CN115698697A - 电转移和电泳装置、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于凝胶电泳和/或电转移和/或检测生物分子的装置和系统。用于电转移的装置包含：一个或多个盛器，其包含：生物分子接收材料(BMR)；第一电极和第二电极；其中所述第二电极位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧，或其中两个电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流流动的第二方向沿着所述BMR的平面。装置和系统可适于进行电泳，其中所述盛器进一步包含用于电泳分离生物分子的基质。装置和系统可进一步适于进行检测，其中所述盛器进一步包含试剂分配通道或端口和/或试剂以检测电转移的生物分子。本公开的装置和系统可以是微流体装置。还提供了使用本公开的系统和装置的方法。

Description

电转移和电泳装置、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月28日提交的第63/057,784号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及可执行生物分子的电转移的系统和装置。本公开涉及可执行生物分子的电泳和电转移两者的系统和装置。本公开进一步涉及可执行生物分子检测的电泳和电转移装置和系统。还描述了使用本公开的系统和装置的电泳、电转移和/或检测的方法。
背景技术
电泳是一种用于基于其大小和电荷分离生物分子(生物分子)(如核酸、DNA、RNA、多肽和蛋白质)的常用方法。在凝胶电泳中，生物分子可通过电场分离成带，该电场使分子迁移通过过滤基质。典型的过滤基质包含凝胶。传统的电泳盒包含一块过滤基质(如凝胶)，其夹在两块玻璃或塑料板之间。凝胶具有开放的分子网络结构，其限定了被包括盐的导电缓冲溶液饱和的孔。这些孔足够大，以使生物分子响应电场而迁移通过凝胶。几种类型的凝胶可用于电泳，例如但不限于聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶和淀粉凝胶。
在传统电泳期间，预浇铸或自浇铸电泳盒中的凝胶通常装载有含有生物分子和示踪染料的样品，并置于具有阴极和阳极的腔室中，阴极和阳极与缓冲液接触，当连接到电源时，缓冲液能够在凝胶上形成电场。如此生成的电场施加在凝胶上，由一端的负电荷和另一端的正电荷组成，从而使样品生物分子和示踪染料彼此分离并向凝胶底部迁移。在感兴趣的生物分子到达凝胶末端之前停止电泳。
然后将电泳分离的生物分子从分离凝胶转移到另一种材料上，以便对生物分子进行额外的分析，例如但不限于免疫学表征、化学反应、定量等。电印迹或电转移是本领域已知的用于将解析或分离的生物分子从凝胶转移到另一种材料上的方法。
在电转移方法中，在生物分子的电泳分离之后，使含有分离的生物分子的电泳凝胶与相对薄的材料或载体接触。该材料通常是多孔材料，例如但不限于基于硝化纤维素的膜、基于PVDF的膜、活化纸、活化尼龙膜等。向电转移装置中添加缓冲液，使电流沿着通常垂直于印迹膜表面的方向通过夹层凝胶和印迹膜。这导致一些或大部分生物分子从凝胶电泳转移到多孔材料。
然后通过包括免疫检测的方法进一步分析电转移到上述材料和载体上的生物分子。本领域已知几种免疫检测方法，其中使用附着于标记的抗体结合感兴趣的生物分子，从而检测和鉴定生物分子。通常，化学发光标记和试剂用于检测。
大多数现有的电泳和电转移系统和装置需要单独的系统和装置用于每个程序。每个程序需要单独的设置和实验时间以及多件设备和附件。电转移系统还生成大量的有害废物，因为它们使用通常含有甲醇、乙酸或其它有害材料的转移缓冲液。
已经描述了一些用于电泳、电转移和免疫检测的自动化解决方案，如在美国专利7,846,676、美国专利7,935,308、美国专利7,935,489、美国专利9,400,277、美国专利7,935,479、美国专利9,304,133、美国专利9,108,195、美国专利9,523,684、美国专利9,766,206和美国专利出版20180321189中公开的那些。然而，这些现有技术包括分离基质中的蛋白质，随后在免疫检测之前将分离的蛋白质交联至毛细管或交联至基质中的组分。这些系统和方法的主要缺点是已知掩蔽蛋白质生物分子上的特异性表位的交联步骤，从而导致在免疫检测期间抗体识别不良。因此，这些系统和方法需要对用于免疫检测的抗体进行重新优化和验证，以用于所使用的每种新生物分子和/或抗体。
此外，从基于毛细管的仪器输出的数据是由来自毛细管内部的免疫测定信号的电泳图谱迹线产生的“虚拟”印迹状图像。传统的蛋白质印迹(western blot)用户尚未完全接受这种类似蛋白质印迹的读数。
Woodham在美国专利9,702,851中描述了另一种组合的电泳/电转移系统，该系统描述了一种用于电泳的聚丙烯酰胺凝胶基质，其紧邻印迹膜放置，两者均夹在两个含有半导电聚合物的板之间。为了完成聚丙烯酰胺凝胶基质上分离的蛋白质到印迹膜的转移，必须垂直于聚丙烯酰胺凝胶中蛋白质的迁移方向施加电流。为了对转移到印迹膜上的生物分子进行免疫检测或进一步处理，必须拆卸整个系统以接触印迹膜。另外，在实践中，该系统不能很好地工作，因为迄今为止还没有具备所需导电性的半导体聚合物。
Amy Herr在《自动化靶向蛋白质组学分析的微流控集成(Microfluidicintegration for automated targeted proteomic assays)》，美国国家科学院院刊(PNAS)(2012)109:5972-5977中描述了交联至聚丙烯酰胺凝胶基质的蛋白质的直接检测。由于聚丙烯酰胺凝胶基质中的抗体扩散动力学和抗原－聚丙烯酰胺凝胶基质交联步骤的限制，这些装置和方法是无效的，这两者都可导致抗原掩蔽和检测问题。
因此，本领域需要更好的电转移系统和装置，以及能够结合凝胶电泳和电转移以及免疫检测的系统。
发明内容
本文描述的系统、装置和方法解决了本领域中的几个问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供可用于凝胶电泳和电转移两者的单一系统解决了本领域中的问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供电泳和电转移装置和系统解决了本领域中的问题，电泳和电转移装置和系统提供获得电印迹的便捷途径以进一步检测/处理/分析生物分子。在一些实施例中，本文描述的系统，装置和方法通过提供可用于凝胶电泳、电转移和进一步检测/处理/分析生物分子的单一系统(如用于免疫检测的系统)解决了本领域中的问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供用于电泳和/或电转移的增加的通量、较低的缓冲液体积要求和减少的液体有害废物体积来解决本领域中的问题。
在一个实施例中，一种用于生物分子的电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中第二电极与材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电极位于材料上方。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电极沿着与材料相同的平面定位。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电极位于材料下方。
在一个实施例中，一种用于生物分子的电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流的第二方向沿着膜的平面。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向横向于膜的平面。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向与膜的平面成对角线。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向垂直于膜的平面。
在一些实施例中，在一种用于电转移的装置中，盛器是通道、微流体通道、毛细管、导管、流动路径、表面、载玻片、塑料载玻片、腔室、器皿或容器，并且包括放置在腔室、器皿、容器或盛器内部的通道、微流体通道、毛细管、导管、流动路径、表面、载玻片、塑料载玻片。在一些实施例中，一种用于电转移的装置包含多个盛器。在一些实施例中，盛器由透明或半透明材料制成。在一些实施例中，盛器是完全封闭的。在一些实施例中，盛器在顶部开口。在一些实施例中，盛器可以由可移除的盖关闭或封闭。
在一些实施例中，根据本公开的一种用于电转移的装置是微流体装置。
在一些实施例中，将生物分子接收材料放置或涂覆在盛器上。生物分子接收材料可以由能够接收生物分子的任何多孔材料组成，并且可以包含一个或多个以下非限制性实例，包括：膜、硝化纤维素、PVDF(聚偏二氟乙烯)、醋酸纤维素、阳极氧化铝、尼龙、玻璃纤维、聚酯。生物分子接收材料可以由嵌入任何前述材料中的一种或多种导电材料组成。可嵌入生物分子接收材料中的导电材料的一些非限制性实例包括钽、铜、氧化铟锡等。在一些实施例中，生物分子接收材料包含一种或多种离子。
在一些实施例中，生物分子接收材料具有约0.05μM至10μM的孔径。非限制性孔径可以包括但不限于0.05μM、0.1μM、0.15μM、0.2μM、0.25μM、0.3μM、0.4μM、0.45μM、0.5μM、0.55μM、1μM、2μM、3μM、4μM、5.0μM、6μM、7μM、8μM、9μM、10μM，并且包括其间的数字。在一些实施例中，生物分子接收材料的孔径在生物分子接收材料的不同区域中可以不同。在一些实施例中，生物分子接收材料具有至少两层。在一些实施例中，生物分子接收材料的每一层具有不同的孔径。
在本公开的装置的一些实施例中，第一电极位于生物分子接收材料的至少一部分上方。在一些实施例中，第一电极进一步位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之前和/或前面。
在本公开的装置的一些实施例中，第二电极位于与生物分子接收材料相同的平面中或位于生物分子接收材料下方或位于生物分子接收材料上方。
在本公开的装置的一些实施例中，第二电极与生物分子接收材料直接接触。在本公开的装置的其它实施例中，第二电极不与生物分子接收材料直接接触。
在本公开的装置的一些实施例中，两个电极中的至少一个可以在盛器内物理地移动。在一些实施例中，电极定位成使得它们不会模糊对生物分子被接收到膜上的区域的观察。
在一些实施例中，本公开的装置进一步包含离子贮存器。离子贮存器的非限制性实例包括：缓冲液芯、缓冲液、具有离子的滤纸、包含离子的固体基质或包含离子的液体基质。
在本公开的装置的一些实施例中，盛器进一步包含可以在其中电泳分离生物分子的基质。在一些实施例中，基质位于生物分子接收材料的至少一部分上方。在一些其它实施例中，基质位于生物分子接收材料的至少一部分上方并在平行于生物分子接收材料的平面中。在一些其它实施例中，基质具有均匀的厚度。在一些其它实施例中，基质具有不均匀的厚度。在一些其它实施例中，基质具有不均匀的厚度，其在后端较薄，并且厚度朝向其前端逐渐增加。在一些其它实施例中，基质具有不均匀的厚度，并且基质位于生物分子接收材料的至少一部分上方。基质的非限制性实例包含聚合物材料、凝胶、琼脂糖凝胶、丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖或聚乙二醇。
在一些实施例中，本公开的装置进一步包含第三电极。在一些实施例中，本公开的装置进一步包含第四电极。
本公开的装置可具有电连接以独立地控制每个电极。在一些实施例中，本公开的装置包含可物理地移动的至少一个电极。在一些实施例中，电极可以移动经过基质的远端。
在本公开的装置的一些实施例中，至少一个电极定位经过基质的远端并由绝缘区域隔开。在本公开的装置的一些实施例中，至少一个电极位于基质的至少一部分上方。
在本公开的装置的一些实施例中，至少一个离子贮存器放置在基质的至少一部分上方。在一些实施例中，本公开的装置包含第二离子贮存器。第二离子贮存器位于基质的远端或位于基质的远端之后。本公开的装置的第一离子贮存器或第二离子贮存器可物理地移动。
在本公开的装置的一些实施例中，基质是液体分离基质。在非限制性实例中，液体分离基质可包含液体聚合物材料、液体聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺溶液、聚乙二醇、一种或多种聚乙二醇的混合物，或葡聚糖，或一定量的琼脂糖。
在一些实施例中，液体分离基质进一步包含至少一种离子源。离子源的非限制性实例包含选自甘氨酸、氯化物、钠、硫酸盐、乙酸盐和三羟甲基氨基甲烷的一种或多种离子。
在本公开的装置的一些实施例中，基质包含至少一个可操作以接收具有该生物分子的样品的样品盛器，该样品盛器朝向该基质的近端定位。样品盛器的非限制性实例包括孔、端口等。在非限制性实例中，基质的深度为约2μM至约2mm。
在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在水平方向上进行的。
在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在垂直方向上进行的。
在一些实施例中，本公开的装置进一步包含至少一个端口。端口可另外包含至少一个密封件或密封机构，例如但不限于可重新密封的塑料密封件、橡胶瓶塞或可自动重新密封的密封件。在一些实施例中，本公开的装置包含至少一个可刺穿且可自动重新密封的端口。
在一些实施例中，本公开的装置的一个端口包含至少一个可移除的塞子。本公开的装置中的端口可包含至少一个支撑结构，以防止端口中的一个或多个端口塌陷。支撑结构可以包含或由支撑一个或多个端口免于塌陷的多孔结构制成。在一些实施例中，由多孔支撑结构组成或由多孔支撑结构制成的支撑结构可包含凝胶基质，例如但不限于琼脂糖。
在一些实施例中，本公开的装置具有可操作以接收样品的至少一个端口。在一些实施例中，本公开的装置的至少一个或多个端口可用于以下中的一个或多个，包括但不限于：接收或容纳电极；添加或移除基质；添加或移动电极；将样品添加至基质；添加或移除选自含有一种或多种抗体的溶液、含有一种或多种生物分子检测试剂的溶液、结合和/或检测转移至生物分子接收材料的生物分子的试剂的一种或多种组分；添加或移除一种或多种缓冲液及其任何组合。
在一些实施例中，在本公开的装置中，至少一个电极位于端口中。在一些实施例中，第一电极位于样品装载端口中。在一些实施例中，第二电极位于端口中，该端口位于基质的远端处。在一些实施例中，第三电极定位经过基质的远端并与膜物理接触。在一些实施例中，第三电极位于邻近基质后端的绝缘体之后/后面。在一些实施例中，第三电极位于封装基质的绝缘体的后面。在一些实施例中，绝缘体是空气或非导电材料。在一些实施例中，绝缘体是非导电材料，如聚碳酸酯、尼龙、高密度聚乙烯(HTPE)。在一些实施例中，第四电极位于基质上方。在一些实施例中，第四电极进一步沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍对生物分子接收材料的观察。在一些实施例中，第四电极沿着盛器的边缘定位。在一些实施例中，第四电极可以通过多孔的含较高电阻或较低电导的材料的薄层与液体基质分离介质分离。在非限制性实例中，薄层可以具有0.1mm至0.5mm的厚度。多孔材料可包括例如但不限于琼脂糖的材料。
在一些实施例中，本公开的装置进一步适于通过例如但不限于免疫检测、比色、化学发光、荧光、放射性标记或重同位素标记的分子检测等方法进行生物分子的检测。在一些实施例中，本公开的装置进一步适于进行免疫检测，其中盛器进一步包含试剂分配通道和/或试剂，用于对电转移的生物分子进行免疫检测。
在一些实施例中，一种装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于一个或多个生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；和至少第一离子贮存器；将第一电极和第一离子贮存器移动或定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方的装置；以及用于激活和失活第一电极和第二电极的装置。
在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：基质，其可操作以沿着基质的长度分离样品中含有的一种或多种生物分子，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极和第二电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；以及至少一个离子贮存器，其中第一电极和第二电极可被激活和失活，并且其中第一电极和第一离子贮存器可被移动或定位到基质的顶部的至少一部分上，并且其中第二电极和第二离子贮存器可被移动或定位经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料。
在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极位于基质的至少一部分上方并且位于基质的后端附近；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；以及至少一个离子贮存器。在一些实施例中，第一电极、第二电极和第三电极可被激活和失活。
在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极朝向基质的后端定位；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；第四电极位于基质上方；以及至少一个离子贮存器。在一些实施例中，第一电极和第二电极以及第三电极和第四电极可被激活和失活。
一些实施例描述了具有液体基质和垂直取向的装置。一种示范性装置包含在至少三个侧面上封闭的具有两个端口的盛器、放置在盛器的一侧(内侧)上的生物分子接收材料。至少一个端口用可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)。至少一个端口是可刺穿且可自动密封的端口，其可用于将液体基质填充到盛器中。该端口可用于将液体基质填充到盛器中。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体的用于分隔和/或形成液体基质的外壳的电极和邻近可重新密封端口的至少一个电极。
本公开的装置的垂直取向的另一个实施例，其具有具有两个端口的盛器和放置在盛器的一侧(内侧)上的生物分子接收材料。第一端口可操作地由可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)并且垂直地位于第二端口上方。第一电极可以放置在可移除塞子的顶部，并且可以在其下方具有缓冲液芯以与盛器接触。第二端口是可刺穿且可自动密封的端口，并且在其中包含电极(第二电极)。该端口可用于将液体基质填充到盛器中。液体基质被填充到第一端口，并且塞子用于密封位于顶部的第一端口。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体放置的电极(第三电极)和位于盛器的侧壁上或侧壁中与生物分子接收材料相对的一侧上的另一电极(第四电极)。
本公开描述了用于生物分子的电泳、电转移和检测的装置，其中装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质层，基质具有至少一个端口；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；第一电极，其与基质电接触并且位于端口之前或端口中；位于基质之后的第二电极，第二电极与生物分子接收材料电接触；第三电极，其与基质电接触并位于生物分子接收区域之后；第四电极，其位于基质的至少一部分上方。在一些实施例中，端口可以接收样品并且可以(稍后)接收用于检测生物分子的一种或多种试剂。可替换地，检测试剂可以层叠在基质层上，并可迁移通过基质到达生物分子接收材料上的生物分子。在一些实施例中，该装置具有单个端口。在一些实施例中，基质层是薄层。在一些实施例中，薄层可为约20μM至200μm，在一些实施例中为约100μm。
在一些实施例中，本公开提供了用于电泳和电转移的系统。在一些实施例中，本公开提供了用于电泳、电转移和检测(例如但不限于免疫检测)的系统。本公开的系统可以是微流体系统或包含微流体组件。本公开的装置和系统还可具有检测和成像能力以在电泳、电转移和/或免疫检测期间(实时)和完成之后进行检测和成像。
一些实施例涉及系统，其包含：本文描述的本公开的任何装置，其进一步包含以下一项或多项：能够提供电源的仪器或基座；用于激活和/或失活电极的装置；毛细管；管道系统；通道；微通道；泵；阀；机械臂或马达；用于调节电极移动/重新定位的装置；用于分配和/调节试剂流量的装置；用于在操作期间调节试剂释放/定时释放和/或调节电极激活/失活和/或调节电极移动/重新定位的软件组件。
本公开的实施例涉及使用本文描述的装置和系统进行电转移或凝胶电泳和电转移的方法。可以通过本文描述的装置和方法进行电泳和/或电转移的生物分子包括蛋白质、肽、糖蛋白、磷蛋白、核酸、DNA或RNA。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，生物分子已基于其分子量或电荷分离，该装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；2)进行生物分子从基质到生物分子接收材料中的电转移，其包含：(i)将第一电极和第一离子贮存器定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方；(ii)激活第一电极和第二电极，从而使生物分子转移到生物分子接收材料上。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，生物分子已基于其分子量或电荷分离，该装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流的第二方向沿着生物分子接收材料的平面；2)进行生物分子从基质到生物分子接收材料中的电转移，其包含：(i)将第一电极和第一离子贮存器定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方；(ii)激活第一电极和第二电极，从而使生物分子转移到生物分子接收材料上。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，该装置包含(即，例如具有2个电极的装置，其中任选机械移动电极)至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质具有至少第一电极和第二电极的样品装载区域；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活两个电极对基质中的生物分子进行电泳；3)使第一电极和第二电极失活以停止电泳；以及4)通过以下方式进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移：(i)将第一电极和第一离子贮存器移动/定位到基质的顶部的至少一部分上；(ii)移动/定位第二电极和第二离子贮存器经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料；(iii)激活第一电极和第二电极，使得生物分子能够从基质转移到生物分子接收材料中；以及(iv)一旦完成，使第一电极和第二电极失活以停止电转移。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，装置包含(即，例如具有2个电极的装置，其中任选机械移动电极)至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质具有至少第一电极和第二电极的样品装载区域；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并位于基质的远端之后；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活两个电极对基质中的生物分子进行电泳；3)使第一电极和第二电极失活以停止电泳；以及4)通过以下方式进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移：(i)将第一电极和第一离子贮存器移动/定位到基质的顶部的至少一部分上；(ii)移动/定位第二电极和第二离子贮存器经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料；(iii)激活第一电极和第二电极，使得生物分子能够从基质转移到生物分子接收材料中；以及(iv)一旦完成，使第一电极和第二电极失活以停止电转移。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将具有生物分子的样品装载到本公开的装置(如具有3个电极的装置)的基质中的样品装载区域中，该装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极位于基质的至少一部分上方并且位于基质的后端附近；第三电极与生物分子接收材料电接触并定位在与第三电极绝缘且分离的基质的后端之后；邻近电极中的至少一个的至少一个离子贮存器；2)通过激活第一电极和第二电极对基质中的样品进行电泳；3)在生物分子被解析后使第一电极和第二电极失活以停止电泳；4)通过再激活第一电极和激活第三电极进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移，其中第三电极与生物分子接收材料电接触；和5)一旦完成，使第一电极和第三电极失活以停止电转移。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将具有生物分子的样品或多个样品装载到装置的样品装载端口中，该装置包含(如具有4个电极的装置)：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极朝向基质的后端定位；第三电极与生物分子接收材料电接触并定位在与第三电极绝缘且分离的基质的后端之后；第四电极位于基质上方；第四电极位于基质上方并通过与电极材料相比具有较高电阻的透明材料与基质分离；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活第一电极和第二电极对基质中的样品进行电泳；3)当完成时，使第一电极和第二电极失活以停止电泳；4)通过以下方式进行生物分子从基质电转移到生物分子接收材料的电转移：(i)激活第三电极和第四电极；以及5)当电转移完成时，使第三电极和第四电极失活。在非限制性实例中，一种分离基质和第四电极的材料可包含约0.1mm至5mm厚的琼脂糖或另一种凝胶或琼脂糖样材料。在如本文描述的方法的一些实施例中，第三电极进一步沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍从装置的任一侧观察生物分子接收材料。
在本公开的方法的一些实施例中，在以上各节中不同地阐述，所使用的装置包含多个盛器，并且多个样品被装载到每个盛器的样品装载区域中。在一些实施例中，待电泳和/或待电转移的生物分子在装载之前被染色。生物分子是预先染色的。
在本公开的方法的一些实施例中，在以上各节中不同地阐述，生物分子可在被电泳和电转移时被可视化。在一些实施例中，本公开的方法可包含在电泳步骤和/或电转移步骤期间或结束时通过从顶部观察装置来可视化生物分子。在一些实施例中，本公开的方法可进一步包含在电泳步骤和/或电转移步骤期间或结束时对生物分子进行成像。
在本文描述的方法的各种实施例中，样品装载区域是本公开的装置上的样品端口。在一些实施例中，样品装载端口由分子可渗透的物理屏障支撑，如由琼脂糖制成的屏障。在一些实施例中，样品装载端口通向接收生物分子的微流体插入物。在一些实施例中，在移除位于其中的塞子之后将样品装载到样品端口中。
本公开的系统、装置、盒和方法有利地导致前述中的一个或多个，包括：一种用于电泳和电转移的装置/系统，其能够同时进行生物分子的高通量电泳和/或电转移，与用于电泳或电转移的现有系统和装置相比，减少了装置或组件的数量，降低了成本，减少了附件，减少了所需设备的占地面积，减少了系统和装置的存储空间，没有缓冲液溢出、泄漏，减少了凝胶、生物分子接收材料、样品、缓冲液和其它所用组件的量，以及减少了液体有害废物。
本教导的这些和其它特征将从以下各节的详细描述中变得更加明显。
附图说明
参考下面的一个或多个附图可以更好地理解本公开的一个或多个实施例。本领域技术人员将理解，以下描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。
图1是现有技术系统中可用于进行电转移和/或电泳的组件的示意性表示布置；
图2A至2D是本公开的装置/系统中可用于执行电泳和/或电转移和/或检测的组件的四个示范性布置的示意图，其中图2A示出了根据一个实施例的各种组件的布置和电流的流动方向，其中图2B示出了根据另一实施例的各种组件的布置和电流的流动方向，其中图2C示出了根据又一实施例的各种组件的布置和电流的流动方向；并且其中图2D示出了根据又一实施例的各种组件的布置和电流的流动方向；
图3A至3C是本公开的装置/系统中可用于执行电泳和/或电转移和/或检测的组件的三个示范性布置的示意图，其中图3A示出了根据一个实施例的各种组件的布置和电流的流动方向，其中图3B示出了根据另一实施例的各种组件的布置和电流的流动方向，并且其中图3C示出了根据又一实施例的各种组件的布置和电流的流动方向；
图4A和4B示出了根据一个实施例的本公开的示范性电转移装置的侧视图和使用该装置的电转移结果；
图5a至e是根据一个实施例的本公开的示范性电泳和电转移系统的侧视图；
图6A是根据一个实施例的本公开的两个示范性电泳和/或电转移系统的侧视图；
图6B是根据一个实施例的本公开的两个示范性电泳和/或电转移系统的侧视图；
图7A是根据一个实施例的本公开的示范性系统和方法的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图7B是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后的图7A的顶视图；
图8A是根据一个实施例的本公开的示范性系统和方法的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图8B是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后的图8A的顶视图；
图9A是根据一个实施例的本公开的示范性系统和方法的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图9B是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后的图9A的顶视图；
图10A是根据一个实施例的本公开的示范性系统的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图10B是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后的图10B的顶视图；
图11A是根据一个实施例的本公开的示范性装置的侧视图，示出了可操作以将液体基质填充到装置中的示范性端口；
图11B是根据一个实施例的本公开的示范性装置的侧视图，示出了可操作以将样品装载到该装置中的示范性端口；
图11C是根据一个实施例的本公开的示范性系统的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图11D是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后，具有多个如图11C所示的盛器的装置的顶视图；
图12A是根据一个实施例的本公开的示范性装置的侧视图，示出了可操作以将基质装载到该装置中的示范性端口；
图12B是根据一个实施例的本公开的示范性装置的侧视图，示出了可操作以将基质装载到装置中的示范性端口；
图12C是根据一个实施例的本公开的示范性系统的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图12D是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后，具有多个如图12C所示的盛器的装置的顶视图；
图13示出了根据一个实施例的本公开的示范性电泳和/或电转移系统的一些组件的实例组件和实例尺寸；
图14A是根据一个实施例的本公开的示范性系统的侧视图，示出了生物分子的电泳和电转移；
图14B是根据一个实施例的本公开的示范性系统的侧视图，示出了生物分子的电泳、电转移和免疫检测；以及
图14C是根据一个实施例的在生物分子的电泳和电转移之后，具有多个如图14A所示的盛器的装置的顶视图。
具体实施方式
应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述仅是示范性和说明性的，并不旨在限制当前教导的范围。在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包含复数。例如，除非上下文另有规定，否则说明书中使用的单数形式“一”，“一种”和“该”也包括复数方面。类似地，除非上下文另有规定，否则在说明书中使用的任何单数术语也意味着复数，反之亦然。
此外，“包含”、“含有”和“包括”的使用或这些词根的修正，例如但不限于“包含(comprises)”、“含有(contained)”和“包括(including)”，并不旨在是限制性的。除非另有说明，否则使用“或”是指“和/或”。术语“和/或”是指之前和之后的术语可以一起使用或分开使用。为了说明，但不是作为限制，“X和/或Y”可以意指“X”或“Y”或“X和Y”。
每当在本文中提供值的范围，该范围意在包括起始值和终止值以及其间的任何值或值范围，除非另外具体说明。例如，“0.2至0.5”是指0.2、0.3、0.4、0.5；其间的范围，如0.2至0.3、0.3至0.4、0.2至0.4；其间的增量，如0.25、0.35、0.225、0.335、0.49；其间的增量范围，如0.26至0.39；等等。
本文所用的术语“或其组合”是指该术语之前所列项目的所有排列和组合。例如，“A、B、C或其组合”旨在包含以下中的至少一个：A、B、C、AB、AC、BC或ABC，并且如果在特定上下文中顺序是重要的，则还包含BA、CA、CB、ACB、CBA、BCA、BAC或CAB。继续此实例，明确地包含的是含有一或多个项目或术语的重复的组合，如BB、AAA、AAB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等。本领域技术人员将理解，通常不限制任何组合中的项目或术语的数量，除非另外从上下文显而易见。
本文描述了用于生物分子的电泳和/或电转移和/或检测的系统、装置和方法。一些实施例描述了用于转移/印迹(蛋白质印迹、RNA印迹(northern blotting)、DNA印迹(southern blotting))和检测生物分子的系统。本公开的系统、装置和方法克服了本领域中的若干问题。在一些实施例中，描述了可用于电转移的系统和/或装置。在一些实施例中，描述了可用于凝胶电泳和电转移的系统和/或装置。在一些实施例中，描述了可用于凝胶电泳和电转移以及检测转移的生物分子(如通过免疫检测)的系统和/或装置。因此，本公开的系统提供用于进行两种不同生物分子分析方法的单个仪器平台。
因此，与用于电泳和/或电转移的现有系统和装置相比，本公开的系统、装置、盒和方法有利地产生至少一个或多个前述益处和/或包括：一个用于生物分子的电泳、电转移和检测的系统或平台；通过在两个或更多个凝胶或转移膜中同时处理生物分子而在单个装置中进行多重电泳和/或电转移和/或程序的能力，从而为电泳和电转移和/或免疫检测提供增加的通量；提供具有小占地面积的简单装置；不需要复杂的机器人器械；减少装置或部件或组件的数量，降低成本，减少设备储存的占地面积，减少溢出，减少泄漏，减少净化，减少使用的缓冲液和试剂的量，以及减少液体有害废物(如与用于电泳和/或电转移的现有系统和装置相比，转移缓冲液废物中的甲醇)。
本文使用的章节标题仅用于组织目的，并且不应解释为以任何方式限制所描述的主题。本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍、论文和互联网网页，无论这些文献和类似材料的格式如何，均出于任何目的明确地通过引用整体并入本文。在一个或多个并入的文献和类似材料以与本申请中术语的定义相矛盾的方式定义或使用该术语的情况下，以本申请为准。虽然结合各个实施例对本发明教导进行了描述，但是本发明教导不旨在受限于这种实施例。相反，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，如本领域技术人员根据本教导将理解的。
本说明书中提供的附图和图示将用于描述示范性实施例。本领域技术人员将注意到，附图和实例仅用于说明思想和概念，而不旨在以任何方式限制本教导的范围。并非所有部件均在每个图中标记，并且除非指出，否则相似的部件具有可能未在每个图或说明书的每个部分中描述的相似的编号。
I.系统和装置：
本公开的实施例描述了可用于以下至少一项或多项的系统和装置：凝胶电泳、电转移和检测。本公开的装置包含一个或多个盛器，其中可以进行生物分子的电泳、电转移和/或检测。本装置/系统的盛器包括但不限于：通道、微流体通道、毛细管、导管、流动路径、表面、载玻片、塑料载玻片、腔室、器皿或容器，并且还包括容器/盛器/器皿/载玻片，其中或其上可以包含多个通道，或微流体通道，或毛细管，或导管，或流动路径中的一个或多个。术语盛器、导管、流动路径、通道、微流体通道、表面、载玻片、塑料载玻片、腔室、器皿或容器在本说明书中可互换使用。在一些实施例中，流动路径可以包含凝胶。在一些实施例中，一种用于电转移的装置包含多个盛器。在一些实施例中，盛器由透明材料制成。在一些实施例中，盛器是完全封闭的。在一些实施例中，盛器在顶部开口。在一些实施例中，盛器可以由可移除的盖关闭或封闭。
盛器，包括但不限于通道、导管、流动路径、微流体通道、表面载玻片、塑料载玻片、腔室、器皿或容器，可以是任何合适的形状、大小或配置，并且可以由任何合适的材料(例如，玻璃、塑料、硅、熔融二氧化硅、凝胶、PY EXTM(非晶玻璃)等)形成。例如，在一些实施例中，盛器可以限定直径为约30微米(μm)至约3000μm的内腔。在其它实施例中，盛器可包括限定直径为约25μm至约400μm的内腔的毛细管、通道或微通道。内腔直径的大小可以至少部分地基于样品和/或样品体积。例如，具有相对较小直径的内腔使用相对较低的样品体积，这可适用于昂贵的样品或试剂，而具有相对较大直径的内腔使用相对较高的样品体积并可导致改善的信号检测。在一些实施例中，包括任何毛细管、通道等的盛器的长度可以至少部分地基于如样品大小和解析感兴趣的生物分子所需的样品分离程度等因素。在一些实施例中，盛器可具有约2cm至20cm的长度。在一些实施例中，盛器/通道可以具有小于2cm的长度。在一些实施例中，盛器/通道可具有约3cm、4cm、5cm或6cm或更大的长度。在一些实施例中，使用更长的盛器/通道可导致样品的更好分离和复杂混合物的改进分辨率和/或在解析低丰度生物分子时。
本公开的装置不限于任何大小，并且可以按比例放大或缩小以适应电泳或电转移或检测的任何需要。
在一些实施例中，本公开的装置是微流体装置。微流体装置通常是指可以含有和/或加工和/或处理试剂的微体积的装置，例如可以将小于1μl、小于500nl和/或在1nl至10nl之间的样品或试剂引入到装置中。流体包括液体、凝胶、基质、半固体、微粒在液体中的悬浮液。在各种实施例中，本公开的微流体装置包含生物材料接收材料、基质、离子贮存器、一个或多个电极、缓冲液、洗涤溶液和/或检测试剂中的一种或多种。
微流体装置通常包含形成流体流动边界的通道。本文使用的“通道”涉及衬底上或衬底中至少部分地引导流体流动的特征。在一些情况下，通道可以至少部分地由单个组件形成，例如，蚀刻的衬底或模制单元。通道可具有任何横截面形状，例如，圆形、椭圆形、三角形、不规则形、正方形或矩形(具有任何纵横比)等，并且可被覆盖或不被覆盖(即，通向围绕通道的外部环境)。可移除覆盖物以接触某些组件(例如，可从微流体装置移除具有转移的生物分子的生物分子接收材料并单独处理)。可移除覆盖物以分配试剂或组件。在通道被完全覆盖的实施例中，通道的至少一部分可以具有被完全封闭的截面，和/或整个通道可以沿着其整个长度被完全封闭，除了其入口和出口。微流体装置的附加特征可包括一个或多个用于试剂的腔室(预填充或由用户填充)、入口、微通道、检测腔室、流体可流过的出口、废物盛器、阀、泵、电极、电连接等。
在一些实施例中，本公开的微流体装置在顶部是透明的。制造微流体装置的衬底可以是透明的，并且可以覆盖有具有透明特性的材料，如玻璃盖玻片，以允许例如通过如光学显微镜的光学装置来检测报告物。该材料可以被穿孔以用于功能互连，如流体互连、电互连和/或光学互连，并且被密封到装置的背面接口，使得互连到装置的接合处是防漏的。此装置可以允许向流体通道施加高压而不泄漏。在一些实施例中，本公开的微流体装置可具有每侧约0.5cm至约15cm范围内的尺寸和约1微米至约1cm的厚度。在一些实施例中，本公开的微流体装置可具有约6cm长至约6cm宽和约2mm厚的尺寸。
生物分子接收材料(如硝化纤维素、PVDF等)可以涂覆或粘附到本公开的微流体装置的通道或盛器上。在一些实施例中，可涂覆多层生物分子接收材料。在一个非限制性实例中，生物分子接收材料的第一层可以结合到生物分子(如蛋白质)，并且生物分子接收材料的第二层可以促进电流通过。在一个实例实施例中，第一层(位于顶部)可以为约10um厚并且具有孔径为0.2μm或0.45μm的生物分子接收材料以允许结合蛋白质。在第一层正下方的厚度为约10μm和孔径为5μm的第二层可增强硝化纤维素的导电性，以促进电流流动以进行电转移(和/或电泳)。
1)用于电泳和/或电转移和/或检测的装置：
图1是典型现有技术装置的可用于进行电转移的组件布置的示意图，其中两个电极、阴极和阳极包围基质(通常为示为聚丙烯酰胺凝胶的凝胶)和生物分子接收材料(如硝化纤维素/PVDF膜)，在基质上存在电泳生物分子(在同一装置中或在不同装置中进行电泳)，在生物分子接收材料上转移电泳生物分子。如图1所示，现有技术装置中阳极的位置通常在阴极下方，基质和膜夹在其间。
在一个实施例中，本公开描述了一种用于生物分子电转移的装置，其包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；和第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。图2A、2B、2C和2D描绘了放置在一个或多个盛器中的本公开的电转移装置的一些示范性组件，并且描绘了各种组件的布置以及这些示范性装置中的电流流动。
虽然描述和附图涉及一种示范性类型的生物分子接收材料、基质、用于电极的特定导电材料等，但是应当理解，本公开的装置不限于这些实例，并且可以用其它材料替代。
图2A描绘了电转移装置的一些组件的布置的一个实施例，其中第一电极(被描绘为用于与图1比较的阴极)位于基质和生物分子接收材料的顶部，并且其中第二电极(被描绘为用于与图1比较的阳极)位于生物材料接收材料上方并与之电接触。
图2B描绘了一些组件的布置的另一实施例，其中第一电极(例如，阴极)位于基质和生物分子接收材料的顶部，并且其中第二电极(例如，阳极)沿着与生物分子接收材料相同的平面定位并且与生物材料接收材料电接触。
图2C描绘了一些组件的布置的又一实施例，其中第一电极(例如，阴极)位于基质和生物分子接收材料的顶部，并且其中第二电极(例如，阳极)位于生物分子接收材料下方并与生物材料接收材料电接触。
图2D描绘了一些组件的放置的另一实施例，其中生物分子接收材料未放置在基质下方的平行平面中。在一些实施例中，基质在一侧较厚。虽然不限于任何理论，但在一些实施例中，一侧(如图2D中所示的右侧)较厚的基质生成所有分子量的蛋白质的基本上均匀的转移，因为沿凝胶进一步电泳的较小蛋白质将更快地电转移到生物分子接收材料。因此，相对于图2D所示排列左侧的迁移较慢的高MW蛋白质，用于转移的较厚凝胶可使转移速度标准化。如图2D所示，第一电极(例如，阴极)位于具有不均匀厚度的基质的顶部，其下方是生物分子接收材料，并且其中第二电极(例如，阳极)沿着与生物分子接收材料相同的平面定位并且与生物材料接收材料电接触。
在本公开的另一实施例中，用于生物分子电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；和第二电极，其中电极被布置成允许电流在至少两个方向上流动，其中电流的第二方向沿着生物分子接收材料的平面。图2A、2B、2C和2D示出了沿着生物分子接收材料(膜)的平面的一组箭头，其描绘了电流的第二方向。在图2A、2B、2C和2D所示的实施例中，电流的第一方向垂直于生物分子接收材料的平面，并且由从阴极开始的箭头描绘。因此，图2A、2B、2C和2D中描绘的电极(和其它组件)的布置，从阴极朝向生物分子接收材料的垂直箭头描绘了垂直于生物分子接收材料平面的电流的第一方向(在图中从阴极到阳极)，并且生物分子接收材料中的箭头描绘了电流的第二方向。如上所述，在一些实施例中，本公开的用于电转移的装置包含这些示范性组件布置中的一个或多个，以促进一个或多个盛器中的电流的所述方向。
在一个实施例中，在本公开的电转移装置中，电流的第一方向横向于生物分子接收材料的平面。在一个实施例中，在用于电转移的装置中，电流的第一方向与生物分子接收材料的平面成对角线。在这些实施例中，电流的第二方向沿着生物分子接收材料的平面。在图3A、3B和3C中描绘了用于组装本公开的具有这些电流方向的电转移装置的组件的若干示范性布置。这些示范性组合件通过从阴极穿过基质朝向生物分子接收材料的横向/对角线箭头示出了电流的第一方向，并且沿着生物分子接收材料平面的箭头描绘了沿着生物分子接收材料平面的电流的第二方向。
虽然未在图2A至3C中明确地描绘，但本文描述的装置/系统的电极与其它组件之间的电接触可以通过任何数目的装置来实现。实现电接触的一些非限制性实例可以包括与基质或生物分子接收材料(如描绘的)直接接触；或经由导电材料(如离子贮存器、缓冲液芯、缓冲液、具有离子的基质、嵌入(或接触)基质或生物分子接收材料组分中的导电材料、电接口等)接触。在一些实施例中，本公开的装置进一步包含离子贮存器。离子贮存器的非限制性实例包括：缓冲液芯、缓冲液、具有离子的滤纸、包含离子的固体基质或包含离子的液体基质。
生物分子接收材料可以由能够接收生物分子的任何多孔材料组成，并且可以包含一个或多个以下非限制性实例，包括：膜、硝化纤维素、PVDF(聚偏二氟乙烯)、醋酸纤维素、阳极氧化铝、尼龙、玻璃纤维、聚酯。生物分子接收材料可以由嵌入任何前述材料中的一种或多种导电材料组成。可嵌入生物分子接收材料中的导电材料的一些非限制性实例包括钽、铜、氧化铟锡等。
如以上章节所述，盛器包括但不限于通道、毛细管、微流体通道、表面、载玻片、塑料载玻片、腔室、器皿或容器，并且还包括置于盛器、器皿、腔室或容器内的一个或多个通道、微流体通道、表面、载玻片、塑料载玻片。在一些实施例中，一种用于电转移的装置包含多个盛器。在一些实施例中，盛器由透明材料制成。在一些实施例中，根据本公开的一种用于电转移的装置是微流体装置。
在一些实施例中，将生物分子接收材料置于盛器上。生物分子接收材料可以由能够接收生物分子的任何多孔材料组成，并且可以包含一个或多个以下非限制性实例，包括：膜、硝化纤维素、PVDF(聚偏二氟乙烯)、醋酸纤维素、阳极氧化铝、尼龙、玻璃纤维、聚酯。生物分子接收材料可以由嵌入任何前述材料中的一种或多种导电材料组成。可嵌入生物分子接收材料中的导电材料的一些非限制性实例包括钽、铜和/或氧化铟锡。
在一些实施例中，生物分子接收材料具有约0.2μM至10μM的孔径，包括其间的所有数值和范围。在一些实施例中，生物分子接收材料的孔径在生物分子接收材料的不同区域中可以不同。在一些实施例中，生物分子接收材料具有至少两层。在一些实施例中，生物分子接收材料的每一层具有不同的孔径。
在一些实施例中，图2A、2B和2C以及图3A、3B和3C中描绘的组件的布置可以放置在盛器中以形成进一步被配置成进行生物分子电泳的装置/系统。在本公开的装置的此类实施例中，盛器进一步包含可以在其中电泳分离生物分子基质。在一些实施例中，基质平行于生物分子接收材料定位，或位于生物分子接收材料的至少一部分上方。基质的非限制性实例包含聚合物材料、凝胶、琼脂糖凝胶、丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖或聚乙二醇。下面将描绘这些实施例中的一些。
在一些实施例中，基质是薄基质或包含例如SDS-PAGE凝胶的薄凝胶。在一些实施例中，薄凝胶具有约20μm至约200μm的厚度，包括如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm之间的数值，并且在一些实施例中约为100μm。在一些实施例中，本公开的装置中的生物分子接收材料的厚度可为薄基质层厚度的约一半。
示范性基质可如本文实例中所述制备和浇铸。在SDS-PAGE电泳中通常使用三种基本类型的缓冲液。凝胶浇铸缓冲液、样品缓冲液和用于填充电极贮存器的电泳缓冲液。不连续的凝胶系统通常用于有效分离蛋白质生物分子。不连续缓冲液系统使用不同的凝胶缓冲液和电泳缓冲液。这些系统还使用具有不同孔径和不同缓冲液成分的两个凝胶层(堆叠和分离凝胶)。使用不连续缓冲液系统进行电泳可使样品浓缩和更高的解析度。各种常用的不连续凝胶缓冲液系统包括A)使用三羟甲基氨基甲烷-甘氨酸缓冲液系统的经典蛋白分离的缓冲液系统。用于电泳凝胶的缓冲液(三羟甲基氨基甲烷，pH 8.3)的pH和离子强度与用于堆叠凝胶(三羟甲基氨基甲烷，pH 6.8)和解析凝胶(三羟甲基氨基甲烷，pH 8.8)的缓冲液的pH和离子强度不同。B)Bis-Tris系统：在Bis-Tris凝胶中，氯化物作为前导离子，MES或MOPS作为尾随离子。Bis-Tris缓冲液形成共同的阳离子。根据Bis-Tris凝胶是用MES还是MOPS变性电泳缓冲液电泳会产生明显不同的蛋白质迁移模式：MES缓冲液用于较小的蛋白质，而MOPS缓冲液用于中等大小的蛋白质。C)三羟甲基氨基甲烷-乙酸盐。三羟甲基氨基甲烷-乙酸盐凝胶化学能够实现高分子量蛋白质的最佳分离。三羟甲基氨基甲烷-乙酸盐凝胶使用包括三离子-乙酸盐、三甲基甘氨酸和三羟甲基氨基甲烷的不连续缓冲液系统。与三羟甲基氨基甲烷－甘氨酸凝胶相比，三羟甲基氨基甲烷-乙酸盐凝胶具有较低的pH，这增强了这些凝胶的稳定性并使蛋白质修饰最小化，从而产生更清晰的条带。
在一些实施例中，图2A、2B和2C以及图3A、3B和3C中描绘的组件的布置可以放置在盛器中以形成进一步被配置成进行电泳以及生物分子检测的装置/系统。在此类实施例中，盛器进一步包含可以在其中电泳分离生物分子的基质，并且装置进一步包含至少一个或多个含有检测溶液的腔室/通道/试剂盒，例如但不限于以下中的一种或多种：一种或多种抗体、一种或多种抗原、化学发光试剂、荧光试剂、比色试剂、含有其它生物分子检测试剂的溶液、一种或多种缓冲液/洗涤溶液及其任何组合。下面将描绘这些实施例中的一些。
本公开的装置和系统可具有若干不同的电极配置和数目。在本公开的装置的一些实施例中，第一电极位于生物分子接收材料的至少一部分上方。在一些实施例中，第一电极进一步位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之前和/或前面。在一些实施例中，第二电极位于生物分子接收材料中的生物分子接收区域的远侧/之后/后面，并且可以进一步位于生物分子接收材料上方。在一些实施例中，两个电极中的至少一个可以在盛器内物理地移动。在一些实施例中，电极可以移动经过基质的远端。在本公开的装置的一些实施例中，至少一个电极定位经过基质的远端并由绝缘区域隔开。在本公开的装置的一些实施例中，至少一个电极位于基质的至少一部分上方。在一些实施例中，电极定位成使得它们不会模糊对生物分子被接收到膜上的区域的观察。本公开的装置可具有电连接以独立地控制每个电极。在本公开的装置的一些实施例中，至少一个离子贮存器放置在基质的至少一部分上方。在一些实施例中，本公开的装置包含第二离子贮存器。第二离子贮存器位于基质的远端或位于基质的远端之后。本公开的装置的第一离子贮存器或第二离子贮存器可物理地移动。如以上章节所述，电极可直接或经由离子贮存器接触其它组件。图4A和图4B以及图5中示出了这些实施例的一些实例。
图4A和图4B是被示为布置在盛器中/上(在非限制性实例中示出为表面或载玻片)的本公开的两个示范性电转移装置的侧视图。图4A和图4B描绘了一个电极，例如，铜线阴极电极(－)(被描绘为橙色圆圈并用负号表示为阴极)和更长的阴极，如铜板阴极电极(－)(在图4B中)，其放置在缓冲液芯(以灰色表示)的顶部以与凝胶基质(以蓝色表示)电接触，并且阳极也放置在缓冲液芯的顶部以与生物分子接收材料(在该实例中示为硝化纤维素膜)电接触。红色箭头描绘了电流从电极流过各个组件的方向。图4A和4B右侧的硝化纤维素膜的图像显示，在固体聚丙烯酰胺凝胶(PAG)上分离的近红外(NIR)蛋白标记直接转移到置于载玻片上作为盛器的硝化纤维素表面。在这两种装置中，蛋白质(生物分子)都成功地转移到涂覆在玻璃板盛器上的硝化纤维素膜上。
如上所述，图2A、2B和2C以及图3A、3B和3C中描绘的组件的布置可以放置在盛器中以形成进一步被配置成进行生物分子的电泳并且进一步被配置成进行检测的装置/系统。在本公开的装置的此类实施例中，盛器进一步包含可以在其中电泳分离生物分子基质。在一些实施例中，基质平行于生物分子接收材料定位，或位于生物分子接收材料的至少一部分上方。基质的非限制性实例包含聚合物材料、凝胶、琼脂糖凝胶、丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖或聚乙二醇。图5是根据一个实施例的本公开的另一示范性电泳和电转移系统的侧视图。在该实施例中，将3ul预染色的近红外(NIR)标记蛋白装载到PAG中的样品孔中，如图5a所示。此处用两个纸芯表示的缓冲液芯，每个2sq.cm，用1X电泳缓冲液预浸泡，放置在PAG凝胶的两端，刚好足够重叠以保持电连续性。两个电极－和+，如图5a和5b所示，然后置于这些芯的顶部，在100V下进行电泳15分钟以电泳分离蛋白质(如图5a和b所示)。在蛋白质的电泳分离之后，将另一个负极和用1X电泳缓冲液浸泡的相等大小的芯放置在PAG的顶部，完全覆盖它。然后将正电极及其离子贮存器(2sq.cm芯浸泡的缓冲液)从PAG移开或放置(离开约一厘米或更小的距离)，使得其仍保持与硝化纤维素膜的电接触。将0.2ml的1X电泳缓冲液添加到电极之间暴露的硝化纤维素以保持其湿润和导电(图5c)。施加150V的电流15分钟。随着电极位置的变化，电流现在经由PAG和硝化纤维素流向正电极，并且在该过程中，蛋白质从PAG转移到硝化纤维素表面。然后蛋白质被固定在硝化纤维素膜中，如图5d所示。在电转移之后，轻轻地移除PAG和相关联的芯，使得其上具有转移的生物分子的暴露的硝化纤维素表面准备好进行下一步的蛋白质印迹处理。如图5e所示，暴露的硝化纤维素表面可以用检测试剂清洗或暴露，并且可以处理蛋白质印迹进行分析。
在一些实施例中，一种装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于一个或多个生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；和至少第一离子贮存器；将第一电极和第一离子贮存器移动或定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方的装置；以及用于激活和失活第一电极和第二电极的装置。
在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：基质，其可操作以沿着基质的长度分离样品中含有的一种或多种生物分子，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极和第二电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；以及至少一个离子贮存器，其中第一电极和第二电极可被激活和失活，并且其中第一电极和第一离子贮存器可被移动或定位到基质的顶部的至少一部分上，并且其中第二电极和第二离子贮存器可被移动或定位经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料。
在一些实施例中，本公开的装置进一步包含第三电极。在一些实施例中，本公开的装置进一步包含第四电极。这些实施例在图6A至12D和图14A至C中示出和描述。
在一些实施例中用于电泳和电转移的装置可以包含液体基质，并且可以配置为如以下实例中所述的微流体装置。此类装置的若干实施例。在一个实施例中，一种用于生物分子的电泳和电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；基质、第一电极；和第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。在本公开的装置的一些实施例中，第一电极位于生物分子接收材料的至少一部分上方。在一些实施例中，第一电极进一步位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之前和/或前面。基质是液体分离基质，在非限制性实例中，其可包含液体聚合物材料、液体聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺溶液、聚乙二醇、一种或多种聚乙二醇的混合物，或葡聚糖，或一定量的琼脂糖。在一些实施例中，液体分离基质进一步包含至少一种离子源。离子源的非限制性实例包含选自甘氨酸、氯化物、钠、硫酸盐、乙酸盐、三羟甲基氨基甲烷等的一种或多种离子。这些实施例中的一些在图6A至12D和图14A至C中示出和描述。
在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极位于基质的至少一部分上方并且位于基质的后端附近；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；以及至少一个离子贮存器。在一些实施例中，第一电极、第二电极和第三电极可被激活和失活。
在一些实施例中，本公开的装置进一步包含至少一个端口。端口可另外包含至少一个密封件或密封机构，例如但不限于可重新密封的塑料密封件、橡胶瓶塞或可自动重新密封的密封件。在一些实施例中，本公开的装置包含至少一个可刺穿且可自动重新密封的端口。在一些实施例中，本公开的装置具有可操作以接收样品的至少一个端口。在一些实施例中，本公开的装置的至少一个或多个端口可以用于以下中的一个或多个，包括但不限于：接收或容纳电极；添加或移除基质；添加或移动电极；将样品添加至基质；添加或移除选自含有一种或多种抗体的溶液、含有一种或多种生物分子检测试剂的溶液、结合和/或检测转移至生物分子接收材料的生物分子的试剂的一种或多种组分；添加或移除一种或多种缓冲液及其任何组合。这些实施例中的一些在图6A至12D和图14A至C中示出和描述。
在一些实施例中，本公开的装置的一个端口包含至少一个可移除的塞子。本公开的装置中的端口可包含至少一个支撑结构，以防止端口中的一个或多个端口塌陷。支撑结构可以包含或由支撑一个或多个端口免于塌陷的多孔结构制成。在一些实施例中，由多孔支撑结构组成或由多孔支撑结构制成的支撑结构可包含凝胶基质，例如但不限于琼脂糖。在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在水平方向上进行的。在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在垂直方向上进行的。这些实施例在图6A至12D和图14A至C中示出和描述。
在一些实施例中，在本公开的装置中，至少一个电极位于端口中。在一些实施例中，第一电极位于样品装载端口中。在一些实施例中，第二电极位于端口中，该端口位于基质的远端处。在一些实施例中，第三电极定位经过基质的远端并与膜物理接触。在一些实施例中，第三电极位于邻近基质后端的绝缘体之后/后面。在一些实施例中，第三电极位于封装基质的绝缘体的后面。在一些实施例中，绝缘体是空气或非导电材料。在一些实施例中，绝缘体是非导电材料，如聚碳酸酯、尼龙或HTPE。在一些实施例中，第四电极位于基质上方。在一些实施例中，第四电极进一步沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍对生物分子接收材料的观察。在一些实施例中，第四电极沿着盛器的边缘定位。在一些实施例中，第四电极可以通过多孔的含较高电阻或较低电导的材料的薄层与液体基质分离介质分离。在非限制性实例中，薄层可以具有0.1mm至0.5mm的厚度。多孔材料可包括例如但不限于琼脂糖的材料。这些实施例在图6A至12D和图14A至C中的一个或多个中示出和描述。
在一些实施例中，本公开的装置/系统包含三个电极。在一个实施例中，三电极装置包含：至少一个盛器(或多个盛器)，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极位于基质的至少一部分上方并且位于基质的后端附近；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；以及至少一个离子贮存器。在一些实施例中，在该装置的基质中的样品的电泳可以通过激活第一电极和第二电极并使第一电极和第二电极失活以在生物分子解析后停止电泳来进行。在一些实施例中，该装置中的生物分子的电转移可通过再激活第一电极和激活第三电极来进行以将生物分子从基质转移到生物分子接收材料上，其中第三电极与生物分子接收材料电接触；然后一旦完成，使第一电极和第三电极失活以停止电转移。
图6A描绘了在上图中的图示中的此装置的一个实施例，其在盛器中包含三个电极和两个端口。如本文所示，三个电极被描绘为第一电极B、第二电极C和第三电极E。电极B位于第一端口(也表示为B，端口B)中。端口B也是样品端口。端口B具有在将样品添加到端口B之前可由用户移除的塞子。第二端口C具有电极C，电极E放置在生物分子接收材料上的生物分子接收区域的后面或之后(在盛器的底部以蓝色示出)，并且灰色区域描绘了用于电泳的液体/固体基质。在这种2端口装置中，如果使用液体基质，当端口B保持用塞子密封时，端口C可用于填充液体基质。一旦样品被添加到未堵塞的端口B中，电极B和C被激活以对基质中样品中的生物分子进行电泳。一旦生物分子被解析，关闭电极B和C，并打开电极B和E，以引发电泳分离的生物分子从基质到盛器底部的生物分子接收材料的电转移。现在电流驱动分离的生物分子进入生物分子接收材料，并且一旦转移完成，电极B和E可以关闭。
在一些实施例中，本公开的装置/系统包含四个电极。在一个实施例中，此装置/系统具有至少一个(或多个)盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极朝向基质的后端定位；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；第四电极位于基质上方；以及至少一个离子贮存器。为了对基质中的样品中的生物分子进行电泳，激活第一电极和第二电极。这些第一电极和第二电极失活以在电泳完成时停止电泳。为了进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移，第三电极和第四电极被激活，并且在电转移完成之后，第三电极和第四电极被失活。
图6A描绘了在图6A的下图中的图示中的装置的一个实施例，其在盛器中具有四个电极和四个端口。如本文所示，四个电极被描绘为第一电极B、第二电极C、第三电极E和第四电极T。第一端口A可用于添加用于检测的试剂，例如但不限于蛋白质印迹试剂，如抗体、洗涤溶液和其它缓冲液。电极B位于第二端口(也表示为B，端口B)中。端口B也是样品端口。端口B具有在将样品添加到端口B之前可由用户移除的塞子。第三端口C具有电极C，电极E放置在生物分子接收材料上的生物分子接收区域的后面或之后(在盛器的底部以蓝色示出)，并且灰色区域描绘了用于电泳的液体/固体基质。在这种4端口装置中，如果使用液体基质，当端口A、B和D保持用塞子或可自动密封和/或可刺穿的端口机构密封时，端口C可用于填充液体基质。一旦样品被添加到未堵塞的端口B中，电极B和C被激活以对基质中的生物分子进行电泳。一旦生物分子被解析，关闭电极B和C，并打开电极T和E，以引发电泳分离的生物分子从基质到盛器底部的生物分子接收材料的电转移。现在电流驱动分离的生物分子进入生物分子接收材料，并且一旦转移完成，电极T和E可以关闭。
本公开的装置中的端口可包含至少一个支撑结构，以防止端口中的一个或多个端口塌陷。支撑结构可以包含或由支撑一个或多个端口免于塌陷的多孔结构制成。在一些实施例中，由多孔支撑结构组成或由多孔支撑结构制成的支撑结构可包含凝胶基质，例如但不限于琼脂糖。图6B，上图描绘了2-端口，三电极装置，其中端口B下方的黑色区域是防止端口B在将样品添加到液体基质中之后塌陷的支撑结构。图6B，下图，描绘了4-端口，四电极装置，其中端口B下方的黑色区域是防止端口B在将样品添加到液体基质中之后塌陷的支撑结构。
图7A和图9A描绘了具有用于生物分子的电泳和电转移的四个端口和三个电极的示范性装置/系统的侧视图，图7B和图9B描绘了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。图8A和图10A描绘了具有三个端口和三个电极的示范性系统的侧视图，并且示出了用于生物分子的电泳和电转移的方法步骤，图8B和图10B描绘了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。这些部件类似于上述的四端口和三端口以及四电极和三电极实施例。这些附图的方法步骤在下面的章节中详细描述。
在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在水平方向上进行的。这在图4A至10B和图14A-C中示出。
在一些实施例中，生物分子在基质和生物分子接收材料中的分离和转移是在垂直方向上进行的。这在图11A至12-D所描绘的示范性装置中示出。
图11A描绘了本公开的装置的垂直取向的一个实施例，其具有在所有侧面上封闭的具有两个端口(端口B和端口C)的盛器，以及置于盛器侧面上的生物分子接收材料(以蓝色表示)。端口B用可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)。在该实施例中，如图11A的右图所示，端口C是可刺穿且可自动密封的端口，其可用于将液体基质填充到盛器中。一旦液体基质被填充到端口B的开始处，塞子(以红色表示)用于密封位于顶部的端口B。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体(以黑线示出)的电极E(以黄色表示)和位于端口C中的电极C(以黄色表示)。
在使用之前，如图11B所示，移除塞子，该区域用作样品孔。将样品添加到该样品孔中，并且使用包含另一电极的覆盖物(参见图11B中的黄线)覆盖端口B和盛器的孔区域。如图11C所示进行电泳然后进行电转移。顶部电极，阴极A可以放置在缓冲液芯(离子贮存器)上，并且电极A和C被激活以进行电泳。关闭电极C，并且激活电极A和E以进行电转移。一旦电转移完成，生物分子就转移到盛器一侧的生物分子接收材料上。如图11C的最后一幅图中所示，液体基质可以经由端口C从盛器中排出，并且该装置现在可以通过端口B添加检测试剂而进行检测。图11D示出了生物分子分离后和/或检测后的装置的正视图。图12A描绘了本公开的装置的垂直取向的另一实施例，其具有在所有侧面上封闭的具有两个端口(端口B和端口C)的盛器，和置于盛器侧面上的生物分子接收材料(以蓝色表示)。端口B用可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)。在该实施例中，如图12A的右图所示，端口C是可刺穿且可自动密封的端口，其可用于将液体基质填充到盛器中。一旦液体基质被填充到端口B的开始处，塞子(以红色表示)用于密封位于顶部的端口B。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体(以黑线表示)的电极E(以黄色示出)和位于端口C(以黄色示出)中的电极C以及位于与生物分子接收材料相对的一侧上的盛器的侧壁上或侧壁中的电极T。在使用之前，如图12B所示，移除塞子，该区域用作样品孔。将样品添加到该样品孔中，并且使用包含另一电极的覆盖物(参见图12B中的黄线)覆盖端口B和盛器的样品孔区域。如图12C所示进行电泳然后进行电转移。顶部电极，阴极A可以放置在缓冲液芯(离子贮存器)上，并且电极A和C被激活以进行电泳。关闭电极C，并且激活电极A和E以进行电转移。一旦电转移完成，生物分子就转移到盛器一侧的生物分子接收材料上。
如图12C的最后一幅图中所示，液体基质可以经由端口C从盛器中排出，并且该装置现在可以通过端口B添加检测试剂而进行检测。图12D示出了生物分子分离后和/或检测后的装置的正视图。在一些实施例中，一种装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极朝向基质的后端定位；第三电极与生物分子接收材料电接触并且定位在基质的后端之后；第四电极位于基质上方；以及至少一个离子贮存器。在一些实施例中，第一电极和第二电极以及第三电极和第四电极可被激活和失活。
图13示出了本公开的装置的组件的实例实施例，其中盛器是如载玻片或塑料载玻片的平坦表面。该装置的盛器包含作为生物分子接收区域的两层硝化纤维素涂层。在这之上是在PAG中具有样品孔的基质(此处示为PAG)(对于基质，参见顶视图中的白色区域和3-D视图中的灰色区域)。顶视图和三维视图示出了实例盛器(此处示为载玻片，但也可以是塑料载玻片)，其长度为8cm，宽度为2.5cm，厚度为1mm。编号为1、2、3和4的顶部图表示多个电极(图13中示出了四个电极)，其布置在离子贮存器(在此示出为缓冲液芯)的顶部上。顶视图下面的图例示出了从上到下的各层，包括底部的载玻片、6cm的硝化纤维素(以蓝色示出)和3cm的PAG。具有缓冲液芯的电极放置在该装置的顶部。
图13的侧图示出了PAG中样品孔的示范性尺寸，其在该实施例中具有0.4mm的孔深度以添加样品，同时PAG的总高度为0.8mm。下面示出了示范性的生物分子接收材料，在此示出为具有20μM厚度的硝化纤维素，其具有分别为0.2μM和5μM孔径的不同孔径的两层。如以上章节中所述，第一层用于蛋白质的结合，第二层用于促进电流通过。第一层可以为约10μm厚，具有0.2μm或0.45μm的孔径。第二层为约10μm厚的层，孔径为5μm，位于第一层正下方。将3cm长、2cm宽、0.8mm厚的聚丙烯酰胺凝胶(PAG)浇注在硝化纤维素的顶部，如图13所示。出于添加样品的目的，可在距一端约10mm的PAG中形成若干约0.25mm深的样品孔。孔深可以设计成与PAG的底部具有足够的分离，以允许蛋白质在硝化纤维素层上方的直线路径上迁移以进行电泳解析。例如，过于靠近底部表面的孔可能导致蛋白质通道过早地与硝化纤维素接触，从而导致后者出现条纹效应。该实例实施例中所示的电极1、3和4为2cm长×4mm宽，而电极2具有与PAG相同的尺寸。电极1和3用于电泳分离，电极2和4用于将电流从PAG经由硝化纤维素转移到正电极。所有芯用2ml的1X电泳缓冲液预浸泡。
图14A、14B和14C示出了本公开的装置的一个实施例，其包含基质(如PAG)的薄层和生物分子接收材料(如NC)的薄层。在一些实施例中，这些装置能够进行穿透凝胶检测，其允许检测试剂和组分(例如但不限于抗体、抗原和可检测的标记和试剂)穿透基质的薄层以到达在其上电转移的生物分子接收材料上的生物分子。在一些实施例中，基质薄凝胶的薄层具有约20μm至约200μm的厚度，包括在如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm之间的厚度，并且在一些实施例中约为100μm。在一些非限制性实施例中，基质的薄层可包含SDS-PAGE凝胶层。在一些实施例中，本公开的装置中的生物分子接收材料的厚度可为薄基质层厚度的约一半。
如图14B中装置的侧视图所示，检测试剂可以简单地在装置上分层或在装置上洗涤，并且可以实现生物分子的检测。如前面的实施例所述，图14A-C所示的装置具有一个端口和电极B、C、E和T的四个电极布置。
因此，如图14A-C所示，本公开描述了用于生物分子的电泳、电转移和检测的装置，其中该装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质层，基质具有至少一个端口(如图14A中的端口B)；生物分子接收材料，其置于基质的至少一部分下方(如果基质具有均匀厚度，则在与基质平行的平面中，或当基质具有不均匀厚度时，则与基质倾斜)；第一电极(如图14A中的电极B)，其与基质电接触并且定位在端口之前或端口中；定位在基质之后的第二电极(如图14A中的电极E)，第二电极与生物分子接收材料电接触；第三电极(如图14A中的电极C)，其与基质电接触并定位在生物分子接收区域之后；位于基质的至少一部分上方的第四电极(如图14A中的电极T)，其中端口(端口B)可以接收样品并且可以(稍后)接收用于检测生物分子的一种或多种试剂。
2)用于电泳和/或电转移和/或检测的系统：
在一些实施例中，本公开提供了用于进行凝胶电泳、电转移或检测的系统，其中上述章节中描述的装置中的一个可以放置在能够提供电源和/或装置以激活和/或失活电极的仪器中或之上。在一些实施例中，本公开提供了用于进行凝胶电泳、电转移和/或检测的系统，其中上述章节中描述的装置中的一个可连接至电接口或电源接口以激活和/或失活电极。在一些实施例中，本公开提供了用于进行凝胶电泳、电转移或检测的系统，其中上述章节中描述的装置中的一个可置于仪器中或另外具有接近或功能性以接近可进行生物分子检测的试剂源。在其它非限制性实施例中，此类功能可以包含毛细管、管道、通道或微通道泵和用于分配和/调节试剂流量的阀、定时器和/或软件组件，以调节试剂的释放/定时释放和/或调节电极激活/失活和/或调节操作期间的电极移动/重新定位。
一些实施例涉及系统，其包含：本文描述的本公开的任何装置，其进一步包含以下一项或多项：能够提供电源的仪器或基座；用于激活和/或失活电极的装置；毛细管；管道系统；通道；微通道；泵；阀；机械臂或马达；用于调节电极移动/重新定位的装置；用于分配和/调节试剂流量的装置；用于在操作期间调节试剂释放/定时释放和/或调节电极激活/失活和/或调节电极移动/重新定位的软件组件。
II.方法：
本公开的实施例涉及使用本文描述的装置和系统进行凝胶电泳和/或电转移和/或检测样品中包含的生物分子的方法。可电泳或转移或检测的生物分子的非限制性实例包括但不限于核酸、DNA、RNA、多肽和蛋白质。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，生物分子已基于其分子量或电荷分离，该装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；2)进行生物分子从基质到生物分子接收材料中的电转移，其包含：(i)将第一电极和第一离子贮存器定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方；(ii)激活第一电极和第二电极，从而使生物分子转移到生物分子接收材料上。在图4A和4B中描述了此类方法和结果的实例(在上面更详细地描述)。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，生物分子已基于其分子量或电荷分离，该装置包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流的第二方向沿着生物分子接收材料的平面；2)进行生物分子从基质到生物分子接收材料中的电转移，其包含：(i)将第一电极和第一离子贮存器定位在存在生物分子的基质的至少一部分上方；(ii)激活第一电极和第二电极，从而使生物分子转移到生物分子接收材料上。在图4A和4B中描述了此类方法和结果的实例(在上面更详细地描述)。
在一个实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，该装置包含(即，例如具有2个电极的装置，其中任选机械移动电极)至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质具有至少第一电极和第二电极的样品装载区域；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到生物分子接收材料上的区域之外；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活两个电极对基质中的生物分子进行电泳；3)使第一电极和第二电极失活以停止电泳；以及4)通过以下方式进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移：(i)将第一电极和第一离子贮存器移动/定位到基质的顶部的至少一部分上；(ii)移动/定位第二电极和第二离子贮存器经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料；(iii)激活第一电极和第二电极，使得生物分子能够从基质转移到生物分子接收材料中；以及(iv)一旦完成，使第一电极和第二电极失活以停止电转移。在图5A和5B中描述了此类方法和结果的实例(在上面更详细地描述)。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，装置包含(即，例如具有2个电极的装置，其中任选机械移动电极)至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质具有至少第一电极和第二电极的样品装载区域；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极，其中第二电极与生物分子接收材料电接触并位于基质的远端之后；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活两个电极对基质中的生物分子进行电泳；3)使第一电极和第二电极失活以停止电泳；以及4)通过以下方式进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移：(i)将第一电极和第一离子贮存器移动/定位到基质的顶部的至少一部分上；(ii)移动/定位第二电极和第二离子贮存器经过基质的远端，使得第二电极和第二离子贮存器电连接到生物分子接收材料；(iii)激活第一电极和第二电极，使得生物分子能够从基质转移到生物分子接收材料中；以及(iv)一旦完成，使第一电极和第二电极失活以停止电转移。在图5A和5B中描述了此类方法和结果的实例(在上面更详细地描述)。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将具有生物分子的样品装载到本公开的装置(如具有3个电极的装置)的基质中的样品装载区域中，该装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极位于基质的至少一部分上方并且位于基质的后端附近；第三电极与生物分子接收材料电接触并定位在与第三电极绝缘且分离的基质的后端之后；邻近电极中的至少一个的至少一个离子贮存器；2)通过激活第一电极和第二电极对基质中的样品进行电泳；3)在生物分子被解析后使第一电极和第二电极失活以停止电泳；4)通过再激活第一电极和激活第三电极进行生物分子从基质到生物分子接收材料的电转移，其中第三电极与生物分子接收材料电接触；和5)一旦完成，使第一电极和第三电极失活以停止电转移。
图7A描绘了具有四个端口和三个电极的示范性系统的侧视图，并且示出了用于生物分子的电泳和电转移的方法步骤，图7B描绘了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。图8A描绘了具有三个端口和三个电极的示例性系统的侧视图，并且示出了用于生物分子的电泳和电转移的方法步骤，图8B描绘了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。
在另一实施例中，一种进行生物分子的电泳和电转移的方法包含：1)将具有生物分子的样品或多个样品装载到装置的样品装载端口中，该装置包含(如具有4个电极的装置)：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；第一电极位于基质的至少一部分上方并且位于样品装载区域的前面；第二电极朝向基质的后端定位；第三电极与生物分子接收材料电接触并定位在与第三电极绝缘且分离的基质的后端之后；第四电极位于基质上方；第四电极位于基质上方并通过与电极材料相比具有较高电阻的透明材料与基质分离；以及至少一个离子贮存器；2)通过激活第一电极和第二电极对基质中的样品进行电泳；3)当完成时，使第一电极和第二电极失活以停止电泳；4)通过以下方式进行生物分子从基质电转移到生物分子接收材料的电转移：(i)激活第三电极和第四电极；以及5)当电转移完成时，使第三电极和第四电极失活。在非限制性实例中，一种分离基质和第四电极的材料可包含约0.1mm至5mm厚的琼脂糖或另一种凝胶或琼脂糖样材料。在本文所述方法的一些实施例中，电极中的一个(如T)沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍从装置的任一侧观察生物分子接收材料。
图9A描绘了具有四个端口和三个电极的示范性系统的侧视图，并且示出了用于生物分子的电泳和电转移的方法步骤。图9B描述了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。如此处所描绘的，电极T沿着盛器的边缘(盛器中的通道的边缘－参见图9B)定位，使得当从顶部观察以监测电泳和/或电转移和/或免疫检测的进展时，其不妨碍对生物分子接收材料的观察。
图10A描绘了具有三个端口和三个电极的示范性系统的侧视图，并且示出了用于生物分子的电泳和电转移的方法步骤。图10B描述了在完成生物分子的电泳和电转移之后相同系统的顶视图。如此处所描绘的，电极T沿着盛器的边缘(盛器中的通道/导管/毛细管/路径或盛器中的多个通道，参见图10B)定位，使得当从顶部观察以监测电泳和/或电转移和/或免疫检测的进展时，其不妨碍对生物分子接收材料的观察。
图11A描绘了本公开的装置的垂直取向的一个实施例，其具有在所有侧面上封闭的具有两个端口(端口B和端口C)的盛器，以及置于盛器侧面上的生物分子接收材料(以蓝色表示)。端口B用可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)。在该实施例中，如图11A的右图所示，端口C是可刺穿且可自动密封的端口，其可用于将液体基质填充到盛器中。一旦液体基质被填充到端口B的开始处，塞子(以红色表示)用于密封位于顶部的端口B。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体(以黑线示出)的电极E(以黄色表示)和位于端口C中的电极C(以黄色表示)。
在使用中，如图11B所示，移除塞子，该区域用作样品孔。将样品添加到该样品孔中，并且使用包含另一电极的覆盖物(参见图11B中的黄线)覆盖端口B和盛器的孔区域。如图11C所示进行电泳然后进行电转移。顶部电极，阴极A可以放置在缓冲液芯(离子贮存器)上，并且电极A和C被激活以进行电泳。关闭电极C，并且激活电极A和E以进行电转移。一旦电转移完成，生物分子就转移到盛器一侧的生物分子接收材料上。如图11C的最后一幅图中所示，液体基质可以经由端口C从盛器中排出，并且该装置现在可以通过端口B添加检测试剂而进行检测。图11D示出了生物分子分离后和/或检测后的装置的正视图。
图12A描绘了本公开的装置的垂直取向的另一实施例，其具有在所有侧面上封闭的具有两个端口(端口B和端口C)的盛器，和置于盛器侧面上的生物分子接收材料(以蓝色表示)。端口B用可移除的塞子密封(该密封件形成盛器的外壳的一部分)。在该实施例中，如图12A的右图所示，端口C是可刺穿且可自动密封的端口，其可用于将液体基质填充到盛器中。一旦液体基质被填充到端口B的开始处，塞子(以红色表示)用于密封位于顶部的端口B。该装置的盛器进一步包含邻近绝缘体(以黑线表示)的电极E(以黄色示出)和位于端口C(以黄色示出)中的电极C以及位于与生物分子接收材料相对的一侧上的盛器的侧壁上或侧壁中的电极T。
在使用之前，如图12B所示，移除塞子，该区域用作样品孔。将样品添加到该样品孔中，并且使用包含另一电极的覆盖物(参见图12B中的黄线)覆盖端口B和盛器的样品孔区域。如图12C所示进行电泳然后进行电转移。顶部电极，阴极A可以放置在缓冲液芯(离子贮存器)上，并且电极A和C被激活以进行电泳。关闭电极C，并且激活电极A和E以进行电转移。一旦电转移完成，生物分子就转移到盛器一侧的生物分子接收材料上。如图12C的最后一幅图中所示，液体基质可以经由端口C从盛器中排出，并且该装置现在可以通过端口B添加检测试剂而进行检测。图12D示出了生物分子分离后和/或检测后的装置的正视图。
图14A-C，本公开描述了用于生物分子的电泳、电转移和检测的装置，其中装置包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质层，基质具有至少一个端口(如图14A中的端口B)；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；第一电极(如图14A中的电极B)，其与基质电接触并且定位在端口之前或端口中；定位在基质之后的第二电极(如图14A中的电极E)，第二电极与生物分子接收材料电接触；第三电极(如图14A中的电极C)，其与基质电接触并定位在生物分子接收区域之后；位于基质的至少一部分上方的第四电极(如图14A中的电极T)，其中端口(端口B)可以接收样品并且可以(稍后)接收用于检测生物分子的一种或多种试剂。在一些实施例中，基质层是薄层。
如图14A-C所示，本公开描述了用于生物分子的电泳、电转移和检测的方法，其包含：1)将具有生物分子的样品或多个样品装载到装置的端口中，装置包含：其中装置包括：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质层，基质具有至少一个端口(如图14A中的端口B)；生物分子接收材料，其置于基质下方的平行平面中；第一电极(如图14A中的电极B)，其与基质电接触并且定位在端口之前或端口中；定位在基质之后的第二电极(如图14A中的电极E)，第二电极与生物分子接收材料电接触；第三电极(如图14A中的电极C)，其与基质电接触并定位在生物分子接收区域之后；位于基质的至少一部分上方的第四电极(如图14A中的电极T)，其中端口(端口B)可以接收样品并且(稍后)可以接收用于检测生物分子的一种或多种试剂2)通过激活第一电极(电极B)和第三电极(电极C)对薄基质中的样品进行电泳；3)当完成时，使第一电极和第三电极失活以停止电泳；4)通过激活第二电极(电极E)和第四电极(电极T)将生物分子从薄基质电转移到生物分子接收材料中；5)当电转移完成时，使第二电极和第四电极失活；以及6)将一种或多种检测试剂添加到单个端口(端口B)中，或将一种或多种检测试剂添加到基质层上，并允许检测试剂穿过基质进入生物分子接收材料中以接触生物分子并检测生物分子。在一些实施例中，基质层是厚度为约20μm至约200μm的基质薄层，包括在如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm之间的厚度。在一些实施例中，薄层的厚度为约100μm。在一些非限制性实施例中，基质的薄层可包含SDS-PAGE凝胶层。在一些实施例中，本公开的装置中的生物分子接收材料的厚度可为薄基质层厚度的约一半。
在一些实施例中，一个或多个端口，或任何端口的一对或多对组合，例如端口A-C、A-D、B-C或B-D可用于促进缓冲液、抗体溶液和检测试剂(如化学发光试剂)的添加和移除。在一些实施例中，如果通过在电转移之后从盛器(如通道)中排空液体基质并使检测试剂流入现在包含具有电转移到其中的生物分子的生物分子接收材料的相同盛器/通道中而实现检测测定(如免疫测定)来使蛋白质印迹自动化，则端口可用于各个方面。
在本公开的方法的一些实施例中，在以上各节中不同地阐述，所使用的装置包含多个盛器，并且多个样品被装载到每个盛器的样品装载区域中。在一些实施例中，待电泳和/或待电转移的生物分子在装载之前被染色。生物分子是预先染色的。
在本公开的方法的一些实施例中，在以上各节中不同地阐述，生物分子可在被电泳和电转移时被可视化。在一些实施例中，本公开的方法可包含在电泳步骤和/或电转移步骤期间或结束时通过从顶部观察装置来可视化生物分子。在一些实施例中，本公开的方法可进一步包含在电泳步骤和/或电转移步骤期间或结束时对生物分子进行成像。
本公开的系统、装置、盒和方法有利地导致前述中的一个或多个，包括：一种用于电泳和电转移的装置/系统，其能够同时进行生物分子的高通量电泳和/或电转移，与用于电泳或电转移的现有系统和装置相比，减少了装置或组件的数量，降低了成本，减少了附件，减少了所需设备的占地面积，减少了系统和装置的存储空间，没有缓冲液溢出、泄漏，减少了凝胶、生物分子接收材料、样品、缓冲液和其它所用组件的量，以及减少了液体有害废物。
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本说明书中所提及的所有公开、专利和专利申请都在本文中通过引用并入，程度如同每一单独的公开、专利或专利申请被专门并且单独地指示以引用的方式并入一般。
虽然本文已经示出并描述了本公开的实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，此类实施例仅作为实例提供。在不背离本公开的情况下，本领域的普通技术人员现在将会想到众多变体、变化以及取代。应当理解，本文所述的本公开的实施例的多种替代方案可以用于实践本公开。预期的是以下权利要求限定了本公开的范围以及由此覆盖在这些权利要求和其等效物的范围内的方法和结构。

Claims (97)

1.一种用于生物分子的电转移的装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
生物分子接收材料；
第一电极；以及
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极位于所述生物分子接收材料上方。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极沿着与所述生物分子接收材料相同的平面定位。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极位于所述生物分子接收材料下方。
5.一种用于生物分子的电转移的装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
生物分子接收材料；
第一电极；以及
第二电极，其中所述电极被布置成允许电流在至少两个方向上流动，其中电流流动的第二方向沿着所述生物分子接收材料的平面。
6.根据权利要求5所述的装置，其中电流流动的第一方向横向于所述生物分子接收材料的所述平面。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述电流流动的第一方向与所述生物分子接收材料的所述平面成对角线。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述电流流动的第一方向垂直于所述生物分子接收材料的所述平面。
9.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述盛器是通道、微流体通道、表面、载玻片、塑料载玻片、器皿、容器或腔室。
10.根据权利要求1或5所述的装置，其包含多个盛器。
11.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述盛器由透明材料制成。
12.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述装置是微流体装置。
13.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料置于所述盛器上。
14.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料包含膜、硝化纤维素、PVDF、醋酸纤维素、阳极氧化铝，或嵌入前述任一项中的一种或多种导电材料。
15.根据权利要求14所述的装置，其中嵌入在所述生物分子接收材料中的所述导电材料包含钽、铜、铟或锡氧化物。
16.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料包含一种或多种离子。
17.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料具有约0.2μM至10μM的孔径。
18.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料在所述生物分子接收材料的同一层中的不同区域中具有不同的孔径。
19.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料具有一个或多个层。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述生物分子接收材料的每一层具有不同的孔径。
21.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第一电极位于所述生物分子接收材料的至少一部分的上方。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述第一电极进一步位于生物分子被接收在所述生物分子接收材料上的区域之前。
23.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于与所述生物分子接收材料相同的平面中。
24.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于所述生物分子接收材料下方。
25.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于所述生物分子接收材料上方。
26.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料直接接触。
27.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极不与所述生物分子接收材料直接接触。
28.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述两个电极中的至少一个能够在所述盛器内物理地移动。
29.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述电极定位成使得它们不会模糊对生物分子被接收到所述膜上的所述区域的观察。
30.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步包含离子贮存器。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述离子贮存器是缓冲液芯、缓冲液、具有离子的滤纸、包含离子的固体基质或包含离子的液体基质。
32.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步适于进行电泳，其中所述盛器进一步包含能够在其中电泳分离所述生物分子的基质。
33.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质具有均匀的厚度或具有不均匀的厚度。
34.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质位于所述生物分子接收材料的至少一部分的上方。
35.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质包含聚合物材料、凝胶、琼脂糖凝胶、丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖或聚乙二醇。
36.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步包含第三电极。
37.根据权利要求36所述的装置，其进一步包含第四电极。
38.根据权利要求1或5或36或37所述的装置，其进一步包含电连接以独立地控制每个电极。
39.根据权利要求1或5所述的装置，其中至少一个电极能够物理地移动经过所述基质的远端。
40.根据权利要求1或5所述的装置，其中至少一个电极定位经过所述基质的所述远端并由绝缘区域隔开。
41.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述电极中的至少一个位于所述基质的至少一部分的上方。
42.根据权利要求30所述的装置，其中至少一个离子贮存器放置在所述基质的至少一部分的上方。
43.根据权利要求42所述的装置，其包含位于所述基质的所述远端处的第二离子贮存器。
44.根据权利要求42所述的装置，其包含位于所述基质的所述远端之后的第二离子贮存器。
45.根据权利要求42所述的装置，其中所述第一离子贮存器或所述第二离子贮存器能够物理地移动。
46.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质是液体分离基质。
47.根据权利要求46所述的装置，其中所述液体分离基质包含液体聚合物材料、液体聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺溶液、聚乙二醇、一种或多种聚乙二醇的混合物或葡聚糖。
48.根据权利要求46所述的装置，其中所述液体分离基质进一步包含至少一种离子源。
49.根据权利要求48所述的装置，其中所述离子源包含选自甘氨酸、氯化物、钠、硫酸盐、乙酸盐和三羟甲基氨基甲烷的一种或多种离子。
50.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质包含至少一个可操作以接收具有所述生物分子的样品的样品盛器，所述样品盛器朝向所述基质的近端定位。
51.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质的深度为约2μM至约2mm。
52.根据权利要求32所述的装置，其中生物分子在所述基质中的分离和生物分子在所述生物分子接收材料中的转移都是在水平方向上进行的。
53.根据权利要求32所述的装置，其中生物分子在所述基质中的所述分离和生物分子在所述生物分子接收材料中的所述转移都是在垂直方向上进行的。
54.根据权利要求1或5或32所述的装置，其进一步包含至少一个端口。
55.根据权利要求54所述的装置，所述端口包含至少一个密封件。
56.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口是可刺穿的且可自动重新密封的。
57.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口包含至少一个可移除的塞子。
58.根据权利要求54所述的装置，其进一步包含至少一个支撑结构，以防止所述端口中的一个或多个端口塌陷。
59.根据权利要求58所述的装置，其中所述支撑结构包含多孔结构或由多孔结构制成。
60.根据权利要求59所述的装置，其中所述多孔结构包含琼脂糖。
61.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口可操作以接收样品。
62.根据权利要求54或58所述的装置，其中至少一个端口可操作以接收电极、添加或移除所述基质、添加或移动电极、将样品添加到所述基质、添加或移除选自含有一种或多种抗体的溶液、含有一种或多种生物分子检测试剂的溶液、结合和/或检测转移到所述生物分子接收材料的生物分子的试剂的一种或多种组分、添加或移除一种或多种缓冲液以及其任何组合。
63.根据权利要求62所述的装置，其中至少一个电极位于端口中。
64.根据权利要求62所述的装置，其中第一电极位于所述样品装载端口中。
65.根据权利要求62所述的装置，其中第二电极位于端口中，所述端口位于所述基质的所述远端处。
66.根据权利要求62所述的装置，其中第三电极定位经过所述基质的所述远端，并与所述生物分子接收材料物理接触。
67.根据权利要求62所述的装置，其中第三电极位于封装所述基质的绝缘体的后部。
68.根据权利要求62所述的装置，其中所述第四电极位于所述基质的上方。
69.根据权利要求68所述的装置，其中所述第四电极进一步沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍对所述生物分子接收材料的观察。
70.根据权利要求68所述的装置，其中沿着盛器边缘定位的所述第四电极通过如琼脂糖之类含较高电阻或较低电导的多孔材料的薄层与液体基质分离介质分离。
71.根据权利要求1或5或32所述的装置，其进一步适于进行免疫检测，其中所述盛器进一步包含试剂分配通道或端口，其中所述端口和/或通道包含用于对电转移的生物分子进行免疫检测的试剂。
72.一种装置，其包含：
一个或多个盛器，每个盛器包含：
生物分子接收材料；
第一电极；
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于一个或多个生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；
和至少第一离子贮存器；
将所述第一电极和所述第一离子贮存器移动或定位在存在所述生物分子的所述基质的至少一部分上方的装置；以及
用于使所述第一电极和所述第二电极激活和失活的装置。
73.一种装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
基质，其可操作以沿着所述基质的长度分离样品中含有的一种或多种生物分子，所述基质在其前端具有样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极和第二电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；以及
至少一个离子贮存器，
其中所述第一电极和所述第二电极能够被激活和失活，并且
其中所述第一电极和第一离子贮存器能够移动或定位在所述基质的顶部的至少一部分上，并且
其中所述第二电极和第二离子贮存器能够移动或定位经过所述基质的所述远端，使得所述第二电极和所述第二离子贮存器电连接到所述生物分子接收材料。
74.一种装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，所述基质在其前端具有样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极、第二电极和第三电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
所述第二电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述基质的后端附近；
所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触并且定位在所述基质的所述后端之后；以及
至少一个离子贮存器。
75.根据权利要求73所述的装置，其中所述第一电极和所述第二电极和所述第三电极能够被激活和失活。
76.一种装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
所述第二电极朝向所述基质的后端定位；
所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触并且定位在所述基质的所述后端之后；
所述第四电极位于所述基质上方；以及
至少一个离子贮存器。
77.根据权利要求76所述的装置，其中所述第一电极和所述第二电极和所述第三电极和所述第四电极能够被激活和失活。
78.一种用于生物分子的电泳、电转移和检测的装置，其包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质层，所述基质具有至少一个端口；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方；
第一电极，其与所述基质电接触并且位于所述端口之前或所述端口中；
第二电极，其定位在所述基质的远端之后或在所述基质的所述远端处，
所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触；
第三电极，其与所述基质电接触并定位在所述生物分子接收区域之后；
第四电极，其位于所述基质的至少一部分的上方，
其中所述端口能够接收样品并且能够接收用于检测所述生物分子的一种或多种试剂。
79.一种系统，其包含：
根据权利要求1至78中任一项所述的装置，进一步包含以下一项或多项：
能够提供电源的仪器或基座；用于使电极激活和/或失活的装置；毛细管；管道系统；
通道；微通道；泵；阀；机械臂或马达；用于调节电极移动/重新定位的装置；用于分配和/调节试剂流量的装置；用于在操作期间调节试剂释放/定时释放和/或调节电极激活/失活和/或调节电极移动/重新定位的软件组件。
80.一种生物分子的电转移的方法，其包含以下步骤：
1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，所述生物分子已基于其分子量或电荷分离，所述装置包含：
一个或多个盛器，每个盛器包含：
生物分子接收材料；
第一电极；以及
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；
2)进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移，其包含：
(i)将所述第一电极和第一离子贮存器定位在存在所述生物分子的所述基质的至少一部分的上方；
(ii)激活所述第一电极和所述第二电极，从而使所述生物分子能够转移到所述生物分子接收材料上。
81.一种生物分子的电转移的方法，其包含以下步骤：
1)将包含一种或多种生物分子的基质定位到装置的盛器中或其顶部，所述生物分子已基于其分子量或电荷分离，所述装置包含：
一个或多个盛器，每个盛器包含：
生物分子接收材料；
第一电极；以及
第二电极，其中所述电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流流动的第二方向沿着所述生物分子接收材料的平面；以及
2)进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移，其包含：
(i)将所述第一电极和第一离子贮存器定位在存在所述生物分子的所述基质的至少一部分的上方；
(ii)激活所述第一电极和所述第二电极，从而使所述生物分子能够转移到所述生物分子接收材料上。
82.一种生物分子的电泳和电转移的方法，其包含：
1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，所述装置包含：至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有所述样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方；
至少第一电极和第二电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；以及
至少一个离子贮存器；
2)通过激活所述两个电极对所述基质中的所述生物分子进行电泳；
3)使所述第一电极和所述第二电极失活以停止所述电泳；以及
4)通过以下方式进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移：
(i)将所述第一电极和第一离子贮存器移动/定位到所述基质的顶部的至少一部分上；
(ii)移动/定位所述第二电极和第二离子贮存器经过所述基质的远端，使得所述第二电极和所述第二离子贮存器电连接到所述生物分子接收材料；
(iii)激活所述第一电极和所述第二电极，使得所述生物分子能够从所述基质转移到所述生物分子接收材料中；以及
(iv)一旦完成，使所述第一电极和所述第二电极失活以停止所述电转移。
83.一种生物分子的电泳和电转移的方法，其包含：
1)将包含一种或多种生物分子的样品装载到装置的样品装载区域中，所述装置包含：至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有所述样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极和第二电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并位于所述基质的远端之后；以及
至少一个离子贮存器；
2)通过激活所述两个电极对所述基质中的所述生物分子进行电泳；
3)使所述第一电极和所述第二电极失活以停止所述电泳；以及
4)通过以下方式进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移：
(i)将所述第一电极和第一离子贮存器移动/定位到所述基质的顶部的至少一部分上；
(ii)移动/定位所述第二电极和第二离子贮存器经过所述基质的远端，使得所述第二电极和所述第二离子贮存器电连接到所述生物分子接收材料；
(iii)激活所述第一电极和所述第二电极，使得所述生物分子能够从所述基质转移到所述生物分子接收材料中；以及
(iv)一旦完成，使所述第一电极和所述第二电极失活以停止所述电转移。
84.一种用于生物分子的电泳和电转移的方法，其包含：
1)将具有所述生物分子的样品装载到装置中的基质中的样品装载区域中，所述装置包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有所述样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极、第二电极和第三电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
所述第二电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述基质的后端附近；
所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触并且定位在所述基质的所述后端之后；以及
至少一个离子贮存器；
2)通过激活所述第一电极和所述第二电极对所述基质中的所述样品进行电泳；
3)在所述生物分子被解析后使所述第一电极和所述第二电极失活以停止电泳；
4)通过再激活所述第一电极和激活所述第三电极进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移，其中所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触；以及
5)一旦完成，使所述第一电极和所述第三电极失活以停止所述电转移。
85.一种用于生物分子的电泳和电转移的方法，其包含：
1)将具有所述生物分子的样品或多个样品装载到装置的样品装载端口中，所述装置包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；
至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；
所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；
所述第二电极朝向所述基质的后端定位；
所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触并且定位在所述基质的所述后端之后；
所述第四电极位于所述基质上方；以及
至少一个离子贮存器；
2)通过激活所述第一电极和所述第二电极对所述基质中的所述样品进行电泳；
3)当完成时，使所述第一电极和所述第二电极失活以停止所述电泳；
4)通过以下方式进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移：
(i)激活所述第三电极和所述第四电极；以及
5)当所述电转移完成时，使所述第三电极和所述第四电极失活。
86.一种用于生物分子的电泳、电转移和检测的方法，其包含：
1)将具有所述生物分子的样品或多个样品装载到装置的端口中，所述装置包含：
至少一个盛器，其包含：
可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述盛器和或所述基质具有至少一个端口；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方；
第一电极，其与所述基质电接触并且位于所述端口之前或所述端口中；
位于所述基质之后或其远侧的第二电极，所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触，
第三电极，其与所述生物分子接收材料电接触并位于所述生物分子接收区域之后，其中所述第三电极和所述基质彼此不物理接触，
第四电极，其位于所述基质的至少一部分上方，
其中所述端口能够接收样品并且能够接收用于检测所述生物分子的一种或多种试剂；
2)通过激活所述第一电极和所述第三电极对所述基质中的所述样品进行电泳；
3)当完成时，使所述第一电极和所述第三电极失活以停止所述电泳；
4)通过激活所述第二电极和所述第四电极进行所述生物分子从所述基质到所述生物分子接收材料的电转移；
5)当所述电转移完成时，使所述第二电极和所述第四电极失活；以及
6)将一种或多种检测试剂添加到所述端口中并允许所述检测试剂穿过所述基质进入所述生物分子接收材料中以接触所述生物分子并检测所述生物分子，或可替换地，6)将一种或多种检测试剂添加到所述基质上并允许所述试剂穿过所述基质进入所述生物分子接收材料中以接触所述生物分子并检测所述生物分子。
87.根据权利要求85或86所述的方法，其中所述第四电极是可移动的或沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍对膜的观察。
88.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述基质具有约20μm至约200μm的厚度。
89.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述生物分子在装载之前被染色。
90.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述生物分子是预先染色的。
91.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述生物分子能够在电泳和转移时被可视化。
92.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述生物分子是蛋白质、肽、糖蛋白、磷蛋白、核酸、DNA或RNA。
93.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其进一步包含在电泳步骤和或电转移步骤期间或结束时通过从上方观察所述装置来可视化所述生物分子。
94.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其进一步包含在所述电泳步骤和或所述电转移步骤期间或结束时对所述生物分子进行成像。
95.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述样品装载区域是样品端口。
96.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述样品装载到端口中。
97.根据权利要求80、81、82、83、84、85、86或87所述的方法，其中所述方法进一步包含对电转移的生物分子进行免疫检测。
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