CN115836198A - 脱盐装置和耐压定径介质 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于分离样品的系统，该系统包括装置和正压源。该装置可包括：壳体，该壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与该近端开口相对的远端开口，以及限定该壳体的内部的内壁；底部玻璃料，该底部玻璃料连接到该内壁，延伸跨过该壳体的该内部，并且接近该远端定位以使样品损失最小化；和树脂，该树脂在该底部玻璃料与该近端之间设置在该壳体的该内部内。该正压源可连接到该近端的该接口以向该样品施加正压。控制器根据该底部玻璃料、该树脂和该正压之间的关系来控制经由该正压源向该样品施加的所施加正压。

Description

脱盐装置和耐压定径介质
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年6月12日提交的名称为“Desalting Devices and Pressure-Resistant Sizing Media”的美国临时申请第63/038,354号的权益和优先权。该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及样品净化。更具体地，本公开涉及脱盐装置和净化样品。
背景技术
科学家通常从复杂混合物中纯化样品，诸如生物分子。纯化工作流包括可以利用缓冲液置换/脱盐过程的多个步骤。通过传统方法(诸如凝胶过滤)进行脱盐，一个样品可能需要多达30分钟。
发明内容
本公开是一种被设计成在快速解决样品净化需求方面具有灵活性和简便性的装置，诸如基于移液管吸头的设备。该装置在由手持式移液管、正压歧管或其他正压源提供的压力下从水溶液中去除盐。由于装置内的耐压定径介质，装置可承受通过标准实验室设备提供的压力。耐压定径介质(诸如树脂)具有足够的强度和刚度来承受压力，同时提供阻碍较小分子的流动路径的能力，并且同时允许较大分子迅速离开装置。因此，装置将提供快速且精粹的样品净化和回收。
与现有技术相比，装置与压力创建设备接合，并且同时提供高回收率、快速且简单的操作，以及与下游分析(包括胰蛋白酶消化和基于液相色谱法的表征和定量分析)的无缝集成。蛋白质样品可在无需离心的情况下成功处理，这迅速胜过当前的重力流装置。
由于在研究和研发的过程中脱盐普遍存在，因此可使用简单的手持式移液管或其他装置迅速提供无与伦比的大分子回收率的装置为科学家提供了很大益处。生物制药领域中的应用的示例包括完整/天然分析之前的快速在线/离线脱盐、在酶促反应比如消化或去糖基化之前的样品制备、缓冲液置换，以及基于智能移液管(例如，购自美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市Andrew Alliance USA公司(Andrew Alliance USA Inc.,Waltham,MA)的智能移液管)或SPE工作站(例如，Apricot SPE自动处理器((ASAP96)购自美国加利福尼亚州科维纳市Apricot Designs公司(Apricot Designs,Inc.,Covina,California))或Waters OTTOSPEcialist(购自美国马萨诸塞州米尔福德市Waters科技公司(Waters TechnologiesCorporation,Milford,MA))的上文所提及的所有工作流中的自动工作流。
本公开提供了一种用于分离样品的系统，该系统包括装置和正压源。该装置可包括：壳体，该壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与该近端开口相对的远端开口，以及限定该壳体的内部的内壁；底部玻璃料，该底部玻璃料连接到该内壁，延伸跨过该壳体的该内部，并且接近该远端定位以使样品损失最小化；和树脂，该树脂在该底部玻璃料与该近端之间设置在该壳体的该内部内。该正压源可连接到该近端的该接口以向该样品施加正压。该控制器可被配置为控制器根据该底部玻璃料、该树脂和该正压之间的关系来控制经由该正压源向该样品施加的所施加正压。
在一些实施方案中，树脂是耐压树脂以对样品进行脱盐。在一些实施方案中，正压源是手持式移液管或正压歧管。在一些实施方案中，壳体包括在壳体的内部内的盘绕或蛇形流动路径，以增加样品在装置的内部内的路径长度。在一些实施方案中，壳体被配置为与手持式移液管接合以提供装置的双向流动。在一些实施方案中，装置包括定位在树脂与近端之间的顶部玻璃料。在一些实施方案中，树脂包括接近顶部玻璃料定位的第一树脂和接近底部玻璃料定位的第二树脂，并且中间玻璃料可分离第一树脂和第二树脂，其中该中间玻璃料定位在该底部玻璃料与该顶部玻璃料之间。
在一些实施方案中，玻璃料中的至少两个玻璃料是相同的，并且第一树脂和第二树脂是相同的。在一些实施方案中，树脂包括球形或非球形多孔材料。在一些实施方案中，该装置包括位于多孔材料的外部上的涂层，并且该涂层可以包括多个亲水性二醇或聚乙二醇，以减少感兴趣分析物与树脂之间的不期望的相互作用。在一些实施方案中，树脂包括二氧化硅、聚合物、纤维素或交联琼脂糖，并且可具有约20μm至约200μm的粒度范围。在一些实施方案中，树脂是颗粒、膜或整料。在一些实施方案中，样品可以是蛋白质、核酸、核蛋白复合物、肽、多糖或病毒颗粒。
本公开提供了一种处理包含蛋白质的样品的方法，该方法包括：添加样品。本公开还提供了一种纯化样品的方法。该方法包括将样品引入装置中。该装置包括：壳体，该壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与该近端开口相对的远端开口，以及限定该壳体的内部的内壁；底部玻璃料，该底部玻璃料连接到该内壁，延伸跨过该壳体的该内部，并且接近该远端定位以使样品损失最小化；和树脂，该树脂在该底部玻璃料与该近端之间设置在该壳体的该内部内。该方法还包括从正压源施加正压，该正压源连接到近端的接口以向样品施加正压。
在一些实施方案中，纯化样品包括对样品进行脱盐。在一些实施方案中，该方法还包括用固定的蛋白酶或固定的糖苷酶消化经脱盐的样品。在一些实施方案中，施加正压包括从手持式移液管或正压歧管施加正压。在一些实施方案中，壳体被配置为与手持式移液管接合以提供双向流动，并且该方法还包括从装置抽吸和分配样品。在一些实施方案中，该方法还包括经由控制器根据底部玻璃料、树脂和正压之间的关系来控制经由正压源向样品施加的所施加正压。
附图说明
通过以下结合附图所作的详细描述，将更充分地理解本技术，在附图中：
图1是消化当前工作流的示例的流程图。
图2A是根据本公开的一个实施方案的脱盐装置的表示。
图2B示出了图2A的脱盐装置的剖视图。
图3A是根据本公开的一个实施方案的脱盐装置的壳体的示例性纵横比。
图3B是根据本公开的一个实施方案的脱盐装置的壳体的示例性纵横比。
图4是使用400μL湿裹吸头获得的回收的体积、回收的蛋白质浓度、蛋白质回收百分比和每次消化的蛋白质的结果的图。
图5是牛血清白蛋白回收百分比的结果的条形图。
图6是显示压力与体积的关系的曲线图。
具体实施方式
传统上，通过凝胶过滤进行脱盐通常需要更长的时间(例如，一个样品多达30分钟)。此外，当前可用装置具有20％-50％的回收率，并在处理复杂样品时会产生有偏结果。因此，需要一种高回收率系统，该高回收率系统确保了每种分析物的质量和测定的可重复性以优化生物医学研究和调节分析。此处，本公开帮助科学家通过使用装置(诸如基于移液管吸头的设备)中的树脂来快速、轻松地执行具有高回收率的常规脱盐过程。
脱盐是现代实验室中普遍存在的过程。样品通常包含与下游工作流不相容的污染物，使得在分析之前必须进行脱盐。然而，脱盐过程可能是繁琐且缓慢的，这对于(例如，用还原肽进行的)一些实验过程可能是有害的。
市场上有许多可商购获得的脱盐装置。一种常见的脱盐方法使用重力流柱来分离感兴趣的大分子。此时，限制是时间，因为重力流柱依赖于重力和缓冲液追踪剂来推动样品通过树脂床。另一种脱盐方法(即，旋转脱盐)使用借助由离心机生成的力来驱动样品通过树脂床的离心柱。因此，旋转脱盐比重力流柱更快；然而，需要离心机，它会占用宝贵的工作台空间。市场上存在可以快速对样品进行脱盐的其他脱盐装置(类似于离心柱)；然而，这些脱盐装置需要大型、昂贵的自动液体处理机器人。
本公开通过使用容纳在与手持式移液管和正压源接合的基于移液管吸头的装置内的耐压定径介质来解决快速从样品中去除小分子的需求。另外，本公开提供了一种快速脱盐过程，该快速脱盐过程可以几秒完成，必然会改善各种样品制备过程的生产量并实现高效的决策过程。
图1是示出肽图分析工作流100的概述的流程图。在一些示例中，肽图分析工作流100包括四个部分。部分一102包括具有展开的感兴趣分析物(诸如蛋白质)的样品。部分二104包括对样品进行脱盐，该样品包括展开感兴趣的分析物。此处，脱盐装置和耐压定径介质可用于对样品进行脱盐。部分三106包括消化样品的感兴趣分析物。例如，经脱盐的样品可被酶(诸如，固定的蛋白酶或固定的糖苷酶)消化，该酶可以是固定的。在消化了感兴趣分析物之后，部分四108包括收集具有已消化的感兴趣分析物的样品。
部分一102和部分二104可被认为是预处理步骤。部分一102和部分二104可以取决于感兴趣分析物。在一些示例中，可易于因受热而变性并且在消化期间引入的蛋白质不需要预处理。对于需要预处理的蛋白质，变性之后进行还原和烷基化是完全展开蛋白质的常见步骤。在展开样品的蛋白质的部分一102之后，通常需要部分二104来对样品进行脱盐。除了蛋白质之外，感兴趣分析物可以是核酸、核蛋白复合物、肽或病毒颗粒。
图2A是根据本公开的一个实施方案的可以在部分二104中使用的脱盐装置200。图2B是图2A的脱盐装置200的剖视图。本公开包括由具有近端204和近端开口206的壳体202构成的脱盐装置200。脱盐装置200可以具有基于移液管吸头的形状因子。与近端204相对的是具有远端开口210的远端208。壳体202包括限定壳体202的内部220的内壁218。脱盐装置200可以包括在顶部玻璃料214与底部玻璃料216之间的耐压定径介质(例如，树脂)212。近端204可以包括接口222以与移液管或其他装置连接。
壳体202可由包括聚合物(诸如，聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯)的一系列材料制成。壳体202经由接口222与手持式移液管和正压源连接以进行液体处理。壳体202可具有多种形状因素(包括一系列直径、高度)，并且/或者具有经由接口222与各种手持式移液管连接(诸如1、10、20、50、100、200、300、1000、1200、5000μL手持式移液管)的锥形部。
对于每种体积和品牌的移液管，壳体202可被专门设计成与液体操纵器接合。例如，壳体202被设计成与Gilson P300(购自美国威斯康辛州米德尔顿Gilson公司(GilsonIncorporated,Middleton,WI))接合，并且内部220具有300+μL的工作体积。
壳体202也可被设计成通用壳体，以经由接口222与具有类似工作体积的公共手持式移液管(在1000+μL范围内的Gilson和Eppendorf单通道和多通道移液管)以及正压源连接。壳体202必须能够容纳各种尺寸的耐压定径介质212。在一些示例中，耐压定径介质212可以是300μL-500μL。为了适应耐压定径介质212，壳体202的体积可扩展为1mL至1.2mL或更大，诸如5mL。
最常见地，样品的体积将确定耐压定径介质212的体积，这将进而确定壳体202的体积。例如，100μL-200μL样品需要体积为200μL-800μL的耐压定径介质212。并且10μL-50μL样品需要体积为20μL-200μL的耐压定径介质212。
壳体202的纵横(长度与直径)比可以被定制为适合适用的工作流。例如，对于给定体积的耐压定径介质212，壳体202'可容纳更短、更宽的床(小长度/直径比，如图3A所示的耐压定径介质212')，或者另选地，更长、更窄的壳体202”(具有大长度/直径比，如图3B所示的耐压定径介质212”)以增加分辨率。除了改变纵横比之外，可以改变耐压定径介质212的量以实现期望的流速和分辨率。
增加分辨率的另一种方式是增加壳体202的内部220内的流动路径的路径长度。许多不同的流动路径形状和尺寸可用于增加流动路径长度。例如，脱盐装置200内的盘绕或蛇形流动路径可用于增加流动路径长度。
由于壳体202可与手持式移液管接合，因此双向流动(抽吸和分配)是脱盐装置200的重要属性。
壳体202包含耐压定径介质212和玻璃料(例如，顶部玻璃料214和/或底部玻璃料216)。与传统的脱盐装置类似，耐压定径介质212可以包含在两个玻璃料之间，以确保即使在意外抽吸期间耐压定径介质212也保持在脱盐装置200的吸头内(图2)。
可一起使用玻璃料和介质的任何组合。本文所述的示例仅用于说明性目的，并且不应将其理解为限制性示例。
耐压定径介质212定位在底部玻璃料216上方、远端开口210处，即吸头的出口处。一系列体积和模式可用于耐压定径介质212。模式包括脱盐、缓冲液置换、固相萃取(例如，Oasis介质(例如，购自美国马萨诸塞州米尔福德市Waters科技公司的Oasis样品萃取产品))、样品制备产品(例如，购自美国马萨诸塞州米尔福德市Waters技术公司的Ostro直通式样品制备产品)、亲和捕获、采用抗人IgG的样品净化、链霉亲和素/生物素化靶标、纳米抗体、核酸配体、表面附着有定制配体的颗粒等。
在混合模式示例中，多个耐压定径介质212(例如，树脂床)可在它们之间具有或不具有玻璃料的情况下在单个装置(脱盐装置200)内背对背堆叠。
代替顶部玻璃料214和底部玻璃料216，单个玻璃料(例如，仅底部玻璃料216，而不具有顶部玻璃料214)可定位在吸头的出口端处，即远端208处的远侧开口210处；在该示例中，在仅具有底部玻璃料216的情况下，脱盐装置200可专门用于顶部装载过程，优点是由于因仅具有一个玻璃料(底部玻璃料216)使得阻力最小而具有更快的流动特性。此时，底部玻璃料216与脱盐装置200的远端208靠近地定位，以使样品损失最小化。在一些示例中，底部玻璃料216与远端开口210共面。换句话说，底部玻璃料216可与远端208齐平，因此在洗脱样品时不存在死体积。通过减少在脱盐装置200上剩余的样品的量，可增加样品回收率。
远端208在直径以及长度的尺寸上可以是可变动的。还可定制远端开口210以产生期望的液滴体积。
玻璃料特性(例如，材料/形状/厚度/孔径/孔形状/孔体积)可基于耐压定径介质212来选择。玻璃料可以是不同尺寸(其仍在壳体202的内径内)的筛网、网格、膜。玻璃料可以是各种形状，包括球形、圆锥形或截头圆锥形。玻璃料的疏水性(亲水性和疏水性)可根据脱盐装置200的应用而变化。玻璃料的材料包括聚乙烯、聚丙烯或特氟隆TM(购自美国特拉华州威尔明顿Chemours公司(The Chemours Company,Wilmington,Delaware))。玻璃料的厚度可在约0.1mm至约5mm的范围内。玻璃料可通过摩擦配合以及其他方式连接到内壁218。
基于脱盐装置200的应用而改变玻璃料特性的一个示例包括增加耐压定径介质212的保留时间并使溶剂流速最大化。此处，例如，当选择60μm球形颗粒用作耐压定径介质212时，顶部玻璃料214和底部玻璃料216可具有50μm的平均孔径和1.5mm的厚度，以为装置提供允许高流速同时仍然保持介质的孔径。
玻璃料可与另一个玻璃料相同或不同。如其中顶部玻璃料214和底部玻璃料216围绕耐压定径介质212的图2B所示，顶部玻璃料214和底部玻璃料216可以是相同的。或者，顶部玻璃料214可与底部玻璃料216不同。例如，顶部玻璃料214可具有比底部玻璃料216更大的孔径和更软的材料。
可在脱盐装置200中使用多个玻璃料(例如，顶部玻璃料214和底部玻璃料214)。在玻璃料之间没有介质的情况下，玻璃料可直接紧邻彼此放置。例如，可存在直接紧邻彼此放置的三个顶部玻璃料214和通过耐压定径介质212分离的一个底部玻璃料216。多个玻璃料可用于在混合模式情况下分离不同的耐压定径介质212。
在脱盐装置200中还可存在一起使用的多个耐压定径介质212，该多个耐压定径介质彼此相同或不同。例如，多个耐压定径介质212可直接紧邻彼此堆叠并与一个玻璃料(底部玻璃料216)一起使用。或者，多个(两个或更多个)相同的耐压定径介质212可堆叠在多个(两个或更多个)玻璃料之间。
在一些示例中，顶部玻璃料214和底部玻璃料216夹着耐压定径介质212的第一树脂和第二树脂。中间玻璃料可分离第一树脂和第二树脂，第一树脂和第二树脂可彼此相同或不同。在一些应用中，不存在顶部玻璃料216。
在某些应用中，顶部玻璃料214和底部玻璃料216可充当限流器。可调节顶部玻璃料214和底部玻璃料216的特性(例如，材料/形状/厚度/孔径/孔形状/孔体积)以实现期望的溶剂流速。通过减慢溶剂流，有更多时间允许样品与来自耐压定径介质212的颗粒相互作用。
耐压定径介质212的示例包括但不限于由葡聚糖、琼脂糖、交联琼脂糖、琼脂糖凝胶、纤维素、二氧化硅、杂化二氧化硅、聚合物、合成聚合物或具有期望孔径的黑碳制成的球形或非球形多孔材料。耐压定径介质212的多孔材料可以是中性的或者可以承载永久性表面电荷或其他官能团。例如，可用表面电荷或其他官能团来修改耐压定径介质212的孔的内表面以增加脱盐效率，而耐压定径介质212的多孔材料的外部涂覆有亲水层以消除与感兴趣分析物诸如靶分子的不期望的相互作用。
耐压定径介质212可以是颗粒、膜或整料。耐压定径介质212可具有窄粒度分布。在一些示例中，耐压定径介质212可以是孔径小于
Figure BDA0003990406650000081
或孔径范围为约3nm至10nm的多孔材料树脂。
耐压定径介质212的耐压如下定义：能够处理范围为0.1psi至最大50psi的压力和范围为0.1μL/s至20μL/s的加压流速。根据脱盐装置200的应用，将需要耐压定径介质212来承受不同的压力。对用于脱盐装置200的耐压定径介质212的选择将至少部分地基于耐压要求。
在样品处理期间，涂层可为脱盐装置200提供附加有益效果。优点包括最小化非特异性结合、附加分离技术、提供疏水性/亲水性、抑制蛋白质吸附和润湿操作。相同或不同的涂层可应用于脱盐装置200的每个组成部分，包括但不限于壳体202、耐压定径介质212、顶部玻璃料214和底部玻璃料216。涂层可以是基于聚合物的(对于润湿性或分离特性)或者可以是在一定厚度范围(单层至1μm)内的金属(对于热和电特性)。可存在单一类型的涂层或每个脱盐装置200内或脱盐装置200的每个组成部分内的涂层的组合。
涂层可在耐压定径介质212的多孔材料的外部(即，孔表面)上。涂层可以包括一个或多个官能团。例如，官能团可以包括多个亲水性二醇或聚乙二醇，以减少感兴趣分析物与耐压定径介质212之间的不期望的相互作用。换句话说，涂层可减少靶生物分子的非特异性结合。涂层可通过化学键合或物理吸附来施加。官能团也可以是离子交换基团或配体。配体可以是可与靶分析物相互作用的任何化学或生物部分。
脱盐装置200的内表面可涂覆有涂层(诸如亲水性涂层)，以消除与靶分析物的二次相互作用。例如，内壁218可涂覆有亲水性涂层，以消除与蛋白质的二次相互作用。
如果耐压定径介质212必须在溶剂中湿运，则可密封脱盐装置200以保持耐压定径介质212及其储存溶液。耐压定径介质212的树脂床可因脱盐装置200而异。在一些示例中，树脂床可在350μL到425μL的范围内。可使用量可变的储存溶液(例如，如湿运的20％乙醇)。例如，可能需要覆盖脱盐装置200的出口—近端开口206和远端开口210两者。在单件、条带、垫或穿孔选择中的可分离盖、吸头覆盖件、翼片帽、帽套、吸头帽、吸头塞和其他创建密封的模式是在储存期间保持耐压定径介质212的完整性的选项。
在一些示例中，脱盐装置200可以是8×12格式(96个脱盐装置200)。还包括其他格式，诸如3×8格式(24个脱盐装置200)。在近端204处，可存在具有穿孔柱的96帽垫。可去除的吸头托盘也可接近近端204设置以保持脱盐装置200的吸头。在一些示例中，脱盐装置200可以是1.2mL扩展移液管吸头(购自德国哥廷根Sartorius AG(Sartorius AG,
Figure BDA0003990406650000091
Germany))。
在一些示例中，脱盐装置200为8×12格式，其具有：具有穿孔柱的96帽垫、用于保持脱盐装置200的可去除的吸头托盘、每个脱盐装置200的量可变的储存溶液、不同(例如，350μL至425μL)的耐压定径介质212的树脂床、二氧化硅单吸头帽和一个球形玻璃料—底部玻璃料216(孔隙为20μm-30μm、直径为0.075”的超高分子量聚乙烯(UHMWPE))。
在一些示例中，耐压定径介质212的树脂床可以是干燥床—真空或烘箱干燥的。在具有干燥床的情况下，不存在储存溶液。不需要底部吸头帽。
在一些示例中，经由接口222连接的正压源可以是自动化的。用于自动化的装置可以包括连接到接口222的泵、用于致动泵的自动化装置和控制器。
用于致动泵的自动化装置可由软件控制。该软件控制泵，并且可被编程为将所需液体引入脱盐装置200中，以及通过正向引入气体来抽空液体。在一些示例中，自动化装置可包括具有软件的控制器。
在一些示例中，控制器可以是处理装置，该处理装置可以是一个或多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元等。更具体地，处理装置可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算机(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或实施其他指令集的处理器或实施指令集的组合的处理器。处理装置还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。
在一些示例中，软件可控制机器人，然后机器人控制泵/移液管。例如，OneLab可用于控制Andrew+(使用单通道电子移液管和多通道电子移液管的液体处理机器人)，Andrew+控制Pipette+(可执行在OneLab中设计的实验室方案的连接的电子移液管)，Pipette+与吸头(购自Andrew Alliance(其是美国马萨诸塞州米尔福德市Waters公司的一部分)的产品)接合。
OneLab可用于设计两个自动化平台(Andrew+和Pipette+)的基于吸头的方案。软件可将已填充吸头作为柱进行操纵，其中正压经由移液管施加到顶部出口，并将其作为吸头进行操纵，其中可进行抽吸和分配，从而混合树脂。对于本申请，仅可完成顶部装载树脂和装载树脂床(移液管不会在吸头位于移液管上时进行抽吸)。
泵可以采用多种形式中的任一种形式，只要其能够生成正压以将流体排出脱盐装置200即可。在一些示例中，泵也能够生成负压以通过远端开口210将流体抽吸到脱盐装置200中。
泵应能够泵送液体或气体，并且应足够强，以便能够推动期望的样品溶液、洗涤溶液和/或解吸溶剂通过耐压定径介质212。
在一些示例中，泵能够控制从脱盐装置200抽吸和/或排出的流体的体积。这允许溶剂的计量吸入和排出，这有助于获得更精确的洗脱体积以使样品回收率和浓缩最大化。在一些示例中，控制器可被配置为根据装置的底部玻璃料、装置的树脂和正压之间的关系来控制经由正压源(例如，泵)向样品施加的所施加正压。
合适的泵的非限制性示例包括移液管、注射器、蠕动泵、加压容器、离心泵、电动泵或基于感应的流体泵。
脱盐装置200可按一个条带八个脱盐装置200或八的倍数(例如，8、16、24或32)个脱盐装置包装在一起。脱盐装置200的条带可具有弱化的连接，以分离成单独的脱盐装置200。
除了对样品进行脱盐之外，脱盐装置200还可用于多种应用，包括样品净化/分离、过滤、浓缩、纯化、离线分析和在线分析。利用金属部分/电极，脱盐装置200可用于多种应用，诸如电化学还原、电渗流(EOF)、感测、电、磁、热、阻抗。利用光学透明部分，脱盐装置200可用于多种应用，诸如检测(包括单个单元)，并且可作为读取器。脱盐装置200可用于聚糖样品制备(因为如果在
Figure BDA0003990406650000111
N-Glycan试剂盒(购自美国马萨诸塞州米尔福德市Waters科技公司)前面使用，则这可以完成)和寡核苷酸脱盐(因为这对于对分子比如由Alnylam Pharmaceuticals公司(美国马萨诸塞州，剑桥市)和Ionis Pharmaceuticals公司(美国加利福尼亚州，卡尔巴斯德市)研发的反义寡核苷酸的分析可能很重要)。脱盐装置200也可用于核酸质粒和病毒载体(比如腺相关病毒)的脱盐和/或粗纯化(基于尺寸切割)。
一个示例性工作流是从脱盐装置200去除底部帽和顶部帽，该脱盐装置可以为8×12格式。在去除帽之后，可添加缓冲液并从脱盐装置200洗脱该缓冲液。然后可将样品添加到脱盐装置200中并洗脱该样品。接下来，可将酶(例如，三羟甲基氨基甲烷)添加到脱盐装置200中，然后可收集样品。
图4是使用400μL湿裹吸头(脱盐装置200)获得的回收的体积、回收的蛋白质浓度、蛋白质回收百分比和每次消化的蛋白质的结果的图。使用一个条带的脱盐装置200(1×8，N＝8)，其中每个脱盐装置具有100μg样品负载用于NIST mAb消化。图4显示了八个脱盐装置200的平均结果。回收的体积为大约140μL，相对标准偏差(RSD)为2％。回收的蛋白质浓度(mg/mL)为大约0.6，RSD为5％。蛋白质(μg)回收百分比在80与90之间(大约82)，RSD为4.4％。每次消化的蛋白质(μg)为大约30，RSD为4.9％。通过电导率未检测到盐，去除率>99％。图5是牛血清白蛋白回收百分比的结果的条形图。对于对照，存在100％BSA回收率。回收率在88％和96％之间变化。
所描述的装置的示例包括在吸头的远端处包含玻璃料的移液管吸头。脱盐树脂颗粒位于玻璃料的近侧。玻璃料允许液体通过，但不允许树脂颗粒通过。球形玻璃料(例如，直径为0.05"-0.125"，孔隙率为10μm-40μm的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、HDPE(高密度PE)、PP(聚丙烯))将350μL-425μL脱盐树脂(直径为20μm-75μm的干燥颗粒)保持在1.2mL扩展吸头内。吸头与1.2mL 8通道数字移液管精确接合。由于在树脂床上方不存在玻璃料，经由移液管和顶部装载液体施加正压是在该装置中进行脱盐的标准方式。
在该过程期间，流体由数字移液管操纵，该数字移液管可手动地、通过机器人和/或利用软件控制。例如，对于平衡步骤，当需要洗脱500μL酶缓冲液(例如，三羟甲基氨基甲烷)(其被添加到床的近侧)时，将数字移液管设置为600μL以考虑来自玻璃料和树脂床的背压。根据表1和图6(显示压力与体积的关系)，与对于500μL体积，约260mbar的压力相比，600μL体积与约300mbar的压力相关。
表1：1.2mL移液管的压力与体积的关系
Figure BDA0003990406650000121
Figure BDA0003990406650000131
另一个示例可以在洗脱150μL酶(例如，三羟甲基氨基甲烷)时的样品洗脱步骤期间。在这种情况下，将移液管设置为200μL(约140mbar)，以适应来自已填充吸头的额外背压(而不是对于正常的空移液管吸头，150μL洗脱约120mbar)。
虽然本公开已经参考其示例性实施方案具体示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所涵盖的本技术的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，可以使用其它色谱系统或检测系统。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于分离样品的系统，所述系统包括：
装置，所述装置包括：
壳体，所述壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与所述近端开口相对的远端开口，以及限定所述壳体的内部的内壁；
底部玻璃料，所述底部玻璃料连接到所述内壁，延伸跨过所述壳体的所述内部，并且接近所述远端定位以使样品损失最小化；和
树脂，所述树脂在所述底部玻璃料与所述近端之间设置在所述壳体的所述内部内；
正压源，所述正压源连接到所述近端的所述接口以向所述样品施加正压；和
控制器，所述控制器被配置为根据所述底部玻璃料、所述树脂和所述正压之间的关系来控制经由所述正压源向所述样品施加的所施加正压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述树脂是耐压树脂以对所述样品进行脱盐。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述正压源是手持式移液管或正压歧管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述壳体包括在所述壳体的所述内部内的盘绕或蛇形流动路径，以增加所述样品在所述装置的所述内部内的路径长度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述样品包括蛋白质、核酸、核蛋白复合物、肽、多糖或病毒颗粒。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述壳体被配置为与手持式移液管接合以提供所述装置的双向流动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，还包括定位在所述树脂与所述近端之间的顶部玻璃料。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述树脂包括接近所述顶部玻璃料定位的第一树脂和接近所述底部玻璃料定位的第二树脂。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括分离所述第一树脂和所述第二树脂的中间玻璃料，其中所述中间玻璃料定位在所述底部玻璃料与所述顶部玻璃料之间。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其中所述玻璃料中的至少两个玻璃料是相同的。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述第一树脂和所述第二树脂是相同的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中所述树脂包括球形或非球形多孔材料。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括位于所述多孔材料的外部上的涂层。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述涂层包括多个亲水性二醇或聚乙二醇，以减少感兴趣分析物与所述树脂之间的不期望的相互作用。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述树脂包括二氧化硅、聚合物、纤维素或交联琼脂糖。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中所述树脂包括粒度范围为约20μm至约200μm的材料。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其中树脂呈颗粒、膜或整料的形式。
18.一种用于纯化样品的方法，所述方法包括：
将样品引入装置中，所述装置包括：
壳体，所述壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与所述近端开口相对的远端开口，以及限定所述壳体的内部的内壁；
底部玻璃料，所述底部玻璃料连接到所述内壁，延伸跨过所述壳体的所述内部，并且接近所述远端定位以使样品损失最小化；和
树脂，所述树脂在所述底部玻璃料与所述近端之间设置在所述壳体的所述内部内；以及
从正压源施加正压，所述正压源连接到所述近端的所述接口以向所述样品施加正压。
19.根据权利要求18所述的方法，其中纯化所述样品包括对所述样品进行脱盐。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括用固定的蛋白酶或固定的糖苷酶消化所述经脱盐的样品。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中施加正压包括从手持式移液管或正压歧管施加正压。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述壳体被配置为与手持式移液管接合以提供双向流动，所述方法还包括从所述装置抽吸和分配所述样品。
23.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，还包括经由控制器根据所述底部玻璃料、所述树脂和所述正压之间的关系来控制经由所述正压源向所述样品施加的所施加正压。

Claims (23)

1.一种用于分离样品的系统，所述系统包括：
装置，所述装置包括：
壳体，所述壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与所述近端开口相对的远端开口，以及限定所述壳体的内部的内壁；
底部玻璃料，所述底部玻璃料连接到所述内壁，延伸跨过所述壳体的所述内部，并且接近所述远端定位以使样品损失最小化；和
树脂，所述树脂在所述底部玻璃料与所述近端之间设置在所述壳体的所述内部内；
正压源，所述正压源连接到所述近端的所述接口以向所述样品施加正压；和
控制器，所述控制器被配置为根据所述底部玻璃料、所述树脂和所述正压之间的关系来控制经由所述正压源向所述样品施加的所施加正压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述树脂是耐压树脂以对所述样品进行脱盐。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述正压源是手持式移液管或正压歧管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述壳体包括在所述壳体的所述内部内的盘绕或蛇形流动路径，以增加所述样品在所述装置的所述内部内的路径长度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述样品包括蛋白质、核酸、核蛋白复合物、肽、多糖或病毒颗粒。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述壳体被配置为与手持式移液管接合以提供所述装置的双向流动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，还包括定位在所述树脂与所述近端之间的顶部玻璃料。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述树脂包括接近所述顶部玻璃料定位的第一树脂和接近所述底部玻璃料定位的第二树脂。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括分离所述第一树脂和所述第二树脂的中间玻璃料，其中所述中间玻璃料定位在所述底部玻璃料与所述顶部玻璃料之间。
10.根据权利要求7或9中任一项所述的系统，其中所述玻璃料中的至少两个玻璃料是相同的。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述第一树脂和所述第二树脂是相同的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中所述树脂包括球形或非球形多孔材料。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括位于所述多孔材料的外部上的涂层。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述涂层包括多个亲水性二醇或聚乙二醇，以减少感兴趣分析物与所述树脂之间的不期望的相互作用。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述树脂包括二氧化硅、聚合物、纤维素或交联琼脂糖。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中所述树脂包括粒度范围为约20μm至约200μm的材料。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其中树脂是颗粒、膜或整料。
18.一种用于纯化样品的方法，所述方法包括：
将样品引入装置中，所述装置包括：
壳体，所述壳体具有：具有接口和近端开口的近端、与所述近端开口相对的远端开口，以及限定所述壳体的内部的内壁；
底部玻璃料，所述底部玻璃料连接到所述内壁，延伸跨过所述壳体的所述内部，并且接近所述远端定位以使样品损失最小化；和
树脂，所述树脂在所述底部玻璃料与所述近端之间设置在所述壳体的所述内部内；以及
从正压源施加正压，所述正压源连接到所述近端的所述接口以向所述样品施加正压。
19.根据权利要求18所述的方法，其中纯化所述样品包括对所述样品进行脱盐。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括用固定的蛋白酶或固定的糖苷酶消化所述经脱盐的样品。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中施加正压包括从手持式移液管或正压歧管施加正压。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述壳体被配置为与手持式移液管接合以提供双向流动，所述方法还包括从所述装置抽吸和分配所述样品。
23.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，还包括经由控制器根据所述底部玻璃料、所述树脂和所述正压之间的关系来控制经由所述正压源向所述样品施加的所施加正压。
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