CN108728347A - 一种基因检测装置 - Google Patents

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李婷婷
张桂兰
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    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种集提取、扩增和可视化检测一体的基因检测装置。所述装置包括注射器、DNA提取容器以及离心管；所述DNA提取容器顶端开口处覆盖有第一封口塞；所述DNA提取容器底端通过第二封口塞与所述离心管相连。本发明的方法适用于确定所有的靶核酸序列，能在密闭的条件下完成提取扩增及结果检测，检测完成后不打开密封的装置，可将其全部废弃于安全处，大大降低了污染的可能，且能迅速而可靠的确定特异性扩增靶核酸的存在与否。同时不需要离心机等大型仪器即可完成DNA提取步骤，整个装置成本很低，使用非常方便且不需笨重的辅助设备。

Description

一种基因检测装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种集提取、扩增和可视化检测一体的基因检测装置。
背景技术
近几年，随着人们对健康、环境的重视程度越来越高，与生命健康密切相关各项的病原体检测、产前诊断、食品安全检测变得越来越重要。目前，通过传统的核酸提取方法提取核酸，通过PCR的扩增的方法进行的分子检测是非常灵敏的、特异性的和信息化的。不幸的是，目前可用的核酸提取和核酸检测方法不适合在取样现场使用或在取样现场使用的实用性有限，原因在于其需要精巧的、笨重且昂贵的仪器、专业的实验室材料或依赖于使用干预的多个操作。大部分用于分子检测的样品被装运到集中式实验室，这导致获得所需要的信息需要长的周转时间。
因此，开展可用于现场检测(Point-of-care testing,POCT)的核酸检测装置是非常重要的。恒温核酸扩增技术的快速发展促进了核酸技术在POCT中的应用，它以无需高温变性、退火等步骤，对精密仪器依赖程度大大降低等优势，成为了POCT有效的技术手段。LAMP与RPA技术均可与荧光检测结合应用形成的可视化体系能够实现用肉眼直接对结果进行判断，非常适合资源匮乏地区的野外应用。
尽管目前已经研发开发了一些涉及及检测扩增的靶序列自动化系统，但目前的技术包括三个步骤。第一步为核酸提取，主要包括硫腈酸胍盐-苯酚-氯仿提取法到柱纯化技术，已被广泛地用于DNA和RNA的提取。但胍盐裂解法耗时长、效率低，并且由于采用苯酚等毒性有机溶剂，操作有一定的风险性。到目前为止，虽然在此基础上发展了很多核酸提取技术，但均没有克服耗时长、危险性大等诸多弊端。CTAB裂解法对产生大量多糖的生物体的核酸提取纯非常有用，如植物和某革兰氏阴性菌，但这种方法的缺点是实验步骤多，操作较繁琐。而酚抽提法的缺点操作繁琐，比较费时，而且使用有毒的有机溶剂苯酚对人员有一定的危害。第二步为核算扩增，在DNA扩增方面，PCR一直是应用最广泛的方法。实时荧光定量PCR检测有较高的灵敏度与特异性，并易于操作。但缺点是需要昂PC贵的检测荧光的仪器，对操作人员的要求较高。第三步是核酸检测，PCR反应具有强大的扩增效率，也正是其污染的原因，极微量的污染便可导致假阳性结果。因此，PCR检测微量感染因子时，一定要注意产物残留污染的问题，对临床实验室尤应如此。所以如何消除PCR假阳性结果则成了科研工作者们要解决的一大难题。核酸检测自动化方案不需要专门训练的人员，但设备非常昂贵且由于许多样本将由同一个设备加工因而仍可能存在污染。综上所述，由于现有技术的检测方法需要大型仪器以及扩增产物容易造成污染的缺陷，使得提取核酸进行扩增的诊断受到了很大的限制。
因此，如何克服上述缺陷成为本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明目的是克服现有技术不方便携带仪器，且需要对样品依次分步的进行提取、扩增、检测，步骤繁琐且不能观察检测结果的缺陷，提供了一种对靶核酸进行快速提取、扩增及检测一体化的便携式装置。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明涉及一种基因检测装置，包括注射器、DNA提取容器以及离心管；
所述DNA提取容器顶端开口处覆盖有第一封口塞；
所述DNA提取容器底端通过第二封口塞与所述离心管相连。
本发明的方法适用于确定所有的靶核酸序列，能在密闭的条件下完成提取扩增及结果检测，检测完成后不打开密封的装置，可将其全部废弃于安全处，大大降低了污染的可能，且能迅速而可靠的确定特异性扩增靶核酸的存在与否。同时不需要离心机等大型仪器即可完成DNA提取步骤，整个装置成本很低，使用非常方便且不需笨重的辅助设备。此方法操作简单，快速，检测成本低，可靠性高，对在生物学领域工作的技术人员来说，有着很大的帮助。由于核酸扩增检测技术的广泛使用，所以本发明的这项装置可以应用于所有需要使用核酸扩增检测技术法来检测的领域。如临床传染病病原体检测、食品致病菌检测及农业工业牧业等领域在基因水平上的种类鉴定和基因突变检测等方面的应用。
相较于一般的实验室操作，使用本发明的装置对样品进行核酸提取、扩增、检测可降低对操作者的生物危害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的基因检测装置的结构示意图。
附图标记：
注射器1；第一封口塞2；DNA提取容器3；第二封口塞4；离心管5。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明涉及一种基因检测装置，如图1所示，所述基因检测装置包括注射器1、DNA提取容器3以及离心管5；
所述DNA提取容器顶端开口处覆盖有第一封口塞2；
所述DNA提取容器底端通过第二封口塞4与所述离心管5相连。
所述第一封口塞2与第二封口塞4可与相应部分活动连接。
本发明是一种便携式装置，将核酸提取、特异的靶核酸扩增及可视化检测迅速而准确的进行，且样本不易被污染。
本装置可用于所有核酸及其衍生物，可用于鉴别相应于某些疾病的特异性核酸序列，并检测传染性疾病的治疗疗效，但不限于这些用途。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述离心管下端的形状与0.5mL、1.5mL或者2mL EP管的形状相同。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述离心管的容积可以为20μL～2000μL，还可以选择50μL、100μL、150μL、200μL、300μL、400μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1000μL、1200μL、1400μL、1500μL、1700μL、1900μL等。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述DNA提取容器为筒状，且开口处直径与所述离心管的上端开口直径相同。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述第一封口塞和所述第二封口塞中的至少一个为橡胶塞。
橡胶塞的材质可采用气密性好、洁净度好、化学稳定性好，且容易被针头穿透的材质，例如丁基胶塞等。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述注射器为活塞式注射器。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述注射器的管体处标记有刻度。
注射器管体处标记有刻度可以在注射器吸取液体时能够较为精确地定量。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述离心管为透明离心管。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述注射器和所述DNA提取容器中的至少一个由透明材质制得。
注射器、DNA提取容器、离心管的材质可以为塑料，例如聚乙烯(PE)，聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)等。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述离心管内存放有引物组、指示剂、dNTPs、水、酶以及反应缓冲液中的一种或多种。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述引物组为NASBA(核酸序列依赖性扩增技术)引物组、TMA(转录介导的核酸扩增技术)引物组、SDA(链置换核酸扩增技术)引物组、LAMP(环介导核酸扩增技术)引物组、HAD(解旋酶依赖等温核酸扩增技术)引物组、RPA/RAA引(重组酶聚合酶扩增技术)物组中的至少一种。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述指示剂选自SYBR Green I、EvaGreen、PicoGreen、Peko Green、碘化丙啶、钙黄绿素或羟基萘酚蓝中的一种。
可选的，所述酶根据引物组的选择；例如可选用DNA聚合酶，重组酶(如T4uvsX、E.coli recA等)、单链结合蛋白(如T4gp32等)和链置换DNA聚合酶(如B.subtilis Pol I、S.aureus Pol等)；
可选的，所述DNA聚合酶为Taq、Bst、Vent、Phi29、Pfu、Tru、Tth、Tl1、Tac、Tne、Tma、Tih、Tf1、Pwo、Kod、Sac、Sso、Poc、Pab、Mth、Pho、ES4DNA聚合酶、Klenow片段中的任一种。
可选的，如上所述的基因检测装置，所述DNA提取容器内存放有DNA提取试剂和/或裂解液。
所述裂解液用于裂解的样本可以是全血、组织、器官的一部分或者任何含有靶核酸序列的其他来源；样本取自人、动物或者植物，也可以是天然环境中的样本。
实施例
本实施例以羊肉掺假检测为例进行说明：
1实验材料
圆筒；1.5ml的离心管；橡胶塞；注射器；裂解液(137mM NaCl、2.7mM KCl、10mMNa2HPO4、2mM KH2PO4、10mM Tris-HCl与1mM EDTA)；RPA试剂；SYBR Green I或者EVA Green荧光染料；小型紫外手电筒；金属浴或者水浴锅
如图1所示，便携式装置包括一个长圆筒3和一个离心管5，长圆筒3和离心管5通过一个橡胶塞4密封相连。圆筒上面用另外一个橡胶塞2进行密封，此橡胶塞可以拿下来，将样品放在圆筒里，用橡胶塞密封，接着用注射器1吸取200μl配制好的裂解液，通过针头打入圆筒内对样品进行裂解，室温放置1min，吸取2μL上清液插入1.5ml含有反应成分的的离心管5中，进行扩增及肉眼检测。
实例2：样本提取系统
将样品放在圆筒中，盖上橡胶塞，使用注射器吸取200μL裂解液注入圆筒内，这种裂解液可以破坏细胞壁或者细胞膜并将基因样本暴露在溶液中，静置一分钟即可使用，吸取上清液作为扩增模板，继续注入1.5ml的含有反应溶液的离心管中。
实例3：核酸扩增
核酸恒温扩增技术的特点是扩增反应的全过程均在单一温度，无需专门的扩增仪器下进行，不像PCR反应那样，需要经历几十个温度变化的循环过程。恒温扩增技术的这一特点，使其支持用于本发明的便携式装置的等温扩增平台，而扩增所需的温度通过加热环来实现。例如RPA反应，将荧光染料、反应缓冲液等提前加入反应离心管中，将圆筒中提取的DNA模板通过注射器到试管中37-42℃下扩增20min。随着时间的曾长，荧光染料由于和双链DNA进行结合而产生较高的荧光信号，经紫外灯照射，发出荧光(SYBR Green I出现较强的绿色荧光)，若无扩增产物，则无荧光。
实例4：核酸检测
随着时间的增长，荧光染料由于和双链DNA进行结合而产生较高的荧光信号，经紫外灯照射，发出荧光(SYBR Green I出现较强的绿色荧光)，若无扩增产物，则无荧光。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基因检测装置，其特征在于，包括注射器、DNA提取容器以及离心管；
所述DNA提取容器顶端开口处覆盖有第一封口塞；
所述DNA提取容器底端通过第二封口塞与所述离心管相连。
2.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述DNA提取容器为筒状，且开口处直径与所述离心管的上端开口直径相同。
3.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述第一封口塞和所述第二封口塞中的至少一个为橡胶塞。
4.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述注射器的管体处标记有刻度。
5.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述离心管为透明离心管。
6.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述注射器和所述DNA提取容器中的至少一个由透明材质制得。
7.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述离心管内存放有引物组、指示剂、dNTPs、水、酶以及反应缓冲液中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的基因检测装置，其特征在于，所述引物组为NASBA引物组、TMA引物组、SDA引物组、LAMP引物组、HAD引物组、RPA/RAA引物组中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的基因检测装置，其特征在于，所述指示剂选自SYBR Green I、Eva Green、Pico Green、Peko Green、碘化丙啶、钙黄绿素或羟基萘酚蓝中的一种。
10.根据权利要求1所述的基因检测装置，其特征在于，所述DNA提取容器内存放有DNA提取试剂和/或裂解液。
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