CN104697841A - 一种磁性颗粒分离转移装置、方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁性颗粒分离转移装置、方法及其应用，磁性颗粒分离转移装置包括支撑部和设置有磁铁的磁吸附部，所述支撑部与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接。本发明还涉及了所述磁性颗粒分离转移装置的应用。本发明提供的磁性颗粒分离转移装置能够在短时间内富集和分离液体样本中吸附有目标检测物和标记物的磁性颗粒，缩短检测时间，提高检测灵敏度。

Description

一种磁性颗粒分离转移装置、方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种液相中磁性颗粒的分离装置和收集方法，同时还涉及了这种磁性颗粒分离转移装置在分析装置中的应用，属于生物快速检测技术领域。可用于食品安全、反恐生物战剂、及临床体外诊断等快速检测领域，也可用于生物技术研究领域的抗原、抗体、蛋白、核酸及靶分子等的快速分离与检测。

背景技术

生物安全直接关系到人们的生命健康与公共安全，已成为全球各国公共卫生与公共安全的重点问题，近年来受到了世界各国的高度重视。食源性致病菌、生物战剂恐怖袭击、农兽药残留、非法食品添加剂等危害和威胁都是当今社会所面临的现实安全问题。

传统食源性致病菌检测方法主要为增菌、分离培养、生化鉴定和血清学分型等，但这些方法存在灵敏度低、操作复杂、检测周期长等缺点，因此探索快速、简便、特异性高的检测方法成为广大检验人员、研究人员及快检执法者追求的目标。

食源性致病菌的检测前期对目的菌进行预增或高效分离富集是实现快速检测的重要前提，因此，选择合适的分离方法，使目的菌从复杂的食品基质中分离出来，同时清除食品基质中干扰后续检测的物质，对实现目的菌灵敏且特异的检测至关重要。目前常见的非选择性方法有离心、过滤、交换树脂、吸附等，常用的选择性方法有基于抗体的免疫分离等。

免疫磁珠分离技术(Immunomagnetic beads separation techniques，IMB)是将免疫学反应的高度特异性与磁珠特有的磁响应性相结合的一种新的免疫学技术；是一种特异性强、灵敏度高的免疫学检测方法和抗原纯化手段。是近年来国内外研究和应用较多的一种新的免疫学分离技术。

免疫磁珠法分离细胞基于细胞表面抗原能与连接在磁珠上的特异性单抗相结合，在外磁场中，通过抗体与磁珠相连的细胞被吸附而滞留在磁场中，无该种表面抗原的细胞由于不能与相连着磁珠的特异性单抗结合而没有磁性，不在磁场中停留，从而使细胞得以分离。由于免疫磁珠的大小和形状具有均一性，从而可使靶物质迅速和有效地结合到磁珠上，也可使生成的新复合物在磁场中具有相同的磁响应性，且行为一致；磁珠的球形结构可消除与不规则形状粒子有关的非特异性结合；顺磁性可使磁珠置于磁场时显示其磁性，并做定向移动，从磁场移出时磁性消除，磁珠分散，由此可方便地进行分离和磁性导向；免疫配基可特异性地结合反应体系中相应的抗原、抗体、核酸等生物活性物质。

随着分子生物学、细胞生物学、免疫学等学科的飞速发展，现代免疫标记检测技术也在发生日新月异的变化。所使用的标记物由放射性同位素发展到了酶、胶体金和荧光、化学发光等发光物质，基本具备了敏感、特异、快速、重复性好、可定性、定位、定量检测等特点。但随着生物技术的不断发展，诸多相关领域对快速、灵敏、特异的检测技术有着更为强烈的需求。放射性同位素的半衰期短，使用时要求特别的防护，对环境会造成污染；荧光标记物会受到生物材料自发荧光造成的本底的干扰，且标记物存在荧光焠灭；化学发光标记物所需的瞬时发光检测仪器昂贵；酶标记物会受到来自生物样品中的内源性物质的干扰；胶体金标记物难以进行多重分析和定量分析，这些都是方法学的固有缺陷，难以克服。采用上转发光材料(Up-Converting Phosphor，UCP)作为标记物的上转发光技术以其较高的敏感性、较长的储存期、可同时进行多种检测且不受检测环境影响等优势，成功解决其它标记物存在问题，为更加快速、敏感、简易的生物分析开辟了一条崭新的途径。

近年来，基于磁性微球的免疫磁分离法已被广泛应用于食源性致病菌的分离，但是常见磁富集分离仪器为大型设备，在应急检测、监测等实际检测活动中，由于现场条件有限、样本量小、以及检测成本高等多因素限制，对食源性致病菌等的现场检测带来了很大不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足并拓展磁分离技术的应用范围，本发明提供了一种磁性颗粒分离收集装置和方法，通过磁吸附带有待检测物和标记物的磁性颗粒，在短时间内富集待检测物并直接转移到特定检测载体表面，用于对应的仪器检测分析或目测判断，从而缩短检测时间，减少现场快速检测的操作环节和工作量。

本发明提供的一种磁性颗粒分离转移装置，包括支撑部和设置有磁铁的磁吸附部，其特征在于，所述支撑部包括样本注入通道和样本分离通道，所述磁吸附部的吸附表面与所述样本分离通道的内表面相对形成容纳样本通过的间隙，所述支撑部与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接。

本发明还提供了上述磁性颗粒分离转移装置的优选技术方案。

作为优选，所述磁铁设置于所述磁吸附部的内部，所述磁吸附部仅在所述吸附表面具有吸附磁性颗粒的磁场。

作为优选，所述可拆卸单元设置于所述样本分离通道。

作为优选，所述样本注入通道与所述磁吸附部的吸附表面垂直、平行或呈一定角度。

本发明进一步提供了一种分析装置，具有：所述的磁性颗粒分离转移装置、样本混合单元和检测单元，所述样本混合单元用于混合磁性颗粒、标记物和检测物，所述检测单元用于检测与所述磁性颗粒分离转移装置分离的磁性颗粒结合的标记物。

本发明还提供了上述分析装置的优选技术方案。

作为优选，所述标记物为UCP颗粒。所述标记物还可以采用金纳米粒子、有机荧光材料、酶、量子点等任何其它种类的检测标记物。

作为优选，所述检测单元具有一个检测窗口，所述检测窗口的形状和大小与所述吸附表面相同。

作为优选，所述检测单元与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接。

作为优选，所述可拆卸单元采用螺纹连接、卡扣连接、滑道连接或销连接。

本发明又进一步提供了一种磁性颗粒分离转移方法，包括如下步骤：

注入样本：将含有磁性颗粒的液体样本以流动注射的方式注入到上述的磁性颗粒分离转移装置的样本注入通道。

分离并收集磁性颗粒：液体样本通过样本分离通道，液体样本中的磁性颗粒吸附于磁吸附部的吸附表面。

转移磁性颗粒：取下磁吸附部，将磁吸附部的磁吸附表面通过可拆卸单元与检测单元对接。

作为优选，在所述分离并收集磁性颗粒步骤后，漂洗吸附表面。

作为优选，在所述分离并收集磁性颗粒步骤后，可以根据检测需要对吸附有磁性颗粒的吸附表面进行进一步的反应或处理。

作为优选，所述检测单元可以用于仪器分析或目测判断。

本发明所述的磁性颗粒粒度优选为纳米，但是，所述的磁性颗粒形状并不限于球状粒子，粒度并不限于微米或纳米，只要是带有磁性的颗粒都可以用于本发明。

本发明所述的可拆卸单元不限于采用滑道，还可以采用螺纹连接、卡扣连接、滑道连接或销连接等任何方便拆卸的组件。

本发明所述的混合单元以及支撑部形状并不限于试管状，材质并不限于玻璃、塑料等，只要能保持样本为液体可以是任何形状。

本发明所述的磁吸附部的吸附表面与样本分离通道的内表面相对形成容纳样本通过的间隙，可以是任何形状，但优选便于磁性颗粒的吸附，因此，可以是数毫米至数厘米的间隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：磁性颗粒分离转移装置一体化程度高，小巧易用，磁珠收集、漂洗与转移操作连贯性高、快速，实现了原位收集和原位检测，即可以重复使用，也可以一次性应用。可大大减少现场快速检测条件下的磁珠操作复杂性和时间。能够在短时间内富集和分离液体样本中吸附有待检测物和标记物的磁性颗粒。将本发明的磁性颗粒分离转移装置应用于食源性致病菌检测、生物战剂检测、农兽药残留检测等领域，液相体系中的免疫反应或核酸杂交反应，分布均一，类(准)均相，食源菌等抗原的抗原决定簇等空间结构完全暴露，数量多且完全分散的微纳米级磁性颗粒提供的高比表面积使免疫或核酸反应更充分、快速，受到外界环境影响较小，且基于抗原抗体(或核酸杂交)特异结合，特异性也很高。由于在是准均相的液相状态下对磁吸附部表面进行未反应物及杂质的漂洗，大大降低了非特异吸附的影响，可大大提高检测灵敏度。同时采用UCP颗粒标记，无本底无淬灭无漂白，更是极大的提高了检测灵敏度。在食源性致病菌等检测过程中可不增菌或者短暂增菌，与现有、传统技术方法相比缩短了整体检测时间。同时，由于本发明的磁性颗粒分离转移装置方便安装、拆卸以及可重复利用等特性，使得应用此磁性颗粒分离转移装置的设备便于携带、生产成本低，适于各种野外或应急情况的现场作业。

附图说明

图1是本发明的磁性颗粒分离转移装置的样本注入通道与吸附表面垂直安装的样本通道截面示意图；

图2是本发明的磁性颗粒分离转移装置的样本注入通道与吸附表面垂直安装的可拆卸单元连接截面示意图；

图3是本发明的磁性颗粒分离转移装置的第二种样本注入通道与吸附表面垂直安装的截面示意图；

图4是本发明的磁性颗粒分离转移装置的样本注入通道与吸附表面平行安装的截面示意图；

其中，1—支撑部，2—磁吸附部，3—可拆卸单元，11—样本注入通道，12—样本分离通道，21—吸附表面。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供的磁性颗粒分离转移装置，如图2所示，

包括支撑部1和设置有磁铁的磁吸附部2，支撑部1包括样本注入通道11和样本分离通道12，样本注入通道11与吸附表面21垂直。磁吸附部2的吸附表面21与所述样本分离通道12的内表面之间有5mm间隙，支撑部1与磁吸附部2通过可拆卸单元3相连接，可拆卸单元3设置于样本分离通道12，本实施例的可拆卸单元3采用滑道。

经过本实施例提供的磁性颗粒分离转移装置处理的样本的剩余废液，经由吸附表面21旁的两侧面排走，如图1所示。

磁吸附部2的内部设置有磁铁，磁吸附部2仅在吸附表面21具有吸附磁性颗粒的磁场。为了达到仅在吸附表面21具有吸附磁性颗粒的磁场的目的，磁铁设置在磁吸附部2内部的位置接近吸附表面21且尽量远离磁吸附部2的其他表面。

实施例2

本发明提供的磁性颗粒分离转移装置，如图3所示，

包括支撑部1和设置有磁铁的磁吸附部2，支撑部1包括样本注入通道11和样本分离通道12，样本注入通道11与吸附表面21垂直。磁吸附部2的吸附表面21与所述样本分离通道12的内表面之间有5mm间隙，支撑部1与磁吸附部2通过可拆卸单元3相连接，可拆卸单元3设置于样本分离通道12，本实施例的可拆卸单元3采用滑道。

经过本实施例提供的磁性颗粒分离转移装置处理的样本的剩余废液，经由吸附表面21旁的单侧面排走，如图3所示。

实施例3

本发明提供的磁性颗粒分离转移装置，如图4所示，

包括支撑部1和设置有磁铁的磁吸附部2，支撑部1包括样本注入通道11和样本分离通道12，样本注入通道11与吸附表面21垂直。磁吸附部2的吸附表面21与所述样本分离通道12的内表面之间有5mm间隙，支撑部1与磁吸附部2通过可拆卸单元3相连接，可拆卸单元3设置于样本分离通道12，本实施例的可拆卸单元3采用滑道。

经过本实施例提供的磁性颗粒分离转移装置处理的样本的剩余废液，经由吸附表面21直接排走，如图4所示。

实施例4

本实施例提供一种磁性颗粒分离转移方法，采用实施例1记载的磁性颗粒分离转移装置，包括如下步骤：

(1)注入样本：用注射器将含有磁性颗粒的液体样本注入到样本注入通道11中。

(2)分离并收集磁性颗粒：液体样本通过样本分离通道12，液体样本中的磁性颗粒吸附于磁吸附部2的吸附表面21。

(3)漂洗磁性颗粒：漂洗吸附有磁性颗粒的吸附表面21，吸附有目标检测物和标记物的磁性颗粒。

(4)转移磁性颗粒：手动取下带有滑道的磁吸附部2，将磁吸附部2的磁吸附表面21通过可拆卸单元3与检测仪器的检测窗口对接，完成磁性颗粒从分离装置到检测装置的转移。

实施例5

本实施例提供一种分析装置，包括实施例1提供的磁性颗粒分离转移装置、样本混合单元和检测单元。所述样本混合单元用于混合磁性颗粒、标记物和检测物，所述标记物采用UCP颗粒。所述检测单元用于检测与所述磁性颗粒分离转移装置分离的磁性颗粒结合的UCP颗粒。

所述检测单元具有一个检测窗口，所述检测窗口的形状和大小与吸附表面21相同。所述检测单元与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接，所述可拆卸单元与磁吸附部2相匹配。

应用本实施例提供的分析装置进行免疫检测。

第一步，免疫反应：将预处理的食品样本、单抗包被的磁球微粒、偶联单抗的UCP颗粒先后加入到反应容器中充分混匀，室温条件下孵育3分钟，得到反应完成物，即液体样本。充分免疫反应的时间可根据实际情况适当延长或缩短。

第二步，反应完成物的转移分离：用注射器从反应容器中吸取反应完成物，连接到本实施例提供的磁性颗粒分离转移装置，分离转移装置下放一废液缸。匀速缓慢将反应完成物推入装置中，然后再用另一注射器吸取漂洗液以同样注射的方式进行充分洗涤吸附表面21。取下磁吸附部2，在吸附表面21得到吸附有目标检测物和标记物的磁性颗粒。控制反应完成物的注入速度以使磁性复合物充分粘附到磁吸附部2的吸附表面21。

第三步，分离物的检测：将可拆卸的磁吸附部2卡进同样尺寸的试剂卡条中，然后进行检测。可使用980nm(根据UCP颗粒的成分不同，也可使用其它波长，如800nm,)红外激光笔对磁吸附部2的吸附表面21进行照射，如出现绿色可见光，结果即为阳性，否则为阴性；也可将试剂卡条插入上转发光免疫分析仪中，进行定量检测，如“结果”项显示为Y，则结果为10^YCFU/ml。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁性颗粒分离转移装置，包括支撑部和设置有磁铁的磁吸附部，其特征在于，所述支撑部包括样本注入通道和样本分离通道，所述磁吸附部的吸附表面与所述样本分离通道的内表面相对形成容纳样本通过的间隙，所述支撑部与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接。

2.根据权利要求1所述的磁性颗粒分离转移装置，其特征在于，所述磁铁设置于所述磁吸附部的内部，所述磁吸附部仅在所述吸附表面具有吸附磁性颗粒的磁场。

3.根据权利要求1或2任一项所述的磁性颗粒分离转移装置，其特征在于，所述可拆卸单元设置于所述样本分离通道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的磁性颗粒分离转移装置，其特征在于，所述样本注入通道与所述磁吸附部的吸附表面垂直、平行或呈一定角度。

5.一种分析装置，其特征在于，具有：权利要求1-4任一项所述的磁性颗粒分离转移装置、样本混合单元和检测单元，所述样本混合单元用于混合磁性颗粒、标记物和检测物，所述检测单元用于检测与所述磁性颗粒分离转移装置分离的磁性颗粒结合的标记物。

6.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述标记物为UCP颗粒。

7.根据权利要求5或6任一项所述的分析装置，其特征在于，所述检测单元具有一个检测窗口，所述检测窗口的形状和大小与所述吸附表面相同。

8.根据权利要求5-7任一项所述的分析装置，其特征在于，所述检测单元与所述磁吸附部通过可拆卸单元相连接。

9.根据权利要求1-4任一项所述的磁性颗粒分离转移装置或权利要求5-8任一项所述的分析装置，其特征在于，所述可拆卸单元采用螺纹连接、卡扣连接、滑道连接或销连接。

10.一种磁性颗粒分离转移方法，包括如下步骤：

注入样本：将含有磁性颗粒的液体样本以流动注射的方式注入到权利要求

1-4任一项所述的磁性颗粒分离转移装置的样本注入通道；

分离并收集磁性颗粒：液体样本通过样本分离通道，液体样本中的磁性颗粒吸附于磁吸附部的吸附表面；

转移磁性颗粒：取下磁吸附部，将磁吸附部的磁吸附表面与检测分析仪器对接。