JP2012047457A - Cleaning method of micro fluid device and cleaning liquid - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method with which a performance of a micro chip can be recovered, and a cleaning liquid.SOLUTION: The present invention relates to a cleaning method of a micro fluid device, including cleaning a fluid channel which is formed in the micro fluid device and has a surface having polymer coating and with which a sample containing nuclear acid and/or protein is brought into contact, by bringing the fluid channel into contact with a cleaning liquid comprised of only an organic solvent having water solubility at least to water of the same volume at 25°C, or a cleaning liquid containing the organic solvent of 50 vol.% or more in a buffer solution. In the cleaning method, the pH of the buffer solution is 8 to 10; the buffer solution further contains a protein denaturant of 3 to 8M; or the pH of the buffer solution is 2 to 4.

Description

本発明は、微細加工したマイクロ流体デバイス(マイクロチップ)中で行う、マイクロチップLCやマイクロチップ電気泳動に関する。
本発明は、使用後のマイクロチップのクリーニング方法及びクリーニング液に関する。
The present invention relates to microchip LC and microchip electrophoresis performed in a microfabricated microfluidic device (microchip).
The present invention relates to a microchip cleaning method and a cleaning liquid after use.

遺伝子の特徴的な配列を利用したアッセイは、年々増加する傾向にあり、特に、シングル又はマルチプレックスPCR産物、PCR−RFLPによる制限酵素消化物、SNP解析などのジェノタイピング、PCR反応条件検討、リアルタイムPCR測定後の反応液の分析などを、簡便で迅速且つ低コストで行いたいという要求が強い。   Assays using the characteristic sequences of genes tend to increase year by year, in particular, single or multiplex PCR products, restriction enzyme digests by PCR-RFLP, genotyping such as SNP analysis, PCR reaction condition studies, real time There is a strong demand for simple, rapid and low-cost analysis of reaction solutions after PCR measurement.

その要求に対して、アガロースゲル電気泳動に代わり、マイクロチップ電気泳動法が非常に適した手法となりつつある。特に分離検出時間が1〜2分と極めて短い上に、アガロースゲル電気泳動では識別が不可能だった高精度な分離を行うことが可能であり、また、数値データとして表示・保存ができる点が特長である。さらに、PCRプレートの反応液を精製したり希釈したりすることなく、そのまま装置にセットすることができれば、操作性は格段に向上する。
ただし、微細加工されたマイクロチップ(例えば特許文献1)は高価であるため、ランニングコストの点で、使い捨てよりも再利用することが好ましい。
In response to this requirement, microchip electrophoresis is becoming a very suitable technique instead of agarose gel electrophoresis. In particular, the separation detection time is as short as 1 to 2 minutes, and it is possible to perform high-precision separation that could not be identified by agarose gel electrophoresis, and it can be displayed and stored as numerical data. It is a feature. Furthermore, if the reaction solution on the PCR plate can be set in the apparatus as it is without being purified or diluted, the operability is greatly improved.
However, since microfabricated microchips (for example, Patent Document 1) are expensive, it is preferable to reuse them rather than disposables in terms of running cost.

マイクロチップ再利用のための洗浄方法としては、試料の電気泳動終了毎に、マイクロチップのリザーバ及び流路内を洗浄し、泳動バッファー、分離媒体及び試料などの除去を行う方法が行われている(例えば非特許文献1)。   As a cleaning method for reusing the microchip, a method of cleaning the microchip reservoir and the flow path and removing the electrophoresis buffer, the separation medium, the sample, and the like every time the electrophoresis of the sample is completed. (For example, Non-Patent Document 1).

特開2005−214710号公報JP-A-2005-214710

株式会社島津製作所 MultiNA 取扱説明書 装置システム編Shimadzu Corporation MultiNA Instruction Manual Equipment System

PCRプレートの増幅産物をそのまま電気泳動装置にセットし、マイクロチップ電気泳動にかける場合、サンプル中には、DNAポリメラーゼ、プライマーDNA、動物・植物由来のターゲットDNA、dNTPの他、DNAポリメラ−ゼの活性を維持するためにKClやMgCl2が共存する。さらにPCR反応バッファー中には効率的なDNA増幅が行われるように、非イオン性界面活性剤や、アガロースゲル電気泳動の使用を前提としたローディング色素及び比重増加剤が予め混合されている場合がある。制限酵素が入るアッセイでは、BSAやベタイン等が含まれることも珍しくない。これらのうち、サンプル中に含まれるタンパク質、塩基性又は疎水性化合物は、マイクロチップ表面がガラス・石英・樹脂その他、材料によって程度の差はあっても基本的には表面に吸着する傾向があり、マイクロチップを繰り返し利用する場合は、分離特性が経時的に変化するリスクが残る。一方、クルードなサンプルを精製または希釈することにより、流路表面への影響を軽減することは可能であるが、反応生成物に対する操作が追加されるため簡便さを損なうことになる。 When the amplification product of the PCR plate is directly set in an electrophoresis apparatus and subjected to microchip electrophoresis, the sample contains DNA polymerase, primer DNA, animal / plant-derived target DNA, dNTP, and DNA polymerase. In order to maintain the activity, KCl and MgCl 2 coexist. In addition, non-ionic surfactants, loading dyes and specific gravity increasing agents premised on the use of agarose gel electrophoresis may be premixed in the PCR reaction buffer for efficient DNA amplification. is there. It is not uncommon for assays that contain restriction enzymes to contain BSA, betaine, and the like. Among these, proteins, basic or hydrophobic compounds contained in samples tend to adsorb on the surface even if the surface of the microchip varies depending on the material such as glass, quartz, resin, etc. When the microchip is repeatedly used, there remains a risk that the separation characteristics change over time. On the other hand, it is possible to reduce the influence on the channel surface by purifying or diluting the crude sample. However, since an operation for the reaction product is added, the convenience is impaired.

これまでは、使用後のマイクロチップは、水を用いて洗浄され、再利用されてきた。しかしながら、上述の通り様々な成分の吸着により、マイクロチップの性能の回復が不十分となる場合がある。
そこで、本発明の目的は、マイクロチップの性能を回復することが可能なクリーニング法及びクリーニング液を提供することにある。
Until now, used microchips have been washed with water and reused. However, the recovery of the performance of the microchip may be insufficient due to the adsorption of various components as described above.
Therefore, an object of the present invention is to provide a cleaning method and a cleaning liquid that can recover the performance of a microchip.

本発明者は、極性有機溶媒ベースのクリーニング液を用いることによって上記本発明の目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の発明を含む。
The present inventor has found that the object of the present invention can be achieved by using a cleaning liquid based on a polar organic solvent, and has completed the present invention.
The present invention includes the following inventions.

(1)
マイクロ流体デバイスに形成された流路であって、ポリマー皮膜を有する表面を有し、且つ核酸及び/又はタンパク質を含む試料が接触した流路を、
25℃において少なくとも同体積の水への溶解性を有する有機溶媒のみからなるクリーニング液、又は50体積%以上の前記有機溶媒を緩衝液中に含むクリーニング液に接触させることによってクリーニングする、マイクロ流体デバイスのクリーニング方法。
(1)
A flow path formed in a microfluidic device, the flow path having a surface having a polymer film and contacting a sample containing nucleic acid and / or protein,
A microfluidic device for cleaning by bringing it into contact with a cleaning liquid consisting only of an organic solvent having solubility in at least the same volume of water at 25 ° C. or a cleaning liquid containing 50% by volume or more of the organic solvent in a buffer solution Cleaning method.

(2)
前記緩衝液のpHが8〜10である、(1)に記載のクリーニング方法。
(3)
前記緩衝液中に3〜8Mのタンパク質変性剤をさらに含む、(1)又は(2)に記載のクリーニング方法。
(2)
The cleaning method according to (1), wherein the pH of the buffer solution is 8 to 10.
(3)
The cleaning method according to (1) or (2), further comprising a protein denaturant of 3 to 8M in the buffer solution.

(4)
前記緩衝液のpHが2〜4である、(1)に記載のクリーニング方法。
(4)
The cleaning method according to (1), wherein the pH of the buffer solution is 2 to 4.

(5)
25℃において少なくとも同体積の水への溶解性を有する有機溶媒のみからなるか、又は50体積%以上の前記有機溶媒を緩衝液中に含む、マイクロ流体デバイスクリーニング液。
(6)
前記緩衝液のpHが8〜10である、請求項5に記載のクリーニング液。
(7)
前記緩衝液中に3〜8Mのタンパク質変性剤をさらに含む、(5)又は(6)に記載のクリーニング液。
(8)
前記緩衝液のpHが2〜4である、請求項5に記載のクリーニング液。
(5)
A microfluidic device cleaning solution comprising only an organic solvent having solubility in at least the same volume of water at 25 ° C. or containing 50% by volume or more of the organic solvent in a buffer solution.
(6)
The cleaning liquid according to claim 5, wherein the buffer has a pH of 8 to 10.
(7)
The cleaning liquid according to (5) or (6), further comprising a protein denaturant of 3 to 8M in the buffer solution.
(8)
The cleaning liquid according to claim 5, wherein the buffer has a pH of 2 to 4.

本発明によると、マイクロチップの性能を回復することが可能なクリーニング法及びクリーニング液を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cleaning method and cleaning liquid which can recover the performance of a microchip can be provided.

マイクロチップ流路表面と流路近傍の成分との相互作用を模式的に示す。The interaction between the microchip channel surface and the components in the vicinity of the channel is schematically shown. クリーニングされるマイクロチップの一例を示す。An example of a microchip to be cleaned is shown. クリーニング前及びクリーニング後のマイクロチップを用いたエレクトロフェログラムを比較したものである。It is a comparison of electropherograms using microchips before and after cleaning.

[1.マイクロ流体デバイス(マイクロチップ)]
本発明においてクリーニングの対象となるマイクロ流体デバイスの流路構成又はデザインは特に限定されるものではなく、核酸及び/又はタンパク質を含む液体の保持及び輸送を行うことができるものであればよい。
マイクロ流体デバイスの素材は石英、ガラス、樹脂など、特に限定されない。それらは光学特性の観点から透明性の高いものが望ましい。特に、本発明のクリーニング方法及びクリーニング液は、表面にシラノール基を有する材質の場合に有効である。
マイクロ流体デバイスには流路が形成されており、流路はポリマー皮膜の表面処理がなされている。
[1. Microfluidic device (microchip)]
In the present invention, the flow path configuration or design of the microfluidic device to be cleaned is not particularly limited as long as it can hold and transport a liquid containing nucleic acids and / or proteins.
The material of the microfluidic device is not particularly limited, such as quartz, glass, and resin. They are preferably highly transparent from the viewpoint of optical properties. In particular, the cleaning method and cleaning liquid of the present invention are effective in the case of a material having a silanol group on the surface.
A channel is formed in the microfluidic device, and the channel is subjected to a surface treatment of a polymer film.

[1−1.ポリマー皮膜]
ポリマー皮膜は、核酸やタンパク質を含む試料の分離環境を提供する親水性基を有しうるものであり、流路表面を試料や分離バッファーとの相互作用から保護するものでありうる。流路内で核酸やタンパク質を含む試料の電気泳動分離を行う場合、電気浸透流を抑制を目的とするものでもあり、流路内で核酸やタンパク質を含む試料のクロマトグラフィによる分離を行う場合においては、分離用担体、分離用固定相でもありうる。
[1-1. Polymer film]
The polymer film may have a hydrophilic group that provides a separation environment for a sample containing nucleic acid or protein, and may protect the surface of the flow channel from interaction with the sample or separation buffer. When performing electrophoretic separation of a sample containing nucleic acid or protein in the flow path, it is also intended to suppress electroosmotic flow. When performing separation by chromatography of a sample containing nucleic acid or protein in the flow path, It can also be a separation carrier or a separation stationary phase.

ポリマー皮膜は、流路表面への吸着によるもの及び共有結合によるものを問わない。
ポリマー皮膜が流路表面への共有結合によるものである場合、そのような皮膜の一態様においては、流路表面に、二官能性基の一方の官能基が共有結合し、前記二官能性基の他方の官能基が有機系皮膜(単分子膜)を形成するポリマーと共有結合している。このようなポリマー皮膜は、二官能性化合物を流路表面に接触させて一方の官能基を前記表面へ共有結合させた後、モノマーを加えて他方の官能基と重合させることによって行われうる。この場合、二官能性化合物としては、流路表面にシラノール基を有する材質の場合、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリ(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。また、上記モノマーとしては、アクリル、アクリロイル、メタクリル、アリル、ビニル及びアクリルアミドモノマーなどが挙げられる。上記モノマーは、さらに、アミノ基、水酸基、ピロール基などの親水性基を置換基として有しうる。特に、本発明のクリーニング方法及びクリーニング液においては、流路表面がpKa8〜10である共重合ポリマーの皮膜を有する場合に、ポリマー皮膜の帯電が抑制され、静電相互作用による流路内成分の吸着を防ぐことが可能となり有効である。
The polymer film may be formed by adsorption on the channel surface or by a covalent bond.
When the polymer film is formed by covalent bonding to the surface of the flow path, in one embodiment of such a film, one functional group of the bifunctional group is covalently bonded to the surface of the flow path, and the bifunctional group The other functional group is covalently bonded to a polymer that forms an organic film (monomolecular film). Such a polymer film can be formed by bringing a bifunctional compound into contact with the surface of the flow path to covalently bond one functional group to the surface, and then adding a monomer to polymerize with the other functional group. In this case, as a bifunctional compound, in the case of a material having a silanol group on the channel surface, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltri (β-methoxyethoxy) silane, vinyltrichlorosilane, methyl Examples include silane coupling agents such as vinyldichlorosilane. Examples of the monomer include acrylic, acryloyl, methacryl, allyl, vinyl and acrylamide monomers. The monomer may further have a hydrophilic group such as an amino group, a hydroxyl group, or a pyrrole group as a substituent. In particular, in the cleaning method and cleaning liquid of the present invention, when the channel surface has a copolymer polymer film having a pKa of 8 to 10, charging of the polymer film is suppressed, and the components in the channel due to electrostatic interaction are suppressed. It is possible to prevent adsorption and is effective.

ポリマー皮膜が流路表面への吸着によるものである場合、そのような皮膜は、ポリマーの塗布によって、又は、単に分離バッファーにポリマーを混合させ、流路表面に分離バッファーを接触させることで前記ポリマーを吸着させることによって、上記ポリマーの皮膜を流路表面上に形成することによって作成されうる。   If the polymer film is due to adsorption to the flow path surface, such a film can be formed by applying the polymer or simply mixing the polymer with the separation buffer and contacting the separation buffer with the flow path surface. Can be created by forming a film of the polymer on the surface of the flow path.

液体クロマトグラフィが行われるマイクロ流体デバイスにおいても、流路表面のシラノール基に疎水性官能基を有するシリル化剤を化学結合させた分離担体の他、アルカリ耐性を向上させたりタンパク質の吸着を軽減させることを目的とした水溶性ポリマーの皮膜を有するものが適用可能である。水溶性ポリマーの例としては、メチルセルロース、ポリオキシエチレンなどが挙げられる。   Even in microfluidic devices where liquid chromatography is performed, in addition to a separation carrier in which a silanol group on the channel surface is chemically bonded to a silylating agent having a hydrophobic functional group, it can improve alkali resistance and reduce protein adsorption. Those having a film of a water-soluble polymer for the purpose can be applied. Examples of the water-soluble polymer include methyl cellulose and polyoxyethylene.

[1−2.流路]
マイクロ流体デバイスは、流路が形成されたものであればよく、必ずしもサイズの小さいものに限定されるものではない。流路は、一般的に、溶液の移動とともに分析が行なわれる主流路が含まれうる。例えば電気泳動工程が行われる分離用流路を含む電気泳動流路、液体クロマトグラフィ工程が行われる分離用担体を含む送液流路、及び、分離用固定相としての表面修飾を有する送液流路などが挙げられる。さらに、主流路に通じる試料及び/又は移動相導入路が形成されていてもよい。それぞれの流路は、複数形成されていてよい。
[1-2. Flow path]
The microfluidic device only needs to have a channel formed therein, and is not necessarily limited to a small size. The flow path can generally include a main flow path where analysis is performed as the solution moves. For example, an electrophoresis channel including a separation channel in which an electrophoresis step is performed, a liquid feeding channel including a separation carrier in which a liquid chromatography step is performed, and a liquid feeding channel having a surface modification as a separation stationary phase Etc. Furthermore, a sample and / or a mobile phase introduction path leading to the main flow path may be formed. A plurality of each flow path may be formed.

[1−3.具体例]
図2は、マイクロ流体デバイスの一例として、電気泳動用マイクロチップを示したものである。
図2に示されるように、このマイクロチップ1は一対の透明基板(石英ガラスその他のガラス基板や樹脂基板)11,12からなり、一方の基板12の表面に、(B)に示されるように、互いに交差する泳動用キャピラリ溝14,15を形成し、他方の基板11には、(C)に示されるように、その溝14,15の端に対応する位置にリザーバ13を貫通穴として設け、両基板11,12を(C)に示すように重ねて接合し、キャピラリ溝14,15を試料の電気泳動分離用の分離流路15と、その分離流路に試料を導入するための試料導入流路14とする。
マイクロチップ1は基本的には図2(A)〜(C)に示したものであるが、取扱いを容易にするために、図2(D)に示されるように、電圧を印加するための電極端子を予めチップ上に形成したものでありうる(実施例において後述)。
[1-3. Concrete example]
FIG. 2 shows a microchip for electrophoresis as an example of a microfluidic device.
As shown in FIG. 2, the microchip 1 is composed of a pair of transparent substrates (quartz glass or other glass substrate or resin substrate) 11 and 12, and on the surface of one substrate 12, as shown in FIG. The electrophoresis capillary grooves 14 and 15 intersecting each other are formed, and the reservoir 13 is provided as a through hole in the other substrate 11 at a position corresponding to the ends of the grooves 14 and 15 as shown in FIG. The substrates 11 and 12 are overlapped and joined as shown in FIG. 2C, and the capillary grooves 14 and 15 are separated into the separation flow path 15 for electrophoresis separation of the sample and the sample for introducing the sample into the separation flow path. Let it be an introduction flow path 14.
The microchip 1 is basically the one shown in FIGS. 2A to 2C. However, in order to facilitate handling, the microchip 1 is used to apply a voltage as shown in FIG. The electrode terminal may be formed on the chip in advance (described later in the embodiment).

[2.試料等由来成分の吸着]
本発明は、使用済みのマイクロ流体デバイスに用いられる。マイクロ流体デバイスの使用履歴としては、分離媒体やインターカレータ蛍光色素を含む電気泳動バッファーが封入されたか、核酸及び/又はタンパク質を含む試料が流路表面に接触した経緯があれば特に限定されない。核酸やタンパク質は分析対象となりうるものである。上記試料は、分析時において、移動相又は分離用バッファーなどとともに流路表面に接触しうる。
[2. Adsorption of sample-derived components]
The present invention is used for a used microfluidic device. The usage history of the microfluidic device is not particularly limited as long as an electrophoresis buffer containing a separation medium or an intercalator fluorescent dye is enclosed or a sample containing a nucleic acid and / or a protein contacts the flow path surface. Nucleic acids and proteins can be analyzed. At the time of analysis, the sample can come into contact with the channel surface together with the mobile phase or the separation buffer.

[2−1.吸着成分]
核酸を含む試料及び移動相には、分析対象としての核酸(DNA、RNA)の他に、例えば、分析対象以外の核酸成分、酵素、安定化剤、比重増加剤、蛍光色素などの成分が、塩とともに、緩衝液中に含まれうる。これら成分が、マイクロ流体デバイスの流路表面に不純物として吸着しうる。
[2-1. Adsorption component]
In addition to the nucleic acid (DNA, RNA) as the analysis target, the sample containing the nucleic acid and the mobile phase include, for example, components other than the analysis target, such as nucleic acid components, enzymes, stabilizers, specific gravity increasing agents, fluorescent dyes, Along with salt, it can be included in the buffer. These components can be adsorbed as impurities on the channel surface of the microfluidic device.

より具体的には、酵素としては、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、制限酵素などが挙げられる。
分析対象以外の核酸成分としては、鋳型DNA、プライマーDNA、dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP、dUTP)などが挙げられる。
安定化剤としては、グリセロール、タンパク質、界面活性剤、ベタインなどが挙げられる。界面活性剤としては、Tween 20、Nonidet P-40、Brij-35、Triton X-100などが挙げられる。安定化剤としてのタンパク質としては、BSAが挙げられる。
蛍光色素としては、ローディング色素としてブロモフェノールブルー、キシレンシアノール、オレンジGなどが挙げられ、インターカレータとしてエチジウムブロマイド、SYBR Gold、SYBR Green、SYBR Safe、GelStarなどが挙げられる。
More specifically, examples of the enzyme include reverse transcriptase, DNA polymerase, and restriction enzyme.
Examples of nucleic acid components other than those to be analyzed include template DNA, primer DNA, dNTP (dATP, dTTP, dGTP, dCTP, dUTP).
Examples of the stabilizer include glycerol, protein, surfactant, betaine and the like. Examples of the surfactant include Tween 20, Nonidet P-40, Brij-35, Triton X-100 and the like. BSA is mentioned as a protein as a stabilizer.
Examples of fluorescent dyes include bromophenol blue, xylene cyanol, and orange G as loading dyes, and ethidium bromide, SYBR Gold, SYBR Green, SYBR Safe, and GelStar as intercalators.

核酸を含む試料は、例えば核酸増幅反応の結果得られるものでありうる。核酸増幅反応はPCRに代表されるが、この他にも様々な反応が当業者に知られている。PCRを例に挙げた場合、そのバリエーションとしては、通常のPCR、PCR−RFLP、定量PCR(リアルタイムPCR)、RT−PCR、コロニーPCRその他あらゆる態様が含まれる。また、反応液のスケール(反応液量)、増幅産物量も特に限定されない。また、核酸を含む試料は、核酸増幅反応の後、精製工程及び/又は希釈工程を経たものであってもよいし、そのような工程を経ていないものであってもよい。   The sample containing the nucleic acid can be obtained, for example, as a result of a nucleic acid amplification reaction. Nucleic acid amplification reactions are represented by PCR, but various other reactions are known to those skilled in the art. When PCR is taken as an example, variations include normal PCR, PCR-RFLP, quantitative PCR (real-time PCR), RT-PCR, colony PCR, and all other aspects. Further, the scale of the reaction solution (reaction solution amount) and the amount of amplification product are not particularly limited. The sample containing nucleic acid may be subjected to a purification step and / or a dilution step after the nucleic acid amplification reaction, or may not be subjected to such a step.

[2−2.吸着の想定メカニズム]
マイクロ流体デバイスに形成された流路にて、DNA分子の電気泳動分離を行う場合を例に挙げて説明を行う。DNA分子を含む試料及び分離バッファーが流路表面に接触する際、基本的にDNA分子は、流路表面と相互作用せずに、インターカレータとして作用しうる蛍光色素と結合しながらDNAの負電荷で泳動され、分離バッファー中の水溶性ポリマーの篩い分け効果により分離される。この場合、流路内に存在する様々な成分は、例えば図1に模式的に示すように、流路表面との間及び/又は上記成分同士の間で生じうる様々な相互作用によって吸着しうる。図1は、表面にシラノール基を有する流路であって、シランカップリング剤としてγ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランを使用し、この有機官能基とアクリルアミドのラジカル共重合反応により、リニアポリアクリルアミド(LPA)の皮膜処理を行った流路表面を有するマイクロ流体デバイスを用い、DNAを含む試料をpH8.3の分離バッファーで電気泳動を実施した場合に、流路表面と試料及び分離バッファー含有成分の相互作用を模式的に示している。
[2-2. Assumed mechanism of adsorption]
An example will be described in which electrophoresis separation of DNA molecules is performed in a channel formed in a microfluidic device. When a sample containing DNA molecules and a separation buffer come into contact with the surface of the channel, the DNA molecules basically do not interact with the surface of the channel and bind to a fluorescent dye that can act as an intercalator while negatively charging the DNA. And separated by the sieving effect of the water-soluble polymer in the separation buffer. In this case, various components present in the flow path can be adsorbed by various interactions that can occur between the surface of the flow path and / or between the components as schematically shown in FIG. . FIG. 1 shows a flow path having a silanol group on the surface, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is used as a silane coupling agent, and linear polyacrylamide ( When a sample containing DNA is electrophoresed with a separation buffer having a pH of 8.3 using a microfluidic device having a surface of the flow path subjected to a coating treatment of LPA), the surface of the flow path, the sample, and the components containing the separation buffer The interaction is schematically shown.

泳動条件が例えばpH8.3である場合、流路表面には遊離のシラノール基が残存しているため、バッファー中のSYBR Goldがイオン結合により吸着したり、塩基性成分が吸着したりしうる。酵素や、PCR反応などの安定化剤として含まれうる非イオン性界面活性剤やBSAは流路表面に共有結合したシランカップリング剤との疎水性相互作用により吸着しうる。
さらに、リニアポリアクリルアミド(LPA)はpKaが8.0〜10.0であると考えられ、pH8付近であるバッファーや水洗浄により正電荷を持ちうる状態が想定され、DNA分子やBSAなどが静電気的に吸着しうる。
なお、図1に示す吸着の想定メカニズムは、主要な相互作用を図示したのみであり、実際には、図1に上げた成分以外の成分(グリセロール、制限酵素など)が流路内に共存し、各種相互作用が働いていると考えられる。
When the electrophoresis condition is, for example, pH 8.3, since free silanol groups remain on the surface of the flow path, SYBR Gold in the buffer can be adsorbed by ionic bonds or a basic component can be adsorbed. Enzymes, nonionic surfactants and BSA that can be included as stabilizers for PCR reactions and the like can be adsorbed by hydrophobic interaction with a silane coupling agent covalently bonded to the channel surface.
Furthermore, linear polyacrylamide (LPA) is considered to have a pKa of 8.0 to 10.0, and is assumed to have a positive charge by washing with buffer or water near pH 8, and DNA molecules, BSA, etc. are electrostatically charged. Can be adsorbed.
Note that the assumed mechanism of adsorption shown in FIG. 1 only illustrates the main interactions. In fact, components other than those shown in FIG. 1 (glycerol, restriction enzymes, etc.) coexist in the flow path. It is thought that various interactions are working.

[3.クリーニング液]
[3−1.極性有機溶媒ベースクリーニング液]
これらの吸着成分を取り除くため、本発明においては、100%極性有機溶媒からなるクリーニング液、又は、50体積%以上、好ましくは70体積%以上の極性有機溶媒が水又は緩衝液に溶解したクリーニング液を流路表面に接触させる。極性有機溶媒の量が上記範囲を下回ると、本発明のクリーニング効果が得られにくくなる傾向にある。
本発明における極性有機溶媒は、25℃において少なくとも同体積の水への溶解性を有するものである。具体例として、アルコール及び/又はアセトニトリルが挙げられる。アルコールとしては、特に、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが用いられる。
このようなクリーニング液は、疎水性相互作用を緩和しうるため、例えば、流路表面のシランカップリング剤の疎水性部分と相互作用しうるタンパク質や安定化剤などを除去することが可能である。
[3. Cleaning fluid]
[3-1. Polar organic solvent based cleaning solution]
In order to remove these adsorbing components, in the present invention, a cleaning liquid composed of 100% polar organic solvent or a cleaning liquid in which 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more polar organic solvent is dissolved in water or a buffer solution. Is brought into contact with the channel surface. If the amount of the polar organic solvent is below the above range, the cleaning effect of the present invention tends to be difficult to obtain.
The polar organic solvent in the present invention has solubility in at least the same volume of water at 25 ° C. Specific examples include alcohol and / or acetonitrile. As the alcohol, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like are particularly used.
Since such a cleaning liquid can alleviate the hydrophobic interaction, for example, it is possible to remove proteins and stabilizers that can interact with the hydrophobic portion of the silane coupling agent on the surface of the flow path. .

[3−2.アルカリ性クリーニング液]
上記のクリーニング液が緩衝液を含む場合、緩衝液は、例えば、pHが8〜10、好ましくは8.3〜8.9でありうる。
緩衝液としては、トリス塩酸バッファー、トリス酢酸バッファー、HEPES(2-[4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジニル]-エタンスルホン酸)バッファー、MOPS(モルホリンプロパンスルホン酸)バッファー、TAPS(N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]-3-アミノプロパンスルホン酸)バッファー、リン酸バッファー等を用いることができる。
[3-2. Alkaline cleaning solution]
When the cleaning liquid includes a buffer solution, the buffer solution may have a pH of 8 to 10, preferably 8.3 to 8.9, for example.
Buffers include Tris-HCl buffer, Tris-acetate buffer, HEPES (2- [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazinyl] -ethanesulfonic acid) buffer, MOPS (morpholine propanesulfonic acid) buffer, TAPS (N -[Tris (hydroxymethyl) methyl] -3-aminopropanesulfonic acid) buffer, phosphate buffer and the like can be used.

pH8〜10といったアルカリ域では、流路表面のポリマー皮膜の帯電を抑えうるため、流路表面と静電気的相互作用を有しうる核酸成分(例えばDNA)やタンパク質(例えばBSA)などを除去することが可能である。
緩衝液のpHが上記範囲を下回ると、上述の効果が得られにくくなる傾向にある。緩衝液のpHが上記範囲を上回ると、シランカップリング剤が加水分解を起こし、ポリマー皮膜に不可逆的なダメージを与えるうる傾向にある。
このクリーニング液は、基本的に、本明細書に例示するどのような使用履歴を経たマイクロ流体デバイスに対しても使用することが可能である。
In an alkaline region such as pH 8 to 10, since the charging of the polymer film on the surface of the flow path can be suppressed, nucleic acid components (for example, DNA) and proteins (for example, BSA) that can have an electrostatic interaction with the flow path surface are removed. Is possible.
When the pH of the buffer solution falls below the above range, the above-described effects tend to be difficult to obtain. When the pH of the buffer solution exceeds the above range, the silane coupling agent tends to hydrolyze and tend to cause irreversible damage to the polymer film.
This cleaning liquid can basically be used for a microfluidic device that has undergone any use history exemplified herein.

[3−3.変性剤含有クリーニング液]
上記のクリーニング液には、さらに、変性剤を含ませることができる。変性剤としては、例えば、水素結合の安定性を壊す尿素やグアニジン塩が挙げられる。グアニジン塩としては、塩酸グアニジンやグアニジンイソチオシアナートなどが挙げられる。変性剤の濃度としては、緩衝液中に3〜8M、好ましくは6〜8Mでありうる。また、有機溶媒と緩衝液との混合液中に3〜8M、又は6〜8Mであってもよい。グアニジン塩を用いる場合、グアニジン塩に加えて、還元剤としてのジチオスレイトールを共存させてもよい。
このような変性剤によってタンパク質が高次構造を失い、ポリペプチド鎖に解離することにより吸着を緩和しうる。このため、そのような変性剤を含むクリーニング液によって、流路表面に吸着しうるタンパク質(例えばBSA、酵素)を除去することが可能である。
ただし塩濃度が高過ぎると調製しにくくなる上、結晶が残る場合は微細流路内に詰まる恐れがあるので注意が必要である。
[3-3. Denaturant-containing cleaning solution]
The cleaning liquid may further contain a modifying agent. Examples of the denaturing agent include urea and guanidine salts that break the stability of hydrogen bonding. Examples of guanidine salts include guanidine hydrochloride and guanidine isothiocyanate. The concentration of the denaturing agent may be 3-8M in the buffer, preferably 6-8M. Moreover, 3-8M or 6-8M may be sufficient in the liquid mixture of an organic solvent and a buffer solution. When a guanidine salt is used, dithiothreitol as a reducing agent may coexist in addition to the guanidine salt.
Such denaturing agents can alleviate adsorption by losing higher order structure and dissociating into polypeptide chains. For this reason, it is possible to remove proteins (for example, BSA, enzyme) that can be adsorbed on the surface of the flow path by the cleaning liquid containing such a denaturant.
However, if the salt concentration is too high, it is difficult to prepare, and if crystals remain, there is a risk of clogging in the fine channel, so care must be taken.

[3−4.酸性クリーニング液]
一方、上記のクリーニング液が緩衝液を含む場合、緩衝液は、例えば、pHが2〜4、好ましくは2.5〜3.5でありうる。
酸性域では流路表面に残存するシラノール基の解離が抑制されるため、酸性のクリーニング液によって、流路表面の解離シラノール基にイオン結合しうる正電荷を有する蛍光色素や塩基性化合物を除去することが可能である。
ポリアクリルアミドは、緩衝液のpHが上記範囲を下回ると、アミドの加水分解が起こってポリカルボン酸構造となり、分離特性(選択性)に影響を与える可能性がある。
[3-4. Acid cleaning liquid]
On the other hand, when the cleaning liquid includes a buffer, the buffer may have a pH of 2 to 4, preferably 2.5 to 3.5, for example.
Since the dissociation of silanol groups remaining on the flow path surface is suppressed in the acidic region, the acidic cleaning liquid removes the positively charged fluorescent dyes and basic compounds that can ionically bond to the dissociated silanol groups on the flow path surface. It is possible.
If the pH of the buffer solution is lower than the above range, polyacrylamide may cause hydrolysis of the amide to form a polycarboxylic acid structure, which may affect the separation characteristics (selectivity).

[4.クリーニング方法]
クリーニングの方法としては、流路表面にクリーニング液を接触させることができる方法であれば特に限定されるものではない。マイクロ流体デバイスに試料や移動相または分離バッファーを導入する方法と同じ方法を用いて、流路にクリーニング液を満たせばよい。例えば、ポンプなどの圧送手段でデバイス流路内に連続的にクリーニング液を一定容量通液する方法、又は、前記手段でクリーニング液を圧送して流路をクリーニング液で満たした後、デバイスを前記のクリーニング液中に一定時間浸漬する方法などが挙げられる。
[4. Cleaning method]
The cleaning method is not particularly limited as long as the cleaning liquid can be brought into contact with the channel surface. The flow path may be filled with a cleaning solution using the same method as that for introducing a sample, a mobile phase, or a separation buffer into the microfluidic device. For example, a method in which a constant volume of cleaning liquid is continuously passed through the device flow path by a pumping means such as a pump, or after the cleaning liquid is pumped by the means and the flow path is filled with the cleaning liquid, the device is And a method of immersing in the cleaning liquid for a predetermined time.

クリーニングの時間は特に限定されないが、流路表面に吸着した成分を効果的に除去するために、上述の通液する方法であれば例えば流量20〜500μL/分で0.1〜4時間、好ましくは50μL/分で1〜2時間、上述の浸漬する方法であれば例えば2〜48時間、好ましくは6〜18時間程度の時間をかけることが好ましい。
クリーニングを行う際の温度としては特に限定されず、室温(例えば20℃±15℃)で行うことができる。
The cleaning time is not particularly limited, but in order to effectively remove the components adsorbed on the surface of the flow path, the above-described liquid passing method is preferably 0.1 to 4 hours at a flow rate of 20 to 500 μL / min, for example. If it is the above-mentioned method to immerse at 50 microliters / minute for 1-2 hours, it will take 2 to 48 hours, for example, Preferably it takes about 6 to 18 hours.
The temperature at which cleaning is performed is not particularly limited, and can be performed at room temperature (for example, 20 ° C. ± 15 ° C.).

上記試料及び移動相または分離バッファーの組成などによって、流路表面に残存する成分及びその量が変わりうるため、クリーニングの回数および頻度(すなわち、マイクロ流体デバイスで何分析使用された後に何回クリーニングするのが適切であるか)については限定されるものではない。例えば、数十〜数百回(例えば20回〜500回)使用する毎に定期的にクリーニングを行うことができる。   Depending on the composition of the sample and the mobile phase or separation buffer, the components remaining on the channel surface and the amount thereof may vary. Therefore, the number and frequency of cleaning (that is, how many times the microfluidic device is used after being analyzed) It is not limited as to whether it is appropriate. For example, cleaning can be performed periodically every time it is used tens to hundreds of times (for example, 20 times to 500 times).

より具体的には、例えば、通常の核酸増幅反応(PCR反応スケール50uL、増幅産物量5ng/μL程度)の場合で水洗浄による再生を行うことにより100回〜500回程度使用した後に、本発明によってクリーニングを行うことができる。また、増幅産物量が多い(50ng/μL以上)場合、特に吸着傾向の強いポリメラ―ゼ量が多い場合や安定化剤、比重増加剤濃度が高い場合には、分析毎にまたは数十分析(例えば20〜50分析)毎に本発明によるクリーニングを行うことができる。   More specifically, for example, in the case of a normal nucleic acid amplification reaction (PCR reaction scale: 50 uL, amplification product amount: about 5 ng / μL), after regeneration by washing with water and using it about 100 to 500 times, the present invention Can be cleaned. In addition, when the amount of amplified product is large (50 ng / μL or more), especially when the amount of polymerase having a strong adsorption tendency is large, or when the concentration of stabilizer and specific gravity increasing agent is high, analysis is performed for each analysis or several tens of analyzes ( For example, the cleaning according to the present invention can be performed every 20 to 50 analysis).

所定のクリーニング回数および頻度で定期的にクリーニングを行う自動クリーニング機能を装置内に組み込み、タイムスケジュールに従って処理してもよい。定期的にクリーニングを行うことにより、マイクロ流体デバイスの性能を最大限維持させることが可能になる。
クリーニング液は、吸着していると考えられる成分に応じて選択することができる。この際、上述の3−1〜3−4の記載に基づいて選択することができる。
An automatic cleaning function that periodically performs cleaning at a predetermined number of times and frequency may be incorporated in the apparatus and processed according to a time schedule. Periodic cleaning makes it possible to maintain the maximum performance of the microfluidic device.
The cleaning liquid can be selected according to the component considered to be adsorbed. At this time, the selection can be made based on the description of 3-1 to 3-4 described above.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、以下において、クリーニング液の組成を表すための%で示される量は、容量百分率を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. In the following, the amount indicated by% for representing the composition of the cleaning liquid indicates a volume percentage.

1.マイクロ流体デバイス(マイクロチップ)
核酸を含む試料の電気泳動分析の繰り返し使用により、性能が劣化したマイクロチップ135個(のべ数)を供試サンプルとした。このマイクロチップは、具体的には図2(D)に模式的に示されるものである。図2(D)には使用したマイクロチップ1の平面図を示したものである。マイクロチップ1は石英製基板により構成され、リザーバ13は流路14,15に電圧を印加するためのポートでもある。ポート#1及び#2は試料導入流路14の両端に位置するポートであり、ポート#3及び#4は分離流路15の両端に位置するポートである。各ポートに電圧を印加するために、このチップ1の表面に形成された電極パターン21〜24がそれぞれのポートからマイクロチップ1の側端部に延びて形成されており、電気泳動用高圧電源部に接続されるようになっている。流路14、15内壁は、表面に、シランカップリング剤としてのγ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランを介して、LPAの皮膜を有している。
1. Microfluidic device (microchip)
135 microchips (total number) whose performance deteriorated due to repeated use of electrophoresis analysis of samples containing nucleic acids were used as test samples. Specifically, this microchip is schematically shown in FIG. FIG. 2D shows a plan view of the microchip 1 used. The microchip 1 is composed of a quartz substrate, and the reservoir 13 is also a port for applying a voltage to the flow paths 14 and 15. Ports # 1 and # 2 are ports located at both ends of the sample introduction channel 14, and ports # 3 and # 4 are ports located at both ends of the separation channel 15. In order to apply a voltage to each port, electrode patterns 21 to 24 formed on the surface of the chip 1 are formed so as to extend from the respective ports to the side end portions of the microchip 1, and the high voltage power supply unit for electrophoresis To be connected to. The inner walls of the flow channels 14 and 15 have LPA films on their surfaces via γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane as a silane coupling agent.

用意した135個のマイクロチップの使用履歴について、マイクロチップが供された分析の種類は、135個中123個は核酸を含む試料の分析であり、次の5種のカテゴリーに分けられた。
i)通常PCR産物量(BSAを含まない反応系によるもの)の分析、
ii)通常PCR産物量(BSAを含む反応系によるもの)の分析、
iii)PCR−RFLPにより得られた生成物(未精製且つ未希釈のもの)の分析、
iv)大量PCR産物量(過剰のポリメラーゼを含む反応系によるもの)の分析
v)インターカレータであるSYBR Goldを過剰量使用した分析
Regarding the prepared use history of 135 microchips, the types of analysis provided with the microchips were analysis of samples including nucleic acids out of 135, and were classified into the following five categories.
i) Analysis of normal PCR product amount (by reaction system not containing BSA),
ii) Analysis of normal PCR product amount (by reaction system containing BSA),
iii) Analysis of the product (unpurified and undiluted) obtained by PCR-RFLP,
iv) Analysis of large amount of PCR product (by reaction system containing excess polymerase)
v) Analysis using excess amount of SYBR Gold intercalator

なお、通常PCR産物量は5ng/μL程度、大量PCR産物量(例えばマルチプレックスPCRによるもの)50ng/μL以上である。過剰のポリメラーゼとは、前記の大量PCE産物量を生じさせるために必要なPCR系を構築する量のポリメラーゼである。過剰量のインターカレータとは、例えば10,000倍希釈より高濃度のインターカレータである。   The amount of PCR products is usually about 5 ng / μL, and the amount of large-scale PCR products (for example, by multiplex PCR) is 50 ng / μL or more. Excess polymerase is an amount of polymerase that constructs the PCR system necessary to generate the large amount of PCE product. An excessive amount of intercalator is, for example, an intercalator having a concentration higher than 10,000-fold dilution.

123個のマイクロチップからランダムに選択した、29個をクリーニング液A(クリーニング液の組成については後述する。)で、25個をクリーニング液B で、47個をクリーニング液Cで、22個をクリーニング液Dでクリーニングした。但し、クリーニング液Dでクリーニングした22個のうち5個は、クリーニング液Cでのクリーニングによっても性能が回復しなかったものである。   Randomly selected from 123 microchips, 29 with cleaning liquid A (the composition of the cleaning liquid will be described later), 25 with cleaning liquid B, 47 with cleaning liquid C, and 22 with cleaning liquid Cleaned with Liquid D. However, 5 out of 22 cleaned with the cleaning liquid D were those whose performance was not recovered by cleaning with the cleaning liquid C.

135個中残り12個のマイクロチップが供された分析は、核酸の電気泳動分析用の精製されたDNAラダーの電気泳動分析、もしくは、核酸の電気泳動分析用の標準物質の電気泳動分析である。この12個をクリーニング液Eでクリーニングした。   The analysis with the remaining 12 microchips out of 135 is an electrophoresis analysis of a purified DNA ladder for electrophoresis analysis of nucleic acids, or an electrophoresis analysis of a standard material for electrophoresis analysis of nucleic acids. . These 12 pieces were cleaned with the cleaning liquid E.

2.クリーニング液
以下の組成を有するクリーニング液A〜Eを調製した。
A:メタノール100%
B:エタノール100%
C:エタノール70%、及び、1mM EDTAを含む10mM TAPS-NaOHバッファー (pH8.9) 30%
D:エタノール70%、及び、1mM EDTAと8M グアニジン-HClとを含む10mM TAPS-NaOHバッファー (pH8.9) 30%
E:アセトニトリル70%、及び、0.1M NaClO4を含む20mM リン酸(Na)バッファー(pH2.5) 30%
2. Cleaning liquids Cleaning liquids A to E having the following compositions were prepared.
A: Methanol 100%
B: Ethanol 100%
C: 10% TAPS-NaOH buffer (pH 8.9) 30% containing 70% ethanol and 1 mM EDTA
D: 10% TAPS-NaOH buffer (pH 8.9) 30% containing 70% ethanol and 1 mM EDTA and 8M guanidine-HCl
E: Acetonitrile 70% and 20 mM phosphate (Na) buffer (pH 2.5) 30% containing 0.1 M NaClO 4

3.流路のクリーニング手順
クリーニング液Aによるクリーニングは、通液法によって行った。通液法によるクリーニングは、送液用ポンプ(液体クロマトグラフィー用ポンプやシリンジポンプ等)を使用して、ポート♯4からポート♯1〜3へ、50μL/分の一定流量で80分間送液を行う手順により行った。
3. Flow path cleaning procedure Cleaning with the cleaning liquid A was performed by a liquid passing method. Cleaning by the flow-through method uses a liquid pump (liquid chromatography pump, syringe pump, etc.) to deliver liquid from port # 4 to ports # 1 to 3 at a constant flow rate of 50 μL / min for 80 minutes. Performed according to the procedure to be performed.

クリーニング液B〜Eによるクリーニングは、浸漬法によって行った。浸漬法によるクリーニングは以下の手順で行った。
(1) 1mM ディスポシリンジでクリーニング液をチップのポート#4から0.2mL圧入した。
(2) ポート#1〜#3に溢れたクリーニング液はそのまま吸引せずに、ファルコンチューブ(10mLまたは50mL)に入れたクリーニング液中にチップを浸漬した。
(3) そのまま、18〜24時間静置した。
(4) チップをクリーニング液から取り出し、1mLディスポシリンジでミリQ水をポート#4から0.2mL以上圧入した。溢れた水は吸引除去し、ベンコットでチップ表面を拭き取った。(チップ表面に塩が残留し、ベンコットが石英表面で滑らない場合は、再度、表面を水で軽く拭き取った)
(5) チップをチップフレームにセットし、MultiNA上でチップ洗浄を行う。
Cleaning with the cleaning liquids B to E was performed by an immersion method. Cleaning by the dipping method was performed according to the following procedure.
(1) The cleaning solution was injected by 0.2 mL from the port # 4 of the chip with a 1 mM disposable syringe.
(2) The cleaning liquid overflowing the ports # 1 to # 3 was not sucked as it was, and the chip was immersed in the cleaning liquid placed in a falcon tube (10 mL or 50 mL).
(3) The mixture was allowed to stand for 18 to 24 hours.
(4) The chip was removed from the cleaning solution, and 0.2 mL or more of milli-Q water was injected from port # 4 with a 1 mL disposable syringe. The overflowing water was removed by suction, and the tip surface was wiped off with a becot. (If salt remains on the chip surface and Bencot does not slide on the quartz surface, the surface was lightly wiped again with water.)
(5) Set the chip on the chip frame and clean the chip on MultiNA.

4.性能評価
島津製作所製マイクロチップ電気泳動装置MultiNAを用い、DNA-1000オンチップモード、TEバッファーブランク分析(6分析/チップ)の分析条件下で、(a)〜(b)のグループのチップの性能評価を行った。
4). Performance Evaluation Using the Shimadzu Microchip Electrophoresis Device MultiNA, the performance of the chips in groups (a) to (b) under the analysis conditions of DNA-1000 on-chip mode and TE buffer blank analysis (6 analyzes / chip) Evaluation was performed.

本分析条件についての詳細は以下のとおりである。
使用した試薬キット:島津製作所製 DNA-1000(適用DNAサイズレンジが100bpから1000bp)
分析モード:オンチップ混合モード(サンプルと内部標準マーカをチップ上で自動混合する分析モード)
性能評価に使用したサンプル:TEバッファー(ブランク分析であり、検出されるピークは、内部標準マーカ2種類(低分子側内部標準マーカ、高分子側内部標準マーカ)の2ピークのみである)
分析数:24分析(6分析/チップ)(装置は、チップが4個までセットでき、4チップを交互にチップ当り6分析繰り返し分析するスケジュールを作成した)
Details of the analysis conditions are as follows.
Reagent kit used: DNA-1000 manufactured by Shimadzu (applicable DNA size range is 100bp to 1000bp)
Analysis mode: On-chip mixing mode (analysis mode in which sample and internal standard marker are automatically mixed on the chip)
Sample used for performance evaluation: TE buffer (Blank analysis. Only two types of internal standard markers (low molecular side internal standard marker, polymer side internal standard marker) are detected.)
Number of analysis: 24 analysis (6 analysis / chip) (The system can set up to 4 chips, and created a schedule to analyze 4 chips alternately 6 analysis per chip alternately)

5.クリーニング効果
表1に、各クリーニング液におけるクリーニング効果を回復率(%)(すなわち、クリーニングに供したチップ数に対する性能回復したチップ数の割合)と高分子側内部標準ピークの理論段数平均値(av.)及び泳動時間(平均値)によって示す。
マイクロチップの性能回復の定義としては、高分子側内部標準(以下、UMともいう)ピークの理論段数が80,000以上、且つ、UMの泳動時間(すなわち分離開始からUMピークが検出されるまでの時間)が123秒以下であることとした。チップの劣化が認められない初期性能を維持した状態では、上述の性能評価の条件におけるUMピークの理論段数は80,000以上、泳動時間は113±10秒である。
5. Cleaning effect Table 1 shows the cleaning effect of each cleaning liquid in terms of recovery rate (%) (that is, the ratio of the number of chips whose performance has been recovered to the number of chips subjected to cleaning) and the average number of theoretical plates of the polymer-side internal standard peak (av .) And migration time (average value).
The definition of performance recovery of microchips is that the number of theoretical plates on the polymer side internal standard (hereinafter also referred to as UM) peak is 80,000 or more, and the UM migration time (that is, the time from the start of separation until the UM peak is detected) ) Was 123 seconds or less. In the state of maintaining the initial performance in which no deterioration of the chip is observed, the number of theoretical plates of the UM peak in the above performance evaluation conditions is 80,000 or more, and the migration time is 113 ± 10 seconds.

図3に、クリーニング前後のエレクトロフェログラムの比較を示したものを示す。図3は、上記表1に記載のうちクリーニング液Cを用いた場合を挙げて示したものである。4つのフェログラムは4つのマイクロチップに対応し、第1のピークは低分子側の内部標準マーカ、第2のピークは高分子側の内部標準マーカを示す。クリーニング前は、第2ピークが拡がり、泳動時間が遅くチップ間のばらつきが大きいのに対して、クリーニング後は、ピーク拡がりが改善され、泳動時間が速く揃っている。   FIG. 3 shows a comparison of electropherograms before and after cleaning. FIG. 3 shows the case where the cleaning liquid C is used among those described in Table 1 above. The four pherograms correspond to four microchips. The first peak shows the internal standard marker on the low molecule side, and the second peak shows the internal standard marker on the polymer side. Before cleaning, the second peak spreads, and the migration time is slow and the variation between chips is large. On the other hand, after cleaning, the peak spread is improved and the migration time is fast.

(a) (クリーニング液Aによるクリーニングの評価結果)
29チップ中15チップで性能が回復した。また、UMの泳動時間がクリーニング前の平均123.0秒の遅延傾向から平均118.1秒に改善した。
(b)(クリーニング液Bによるクリーニングの評価結果)
25チップ中11チップで性能が回復した。また、UMの泳動時間がクリーニング前の平均122.1秒から平均118.0秒に改善した。
(a)及び(b)の結果より、100%極性有機溶媒によるクリーニングによって50%程度の回復率が得られた。このことから主として疎水性相互作用により流路表面に吸着した成分が除去できたと推察される。
(a) (Evaluation result of cleaning with cleaning liquid A)
Performance recovered with 15 out of 29 chips. In addition, the UM migration time improved to 118.1 seconds on average from the delay tendency of 123.0 seconds on average before cleaning.
(b) (Evaluation result of cleaning with cleaning liquid B)
Performance recovered with 11 chips out of 25 chips. Moreover, the migration time of UM was improved from an average of 122.1 seconds before cleaning to an average of 118.0 seconds.
From the results of (a) and (b), a recovery rate of about 50% was obtained by cleaning with 100% polar organic solvent. From this, it is inferred that the components adsorbed on the channel surface were removed mainly by hydrophobic interaction.

(c) (クリーニング液Cによるクリーニングの評価結果)
47チップ中42チップで性能が回復した。また、UMの泳動時間も平均121.2秒から117.0秒に改善し、91%の回復率が得られた。このことから、極性有機溶媒による疎水性相互作用による吸着成分の除去に加えて、pHをアルカリに変化させることにより、静電気的相互作用による吸着成分の除去も効果的に行えたと推察される。
(d) (クリーニング液Dによるクリーニングの評価結果)
22チップ中16チップで性能が回復した。UMの泳動時間は平均119.4秒に対して118.1秒であり特に有意な差は認められなかった。22チップには、クリーニング液Cにより回復しなかった5チップが含まれており、これらがいずれもクリーニング液Dで回復したことから、サンプル成分に含まれるタンパク質成分(例えばBSAや制限酵素)が変性剤によりポリペプチド鎖に解離した結果、洗浄効果が上がったものと推察される。
(c) (Evaluation result of cleaning with cleaning liquid C)
Performance recovered with 42 chips out of 47 chips. Also, the UM migration time was improved from 121.2 seconds to 117.0 seconds on average, and a 91% recovery rate was obtained. From this, it can be inferred that in addition to removal of the adsorbed component by the hydrophobic interaction with the polar organic solvent, the adsorbed component by the electrostatic interaction can also be effectively removed by changing the pH to alkali.
(d) (Evaluation result of cleaning with cleaning liquid D)
Performance recovered with 16 of 22 chips. The migration time of UM was 118.1 seconds compared with an average of 119.4 seconds, and no significant difference was observed. The 22 chips contain 5 chips that were not recovered by the cleaning liquid C, and all of these were recovered by the cleaning liquid D, so that the protein components (for example, BSA and restriction enzymes) contained in the sample components were denatured. As a result of dissociation into the polypeptide chain by the agent, it is presumed that the cleaning effect was improved.

(e) (クリーニング液Eによるクリーニングの評価結果)
12チップ中6チップで性能が回復した。また、UMの泳動時間も平均114.0秒から108.2秒に短縮された。クリニーング液Eによるクリーニングを施した12チップは、上述の通りPCR産物、PCR-RFLP生成物等の核酸を含む試料の分析履歴を持たない。これより、分離バッファーに含まれていたSYBR Goldの吸着が性能劣化の主な原因と思われるマイクロチップに対しては、シラノール基へのイオン結合を抑制する処置(pH2.5)に一定の効果が見られたと推察される。
(e) (Evaluation result of cleaning with cleaning liquid E)
Performance recovered with 6 out of 12 chips. The UM run time was also reduced from an average of 114.0 seconds to 108.2 seconds. The 12 chips cleaned with the cleaning solution E do not have analysis history of samples containing nucleic acids such as PCR products and PCR-RFLP products as described above. As a result, for microchips where adsorption of SYBR Gold contained in the separation buffer seems to be the main cause of performance degradation, a certain effect on treatment (pH 2.5) that suppresses ion binding to silanol groups It is guessed that was seen.

以上より、有機溶媒ベースのクリーニング液が試料由来の吸着成分を除去し、一時的に性能が劣化したチップの回復に一定の効果を奏することが示された。   From the above, it was shown that the organic solvent-based cleaning liquid removes the adsorbed component derived from the sample, and has a certain effect on the recovery of the chip whose performance is temporarily deteriorated.

さらに供試個数を427個に増やして同様に本発明のクリーニング法を行い、表2に、本発明によるマイクロチップのクリーニング法の概略を示す。クリーニング液としてはB〜Eを使用し、クリーニングを施したマイクロチップの使用履歴としては上述のカテゴリーi)〜v)の分析に供したマイクロチップである。クリーニング液B 〜Eのクリーニング効果を、マイクロチップの使用履歴毎に効果の程度をまとめた。なお、「顕著な効果あり」は、回復率が50%以上であった場合をいい、「効果あり」は、回復率が25〜50%であった場合をいい、「有意な効果なし」は、回復率が25%以下であった場合をいう。当業者であれば、表2をもとに、マイクロチップの使用履歴に応じて適当なクリーニング液の組成を選択することが可能である。   Further, the number of specimens was increased to 427, and the cleaning method of the present invention was similarly performed. Table 2 shows an outline of the cleaning method of the microchip according to the present invention. B to E are used as the cleaning liquid, and the usage history of the cleaned microchip is the microchip subjected to the analysis in the above categories i) to v). The cleaning effects of cleaning liquids B to E were summarized for each microchip usage history. “Remarkable effect” means that the recovery rate is 50% or more, “Effective” means that the recovery rate is 25 to 50%, and “No significant effect” means In this case, the recovery rate is 25% or less. A person skilled in the art can select an appropriate cleaning liquid composition based on the microchip usage history based on Table 2.

Claims (8)

マイクロ流体デバイスに形成された流路であって、ポリマー皮膜を有する表面を有し、且つ核酸及び/又はタンパク質を含む試料が接触した流路を、
25℃において少なくとも同体積の水への溶解性を有する有機溶媒のみからなるクリーニング液、又は50体積%以上の前記有機溶媒を緩衝液中に含むクリーニング液に接触させることによってクリーニングする、マイクロ流体デバイスのクリーニング方法。
A flow path formed in a microfluidic device, the flow path having a surface having a polymer film and contacting a sample containing nucleic acid and / or protein,
A microfluidic device for cleaning by bringing it into contact with a cleaning liquid consisting only of an organic solvent having solubility in at least the same volume of water at 25 ° C. or a cleaning liquid containing 50% by volume or more of the organic solvent in a buffer solution Cleaning method.
前記緩衝液のpHが8〜10である、請求項1に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the buffer solution has a pH of 8 to 10. 前記緩衝液中に3〜8Mのタンパク質変性剤をさらに含む、請求項1又は2に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1 or 2, further comprising a protein denaturant of 3 to 8M in the buffer solution. 前記緩衝液のpHが2〜4である、請求項1に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the buffer solution has a pH of 2 to 4. 25℃において少なくとも同体積の水への溶解性を有する有機溶媒のみからなるか、又は50体積%以上の前記有機溶媒を緩衝液中に含む、マイクロ流体デバイスクリーニング液。   A microfluidic device cleaning solution comprising only an organic solvent having solubility in at least the same volume of water at 25 ° C. or containing 50% by volume or more of the organic solvent in a buffer solution. 前記緩衝液のpHが8〜10である、請求項5に記載のクリーニング液。   The cleaning liquid according to claim 5, wherein the buffer has a pH of 8 to 10. 前記緩衝液中に3〜8Mのタンパク質変性剤をさらに含む、請求項5又は6に記載のクリーニング液。   The cleaning liquid according to claim 5 or 6, further comprising a protein denaturing agent of 3 to 8M in the buffer. 前記緩衝液のpHが2〜4である、請求項5に記載のクリーニング液。   The cleaning liquid according to claim 5, wherein the buffer has a pH of 2 to 4.
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