CN109797093A - 一种用于核酸提取的耗材、装置及核酸提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于核酸提取的耗材，包括吸取组件，所述吸取组件包括由二氧化硅制成的中空管状体，所述管状体包括取液端、连接端和吸附层；所述取液端的轮廓呈向其端部逐渐缩窄状，待提取液通过所述取液端进入所述管状体；所述连接端连接有方向变化的压力，待提取溶液反复与所述吸附层接触，以使得所述吸附层从待提取溶液中富集核酸；通过物理和化学处理的方式使吸取组件的内壁形成吸附层，吸附层在适当的条件下吸附溶液中的核酸，更大的接触面积可以提高吸附效率；本发明只需要通过吸取组件对不同的溶液进行吸取和排出的简单操作即可实现核酸的提取，大大简化了核酸提取的流程，减少核酸提取的时间，提高了核酸的提取效率。

Description

一种用于核酸提取的耗材、装置及核酸提取方法

技术领域

本发明涉及核酸提取领域，尤其涉及一种用于核酸提取的耗材、装置及核酸提取方法。

背景技术

核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类，是一切生物体的遗传物质，在细胞中主要存在与细胞核内并与蛋白质结合的状态存在。核酸提取是生命科学研究、生物及时应用及基因诊断中非常重要的一项技术。

当前对核酸的提取的方法有两类，一种是高通量、自动化、精密而复杂的仪器设备，满足于高层次医院；第二种是快速、低价、使用简单仪器或无仪器的诊断试剂，用于基层医疗机构、家庭及个人。

目前市场上存在一些利用固性吸附载体提取核酸的简易仪器，通常是在简易仪器中加入滤芯，通过滤芯来吸附核酸，此类仪器制作繁琐，难以工业化生产且成本较高。

因此，目前急需一种简易、操作简单并适合不同场合的低成本的核酸提取装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于核酸提取的耗材，通过在含有二氧化硅材质的吸取组件的内壁上通过物理方式使得内壁表面呈磨砂结构或螺纹结构，再通过在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法形成吸附层，吸附层吸附核酸。

本发明提供一种用于核酸提取的耗材，包括吸取组件，所述吸取组件包括由二氧化硅制成的中空管状体，所述管状体包括取液端、连接端和吸附层；所述取液端用于吸取含有核酸的溶液；所述连接端用于连通外部压力；所述吸附层包括位于所述管状体的内壁的表面结构，用于吸附溶液中的核酸；所述表面结构用于增大所述管状体的内壁表面积；形成所述吸附层的方法包括在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法；

所述连接端的开口直径大于取液端的开口直径；所述取液端的轮廓呈向其端部逐渐缩窄状，待提取液通过所述取液端进入所述管状体；所述连接端连接有方向变化的压力，待提取溶液反复与所述吸附层接触，以使得所述吸附层从待提取溶液中富集核酸。

优选地，所述吸取组件的吸附层为螺纹结构；所述吸取组件的壁厚大于等于1mm。

优选地，所述吸附层通过磨砂处理。

优选地，所述吸附层位于所述管状体内壁的局部区域。

优选地，所述取液端的轮廓呈锥状，所述锥状的取液端的圆锥角为钝角。

优选地，所述带负电基团包括硅羟基。

本发明还提供一种用于核酸提取的装置，包括吸取组件，所述吸取组件包括由二氧化硅制成的中空管状体，所述管状体包括取液端、连接端和吸附层；所述取液端用于吸取含有核酸的溶液；所述连接端用于连通外部压力；所述吸附层包括位于所述管状体的内壁的表面结构，用于吸附溶液中的核酸；所述连接端的开口直径大于取液端的开口直径；所述取液端的轮廓呈向其端部逐渐缩窄状，待提取液通过所述取液端进入所述管状体；所述连接端连接有方向变化的压力，待提取溶液反复与所述吸附层接触，以使得所述吸附层从待提取溶液中富集核酸；还包括施压组件；所述施压组件可拆卸的固定于所述吸取组件的连接端，所述施压组件通过加压或减压使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。

优选地，所述施压组件为一端开口的橡胶球，所述橡胶球的开口端固定于所述吸取组件的连接端，通过对所述橡胶球的捏放使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液；所述施压组件包括气泵和气管，所述气管的一端固定于所述吸取组件的连接端另一端连接所述气泵，通过气泵使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。

优选地，所述施压组件包括壳体、推杆和柱塞，所述壳体的一端固定于所述吸取组件的连接端，所述柱塞固定于所述推杆的一端，通过推拉所述推杆使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。

本发明还提供一种核酸提取方法，包括如下步骤：

准备，将待检测样本加入裂解吸附液，裂解，得到待检测溶液；装配得到一种用于核酸提取的装置；

吸附，将所述取液端浸入待检测溶液，通过对所述施压组件进行减压，待提取液与裂解吸附液的混合溶液通过所述取液端进入所述吸取组件内，溶液与所述吸附层接触，所述吸附层吸附溶液中的核酸；

富集，通过对所述施压组件进行加压，将溶液通过所述取液端排出所述吸取组件，重复步骤吸附和步骤富集若干次；

去杂，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗涤液吸入或排出所述吸取组件以去除所述吸附层内的杂质；

干燥，通过对所述施压组件进行加压或减压，使得空气在所述吸取组件中流通，加快洗涤液的挥发，迅速干燥；

洗脱，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗脱液吸入或排出所述吸取组件，洗脱液将所述吸附层上的核酸洗脱，得到核酸水溶液；重复步骤去杂、干燥和洗脱若干次。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过在中空管体状的吸取组件的一端连接可拆卸的施压组件，注射器式或橡胶球式的施压组件方便手工操作，简单易学，适用于不同场合需要且成本低，即使非专业人员也可操作；气泵式的施压组件可实现全自动核酸提取，节省人工的同时提高了核酸提取效率；

通过在含有二氧化硅材质的吸取组件的内壁上通过物理方式使得内壁表面呈磨砂结构或螺纹结构，再通过在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法形成吸附层，吸附层吸附核酸，磨砂结构或螺纹结构的吸附层，增大溶液与吸附层的接触面积从而提高吸附效率；

本发明只需要通过吸取组件对不同的溶液进行吸取和排出的简单操作即可实现核酸的提取，大大简化了核酸提取的流程，减少核酸提取的时间，提高了核酸的提取效率且降低了核酸的提取成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种用于核酸提取的耗材的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明的一种用于核酸提取的耗材的另一个实施例的整体结构示意图；

图3为本发明的所述吸取组件的部分内壁的侧视图；

图4为本发明的一种核酸的提取方法的流程图；

附图标记：10、管状体，110、磨砂内壁，130、取液端，140、连接端，150、螺纹结构内壁，160、表面结构，170、吸附层，20、施压组件，210、壳体，220、柱塞，230、推杆，240、密封件，30、橡胶球。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种用于核酸提取的耗材，如图1-3所述，包括吸取组件，所述吸取组件包括由二氧化硅制成的中空管状体10，所述管状体10包括取液端130、连接端140和吸附层170；所述取液端130用于吸取含有核酸的溶液；所述连接端140用于连通外部压力；所述吸附层170包括位于所述管状体10的内壁的表面结构160，用于吸附溶液中的核酸；所述表面结构160用于增大所述管状体的内壁表面积；形成所述吸附层的方法包括在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法；所述连接端140的开口直径大于取液端130的开口直径；所述取液端130的轮廓呈锥状，待提取液通过所述取液端130进入所述管状体10；所述连接端140连接有方向变化的压力，待提取溶液反复与所述吸附层170接触，以使得所述吸附层170从待提取溶液中富集核酸。

在一个实施例中，所述吸附层170包括位于所述管状体10的内壁的表面结构160，其表面结构160优选通过打磨工艺使其表面粗糙形成磨砂内壁110，磨砂内壁包括锥状的取液端130，如图2所示，另一种实施例中，通过物理方式使得管状体的内壁形成螺纹结构内壁150，一般地，对于需要形成螺纹结构内壁150的管状体10的壁厚为大于等于1mm，管状体10的壁厚的优选厚度为1.2-2.0mm，对管状体的内壁物理方式处理成螺纹结构对管状体的壁厚有一定的要求，管状体的壁厚在1.2-2mm之间平衡了管状体的强度和厚度，即在保证管状体强度的前提下，管状体的壁厚尽可能薄，即1.2-2mm为优选。一般地，打磨的方式使得管状体10的内壁表面粗糙或将内壁形成螺纹结构都是为了增大管状体的内壁的表面积，以使得管状体10内的溶液与其内壁有更大的接触区域。

另外，吸附层170位于所述管状体10内壁的局部区域或者全部区域，在一个实施例中，管状体10的表面结构160为部分区域适合于吸取组件连接下文将详细阐述的橡胶头式或注射器式的施压组件20，因为橡胶头式或注射器式的施压组件20通过人工手动完成吸取溶液和排出溶液，人工手动操作对于吸取的量较难把握，将吸附层170位于所述管状体10内壁的局部区域可直观的观测到溶液的吸取量；在另一个实施例中，吸附层170位于所述管状体10的全部区域适合于吸取组件连接下文将详细阐述的自动化设备的施压组件20，自动化设备的施压组件20可精确的控制吸取量，将吸附层170设置管状体的全部区域可提高吸附效率。

管状体10的主要成分为二氧化硅，所述带负电基团包括硅羟基，在一个实施例中，管状体10优选为玻璃，吸附层170位于管状体10的内壁的表面，所述吸附层170是通过物理和化学处理使得管状体10暴露其内壁表面的硅羟基，或者通过其他化学处理使得吸附层170含有更多的硅羟基或者其他带负电的基团，上述的磨砂结构或螺纹结构即是为了使更多的含有核酸的溶液与硅羟基接触，使得管状体10一次性的吸取可以吸附更多的核酸，提高吸附效率。

取液端130的轮廓呈锥状，所述锥状的取液端130的圆锥角为钝角，在对管状体10的内壁进行处理时，锥状的取液端130处的内壁由于工艺的复杂特别是螺纹方式处理的内壁，一般选择不对锥状的取液端进行螺纹处理，锥状的取液端130的内壁不能起到吸附核酸的作用，故将锥状的取液端130的过圆锥轴线的截面三角形设置为钝角三角形也就是说锥状的取液端130的高尽可能的小，当然在方便吸取溶液的前提下。

本发明还公开了一种用于核酸提取的装置，包括一种用于核酸提取的耗材的所有技术特征和施压组件20，

所述施压组件20可拆卸的固定于所述管状体10的连接端，所述施压组件20通过加压或减压使得所述管状体10吸取溶液或排出溶液；在一个实施例中，通过在中空的管体状的管状体10的一端连接可拆卸的施压组件20，如图2所示，所述施压组件20包括壳体210、推杆230和柱塞220，所述壳体210的一端通过密封件240固定于所述管状体10的连接端140，所述柱塞220固定于所述推杆230的一端，通过推拉所述推杆230使得所述管状体10吸取溶液或排出溶液，注射器式的施压组件20方便手工操作，简单易学，适用于不同场合需要且成本低，即使非专业人员也可操作。

在一个优选实施例中，注射器式的施压组件20可通过橡胶球30替代，如图1所示，所述施压组件20为一端开口的橡胶球30，所述橡胶球30的开口端固定于所述管状体10的连接端140，通过对所述橡胶球30的捏压使得所述管状体10吸取溶液或排出溶液。橡胶头30式的施压组件20与注射器式的施压组件20具有类似的技术效果，方便手工操作，简单易学，适用于不同场合需要且成本低，即使非专业人员也可操作，与注射器式的施压组件相比橡胶球式的施压组件成本更低，操作更方便。

在还有一个是实施例中，注射器式和橡胶球式的施压组件可通过自动化设备(图中未显示)代替，所述施压组件20包括气泵和气管，所述气管固定于所述管状体10的连接端，通过所述气泵使得所述管状体10吸取溶液或排出溶液，所述气泵为通过设置实现往复对所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。自动化设备式的施压组件20可实现管状体10全自动提取核酸，节省人工的同时提高了核酸提取效率，适用于大量需要提取核酸的情况下。

需要说明的是，作为吸取组件的动力源装置，可以为任意使得吸取组件吸取或排出溶液的施压组件20，上述三种实施例为优选方案。

S1、准备，将待检测样本加入裂解吸附液，裂解，得到待检测溶液；装配得到如权利要求7所述的一种用于核酸提取的装置；

S2、吸附，将所述取液端浸入待检测溶液，通过对所述施压组件进行减压，待提取液与裂解吸附液的混合溶液通过所述取液端进入所述吸取组件内，溶液与所述吸附层接触，所述吸附层吸附溶液中的核酸；

S3、富集，通过对所述施压组件进行加压，将溶液通过所述取液端排出所述吸取组件，重复步骤吸附和步骤富集若干次；

S4、去杂，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗涤液吸入或排出所述吸取组件以去除所述吸附层内的杂质；

S5、干燥，通过对所述施压组件进行加压或减压，使得空气在所述吸取组件中流通，加快洗涤液的挥发，迅速干燥；

S6、洗脱，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗脱液吸入或排出所述吸取组件，洗脱液将所述吸附层上的核酸洗脱，得到核酸水溶液；重复步骤去杂、干燥和洗脱若干次。

综上所述，本发明通过在中空的管体状的吸取组件的一端连接可拆卸的施压组件20，注射器式的施压组件方便手工操作，简单易学，适用于不同场合需要且成本低，即使非专业人员也可操作；气泵式的施压组件可实现全自动核酸提取，节省人工的同时提高了核酸提取效率；

通过在二氧化硅材质的吸取组件的内壁上通过打磨使其粗糙呈磨砂结构或呈螺纹状来增加内壁的表面积，使得吸取组件内的溶液与其内壁有更大的接触面积；再通过在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法形成吸附层170，吸附层170吸附核酸，磨砂结构或螺纹结构的吸附层，增大溶液与吸附层的接触面积从而提高吸附效率；本发明只需要通过吸取组件对不同的溶液进行吸取和排出的简单操作即可实现核酸的提取，大大简化了核酸提取的流程，减少核酸提取的时间，提高了核酸的提取效率且降低了核酸的提取成本。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于核酸提取的耗材，包括吸取组件，其特征在于，所述吸取组件包括由二氧化硅制成的中空管状体，所述管状体包括取液端、连接端和吸附层；其中，

所述取液端用于吸取含有核酸的溶液；所述连接端用于连通外部压力；所述吸附层包括位于所述管状体的内壁的表面结构，用于吸附溶液中的核酸；所述表面结构用于增大所述管状体的内壁表面积；形成所述吸附层的方法包括在所述管状体的内壁表面偶联上带负电基团的化学修饰方法；

所述连接端的开口直径大于取液端的开口直径；所述取液端的轮廓呈向其端部逐渐缩窄状，待提取液通过所述取液端进入所述管状体；所述连接端连接有方向变化的压力，待提取溶液反复与所述吸附层接触，以使得所述吸附层从待提取溶液中富集核酸。

2.如权利要求1所述的一种用于核酸提取的耗材，其特征在于，所述吸附层为螺纹结构；所述吸取组件的壁厚大于等于1mm。

3.如权利要求1所述的一种用于核酸提取的耗材，其特征在于，所述吸附层通过磨砂处理。

4.如权利要求2或3所述的一种用于核酸提取的耗材，其特征在于，所述吸附层位于所述管状体内壁的局部区域。

5.如权利要求1所述的一种用于核酸提取的耗材，其特征在于，所述取液端的轮廓呈锥状，所述锥状的取液端的圆锥角为钝角。

6.如权利要求1所述的一种用于核酸提取的耗材，其特征在于，所述带负电基团包括硅羟基。

7.一种用于核酸提取的装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的一种用于核酸提取的耗材、施压组件；

所述施压组件可拆卸的固定于吸取组件的连接端，所述施压组件通过加压或减压，以使得吸取组件吸取溶液或排出溶液。

8.如权利要求7所述的一种用于核酸提取的装置，其特征在于，所述施压组件为一端开口的橡胶球，所述橡胶球的开口端固定于所述吸取组件的连接端，通过对所述橡胶球的捏放使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液；所述施压组件包括气泵和气管，所述气管的一端固定于所述吸取组件的连接端另一端连接气泵，通过气泵使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。

9.如权利要求7所述的一种用于核酸提取的装置，其特征在于，所述施压组件包括壳体、推杆和柱塞，所述壳体的一端固定于所述吸取组件的连接端，所述柱塞固定于所述推杆的一端，通过推拉所述推杆使得所述吸取组件吸取溶液或排出溶液。

10.核酸提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备，将待检测样本加入裂解吸附液，裂解，得到待检测溶液；装配得到如权利要求7所述的一种用于核酸提取的装置；

吸附，将所述取液端浸入待检测溶液，通过对所述施压组件进行减压，待提取液与裂解吸附液的混合溶液通过所述取液端进入所述吸取组件内，溶液与所述吸附层接触，所述吸附层吸附溶液中的核酸；

富集，通过对所述施压组件进行加压，将溶液通过所述取液端排出所述吸取组件，重复步骤吸附和步骤富集若干次；

去杂，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗涤液吸入或排出所述吸取组件以去除所述吸附层内的杂质；

干燥，通过对所述施压组件进行加压或减压，使得空气在所述吸取组件中流通，加快洗涤液的挥发，迅速干燥；

洗脱，通过对所述施压组件进行加压或减压，将洗脱液吸入或排出所述吸取组件，洗脱液将所述吸附层上的核酸洗脱，得到核酸水溶液；重复步骤去杂、干燥和洗脱若干次。