CN115029210A - 一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于核酸提取技术领域，具体为一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法，包括提取盒，所述含有待测样本的核酸提取释放剂是由待测样本和核酸提取释放剂混合制成，且核酸提取释放剂的pH为7.9‑8.1，所述吸附膜包括多孔载体和交联涂层，所述多孔载体设置为具有良好的亲水性且本身基本不吸附蛋白质的天然或合成高分子材料，本发明可以直接快速地提取样本中的核酸，提取出的样本纯度足够符合下一步核酸扩增的要求，其提取过程无需使用离心机等仪器设备，大大简化常规核酸提取全过程，操作流程便捷，组分简洁易用，极大的降低操作人员的工作量和等待时间，适用于现场和一些特殊场合，大大提高病毒核酸筛查效率。

Description

一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法

技术领域

本发明涉及核酸提取技术领域，具体为一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法。

背景技术

随着分子生物学技术的高速发展，以核酸杂交、核酸扩增及核酸序列分析为代表的分子诊断和检测技术在诸多领域中日益凸显出至关重要的作用。核酸提取作为分子诊断实验的第一步，也是最关键的一步，其获得的核酸质量的优劣将直接影响到下游分子生物学试验的成败。

一般可以把核酸提取方式主要分为三类：溶液型抽提、柱式抽提、磁珠纯化法。而这些提取方法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，为此，我们提出一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法。

发明内容

鉴于上述和/或现有一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种一步法封闭式核酸快速提取装置及提取方法，能够解决上述提出现有的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其包括提取盒，所述提取盒的顶部通过铰链转动连接盒盖，所述盒盖上固定安装把手，所述提取盒的右侧内壁固定安装第一固定杆，所述第一固定杆远离提取盒的一端固定安装放置管，所述放置管的底端内壁安装有穿刺组件，所述放置管的内壁滑动连接采样管，且采样管的底部与穿刺组件相接触，所述采样管的顶部高于所述提取盒的顶部，所述采样管的内腔设有含有待测样本的核酸提取释放剂；

所述提取盒的左侧内壁安装有注射器，所述注射器包括筒体，所述筒体的左侧两端均固定安装第二固定杆，所述第二固定杆远离筒体的一端固定安装在提取盒上，所述筒体的底端内壁填充有吸附膜，且筒体的底端内壁固定安装连接管，所述连接管的一端延伸至提取盒的外侧，所述筒体的内壁滑动连接活塞，所述活塞的顶部固定安装推拉杆，且推拉杆的一端连接升降组件，所述提取盒与所述放置管通过连接组件相连接；

所述含有待测样本的核酸提取释放剂是由待测样本和核酸提取释放剂混合制成，且核酸提取释放剂的pH为7.9-8.1；

所述吸附膜包括多孔载体和交联涂层，所述多孔载体设置为具有良好的亲水性且本身基本不吸附蛋白质的天然或合成高分子材料，所述交联涂层为键合了氨基或磺酸基等可与蛋白质相互作用的官能团的交联聚合物。

作为本发明所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置的一种优选方案，其中：所述核酸提取释放剂中各组分的浓度为：盐酸胍：2M，EDTA：10mM，TritonX-100：0.5.％，SDS：0.1％，Tris-HCl：50mM。

作为本发明所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置的一种优选方案，其中：所述穿刺组件包括支撑杆和刀片，所述放置管的底部两端内壁均固定安装支撑杆，两组所述支撑杆之间固定安装刀片，且刀片的尖锐端与采样管的底部相接触。

作为本发明所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置的一种优选方案，其中：所述升降组件包括连接杆、驱动块和滑槽，所述推拉杆的一端固定安装连接杆，所述连接杆的一端固定安装驱动块。

作为本发明所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置的一种优选方案，其中：所述滑槽开设在提取盒的内壁上，所述滑槽的内壁滑动连接连接杆。

作为本发明所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置的一种优选方案，其中：所述连接组件包括连接管、第一固定孔和第二固定孔，所述放置管的底端内壁开设第二固定孔，所述筒体的内壁上开设第一固定孔，所述第二固定孔的内壁固定安装连接管，所述连接管远离第二固定孔的一端固定安装在第一固定孔上。

一种一步法封闭式核酸快速提取方法，其包括具体步骤如下：

S1，裂解：将待测样本和核酸提取释放剂放入到采样管中进行混匀，从而得到含有待测样本的核酸提取释放剂；

S2，吸附：将采样管放入到放置管中，并通过把手将盒盖关上，当盒盖关上时，刀片则会在采样管的底部划开一个口子，并延伸至采样管的内壁，与此同时，含有待测样本的核酸提取释放剂则会依次经过口子和连接组件流入到筒体中，当含有待测样本的核酸提取释放剂流入到筒体中后，则通过驱动块使连接杆进行下降，从而实现使活塞在筒体中进行下降，下降的活塞则会对含有待测样本的核酸提取释放剂进行挤压，受到挤压的含有待测样本的核酸提取释放剂则会流经吸附膜，从而实现将含有待测样本的核酸提取释放剂中的蛋白质和杂质在流经吸附膜时因其特异性吸附而吸附在吸附膜上，而含有待测样本的核酸提取释放剂中的核酸成分则通过连接管推挤至后续核酸收集容器或检测装置中，完成样本中核酸的提取过程。

与现有技术相比：

本发明可以直接快速地提取样本中的核酸，提取出的样本纯度足够符合下一步核酸扩增的要求，其提取过程无需使用离心机等仪器设备，大大简化常规核酸提取全过程，操作流程便捷，组分简洁易用，极大的降低操作人员的工作量和等待时间，适用于现场和一些特殊场合，大大提高病毒核酸筛查效率，同时能够有效降低样品在转运、检测操作过程中工作人员感染风险，同时也降低检测实验室操作过程的防护等级，节省转运、保存的成本，对疫情防控具有重要意义。

附图说明

图1为本发明结构正视示意图；

图2为本发明图1中A处结构放大示意图；

图3为本发明结构侧视示意图；

图4为本发明放置管结构示意图；

图5为本发明吸附膜制备工艺流程图；

图6为本发明样本1利用本发明的核酸快速提取方法及磁珠法提取DNA后，检测CYP2C19*2时的扩增曲线图；

图7为本发明样本1利用本发明的核酸快速提取方法及磁珠法提取DNA后，检测CYP2C19*3时的扩增曲线图；

图8为本发明蛋白杂质吸附纯化流程图。

图中：提取盒2、盒盖21、把手22、放置管3、第一固定杆31、穿刺组件32、支撑杆321、刀片322、采样管4、含有待测样本的核酸提取释放剂41、注射器5、筒体51、第二固定杆52、吸附膜53、连接管54、活塞55、推拉杆56、升降组件6、连接杆61、驱动块62、滑槽63、连接组件7、连接管71、第一固定孔72、第二固定孔73。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种一步法封闭式核酸快速提取装置，请参阅图1-图7，包括提取盒2，提取盒2的底部固定安装若干外部支撑腿，提取盒2的顶部通过铰链转动连接盒盖21，盒盖21上固定安装把手22，提取盒2的右侧内壁固定安装第一固定杆31，第一固定杆31远离提取盒2的一端固定安装放置管3，放置管3的底端内壁安装有穿刺组件32，放置管3的内壁滑动连接采样管4，采样管4的材料优选为塑料，且采样管4的底部与穿刺组件32相接触，采样管4的顶部高于提取盒2的顶部，采样管4的内腔设有含有待测样本的核酸提取释放剂41，提取盒2的左侧内壁安装有注射器5，注射器5包括筒体51，筒体51的左侧两端均固定安装第二固定杆52，第二固定杆52远离筒体51的一端固定安装在提取盒2上，筒体51的底端内壁填充有吸附膜53，且筒体51的底端内壁固定安装连接管54，连接管54的一端延伸至提取盒2的外侧，筒体51的内壁滑动连接活塞55，筒体51与活塞55之间设有密封层，活塞55的顶部固定安装推拉杆56，且推拉杆56的一端连接升降组件6，提取盒2与放置管3通过连接组件7相连接。

含有待测样本的核酸提取释放剂41是由待测样本和核酸提取释放剂混合制成，且核酸提取释放剂的pH为7.9-8.1，核酸提取释放剂中各组分的浓度为：盐酸胍：2M，EDTA：10mM，TritonX-100：0.5％，SDS：0.1％，Tris-HCl：50mM，核酸提取释放剂可广泛用于血清、血浆、全血、口咽拭子、鼻咽拭子、细菌、真菌、各种组织细胞、尿液等样本的核酸提取。

吸附膜53包括多孔载体和交联涂层，多孔载体设置为具有良好的亲水性且本身基本不吸附蛋白质的天然或合成高分子材料，交联涂层为键合了氨基或磺酸基等可与蛋白质相互作用的官能团的交联聚合物，多孔载体优选为琼脂糖、纤维素、葡聚糖、壳聚糖或聚乙烯醇，交联聚合物优选为聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜和聚碳酸酯，多孔载体表面接枝含有氨基或磺酸基基团的聚合物，从而使多孔载体表面带有氨基或磺酸基基团，所带的氨基或磺酸基基团与蛋白质相互作用，从而将蛋白质吸附在膜上，与核酸分离。

穿刺组件32包括支撑杆321和刀片322，放置管3的底部两端内壁均固定安装支撑杆321，两组支撑杆321之间固定安装刀片322，且刀片322的尖锐端与采样管4的底部相接触，升降组件6包括连接杆61、驱动块62和滑槽63，推拉杆56的一端固定安装连接杆61，连接杆61的一端固定安装驱动块62，滑槽63开设在提取盒2的内壁上，滑槽63的内壁滑动连接连接杆61，连接组件7包括连接管71、第一固定孔72和第二固定孔73，放置管3的底端内壁开设第二固定孔73，筒体51的内壁上开设第一固定孔72，第二固定孔73的内壁固定安装连接管71，连接管71远离第二固定孔73的一端固定安装在第一固定孔72上。

一种一步法封闭式核酸快速提取方法，包括具体步骤如下：

S1，裂解：将待测样本和核酸提取释放剂放入到采样管4中进行混匀，从而得到含有待测样本的核酸提取释放剂41；

S2，吸附：将采样管4放入到放置管3中，并通过把手22将盒盖21关上，当盒盖21关上时，刀片322则会在采样管4的底部划开一个口子，并延伸至采样管4的内壁，与此同时，含有待测样本的核酸提取释放剂41则会依次经过口子和连接组件7流入到筒体51中，当含有待测样本的核酸提取释放剂41流入到筒体51中后，则通过驱动块62使连接杆61进行下降，从而实现使活塞55在筒体51中进行下降，下降的活塞55则会对含有待测样本的核酸提取释放剂41进行挤压，受到挤压的含有待测样本的核酸提取释放剂41则会流经吸附膜53，从而实现将含有待测样本的核酸提取释放剂41中的蛋白质和杂质在流经吸附膜53时因其特异性吸附而吸附在吸附膜53上，而含有待测样本的核酸提取释放剂41中的核酸成分则通过连接管54推挤至后续核酸收集容器或检测装置中，完成样本中核酸的提取过程。

本发明核酸提取的基本原理，是吸附膜53对蛋白质有特异的吸附作用，将含有待测样本的核酸提取释放剂41中的蛋白质等吸附去除，同时过滤掉其它杂质，以实现核酸与蛋白质的分离，保证少量或高价值样本中核酸的最大回收量。

试验：

分别采集5例口腔拭子样本于1mL核酸提取释放剂中，混匀，将含有待测样本的核酸提取释放剂转移到注射器中，推动注射器的推拉杆，将含有待测样本的核酸提取释放剂中的蛋白质及杂质等吸附在吸附膜上，得到核酸水溶液，用于核酸扩增。

作为对照，使用磁珠法口腔拭子基因组DNA抽提试剂盒提取这5例口腔拭子样本DNA。

提取完成后，利用市售CYP2C19药物基因检测试剂盒进行荧光定量PCR检测，取上述核酸DNA提取液5uL作为模板，反应液20uL，总反应体积25uL，进行荧光定量PCR扩增检测，检测结果见下表1。

表1两种方法提取核酸检测的CYP2C19基因型

如表1中所示，本发明试剂提取核酸后，检测到5个临床样本的CYP2C19*2、*3基因型与对照组一致，说明本发明试剂提取效果能够达到基本要求，可以用于后续扩增。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种一步法封闭式核酸快速提取装置，包括提取盒(2)，所述提取盒(2)的顶部通过铰链转动连接盒盖(21)，所述盒盖(21)上固定安装把手(22)，其特征在于，所述提取盒(2)的右侧内壁固定安装第一固定杆(31)，所述第一固定杆(31)远离提取盒(2)的一端固定安装放置管(3)，所述放置管(3)的底端内壁安装有穿刺组件(32)，所述放置管(3)的内壁滑动连接采样管(4)，且采样管(4)的底部与穿刺组件(32)相接触，所述采样管(4)的顶部高于所述提取盒(2)的顶部，所述采样管(4)的内腔设有含有待测样本的核酸提取释放剂(41)；

所述提取盒(2)的左侧内壁安装有注射器(5)，所述注射器(5)包括筒体(51)，所述筒体(51)的左侧两端均固定安装第二固定杆(52)，所述第二固定杆(52)远离筒体(51)的一端固定安装在提取盒(2)上，所述筒体(51)的底端内壁填充有吸附膜(53)，且筒体(51)的底端内壁固定安装连接管(54)，所述连接管(54)的一端延伸至提取盒(2)的外侧，所述筒体(51)的内壁滑动连接活塞(55)，所述活塞(55)的顶部固定安装推拉杆(56)，且推拉杆(56)的一端连接升降组件(6)，所述提取盒(2)与所述放置管(3)通过连接组件(7)相连接；

所述含有待测样本的核酸提取释放剂(41)是由待测样本和核酸提取释放剂混合制成，且核酸提取释放剂的pH为7.9-8.1；

所述吸附膜(53)包括多孔载体和交联涂层，所述多孔载体设置为具有良好的亲水性且本身基本不吸附蛋白质的天然或合成高分子材料，所述交联涂层为键合了氨基或磺酸基等可与蛋白质相互作用的官能团的交联聚合物。

2.根据权利要求1所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其特征在于，所述核酸提取释放剂中各组分的浓度为：盐酸胍：2M，EDTA：10mM，TritonX-100：0.5％，SDS：0.1％，Tris-HCl：50mM。

3.根据权利要求1所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其特征在于，所述穿刺组件(32)包括支撑杆(321)和刀片(322)，所述放置管(3)的底部两端内壁均固定安装支撑杆(321)，两组所述支撑杆(321)之间固定安装刀片(322)，且刀片(322)的尖锐端与采样管(4)的底部相接触。

4.根据权利要求1所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其特征在于，所述升降组件(6)包括连接杆(61)、驱动块(62)和滑槽(63)，所述推拉杆(56)的一端固定安装连接杆(61)，所述连接杆(61)的一端固定安装驱动块(62)。

5.根据权利要求4所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其特征在于，所述滑槽(63)开设在提取盒(2)的内壁上，所述滑槽(63)的内壁滑动连接连接杆(61)。

6.根据权利要求1所述的一种一步法封闭式核酸快速提取装置，其特征在于，所述连接组件(7)包括连接管(71)、第一固定孔(72)和第二固定孔(73)，所述放置管(3)的底端内壁开设第二固定孔(73)，所述筒体(51)的内壁上开设第一固定孔(72)，所述第二固定孔(73)的内壁固定安装连接管(71)，所述连接管(71)远离第二固定孔(73)的一端固定安装在第一固定孔(72)上。

7.一种一步法封闭式核酸快速提取方法，其特征在于，包括具体步骤如下：

S1，裂解：将待测样本和核酸提取释放剂放入到采样管(4)中进行混匀，从而得到含有待测样本的核酸提取释放剂(41)；

S2，吸附：将采样管(4)放入到放置管(3)中，并通过把手(22)将盒盖(21)关上，当盒盖(21)关上时，刀片(322)则会在采样管(4)的底部划开一个口子，并延伸至采样管(4)的内壁，与此同时，含有待测样本的核酸提取释放剂(41)则会依次经过口子和连接组件(7)流入到筒体(51)中，当含有待测样本的核酸提取释放剂(41)流入到筒体(51)中后，则通过驱动块(62)使连接杆(61)进行下降，从而实现使活塞(55)在筒体(51)中进行下降，下降的活塞(55)则会对含有待测样本的核酸提取释放剂(41)进行挤压，受到挤压的含有待测样本的核酸提取释放剂(41)则会流经吸附膜(53)，从而实现将含有待测样本的核酸提取释放剂(41)中的蛋白质和杂质在流经吸附膜(53)时因其特异性吸附而吸附在吸附膜(53)上，而含有待测样本的核酸提取释放剂(41)中的核酸成分则通过连接管(54)推挤至后续核酸收集容器或检测装置中，完成样本中核酸的提取过程。

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