CN107058286A - 基于磁珠法提取口腔样本基因组dna的试剂盒及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒及其使用方法,该试剂盒包括保存液、蛋白酶K溶液、裂解液、磁珠分散液、清洗液I、清洗液II和洗脱液。本发明的试剂盒操作简便,可使唾液或拭子基因组DNA提取工作效率得到大幅度提升;无需对唾液进行预处理,直接采用裂解液裂解唾液或拭子样本后,即可加入磁珠分散液结合基因组DNA,核酸提取得量高,适用于高通量实验。
Description
技术领域
本发明涉及一种试剂盒,具体涉及一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒及其使用方法。
背景技术
近年来,随着分子生物学的快速发展,研究者们对DNA的关注日益增加。无论是基因测序、PCR扩增,还是构建BCA文库等,都对DNA的浓度、纯度、一级结构的完整性有很高的要求,因此需要提取高品质的DNA和大量的DNA样本。但是基因组DNA样本传统上都是从血液中提取的。这种采血方法对被收集者会造成一定的伤害,带来痛苦,被大多数人所厌恶或拒绝。由于唾液和血液有一定的相似性,而且唾液中含有大量口腔脱落上皮细胞,通过采集唾液或者口腔拭子来收集口腔样本,是一种对人体无伤害、无痛苦的方法。而且随着精准医疗和体外诊断技术蓬勃发展,需要处理的样品量日益庞大,因此迫切需要开发高效、方便、可靠、高通量的唾液或拭子基因组DNA提取方法。
唾液基因组DNA的提取方法有很多,目前市场上商品化的主要是离心柱法,其原理是根据DNA与离心柱上所修饰化学基团之间的氢键、静电等作用力,在高盐溶液中离心柱特异性吸附DNA,漂洗蛋白质和其它杂质后,用低盐溶液洗脱得到基因组DNA。离心柱型试剂盒操作简单,缺点为需要在EP管中操作,需要反复的离心清洗后方可获得DNA产物,操作过程需要将离心柱频繁转出和转入EP管、并配合大量离心工作,导致操作时间随之增加并且需要大量人工,不适合大规模高通量DNA提取工作。
磁珠法的出现使得高通量快速提取不同体系的基因组DNA变成可能。其原理是磁珠表面修饰有特殊化学基团,在不同条件下可以对DNA分子形成特异性吸附或者解吸附作用,再加上其本身拥有顺磁性的特性,富集DNA后,在外加磁场作用下,可以方便、快捷地实现与母液分离的操作。这种富集DNA的方法不仅方法简单快速,而且容易实现商业化。而现有磁珠法仍做不到无需离心和高通量化的技术问题,并且现有技术中所使用的磁珠比表面积较小,密度较大,从而导致悬浮能力较差,捕获核酸的能力较弱,当样本中核酸含量很小时,磁珠无法高效捕获核酸。因此,需要开发一款以市场为导向、以磁珠法为基础、能够高通量快速高效提取唾液或拭子基因组DNA的试剂盒。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供了一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒及其使用方法。口腔样本包括唾液或口腔拭子样本。该试剂盒可以从唾液或拭子中提取高纯度基因组DNA,所得基因组DNA可直接应用于临床体外检测使用;且提取方法简便,无需离心,提取效率高,可用于高通量和自动化提取。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其包括有分别独立分装的保存液、蛋白酶K溶液、裂解液、磁珠分散液、清洗液I、清洗液II和洗脱液;
其中,所述保存液包含有Tris碱和螯合剂I;
所述裂解液包含有胍类化合物I、氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和螯合剂II;
所述磁珠分散液中包含有磁珠,该磁珠的内核为超顺磁性四氧化三铁,内核表面包覆有聚合物,该聚合物表面包覆有二氧化硅层,所述磁珠的粒径为50-100nm;
所述清洗液I包含有胍类化合物II和乙醇;
所述清洗液II为乙醇溶液;
所述洗脱液为Tris碱或去离子水。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述保存液中的螯合剂I选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾或其组合,螯合剂I的浓度为3-7mmol/L;所述保存液中Tris碱的浓度为5-15mmol/L。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述蛋白酶K溶液中蛋白酶K的浓度为18-22g/L。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述裂解液中的胍类化合物I选自盐酸胍、异硫氰酸胍或其组合,浓度为1-6mol/L;氯化钠的浓度为0.05-0.3mol/L;聚乙烯吡咯烷酮的百分比为0.5%-2%(w/v);十六烷基三甲基溴化铵的百分比为0.5%-2%(w/v);螯合剂II选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾或其组合,浓度为3-7mmol/L。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述磁珠分散液为磁珠浓度为10-35g/L的去离子水溶液。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述清洗液I中的胍类化合物II选自盐酸胍、异硫氰酸胍或其组合,浓度为0.5-2mol/L;所述清洗液I中乙醇的体积分数为40%-65%。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,所述清洗液II中乙醇的体积分数为70%-90%。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其中,当所述洗脱液含有Tris碱时,其Tris碱的浓度为3-7mmol/L。
一种如上任一项所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒的使用方法,其包括以下步骤:
步骤一:将口腔样本转移至反应容器中,加入蛋白酶K溶液和裂解液,混匀;
步骤二:将上述样本在58℃温浴;
步骤三:加入异丙醇和磁珠分散液,混匀;
步骤四:将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤五:加入清洗液I,高速涡旋,确保磁珠充分混匀;将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤六:加入清洗液II,高速涡旋,确保与磁珠充分混匀;将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,重复该步骤两次;
步骤七:将弃去上清液后的反应容器连同磁力架一起放入真空干燥箱中真空干燥;
步骤八:加入洗脱液,高速涡旋混匀,磁性分离去除磁珠,反应容器中的上清液中即含有目标基因组DNA。
优选的是,所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒的使用方法,其中,所述反应容器为EP管、48孔板或96孔板。
本发明的有益效果是:
1、样本采集方便,采集过程不会对人体造成伤害,被采集者无痛苦。
2、无需对样本进行过多前处理,即可开始提取唾液或拭子基因组DNA。
3、DNA提取纯度高、回收率高。
4、无需使用苯酚、氯仿等有机溶剂,对操作人员安全无毒副作用。
5、操作简单,无需离心,工作效率高,适用于高通量实验。
6、所用磁珠的粒径更小,比表面积更大,捕获核酸的能力更强;并且磁珠中间层为聚合物,密度更小,使得磁珠的悬浮能力更强,有利于结合核酸。
附图说明
图1为实施例1中从唾液原液或唾液稀释液中提取基因组DNA产物的电泳胶图(图1(a):从唾液原液中提取基因组DNA;图1(b)(1-6):从唾液稀释液中提取基因组DNA);采用市售的柱式法试剂盒从唾液稀释液中提取基因组DNA(图1(b)(7-12))。
图2为实施例2中从口腔拭子中提取基因组DNA产物的的电泳胶图。
图3为实施例3中从唾液原液中高通量提取基因组DNA产物的的电泳胶图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,包括:
保存液:7mmol/L的乙二胺四乙酸二钠、15mmol/L的Tris碱水溶液,pH值为7.0。具体配制方法:称取1.82g Tris碱和2.61g乙二胺四乙酸二钠,加入800mL的去离子水进行充分溶解,继续加入去离子水定容到1L,用浓盐酸调节pH值至7.0。
蛋白酶K溶液:22g/L的蛋白酶K溶液。具体配制方法:称取2.20g蛋白酶K,加入80mL去离子水溶解,继续加入去离子水定容到100mL。
裂解液:6mol/L的盐酸胍、0.3mol/L的氯化钠、2%(w/v)的聚乙烯吡咯烷酮、2%(w/v)的十六烷基三甲基溴化铵和7mmol/L的乙二胺四乙酸二钠的混合溶液。具体配制方法:称取573.18g盐酸胍、17.53g氯化钠、20g聚乙烯吡咯烷酮、20g十六烷基三甲基溴化铵和2.61g乙二胺四乙酸二钠,加入500mL去离子水搅拌溶解,继续加入去离子水定容到1L。
磁珠分散液:35g/L的磁珠水溶液,磁珠内核为四氧化三铁,粒径为100nm。具体配制方法:称取3.50g磁珠,加入到80mL去离子水中,超声分散,继续加去离子水定容到100mL,超声分散均匀。
清洗液I:2mol/L的盐酸胍和体积分数为65%的乙醇水溶液。具体配制方法:称取191.06g盐酸胍,加入500mL体积分数为65%的乙醇水溶液搅拌溶解,继续加入体积分数为65%的乙醇水溶液,定容至1L。
清洗液II:体积分数为90%乙醇水溶液。具体配制方法:量取900mL无水乙醇,加入100mL去离子水。
洗脱液:7mmol/L的Tris碱或去离子水,pH值为8.0。具体配制方法:称取0.85gTris碱,加入800mL去离子水进行充分溶解,继续加入去离子水定容到1L,用浓盐酸调节pH值至8.0。
使用上述试剂盒对3份唾液原液样本平行样和以唾液原液:唾液或拭子保存液分别为1:1、1:2、1:3、1:4、1:7或1:9稀释后的唾液样本基因组DNA进行提取:
步骤一:向200μL唾液样本中加入20μL蛋白酶K溶液和300μL裂解液,使溶液涡旋混匀;
步骤二:将上述样本58℃温浴15min,涡旋混匀数次,12000rpm短暂离心30s以去除管盖内壁的液滴,取全部上清转移至新的1.5mL EP管内;
步骤三:加入400μL异丙醇和100μL磁珠分散液,盖上盖子,剧烈摇晃数次,高速涡旋混合孵育5min;
步骤四:将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤五:加入800μL清洗液I,高速涡旋1min,确保磁珠充分混匀,清洗干净。将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤六:加入600μL清洗液II,高速涡旋1min,确保与磁珠充分混匀。将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,重复该步骤两次;
步骤七:将弃去上清液后的EP管放置在磁力架上,EP管连同磁力架一起放入事先准备好的45℃的真空干燥箱中,真空干燥8min;
步骤八:加入150μL洗脱液,高速涡旋混匀1min,将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,将EP管上清液转移至新的EP管中,EP管上清液中即获得目标基因组DNA。
实验同时对相同唾液稀释样本基因组DNA,使用市售的柱式法试剂盒进行了6份平行对照实验。
琼脂糖凝胶电泳检测:对所得唾液基因组DNA回收产物,分别取2μL上样,进行琼脂糖凝胶电泳,结果显示所获得基因组DNA产物条带清晰,无拖尾和杂带,表明提取的基因组DNA完整性好,且无其它DNA污染。图1(a)表明,采用本试剂盒所得结果平行性好;图1(b)表明采用本试剂盒所得基因组DNA条带亮度比同条件下的柱式法好。
OD值检测:使用超微量紫外-可见光分光光度计对所得基因组DNA回收产物进行了OD值检测(见表1和表2)。结果显示使用本方法对唾液基因组DNA进行提取得到的DNA产物含量高且纯度良好。由表2看出,采用本试剂盒提取的基因组DNA浓度优于对照柱式法试剂盒的提取浓度。
表1实施例1中从唾液原液平行样中提取基因组DNA产物的OD检测值
表2实施例1中从唾液稀释样本中提取基因组DNA产物的OD值检测值
注:样本1-6:本试剂盒及方法实验结果;样本7-12:柱式法实验结果。
实施例2
一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,包括:
保存液:3mmol/L的乙二胺四乙酸二钾、5mmol/L的Tris碱水溶液,pH值为7.0。具体配制方法:称取0.61g Tris碱和1.12g乙二胺四乙酸二钾,加入800mL的去离子水进行充分溶解,继续加入去离子水定容到1L,用浓盐酸调节pH值至7.0。
蛋白酶K溶液:18g/L的蛋白酶K溶液。具体配制方法:称取1.80g蛋白酶K,加入80mL去离子水溶解,继续加入去离子水定容到100mL。
裂解液:1mol/L的异硫氰酸胍、0.05mol/L的氯化钠、0.5%(w/v)的聚乙烯吡咯烷酮、0.5%(w/v)的十六烷基三甲基溴化铵和3mmol/L的乙二胺四乙酸二钾的混合溶液。具体配制方法:称取118.16g异硫氰酸胍、2.92g氯化钠、5g聚乙烯吡咯烷酮、5g十六烷基三甲基溴化铵和1.12g乙二胺四乙酸二钾,加入500mL去离子水搅拌溶解,继续加入去离子水定容到1L。
磁珠分散液:10g/L的磁珠水溶液,磁珠内核为四氧化三铁,粒径为50nm。具体配制方法:称取1.00g磁珠,加入到80mL去离子水中,超声分散,继续加去离子水定容到100mL,超声分散均匀。
清洗液I:0.5mol/L的异硫氰酸胍和体积分数为40%的异丙醇水溶液。具体配制方法:称取59.08g异硫氰酸胍,加入500mL体积分数为40%的异丙醇水溶液搅拌溶解,继续加入体积分数为40%的异丙醇水溶液,定容至1L。
清洗液II:体积分数为70%乙醇水溶液。具体配制方法:量取700mL无水乙醇,加入300mL去离子水。
洗脱液:3mmol/L的Tris碱或去离子水,pH值为8.0。具体配制方法:称取0.36gTris碱,加入800mL去离子水进行充分溶解,继续加入去离子水定容到1L,用浓盐酸调节pH值至8.0。
使用上述试剂盒对口腔拭子基因组DNA进行提取:
步骤一:用剪刀将口腔拭子棉头剪下或者将塑料的刮头折断,移至1.5mLEP管中,加入200μL保存液、20μL蛋白酶K溶液和200μL裂解液,使溶液涡旋混匀;
步骤二:将上述样本58℃温浴15min,涡旋混匀数次,12000rpm短暂离心30s以去除管盖内壁的液滴,取全部上清转移至新的1.5mL EP管内;
步骤三:加入300μL异丙醇和80μL磁珠分散液,盖上盖子,剧烈摇晃数次,高速涡旋混合孵育5min;
步骤四:将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤五:加入700μL清洗液I,高速涡旋1min,确保磁珠充分混匀,清洗干净。将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤六:加入700μL清洗液II,高速涡旋1min,确保与磁珠充分混匀。将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,重复该步骤两次;
步骤七:将弃去上清液后的EP管放置在磁力架上,EP管连同磁力架一起放入事先准备好的45℃的真空干燥箱中,真空干燥8min;
步骤八:加入200μL洗脱液或去离子水,高速涡旋混匀1min,将EP管置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,将EP管上清液转移至新的EP管中,EP管上清液中即获得目标基因组DNA。
琼脂糖凝胶电泳检测:对所得10份口腔拭子基因组DNA回收产物,分别取2μL上样,进行琼脂糖凝胶电泳,胶图(见图2)显示所获得口腔拭子基因组DNA产物条带清晰,无拖尾和杂带,表明提取的基因组DNA完整性好,且无其它DNA污染。
OD值检测:使用超微量紫外-可见光分光光度计对10份口腔拭子基因组DNA回收产物进行了OD值检测(见表3)。检测结果显示使用本方法对口腔拭子基因组DNA进行提取得到的DNA产物含量高且纯度良好。
表3实施例2中从口腔拭子中提取基因组DNA产物的OD检测值
实施例3
使用实施例1的试剂盒对27份唾液基因组DNA进行高通量提取实验:
步骤一:用多通道自动移液器按顺序向48孔板中加入200μL唾液样本、20μL蛋白酶K溶液和300μL裂解液,平行27份样品,涡旋混匀;
步骤二:将上述样本置于58℃温浴15min,期间轻轻晃动数次;
步骤三:取出48孔板,用多通道自动移液器向27个样本孔中分别加入400μL异丙醇和100μL磁珠分散液,将48孔板置于涡旋混合仪上,高速涡旋混合孵育5min;
步骤四:将48孔板放置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,然后呈倒扣状态置于吸水纸上,彻底去除残留上清液;
步骤五:将48孔板从磁力架上取下,用多通道自动移液器向样本孔中分别加入800μL清洗液I,高速涡旋1min,确保磁珠充分混匀,清洗干净。将48孔板置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,然后呈倒扣状态置于吸水纸上,彻底去除残留上清液;
步骤六:将48孔板从磁力架上取下,用多通道自动移液器向样本孔中分别加入600μL清洗液II,高速涡旋1min,确保与磁珠充分混匀。将48孔板置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,然后呈倒扣状态置于吸水纸上,彻底去除残留上清液,重复该步骤两次;
步骤七:将弃去上清液后的48孔板放置在磁力架上,一起放入事先准备好的45℃的真空干燥箱中,真空干燥8min;
步骤八:取出48孔板,用多通道自动移液器向样本孔中分别加入150μL洗脱液或去离子水,高速涡旋混匀1min,将48孔板置于磁力架上,静置30~90s,待磁珠被完全吸附后,用多通道自动移液器转移上清液至PCR板中,即获得目标基因组DNA。
琼脂糖凝胶电泳检测:对所得27份唾液基因组DNA回收产物,分别取2μL上样,进行琼脂糖凝胶电泳,胶图(见图3)显示所获得唾液基因组DNA产物平行性好,条带清晰,无拖尾和杂带,表明提取的基因组DNA完整性好,且无其它DNA污染。
OD值检测:使用超微量紫外-可见光分光光度计对27份唾液基因组DNA回收产物进行了OD值检测(见表4)。检测结果显示使用本方法对唾液基因组DNA进行提取得到的DNA产物含量高且纯度良好,说明该试剂盒适用于高通量提取基因组DNA。
表4实施例3中从唾液中高通量提取基因组DNA产物的OD检测值
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,包括有分别独立分装的保存液、蛋白酶K溶液、裂解液、磁珠分散液、清洗液I、清洗液II和洗脱液;
其中,所述保存液包含有Tris碱和螯合剂I;
所述裂解液包含有胍类化合物I、氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和螯合剂II;
所述磁珠分散液中包含有磁珠,该磁珠的内核为超顺磁性四氧化三铁,内核表面包覆有聚合物,该聚合物表面包覆有二氧化硅层,所述磁珠的粒径为50-100nm;
所述清洗液I包含有胍类化合物II和乙醇;
所述清洗液II为乙醇溶液;
所述洗脱液为Tris碱或去离子水。
2.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述保存液中的螯合剂I选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾或其组合,螯合剂I的浓度为3-7mmol/L;所述保存液中Tris碱的浓度为5-15mmol/L。
3.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述蛋白酶K溶液中蛋白酶K的浓度为18-22g/L。
4.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述裂解液中的胍类化合物I选自盐酸胍、异硫氰酸胍或其组合,浓度为1-6mol/L;氯化钠的浓度为0.05-0.3mol/L;聚乙烯吡咯烷酮的百分比为0.5%-2%(w/v);十六烷基三甲基溴化铵的百分比为0.5%-2%(w/v);螯合剂II选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾或其组合,浓度为3-7mmol/L。
5.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述磁珠分散液为磁珠浓度为10-35g/L的去离子水溶液。
6.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述清洗液I中的胍类化合物II选自盐酸胍、异硫氰酸胍或其组合,浓度为0.5-2mol/L;所述清洗液I中乙醇的体积分数为40%-65%。
7.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,所述清洗液II中乙醇的体积分数为70%-90%。
8.如权利要求1所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒,其特征在于,当所述洗脱液含有Tris碱时,其Tris碱的浓度为3-7mmol/L。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将口腔样本转移至反应容器中,加入蛋白酶K溶液和裂解液,混匀;
步骤二:将上述样本在58℃温浴;
步骤三:加入异丙醇和磁珠分散液,混匀;
步骤四:将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤五:加入清洗液I,高速涡旋,确保磁珠充分混匀;将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液;
步骤六:加入清洗液II,高速涡旋,确保与磁珠充分混匀;将反应容器置于磁力架上,磁性分离,待磁珠被完全吸附后,倾倒弃去上清液,重复该步骤两次;
步骤七:将弃去上清液后的反应容器连同磁力架一起放入真空干燥箱中真空干燥;
步骤八:加入洗脱液,高速涡旋混匀,磁性分离去除磁珠,反应容器中的上清液中即含有目标基因组DNA。
10.如权利要求9所述的基于磁珠法提取口腔样本基因组DNA的试剂盒的使用方法,其特征在于,所述反应容器为EP管、48孔板或96孔板。
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