CN117903908A - 一种核酸分选系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核酸分选系统及设备，涉及核酸片段分选的技术领域，其技术方案要点是，包括：电泳胶板、加样梳子和回收梳子；电泳胶板包括至少一个分离单元，分离单元上开设有加样孔和回收孔，加样孔和回收孔之间开设有与其分别连通的分离通道；分离单元的两端开设有电极孔，分离单元的下部开设有注液孔；加样梳子与分离单元的加样孔相适配，加样梳子上开设有非贯穿沉孔；回收梳子与分离单元的回收孔相适配，回收梳子包括固定插槽和两种膜，固定插槽的垂向上开设有通孔，固定插槽的一侧固定有可透过核酸的第一半透膜，固定插槽的另一侧固定有不可透过核酸的第二半透膜。

Description

一种核酸分选系统及设备

技术领域

本发明涉及核酸片段分选技术领域，更具体地说，它涉及一种核酸分选系统及设备。

背景技术

核酸片段的电泳分离在分子生物学和临床医学领域有多种用途，包括下一代核酸测序、医学诊断、法医科学和核酸测序等。核酸的制备性凝胶电泳具有良好的分辨率、足够的容量和小规模使用的便利性。然而，手动过程既耗时又劳动密集。关键问题在于，难以从凝胶中有效地提取所需的核酸分子。

提取所需的核酸分子的过程通常需要切割包括目的核酸的凝胶区域，然后通过多种化学和物理手段，如使用酶、离心、冷冻等方法来提取核酸。但是，上述方法会显著减少所获得的核酸量，并将所提取的核酸稀释成大量的液体，因此需要额外的时间和费用来重新浓缩成更小、可用的样品。

现有技术的提取分析过程耗费操作者的大量劳动时间，且具有技术挑战性，后续处理过程繁杂，回收得到目的片段核酸的精度低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种核酸分选系统，能够从生物样品中分离具有特定或所需分子量或电泳迁移率的核酸。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种核酸分选系统，包括：电泳胶板、加样梳子和回收梳子；

所述电泳胶板包括至少一个分离单元，所述分离单元上开设有加样孔和回收孔，所述加样孔和回收孔之间开设有与其分别连通的分离通道；所述分离单元的两端开设有电极孔，所述分离单元的下部开设有注液孔；

所述加样梳子与分离单元的加样孔相适配，所述加样梳子上开设有非贯穿沉孔；

所述回收梳子与分离单元的回收孔相适配，所述回收梳子包括固定插槽和两种膜，所述固定插槽的垂向上开设有通孔，所述固定插槽的一侧固定有可透过核酸的第一半透膜，所述固定插槽的另一侧固定有不可透过核酸的第二半透膜。

通过采用上述技术方，使用时，将加样梳子插入加样孔，回收梳子插入回收孔，通过分离单元下部的注液孔注入液态凝胶基质，使其充入分离单元的分离通道中，待凝胶基质固化后，拔下加样梳子形成加样孔，拔下回收梳子形成回收孔；将生物样品注入加样孔，通过电极孔接入电极，生物样品沿分离通道分离，按照设定的电泳程序插入回收梳子，目标产物透过第一半透膜进入固定插槽的槽孔，但无法通过另一侧的第二半透膜，故目标产物聚集在回收梳子的固定插槽内，完成目标产物收集后，通过移液器将回收梳子内含有的核酸吸出待用，从而可以快速精准得到目的核酸样品。

进一步地，所述分离通道的上下两侧光学透明。

进一步地，所述分离通道的两端分别设置有缓冲液储备槽。

进一步地，所述电泳胶板包括两个以上的分离单元，相邻分离单元之间设置有隔离板。

进一步地，所述第一半透膜为亲水膜，所述第一半透膜包括至少一个孔，其孔径为0.2-10μm。

进一步地，所述第二半透膜为超滤膜或导电薄膜，所述超滤膜包括至少一个孔，其孔径为0.002-0.2μm，所述导电薄膜为具有相同电荷或与带有负电的硫酸盐基团接触的导电薄膜。

本发明还提供一种核酸分选设备，包括上述的核酸分选系统、控制系统和托盘，所述核酸分选系统可放置于托盘上，所述控制系统控制托盘和核酸分选系统的运行。

进一步地，所述托盘可放置至少一个核酸分选系统。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明的核酸分选系统，电泳胶板采用宏观分离通道，确保样品一次施加即可分离得到足够量的目标核酸产物，且回收梳子的固定插槽的一侧固定有可透过核酸的第一半透膜，固定插槽的另一侧固定有不可透过核酸的第二半透膜，可以精确筛选得到具有特定或所需分子量或电泳迁移率的核酸。

本发明的核酸分选设备，可以通过控制系统控制电泳的运行，可以准确锚定所需的核酸片段，减少操作者的劳动和技术挑战性工作，并省去繁杂的后续处理过程，缩短核酸回收时间。

附图说明

图1是本发明一个实施例的电泳胶板结构示意图；

图2是本发明一个实施例的电泳胶板的主视图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是本发明一个实施例的回收梳子结构的俯视图；

图5是本发明一个实施例的回收梳子结构的主视图；

图6是本发明一个实施例的回收梳子结构的爆炸视图；

图7是本发明一个实施例的回收梳子结构的立体图；

图8是本发明一个实施例的回收梳子结构的侧视图；

图9是本发明的核酸分选设备的结构示意图。

图中，1、电泳胶板；11、加样孔；12、回收孔；13、分离通道；14、隔离板；15、缓冲液储备槽；16、电极孔；17、注液孔；2、加样梳子；3、回收梳子；31、固定插槽；32、第一半透膜；33、第二半透膜；4、控制系统；5、托盘。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的一种核酸分选系统，包括：电泳胶板1、加样梳子2和回收梳子3。

在一些实施例中，电泳胶板1由塑料制成，例如聚苯乙烯及其衍生物、PMMA。或者，电泳胶板1也可以使用任何透明的光学聚合物制得。

电泳胶板1可以是一个连续的单一块，也可以由多个块组装而成，每个块都是用塑料制成，且光学透明。电泳胶板1是一次性的，从而避免了核酸交叉污染，对核酸污染敏感的实验可以有效杜绝重复实验造成的核酸交叉污染。

电泳胶板1包括至少一个分离单元，分离单元上开设有加样孔11和回收孔12，加样孔11和回收孔12之间开设有与其分别连通的分离通道13；分离单元的两端开设有电极孔16，分离单元的下部开设有注液孔17。

在一些实施例中，电泳胶板1包括两个以上的分离单元，相邻分离单元之间设置有隔离板14。分离单元的数量由检测系统读取电泳搅拌的能力所决定，通常情况下，分离单元设置为12-48个。

分离通道13两侧分别设置缓冲液储备槽15。

在一些实施例中，隔离板14分别设置于分离通道13两端，并且分别靠近样品加样孔11和回收孔12。隔离板14垂直于电泳方向，形成分离通道13水平方向的两个末端。这两个末端延伸至缓冲液储备槽15中，使水平方向与缓冲液储备槽15隔离，但垂直方向与缓冲液储备槽15贯通。在注入液体凝胶基质期间，例如在第一个隔离板14和第二个隔离板14之间的分离通道13部分，隔离板14的结构可以阻止未固化的凝胶基质分子流入缓冲液储备槽15中。

本发明的分离通道13为宏观流体通道，而不是微观流体通道或纳米通道，是为了确保在将样品一次性施加到电泳胶板1上时可以准备或分析足够数量的分析物或样品，以便直接用于进一步的处理和分析。例如，随后可以对分离的分析物或多份数样品进行测序或插入到载体或细胞中。

本发明的分离通道13包括物理上和电上隔离的部分。“物理上隔离”用于描述一种通道布置，其中通过物理屏障将通道的一部分与通道的另一部分分隔开来，以使包含在一部分中的分析物不能与包含在另一部分中的分析物混合在一起。“电上隔离”用于描述一种通道布置，在该布置中，位于通道的一部分的电极可以与位于通道的另一部分的电极分别控制。电和物理上隔离的分离通道13都可以防止样品交叉污染，在缺乏任何屏障的分离通道13之间的凝胶板系统中可能会发生交叉污染。

在一些实施例中，分离通道13上下两侧是光学透明的，更进一步地，在加样孔11和回收孔12之间，分离通道13是光学透明的。

加样梳子2与分离单元的加样孔11相适配，加样梳子2上开设有非贯穿沉孔。

在一些实施例中，加样梳子2与电泳胶板1结合使用以创造几何形状空间，其负空间将形成样品的加样孔11。

回收梳子3与分离单元的回收孔12相适配，回收梳子3包括固定插槽31和两种膜，固定插槽31的垂向上开设有通孔，固定插槽31的一侧固定有可透过核酸的第一半透膜32，固定插槽31的另一侧固定有不可透过核酸的第二半透膜33。

通过将回收梳子3插入到回收孔12中，固化凝胶基质组成物中的核酸片段可以在电场作用下从第一半透膜32迁移到回收梳子3的缓冲液中，但不会从第二层半透膜迁出，然后通过移液器可将进入回收梳子3里的核酸片段及缓冲液一并吸出转移到新的样本保存管中待用。

在一些实施例中，固定插槽31可以为楔状固定插槽31，从而形成存储样品的空间。

在一些实施例中，固定插槽31可以间隔一定的距离也可以相互连通。

在一些实施例中，第一半透膜32为亲水膜，第一半透膜32包括至少一个孔，其孔径为0.2-10μm。

在一些实施例中，第二半透膜33为超滤膜或导电薄膜，超滤膜包括至少一个孔，其孔径为0.002-0.2μm，导电薄膜为具有相同电荷或与带有负电的硫酸盐基团接触的导电薄膜。

在一些实施例中，电泳胶板1的分离单元还包括凝胶基质、液体缓冲液中的至少一种。在某些方面，凝胶基质、液体缓冲液中至少一种包含至少一种荧光物质。荧光物质可以是分析物本身或与分析物结合的物质，例如，荧光物质可以是溴化乙锭，它与多核苷酸结合，可以检测多核苷酸分析物。此外，它可以通过紫外光检测。

在一些实施例中，电泳胶板1中至少一个分离单元含有缓冲液。这些缓冲液可以填充至少一个缓冲液储备槽15、至少一个样品加样孔11、至少一个回收孔12。

在一些实施例中，电泳胶板1中至少一个回收孔12含有洗脱缓冲液，洗脱缓冲液填充至少一个回收孔12的体积。

本发明的电泳胶板1与各种检测系统兼容。因此，在一些实施例中，包含一个集成电极阵列。具体地，电泳胶板1包含：位于缓冲液储备槽15和分离通道13对应端之间的负电极；位于另一端缓冲液储备槽15和回收孔12之间的正电极。

在一些实施例中，电泳胶板1还包括一个可撕开的密封条。密封条的材料可以是聚合物、粘合膜或胶带等。密封条的功能是在存储期间防止电泳胶板1内的缓冲液和凝胶基质泄漏和蒸发。此外，密封条还防止电泳胶板1内的缓冲液和凝胶基质与电极阵列接触或腐蚀。

本发明还提供一种核酸分选设备，包括上述的核酸分选系统，以及控制系统4和托盘5，核酸分选系统可放置于托盘5上，控制系统4控制核酸分选系统和托盘5的运行。

在一些实施例中，托盘5可放置至少一个核酸分选系统。

本发明的实施原理：使用时，将加样梳子2插入加样孔11，回收梳子3插入回收孔12，通过分离单元下部的注液孔17注入液态凝胶基质，使其充入分离单元的分离通道13中，待凝胶基质固化后，拔下加样梳子2形成加样孔11，拔下回收梳子3形成回收孔12；将生物样品注入加样孔11，通过电极孔16接入电极，生物样品沿分离通道13分离，按照设定的电泳程序插入回收梳子3，目标产物透过第一半透膜32进入固定插槽31的槽孔，但无法通过另一侧的第二半透膜33，故目标产物聚集在回收梳子3的固定插槽31内，完成目标产物收集后，通过移液器将回收梳子3内含有的核酸吸出待用，从而可以快速精准得到目的核酸样品。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种核酸分选系统，其特征在于，包括：电泳胶板(1)、加样梳子(2)和回收梳子(3)；

所述电泳胶板(1)包括至少一个分离单元，所述分离单元上开设有加样孔(11)和回收孔(12)，所述加样孔(11)和回收孔(12)之间开设有与其分别连通的分离通道(13)；所述分离单元的两端开设有电极孔(16)，所述分离单元的下部开设有注液孔(17)；

所述加样梳子(2)与分离单元的加样孔(11)相适配，所述加样梳子(2)上开设有非贯穿沉孔；

所述回收梳子(3)与分离单元的回收孔(12)相适配，所述回收梳子(3)包括固定插槽(31)和两种膜，所述固定插槽(31)的垂向上开设有通孔，所述固定插槽(31)的一侧固定有可透过核酸的第一半透膜(32)，所述固定插槽(31)的另一侧固定有不可透过核酸的第二半透膜(33)。

2.根据权利要求1所述的核酸分选系统，其特征在于，所述分离通道(13)的上下两侧光学透明。

3.根据权利要求1所述的核酸分选系统，其特征在于，所述分离通道(13)的两端分别设置有缓冲液储备槽(15)。

4.根据权利要求1所述的核酸分选系统，其特征在于，所述电泳胶板(1)包括两个以上的分离单元，相邻分离单元之间设置有隔离板(14)。

5.根据权利要求1所述的核酸分选系统，其特征在于，所述第一半透膜(32)为亲水膜，所述第一半透膜(32)包括至少一个孔，其孔径为0.2-10μm。

6.根据权利要求1所述的核酸分选系统，其特征在于，所述第二半透膜(33)为超滤膜或导电薄膜，所述超滤膜包括至少一个孔，其孔径为0.002-0.2μm，所述导电薄膜为具有相同电荷或与带有负电的硫酸盐基团接触的导电薄膜。

7.一种核酸分选设备，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的核酸分选系统。

8.根据权利要求7所述的核酸分选设备，其特征在于，还包括控制系统(4)和托盘(5)，所述核酸分选系统可放置于托盘(5)上，所述控制系统(4)控制托盘(5)和核酸分选系统的运行。

9.根据权利要求8所述的核酸分选设备，其特征在于，所述托盘(5)可放置至少一个核酸分选系统。