CN116328553A - 一种过滤膜及一步过滤快速提取核酸装置及提取核酸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核酸过滤膜及一步过滤快速提取核酸装置。所述核酸过滤膜为多孔材料，包括基础材料和附着在所述基础材料表面的有机衍生基团。应用上述核酸过滤膜进行DNA提取很容易，不需要使用磁珠，也不需要使用吸收，洗涤和解吸缓冲液，也不需要专用设备，例如离心机或磁性DNA提取设备。因此，该过程可以在任何地方进行，而对实验室设备没有任何特殊要求。这特别适用于偏远地区和护理点。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术技术领域，特别是涉及一种核酸过滤膜及一步过滤快速提取核酸装置和一步过滤快速提取核酸的方法。
背景技术
核酸(DNA和/或RNA)分析广泛用于许多临床和基因组相关的诊断中。随着涉及核酸的研究的激增，诸如聚合链反应(PCR)和DNA测序等实验室程序已得到广泛使用。因此，已经为这些程序开发了高度自动化和高效的设备和仪器。但是，无论选择PCR还是DNA测序作为核酸分析的最终手段，都必须首先从生物细胞中提取它们。因此，从生物样品中提取高质量的核酸一直起着重要的作用。实际上，成功，可靠地进行大规模基因分型分析的前提是，分离大量纯净，完整，双链，高度浓缩，未污染的基因组DNA。
由于其复杂性，核酸的提取已成为分子生物学中最关键的方法之一，并已成为使用快速发展的自动化程序的限制因素之一。
更进一步地，随着新冠(Covid-19)的扩散，迫切需要快速，方便，可持续和可靠的方法来快速分析和确诊该疾病。为了满足该需求，有必要开发有效的DNA/RNA提取方法。
目前市面上广泛使用的产品主要是磁珠核酸提取方法和硅球离心小柱提取方法。虽然这两种方法的表现形式很不一样，他们本质上都是属于同一种样品制备技术：固相萃取。作为固相萃取(SPE)方法，它们都离不开基本的四步：裂解，吸附，洗涤，解析。这个过程正常需要至少20分钟。而且，这两种方法都不太方便快速、高通量且自动化地完成，无法在检测现场完成。
为了克服SPE速度慢这个缺点，有些人采用不经提取的所谓“一步法”，就是在裂解液中加入一些试剂，以期抑制裂解液中影响后面PCR反应或者测序步骤的成分。由于生物样品本身的多样性和复杂性，这些一步法很难满足普遍使用的要求。因此，现有的核酸提取技术很难满足速度与质量的双重需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中现有的核酸提取技术很难满足速度与质量的双重需求的技术缺陷，而提供一种叫做核酸直接通过的核酸过滤(NADP)膜。该核酸过滤膜可以选择性的允许核酸通过，但却选择性地阻碍一些影响后续PCR反应等应用的杂质，如蛋白，表面活性剂等。
本发明的另一个目的，是提供上述核酸过滤膜在一步过滤快速提取核酸装置中的应用。应用上述核酸过滤膜，可以制造出多种不同结构的核酸过滤产品。
本发明的另一个目的，是提供一种一步过滤快速提取核酸装置。该装置结构合理，便于操作。
本发明的另一个目的，是提供一种高通量一步过滤快速提取核酸装置，以满足高吞吐量平行测量的需求。
本发明的另一个目的，是提供一种一步过滤快速提取核酸的方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种过滤膜，所述过滤膜为多孔材料和粘合剂经特殊加工而形成，其中多孔材料包括多孔基础材料和附着在所述多孔基础材料表面的有机衍生基团；
所述粘合剂为惰性粘合剂。
优选的，所述多孔基础材料包括无机材料或有机聚合物；所述多孔基础材料的比表面积>100m2/g；
所述无机材料包括氧化硅、氧化锆和氧化铝中的一种或组合；
所述有机聚合物包括聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯和聚烯丙胺中的一种或组合。
优选的，所述有机衍生基团包括中性基团、离子基团或亲和基团；
所述中性基团包括碳原子数为1-30的烯烃基、羟基、环氧基和芳香基中的一种或组合，所述烯烃基为十八烷基(C18)、辛基(C8)、丁基(C4)和氯丙基中的一种或组合；
所述离子基团为阳离子基团或阴离子基团；所述阳离子基团包括季胺基(-NR3 +)、伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NRH)和叔胺基(-NR2)中的一种或组合；所述阴离子基团包括磺酸基(-SO3 -)和羧基(-CO2 -)中的一种或组合；
所述亲和性基团包括硼酸的(-BH2)、蛋白质、生物素和抗体中的一种或组合。
本发明还提供了一种离心小柱，包括外管和内管；
所述外管顶部开口并水平向外延伸形成有第一搭载凸台；
所述内管下端设置有出液口；所述内管的内腔下部设置有支撑网；所述支撑网上放置有如权利要求1所述的过滤膜，所述过滤膜上设置有一个圆形塑料圈，以将过滤膜压实；所述内管的顶端设置有内盖；所述内管的外壁上部设置有环形凸台；所述环形凸台搭载在所述第一搭载凸台上时，所述内管的外壁下端与所述外管的内壁之间形成储液腔。
优选的，所述外管的容积为1.0-2.2mL；所述过滤膜的质量为10-1000mg。所述过滤膜的质量为10-200mg。优选10-100mg。
一种注射筒，包括外筒和柱塞杆；
所述外筒顶部开口并水平向外延伸形成有第二搭载凸台；
所述外筒下端设置有出液口；所述外筒的内腔下部四周管壁上设置有内凸的支撑平台；所述支撑平台上放置有一个多孔且带有一定刚性的过滤板，将如权利要求1所述的过滤膜放在所述过滤板上后再由一个圆形塑料圈将过滤膜压实；配套的柱塞杆可以插入外筒内；所述外筒的容积为1.0-100mL。所述过滤膜的质量为10-1000mg。
一种高通量一步过滤快速提取核酸装置，为制备柱在纵横两个方向平行排布连接，并一体化注塑成型的长方形塑料块；
所述制备柱下端设置有出液口；所述环形凸台上放置有多孔过滤板，所述多孔过滤板上放有如上述所述的核酸过滤膜；所述的过滤膜上面加塑料挡圈压实。
所述制备柱的数量为8-1536；优选8或12或24或36或48或96或384或1536，其中96为主要规格。
所述制备柱，包括两端开口的管状柱体、设置在所述管状柱体中部的环形凸台和放置在所述环形凸台上的如上述所述的核酸过滤膜。
所述管状柱体的体积为1-1000mL，优选1-100mL，再优选1mL,2mL,3mL.6mL,10mL,15mL和50mL。
一种一步过滤快速提取核酸的方法，将生物样品通过上述所述离心小柱，或者高通量一步过滤快速提取核酸装置，收集导出液；
所述生物样品包括细胞裂解液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的核酸过滤膜，可以选择性的允许核酸通过，但却选择性地阻碍一些影响后续PCR反应等应用的杂质，如蛋白，表面活性剂等。
2.本申请提供的一步过滤快速提取核酸装置，进行核酸提取很容易，不需要使用磁珠，也不需要使用吸收，洗涤和解吸缓冲液，也不需要专用设备，例如离心机或磁性核酸提取设备。因此，该过程可以在任何地方进行，而对实验室设备没有任何特殊要求。这特别适用于偏远地区和护理点。
3.本申请提供的一步过滤快速提取核酸的方法，进行DNA提取的过程非常快，整个过程只需35秒钟到大约2分钟，在许多情况下只需35秒钟到1分钟即可完成核酸分离。
4.如果需要进行核酸的浓缩或者提纯，可以尽量减少第一步过滤液中核酸的量，加一步水洗就可以获得高纯度的核酸。甚至可以使用复合的膜，即在普通膜的下面加上一层硅胶膜，在过滤后用水冲洗而获得高纯度核酸。
附图说明
图1所示为实施例2公开的其中一种一步过滤快速提取核酸装置的结构示意图，其中A为内管和外观拆分后的结构示意图，B为内管和外观组装后的结构示意图；
图2所示为实施例3公开的又一种一步过滤快速提取核酸装置的结构示意图；
图3所示为高通量一步过滤快速提取核酸装置的主视图；
图4所示为高通量一步过滤快速提取核酸装置的俯视图；
图5所示为高通量一步过滤快速提取核酸装置的侧视图；
图6所示为带有RNA和DNA标记样品的凝胶结果；
图7所示为PCR的DNA样品和标记的平板凝胶电泳；
图8所示为从大肠杆菌质粒中提取的N基因和ORF基因的凝胶电泳；
图9所示为从大肠杆菌质粒中提取的DNA样品的凝胶电泳，稀释率为1000万倍；其中A为通过一步DNA提取盒的电泳结果，B为没有通过一步DNA提取盒的电泳结果。
图10所示为S基因质粒琼脂糖凝胶电泳：A和B是稀释前原模板为S基因质粒；C是稀释前原模板为S基因扩增产物。
1、外管；2、内管；3、第一搭载凸台；4、第一出液口；5、支撑网；6、过滤膜；7、内盖；8、环形凸台；9、储液腔；10、外筒；11、柱塞杆；12、第二搭载凸台；13、第二出液口；14、支撑平台；15、过滤板。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
一种过滤膜6，为多孔材料，所述过滤膜为多孔材料和粘合剂经特殊加工而形成，其中多孔材料包括多孔基础材料和附着在所述多孔基础材料表面的有机衍生基团；所述粘合剂为惰性粘合剂。
所述多孔基础材料包括无机材料或有机聚合物；所述多孔基础材料的比表面积>100m2/g；所述无机材料包括氧化硅、氧化锆和氧化铝中的一种或组合；所述有机聚合物包括聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯和聚烯丙胺中的一种或组合；
所述有机衍生基团包括中性基团和离子基团；所述中性基团包括烯烃基、羟基、环氧基和芳香基中的一种或组合；所述烯烃基的碳原子数为1-30，优选8-18；所述离子基团为阳离子基团或阴离子基团；所述阳离子基团包括季胺基、伯胺基、仲胺基和叔胺基中的一种或组合；所述阴离子基团包括磺酸基和羧基中的一种或组合。
在1-200微米，优选5-100，再优选10-60微米的多孔硅胶上键合反相基团，如C18，离子基团，如磺酸基和亲水基团，如还氧基团；再把它们按照比例：100：X：Y进行混合，X＝0-50；Y＝0-20。
实施例2
一种离心小柱，如图1所示，包括外管1和内管2；
所述外管1顶部开口并水平向外延伸形成有第一搭载凸台3；
所述内管2下端设置有第一出液口4；所述内管2的内腔下部设置有支撑网5；所述支撑网5上放置有实施例1所述的过滤膜6；所述过滤膜6上设置有一个圆形塑料圈，以将过滤膜压实；所述内管2的顶端设置有内盖7；所述内管2的外壁上部设置有环形凸台8；所述环形凸台8搭载在所述第一搭载凸台3上时，所述内管2的外壁下端与所述外管1的内壁之间形成储液腔9。
所述外管1的容积为1.0mL；过滤膜6的质量为10mg。
实施例3
一种注射筒，如图2所示，包括外筒10和柱塞杆11；
所述外筒10顶部开口并水平向外延伸形成有第二搭载凸台12；
所述外筒10下端设置有第二出液口13；所述外筒10的内腔下部四周管壁上水平向内延伸有支撑平台14；所述支撑平台上放置有一个多孔且带有一定刚性的过滤板15，将如实施例1所述的过滤膜6放在所述过滤板上后再由一个圆形塑料圈将过滤膜压实；配套的柱塞杆可以插入外筒内；注射筒的容积为1.0-100mL。
实施例4
一种制备柱，包括两端开口的管状柱体、设置在所述管状柱体中部的环形凸台和放置在所述环形凸台上的过滤膜。所述管状柱体也可以是普通的罐子或注射器。
实施例5
本实施例是在实施例1和4的基础上介绍一种高通量一步过滤快速提取核酸装置，如图3-图5所示，制备柱在纵横两个方向平行排布连接，并一体化注塑成型的长方形塑料块；
所述制备柱下端设置有出液口；所述环形凸台上放置有多孔过滤板，所述多孔过滤板上放有实施例1所述的过滤膜；所述的过滤膜上面加塑料挡圈压实。
根据使用需求，所述制备柱的数量为8-1536；优选8或12或24或36或48或96或384或1536。
实施例6
本实施例是在实施例1和2的基础上介绍其应用案例。
将600μL大肠杆菌样品加入到含有1mL SDS的裂解液的1.5mL Eppendorf离心管中，盖上盖子，摇晃均匀，然后，将裂解液通过实施例2中的一步过滤快速提取核酸装置，收集的导出液可以在用260nm波长的UV光测定其含量。同时可以测试其在230nm和280nm波长的吸收值。260nm的吸收对应的是核酸都含量，而230nm和280nm分别代表的是样品中的杂质和蛋白的含量。故A260/A230和A260/A280的比值分别反应了体现着体系中杂质与蛋白的影响，两个比值都是核酸提取纯度的纯度指标。
除UV/Vis光谱外，还通过平板凝胶电泳对提取的DNA进行了评估，评估结果如图6所示，这表明DNA和RNA通过这个一步过程即可被提取出来。图6为提取的核酸的凝胶结果图中显示提取的DNA浓度约为2OD，1OD≈33μg/mL。
我们还使用PCR来证明提取的DNA用于PCR反应的可行性。使用QuanStudioTM 3D数字PCR进行测定。PCR过程如下：1)95℃5min；2)95℃30s；3)52℃30秒；4)72℃55s；5)进行2)，共进行40个循环，最后进行6)72℃2分钟。结果如图7所示。最右边的1列是核酸标准物，最左边是提取液未经PCR样品本身。
标记的从右向左第二列是原始DNA提取溶液的PCR结果。然后，从右到左依次是原始溶液连续10倍稀释的溶液的PCR结果。原始溶液左侧的色谱柱稀释了10倍。原始溶液和10倍稀释样品均未显示任何PCR结果。这可能是由于可能存在一些杂质并且浓度过高的事实。稀释度更高时，PCR对样品进行100倍(第5栏)，1000(第4栏)，10000(第3栏)，100000(第2栏)和1000000(第1栏)稀释的样品非常有效。而图中最左边的第一列是提取液本身所含的核酸，其中最明显的结果是有大量小分子核酸的出现(最底下发亮的部分)。
图7所示为来自PCR的DNA样品和标记的平板凝胶电泳(最右列)。从右到左的样本浓度为1000万(107)，1亿(108)，10亿(109)，100亿(1010)，100亿(1011)，1万亿(1012)，10万亿(1013))和100万亿(1014)倍稀释液。图7中的这两个基因：N基因和ORF基因是属于新冠病毒的检测基因。该实验的目的是看看检测新冠的可能性，图7显示可以应用于检测新冠。
实施例7
本实施例是介绍本发明中一步过滤快速提取核酸的方法在新冠病毒检测应用。
准备：
A.从含有N基因和ORF基因的大肠杆菌质粒中提取DNA，该质粒可以作为Covid-19样品的阳性对照。
1.菌落回收：每种含有N基因和ORF基因的冷冻细菌分别选择10μL，并将它们包被在含有氨苄青霉素抗生素的培养板上。采取裸奔方法获得单个菌落菌株。
2.小菌落培养：选择单个菌落菌株，将其添加到含有氨苄青霉素抗生素的液体培养基中，并在37℃，200rpm恒温培养箱中培养12小时。
3.菌落收集：将培养的阳性细菌收集在1.5mL离心管中。
4.菌落质粒提取：按照提取步骤提取两个细菌种质粒。
B.含有N基因ORF基因的质粒的PCR扩增
1)探针(表1)：
表1、探针的名称与序列
| 探针名称 | 探针序列 |
| Covid-19-N-F | GGGGAACTTCTCCTGCTAGAAT |
| Covid-19-N-R | CAGACATTTTGCTCTCAAGCTG |
| Covid-19-ORF-F | CCCTGTGGGTTTTACACTTAA |
| Covid-19-ORF-R | ACGATTGTGCATCAGCTGA |
2)PCR系统(表2)
| 表2、PCR系统系统名称 | 量(50μL系统) |
| Hotstart DNA聚会酶 | |
| 10xPCR缓冲液 | |
| 2.5mMdNTP | 5 |
| PRIMER-F | 3 |
| PRIMER-R | 5 |
| 质粒 | 2 |
| 去离子水 | 直至50μL |
3)PCR序列(表3)
表3、PCR温度程序和时间
结果：N基因和ORF基因的提取DNA如图8所示。
用13种PCR产物稀释液获得从质粒中提取的基因的拷贝数，浓度和片段大小，每次用50μL稀释液加入450μL去离子水中。最终结果在表4中列出：
表4、基因浓度和大小
| 基因名称 | 浓度 | 尺寸 |
| N基因 | 466.7ng/μL | 121bp |
| ORF基因 | 359.5ng/μL | 116bp |
使用以下公式：
份数＝6.02X 1014x片段浓度/324x片段大小
可以计算出N基因和ORF基因的数目分别为7.1x1014和5.7x1014。
同时，我们将经过几倍(107倍)稀释后的样品进行选择，以比较样品的一部分通过一步DNA提取盒，而另一部分则不经过DNA回收率。如图9所示，凝胶电泳数据表明，原始样品与通过小柱的样品几乎没有区别。
图9表示通过或未通过单步试剂盒的样品之间几乎没有差异。因此，有必要使用一种更敏感，更定量的方法来确定差异。
为了进行更准确的比较，我们将原始提取样品稀释了10倍，然后进行了定量PCR。结果列于表5：
表5、同一样品过滤前后的C(t)值
表5表示未过滤样品和盒式过滤样品的C(t)值分别为20.64+0.69(RSD 3.36％，n＝6)和21.53+0.61(RSD 2.81％，n＝6)。可以得出的结论是，通过过滤后，DNA的损失很小。因此，可以得出结论，这种一步过滤法是提取DNA的非常有效的方法。
实施例8
本实施例是相同拷贝数下，样本通过离心小柱过滤后，用普通PCR扩增对实验一进一步验证，对比过滤前后的样本C(t)值是否发生变化。实验组中加入500μL SDS蛋白灭活剂和10μL的S基因质粒进行混合；对照组则使用去离子水代替SDS灭活剂。样品在离心1000rpmx 2min条件下过离心小柱，下清液作为模板一；再将经过过程一离心小柱晾干后，加入500μL去离子水1000rpm x2 min第二次过柱,下清液作为模板二。对照组则不过,作为模板三，经过PCR扩增反应：
A.根据以下表格在冰上或者PCR专用冰盒上配制反应体系，总体积为20μL(表6)。
表6、PCR反应体系成分
B.移至PCR扩增仪上，设置以下程序进行扩增反应(表7)。
表7、PCR程序
上述PCR实验结果连同原来的质粒都进行了琼脂糖凝胶电泳，其实验结果在图10中。其中A和B是稀释前原模板为S基因质粒。A图显示，直接推过的样品(模板一)所获得的S88和S148片段都含有大量核酸，但是，他们都没有达到预定的位置，而且还有很严重的拖尾。即使是每组的4个样本都不完全相同。但是，推出裂解液后再用水洗涤出的样本则有完美的电泳过程，四个样本都出现在148bp应该出现的位置，而且非常均匀。B图也显示88bp也是一样，4个样本都出现在其应该出现的位置，且与对照品出现的位置也是相同的。说明这种延迟洗涤方法可以大大地提高核酸的纯度和浓度。图C是稀释前原模板为S基因扩增产物。其中，三个模板的结果完全符合说述结论。
实施例9
本实施例离心小柱对植物核酸的提取与普通手动核酸提取两者的提取效果。
1)样品处理：用液氮充分研磨马铃薯叶片样本，粉末状样本平均分到4个离心管内，加入400μL试剂缓冲液Ⅰ和10μL RNaseA(10mg/mL)，上下颠倒混匀，65℃
温浴10min，期间振荡4-5次；加入130μL试剂缓冲液Ⅱ，上下颠倒混匀，冰浴
5min；10000rpm x 2min进行离心；
2)实验组：将A.B上清液经5000rpm x 8min离心过离心小柱；过柱后的下清液标记A号和B号。将上一步的离心小柱装入新的离心管内，分别加入100μL去离子水和300μL去离子水，10000rpm x 3min离心,离心后下清液标记C号和D号。
3)对照组:将C、D上清液中加入同体积的试剂缓冲液Ⅲ和同体积的无水乙醇进行混合均匀；混合后的液体过普通纯化柱10000rpm x 3min进行离心弃下清，加入300μL缓冲液WB，在8000rpm x 2min离心后弃下清，加入500μL缓冲液WB，10000
rpm x 2min离心后弃下清，将纯化柱装入新的离心管内进行干燥至无水乙醇挥发完全，再加入100μL去离子水，10000rpm x 2m in进行离心，离心后下清液标记E和F号。
上述样品PCR扩增后琼脂糖凝胶电泳结果显示有成功扩大且与对照品相似的条带。上述样品的紫外测试结果如下表。表中显示：
(1)无论是离心小柱一次过滤(A，B)还是经过二次洗涤(C,D)得到的核酸浓度要比对照SPE离心小柱方法
(2)裂解液推出后再次洗涤得到的核酸浓度高很多，这可能与马铃薯基因组核酸的分子量大(844Mbp)有关；
(3)A260/A280比例：一次过滤(A，B)的样品与对照方法(E，F)类似，但二次样品(C，D)纯度要高很多。
(4)A260/A230比例：过滤法远低于参考SPE方法。客观上来说，SPE方法中加了
乙醇，在高盐的情况下，核酸被醇萃取出来，后面需要进行干燥等步骤，虽然杂质少一些，但代价太高。因为这里A230主要是来自于TRIS缓冲液，不影响
PCR，故依然是过滤法有优势(表8)。
表8、过滤法分离核酸的纯度
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种过滤膜，其特征在于：所述过滤膜为多孔材料和粘合剂经特殊加工而形成，其中多孔材料包括多孔基础材料和附着在所述多孔基础材料表面的有机衍生基团；
所述粘合剂为惰性粘合剂。
2.如权利要求1所述的过滤膜，其特征在于：所述多孔基础材料包括无机材料或有机聚合物；所述多孔基础材料的比表面积>100m2/g；
所述无机材料包括氧化硅、氧化锆和氧化铝中的一种或组合；
所述有机聚合物包括聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或组合。
3.如权利要求1所述的过滤膜，其特征在于：所述有机衍生基团包括中性基团、离子基团或亲和基团；
所述中性基团包括碳原子数为1-30的烯烃基、羟基、环氧基和芳香基中的一种或组合，所述烯烃基为十八烷基(C18)、辛基(C8)、丁基(C4)和氯丙基中的一种或组合；
所述离子基团为阳离子基团或阴离子基团；所述阳离子基团包括季胺基(-NR3 +)、伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NRH)和叔胺基(-NR2)中的一种或组合；所述阴离子基团包括磺酸基(-SO3 -)和羧基(-CO2 -)中的一种或组合；
所述亲和性基团包括硼酸的(-BH2)、蛋白质、生物素和抗体中的一种或组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的过滤膜在一步过滤快速提取核酸装置中的应用。
5.一种离心小柱，其特征在于：包括外管和内管；
所述外管顶部开口并水平向外延伸形成有第一搭载凸台；
所述内管下端设置有第一出液口；所述内管的内腔下部设置有支撑网；所述支撑网上放置有如权利要求1所述的过滤膜，所述过滤膜上设置有一个圆形塑料圈，以将过滤膜压实；所述内管的顶端设置有内盖；所述内管的外壁上部设置有环形凸台；所述环形凸台搭载在所述第一搭载凸台上时，所述内管的外壁下端与所述外管的内壁之间形成储液腔；所述外管的容积为1.0-2.2mL。
6.一种注射筒，其特征在于：包括外筒和柱塞杆；
所述外筒顶部开口并水平向外延伸形成有第二搭载凸台；
所述外筒下端设置有出液口；所述外筒的内腔下部四周管壁上水平向内延伸有支撑平台；所述支撑平台上放置有一个多孔且带有一定刚性的过滤板，将如权利要求1所述的过滤膜放在所述过滤板上后再由一个圆形塑料圈将过滤膜压实；配套的柱塞杆可以插入注射筒内；所述外筒的容积为1.0-100mL。
7.如权利要求5所述的离心小柱或权利要求6所述的注射筒，其特征在于：所述过滤膜的质量为10-1000mg。
8.一种制备柱，其特征在于：包括两端开口的管状柱体、设置在所述管状柱体中部的环形凸台和放置在所述环形凸台上的如权利要求1所述的过滤膜。
9.一种高通量一步过滤快速提取核酸装置，其特征在于，为权利要求8所述的制备柱在纵横两个方向平行排布连接，并一体化注塑成型的长方形塑料块，所述制备柱的数量设置为8或12或24或48或96或384或1536等适合实验室操作且符合ANSI/SLAS 1-2004标准的数量；
所述制备柱下端设置有出液口；所述环形凸台上放置有多孔过滤板，所述多孔过滤板上放有如权利要求1所述的过滤膜；所述的过滤膜上面加塑料挡圈压实。
10.一种一步过滤快速提取核酸的方法，其特征在于：将生物样品通过如权利要求5的离心小柱，或者权利要求6所述的注射筒，或者权利要求8所述的制备柱，或者权利要求9所述的高通量一步过滤快速提取核酸装置，收集导出液；
所述生物样品包括细胞裂解液。
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