CN208933389U - 一种毛干样本裂解和dna提取纯化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统。所述系统包括毛干样本裂解机构和DNA提取纯化机构，所述DNA提取纯化机构包括：一个以上的反应单元，每个所述反应单元包括一反应腔室，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构；一个以上的冲洗液供给单元，其与所述反应单元相互连通且密封设置；一个以上的洗脱液供给单元，其与所述反应单元相互连通且密封设置；负压提供单元，其与每个所述反应单元的底端相互连通且密封设置。本实用新型的系统结构合理，在毛干样本裂解过程中在1小时内便可快速完全消化毛干样本，缩短毛干样本裂解消化和DNA提取纯化时间，且可避免杂质对实验结果的影响，提高实验结果的准确性。

Description

一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统

技术领域

本实用新型涉及一种提取纯化DNA的系统，特别涉及一种快速便捷高效的毛干样本快速裂解和DNA提取纯化系统，属于DNA提取技术领域。

背景技术

随着法医检测技术的不断进步，犯罪现场的DNA生物物证已经成为案件侦破的利器，但近几年犯罪嫌疑人的反侦察意识逐步提高，一些常见的生物物证如血液、血斑、唾液等常常被犯罪嫌人清理消除，而一些微量生物物证如毛干样本，由于其易遗留、体积小、不易被发现等特点往往被犯罪嫌疑人忽略而遗留在犯罪现场，如果能成功从毛干样本中提取到DNA并加以分析利用，就能为案件的侦破提供关键线索。但毛干样本中的DNA属于极微量生物物证，对于这类生物物证检验的难点主要在于两方面，一方面样本在化学试剂中反应时间过长极易导致DNA的降解；另一方面在实验操作过程中样本极易被外源性 DNA污染或发生样本间的交叉污染，因此这就要求实验员在实验过程必须尽量缩短样本在化学试剂中的反应时间，同时操作时必须仔细谨慎防止污染。毛干样本用于法医DNA 分型主要分为四个步骤：1.毛干样本的裂解；2.DNA的提取纯化；3.DNA的扩增；4.STR 分型分析。在第一个步骤毛干样本的裂解过程中，由于毛干的结构组成不同于常规生物材料，含有大量的角蛋白，因此毛干样本的裂解消化主要是对角蛋白的降解。现有的裂解消化方式主要为化学方法：加入缓冲液和消化液在蛋白酶K和二硫苏糖醇溶液环境中进行消化反应，需要在56℃条件下消化8小时以上甚至消化过夜，由于蛋白酶K和二硫苏糖醇溶液在反应过程中随着时间推移反应效率会大大降低，因此实验人员在反应过程中需定时观察反应进程多次补加蛋白酶K及二硫苏糖醇溶液(每次各加入20ul)，这种消化方式一方面造成了试剂和时间的大量浪费，增加了实验成本，且多次开盖补加试剂极易导致外源性DNA的污染和样本间的交叉污染；另一方面长时间消化反应极易导致DNA被裂解消化所用的化学试剂降解，同时这种消化方式在反应完成后大大降低了样本DNA在反应体系中的浓度，且在试管底部会遗留有大量固体颗粒杂质沉淀，严重影响实验的进一步操作，对实验结果的准确性产生不利影响。在第二个步骤DNA提取纯化过程中，主要原理是在高浓度盐离子存在条件下，DNA分子吸附在硅膜上，之后用冲洗液将盐离子去除后，DNA分子从硅膜上脱落进入洗脱液中从而便于收集。现有的手动操作方式过程繁琐，实验员将样本加入试管后需手动对每个试管多次进行开盖、吸液、加液、闭盖等操作，一方面这种操作方式极易导致样本被外源性DNA污染或发生样本间的交叉污染，且耗费大量的人力和时间，在操作熟练的情况下处理一份样本需30min左右；另一方面实验过程中用到的冲洗液和洗脱液反复长期暴露于空气中易被外源性DNA污染或发生pH值的改变从而影响实验结果。

因此，如何对毛干样本裂解和DNA提取纯化系统的结构进行优化，寻求一种操作快速简便高效，可减少提取过程所需时间，有效避免试剂被外源性DNA污染和发生变质的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统，以克服现有技术中的不足。

为实现前述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统，其包括毛干样本裂解机构和DNA提取纯化机构，其中，所述DNA提取纯化机构包括：

一个以上的反应单元，每个所述反应单元包括一反应腔室，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构；

一个以上的冲洗液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供冲洗液；

一个以上的洗脱液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供洗脱液；

负压提供单元，其与每个所述反应单元的底端相互连通且密封设置，至少用以使所述反应单元的反应腔室内处于负压状态。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

1)本实用新型提供的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统在毛干样本整个消化过程中只需一次性加入少量试剂就可在40分钟至1小时内完全消化毛干样本，并在消化完成后试管底部没有杂质残留，不仅缩短了毛干样本裂解消化和DNA提取纯化时间，有效防止DNA降解，且防止冲洗液和洗脱液被污染和变质，避免了杂质对实验结果的影响，提高了实验结果的准确性，提高实验效率，减少了人力、时间和试剂的消耗，大大降低了实验成本；

2)本实用新型提供的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统在DNA提取纯化过程中一次性可同时处理多份样本，初学者也可30min内完成12份样本的提取纯化，且实验员在加入样本后无需进行开盖、吸液、加液、闭盖等繁琐的手动操作，可有效避免样本被外源性DNA污染和发生样本间的交叉污染，且操作快速简便高效，大大减少了提取过程所需时间，同时该方法配备的冲洗液和洗脱液始终处于密封状态，可有效避免试剂被外源性 DNA污染和发生变质，从而保证实验结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型一典型实施例中一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统中DNA提取纯化机构的结构示意图。

附图标记说明：100-反应单元，11-反应腔室，12-加样入口，13-硅胶膜，14-反应室通道，15-底端管口，200-冲洗液供给单元，21-冲洗液通道，22、23-第一阀门，300-洗脱液供给单元，31-第二阀门。

具体实施方式

如前所述，鉴于现有技术存在的诸多缺陷，为了缩短毛干样本裂解和DNA提取纯化时间，避免样本被外源性DNA污染和发生样本间的交叉污染，防止冲洗液和洗脱液被污染和变质，节省人力和时间，提高实验效率，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案，提供了一种快速便捷高效的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型实施例的一个方面提供了一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统，其包括毛干样本裂解机构和DNA提取纯化机构，其中，所述DNA提取纯化机构包括：

一个以上的反应单元，每个所述反应单元包括一反应腔室，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构；

一个以上的冲洗液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供冲洗液；

一个以上的洗脱液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供洗脱液；

负压提供单元，其与每个所述反应单元的底端相互连通且密封设置，至少用以使所述反应单元的反应腔室内处于负压状态。

在一些实施方案中，所述反应腔室具有一加样入口，其至少用以使毛干样品裂解液与反应液形成的混合液进入反应腔室。

进一步地，所述加样入口外部设置有盖体。

进一步地，所述吸附机构可以是硅胶膜等能够吸附DNA分子的物质，但不限于此。

更进一步地，所述吸附机构设置于所述反应腔室的底端。

在一些实施方案中，每个所述反应单元的底端都设置有一与所述反应腔室连通的反应室通道，所述反应室通道末端开设有底端管口。

进一步地，所述底端管口与所述负压提供单元连通。

在一些实施方案中，所述冲洗液供给单元与所述反应单元的反应腔室之间设置有冲洗液通道。

进一步地，所述冲洗液通道上设置有第一阀门。

在一些实施方案中，所述洗脱液供给单元与所述反应单元的反应腔室之间设置有洗脱液通道。

进一步地，所述洗脱液通道上设置有第二阀门。

在一些实施方案中，所述系统还包括收集单元，至少用以收集每个所述反应单元的洗脱液，进而收集DNA分子。

进一步地，所述反应腔室内还设置有一些用于固定所述吸附机构的固定装置。

进一步地，所述反应腔室内还设置有防溢机构，至少用于防止反应腔室内的液体溢出，导致样品的损失或浪费，避免对实验的准确性造成影响。

进一步地，所述负压提供单元末端还连接有保护装置。

应用前述的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统进行毛干样本裂解和DNA提取纯化方法包括：

提供毛干样品；

使所述毛干样品于液氮环境中静置，之后加入裂解液对所述毛干样本进行裂解处理，获得毛干样品裂解液；其中，所述裂解液包含：缓冲液、十二烷基硫酸钠(SDS)、蛋白酶K和二硫苏糖醇溶液，所述裂解处理的温度为50-60℃，时间在60min以下；

将所述毛干样品裂解液与异硫氰酸胍溶液混合均匀，形成混合液，使所述混合液进入至少一密闭的反应腔室中，并在负压作用下，使所述反应腔室中的液体从反应腔室中被抽吸除去，之后在密封状态下，使冲洗液进入所述反应腔室进行冲洗，之后使冲洗液从反应腔室中被抽吸除去；以及，

在密封状态下，使洗脱液进入所述反应腔室进行洗脱，之后使洗脱液从反应腔室中被抽吸并收集，获得毛干样本的DNA分子。

在一些实施方案中，所述的方法还包括：对所述毛干样品进行预处理。

进一步地，所述预处理包括：将所述毛干样品洗净，并剪成长度为1～10cm的毛干样本片段。

在一些实施方案中，所述方法具体包括：将所述毛干样品加入液氮中静置5～10min，之后加入裂解液，并置于超声波震荡仪或细胞破碎匀质仪中震荡20～40s，之后，再置于震荡金属浴上加热至50-60℃，使所述毛干样本完全消化。

进一步地，所述缓冲液包括pH值为7.0-9.0的Tris-HCl。

在一些实施方案中，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构，例如，所述吸附机构可以是硅胶膜，但不限于此。

进一步地，容置所述冲洗液的腔体和/或容置所述洗脱液的腔体与所述反应腔室相互连通，且密封设置。

其中，在一些更为具体的实施案例之中，所述毛干样本裂解和DNA提取纯化方法可以包括以下步骤：

1.毛干样本裂解：将毛干样本放入1.5mL离心管或其他容器中，在常压下加入液氮(LN₂)没过毛干样本，静置5～10min，根据毛干程度的不同，在离心管中加入60μL pH 值为8.0的Tris-HCl、15μL SDS、10μL蛋白酶K(10-20mg/mL)和10μL二硫苏糖醇溶液(0.5-2mol/L)，置于超声波震荡仪或细胞破碎匀质仪中震荡20～40s，待试管内无肉眼明显可见的毛干片段后将试管置于震荡金属浴上56℃加热至样本完全消化(60min内可完全消化)。

2.DNA的提取纯化：

消化完成后在同一试管中加入2倍体积的异硫氰酸胍溶液混匀，打开加样孔孔盖，从加样入口中将混合液全部加入反应室，室温静置10min后在底端管口处负压抽吸，至反应腔室中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体。打开第一阀门，使冲洗液充满各反应腔室，关闭第一阀门，室温静置1min，在底端管口处负压抽吸，至反应腔室中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体。打开第一阀门，使冲洗液充满各反应腔室，关闭前一第一阀门，室温静置30s，在底端管口处负压抽吸，至反应腔室中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体。将装置置于室温中静置5min，在底端管口处负压抽吸，至各反应腔室通道内残留液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体。打开第二阀门，将洗脱液加入反应腔室内，室温静置10min，在底端管口处负压抽吸，至反应腔室中液体完全吸出，关闭负压抽吸，收集液体，于4℃保存备用(若需长时间保存应置于-20℃条件下)。

藉由上述技术方案，本实用新型提供的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统在毛干样本整个消化过程中只需一次性加入少量试剂就可在40分钟至1小时内完全消化毛干样本，并在消化完成后试管底部没有杂质残留，不仅缩短了毛干样本裂解消化和DNA提取纯化时间，有效防止DNA降解，且防止冲洗液和洗脱液被污染和变质，避免了杂质对实验结果的影响，提高了实验结果的准确性，提高实验效率，减少了人力、时间和试剂的消耗，大大降低了实验成本。

并且，本实用新型提供的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统在DNA提取纯化过程中一次性可同时处理多份样本，初学者也可30min内完成12份样本的提取纯化，且实验员在加入样本后无需进行开盖、吸液、加液、闭盖等繁琐的手动操作，可有效避免样本被外源性DNA污染和发生样本间的交叉污染，且操作快速简便高效，大大减少了提取过程所需时间，同时该方法配备的冲洗液和洗脱液始终处于密封状态，可有效避免试剂被外源性DNA污染和发生变质，从而保证实验结果的准确性。

下面将结合附图及典型案例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实施例中的一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统包括毛干样本裂解机构和DNA提取纯化机构，其中，所述DNA提取纯化机构的结构示意图请参阅图1所示。

所述DNA提取纯化机构包括一个以上的反应单元100、一个以上的冲洗液供给单元200(本实施例中设置两个)、一个以上的洗脱液供给单元300，以及负压提供单元(图中未标识出)。

每个所述反应单元100包括一反应腔室11，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构，本实施例中采用硅胶膜13，但不限于此，其设置于所述反应腔室的底端，并且，优选在所述反应腔室内还设置用于固定所述吸附装置的固定装置。

每个所述反应单元100的底端都设置有一与所述反应腔室连通的反应室通道14，所述反应室通道14末端开设有底端管口15。

负压提供单元与每个所述反应单元的底端管口15相互连通且密封设置，至少用以使所述反应单元的反应腔室11内处于负压状态。进一步地，所述负压提供单元末端还连接有保护装置。

如图1所示，所述冲洗液供给单元200与每个所述反应单元100相互连通且密封设置，至少用以提供冲洗液。所述冲洗液供给单元200与所述反应单元100的反应腔室11之间设置有冲洗液通道21。其中，所述冲洗液通道21上设置有第一阀门22和23。

所述洗脱液供给单元300与每个所述反应单元100相互连通且密封设置，至少用以提供洗脱液。所述洗脱液供给单元300与所述反应单元100的反应腔室11之间设置有洗脱液通道。其中，所述洗脱液通道上设置有第二阀门31。

应用本实施例的毛干样本裂解和DNA提取纯化系统对待检测的毛干样品进行裂解和 DNA提取纯化方法的具体步骤包括：

一、毛干样本裂解

1.将洗净的毛干样本放入1.5ML离心管中，在常压下加入液氮(LN₂)没过毛干样本，静置5min后在离心管中加入60μL pH8.0的Tris-HCl、15μL SDS、10μL蛋白酶K (10mg/mL)和10μL二硫苏糖醇溶液(1mol/L)，置于超声波震荡仪中震荡30s后置于震荡金属浴上56℃消化。

2.置于震荡金属浴上56℃震荡消化45min后试管内已无固体可见物，消化过程完成。

二、DNA提取纯化

(1)消化完成后在同一试管中加入2倍体积的异硫氰酸胍溶液混匀，得到反应混合液，打开加样入口12(亦可称为加样孔)孔盖，将反应混合液加入反应腔室11；

(2)室温静置10min；

(3)在底端管口15处负压抽吸，至反应腔室11中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体；

(4)打开第一阀门22，使冲洗液供给单元(亦可称为试剂瓶1)中的冲洗液充满各反应腔室11；

(5)关闭第一阀门22，室温静置1min；

(6)在底端管口15处负压抽吸，至反应腔室11中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体；

(7)打开第一阀门23，使冲洗液供给单元(亦可称为试剂瓶2)中的冲洗液充满各反应腔室11；

(8)关闭第一阀门23，室温静置30s；

(9)在底端管口15处负压抽吸，至反应腔室11中液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体；

(10)室温静置5min，在底端管口15处负压抽吸，至反应室通道14内残留液体完全吸出，关闭负压抽吸，弃掉液体；

(11)打开洗脱液供给单元300(亦可称为试剂管)的第二阀门31，将洗脱液加入反应腔室11；

(12)室温静置10min；

(13)在底端管口15处负压抽吸，至反应腔室11中液体完全吸出，关闭负压抽吸，收集液体于4℃保存备用(若需长时间保存应置于-20℃条件下)。

藉由上述技术方案，本实用新型的系统结构设计巧妙合理，在毛干样本裂解过程中在 1小时内便可快速完全消化毛干样本，缩短毛干样本裂解消化和DNA提取纯化时间，且可避免杂质对实验结果的影响，提高实验结果的准确性。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种毛干样本裂解和DNA提取纯化系统，其特征在于包括毛干样本裂解机构和DNA提取纯化机构，其中，所述DNA提取纯化机构包括：

一个以上的反应单元，每个所述反应单元包括一反应腔室，所述反应腔室内设置有能够吸附DNA分子的吸附机构；

一个以上的冲洗液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供冲洗液；

一个以上的洗脱液供给单元，其与每个所述反应单元相互连通且密封设置，至少用以提供洗脱液；

负压提供单元，其与每个所述反应单元的底端相互连通且密封设置，至少用以使所述反应单元的反应腔室内处于负压状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述反应腔室具有一加样入口，其至少用以使毛干样品裂解液与反应液形成的混合液进入反应腔室。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述加样入口外部还设置有一盖体。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述吸附机构包括硅胶膜。

5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于：所述吸附机构设置于所述反应腔室的底端。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每个所述反应单元的底端都设置有一与所述反应腔室连通的反应室通道，所述反应室通道末端开设有底端管口。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述底端管口与所述负压提供单元连通。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述冲洗液供给单元与所述反应单元的反应腔室之间设置有冲洗液通道，所述冲洗液通道上设置有第一阀门。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述洗脱液供给单元与所述反应单元的反应腔室之间设置有洗脱液通道，所述洗脱液通道上设置有第二阀门。

10.根据权利要求1-4、6-9中任一项所述的系统，其特征在于还包括收集单元，其至少用以收集每个所述反应单元的洗脱液，进而收集DNA分子。