen裝置中加工。Qiagen裝置按照其說明書操作。和用Qiagen裝置獲得的結(jié)果比較如下完成光密度讀數(shù)，并測定了在260納米對280納米光密度比值。圖13的裝置提供在各種操作中的比值為從1.6至1.8，比較起來，用同一材料的Qiagen裝置提供小于1.3的結(jié)果(Qiagen的文獻(xiàn)論述可獲得1.7至1.9的比值)。于是，在該樣品的實(shí)際測試中，圖13的裝置提供提純的DNA。第二，在“Active Programmable Electronic Devices for MolecularBiological Analysis and Diagnostics”,Serial No.08/146,504,filed November 1.1993中公開的方法制造的微電子芯片上制備的樣品的輸送優(yōu)于Qiagen制備材料在同一裝置上的輸送。據(jù)信Qiagen材料含較高的剩余鹽含量，而且因此芯片上的輸送比由圖13的方法和結(jié)構(gòu)制備材料的輸送差。圖15表示由本發(fā)明裝置制備的樣品和由Qiagen裝置制備樣品輸送比較的測試結(jié)果。第三，和用Qiagen裝置超過兩小時(shí)的制備時(shí)間相比，用圖13裝置制備樣品要快得多，約為5分鐘(在一次測試中6.5分鐘)。最后，兩種方法的產(chǎn)率相似，約為20％。實(shí)例2--圖1裝置的性能盡管其實(shí)際形狀像這里公開的那樣，裝置是用如圖1的相同結(jié)構(gòu)元件制備的。提純裝置是用聚甲基丙烯酸酯(PMA)建造的，一般如圖1所示。要允許插入不同材料22,16和24，該裝置由PMA的單獨(dú)部件組裝，其終端與由隔離區(qū)16指示的線相交。各部件由縱向運(yùn)行的螺釘固定。用鉑絲制做的電極附在電極26,28上。這些絲伸入電極室18,20。電極室18,20各自充滿300微升TAE,250mM HEPES。由Sohleider和Schuell制做的洗提陷阱超濾醋酸纖維膜在膜位置24處插入PMA部件之間，而Sialomed制的帶有25千道爾頓截止的醋酸纖維膜在膜位置22處插入，將電極室18,20與試樣室12,14分開。試樣室12,14各自充滿75微升TAE,250mM HEPES。雖然在隔離區(qū)16插入不同的膜以實(shí)現(xiàn)DNA與蛋白質(zhì)的隔離，在該實(shí)驗(yàn)中，隔離區(qū)16裝有一種Millipore制的Immobilon P膜(帶有0.45微米孔的聚偏氟乙烯)。在裝入?yún)^(qū)域16前，該膜用甲醇潤溫并浸泡在1×TEA,250mM,0.1％Triton×100中。一種天然樣品，162微升的蛋白質(zhì)混合物，48.5微克Bodipy熒光素標(biāo)記的牛血清白蛋白(BSA)，和在1×TAE中的0.79微克Bodipy Texas Red標(biāo)記的19mer,250mM HEPES，裝入室12中。添加樣品后，第一電極加負(fù)偏壓，而第二電極加正偏壓，通10毫安電流2.75分鐘。結(jié)果是，樣品電泳輸送至隔離區(qū)16。標(biāo)記的DNA穿過膜并在右中心室14中膜的另一側(cè)收集。DNA和DSA的數(shù)量用熒光光度測定法確定。結(jié)果表示DNA的產(chǎn)率是40％，而78％的BSA被消除。實(shí)例3--復(fù)雜性簡化裝置的性能在圖18和19中，A組鏈球菌的(GAS)實(shí)驗(yàn)中，將導(dǎo)電聚合物與20μM濃度的25mer抗生蛋白鏈菌素-生物素束縛的探針預(yù)混合。在GAS實(shí)驗(yàn)中，見圖18和19,40微升等分試樣的靶DNA放入在50mM組氨酸中的樣品井。采用250微安/毫米2電流密度的線性階梯起動(dòng)并在電流密度25微安/毫米2終止的條件下進(jìn)行電泳輸送，而且分別用250微安/毫米2的脈沖在45秒和120秒內(nèi)進(jìn)行電子沖洗。如圖18，在0.5×TBE中在電流密度400微安/毫米2條件下進(jìn)行去雜交150秒。圖18的結(jié)果表示約30倍(100∶3)的提純比，和回收82％的純雜交靶。圖19表示，當(dāng)存在200,000倍質(zhì)量多余不相干材料的條件下，用3.4倍提純比在增加不相干DNA的比例中，提純特異靶。
雖然為清楚和理解目的，通過說明和實(shí)例在某些細(xì)節(jié)中敘述了前面的發(fā)明。借助于本發(fā)明的講授，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯而易見在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍的條件下，可以對那里做出某些改動(dòng)和修正。
權(quán)利要求
1．一種適于從不想要的材料中分離出想要的材料，用于活性生物樣品制備的設(shè)備，包含一種適于接收緩沖液的第一試樣室，一種適于接收緩沖液的第二試樣室，一種配置在第一試樣室和第二試樣室之間的隔離區(qū)，該隔離區(qū)提供一種陷阱，具有想要的材料相對于不想要材料的差動(dòng)效應(yīng)，當(dāng)位于第一試樣室中時(shí)，一種適于和緩沖液電接觸的第一電極，和當(dāng)在第二試樣室中時(shí)，一種適于和緩沖液接觸的第二電極。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該陷阱是疏水的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該陷阱是一種蛋白質(zhì)陷阱。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該蛋白質(zhì)陷阱是聚偏氟乙烯。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該蛋白質(zhì)陷阱是硝酸纖維素。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該陷阱是DNA陷阱。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該陷阱是可以從設(shè)備上取出的。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括一種適于包括該陷阱的框架。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該陷阱適于和隔離區(qū)配合。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該陷阱包括一種接近陷阱的第三電極。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，前面的電極和陷阱包含金屬涂層的過濾材料。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括一種焚化電極，配置在一個(gè)或多個(gè)試樣室內(nèi)。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，還包括可操作地與那些電極耦合的控制系統(tǒng)。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該隔離區(qū)的體積小于第一試樣室體積的50％。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該隔離區(qū)是第一試樣室30％的體積或更小的體積。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該隔離區(qū)的體積是第一試樣室體積的25％或更小的體積。
17．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的厚度是在第一電極和第二電極之間距離的20％或更薄的厚度。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的厚度是第一電極和第二電極之間距離的10％或更薄的厚度。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的厚度是第一電極和第二電極之間距離的5％或更薄的厚度。
20．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的寬度是5毫米或更窄。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的厚度是4毫米或更薄。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，試樣室的厚度約為1至2毫米。
23．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，還包括在第一試樣室和第一電極之間的保護(hù)層，從而構(gòu)成第一電極室。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該保護(hù)層是一種膜。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該膜是一種超濾膜。
26．根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，該膜是一種酸纖維膜。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，第一電極室的體積至少是試樣室體積的10倍。
28．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性生物樣品制備的設(shè)備，其特征在于，第一試樣室垂直配置在隔離區(qū)上方。
29．用于活性生物樣品制備的一種方法，該樣品包含一批包括具有差異荷質(zhì)比的想要和不想要的材料，在一種包括溶液相區(qū)和至少一個(gè)在想要的材料和不想要的材料比較具有差動(dòng)效應(yīng)的陷阱區(qū)的電泳系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分離，包含下列步驟向裝置的第一溶液相區(qū)提供樣品材料，在系統(tǒng)內(nèi)電泳樣品以產(chǎn)生在想要的材料和不想要的材料之間的凈差動(dòng)遷移，從而使一種想要或不想要的材料位于陷阱內(nèi)，而其它材料在溶液相區(qū)內(nèi)，從系統(tǒng)中取出想要的材料，從而制成相對提純的想要的材料。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該陷阱選擇性地捕集特定細(xì)胞。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，從細(xì)胞特異性陷阱中洗提想要的材料。
32．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該陷阱用于捕集蛋白質(zhì)并至少通過DNA和RNA中的一種。
33．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該陷阱用于至少捕集DNA和RMA中的一種。
34．根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，當(dāng)至少一部分DNA或RNA接觸陷阱后，一種電勢加在溶液相區(qū)中的材料上，以便將它們從該陷阱排斥開。
35．根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，在接觸陷阱前，樣品首先電泳輸送通過液體區(qū)。
36．根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，想要的材料位于陷阱內(nèi)。
37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，從系統(tǒng)中取出想要的材料和陷阱。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，陷阱是測探桿。
39．根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，從陷阱中取出想要的材料。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，從陷阱中取出想要的材料進(jìn)入液體區(qū)。
41．根據(jù)權(quán)利要求39所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，該液體區(qū)是所述第一溶液相區(qū)。
42．根據(jù)權(quán)利要求39所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，該液體區(qū)是第二液體區(qū)。
43．根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，不想要的材料位于陷阱內(nèi)。
44．根據(jù)權(quán)利要求43所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，通過液體技術(shù)將想要的材料從系統(tǒng)中取出。
45．根據(jù)權(quán)利要求43所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，將不想要的材料捕集在陷阱內(nèi)以前，想要的材料電泳通過該陷阱。
46．根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，樣品首先被放在緊鄰陷阱的第一液體區(qū)。
47．根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，在向裝置的第一溶液相區(qū)提供樣品材料前，將樣品進(jìn)行蛋白酶處理步驟。
48．根據(jù)權(quán)利要求46所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，想要的材料保留在陷阱里，而不想要的的材料電泳通過陷阱進(jìn)入第二液體區(qū)。
49．根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，當(dāng)不想要的材料電泳通過陷阱后，將想要的材料從陷阱里洗提出來。
50．根據(jù)權(quán)利要求49所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，洗提想要的材料進(jìn)入第二液體區(qū)。
51．根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于活性生物樣品制備的方法，其特征在于，樣品經(jīng)受增密步驟。
52．根據(jù)權(quán)利要求49和51所述的用于活性生物樣品制備的方法，還包括樣品經(jīng)受蛋白酶解步驟。
53．在含溶液相區(qū)的電泳系統(tǒng)中從不想要的帶電生物材料中選擇性分離想要的帶電生物材料的方法，該方法包含下列步驟對第一電極加上推斥勢，以便加速相對于第二電極更靠近第一電極的想要的帶電材料的運(yùn)動(dòng)，以及對第二電極加推斥勢，以減速相對于第一電極更靠近第二電極的想要的帶電材料的運(yùn)動(dòng)，由此縮小了在第一和第二電極之間的想要帶電材料的空間分布。
54．根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，想要的材料至少是DNA,RNA和蛋白質(zhì)中的一種。
55．根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，當(dāng)想要材料的空間分布縮小以后，第一電極上的推斥勢增大。
56．一種用于在電泳系統(tǒng)中收集大分子核酸，并用于輸送核酸的設(shè)備，包含在收集區(qū)配置第一收集材料，和所述收集區(qū)接觸的支持件，收集材料的支持件提供集成結(jié)構(gòu)用于收集和輸送核酸。
57．根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，大分子核酸是DNA。
58．根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，大分子核酸是RNA。
59．根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，載體裝置包含適于配套接合的框架的兩半。
60．根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，樣品材料是層狀材料。
61．用于材料的活性生物樣品制備的系統(tǒng)包含輸入裝置，提純室，該提純室包括至少一個(gè)第一電泳溶液區(qū)，和第一及第二電泳電極，在第一電泳溶液相區(qū)內(nèi)的蛋白質(zhì)陷阱區(qū)，連接提純區(qū)的排出孔，適于從提純區(qū)的排出孔接收輸出的變性區(qū)，適于接收該變性區(qū)輸出的復(fù)雜性簡化區(qū)，適于接收復(fù)雜性簡化區(qū)輸出的診斷區(qū)。
62．根據(jù)權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，還包括配置在輸入裝置和提純區(qū)之間的細(xì)胞分離區(qū)。
63．根據(jù)權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其特征在于，用下組中選擇的一種方法完成細(xì)胞分離，該組包括電穿孔，煮沸、添加用于破碎細(xì)胞膜的試劑和用剛性結(jié)構(gòu)攪動(dòng)樣品。
64．根據(jù)權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，還包括第三電極，該第三電極位于鄰近排出孔處，并適于從提純室至排出孔移動(dòng)材料。
65．根據(jù)權(quán)利要求64所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電極是C形電極。
66．根據(jù)權(quán)利要求64所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電極包括第一和第二部分，它們通常配置在與第一和第二電極所限定的軸成傾斜的方向上，以及第三電極，其定位用于向陷阱驅(qū)動(dòng)材料。
67．用于帶電生物大分子電泳運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，包含第一聚束電極區(qū)，用于使所述帶電大分子在與第一方向相同的方向含分量的方向運(yùn)動(dòng)，第二聚束電極區(qū)，用于使所述帶電大分子在與所述第一方向含相反分量的方向運(yùn)動(dòng)，第三電極區(qū)，用于使所述帶電大分子在通常垂直于第一方向合分量的方向運(yùn)動(dòng)，而且電子控制系統(tǒng)，用于激勵(lì)所述電極區(qū)以產(chǎn)生所述帶電生物大分子的濃縮和凈運(yùn)動(dòng)。
68．根據(jù)權(quán)利要求67所述的用于帶電生物大分子電泳運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，第一聚束電極區(qū)，第二聚束電極區(qū)和第三電極區(qū)構(gòu)成C形電極。
69．一種用于從包括蛋白質(zhì)的材料中提純DNA的裝置，該蛋白質(zhì)材料的荷質(zhì)比大于DNA的荷質(zhì)比，該裝置包含適于接收緩沖液的上游槽，該上游槽包括樣品溶液接收區(qū)，用于接收DNA和蛋白質(zhì)材料，導(dǎo)電聚合物區(qū)，配置在相鄰于并垂直地位于上游槽的樣品溶液區(qū)下面，收集室，適于接收緩沖液并用于接收DNA，而且電極，適于和緩沖液電接觸，以提供DNA和蛋白質(zhì)材料穿過導(dǎo)電聚合物和集合室的電泳運(yùn)動(dòng)。
70．根據(jù)權(quán)利要求69所述的用于提純DNA的裝置，還包括限定集合室的至少一部分的膜。
71．根據(jù)權(quán)利要求70所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該膜是超濾膜。
72．根據(jù)權(quán)利要求70所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該膜包含分子量截止膜。
73．根據(jù)權(quán)利要求72所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該分子量截止膜將DNA保留在集合室內(nèi)。
74．根據(jù)權(quán)利要求69所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該集合室的體積小于導(dǎo)電聚合物的體積。
75．根據(jù)權(quán)利要求74所述的裝置，其特征在于，該集合室的體積小于或等于導(dǎo)電聚合物體積的一半。
76．根據(jù)權(quán)利要求75所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該集合室的體積等于或小于導(dǎo)電聚合物體積的1/3。
77．根據(jù)權(quán)利要求69所述的用于提純DNA的裝置，還包括在導(dǎo)電聚合物和集合室之間的膜。
78．根據(jù)權(quán)利要求77所述的用于提純DNA的裝置，其特征在于，該膜含有的孔的尺寸允許DNA和蛋白質(zhì)材料都被輸送穿過膜。
79．根據(jù)權(quán)利要求69所述的用于提純DNA的裝置，還包括適于接收緩沖液并配置在集合室下面的下槽。
80．根據(jù)權(quán)利要求69所述的裝置，其特征在于導(dǎo)電聚合物是分子篩。
81．根據(jù)權(quán)利要求80所述的裝置，其特征在于，該分子篩是丙烯酰胺。
82．根據(jù)權(quán)利要求69所述的裝置還包括緩沖劑。
83．根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于，該緩沖劑是組氨酸。
84．根據(jù)權(quán)利要求69所述的裝置，其特征在于，該導(dǎo)電聚合物在遷移方向的厚度基本上為10至20毫米。
85．一種在含上游緩沖室，配置在上游室下面的導(dǎo)電聚合物區(qū)，和配置在鄰近導(dǎo)電聚合物區(qū)的集合室，及用于使帶電材料穿過系統(tǒng)的進(jìn)行電泳運(yùn)動(dòng)的連接電極的裝置中，用于從包括DNA和其它帶電材料的混合物中提純DNA的方法，所述的其它帶電材料包括某些具有比DNA更高荷質(zhì)比的材料，該方法包含的步驟為將樣品混合物放在導(dǎo)電聚合物上面的上游緩沖室，激勵(lì)電極，以使樣品混合物電泳進(jìn)入導(dǎo)電聚合物區(qū)，并保持足夠的時(shí)間，使不想要的材料基本上移過導(dǎo)電聚合物區(qū)，而且洗提DNA進(jìn)入集合室。
86．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，還包括增密樣品混合物的步驟。
87．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，其特征在于，該增密步驟包括添加蔗糖。
88．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，包括在將樣品混合物放進(jìn)上游緩沖室以前，進(jìn)一步溶解細(xì)胞的步驟。
89．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，還包括在將樣品混合物放進(jìn)上游緩沖室以前剪切樣品的步驟。
90．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，其特征在于，使樣品混合物經(jīng)受蛋白酶解。
91．根據(jù)權(quán)利要求90所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，其特征在于，在所述蛋白酶解步驟以前，該樣品混合物經(jīng)受RNA酶解。
92．根據(jù)權(quán)利要求91的方法，其特征在于，該蛋白酶是蛋白酶k。
93．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，還包括在洗提DNA進(jìn)行集合室以前，改變緩沖液的步驟。
94．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，還包括在洗提DNA進(jìn)入集合室以前，對集合室添加膜的步驟。
95．根據(jù)權(quán)利要求85所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，包括從集合室萃取DNA的步驟。
96．根據(jù)權(quán)利要求95所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，其特征在于，通過將集合室穿孔從集合室萃取DNA。
97．根據(jù)權(quán)利要求95所述的用于從樣品混合物提純DNA的方法，其特征在于，通過閥門從集合室萃取DNA。
全文摘要
一種用于生物材料電子樣品制備的系統(tǒng)和方法,利用差異的荷質(zhì)比及/或樣品組成部分的差異親和力分離材料用于樣品制備。本發(fā)明提供了一種集成系統(tǒng)用于完成某些或所有這些過程:接收生物材料,選擇細(xì)胞,提純樣品,濃縮樣品,交換緩沖劑,復(fù)雜性簡化及/或診斷和分析。在一種實(shí)施例中,一種或更多適于接收緩沖液的試樣室被設(shè)置在鄰近隔離區(qū)處,該區(qū)包括陷阱或其它親和材料,通過操作這些電極產(chǎn)生待制備材料的電泳運(yùn)動(dòng)。
文檔編號G01N27/447GK1234116SQ97199079
公開日1999年11月3日 申請日期1997年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月6日
發(fā)明者愛德華·L·舍爾頓三世, 托馬斯·R·杰克遜, 保羅·D·斯萬遜, 布拉德利·S·斯考特, 麥克爾·J·海勒 申請人:內(nèi)諾金有限公司