CN116337825A - 一种离心式胞外囊泡分析装置 - Google Patents

一种离心式胞外囊泡分析装置 Download PDF

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CN116337825A CN202111604457.XA CN202111604457A CN116337825A CN 116337825 A CN116337825 A CN 116337825A CN 202111604457 A CN202111604457 A CN 202111604457A CN 116337825 A CN116337825 A CN 116337825A
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吴钍荣
徐震宇
林晓东
陈瑛娜
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Guangzhou Zhaorui Medical Biotechnology Co ltd
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Guangzhou Zhaorui Medical Biotechnology Co ltd
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    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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Abstract

本申请涉及生物样品分离技术领域,具体公开了一种离心式胞外囊泡分析装置,包括转动组件以及设置于转动组件上的处理组件,所述处理组件包括用于样本液的输入的进样模块、用于过滤样本液中的杂质的处理模块以及用于分析目标产物的分析模块,所述进样模块与处理模块连通,且处理模块位于进样模块的下游,所述分析模块与处理模块连通,且分析模块位于处理模块的下游。本申请采用离心式胞外囊泡分析装置,处理分析过程操作简便,处理分析速度快,效率高,试剂用量低,处理得到的胞外囊泡量大,解决了传统提取方式操作繁杂,需要分析与分离分开处理,耗费时间长等不足,可以节省试剂的消耗,缩短提取时间,降低提取成本。

Description

一种离心式胞外囊泡分析装置
技术领域
本申请涉及生物样品分离技术领域,更具体而言涉及一种离心式胞外囊泡分析装置。
背景技术
胞外囊泡是由细胞释放的各种具有膜结构的囊泡结构统称,根据其直径不同,可分为四个亚群:外泌体、微粒和凋亡小体和癌小体。其中外泌体是细胞经过“内吞-融合-外排”过程而形成的细胞外纳米级小囊泡,直径在50-150 nm之间。微粒也叫核外颗粒体,直径为100-1000 nm,凋亡小体是细胞凋亡过程中产生的直径约为50-5000 nm的囊泡。癌小体是最新发现的类别,直径为1-10 µm。目前研究最广泛的是外泌体这个亚群,几乎所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,目前对外泌体的提取主要来自血液、唾液、尿液、脑脊液、精液、唾液、胸腔积液和乳汁等体液。
胞外囊泡的提取方法主要包括超速离心法、密度梯度离心法、聚合物沉淀法(PEG-base沉淀法)、超滤法、磁珠免疫法和试剂盒提取等。超速离心法是最常用的胞外囊泡纯化手段,采用低速离心、高速离心交替进行,得到的胞外囊泡的量多,但是纯度不足。密度梯度离心法是利用超速离心形成密度阶层,将胞外囊泡进行富集,分离得到的胞外囊泡纯度高,但是前期准备工作繁杂、耗时、量少。PEG-base沉淀法利用聚乙二醇(PEG)可与疏水性蛋白和脂质分子结合共沉淀的特性,早先应用于从血清等样本中收集病毒,现在也被用来沉淀胞外囊泡。超滤离心法是采用不同截留相对分子质量的超滤膜进行选择性分离。磁珠免疫法是利用胞外囊泡表面有其特异性标记物(如CD63、CD9蛋白),用包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后结合,即可将胞外囊泡吸附并分离出来,但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响胞外囊泡生物活性,不便进行下一步的实验。
目前而言,人们通常采用上述方法(超速离心、磁珠免疫捕获、沉淀或过滤等)先对胞外囊泡进行处理,之后通过电镜来分析胞外囊泡大小和形态。利用流式细胞仪来分析细胞表面标记,通过蛋白质印迹法(Western bLot)和酶联免疫吸附测定(Elisa)等方法对蛋白进行分析,或通过实时荧光定量PCR和新一代测序(NGS)来分析RNA。
就上述常用分析方法手段而言,不仅需要昂贵设备,例如透射电镜设备、流式细胞仪等,而且需要花费大量时间进行胞外囊泡分析,并且操作繁琐,例如进行Western bLot和Elisa实验。
发明内容
针对胞外囊泡提取液的处理以及胞外囊泡浓度分析繁琐、成本高等问题,本申请提供一种能够同时进行胞外囊泡处理和分析的离心式分析结构。
在一个方面,本申请提供了一种离心式胞外囊泡分析装置,采用如下的技术方案:
一种离心式胞外囊泡分析装置,包括转动组件以及设置于转动组件上的处理组件,所述处理组件包括用于样本液的输入的进样模块、用于过滤样本液中的杂质的处理模块以及用于分析目标产物的分析模块,所述进样模块与处理模块连通,且处理模块位于进样模块的下游,所述分析模块与处理模块连通,且分析模块位于处理模块的下游。
通过采用上述技术方案,该离心式胞外囊泡分析装置在使用时,可将样本液加至进样模块,通过控制转动组件进行转动,进而带动处理组件进行转动,进一步对样本液进行处理。处理后的废液进入分析模块,然后将去离子水加至进样模块,通过控制转动组件进行转动带动处理组件进行转动,去离子水进入处理模块以及分析模块,进而对进样模块、处理模块以及分析模块进行清洗。然后再将参比溶液加至进样模块,通过控制转动组件进行转动进而带动处理组件进行转动,参比溶液通过处理模块处理以及进入分析模块,进而能够对目标产物进行分析。
在一些实施方案中,所述进样模块包括一个或两个进样腔室,所述进样模块包括流道一,所述流道一的两端均连通于进样模块与处理模块,所述分析模块包括流道二,所述流道二的两端均连通于处理模块与分析模块。
通过采用上述技术方案,进样腔室用于样本液的进入,流道一用于输送样本液或参比溶液,流道二用于输送废液或处理后的溶液。
在一些实施方案中,所述处理模块包括过滤组件,所述过滤组件包括限位框,所述限位框内设置有过滤膜,所述限位框设置于处理模块内。
通过采用上述技术方案,过滤组件用于处理待分析的样本液,过滤膜能够对待分析的样本液进行过滤,样本液进入处理模块内经过过滤膜进入分析模块内,大分组物质被拦截在过滤膜上,进而实现对样本液的处理。
在一些实施方案中,所述过滤膜可拆卸连接于限位框内,所述限位框包括两限位子框,一所述限位子框的一侧各拐角处均固接有限位块,另一所述限位子框的一侧各拐角处均开设有能够夹紧限位块的限位槽。
通过采用上述技术方案,使用时,将过滤膜放置于一限位子框的一侧,然后将另一限位子框上的限位块/限位槽插入/夹紧该限位子框的限位槽/限位块内,进而固定两限位子框。
在一些实施方案中,所述处理组件还包括缓存模块,所述缓存模块位于进样模块和处理模块之间,且进样模块、缓存模块和处理模块之间均依次连通。
通过采用上述技术方案,缓存模块用于收集和缓存样本液。
在一些实施方案中,所述处理模块的外部对应限位框的两侧均开设有通槽,两所述通槽内均滑移连接有活动块,两所述活动块的一端均能够插设于限位框内,且两所述活动块的另一端均延伸至处理模块的外侧。
通过采用上述技术方案,两活动块的移动能够使两活动块的一端能够插设于限位框内,进而固定限位框,当两活动块均滑移出限位框时,可方便限位框的取出。
在一些实施方案中,两所述通槽内均设置有弹簧一,两所述弹簧一的一端均固接于活动块,且两所述弹簧一的另一端均连接于处理模块对应的通槽内。
通过采用上述技术方案,常态下,两弹簧一均推动两活动块趋向相互靠近的方向运动,进而能够使活动块抵接于限位框内。
在一些实施方案中,所述限位框对应两活动块位置处均开设有容槽,两所述活动块的两端均能够插设于容槽内。
通过采用上述技术方案,容槽的设置进一步使活动块固定限位框。
在一些实施方案中,两所述活动块相互靠近的一侧均开设有斜面,两所述活动块靠近处理模块的一端均趋向相互靠近的方向倾斜设置。
通过采用上述技术方案,斜面的设置方便活动块的插入与拔出容槽。
在一些实施方案中,所述转动组件包括离心机底座,所述离心机底座上设置有能够驱动离心式胞外囊泡分析装置转动的驱动电机,所述驱动电机的输出轴设置于离心式胞外囊泡分析装置的转动中心位置。
通过采用上述技术方案,驱动电机驱动离心式胞外囊泡分析装置进行转动,有助于后续试剂的分离与分析。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、在本申请的离心式胞外囊泡分析装置中,通过控制转动组件旋转实现了胞外囊泡的快速处理与分析。采用离心式胞外囊泡分析装置的处理,分析过程操作简便,处理分析速度快,效率高,试剂用量低,处理得到的胞外囊泡量大,解决了传统提取方式中遇到的操作繁杂、需要多次加样换样、耗费时间长等问题,可以节省试剂的消耗,缩短提取时间,降低提取成本。
2、本申请中提出了一分离装置种集成了胞外囊泡处理及分析模块的分离装置,该组结构设计方便移植、增组,可一次性实现分离装置多份样本的分析。
3、本申请中的离心式胞外囊泡分析装置能够实现处理和分析胞外囊泡,成本低,解决了传统的提取和测试方法分开进行的不足,具有操作快速、分析灵敏度高的优点。
附图说明
图1是本申请一个实施方案的分析装置的结构示意图。
图2是图1中部分A的放大图。
图3是本申请一个实施方案的过滤组件的限位框的剖视图。
图4是本申请一个实施方案的分析装置的凸显进样模块的结构示意图。
图5是图4中部分B的放大图。
图6是本申请一个实施方案的分析装置的的剖视图。
图7是图6中部分D的放大图。
图8是本申请一个实施方案的分析装置的凸显隔板的结构示意图。
图9是图8中部分E的放大图。
图10是本申请一个实施方案的分析装置的凸显隔板的剖视图。
图11是图10中部分F的放大图。
图12是图8中部分G的放大图。
图13是本申请一个实施方案的分析装置的凸显处理模块的结构示意图。
图14是图13中部分H的放大图。
图15是本申请一个实施方案的处理滤膜模块组件的结构示意图。
图16是本申请一个实施方案的分析装置的顶板的结构示意图。
图17是本申请一个实施方案的分析装置的凸显第二压膜内套筒的结构示意图。
图18是图17中部分K的放大图。
图19是本申请一个实施方案的分析装置的凸显卡容槽的结构示意图。
图20是图19中部分L的放大图。
图21是本申请一个实施方案的分析装置的凸显分析模块的结构示意图。
图22是图21中部分M的放大图。
图23是本申请一个实施方案的分析装置的凸显第二流道的结构示意图。
图24是图23中部分N的放大图。
附图标记说明:1、进样模块;11、进样腔室;111、隔板;112、限位孔;113、限位条;114、容纳槽;115、弹簧二;116、摆动块;117、摆动条;118、螺栓;119、放置槽;1191、套筒;1192、胞外囊泡加样孔;1193、胞外囊泡加样腔室;1194、磁珠加样孔;1195、磁珠加样腔室;12、流道一;13、流道二;14、第一流道;141、第二流道;142、第三流道;143、第四流道;144、第五流道;145、分析模块封装腔室;2、处理模块;21、过滤组件;211、限位框;2111、限位子框;2112、限位块;2113、限位槽;212、过滤膜;22、卡槽;23、通槽;231、活动块;24、弹簧一;241、容槽;242、斜面;25、处理前腔室;26、处理模块放置腔室;262、处理滤膜模块组件;2621、处理滤膜外腔体;26211、凹槽;26212、容流腔;2622、第一压膜内套筒;2623、连通孔;2624、膜支撑台;2625、膜密封台;27、处理后腔室;28、第二压膜内套筒;282、卡容槽;283、第六流道;284、流通槽;3、分析模块;31、胞外囊泡分析腔室;32、分析液加样腔室;33、分析液加样孔;4、缓存模块;5、收集模块;51、废液收集模块;6、底板;7、顶板。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述,并给出了本发明的较佳实施方案。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方案。相反地,提供这些实施方案的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方案的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式的离心式胞外囊泡分析装置,包括转动组件以及设置于转动组件上的处理组件,转动组件包括离心机底座,离心机底座上设置有能够驱动处理组件转动的驱动电机。处理组件的中部为旋转安装部,驱动电机的输出轴设置于旋转安装部的中心位置,驱动电机驱动处理组件进行转动,有助于后续样本液的分离与分析。可以理解,处理组件的旋转中心即离心操作时的转动中心。
处理组件包括进样模块、处理模块以及分析模块,进样模块用于样本液的输入,进样模块与处理模块连通,且处理模块位于进样模块的下游,处理模块用于过滤样本液中的杂质,进而处理样本液,分析模块与处理模块连通,且分析模块位于处理模块的下游,分析模块3用于分析目标产物。
该离心式胞外囊泡分析装置在使用时,可将样本液加至进样模块,通过控制转动组件进行转动,进而带动处理组件进行转动,进一步对样本液进行处理。处理后的废液进入分析模块,然后将去离子水加至进样模块,通过控制转动组件进行转动带动处理组件进行转动,去离子水进入处理模块以及分析模块,进而对进样模块、处理模块以及分析模块进行清洗。然后再将参比溶液加至进样模块,通过控制转动组件进行转动进而带动处理组件进行转动,参比溶液通过处理模块处理以及进入分析模块,进而能够对目标产物进行分析。
下面将参考附图对本申请的一些实施方案进行详细描述。本领域的普通技术人员将会了解,以下描述的各实施方案都是示例性的,提供这些具体实施方案的目的是为了使本领域的普通技术人员能够更好地理解本发明的构思和原理,而无意于将本发明的范围限定于这些实施方案。
图1是本申请一个实施方案的分析装置的结构示意图。参考图1,在一个具体示例中,离心式胞外囊泡分析装置包括转动组件(图中未示出)以及设置于转动组件上的处理组件。
图2是图1中部分A的放大图。参考图2,处理组件包括进样模块1、处理模块2以及分析模块3,处理模块2包括过滤组件21,过滤组件21用于处理待分析的样本液。进样模块1包括一个进样腔室11,进样腔室11用于样本液的进入。
进样模块1还包括流道一12,流道一12的两端分别连通于进样模块1与处理模块2,流道一12用于输送样本液或参比溶液。分析模块3还包括流道二13,流道二13的两端分别连通于处理模块2与分析模块3,流道二13用于输送废液或处理后的溶液。
图3是本申请一个实施方案的过滤组件的限位框的剖视图。参考图3,过滤组件21包括限位框211,限位框211内设置有过滤膜212,限位框211固定安装于处理模块2内。
使用时,过滤膜212能够对待分析的样本液进行过滤,样本液进入处理模块2内经过过滤膜212进入分析模块3内,大分子物质被拦截在过滤膜212上,进而实现对样本液的处理。
在一些实施方案中,过滤膜212可拆卸连接于限位框211内。具体的,如图3所示,限位框211包括两限位子框2111。一限位子框2111的一侧各拐角处均固接有限位块2112,各限位块2112可以为圆柱状、长方体状、正方体状等。另一限位子框2111的一侧各拐角处均开设有能够夹紧限位块2112的限位槽2113。
使用时,将过滤膜212放置于一限位子框2111的一侧,然后将另一限位子框2111上的限位块2112/限位槽2113插入/夹紧该限位子框2111的限位槽2113/限位块2112内,进而固定两限位子框2111。
在一些实施方案中,限位块2112可以为软材料制成。当限位块2112为软材料时,限位块2112可以为圆台状,且限位块2112远离限位子框2111的一端的直径大于限位块2112靠近限位子框2111的一端的直径。
使用时,圆台状或四棱台状的设置能够更好的固定两限位子框2111,进而固定过滤膜212。
图4是本申请一个实施方案的分析装置的凸显进样模块的结构示意图,进样模块1包括二个进样腔室11,两进样腔室11分别用于样本液和参比溶液的进入。图5是图4中部分B的放大图。在一个具体示例中,参考图5,处理组件包括进样模块1、缓存模块4、处理模块2以及分析模块3。缓存模块4位于进样模块1和处理模块2之间,且进样模块1、缓存模块4和处理模块2之间均依次连通,缓存模块4用于收集和缓存样本液。
使用时,可将样本液加至进样模块1中的一进样腔室11,通过控制转动组件的转速,使样本液能够进入处理模块2中,经过滤后进入分析模块3中。然后将分析模块3的溶液取出并用去离子水清洗分析模块3。然后在将参比溶液加入至进样模块1中的另一进样腔室11,参比溶液同样依次经过处理模块2。经过处理模块2的处理使参比溶液中的大分子物质被处理滤膜截留,其余液体流入分析模块3,然后进行后续的分析。
处理模块2包括用于处理待分析的样本液的过滤组件21。过滤组件21包括限位框211,限位框211可拆卸连接于处理模块2内。处理模块2内部开设有两卡槽22,限位框211的两侧均能够插设于卡槽22内,卡槽22的设置进一步固定限位框211。
图6是本申请一个实施方案的分析装置的剖视图,图7是图6中部分D的放大图。在一个具体示例中,参考图7,处理模块2的外部对应限位框211的两侧均开设有通槽23,两通槽23的一端均与处理模块2的内部相连通。两通槽23内均设置有活动块231,两活动块231均滑移连接于通槽23内。两活动块231的一端均能够插设于限位框211内,且两活动块231的另一端均延伸至处理模块2的外侧。两通槽23内均设置有弹簧一24,两弹簧一24的轴线方向均平行于处理模块2所在的平面。两弹簧一24的一端均固接于活动块231,且两弹簧一24的另一端均连接于处理模块2对应的通槽23内。常态下,两弹簧一24均推动两活动块231趋向相互靠近的方向运动,进而能够使活动块231抵接于限位框211内。
使用时,移动两活动块231的一端,使两活动块231趋向相互远离的方向运动,进而使两活动块231远离限位框211,然后将限位框211取出,进而方便更换限位框211。然后,移动两活动块231向相互远离的方向运动,将限位框211插入处理模块2内,进而松开两活动块231,两活动块231在弹簧一24的作用下趋向相互靠近的方向运动,进而能够夹紧限位框211。
在一些实施方案中,参考图7,限位框211对应两活动块231位置处均开设有容槽241,两活动块231的两端均能够插设于容槽241内。容槽241的设置进一步使活动块231固定限位框211。
在一些实施方案中,参考图7,两活动块231相互靠近的一侧均开设有斜面242,两活动块231靠近处理模块2的一端均趋向相互靠近的方向倾斜设置。斜面242的设置方便活动块231的插入与拔出容槽241。
图8是本申请一个实施方案的分析装置的凸显隔板的结构示意图,图9是图8中部分E的放大图。在一个具体示例中,参考图9,进样模块1包括一个进样腔室11,进样腔室11内部设置有隔板111,隔板111能够将进样腔室11分隔成两容腔,两容腔沿着处理组件的排列方向依次排列。进样模块1对应隔板111的两侧均开设有限位孔112,两限位孔112的开口朝向相互靠近的一侧,两限位孔112均与进样腔室11连通。隔板111对应限位孔112的一侧均固接有限位条113,两限位条113均能够滑移连接于限位孔112内,且两限位条113的滑移方向均垂直于进样模块1所在的平面。
图10是本申请一个实施方案的分析装置的凸显隔板的剖视图,图11是图10中部分F的放大图。在一个具体示例中,参考图11,进样模块1对应隔板111的上侧开设有容纳槽114,隔板111的上侧固接有弹簧二115,弹簧二115的轴线方向平行于限位条113的滑移方向。进样模块1对应容纳槽114内设置有摆动块116,弹簧二115套设在摆动块116靠近隔板111的一端,弹簧二115的上端固接于进样模块1的顶端。常态下,弹簧二115推动隔板111趋向下运动,从而能够将进样腔室11分隔成两容腔。摆动块116靠近隔板111的一端转动连接于隔板111。使用时,提拉摆动块116使摆动块116向远离进样模块1的方向运动,隔板111随着摆动块116的运动而运动,进而使两容腔连通。松开摆动块116,隔板111在弹簧二115的作用下抵接于进样模块1,进而将两容腔隔断。摆动块116与隔板111之间对应弹簧二115的外侧套设有橡胶材质的套筒1191。套筒1191的一端固接于摆动块116,套筒1191的另一端固接于隔板111,套筒1191的设置有助于后续隔板111的运动。
使用时,首先将样本液加入至进样模块1靠近处理模块2的一容腔内,将参比溶液加入至进样模块1远离处理模块2的一容腔内。转动转动组件带动处理组件进行转动,使样本液经过处理模块2进入分析模块。然后将废液取出,在移动摆动块116使两容腔连通,将摆动块116转动至进样模块1的上侧并固定。后转动转动组件转动,对参比溶液进行分离,最后在分析模块处进行分析。
在一个具体示例中,图12是图8中部分G的放大图。参考图12,进样模块1对应摆动块116的上侧设置有摆动条117,摆动条117的设置方便辅助隔板111进行运动。摆动条117的一端安装有螺栓118,螺栓118的端部穿过摆动条117并螺纹连接于进样模块1。摆动条117的另一端为自由端,且能够抵接于摆动块116。在一些实施方案中,进样模块1对应摆动块116的两侧开设有放置槽119,以便于取放摆动块116。
使用时,拧松螺栓118,移动摆动条117,使摆动条117的一端远离摆动块116,然后移动摆动块116使隔板111进行垂直于进样模块1所在平面的方向运动,进而方便后续操作。
图13是本申请一个实施方案的分析装置的凸显处理模块的结构示意图,图14是图13中部分H的放大图。在一个具体示例中,参考图13和14,离心式胞外囊泡分析装置包括转动组件以及设置于转动组件上的处理组件,处理组件包括用于样本液的输入的进样模块1、用于过滤样本液中的杂质的处理模块2、用于收集和存储废液的分析模块3以及用于分析样本液的收集模块5,进样模块1与处理模块2连通且位于进样模块1的下游,分析模块3与处理模块2连通且位于处理模块2的下游,收集模块5与分析模块3连通且位于处理模块2的一侧。
进样模块1包括一个进样腔室11,进样腔室11用于胞外囊泡的加样以及磁珠的加样,胞外囊泡的加样在于用于向处理模块2输入样本液,磁珠的加样孔在于向处理模块2输入参比溶液。
处理模块2包括用于缓存待处理的样本液的处理前腔室25以及用于处理待分析的样本液的处理模块放置腔室26,且处理模块放置腔室26中设有用于截留载体的处理滤膜。
处理前腔室25与处理模块放置腔室26连通,处理前腔室25和处理模块放置腔室26自转动组件近心端至远心端依次分布。使用时,样本液进入处理前腔室25,然后经过处理前腔室25进入处理模块放置腔室26进行过滤、处理,进而处理样本液,处理前腔室25用于缓存样本液,防止样本液量大而发生溢流现象。
在使用时,可将样本液加至进样模块1,通过控制转动组件的转速,使样本液能够进入处理模块2中。依次经过处理前腔室25和处理模块放置腔室26,且经过处理模块放置腔室26中的处理滤膜使载体被处理滤膜截留,其余液体流入分析模块3。然后在将参比溶液加入至进样模块1,参比溶液同样依次经过处理前腔室25和处理模块放置腔室26,且经过处理模块放置腔室26中的处理滤膜使参比溶液中的大分子物质被处理滤膜截留,其余液体流入分析模块3,当分析模块3盛满液体后,多余的液体流入收集模块5中,然后与收集模块5中的液体反应,方便进行后续的分析。采用离心式胞外囊泡分析装置的处理分析过程操作简便,处理分析速度快,效率高,试剂用量低,处理得到的胞外囊泡量大,解决了传统提取方式操作繁杂,需要多次加样换样,耗费时间长等不足,可以节省试剂的消耗,缩短处理时间,降低处理成本。处理模块2还包括处理后腔室27,处理后腔室27设置于处理模块放置腔室26远离进样模块1的一侧。处理后腔室27与分析模块3连通,处理后腔室27可以为圆形、方形、三角形等结构。
在一些具体的实施方案中,处理后腔室27呈等腰三角形设置,此设置能够较好的用于液体的流动和存储。同时为样本液提供一个空间,使得样本液可以转运到下一个部件中,因此,这个结构起到了中间连接的作用。处理模块2还包括第三流道142,第三流道142位于处理后腔室27远离处理模块放置腔室26的一侧。第三流道142的一端连通于处理后腔室27,且另一端连通于分析模块3。第三流道142呈弯曲状设置,单弯折数可以为一个、两个或多个,本实施方案中,单弯折数只有一个。
分析模块3包括废液收集模块51,废液收集模块51设置于处理模块2远离进样模块1的一侧,废液收集模块51的一侧连通于第三流道142。
进样模块1还包括第一流道14,第一流道14开设于进样腔室11与处理前腔室25之间,第一流道14的两端均连通于进样腔室11与处理前腔室25,第一流道14用于输送样本液和参比溶液。
收集模块5包括第四流道143,第四流道143连通于第三流道142的一侧。收集模块5包括胞外囊泡分析腔室31,胞外囊泡分析腔室31连通于第四流道143远离第三流道142的一端。第三流道142和第四流道143相连端的角度为30-90度。本实施方案中,第三流道142和第四流道143相连端的角度为锐角,锐角夹角为60度,第三流道142和第四流道143相连端的角度的设置更有利于液体的流动,角度的限定可以避免在处理阶段杂质溶液进入到胞外囊泡分析腔室31中去。相反的,如果相连端的角度是钝角,第三流道142和第四流道143相连端的交界处都是朝向圆盘边缘的,杂质溶液容易进入到胞外囊泡分析腔室31中,进而不利于后续样本液的分析。
使用时,当转动组件进行转动,因为第三流道142的尺寸大于第四流道143的尺寸,并且第四流道143在流路连接处是反向朝向轴心的。这种几何结构决定了液体先从第三流道142先进入废液收集模块51,等到废液收集模块51盛满之后,液体沿着第四流道143进入分析腔室31中。
本申请提出一种流体分离结构设计,第四流道143呈弯曲状,这种弯曲设计有助于增大第四流道143的流路长度,并减轻待分析液进入废液收集模块51的混合程度,分析腔室31远离第四流道143的一侧开设有第五流道144,分析腔室31与第五流道144相连通,第五流道144也可以在分析腔室31靠近第四流道143的一侧。
收集模块5还包括分析液加样腔室32,分析液加样腔室32设置于胞外囊泡分析腔室31远离分析模块3的一端,第五流道144属于收集模块5,第五流道144位于胞外囊泡分析腔室31与分析液加样腔室32之间,第五流道144连通于胞外囊泡分析腔室31与分析液加样腔室32。收集模块5包括分析液加样孔33,分析液加样孔33用于方便后续分析液的分析。
处理模块放置腔室26内设置有处理滤膜模块组件262。图15是本申请一个实施方案的处理滤膜模块组件的结构示意图,参照图15,处理滤膜模块组件262包括处理滤膜外腔体2621,处理滤膜外腔体2621内设置有第一压膜内套筒2622,第一压膜内套筒2622上设置有能够处理样本液的处理滤膜 (图中未示出)。处理滤膜模块组件262固定连接于处理模块放置腔室26。
处理滤膜外腔体2621的一侧开设有凹槽26211,第一压膜内套筒2622固定连接于处理滤膜外腔体2621对应凹槽26211的一侧。使用时,第一压膜内套筒2622上固定连接有处理滤膜,然后将第一压膜内套筒2622固定连接于处理滤膜外腔体2621对应凹槽26211的一侧,且处理滤膜位于靠近凹槽26211的一侧。
处理滤膜外腔体2621内对应凹槽26211槽口的一侧开设有容流腔26212,容流腔26212的截面尺寸小于凹槽26211的截面尺寸,容流腔26212用于缓存部分样本液体。处理滤膜外腔体2621对应容流腔26212的外侧称之为膜密封台2625,处理滤膜设置于膜密封台2625上。
处理滤膜外腔体2621对应容流腔26212位置处开设有多个连通孔2623,各连通孔2623均贯穿处理滤膜外腔体2621。处理滤膜外腔体2621对应各相邻连通孔2623均固接有膜支撑台2624,各膜支撑台2624的高度均与容流腔26212的腔体高度相同,处理滤膜键合在膜密封台2625上。第一压膜内套筒2622的一侧能够抵接于处理滤膜,键合的方式包括胶粘、热压键合、超声焊接,优选为热压键合。膜支撑台2624对处理滤膜具有支撑作用。
使用时,将带处理滤膜的第一压膜内套筒2622放入到处理滤膜外腔体2621中,即得到处理滤膜模块组合体,有膜的一面与膜密封台2625紧密相连。处理滤膜模块组件262的凹槽26211槽口的朝向进样模块1的一侧。在本申请中的封装方式密封性较好并且操作简单,成本低,易于大批量的工业生产。本申请的滤膜结构是面向产品装配而设计的,即采用这种滤膜结构的封装方式,能快速装配制作好分析装置。
本申请能够进行胞外囊泡的处理,主要是进行外泌体溶液中的盐的过滤和外泌体浓度的分析和检测。另外,分析装置上外泌体溶液中的盐的过滤及外泌体浓度的分析装置设计,该组结构设计方便移植、增组,可实现同一分析装置上的多份样本分析。
在一些实施方案中,处理组件大致呈圆形,包括多个绕圆心均匀分布的处理组件,适用于全血、血浆、唾液等各种液体样本。当然,在其他实施方式中,离心式胞外囊泡分析装置还可以是其他形状,例如矩形、多边形等等。处理组件的数量还可以为一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个等等。
图16是本申请一个实施方案的分析装置的顶板的结构示意图,参照图16,进样模块1还包括进样液加样孔1192。进样液加样孔1192与进样腔室11连通以用于向处理模块2输入样本液或参比溶液,。离心式胞外囊泡分析装置包括底板6和顶板7,在底板6上开设相应的进样腔室11、处理前腔室25、处理模块放置腔室26、处理后腔室27、废液收集模块51、胞外囊泡分析腔室31、分析液加样腔室32、第一流道14、第三流道142、第四流道143、第五流道144等。另外,在顶板7上开设有与进样腔室11对应的进样液加样孔1192,与分析液加样腔室32对应的分析液加样孔33。
顶板7可拆卸连通于底板6,顶板7能够密封处理组件。底板6和盖板可由双面粘胶(胶层为呈疏水性)键合,也可以热压键合。底板6和盖板的材料可以选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等高分子材料,优选为PC。
收集模块5还包括分析模块封装腔室145,分析模块封装腔室145开设于顶板7上,分析模块封装腔室145能够固定处理滤膜模块组件262。
图17是本申请一个实施方案的分析装置的凸显第二压膜内套筒的结构示意图,图18是图17中部分K的放大图。参照图17,在一个具体示例中,处理模块2仅包括处理模块放置腔室26,处理模块放置腔室26包括第二压膜内套筒28,第二压膜内套筒28设置于处理模块放置腔室26内,第二压膜内套筒28对应开口的任意一侧键合有处理滤膜。使用时,将带有处理滤膜的一侧放置于处理模块放置腔室26内。
处理模块放置腔室26内部开设有多个流通槽284。各流通槽284均贯穿于处理模块放置腔室26,流通槽284对于液体的流动具有导向作用,且使液体从一个腔室流入另一个腔室。
图19是本申请一个实施方案的分析装置的凸显卡容槽的结构示意图,图20是图19中部分L的放大图。参照图20,在一个具体示例中,处理模块放置腔室26远离第二压膜内套筒28的一侧开设有卡容槽282,卡容槽282与各流通槽284相连通。底板6对应处理模块放置腔室26远离进样腔室11的一侧开设有第六流道283,第六流道283贯穿底板6。第六流道283的一端连通于卡容槽282,且第六流道283的另一端连通于第三流道142。
在使用时,用单面胶将卡容槽282封住,即形成封闭的通道,可以将来自流通槽284的液体转运到第六流道283中,最后流入第三流道142。
在一个具体示例中,图21是本申请一个实施方案的分析装置的凸显分析模块的结构示意图,图22是图21中部分M的放大图。参照图21和22,进样模块1包括胞外囊泡加样腔室1193和磁珠加样腔室1195,胞外囊泡加样腔室1193用于向处理模块2输入样本液,磁珠加样腔室1195于向处理模块2输入参比溶液。处理组件仅包括处理模块放置腔室26,处理组件没有处理前腔室25。进样模块1还包括第二流道141,第二流道141的一端连通于磁珠加样腔室1195,且第二流道141的另一端连通于处理模块放置腔室26;第一流道14的的一端连通于胞外囊泡加样腔室1193,且第一流道14的另一端连通于处理模块放置腔室26。
在一些实施方案中,图23是本申请一个实施方案的分析装置的凸显进样模块的结构示意图,图24是图23中部分N的放大图。参照图24,进样模块1的两个进样腔室11内均设置有容纳盒81,两容纳盒81分别用于盛放样本液和参比溶液。两容纳盒81上均开设有用于释放样本液或参比溶液的释放孔811,容纳盒81对应释放孔811位置处设置有密封膜,用于密封容纳盒81中的液体。顶板7于释放孔811对应位置处开设有插孔。在需释放样本液或参比溶液时,使用工具插入插孔将密封膜戳破即可。容纳盒81通过双面粘胶键合或热压于进样腔室11内。
可选地,释放孔811开设于容纳盒81的底壁,且位于远离容纳盒81中心位置处,两进样腔室11内均设置有支撑台812和顶针台813,且支撑台812和顶针台813的上表面平齐,容纳盒81放置于支撑台812和顶针台813上,顶针台813的位置与释放孔811的位置对应。
在需释放样本液或参比溶液时,使用工具插入插孔,向下挤压容纳盒81,支撑台812作为支点,发生杠杆作用,顶针台813挤破容纳盒81上的密封膜,使得容纳盒81内的样本液或参比溶液从释放孔811处释放。
可选地,两进样腔室11的内周壁上均开设有凸壁814,容纳盒81的外周壁上均设有凹壁815,凸壁814与凹壁815相互配合,以使容纳盒81在分析装置上不发生较大的旋转位移。
可选的,顶针台813对应容纳盒81的一侧开设有流淌槽816,流淌槽816的槽口朝向靠近容纳盒81的一侧,且流淌槽816的两端均延伸出顶针台813的两侧。当将容纳盒81安装于进样模块11内,顶针台813的位置与释放孔811的位置对应。当使用工具挤破容纳盒81上的密封膜时,样本液或参比溶液从释放孔811处释放,经过流淌槽816进入进样腔室11内,然后顺着第一流道14或第二流道15进入处理模块2,进而进行后续的操作。
使用容纳盒81盛放样本液或参比溶液,容纳盒81能将样本液提前预埋在进样腔室11中,省掉了操作人员手动加各种试剂的过程,有效避免了人为的操作失误。只需要使用工具将容纳盒81顶破,释放里面的试剂,即可实现全自动化提取外泌体,操作简单,节约时间。
在一些实施方案中,胞外囊泡包括外泌体和/或微泡。外泌体的直径在50-150 nm之间,目前对外泌体的提取主要来自血液、唾液、尿液、脑脊液、精液、唾液、胸腔积液和乳汁等体液。微泡的直径在100 nm-1 µm之间,微泡天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。
本发明一实施方式的细胞外囊泡的处理和分析的方法,使用图1所示的离心式胞外囊泡分析装置时,且细胞外囊泡为微泡时,包括以下步骤:
首先将样本液加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使样本液经过处理模块2,且使样本液中的大分子物质被拦截,废液进入分析模块3后排出;
然后将去离子水加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;
之后,将参比溶液加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使参比溶液经过处理模块2,且使参比溶液中的大分子物质被拦截,小分子物质进入分析模块3;
最后在分析模块3进行荧光分析。
在一些实施方案中,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
首先将样本液加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使样本液经过处理模块2,且使样本液中的大分子物质被拦截,废液进入分析模块3后排出;
然后将去离子水加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;
之后,将参比溶液加入至进样模块1,控制分离装置的转速,使参比溶液经过处理模块2,且使参比溶液中的大分子物质被拦截,小分子物质进入分析模块3;
最后在分析模块3进行荧光分析。
S1、通过向进样模块1中加入100 µL样本液,旋转对样本液进行处理,杂质进入分析模块3后排出,大分子物质留在过滤膜212上;然后将去离子水加入至加样腔室中,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;
S2、然后停止转动,向进样模块1中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析模块3中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,样本液中的大分子物质与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-大分子物质被过滤膜212截留,游离的Probe-HRP通过过滤膜212通过流道二13进入分析模块3,然后向分析模块3中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM),溶液混合反应15-30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析模块3处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm。
在一个具体示例中,S1中转速为500-7500转/min,时间 T1为7-20 min;S2中交替中的高速度旋转的转速为2500-3000转/min,时间为3-20 s;低速度旋转的转速为300-1000转/min,时间为3-20 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为3-15次;该阶段时间T2为30-35 min;S3中转速为5500-8000转/min,总时间T3为28-43min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、通过进样模块1中加入100 µL胞外囊泡溶液,旋转对样本液进行处理,杂质进入分析模块3后排出,大分子物质留在过滤膜212上;然后将去离子水加入至加样腔室中,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;转速为5500转/min(相当于2200g),时间 T1为18 min;
S2、然后停止转动,向进样模块1中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析模块3中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,大分子物质与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-大分子物质被过滤膜212截留,游离的Probe-HRP通过过滤膜212由流道二13进入分析模块3,向分析模块3中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM),然后溶液混合反应25min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为3 s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为20 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析模块3处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样模块1中加入100 µL样本溶液,旋转对样本溶液进行处理,杂质进入分析模块3后排出,大分子物质留在过滤膜212上;然后将去离子水加入至加样腔室中,控制分离装置的转速,使去离子水经过过模块进入分析模块3,进行各模块的清洗;转速为500转/min,时间 T1为20 min;
S2、然后停止转动,向进样模块1中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析模块3中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,大分子物质与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-大分子物质被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过过滤膜212由流道二13进入分析模块3,向分析模块3中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM),然后溶液混合反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为10 s;低速度旋转的转速为1000转/min,时间为5 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为35 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析模块3处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中,当细胞外囊泡为外泌体时,本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL胞外囊泡溶液,旋转对胞外囊泡进行处理,杂质进入分析模块3后排出,胞外囊泡留在处理滤膜上;然后将去离子水加入至加样腔室中,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;转速为500转/min,时间 T1为20 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,通过分析液加样孔33向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,胞外囊泡与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-胞外囊泡被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜由待分析液流入流道进入胞外囊泡分析腔室31,与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为10 s;低速度旋转的转速为1000转/min,时间为5 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为35min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析孔处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL胞外囊泡溶液,旋转对胞外囊泡进行处理,杂质进入分析模块3后排出,胞外囊泡留在处理滤膜上;然后将去离子水加入至加样腔室中,控制分离装置的转速,使去离子水经过处理模块2进入分析模块3,进行各模块的清洗;;转速为6500转/min(相当于3000g),时间 T1为15min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,通过分析液加样孔33向分析液加样腔室3210中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,胞外囊泡与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-胞外囊泡被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜由待分析液流入流道进入胞外囊泡分析腔室31,与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为20 s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为3 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为15次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析孔处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为6500转/min(相当于3000g),总时间T3为40 min。
在一个具体示例中,当细胞外囊泡为外泌体时,利用图17的离心式胞外囊泡分析装置,
本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
首先将样本液加入至进样模块1一腔室;控制分离装置的转速,使样本液经过处理模块2,且使样本液中的外泌体被拦截;
然后将参比溶液加入至进样模块1一腔室;控制分离装置的转速,使参比溶液经过处理模块2,且使参比溶液中的大分子物质被拦截;
最后在分析模块3进行分析。
分析方式包括荧光分析、拉曼检测、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、动态光散射(DLS)、纳米粒子追踪(NTA)、流式细胞术、Western blot和ELISA等表征方式。
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被处理滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm。
在一个具体示例中,S1中转速为500-7500转/min,时间 T1为7-20 min;S2中交替中的高速度旋转的转速为2500-3000转/min,时间为3-20 s;低速度旋转的转速为300-1000转/min,时间为3-20 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为3-15次;该阶段时间T2为30-35 min;S3中转速为5500-8000转/min,总时间T3为28-43min。
在一个具体示例中,一种用于分离和分析外泌体的方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为5500转/min(相当于2200g),时间 T1为18 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为3s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为20 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为6500转/min(相当于3000g),时间 T1为15 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31,与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为20s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为3 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为15次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为6500转/min(相当于3000g),总时间T3为40 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为4500转/min(相当于2000g),时间 T1为20 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为2500转/min,时间为5s;低速度旋转的转速为300转/min,时间为8 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为8次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为7500转/min(相当于4000g),总时间T3为38 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为7500转/min(相当于4000g),时间 T1为10 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为2500转/min,时间为10s;低速度旋转的转速为300转/min,时间为15 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为15次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为8000转/min(相当于4500g),总时间T3为28 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向进样腔室11中加入100 µL外泌体溶液,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为500转/min,时间 T1为20 min;
S2、然后停止转动,向进样腔室11中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为10s;低速度旋转的转速为1000转/min,时间为5 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为35 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中, 当细胞外囊泡为外泌体时,利用图23的离心式胞外囊泡分析装置,
本发明一实施方式的外泌体的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向容纳盒81中加入100 µL外泌体溶液,且使用工具插入插孔将密封膜戳破,旋转对外泌体进行处理,杂质进入分析模块3,外泌体留在处理滤膜上;转速为7500转/min(相当于4000g),时间 T1为10 min;
S2、然后停止转动,向容纳盒81中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,且使用工具插入插孔将密封膜戳破,向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µLAmpLex Red(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,外泌体与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-外泌体被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜过滤流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31;向分析液加样腔室32中加入H2O2(1 mM)和 AmpLex Red(10 µM)溶液,随着分离装置的振荡,游离的Probe-HRP与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和AmpLex Red(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为2500转/min,时间为10s;低速度旋转的转速为300转/min,时间为15 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为15次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为8000转/min(相当于4500g),总时间T3为28 min。
在一个具体示例中,当细胞外囊泡为微泡时,利用图21的离心式胞外囊泡分析装置,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向胞外囊泡加样腔室1193中加入100 µL微泡溶液,旋转对微泡进行处理,杂质进入分析模块3,大分子物质留在处理滤膜上;转速为5500转/min(相当于2200g),时间 T1为18 min;
S2、然后停止转动,向磁珠加样腔室1195中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,通过分析液加样孔33向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLexRed(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,大分子物质与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-大分子物质被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜由待分析液流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31,与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLexRed(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为3s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为20 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为10次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为5500转/min(相当于2200g),总时间T3为43 min。
在一个具体示例中,本发明一实施方式的微泡的处理和分析方法,包括以下步骤:
S1、向胞外囊泡加样腔室1193中加入100 µL微泡溶液,旋转对微泡进行处理,杂质进入分析模块3,大分子物质留在处理滤膜上;转速为6500转/min(相当于3000g),时间 T1为15 min;
S2、然后停止转动,向磁珠加样腔室1195中加入100 µL的MB-Aptamer-Probe-HRP溶液,通过分析液加样孔33向分析液加样腔室32中加入10 µL H2O2(1 mM)和10µL AmpLexRed(10 µM)(避光)。
S3、控制分离装置振荡反应30 min,控制分离装置做高-低速度循环转动,在此过程中,大分子物质与MB-Aptamer-结合,游离Probe-HRP,此时在高速离心作用下使得MB-Aptamer-大分子物质被滤膜截留,游离的Probe-HRP通过处理滤膜由待分析液流入第四流道143进入胞外囊泡分析腔室31,与已经在胞外囊泡分析腔室31中的H2O2(1 mM)和 AmpLexRed(10 µM)溶液反应25 min;交替中的高速度旋转的转速为3000转/min,时间为20 s;低速度旋转的转速为500转/min,时间为3 s,两种速度的旋转方向可以是同向,或者是反向的,交替运行的次数为15次;该阶段时间T2为30 min;
S4、控制分离装置旋转,最后直接在分析液加样腔室32处进行荧光分析,激发波长535 nm,发射波长584 nm;转速为6500转/min(相当于3000g),总时间T3为40 min。
具体地,外泌体溶液的提取及分析方法的对比例如下:
S1、取200 µL外泌体溶液加入分离柱中,另外找一个离心管配平后放入离心机中开始离心脱盐,离心力为4000g,离心时间为30 min。
S2、移液枪取200 µL PBS加入分离柱中,吹打重悬吸出外泌体溶液放入EP管中待用。
S3、从EP管中取100 µL分离后的外泌体加入新的EP管中,再往新的EP管中加入100µLMB-Aptamer-Probe-HRP溶液,在旋转摇床上混合孵育30min。
S4、取混合液放入新的分离柱中,离心力为4000g,离心时间为30 min。
S5、取离心过滤的溶液放入96孔板的板孔中,并在同一孔中加入10 µL H2O2(1 mM)和10 µL AmpLex Red(10 µM)溶液,避光处理,反应5-10 min后在酶标仪下进行分析。
实验结果:对比例最后得到的分析结果基本和本申请分离装置的离心结果一致,但是对比例整体用时长,需要大型离心机,操作过程比较繁琐,且成本高。
本发明的外泌体的提取分析方法采用上述离心式胞外囊泡分析装置片,通过控制分离装置旋转实现了外泌体的快速提取与分析,仅需一次加样,即可达到同时提取和分析外泌体的目的,并可方便地将提取得到的外泌体进行后期运用。采用离心式胞外囊泡分析装置片的提取过程操作简便,提取速度快效率高,试剂用量低,提取得到的外泌体量大,解决了传统提取方式操作繁杂,需要多次加样换样,离心和分析设备成本高,耗费时间长等不足,可以节省试剂的消耗,缩短提取时间,降低提取成本。
本申请的提取过程不像实验室中需要借助大型离心机设备以及其他分析设备及耗材,原料简单易得,操作过程简单,成本低,不需要依赖大型昂贵的仪器,为癌症的快速筛查和诊断提供了一种革新的工具。
本申请提出一种滤膜密封结构及分析流路设计,配合处理模块放置腔室使得处理滤膜稳固集成在分离装置上,这种处理滤膜封装的密封性极好并且便于随时替换新的滤膜,只需要重新装入处理滤膜模块组合模块即可。
本申请中的离心式胞外囊泡分析装置能够实现同时处理和分析胞外囊泡,成本低,解决了传统的提取和测试方法分开进行的不足,操作快速,分析灵敏度高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于,包括转动组件以及设置于转动组件上的处理组件,所述处理组件包括用于样本液的输入的进样模块(1)、用于过滤样本液中的杂质的处理模块(2)以及用于分析目标产物的分析模块(3),所述进样模块(1)与处理模块(2)连通,且处理模块(2)位于进样模块(1)的下游,所述分析模块(3)与处理模块(2)连通,且分析模块(3)位于处理模块(2)的下游。
2.根据权利要求1所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述进样模块(1)包括一个或两个进样腔室(11),所述进样模块(1)包括流道一(12),所述流道一(12)的两端均连通于进样模块(1)与处理模块(2),所述分析模块(3)包括流道二(13),所述流道二(13)的两端均连通于处理模块(2)与分析模块(3)。
3.根据权利要求1所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述处理模块(2)包括过滤组件(21),所述过滤组件(21)包括限位框(211),所述限位框(211)内设置有过滤膜(212),所述限位框(211)设置于处理模块(2)内。
4.根据权利要求3所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述过滤膜(212)可拆卸连接于限位框(211)内,所述限位框(211)包括两限位子框(2111),一所述限位子框(2111)的一侧各拐角处均固接有限位块(2112),另一所述限位子框(2111)的一侧各拐角处均开设有能够夹紧限位块(2112)的限位槽(2113)。
5.根据权利要求1所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述处理组件还包括缓存模块(4),所述缓存模块(4)位于进样模块(1)和处理模块(2)之间,且进样模块(1)、缓存模块(4)和处理模块(2)之间均依次连通。
6.根据权利要求3所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述处理模块(2)的外部对应限位框(211)的两侧均开设有通槽(23),两所述通槽(23)内均滑移连接有活动块(231),两所述活动块(231)的一端均能够插设于限位框(211)内,且两活动块(231)的另一端均延伸至处理模块(2)的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:两所述通槽(23)内均设置有弹簧一(24),两所述弹簧一(24)的一端均固接于活动块(231),且两所述弹簧一(24)的另一端均连接于处理模块(2)对应的通槽(23)内。
8.根据权利要求6所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述限位框(211)对应两活动块(231)位置处均开设有容槽(241),两所述活动块(231)的两端均能够插设于容槽(241)内。
9.根据权利要求6所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:两所述活动块(231)相互靠近的一侧均开设有斜面(242),两所述活动块(231)靠近处理模块(2)的一端均趋向相互靠近的方向倾斜设置。
10.根据权利要求1所述的一种离心式胞外囊泡分析装置,其特征在于:所述转动组件包括离心机底座,所述离心机底座上设置有能够驱动离心式胞外囊泡分析装置转动的驱动电机,所述驱动电机的输出轴设置于离心式胞外囊泡分析装置的转动中心位置。
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