CN117511711A - 一种基于膜过滤的环境dna提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，包括：具有加热部件的容置部以及与所述容置部组合连接的高速旋转器；所述容置部包括容置主体，所述容置主体的顶部开设有圆形开口，所述圆形开口外周设置有锁紧滑道，所述容置主体下部设置有加热元件；所述高速旋转器具有旋转器主体，所述旋转器主体通过所述圆形开口深入至容置主体内部，通过设置在旋转器主体上部的锁紧凸起与所述锁紧滑道配合固定，使所述旋转主体悬挂在容置主体的内部中间位置，所述旋转器主体的下端设置有滤网，所述滤网上附着有滤膜结构。本发明可以通过更换滤膜快速提取水样中DNA，对辅助研究水环境中eDNA具有显著性意义。

Description

一种基于膜过滤的环境DNA提取装置

技术领域

本发明涉及DNA提取技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于膜过滤的环境DNA提取装置。

背景技术

环境DNA是生物与环境互作遗留的DNA，可能来源有生物脱落的组织、分泌物、排泄物、血液和尸体等，分布在土壤、沉积物和自然水体等环境中，是生物完整和片段化DNA的混合物。环境样品中通常含有动植物脱落的细胞或者是游离的DNA，生物排泄过程中脱落的皮肤，尿液和粪便等也可以是“环境DNA”的来源，并能提供一个环境系统中物种的存在记录。

环境DNA宏条形码技术可以提供生物多样性的基线评估，避免了对极端生境中高度多样化群落的全面采样。与传统生物调查相比，eDNA宏基因组技术提高了生物检测的灵敏度，因为动物遗骸或早期生命阶段个体太小，肉眼无法识别，但可以在DNA序列上检测到。

DNA是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象。因此，DNA的提取是分子生物学实验技术中最重要/最基本的操作。

为了研究生物的基因，就需要将DNA从细胞中提取出来，这个过程有很多方法可以实现，目前比较常用的有苯酚氯仿抽提法、离心柱法和磁珠法等，苯酚氯仿抽提法方法的缺点是由于使用了苯酚、氯仿等试剂，毒性较大，长时间操作对人员健康有较大影响，而且DNA的回收率较低，损失量较大，由于操作体系大，不同实验人员操作重复性差，不利于保护DNA，很难进行微量化的操作。离心柱法的缺点是需要较多的样本，耗材多，对于珍稀样本无能为力，同时离心柱法DNA提取需要反复离心，不便于高通量、自动化操作，与现代生物学实验的高通量、自动化要求格格不入。故亟待开发一种兼顾环境友好、简易有效且成本低廉的eDNA提取装置。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种基于膜过滤的环境DNA提取装置。应用本发明装置，可以通过更换滤膜快速提取水样中DNA，对辅助研究水环境中eDNA具有显著性意义。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，包括：具有加热部件的容置部以及与所述容置部组合连接的高速旋转器；

所述容置部包括容置主体，所述容置主体的顶部开设有圆形开口，所述圆形开口外周设置有锁紧滑道，所述容置主体下部设置有加热元件；

所述高速旋转器具有旋转器主体，所述旋转器主体通过所述圆形开口深入至容置主体内部，通过设置在旋转器主体上部的锁紧凸起与所述锁紧滑道配合固定，使所述旋转主体悬挂在容置主体的内部中间位置，所述旋转器主体的下端设置有滤网，所述滤网上附着有滤膜结构。

进一步地，所述容置部的侧壁开设有一通孔，所述通孔用于连通真空泵。

进一步地，所述容置部还包括顶盖，所述顶盖扣合在所述高速旋转器上方。

进一步地，所述顶盖上设置有试剂投入部，所述试剂投入部用于向所述高速旋转器内部定量投入试剂。

进一步地，所述容置主体外部设置有第一控制开关和第二控制开关，所述第一控制开关用于启动加热元件对容置主体内的液体进行加热，所述第二控制开关用于关闭加热元件。

进一步地，所述容置主体外部设置有第三控制开关和第四控制开关，所述第三控制开关用于启动高速旋转器，使旋转器主体在容置主体内部以预设转数旋转，所述第四控制开关用于停止旋转主体转动。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明装置包括容置部、高速旋转器以及真空泵三个部件，容置部与高速旋转器非固定紧密连接，用于促进DNA与蛋白质的分离，使DNA更好地从细胞碎片中释放出来。高速旋转器底层由两部分构成，分别为过滤网、支撑板。第三部件是水泵，为整个装置提供增压减压，可以改变抽滤的速率。当水样通过高速旋转器中的滤膜，环境DNA被截留在滤膜表面，水分子则通过滤膜，流入底部可变温容器。按下顶盖层药剂添加按钮，即可实现药剂的自动化滴加。经过一系列操作，即可实现环境DNA的提取。

因此本发明是一种快速、有效、自动化的海洋生态系统监测替代方法，是物种分类的一个重要补充工具，可以扩展跨时间、空间和深度的生物多样性监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于膜过滤的环境DNA提取装置结构示意图。

图2为实施例中顶盖结构示意图。

图3为实施例中容置部结构示意图。

图中：1、容置部；101、容置主体；102、加热部件；103、通孔；104、顶盖；2、高速旋转器；201、旋转器主体；202、滤网；3、真空泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-3所示，本发明提供了一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，包括：具有加热部件的容置部以及与所述容置部组合连接的高速旋转器。

其中，容置部包括容置主体，容置主体的顶部开设有圆形开口，所述圆形开口外周设置有锁紧滑道，锁紧滑道采用闭环设计，下方与旋转器主体上部的锁紧凸起配合固定，上方与顶盖相互扣合，且滑道需要阻力小、寿命长、顺滑等。容置主体下部设置有加热元件。容置部的侧壁开还设有一用于连通真空泵的通孔。容置部还包括顶盖，该顶盖扣合在所述高速旋转器上方。在顶盖上设置有用于向高速旋转器内部定量投入试剂的试剂投入部。在容置主体外部设置有第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关，第一控制开关用于启动加热元件对容置主体内的液体进行加热，第二控制开关用于关闭加热元件，第三控制开关用于启动高速旋转器，使旋转器主体在容置主体内部以预设转数旋转，第四控制开关用于停止旋转主体转动。

进一步地，高速旋转器具有旋转器主体，所述旋转器主体通过所述圆形开口深入至容置主体内部，通过设置在旋转器主体上部的锁紧凸起与所述锁紧滑道配合固定，使所述旋转主体悬挂在容置主体的内部中间位置，所述旋转器主体的下端设置有滤网，所述滤网上附着有滤膜结构，膜结构通过支撑板紧贴在滤网表面，从而防止脱落。

下面通过具体的应用实例对本发明的方案和效果做进一步说明。

如图1-3所述，该基于膜过滤的环境DNA提取装置包括容置部、高速旋转器以及真空泵。容置部和高速旋转器非固定连接。所述容置部是可变温容器，可变温容器顶部经过改装，可与高速旋转器实现紧密连接，用于促进DNA与蛋白质的分离，使DNA更好地从细胞碎片中释放出来。高速旋转器底层由两部分构成，分别为过滤网和支撑板。真空水泵为整个装置提供增压减压，可以改变抽滤的速率，当水样通过高速旋转器中的滤膜，环境DNA被截留在滤膜表面，水分子则通过滤膜，流入底部可变温容器。本发明中，滤膜可以任意更换规格，满足不同环境DNA提取要求。顶盖上设置有试剂投入部，按下试剂投入部的添加按钮，即可实现药剂的自动化滴加。经过一系列操作，即可实现环境DNA的提取。

具体来说，在本实施例中，9.顶盖上有两个按钮A、B。A按钮用于开启关闭顶盖。B按钮用于投加试剂，且已经自动设计好投加药剂的种类与剂量，电子屏幕自动显示。容置部外部有两个按钮X、Y，当处于X按钮时，整个容器处于常温状态；当处于Y按钮时，整个容器处于设定温度状态。高速旋转器的按钮也设置在可变温容器上，对应着C、D，当处于C按钮时，高速旋转器静止不动，且底部为滤网，温度随可变温容器发生改变；当处于D按钮时，高速旋转器开始以规定转数旋转，且底部封闭，温度不随可变温容器发生改变。

本发明在注入的水相样品之前，要求其水样事先经过预处理，目的是改善待测水的水质，提高膜装置效率，防止水中的污染物对膜造成污染。

通过本发明设计的装置结构，能够快速、有效、自动化的监测海洋生态系统特征，是物种分类的一个重要补充工具，可以扩展跨时间、空间和深度的生物多样性监测。

本实施例系统工作时，包括以下步骤：

S1、使用已灭菌的有机玻璃采水器，在目标区域采水，装入已消毒洗净的塑料瓶中。

S2、推动按钮A打开顶盖，推动按钮X使容器处于常温状态，推动按钮C，高速旋转器静止不动，且底部为滤网。同时打开真空泵，使整个装置处于常温状态。

S3、所述进样口注入的水相样品，要求其水样事先经过预处理，方可通过过滤装置。

S4、每次倒入一定体积且经过预处理的水样，水样通过滤膜流入可变温容器底部，DNA被截留在滤膜上。

S5、关闭真空泵，推动按钮X使容器处于相应水浴温度下，推动按钮D时，高速旋转器开始以规定转数旋转，且底部封闭。

S6、推动按钮A关闭顶盖，推动按钮B依次投加药剂，调节转速为0，此刻开始水浴促进DNA与蛋白质的分离，使DNA更好地从细胞碎片中释放出来。

S7、推动按钮B依次投加药剂，调节所需转速，推动按钮Y使整个装置处于常温状态，高速旋转器开始旋转。

S8、推动按钮C，高速旋转器静止不动，且底部为滤网，只留取上清液，下清液流入可变温容器底部。

S9、推动按钮B依次投加药剂，将所提取的DNA样品置于冰箱保存，等待检测分析。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，包括：具有加热部件的容置部以及与所述容置部组合连接的高速旋转器；

所述容置部包括容置主体，所述容置主体的顶部开设有圆形开口，所述圆形开口外周设置有锁紧滑道，所述容置主体下部设置有加热元件；

所述高速旋转器具有旋转器主体，所述旋转器主体通过所述圆形开口深入至容置主体内部，通过设置在旋转器主体上部的锁紧凸起与所述锁紧滑道配合固定，使所述旋转主体悬挂在容置主体的内部中间位置，所述旋转器主体的下端设置有滤网，所述滤网上附着有膜结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，所述容置部的侧壁开设有一通孔，所述通孔用于连通真空泵。

3.根据权利要求1所述的一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，所述容置部还包括顶盖，所述顶盖扣合在所述高速旋转器上方。

4.根据权利要求3所述的一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，所述顶盖上设置有试剂投入部，所述试剂投入部用于向所述高速旋转器内部定量投入试剂。

5.根据权利要求1所述的一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，所述容置主体外部设置有第一控制开关和第二控制开关，所述第一控制开关用于启动加热元件对容置主体内的液体进行加热，所述第二控制开关用于关闭加热元件。

6.根据权利要求1所述的一种基于膜过滤的环境DNA提取装置，其特征在于，所述容置主体外部设置有第三控制开关和第四控制开关，所述第三控制开关用于启动高速旋转器，使旋转器主体在容置主体内部以预设转数旋转，所述第四控制开关用于停止旋转主体转动。