CN109456880B - 核酸现场快速提取管及其使用方法 - Google Patents

核酸现场快速提取管及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种核酸现场快速提取管及其使用方法，包括：推杆、中空的主管体以及核酸吸附装置，其中推杆嵌套于主管体内；独立于主管体设置的至少一个储液室，其中储液室与主管体连通；控制阀，如此设置以控制储液室与主管体的连通和/或非连通状态。本发明提供的核酸提取装置，简单便携，可在20‑30分钟内完成从组织样品处理到核酸的快速提取纯化，特别适用于养殖场、口岸等易于出现疫情的临床一线检测中大量样品的快速初筛工作，同时独立设置的储液室还可避免试剂或样品的交叉感染，有利于提高核酸纯度。

Description

核酸现场快速提取管及其使用方法
技术领域
本发明涉及分子生物学仪器设备领域，具体涉及一种核酸现场快速提取管及其使用方法。
背景技术
一般来说，核酸提取需要多步骤的工作，首先需要对细胞、组织材料等生物样本材料进行破碎处理，失活核酸酶，释放核酸，进而除去蛋白、多糖、脂类等其他组织或者细胞成分，从而获得高质量核酸。
自1869年，瑞士医师Friedrich Miescher首次从细胞中成功提取DNA到上个世纪90年代，核酸提取就一直是一件繁琐、费时、需要使用有毒试剂的工作。直到近年来，随着固相吸附技术的出现以及生物化学的发展，极大地缓解了这一难题。然而，适用于现场的便携式核酸快速提取方法仍是目前核酸提取领域的瓶颈。
目前，根据提取方法的不同，可将核酸提取技术分为液相提取与固相提取两类。其中，固相提取又可分为非磁性固相提取和磁分离。
1.液相提取
液相提取是指通过物理或化学方法破碎细胞或组织，而后利用核酸与其他细胞或组织成分化学性质的不同，加入不同的溶剂，通过反复离心、溶解和沉淀，进而达到提取核酸的目的，是目前比较常用的方法。液相提取主要有CsCl梯度离心法、CTAB提取法、碱裂解、异硫氰酸胍－苯酚－氯仿提取法等。液相提取多需要较为繁琐的手动操作步骤，对人员的技术及经验要求较高，在操作过程中较易产生操作失误，从而导致最终产物中混入各种杂质以及核酸物质的损失，重复性较差。
2.固相提取
非磁性固相提取：固相提取法主要是利用固相吸附剂(比如二氧化硅、磁性颗粒、硅藻土、玻璃纤维、阴离子交换载体等)与核酸间的静电、亲和、离子交换或氢键等相互作用，从而达到分离核酸的目的。相比于传统的提取方法，固相提取技术具有快速高效的优点，而且能够克服液相提取中有机相与水相的不完全分离的缺点。非磁性固相提取核酸主要以离心柱层析的方式进行，通过离心作用，从而达到分离吸附核酸的目的。固相提取过程一般分为裂解、结合、清洗、洗脱四个步骤，相比于传统的方法，这种方法能够大大缩短核酸的提取时间。如今众多核酸提取试剂盒即基于此方法发展而来。该方法的不足之处在于，必须借助离心机进行，当进行大量样品的操作时，无法避免交叉污染的产生，易造成假阳性结果。
磁分离：用于核酸分离的磁性颗粒需具有超顺磁性和表面功能性基团这两个将性。首先，超顺磁性，保证可通过外加磁场控制磁性颗粒的聚集与分散：其次，磁性颗粒表面的功能性基团，在一定条件下与核酸分子发生作用，富集核酸。应用磁性颗粒进行核酸提取主要包括三个过程：一、核酸分子与磁性颗粒结合，形成磁性颗粒-核酸复合物；二、在外加磁场的作用下，分离磁性颗粒－核酸复合物；三、核酸洗脱。此外，需要有磁性颗粒与核酸分子结合和分离的溶液环境。比如，Fe3O4磁性纳米颗粒可在PEG-6000和氯化纳的条件下富集细胞裂解液中的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)。目前，各种不同修饰的磁性颗粒被研巧用于脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)的提取、分离与富集。例如，二氧化珪包裹的磁性颗粒、羧基化磁性纳米颗粒、明胶包裹的磁性纳米颗粒、甲基丙稀酸修饰的磁性纳米颗粒等分别用于提取玉米、牛奶、细菌或病毒中的DNA、RNA。本方法技术成本较高，市场上的相关试剂盒价格昂贵，虽然提取到的核酸较纯，但多针对微量样品，且提取到的核酸总量较少，并不适用于临床检测。
3.核酸的自动化提取系统
设计自动化提取系统的初衷在于处理高生产量的样品，能帮助简化核酸的提取。该系统多适用于大中型实验室，可大大减少工作时间，降低工人成本，提高工人自身安全，增加结果的再现性，提高获得核酸的质量，它已成为提高实验室效率的关键方法。它使用顺磁性颗粒处理系统来处理样品，避免样品间的交叉污染，仅需几个简单的步骤：试剂管中加入液体样品；将试剂管放入机器中；按启动按钮，最后用洗脱液洗脱。因此从幵始到结束整个提取过程大约仅需要分钟。
该系统需要昂贵的仪器支撑，检测样品所需的试剂成本亦较高，养殖场、口岸等现场检测实验室一般条件较为简易，无法实现该系统的普及及日常维护。
目前，国内外实验室常用的核酸提取方法即为离心柱层析法，相关试剂盒也已相当成熟，其操作过程中多步都需要借助高速离心机的帮助才能进行，且过程中需反复打开管盖进行各成分液体的加入，组织样品的研磨等也需要额外的仪器设备进行，物品的准备及操作均较为复杂。目前核酸提取技术多局限于实验室之内，对于养殖场、口岸等疫病检测一线而言，其检测工作具有样品量巨大、操作环境简单、大型仪器设备缺乏、耗材处理不便、操作人员不够专业等困难，而疫情的及时发现对防控而言至关重要，因此疫病检测工作又面临“检得快”、“检得准”的高要求，目前并无适用的、成熟配套的核酸快速提取方式，而动物疫情往往起源或来源于这些养殖场或口岸一线，研发一种快速、便携、一管式的核酸提取装置及方法并与同样适配的核酸扩增技术相结合，对于疫病监测及防控而言意义重大。
综上而言，研发一种快速高效的核酸提取方法，与目前日益成熟的核酸快速扩增方法(如环介导等温扩增技术、重组酶聚合酶扩增技术等)相配套应用于临床一线的疫病检测工作中，对于疫病的快速筛查、防控措施的及时制定及实施而言具有重大的现实意义，可最大限度的减少人力、物力及时间成本的投入，社会效益、经济效益显著。
公布号CN106318865A的中国发明专利申请公开了一种核酸提取与基因扩增的便携装置，包括多功能热盖和内部分别预存裂解液、缓冲液、第一PCR反应试剂和第二PCR反应试剂的四个独立的腔体，使用时，将试剂腔依次接入四个独立腔以注入腔体内的试剂。该装置将反应腔依次接入储液腔的接口，仍会造成交叉污染，同时加入的液体并没有排出，提取核酸的纯度较低。
公布号CN108220125A的中国发明专利申请公开了一种核酸快速提取装置，包括推杆、中空的管体和储液室，管体内设有固定在底部的突出结构，储液室置于管体内部，储液室底部设置有液体释放机构，突出结构与液体释放结构配合以释放储液室内部的液体。该装置采用一管式提取核酸，但其结构复杂，加液的顺序只能是固定地由下到上，推拉推杆的时候必须注意不能一次推到底，否则在残留液体未排干净的情况下把位于上部的储液室捅破，并且其进样和出样口位于同一侧，从出样口收集核酸时会造成一定损失。
发明内容
为了解决现有技术中存在的核酸提取仪器结构复杂、易造成交叉污染、诊断周期长、价格昂贵、不适用于动物疫情一线的现场诊断等问题，一方面，本发明提供了一种核酸提取装置，包括：推杆、中空的主管体以及核酸吸附装置，其中，推杆嵌套于主管体内；独立于主管体设置的至少一个储液室，其中储液室与主管体连通；控制阀，其中，控制阀的设置是为了控制储液室与主管体的连通和/或非连通状态。
进一步地，控制阀设置在储液室与主管体的连接处。
更进一步地，储液室与主管体通过连通管连接，其中，控制阀设置在连通管上，优选设置在靠近储液室的连接处，或设置在靠近主管体的连接处。
在一种实施方式中，储液室与主管体通过连通管连接，控制阀可位于连通管的内部，此时优选将控制阀设在连通管与储液室的连接处，如此设置有利于当储液室与主管体处于连通状态时，储液室里的液体快速流出；或优选设在连通管与主管体的连接处，如此设置可避免连通管内残留的液体暴露在空气中，更有利于避免交叉污染。在另一种实施方式中，控制阀也可径向穿过连通管，以控制储液室与主管体的连通和/或非连通状态，此时控制阀可设在连通管中间的任意位置。
在其他的实施方式中，储液室可与主管体直接连接，中间不设置连通管，此时，控制阀可设置在储液室与主管体的连接处。
进一步地，控制阀为单向阀或二通活塞。在优选的实施方式中，为了有效控制储液室的开闭，使得在储液室与主管体处于非连通状态时是密闭的，控制阀优选单向阀或二通活塞，特别优选单向阀。单向阀的设置除了可以控制储液室的开闭外，还可以在主管体内的液面高于储液室的高度时，防止主管体内的液体回流。
进一步地，储液室的数量为1-10个，更优选2-8个，特别优选，4-6个。其中，不同储液室分别与主管体独立的连接。
进一步地，储液室内置有裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液中的任意一种。优选的，储液室的数目为4个，分别内置裂解液、结合液、漂洗液和洗脱液。
其中，裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液是核酸提取常用的缓冲液，各缓冲液是预存在储液室内的，优选地，至少一个储液室与主管体通过连通管连接，每个储液室预存一种缓冲液。更优选地，储液室分布于主管体的两侧并分别与主管体通过连通管连接。由于储液室是独立于主管体设置的，各储液室之间并不连通，因此可有效预防交叉污染。
在一种实施方式中，沿主管体径向的一侧由左至右依次设有第一储液室和第二储液室，另一侧由左至右依次设有第三储液室和第四储液室，四个储液室可分别含有核酸裂解缓冲液、核酸结合缓冲液、核酸漂洗缓冲液以及核酸洗脱缓冲液，由于四个储液室是独立设置的，因此各缓冲液位于哪个储液室没有硬性要求，此时在储液室外壁做好标记即可。
在一种实施方式中，储液室与连通管可拆卸连接。在另一种实施方式中，储液室和连通管也可以是一体成型的，此时若向储液室内预存缓冲液，可用注射器向储液室内注射后封口即可。
进一步地，储液室至少部分材质为弹性材料。优选，储液室侧壁的材质为弹性材料，更优选，储液室为室壁较薄的弹性材料。其中，所述弹性材料为可刺破的弹性材料，更优选的，所述弹性材料选自橡胶、塑料。
在一种实施方式中，储液室优选为室壁较薄的塑料材质，如此设置一是在控制阀为单向阀时方便挤压储液室，二是在向内有裂解液的储液室加样时，可用注射器刺破储液室壁注射加样。此时储液室由于独立于主管体，因此其形状并不受其他结构限制，优选为瓶状，更优选的，瓶状的储液室侧壁为环形褶皱结构，更有利于瓶体的挤压，使储液室内的液体流入主管体。
优选的，储液室与主管体固定连接或者可拆卸连接。其中更优选可拆卸连接，以使得在制备该装置时可预存缓冲液。
进一步地，核酸吸附装置固定的设置在主管体的底部或可拆卸的设置在主管体的底部，其中更优选固定设置在主管体底部，以防止吸附管内液体过多或在推杆推动的压力下从连接处渗出。
优选的，核酸提取装置为注射器结构。其中，推杆下部设置胶塞，以使得推拉形成将吸附装置的液体排出的压力。在一种实施方式中，储液室与主管体的连接位置位于主管体的中下部，优选下部，如此设置以减少残留在吸附装置内壁的液体，减少核酸的损失，避免交叉污染。
在一种实施方式中，连通管与储液室连接的位置高于连通管与主管体连接的位置。如此设置有利于增大储液室内液体的势能，当单向阀或二通活塞打开使得储液室与主管体处于连通状态时，储液室里的液体能够快速流出。
在一种实施方式中，连通管内壁设有导流管或导流槽。如此设置有利于储液室内的液体快速流入主管体内，减少在连通管管壁的残留。其中，导流槽可以是直线型，也可以是螺旋型。
在一种实施方式中，核酸吸附装置为内部设有可捕获核酸的硅质材料的吸附管，优选的，硅质材料包括硅胶、二氧化硅、氧化硅、玻璃粉、烷基二氧化硅、硅酸铝中的一种或多种，更优选，硅质材料为硅质吸附膜。采用硅质吸附膜作为核酸的特异性吸附材料，而对其他生物材料基本不吸附，可以保障最大程度地回收样品中的DNA和/或RNA，同时去除其他杂质。
在一种实施方式中，储液室的底部、主管体的底部以及吸附管的底部均为漏斗状，可以有利于液体的集中，减少核酸损失，提高核酸得率。
另一方面，本发明还提出了上述核酸提取装置在核酸提取中的应用。优选的，核酸为DNA和/或RNA。
另一方面，本发明还提出了一种对核酸进行检测和/或扩增的方法，具体包括：利用上述核酸提取装置提取核酸；对提取得到的核酸进行检测和/或扩增。优选的，检测和/或扩增包括电泳检测、聚合酶链式反应扩增(polymerase chain reaction，PCR)、环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification，LAMP)、重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification，RPA)和/或逆转录聚合酶链式反应扩增。
另一方面，本发明还提供了所述核酸提取装置的使用方法。
在利用上述核酸提取装置提取核酸时，包括将待处理的样品直接加到储液室的步骤；更优选的，可以将储液室的室壁刺破，将待处理的样品通过刺破处加到储液室中。在一个实施方式中，可以采用注射器将待处理样品注入储液室内；优选的，在拔出注射器针头后，再将针孔密封。
进一步地，所述核酸装置的使用方法还包括挤压储液室瓶壁的使内部液体进入主管体的步骤；优选地，外力挤压储液室瓶壁，使其内部液体流经单向阀进入主管体。
进一步地，所述核酸装置的使用方法还包括推拉推杆，使液体经过吸附装置并被排出的步骤；优选地，所述步骤具体为缓慢下推推杆，使液体缓慢经过吸附管内的硅胶膜，再反复推拉推杆，使主管体内的液体尽量完全排出；更优选地，当进入核酸装置的液体为非洗脱液时，排出的是废液，当进入核酸装置的液体为洗脱液时，排出的液体为纯净的核酸，需回收。
另一方面，本发明还提供了一种所述核酸提取装置的制备方法，包括制备推杆、中空的主管体、储液室以及核酸吸附装置的步骤，其中，推杆嵌套于主管体内，独立于主管体设置的至少一个储液室，储液室与主管体连通。核酸提取装置还包括控制阀，以控制储液室与主管体的连通和/或非连通状态。
其中，待提取核酸的样品可以只经过预处理，也可以已经进行过裂解处理。当进入提取装置的样品是已经进行过裂解处理的样品时，可直接由推杆的开口处送进主管体底部的吸附装置中，再推拉推杆排出废液后，继续向吸附装置滴加其他缓冲液。在另一种实施方式中，裂解液也可以是高盐、低PH值的环境，此时吸附装置内的硅胶膜可以特异性结合样品中的质粒DNA，不再需要加入结合液，直接向吸附装置内加漂洗液即可。由此可见，本发明提供的核酸提取装置的使用方式非常灵活。
此外需要说明的是，使用本发明所提供的核酸提取装置进行核酸提取，其用于核酸提取的相关试剂(如裂解液、漂洗液、洗脱液等)、浓度、各成分的作用及经过硅胶吸附膜的顺序等，均由目前较为成熟的核酸提取法总结提炼而来，然而本发明的应用场景并不局限于此。在本申请的教导下，本领域技术人员还可以进行替换和/或变换，如：将本装置结合其他的裂解液、漂洗液、洗脱液或成熟的核酸提取试剂盒(如Trizol法、酚氯仿抽提法、碱裂解法等)进行核酸提取或其他成分的提取，如提取蛋白质；或者，由于储液室是独立设置的，还可以增加与主管体相连接的储液室数量，进行更复杂、更多液体试剂的加液操作。
通过本发明能够带来如下有益效果：
本发明提供的核酸提取装置，采用与非磁性固相提取技术中的离心柱层析法相同的原理，可完整地进行核酸提取中的裂解、结合、漂洗、洗脱四个步骤，快速获得高纯度的核酸。本装置的优势在于：
1、结构简单，易于操作，便于携带，不再使用高速离心机等现有技术中必备的提取仪器，更无须专业技术人员、大型仪器设备和严格的实验室环境，即可在15-30分钟内完成从组织样品处理到核酸的快速提取纯化，再配合目前的快速核酸扩增技术，如可视化的环介导等温扩增检测方法，可使整个核酸检测周期缩减至1个小时左右，特别适用于养殖场、口岸等易于出现疫情的临床一线检测中大量样品的快速初筛工作。
2、本装置的储液室独立设置且分别与主管体连通，核酸提取所用到的各试剂均密闭于储液室内部，有效避免了样品或试剂间的交叉污染问题，整个操作过程主要利用推杆的上下推动，使得核酸被特异性捕获在吸附管上，废液被及时排出，最终达到纯化核酸的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明优选实施例的立体图；
图2为本发明优选实施例的剖面图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明优选实施例的使用流程图；
图中：1、推杆；2、胶塞；3、主管体；4、吸附管；5、出液口；6、控制阀；7、连通管；8、第一储液室；9、第二储液室；10、第三储液室；11、第四储液室；12、单向阀；121、液体入口；122、第一密封圈；123、第二密封圈；124、阀门内柱；125、阀门弹簧；126、液体出口；127、阀体。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以实施例的方式进行详细说明。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种核酸提取装置，包括：中空的主管体3，主管体3内部嵌套有底部设有胶塞2的推杆1，设于主管体3底部的吸附装置，在本实施例中，吸附装置为吸附管4。其中，吸附管4的一端与主管体3连通，另一端设有出液口5，用于排出废液和收集捕获的核酸。优选的，管体整体的结构设置类似于注射器，推杆1可带动胶塞2在主管体3内上下推动，以使得推拉形成将吸附装置的液体排出的压力。
本实施例所述装置还包括独立于主管体3设置的储液室，其中，储液室通过连接在主管体3侧壁的连通管7与主管体3连通，连通管7上设有控制阀6，以控制储液室与主管体3的连通和/或非连通状态。
在一种实施方式中，储液室与主管体3通过连通管7连接，控制阀6可位于连通管7的内部，此时优选将控制阀6设在连通管7与储液室的连接处，如此设置有利于当储液室与主管体3处于连通状态时，储液室里的液体快速流出；或优选设在连通管7与主管体3的连接处，如此设置是为了避免连通管7内残留的液体暴露在空气中，更有利于避免交叉污染。在另一种实施方式中，控制阀6也可径向穿过连通管，以控制储液室与主管体3的连通和/或非连通状态，此时控制阀6可设在连通管7中间的任意位置。
储液室内置有裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液中的任意一种。其中，裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液是核酸提取常用的缓冲液，各缓冲液是预存在储液室内的，在优选的实施方式中，至少一个储液室与主管体3通过连通管7连接，每个储液室预存一种缓冲液，更优选地，储液室分布于主管体3的两侧并分别与主管体3通过连通管7连接。由于储液室是独立于主管体3设置的，各储液室之间并不连通，可有效预防交叉污染。
在一种实施方式中，储液室与主管体3的连接位置位于主管体3的中下部，优选下部，如此设置以减少残留在吸附装置内壁的液体，减少核酸的损失，避免交叉污染。
优选的，储液室的数量为1-10个，更优选2-8个，特别优选，4-6个。其中，不同储液室分别与主管体独立的连接。
在本实施例中设置了4个储液室，且平均分布于主管体3的左右两侧，从左到右依次为第一储液室8、第二储液室9、第三储液室10和第四储液室11，并分别预存有核酸裂解缓冲液、核酸结合缓冲液、核酸漂洗缓冲液和核酸洗脱缓冲液，由于四个储液室是独立设置的，因此各缓冲液位于哪个储液室没有硬性要求，此时在储液室外壁做好标记即可。
在一种实施方式中，储液室与主管体3通过连通管7连接，控制储液室与主管体3的连通和/或非连通状态的控制阀6可设在连通管7与储液室连接处，可设在连通管7与主管体3的连接处，也可设在连通管7中间的任意位置。优选地，储液室与连通管7可拆卸连接，以使得在制备该装置时可向储液室预存缓冲液。在另一种实施方式中，储液室和连通管7也可以是一体成型的，此时若向储液室内预存缓冲液，可用注射器向储液室内注射后封口即可。
优选的，控制阀6可设在连通管7与储液室的连接处，即储液室与连通管7通过控制阀6连接，如此设置有利于当储液室与主管体3处于连通状态时储液室里的液体能够快速流出。其中，为了有效控制储液室的开闭，使得在储液室与主管体3处于非连通状态时是密闭的，控制阀6优选单向阀或二通活塞，如图2所示，在本实施例中，特别优选单向阀。
如图3所示，本实施例中的单向阀12包括中空的阀体127，阀体127上端开口为液体入口121，下端开口为液体出口126。阀体127与连通管8之间设有第一密封圈122，用于防止液体在液体入口121关闭时从储液室中渗漏。阀体127内部设有外侧包被有阀门弹簧125的阀门内柱124，阀门内柱124与阀体127之间设有第二密封圈123，用于防止液体由储液室与单向阀12连接处的缝隙中流出。阀门弹簧125用于支撑阀门内柱124，使液体入口121在常态下处于封闭状态。
在阀门弹簧125的支撑作用下，阀门内柱124向上顶住以封闭液体入口121，当储液室内的压力大于阀门弹簧125的支撑力时，阀门内柱124下降，液体可由阀门穿过，从液体出口126流出。而当主管体3内的液面高于储液室的高度时，液体出口126的压力使得阀门内柱124向上顶起，封闭液体入口121，使液体无法逆流。如此设置除了可以控制储液室的开闭外，还可以在主管体3内的液面高于储液室的高度时，防止主管体3内的液体回流。
在另一种实施方式中，控制阀6还可以是二通活塞，优选的，为了保证储液室内的气密性，二通活塞优选为四氟材质，或涂抹凡士林。当需要加入储液室内的试剂时，旋转二通活塞使储液室与连通管7连通即可。如此设置除了可以控制储液室的开闭外，还可以控制进入主管体3内的液体的体积，此时储液室外壁优选设有刻度。
其中，储液室至少部分材质为弹性材料，优选，储液室侧壁的材质为弹性材料，更优选，储液室为室壁较薄的弹性材料。
在一种实施方式中，储液室优选为室壁较薄的塑料材质，一是在控制阀为单向阀时方便挤压储液室，二是在向内有裂解液的储液室加样时，可用注射器刺破储液室壁注射加样。此时储液室由于独立于主管体，因此其形状并不受其他结构限制，优选为瓶状，更优选的，瓶状的储液室侧壁为环形褶皱结构，更有利于瓶体的挤压，使储液室内的液体流入主管体。
在优选的实施方式中，连通管7与储液室连接的位置高于连通管7与主管体3连接的位置。如此设置有利于增大储液室内液体的势能，当单向阀或二通活塞打开使得储液室与主管体处于连通状态时，储液室里的液体能够快速流出。连通管7的内壁还可设有导流管或导流槽。如此设置有利于储液室内的液体快速流入主管体内，减少在连通管管壁的残留。其中，导流槽可以是直线型，也可以是螺旋型。
如图2所示，吸附管4内设有可捕获核酸的硅质材料，优选，所述硅质材料包括硅胶、二氧化硅、氧化硅、玻璃粉、烷基二氧化硅、硅酸铝中的一种或多种，更优选，硅质材料为硅质吸附膜。采用硅质吸附膜作为核酸的特异性吸附材料，而对其他生物材料基本不吸附，可以保障最大程度地回收样品中的DNA和/或RNA，同时去除其他杂质。
优选的，储液室与主管体3固定连接或者可拆卸连接。其中更优选可拆卸连接，以使得在制备该装置时可预存缓冲液。
优选地，核酸吸附装置固定的设置在主管体3的底部或可拆卸的设置在主管体3的底部，其中更优选固定设置在主管体3底部，以防止吸附管内液体过多或在推杆推动的压力下从连接处渗出。
优选地，储液室的底部、主管体3的底部以及吸附管4的底部均为漏斗状，可以有利于液体的集中，提高核酸得率。
下面将以应用该核酸提取装置提取DNA和RNA为例，以说明本发明提供的核酸提取装置带来的有益效果。若无特殊情况，以下示例将以如下的设置为前提：
第一储液室：预置裂解液，用于裂解细胞，释放核酸。
第二储液室：预置漂洗液，用于洗去小分子的核酸片段及杂质。
第三储液室：预置漂洗液，用于洗去蛋白质、盐离子等杂质。
第四储液室：预置洗脱液，用于将结合在膜上的核酸物质洗脱下来。
以上为按照QIAGEN试剂盒各组分和步骤设置，在其他的实施例中也可配合其它核酸提取方法的组分和步骤进行设置。
一、应用核酸提取装置提取DNA
用上述核酸提取装置，快速提取DNA，其中各储液室中的预置液体如表1所示：
表1各储液室用于提取DNA时预置液体成分
第一储液室 20μL蛋白酶K+200μL Buffer AL
第二储液室 200μL乙醇
第三储液室 1.5mL 70％乙醇
第四储液室 200μL去离子蒸馏水
应用核酸提取装置提取DNA的具体步骤如下：
(1)取50-100μL不包含带核红细胞的血液样品，或5-10μL包含带核红细胞的血液样品，或不超过1×107个人工培养细胞样品，用PBS调整体积至220μL，即可得提取样品，或将25mg动物组织，剪碎匀浆化处理，也可作为提取样品。
(2)用2.5ml的注射器将上述提取样品注入第一储液室内，拔出注射器针头后，用玻璃胶、密封贴等封住留下的针孔，再将第一储液室内的液体混匀。若裂解不充分，可静置10min后再进行下一步。
(3)挤压第一储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，再挤压第二储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体。
(4)将主管体内的液体混匀，缓慢下推推杆，使液体缓慢经过吸附管内的硅胶膜，再反复推拉推杆，使主管体内的液体尽量完全排出。
(5)挤压第三储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，再缓慢下推推杆，使液体缓慢经过吸附管内的硅胶膜，再反复推拉推杆，使主管体内的液体尽量完全排出。
(7)挤压第四储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，静置1分钟后，再缓慢推动推杆，使液体经过硅胶膜，收集滤液，获得纯净的DNA。
经实验可得，使用本发明所述核酸提取装置进行上述操作的时长约20-30分钟，再结合环介导等温扩增技术，使得DNA的检测周期时长约为1小时。
经实验可得，使用本发明所述核酸提取装置进行上述操作获得的DNA，测得其OD260/OD280比值在1.8-2.0，说明无蛋白质残留，获得的DNA纯度较高。二、应用核酸提取装置提取RNA
用上述核酸提取装置，快速提取RNA，其中各储液室中的预置液体如表2所示：
表2各储液室用于提取RNA时预置液体成分
Figure BDA0001914187180000141
Figure BDA0001914187180000151
应用核酸提取装置提取RNA的具体步骤如下：
(1)取50-100μL不包含带核红细胞的血液样品，或5-10μL包含带核红细胞的血液样品，或不超过1×107个人工培养细胞样品，用PBS调整体积至220μL，即可得提取样品，或将25mg动物组织，剪碎匀浆化处理，也可作为提取样品。
(2)用2.5ml的注射器将上述提取样品注入第一储液室内，拔出注射器针头后，用玻璃胶、密封贴等封住留下的针孔，再将第一储液室内的液体混匀。若裂解不充分，可静置10min后再进行下一步。
(3)挤压第一储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，再挤压第二储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体。
(4)将主管体内的液体混匀，缓慢下推推杆，使液体缓慢经过吸附管内的硅胶膜，再反复推拉推杆，使主管体内的液体尽量完全排出。
(5)挤压第三储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，再缓慢下推推杆，使液体缓慢经过吸附管内的硅胶膜，再反复推拉推杆，使主管体内的液体尽量完全排出。
(7)挤压第四储液室瓶壁，使其内部液体依次流经单向阀和连通管进入主管体，静置1分钟后，再缓慢推动推杆，使液体经过硅胶膜，收集滤液，获得纯净的RNA。
需要注意的是，加入2-巯基乙醇的Buffer RLT可在室温保存一个月，因此最好现用现配，一并注入第一储液室即可。
经实验可得，使用本发明所述核酸提取装置进行上述操作的时长约20-30分钟，再结合环介导等温扩增技术，使得RNA的检测周期时长约为1小时。
经实验可得，使用本发明所述核酸提取装置进行上述操作获得的RNA，测得其OD260/OD280比值大于2.0，说明无蛋白质残留，获得的RNA纯度较高。
此外需要说明的是，使用本发明所提供的核酸提取装置进行核酸提取，其用于核酸提取的相关试剂(如裂解液、漂洗液、洗脱液等)、浓度、各成分的作用及经过硅胶吸附膜的顺序等，均由目前较为成熟的核酸提取法总结提炼而来，然而本发明的应用场景并不局限于此。在本申请的教导下，本领域技术人员还可以进行替换和/或变换，如：将本装置结合其他的裂解液、漂洗液、洗脱液或成熟的核酸提取试剂盒(如Trizol法、酚氯仿抽提法、碱裂解法等)进行核酸提取或其他成分的提取，如提取蛋白质；或者，由于储液室是独立设置的，还可以增加与主管体相连接的储液室数量，进行更复杂、更多液体试剂的加液操作。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (17)

1.一种核酸提取装置，其特征在于，包括：
推杆、中空的主管体以及核酸吸附装置，所述推杆嵌套于主管体内；
独立于主管体设置的至少一个储液室，所述储液室与主管体连通；
所述核酸提取装置还包括控制阀，所述控制阀如此设置以控制储液室与主管体的连通和/或非连通状态；
所述控制阀为单向阀或二通活塞；
所述储液室至少部分材质为弹性材料；
所述弹性材料为可刺破的弹性材料。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制阀设置在储液室与主管体的连接处。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述储液室与主管体通过连通管连接，所述控制阀设置在连通管上。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制阀设置在靠近储液室的连接处，或设置在靠近主管体的连接处。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储液室的数量为1-10个。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述储液室的数量为2-8个。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述储液室的数量为4-6个。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述不同储液室分别与主管体独立的连接。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储液室内置有裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性材料选自橡胶、塑料。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述储液室与主管体固定连接或者可拆卸连接。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核酸吸附装置固定的设置在主管体的底部或可拆卸的设置在主管体的底部。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述核酸提取装置为注射器结构。
14.权利要求1-13任一所述的核酸提取装置在核酸提取中的应用。
15.根据权利要求14所述的应用，其特征在于，所述核酸为脱氧核糖核酸和/或核糖核酸。
16.一种对核酸进行检测和/或扩增的方法，其特征在于，所述方法包括：利用权利要求1-13任一所述的提取装置提取核酸；对提取获得的核酸进行检测和/或扩增。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述检测和/或扩增包括电泳检测、聚合酶链式反应扩增、环介导等温扩增、重组酶聚合酶扩增和/或逆转录聚合酶链式反应扩增。
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