用于磁珠法的磁针套
技术领域
本实用新型涉及生物学和仪器装置领域。具体的,本实用新型提供了一种用于在磁珠法中处理液体组合物中磁性微粒和提取生物活性物质的部件,即磁针套。
背景技术
基因检测已成为生物学产业发展的标志,由此,生物学领域需要高通量、自动化核酸提取方法和装置,以提取或检测各种生物活性物质,例如细胞,以及蛋白质、核酸等。其中,核酸为生命的最基本物质之一,广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物体内。据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸,简称RNA和脱氧核糖核酸,简称DNA。随着PCR技术在各个领域的应用,包括医学方面疾病检测、农业方面转基因检测以及其他很多方面的应用等,需要更好的提取和全自动生物活性物质提取的方法和仪器。
用于提取生物活性物质特别是活性大分子的磁珠法是近年发展起来的技术。磁珠法利用能够结合或特异性结合细胞、蛋白质或核酸的磁珠,该磁珠能与这些生物分子特异性或非特异性地结合,然后在磁场的作用下,从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中的活性大分子分离出来。
现代的磁珠法包括磁棒法(或称为磁针法),其中,带磁性的分离设备是,通过将磁针或磁棒插入一个套管,或称为磁针套,令其表面产生磁性,然后将该套管插入含有血液、动物组织、食品、病原微生物等液体样本的容器,通过磁场作用使样本中能被磁性吸引的颗粒集中在套管表面;当把磁棒抽离时,套管失去磁性,被磁性吸引的颗粒脱离套管。磁棒法核酸提取仪通常包括多通道,例如8、16、32、96通道的设备,可同时具有多套磁针、磁针套和容器以实现大通量和自动化地处理生物样品。
本领域需要一种更有效地用于磁珠法从液体样本中分离可与磁珠结合而带磁性的生物活性物质,例如DNA和RNA分子的设备和方法。
发明内容
本实用新型提供了一种高效的利用磁珠法处理液体组合物中磁性微粒和提取生物活性物质的部件,可应用在临床疾病诊断、输血安全、法医学鉴定、环境微生物检测、食品安全检测、分子生物学研究等多种领域,用于提取和纯化生物活性物质,例如细胞、蛋白和核酸。
本实用新型提供了一种用于磁珠法的装置,其可用于处理液体组合物(溶液)中的磁性微粒。本实用新型的所述装置包括磁针套、磁针、容器,所述容器中可容纳含有磁性微粒的溶液,所述磁针可插入磁针套,由此在磁针套的外表面产生磁场,所述磁针套可插入到容器中,当磁针插入磁针套使其外表面产生磁场时,可将容器中的磁性微粒吸附到磁针套的外表面,当磁针抽离磁针套时,磁针套外表面的磁场消失,磁性微粒脱离磁针套的外表面。
所述磁针套的材料为非磁性的,以及不可被磁化,例如为非金属材料,如塑料、玻璃等。在没有插入磁针时,磁针套不能通过磁场吸附磁性微粒。所述磁针套的直径小于所示装置的容器的直径,由此可伸入到容器中。
其中,所述磁针套具有主体和底部,其中所述主体为中空棒体,顶部开口,所述底部为封闭结构,所述底部的外表面具有一个或多个竖直设置的叶片。
在本实用新型的其中一个方面,所述磁针套的底部的外表面具有多个所述叶片。优选的,所示叶片为均匀分布,例如为均匀地对称地分布。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的上端与所述磁针套底部外表面相连。在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的上端的内侧位于所述磁针套底部的中心点。在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的上端的外侧与磁针套底部的外沿平齐。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边向外侧倾斜。优选的,所述倾斜的角度小于20度,更优选为小于10度,更优选为小于5度。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边不向外侧倾斜。例如,所述底边为水平的直线。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的最下端相对所述磁针套底部外表面最低端点向下延伸的长度小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的底边向外侧倾斜,其外侧端点的水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的底边的内侧端点的水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同,或是其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低。
在本实用新型的其中又一个方面,其中所述叶片的底边是水平的直线,其水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同,或其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片相邻叶片之间的叶片连接部具有向内凹陷的弧形表面。
在本实用新型的其中一个方面,所述磁针套的主体为中空的圆筒体。
在本实用新型的其中一个方面,所述磁针套的底部的内表面为圆锥形或为平的内表面。
在本实用新型的其中一个方面,所述磁针的整体或底端具有磁性。所述磁针的磁性部分是永磁体或电磁体。
在本实用新型中,所述的磁性微粒为磁珠或与磁珠结合的生物活性物质,例如核酸(DNA或RNA),蛋白质或细胞等。
本实用新型提供了一种用于磁珠法处理溶液中磁性微粒的磁针套。所述磁针套的材料为非磁性的,以及不可被磁化,例如为非金属材料,如塑料、玻璃等。在没有插入磁针时,磁针套不能通过磁场吸附磁性微粒。所述磁针套的直径小于所示装置的容器的直径,由此可伸入到容器中。所述磁针套可供磁针从其主体的顶部插入,由此在磁针套的外表面产生磁场,所述磁针套可插入到容器中,当磁针插入磁针套使其外表面产生磁场时,可将容器中的磁性微粒吸附到磁针套的外表面,当磁针抽离磁针套时,磁针套外表面的磁场消失,磁性微粒脱离磁针套的外表面。
本实用新型的上述磁针套具有如下特征。
在本实用新型的其中一个方面,所述磁针套具有主体和底部,其中所述主体为中空棒体,顶部开口,所述底部为封闭结构,所述底部的外表面具有多个竖直设置的叶片。优选的,所示叶片为均匀分布,例如为均匀地对称地分布。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的上端与所述磁针套底部外表面相连。在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的上端的内侧位于所述磁针套底部的中心点。在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的上端的外侧与磁针套底部的外沿平齐。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边向外侧倾斜。优选的,所述倾斜的角度小于20度,更优选为小于10度,更优选为小于5度。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边不向外侧倾斜。例如,所述底边为水平的直线。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的最下端相对所述磁针套底部外表面最低端点向下延伸的长度小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的底边向外侧倾斜,其外侧端点的水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中又一个方面,所述叶片的底边的内侧端点的水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同,或是其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低。
在本实用新型的其中又一个方面,其中所述叶片的底边是水平的直线,其水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同,或其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片相邻叶片之间的叶片连接部具有向内凹陷的弧形表面。
上述装置或磁针套可用于处理液体组合物中磁性微粒的方法,其中包括以下步骤;
a.将磁针套插入含有磁性微粒的液体组合物的容器中;
b.将磁针插入到磁针套中,由此使磁针套表面外产生磁场,液体组合物中的磁性微粒在磁场的作用下吸附到磁针套的表面上;
c.将磁针从磁针套中抽出,磁针套表面外的磁场消失,磁性微粒从磁针套上脱落。
在其中一个方面,上述方法中还包括在保持磁针插入磁针套的状态下,移动磁针套到指定地点的步骤。由此,磁性微粒在磁场的作用下吸附在磁针套的表面上并随磁针套一同移动。
在其中一个方面,上述方法中所述的磁性微粒为磁珠或可与磁珠结合的生物活性物质,例如核酸,蛋白质或细胞等。
本实用新型提供的装置和磁针套,在其磁针套的底部具有叶片,而且具有如前所述的结构特征。这些结构使得磁针套底部与液体接触的表面积增加,使磁针套的实际吸附面增大,从而增加了磁针套所能吸附的磁性微粒的量,能够更充分地吸附磁性微粒。在磁珠法(特别是磁棒法)中,包括保持磁针插入磁针套的状态下,移动磁针套到指定地点,磁性微粒在磁场的作用下吸附在磁针套的表面上并随磁针套一同移动的步骤。本实用新型的磁针套的底部具有上述叶片,可以使得含有待处理磁性微粒的溶液的液体更容易形成液流,在磁针套上下移动,特别是提离液面时,能让液体有更多的管道和更顺畅地流回容器底部,由此抑制生物活性物质提取和处理中最需要避免的样品飞溅和产生污染的现象。本实用新型提供的磁针套的结构可以大大降低在转移过程中,特别是在将吸附有磁性微粒的磁针套提离容器内的液体时,凝结成团的磁性微粒掉落的现象。由此,本实用新型的装置和采用本实用新型的装置处理液体组合物中磁性微粒的方法能够更有效和更彻底地吸附体系中的磁性微粒,增加了样品的得率,保证了样品分离操作的稳定性。更重要的是,可以大大避免处理后的样品对PCR反应的抑制,以及对采用荧光的检测方法对荧光信号的吸收,从而提高检测方法的灵敏度。另外,本实用新型提供的装置和磁针套能够更有效地破碎生物样本中含有细胞残片、脂肪和蛋白等混合物,以及在搅动时能够形成涡流,使样品混合更充分,从而更好地分离和获取样品中需要的生物活性分子。
附图说明
图1为本实用新型的用于磁珠法的处理溶液中磁性微粒的装置的示意图;
图2为图1所示的装置的A-A截面剖面图;
图3为本实用新型装置的一个优选实施例的磁针套的第一方向立体示意图;
图4为图3所示的磁针套的B-B截面剖面示意图;
图5为本实用新型装置的一个优选实施例的磁针套的另一方向立体示意图;
图6为本实用新型装置的又一个优选实施例的磁针套的示意图。
附图中各标记分别为:
1磁针套
11磁针套主体
12磁针套底部
121叶片
1211叶片上端
1212叶片底边
1213叶片连接部
2磁针
3容器
具体实施方式
为了更好地理解和阐释本实用新型,下面将参照附图对本实用新型作进一步的详细描述。
本实用新型提供了一种用于生物学领域的方法,例如磁棒法或磁珠法的装置或其中的部件,即磁针套。该装置可用于处理样品,特别是液体样品中的磁性微粒,例如用于混合、分离液体样品中可与磁珠结合的生物活性物质等。
图1为本实用新型的装置的一个优选实施例的一种用于生物学领域的磁珠法处理溶液中磁性微粒的装置的示意图。图2为图1所示的装置的A-A截面剖面图。如图所示,所述装置包括磁针套1、磁针2、容器3。其中所述容器中可容纳含有磁性微粒的溶液。磁性微粒可以是磁珠或与磁珠结合的生物活性物质。溶液可以是本领域各种已知的可供生物物质和磁性微粒溶解或悬浮的液体或液体组合物系统。与磁珠结合的生物活性物质包括可与磁珠特异性结合的核酸(DNA和/或RNA),蛋白质或细胞等。所述磁针为具有磁性能够产生磁场的部件,可插入到磁针套中,使磁针套外表面产生磁场,磁针升起离开磁针套时,磁针套外表面的磁场消失。所述磁针套可插入到容器中,当磁针插入磁针套,磁针套外表面产生磁场,磁性微粒会在磁场的作用下吸附在磁针套的表面,并可随磁针套一同移动;当磁针离开磁针套,磁针套外表面磁场消失,磁性微粒会离开磁针套的表面。
所述磁针套为中空棒体结构,其横截面通常为圆形,其顶部开口,可供磁针插入,其底部为封闭结构。在本实用新型的其它实施方式中,所述磁针套的横截面也可以为非圆形,例如正方形或菱形等。所述磁针套的材料为非磁性的,以及不可被磁化,例如为非金属材料,如塑料、玻璃等。在没有插入磁针时,磁针套不能通过磁场吸附磁性微粒。所述磁针套的直径小于所示装置的容器的直径,由此可伸入到容器中。
所述磁针能够竖直插入和脱离所述磁针套,磁针的整体或底端(即插入磁针套的一端)具有磁性。当磁针插入、接触或接近磁针套底部时,可在磁针套外产生磁场,当磁针脱离、拔出或离开套管底部时,磁针套外产生的磁场消失,从而实现磁针套对磁针套外溶液中的磁珠或带磁珠的生物样品的吸附和脱离。所述磁针的磁性部分可以是永磁铁,也可以是通过电磁作用产生磁性的电磁体。
所述容器具有开口向上的空腔,空腔可为各种适于容纳含有磁性微粒的溶液和供磁针套插入的形状和尺寸,例如孔、槽等。
图3为本实用新型的一个优选实施例的磁针套的第一方向立体图。图4为图3所示的磁针套的B-B截面剖面示意图。图5为本实用新型的一个优选实施例的磁针套的另一方向立体图。
如图所示,本实用新型优选实施例的装置中,所述磁针套为中空棒体结构,其横截面通常为圆形,其顶部开口,可供磁针插入,其底部为封闭结构。在本实用新型的其它实施方式中,所述磁针套的横截面也可以为非圆形,例如正方形或菱形等。所述磁针套的材料为非磁性的,不可被磁化,例如为非金属材料,如塑料、玻璃等。在没有插入磁针时,磁针套不能通过磁场吸附磁性微粒。磁针套的材料和厚度的选择和设计为不削弱磁场或仅稍微影响磁场,但需要保证在插入磁针时在磁针套外能够产生吸引磁珠或带磁珠的生物样品的磁场。所述磁针套的直径小于所示装置的容器的直径,由此可伸入到容器中,其与容器的内表面留有足够的距离,以避免液环的形成。
如图2和图3-5所示,本实用新型的优选实施例的所述磁针套可分为磁针套主体11和磁针套底部12。其中所述主体为中空的圆筒体,其底面直径可略小于顶面直径(形成圆台体)或底面直径与顶面直径相同(形成圆柱体)。
所述磁针套的底部为封闭结构。所述磁针套的底部的内表面通常与磁针的底部形状相适应,以便于磁针插入、接触或接近磁针套底部。在本实用新型的一个方面,所述磁针套的底部具有圆锥形内表面。在本实用新型的另一个方面,所述磁针套的底部具有平的内表面,如为圆形平面底部。在本实用新型的其它实施方式中,所述底部也可具有其它形状的内表面,例如凸起的半球形等。
所述磁针套的底部的外表面的形状通常与容器的底部相适应,以便于磁针套插入或接近容器底部,例如所述磁针套的底部的外表面可以为平的底部。
本实用新型的装置的磁针套的底部的外表面具有竖直设置的叶片121。如图2和图3-5所示,本实用新型的装置的磁针套底部的外表面具有一个或多个叶片121。所述叶片的设置方向与磁针套的棒体的轴向相同。本实用新型的设备的工作状况为磁针、磁针套和容器沿竖直方向设置,磁针套可竖直插入或离开容器。由此,在本实用新型中,所述叶片的设置方向可称为竖直设置。例如,在图示的实施例中,当磁针套主体为圆筒体,其底部具有圆锥体形内表面时,叶片竖直设置是指叶片沿磁针套圆筒体主体的中心轴线方向设置,即与底部内表面的圆锥形底部垂直。
在如图3-5所示的优选实施例中,所述叶片121的上端1211与所述磁针套底部的外表面相连,所述上端的内侧位于所述磁针套底部的中心点,外侧与磁针套底部的外沿平齐。在本实用新型的其它实施方式中,所述上端的外侧也可不与磁针套底部的外沿平齐,例如短于或长于磁针套底部的外沿。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边1212向外侧倾斜,即在竖直方向上,所述底边的内侧端点的水平位置较外侧端点高。在本实用新型的其中一个方面,所述倾斜的角度(即连接内侧端点和外侧端点的直线与水平面的夹角)小于20度,优选为小于10度,最优选为小于5度。叶片的底边向外侧倾斜,可进一步加大磁针套底部可吸附磁性微粒的面积,提高工作效率。在如图3-5所示的优选实施例中,所述叶片的底边1212为向外倾斜的斜的直线。在本实用新型的其它实施方式中,所述叶片的底边可以是其它形状,例如锯齿形或波浪形等。
在本实用新型的另外一个方面,所述叶片的底边1212也可不向外侧倾斜。图6是本实用新型装置的另一个优选实施例的磁针套的底部叶片的示意图。如图6所示,在本实用新型的其中一个实施方式中,所述叶片的底边是水平的直线。
在本实用新型的装置中,所述磁针套底部的叶片向下(即磁针套底部远离磁针套主体的方向)延伸的长度的范围的设置为当磁针套插入容器以及磁针插入磁针套时,磁针能够在磁针套底部(包括叶片周围)的外表面产生的磁场能够有效地对容器内,特别是容器底部的磁性微粒产生作用。在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的最下端相对所述磁针套底部外表面最低端点向下延伸的长度小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边1212向外侧倾斜,其外侧端点的水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。在其中一个方面,其内侧端点的水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同(即其内侧端点与磁针套底部端点相接),或是其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低。
在本实用新型的其中一个方面,所述叶片的底边1212是水平的直线,其水平位置与磁针套底部端点的水平位置相同。在本实用新型的另外一个方面,所述叶片的底边是水平的直线,其水平位置比磁针套底部端点的水平位置低小于5mm,优选小于2mm。
在本实用新型的装置中,所述磁针套底部的叶片可为三角形,梯形或其它各种合适的形状,例如其左右两个侧边可以是平行的或是非平行的直线。所述侧边也可以是非直线的,例如为波浪线或锯齿形。
在如图所示的实施例中,所述叶片的数量为六个,均匀地对称分布。其中每个叶片的内侧的侧边在磁针套底部的中点轴线上相接。在本实用新型的其它实施方式中,所述叶片的数量可以是一个、两个或两个以上。所述叶片的分布可以是均匀的,也可以是不均匀的。
在磁珠法(包括磁棒法)处理磁性微粒的溶液的方法中,包括磁针套在容器内的溶液中上下振动,来对待处理生物样品进行裂解、漂洗和纯化的步骤。另外,还包括在保持磁针插入磁针套的状态下,移动磁针套到指定地点的步骤。此时磁性物质吸附在磁针套外表面,随着磁针套上下移动,而含有液体则发生相对磁性微粒和磁针套外表面的流动。本实用新型的磁针套的底部具有上述叶片,可以使得含有待处理磁性微粒的溶液的液体更容易形成液流,在磁针套上下移动,特别是提离液面时,能让液体有更多的管道和更顺畅地流回容器底部,由此抑制生物活性物质提取和处理中最需要避免的样品飞溅和产生污染的现象。在本实用新型的其中一个方面,相邻叶片之间的叶片连接部1213具有向内凹陷的弧形表面。由此,可进一步使得含有待处理磁性微粒的溶液的液体更顺畅地流动,抑制样品飞溅和产生污染。
另外,本实用新型还提供了一种利用上述本实用新型的装置或磁针套用于磁珠法处理溶液中磁性微粒的方法,其中包括以下步骤;
a.将磁针套插入含有磁性微粒的液体组合物的容器中;
b.将磁针插入到磁针套中,由此使磁针套表面外产生磁场,液体组合物中的磁性微粒在磁场的作用下吸附到磁针套的表面上;
c.将磁针从磁针套中抽出,磁针套表面外的磁场消失,磁性微粒从磁针套上脱落。
在本实用新型的其中一个方面,上述方法中还包括在保持磁针插入磁针套的状态下,移动磁针套到指定地点的步骤。由此,磁性微粒在磁场的作用下吸附在磁针套的表面上并随磁针套一同移动。此步骤和方法可用于分离和转移溶液中的磁性微粒。
在本实用新型的上述方法中,所述的磁性微粒可以是磁珠或与磁珠结合的生物活性物质。溶液可以是本领域各种已知的可供生物物质和磁性微粒溶解或悬浮的液体或液体组合物系统。与磁珠结合的生物活性物质包括可与磁珠特异性结合的核酸(DNA和/或RNA),蛋白质或细胞等。
本实用新型的装置的磁针套的结构使得磁针套底部与液体接触的表面积增加,使磁针套的实际吸附面增大,从而增加了磁针套所能吸附的磁性微粒的量,能够更充分地吸附磁性微粒。本实用新型提供的磁针套的结构可以大大降低在转移过程中,特别是在将吸附有磁性微粒的磁针套提离容器内的液体时,凝结成团的磁性微粒掉落的现象。由此,本实用新型的装置和采用本实用新型的装置处理液体组合物中磁性微粒的方法能够更有效和更彻底地吸附体系中的磁性微粒,增加了样品的得率,保证了样品分离操作的稳定性。更重要的是,可以大大避免处理后的样品对PCR反应的抑制,以及对采用荧光的检测方法对荧光信号的吸收,从而提高检测方法的灵敏度。
虽然关于本实用新型的示例实施例及其优点已经详细说明,应当理解在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下,可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子,本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时,工艺步骤的次序可以变化。
此外,本实用新型的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本实用新型的公开内容,作为本领域的普通技术人员将容易地理解,对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤,其中它们执行与本实用新型描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果,依照本实用新型可以对它们进行应用。因此,本实用新型所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。