JP6385956B2 - 生体試料の液滴から標的物質を分離するための装置および方法 - Google Patents

生体試料の液滴から標的物質を分離するための装置および方法 Download PDF

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Description

政府援助に対する参照：本発明は、ＡＲＭＹ／ＭＲＭＣによって授与されたＷ８１ＸＷＨ−９−１−０１９２の下、米国政府支援によってなされた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
本発明は、生体試料の調製に関し、具体的には、生体試料から標的分画を抽出するための装置および方法に関する。
複合生体試料からＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質を分離するための方法は、分子生物学における最も重要なステップの一部である。しかし、これらの方法は、しばしば、生体試料処理の作業流れの中で見過ごされる。下流側での分析技術の処理能力が向上するにつれて、試料調製方法は、全体処理能力における阻害因子となってきている。試料調製に最も使用される方法の多くは、非常に時間がかかり、基質結合、複数の洗浄ステップ、希釈、または試料の損失や検定時間における劇的な増大の結果となり得る他のプロセスを含む多くのステップを含み得る。
官能性常磁性粒子（ＰＭＰ）を使用して対象の検体を分離する能力は、さまざまなプラットフォームにわたって分離方法の有用性を拡張させてきた。ＰＭＰの利点の１つは、作動および検体分離に必要とされるのは磁石のみであるため、粒子が、数多くのシステム構成内で使用できる柔軟性を有することである。対象の検体を所与の試料から分離する方法は、さらに、２つの基本的な方法に分割され得る。第１に、ＰＭＰを用いるための現在の主な方法では、ＰＭＰは、流体が基質上に流されてバックグラウンドの試料およびあらゆる汚染物質を除去する間、固定して保たれる。この広く使用される方法の限界は、元の投与試料の損失を含み、それによって１つの試料につき１回の効果的な分離しか可能にせず、また、希釈による試料の調製技術の非効率性を含み、それによって汚染物質を効果的に除去するために複数の洗浄を必要とし、作業の流れの長期化をまねく。第２に、近年の研究は、排除による方法を用いて対象の元の試料からＰＭＰを除去する能力を実証した。これらの方法は、一般に、重力または表面張力の支配を微少規模で活用して元の試料を配置し、装置の表面に沿ってＰＭＰを物理的に投与試料から引きずり出し、何らかの不混和相（たとえば空気または油）を通して第２の水相に入れる。これらの方法は、高い特異性および選択性で検体を分離する上で極めて効果的である。さらに、これらの方法は、分離がまたたく間に実行され得るため、それらの簡潔明快な作業流れに有益である。効果的であるけれども、これらの方法の問題は、これらの技術の製作および使用の両方をより大きく複雑化する可能性がある不混和流体（油）を必要とすること、および試料の摩擦による損失を結果として生じさせる、表面に沿って粒子を「引きずり出す」機能にある。
したがって、本発明の主な目的および特徴は、生体試料から標的分画を抽出するための装置および方法を提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、製作および実施が簡単である、生体試料から標的分画を抽出するための装置および方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的および特徴は、従来の装置／方法の標的分画の摩擦による損失を低減する、生体試料から標的分画を抽出するための装置および方法を提供することである。
本発明によれば、生体試料の液滴から標的物質を分離するための装置が提供される。標的物質は固相基質に結合されて、標的結合された固相基質を形成する。本装置は、複数の領域を有する上側表面を備えた下側プレートを含む。生体試料の液滴は、複数の領域の第１の部分上に受け入れ可能である。上側プレートは、下側プレートの上側表面に向けられ、その第１の部分上に受け入れられた生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置された下側表面を有する。上側プレートに隣接する力は、標的結合された固相基質を上側プレートの下側表面に向かって引き付ける。上側プレートおよび下側プレートの少なくとも１つは、生体試料の液滴内の標的結合された固相基質が力によって上側プレートの下側表面に引き寄せされる第１の位置から、標的結合された固相基質が力によって上側プレートの下側表面に隣接して引き寄せられ生体試料の液滴から分離される第２の位置へ平面に沿って移動可能である。
下側プレートの領域は親水性であり、下側プレートのこの領域の外側の上側表面の部分は、疎水性である。上側プレートの下側表面もまた、疎水性である。上側プレートは、第１の位置と第２の位置の間で軸方向に移動可能であり、または第１の位置と第２の位置の間で回転式に移動可能である。下側プレートの上側表面および上側プレートの下側表面は、所定の距離だけ離間される。
本発明の別の態様によれば、生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法が提供される。標的物質は固相基質に結合されて、標的結合された固相基質を形成する。本方法は、生体試料の液滴を下側プレートの上側表面の第１の領域に提供するステップと、上側プレートを下側プレートに対してその第１の領域に提供された生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置するステップとを含む。上側プレートは、下側プレートの上側表面に向けられた下側表面を有する。標的結合された固相基質は、力によって上側プレートの下側表面に向かって引き寄せられる。標的結合された固相基質は、力によって上側プレートの下側表面に隣接して保持される。上側プレートおよび下側プレートの少なくとも１つは、生体試料の液滴内の標的結合された固相基質が力によって上側プレートの下側表面に隣接して保持される第１の位置から、標的結合された固相基質が力によって上側プレートの下側表面に隣接して保持され生体試料の液滴から分離される第２の位置まで平面に沿って移移動される。本態様においては、第１の領域から離間した、下側プレートの上側表面の第２の領域に流体を提供するステップを含んでもよい。生体試料の液滴から分離された標的結合された固相基質は、下側プレートの上側表面の第２の領域で流体と混合される。
下側プレートの上側表面は、親水性である複数の領域を含むことができる。この領域の外側の下側表面の上側表面は、疎水性である。下側プレートの上側表面の第１の領域は親水性である。第１の領域は下側プレートの上側表面の複数の領域の１つである。第２の領域は下側プレートの上側表面の複数の領域の１つである。下側プレートの上側表面は複数の領域の外側の部分を有する。上側プレートの下側表面は、疎水性である。上側プレートは、長手方向軸に沿って第１の位置と第２の位置の間を移動し、または第１の位置と第２の位置の間で回転可能である。下側プレートの上側表面および上側表面の下側表面を所定の距離だけ離間させることが、企図される。
本発明のさらに別の態様によれば、生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法が提供される。標的物質は固相基質に結合されて、標的結合された固相基質を形成する。本方法は、生体試料の液滴を第１のプレートの表面の第１の領域に提供するステップを含む。流体が、第１のプレートの表面の第２の領域上に載せられる。第２の領域は、流体が第１のプレートの表面に沿って生体試料の液滴から隔てられるよう、第１の領域から離間されている。第２のプレートは、第１のプレートに対してその第１の領域上に載せられた生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置される。第２のプレートは、第１のプレートの表面に向かって向けられた疎水性表面を有する。標的結合された固相基質は、力によって第２のプレートの表面に向かって引き寄せられる。標的結合された固相基質は、力によって第２のプレートの表面に隣接して保持される。第１のプレートおよび第２のプレートの少なくとも１つは、生体試料の液滴内の標的結合された固相基質が力によって第２のプレートの表面に隣接して保持される第１の位置から、標的結合された固相基質が力によって第２のプレートの表面に隣接して保持され生体試料の液滴から分離される第２の位置まで平面に沿って移動される。
第１および第２の領域の外側の第１のプレートの表面の一部分は、疎水性である。第２のプレートは、長手方向軸に沿って第１の位置と第２の位置の間を移動し、または第１の位置と第２の位置の間で回転可能である。第２のプレートの表面は、第１のプレートの表面から所定の距離だけ離間される。力が磁気性のものであり、標的結合された固相基質は、第１のプレートおよび第２のプレートの少なくとも１つが第２の位置にある状態で、流体内に受け入れられることが意図される。本方法はまた、標的結合された固相基質を力から分離するステップを含むこともできる。
本明細書の添付の図は、本発明の好ましい構造を例示するものであり、上記の利点および特徴、ならびに例示された実施形態の以下の説明から容易に理解される他のものが、明確に例示される。
初期構成にある本発明による装置の断面図である。 第２の構成にある本発明による装置の断面図である。 第３の構成にある本発明の装置の断面図である。 第４の構成にある本発明の装置の等角図である。 第５の構成にある本発明の装置の断面図である。 第６の構成にある本発明の装置の断面図である。 第７の構成にある本発明の装置の断面図である。 第３の構成にある本発明の装置の上部平面図である。 作動中の本発明の装置の一部分を示す拡大された断面図である。 初期構成にある、本発明による装置の代替の実施形態の等角図である。 第２の構成にある図４の装置の等角図である。 第３の構成にある第４の装置の等角図である。 図５の線７−７に沿って切り取られた装置の断面図である。 初期構成にある、本発明による装置のさらに別の実施形態の断面図である。 第２の構成にある、本発明による装置の断面図である。 第３の構成にある、本発明による装置の断面図である。
図１〜３には、本発明による、培養細胞、組織試料および他の生体物質を含む複合生体試料から、ＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質などの標的分画を抽出し精製するための装置および方法が、参照番号１０によって示されている。装置１０は、上側表面１６および下側表面１８を有する下側の第１のプレート１４を含む。下記に説明されない限り、下側プレート１４の上側表面１６は、疎水性である。第１のプレート１４の上側表面１６は、縁２２によって画定された第１の領域２０を含み、それにより、第１の領域２０は、略円形の構成を有する。しかし、他の構成が、本発明の範囲内にあるように企図される。第１の領域２０は、選択された流体をこの上に空間的に保持することが意図され、これは下記に説明される。例として、第１の領域２０は親水性であることが企図される。あるいは、第１の領域２０は、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート１４の上側表面１６内にウエルの形態をとることができ、または３）第１の領域２０の周囲に延びる、選択された流体をこの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。
第１のプレート１４の上側表面１６は、さらに、それぞれ縁２８および３０によって画定された、第２の領域２４および第３の領域２６を含むことができ、それにより、第２の領域２４および第３の領域２６は、それぞれ、略円形の構成を有する。しかし、他の構成が、本発明の範囲内に入るように企図される。第２の領域２４および第３の領域２６それぞれは、選択された流体をこれらの上に空間的に保持することが意図され、これは、下記に説明される。例として、第２の領域２４および第３の領域２６それぞれは、親水性であることが企図される。あるいは、第２の領域２４および第３の領域２６それぞれが、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート１４の上側表面１６内にウエルの形態をとることができ、または３）第２の領域２４および第３の領域２６の周囲に延びる、選択された流体をこれらの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。さらに、第１の領域２０、第２の領域２４、および第３の領域２６それぞれの外側の第１のプレート１４の上側表面１６の部分は、疎水性領域３２を画定する。
装置１０はさらに、上側表面４２および下側表面４４それぞれを有する上側の第２のプレート４０を含む。下記に説明されない限り、第２のプレート４０の下側表面４４は、疎水性である。磁石４６が、第２のプレート４０の上側表面４２によって支持される。磁石４６は、磁石が第２のプレート４０の上側表面４２に隣接する第１の位置と、第２のプレート４０の上側表面４２から軸方向に離間された第２の位置との間で軸方向に移動可能であることが企図され、その理由は下記に説明される。
装置１０を利用して、生体試料３６からＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、全細胞、および／またはそのようなものの標的分画を抽出することが意図される。知られているように、生体試料３６は、溶解物、体液、法医学試料、および／または生体汚染などの望ましくない物質３８を含み得る。分画の抽出のための生体試料３６を調製するために、適切な試薬が、生体試料３６に加えられ、分画が試薬内の固相基質と結合して分画結合された固相基質３８を形成するように混合される。固相基質が、対応する力に引き付けられることが企図される。たとえば、固相基質は、対応する磁場に引き付けられる常磁性体でよい。重力、光学力、超音波作動力またはそのようなものなどの他の非磁気的機構が、本発明の範囲内にあるように企図される。
試薬と混合された後、生体試料３６の液滴３３が、第１の領域２０上に、マイクロピペットまたはそのようなものなどの任意の従来の手法で載せられる。あるいは、生体試料３６が第１の領域２０内に流れることを可能にするために第１の領域２０と連通する出口を有するチャネルを第１のプレート１４内に設けることが、企図される。加えて、第１の試薬（たとえば、洗浄液、二次抗体など）の液滴３５が、第２の領域２４上に載せられ、第２の試薬の液滴３７が、第３の領域２６上に載せられる。液滴３３、３５、および３７の体積はほぼ等しくなることが企図される。第１の領域２０、第２の領域２４、および第３の領域２６それぞれの親水性質は、これらの上に液滴３３、３５、および３７をとどめるように作用することが理解され得る。加えて、第１のプレート１４の上側表面１６の疎水性領域３２は、さらに、液滴３３、３５および３７を、第１の領域２０、第２の領域２４、および第３の領域２６それぞれの上に保持するように作用する。
液滴３３、３５および３７を第１の領域２０、第２の領域２４、および第３の領域２６それぞれの上に載せた後、この下側表面４４が、液滴３３、３５、および３７に近接近するまたはこれと接触するように、また、磁石４６が、第１のプレート１４の上側表面１６の第１の領域２０と軸方向に位置合わせされるように、第２のプレート４０が配置される（図１Ａ）。第２のプレート４０の下側表面４４は、第１のプレート１４の上側表面１６から所定の距離を離して維持され、それにより、液滴３３、３５および３７は、この略円筒状の形状を維持し、潰されない。
上述したように、第２のプレート４０が配置された状態で、磁石４６は、第２のプレート４０の上側表面４２に隣接して配置され、分画結合された固相基質３８を磁気的に引き付け、それにより、分画結合された固相基質３８は、第２のプレート４０の下側表面４４に向かって引き寄せられる（図１Ｂ）。液滴３３内のあらゆる望ましくない（結合されていない）材料が、第１のプレート１４の上側表面１６に向かって自由に降下する。その後、第１のプレート１４を固定状態にしたまま、第２のプレート４０は、軸方向に向けて第１の方向に移動される（図１Ｃ）。第２のプレート４０の下側表面４４の疎水性質は、第２のプレート４０が液滴３３、３５、および３７に接着することを防止し、それによって、液滴３３、３５および３７が、第２のプレート４０が軸方向に移動されるときにこれらの完全性を維持することを確実にする。第２のプレート４０が移動されるとき、磁石４６は、分画結合された固相基質３８を第２のプレート４０の下側表面４４に引き付けて保持し、それによって、分画結合された固相基質３８が、液滴３３の外側周囲に到達したときに液滴３３の表面張力を破ることを可能にする。第２のプレート４０は、引き続き第１の方向に移動され、それにより、磁石４６は、第１のプレート１４の上側表面１６の第２の領域２４と軸方向に位置合わせされる（図１Ｄ）。分画結合された固相基質３８は、磁石４６を第２のプレート４０の上側表面４２から離して軸方向に移動させるだけで、第２の領域２４上の液滴３５内に沈殿されてよく（図１Ｅ）、それによって分画結合された固相基質３８を磁石４６の磁気力から自由にする。分画結合された固相基質３８のすべてが、液滴３５内に保持されることを確実にするために、第１のプレート１４、すなわち磁石４６は、磁石４６を第２のプレート４０の上側表面４２から離すように軸方向に移動させる前に、液滴３５を過ぎるようにスライド移動される。より詳細には、第１のプレート１４および第２のプレート４０の相対移動は、液滴３５内にクエット流れを引き起こし、それにより、液滴３５はそれ自体内で混ざる（図３）。加えて、液滴３５の後端３９の表面張力が、分画結合された固相基質３８を第２のプレート４０の疎水性の下側表面４４から引き離す。
分画結合された固相基質３８を液滴３７内に移動させるために、磁石４６が、第１のプレート１４の上側表面１６の第２の領域２４と軸方向に位置合わせして、第２のプレート４０の上側表面４２に隣接して再配置される。上述したように、磁石４６が再配置された状態で、磁石４６は、分画結合された固相基質３８を磁気的に引き付け、それにより、分画結合された固相基質３８は、第２のプレート４０の下側表面４４に向かって引き寄せられる（図１Ｄ）。第１のプレート１４を固定状態にしたまま、第２のプレート４０は、軸方向に向けて第１の方向に移動される。第２のプレート４０が移動されるとき、磁石４６は、分画結合された固相基質３８を第２のプレート４０の下側表面４４に引き付けて保持し、それによって、分画結合された固相基質３８が、液滴３５の外側周囲に到達したときに液滴３５の表面張力を破ることを可能にする。第２のプレート４０は、引き続き第１の方向に移動され、それにより、磁石４６は、第１のプレート１４の上側表面１６の第３の領域２６と軸方向に位置合わせされる（図１Ｆ）。磁石４６が第１のプレート１４の上側表面１６の第３の領域２６と軸方向に位置合わせされた状態で、磁石４６は、第２のプレート４０の上側表面４２から離れて軸方向に移動され（図１Ｇ）、それによって分画結合された固相基質３８を第３の領域２６上の液滴３７内で自由にする。説明されたように、分画結合された固相基質３８は、次いで、受動的に液滴３７内に混合させられる。分画結合された固相基質３８のビードすべてが、液滴３７内に保持されることを確実にするために、第１のプレート１４、すなわち磁石４６は、磁石４６を第２のプレート４０の上側表面４２から離すように軸方向に移動させる前に、液滴３７を過ぎるようにスライド移動される。より詳細には、第１のプレート１４および第２のプレート４０の相対移動は、液滴３７内にクエット流れを引き起こし、それにより、液滴３７はそれ自体内で混ざる。加えて、液滴３７の後端の表面張力が、分画結合された固相基質３８を第２のプレート４０の疎水性の下側表面４４から引き離す。
装置１０の上記の説明は、本発明の例にすぎないことが理解され得る。装置１０に対するさまざまな改変が、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。例として、第１のプレート１４が、第２のプレート４０に対して軸方向に移動可能であることが企図され、第１のプレートのそのような移動（または第１のプレート１４および第２のプレート４０それぞれの移動の組み合わせ）の結果、液滴３３、３５、および３７は、磁石４６と位置合わせされ、その理由は上述されている。さらに、ユーザが、分画結合された固相基質３８の追加の洗浄などの、追加の（またはより少ない）処理ステップを分画結合された固相基質３８上にもたらすことを可能にするために、第１のプレート１４の上側表面１６上に追加の（またはより少ない）親水性領域を提供することが企図される。さらに、第１のプレート１４の上側表面１６は、親水性領域の配列を含むことができ、磁石の対応する配列が、第２のプレート４０上に支持され得る。その結果、本発明の方法論による複数の抽出作動が、単一の装置１０を利用することで同時に行われ得る。そのような配置では、親水性領域の各々の「セット」を配列内の他のセットから効果的に分離するために親水性領域の各々の「セット」の周りに壁またはフェンスを提供することが企図され、それによってセット間の潜在的な二次汚染を防止する。代替の実施形態では、磁石４６を第２のプレート４０に永久的に固着させることが企図される。したがって、磁石４６を第２のプレート４０の上側表面４２から離して軸方向に移動させて分画結合された固相基質３８を対応する液滴内に解放する代わりに、第２のプレートは、液滴との接触から取り外されるだけでよい。第２のプレート４０が液滴から係合解除された状態で、分画結合された固相基質３８は、所望の液滴内に受動的に混合させられる。第２のプレート４０の下側表面４４は疎水性であるため、液滴は、これに接着せず、したがって液滴がこれらの完全性を維持することを可能にすることが留意される。
図４〜７には、本発明による装置の代替的実施形態が、参照番号６０によって示されている。装置６０は、上側表面７４および下側表面７６を有する下側の第１のプレート７２を含む。第１のプレート７２は、中心と、直径と、外側縁７８によって画定された略円形の構成とを有する。支持体７９が、第２のプレート１０４をこの上で回転式に支持するために第１のプレート７２の中心から離れて軸方向に延びる。下記に説明されない限り、第１のプレート７２の上側表面７４は疎水性である。第１のプレート７２の上側表面７４は、縁８２によって画定された第１の領域８０を含み、それにより、第１の領域８０は、略円形の構成を有する。第１の領域８０の中心は、第１のプレート７２の中心８８から所定の径方向距離にある。第１の領域８０は、選択された流体をこの上に空間的に保持することが意図され、これは下記に説明される。例として、第１の領域８０が親水性であることが企図される。あるいは、第１の領域８０は、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート７２の上側表面７４内にウエルの形態をとることができ、または３）第１の領域８０の周囲に延びる、選択された流体をこの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。
第１のプレート７２の上側表面７４は、さらに、それぞれ縁９４および９６によって画定された、第２の領域９０および第３の領域９２を含むことができ、それにより、第２の領域９０および第３の領域９２それぞれは、略円形の構成を有する。第２の領域９０および第３の領域９２それぞれの中心は、第１のプレート７２の中心８８から、所定の径方向距離だけ離間される。第２の領域９０および第３の領域９２それぞれは、選択された流体をこれらの上に空間的に保持することが意図され、これは下記に説明される。例として、第２の領域９０および第３の領域９２それぞれは親水性であることが企図される。あるいは、第２の領域９０および第３の領域９２それぞれは、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート７２の上側表面７４内にウエルの形態をとることができ、または３）第２の領域９０および第３の領域９２の周囲に延びる、選択された流体をこれらの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。第１の領域８０、第２の領域９０、および第３の領域９２それぞれの外側の第１のプレート７２の上側表面７４の部分は、疎水性領域１０２を画定する。
第２のプレート１０４は、中心と、第１のプレート７２の直径とほぼ等しい直径と、上側表面１０６および下側表面１０８とを有する。上側の第２のプレート１０４は、第１のプレート７２に対して離間されて支持体７９によって回転可能に支持され、それにより、第２のプレート１０４の中心は、第１のプレート７２の中心と軸方向に位置合わせされる。第２のプレート１０４の下側表面１０８は、疎水性である。磁石１１０が、第２のプレートの中心から所定の径方向距離だけ径方向に離間された場所に、第２のプレート１０４の上側表面１０６によって支持される。磁石１１０は、磁石１１０が第２のプレート１０４の上側表面１０６に隣接する第１の位置と、第２のプレート１０４の上側表面１０６から軸方向に離間された第２の位置との間で軸方向に移動可能であり、その理由は下記に説明される。
生体試料３６から標的分画を抽出するために、生体試料３６の液滴１１２が、第１の領域８０上に、マイクロピペット１１３またはそのようなものなどの任意の従来の手法で載せられる（図４）。あるいは、生体試料３６が第１の領域８０内に流されることを可能にするために第１の領域８０と連通する出力部を有するチャネルを第１のプレート７２内に設けることが企図される。加えて、第１の試薬（たとえば、洗浄液、二次抗体など）の液滴１１４が、第２の領域９０上に載せられ、第２の試薬の液滴１１６が、第３の領域９２上に載せられる。液滴１１２、１１４および１１６の体積はほぼ等しくなることが企図される。この下側表面１０８が、液滴１１２、１１４、および１１６に近接近するまたはこれと接触するように、また、磁石１１０が、第１のプレート７２の上側表面７４の第１の領域８０と軸方向に位置合わせされるように、第２のプレート１０４が配置される。第２のプレート１０４の下側表面１０８は、支持体７９によって第１のプレート７２の上側表面７４から所定の距離を離して維持され、それにより、液滴１１２、１１４および１１６は、これらの略円筒状の形状を維持し、潰されない。
上述したように第２のプレート１０４が配置された状態で、磁石１１０は、分画結合された固相基質３８を磁気的に引き付け、それにより、分画結合された固相基質３８は、第２のプレート１０４の下側表面１０８に向かって引き寄せられる。第１のプレート７２を固定状態にしたまま、第２のプレート１０４は、軸方向に第１の方向に回転される（図５および７）。第２のプレート１０４が移動されるとき、磁石１１０は、分画結合された固相基質３８を第２のプレート１０４の下側表面１０８に引き付けて保持し、それによって、分画結合された固相基質３８が、液滴１１２の外側周囲に到達したときに液滴１１２の表面張力を破ることを可能にする。第２のプレート１０４は、引き続き第１の方向に移動され、それにより、磁石１１０は、第１のプレート７２の上側表面７４の第２の領域９０と軸方向に位置合わせされる。分画結合された固相基質３８は、磁石１１０を第２のプレート１０４の上側表面７４から離すように軸方向に移動させるだけで、第２の領域９０上の液滴１１４内に沈殿され得る。分画結合された固相基質３８のすべてが、液滴１１４内に保持されることを確実にするために、第２のプレート１０４、すなわち磁石１１０は、磁石１１０を第２のプレート１０４の上側表面１０６から離すように軸方向に移動させる前に、液滴１１４を過ぎるようにスライド移動される。より詳細には、第１のプレート７２および第２のプレート１０４の相対移動は、液滴１１４内にクエット流れを引き起こし、それにより、液滴１１４はそれ自体内で混ざる。加えて、液滴１１４の後端の表面張力は、分画結合された固相基質３８を第２のプレート１０４の疎水性の下側表面１０８から引き離す。
分画結合された固相基質３８を液滴１１６内に移動させるために、磁石１１０は、第１のプレート７２の上側表面７４の第２の領域９０と軸方向に位置合わせして、第２のプレート１０４の上側表面１０６に隣接して再配置される。上述したように、磁石１１０が再配置された状態で、磁石１１０は、分画結合された固相基質３８を磁気的に引き付け、それにより、分画結合された固相基質３８は、第２のプレート１０４の下側表面１０８に向かって引き寄せられる。第１のプレート７２を固定状態にしたまま、第２のプレート１０４は、第１の方向に回転される。第２のプレート１０４が移動されるとき、磁石１１０は、分画結合された固相基質３８を第２のプレート１０４の下側表面１０８に引き付けて保持し、それによって、分画結合された固相基質３８が、液滴１１４の外側周囲に到達したときに液滴１１４の表面張力を破ることを可能にする。第２のプレート１０４は、引き続き第１の方向に移動され、それにより、磁石１１０は、第１のプレート７２の上側表面７４の第３の領域９２と軸方向に位置合わせされる。磁石１１０が第１のプレート１０４の上側方面１０６の第３の領域９２と軸方向に位置合わせされた状態で、磁石１１０は、第２のプレート１０４の上側表面１０６から離れて軸方向に移動され、それによって分画結合された固相基質３８を第３の領域９２上の液滴１１６内に沈殿する。上述したように、分画結合された固相基質３８は、次いで、受動的に液滴１１６内に混合させられる。液滴１１６は、マイクロピペット１３９などによって（図６）、さらなる処理のために取り外され得る。
装置６０の上記の説明は、本発明の例にすぎないことが理解され得る。装置６０に対するさまざまな改変が、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。例として、第１のプレート７２が、第２のプレート１０４に対して移動可能であることが企図され、第１のプレート７２のそのような移動（または第１のプレート７２および第２のプレート１０４それぞれの移動の組み合わせ）の結果、液滴１１２、１１４、および１１６は、磁石４６と位置合わせされ、その理由は上述されている。さらに、ユーザが、分画結合された固相基質３８の追加の洗浄などの、追加の（またはより少ない）処理ステップを分画結合された固相基質３８上にもたらすことを可能にするために、第１のプレート７２の上側表面７４上に追加の（またはより少ない）親水性領域を設けることが企図される。さらに、第１のプレート７２の上側表面７４は、この上に円周上に離間された親水性領域の配列と、第２のプレート１０４上に支持される磁石の対応する配列とを含むことができる。その結果、本発明の方法論による複数の抽出作動は、単一の装置６０を利用することで同時に行われ得る。そのような配置では、親水性領域の各々の「セット」を配列内の他のセットから効果的に分離するために親水性領域の各々の「セット」の周りに壁またはフェンスを設けることが企図され、それによってセット間の潜在的な二次汚染を防止する。代替の実施形態では、磁石１１０を第２のプレート１０４に永久的に固着させることが企図される。したがって、磁石１１０を第２のプレート１０４の上側表面１０６から離すように軸方向に移動させて分画結合された固相基質３８を対応する液滴内に解放する代わりに、第２のプレート１０４は、液滴との接触から取り外されるだけである。第２のプレート１０４が液滴から係合解除された状態で、分画結合された固相基質３８は、所望の液滴内に受動的に混合させられる。第２のプレート１０４の下側表面１０８は疎水性であるため、液滴は、これに接着せず、したがって液滴がこれらの完全性を維持することを可能にすることが留意される。
図８〜１０には、本発明による装置のさらに別の実施形態が、参照番号１２０によって示されている。装置１２０は、上側表面１２６および下側表面１２８を有する下側の第１のプレート１２４を含む。下記に説明されない限り、下側プレート１２４の上側表面１２６は疎水性である。第１のプレート１２４の上側表面１２６は、縁１３２によって画定された第１の領域１３０を含み、それにより、第１の領域１３０は、略円形の構成を有する。しかし、他の構成が、本発明の範囲内にあるように企図される。第１の領域１３０は、選択された流体をこの上に空間的に保持することが意図され、これは下記に説明される。例として、第１の領域１３０は親水性であることが企図される。あるいは、第１の領域１３０は、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート１２４の上側表面１２６内にウエルの形態をとることができ、または３）第１の領域１３０の周囲に延びる、選択された流体をこの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。
第１のプレート１２４の上側表面１２６は、さらに、対応する縁１３８によって画定された第２の領域１３４を含むことができ、それにより、第２の領域１３４は、略円形の構成を有する。しかし、他の構成が、本発明の範囲内に入るように企図される。第２の領域１３４は、選択された流体をこの上に空間的に保持することが意図され、これは、下記に説明される。例として、第２の領域１３４は、親水性であることが企図される。あるいは、第２の領域１３４は、１）さまざまな外形構成を利用することができ、２）第１のプレート１２４の上側表面１２６内にウエルの形態をとることができ、３）第２の領域１３４の周囲に延びる、選択された流体をこの上に空間的に保持するための壁を含むことができることが理解され得る。上述された理由のため、本発明の範囲から逸脱することなく、追加の親水領域が、第１のプレート１２４の上側表面１２６上に提供され得る。第１の領域１３０および第２の領域１３４それぞれの外側の第１のプレート１２４の上側表面１２６の部分は、疎水性領域１３６を画定する。
装置１２０は、さらに、上側プレートまたはスライド１４０を含み、上側プレートまたはスライド１４０は、第１のプレート１２４の上側表面１２６に対してほぼ垂直な長手方向軸に沿って延び、上側表面１４２と、略凸状の下側表面１４４と、これらの間の外面１４６とによって画定される。スライド１４０の外面１４６は、略円形の縁１４８においてスライド１４０の下側表面１４４と交わる。縁１４８は、本発明の範囲から逸脱することなく他の構成を有することができることが理解され得る。スライド１４０は、さらに、この下側表面１４４の全体および重複縁１４８を覆う疎水性テープ１５０を含む。テープ１５０は、スライド１４０の下側表面１４４を疎水性にするが、その理由は下記に説明される。スライド１４０は、さらに、スライド１４０の長手方向軸に沿って、上側表面１４２から下側表面１４４に向かって延びる磁石受け入れ通路１５２を含む。通路１５２は、スライド１４０の下側表面１４４に近接近する端部表面１５４において終端する。通路１５２は、磁石１５６をこの中に摺動式に受け入れるように適合される。磁石１５６は、磁石１５６が端部表面１５４に隣接する第１の位置と、端部表面１５４から軸方向に離間された第２の位置との間で軸方向に移動可能であることが意図され、その理由は、下記に説明される。磁石１５６は、通路１５２と共に第１の位置と第２の位置の間を、機械的手段、真空、磁気力またはそのようなものなどによって任意の従来のやり方で移動され得る。
生体試料３６から標的分画を抽出するために、生体試料３６の液滴１６０が、第１の領域１３０上に、マイクロピペットまたはそのようなものなどの任意の従来の手法で載せられる。加えて、所望の試薬の液滴１６２が、第２の領域１３４上に載せられる。液滴１６０および１６２の体積はほぼ等しくなることが企図される。スライド１４０は、この下側表面１４４上のテープ１５０が、液滴１６０および１６２に近接近するまたはこれと接触するように、また、第１の位置にある磁石１５６が、第１のプレート１２４の上側表面１２６の第１の領域１３０と軸方向に位置合わせされるように配置される。スライド１４０の下側表面１４４、すなわちテープ１５０は、第１のプレート１２４の上側表面１２６から所定の距離を離して維持され、それにより、液滴１６０および１６２は、これらの略円筒状の形状を維持し、潰されない（図８）。
上述したようにスライド１４０が配置された状態で、磁石１５６は、分画結合された固相基質３８を磁気的に引き付け、それにより、分画結合された固相基質３８は、スライド１４０の下側表面１４４に向かって引き寄せられる。第１のプレート１２４を固定状態にしたまま、スライド１４０は、軸方向に第１の方向に移動される（図９）。スライド１４０が移動されるとき、磁石１５６は、分画結合された固相基質３８をテープ１５０、すなわちスライドの下側表面１４４に引き付けて保持し、それによって、分画結合された固相基質３８が、液滴１６０の外側周囲に到達したときに液滴１６０の表面張力を破ることを可能にする。スライド１４０は、引き続き第１の方向に移動され、それにより、磁石１５６は、第１のプレート１２４の上側表面１２６の第２の領域１３４と軸方向に位置合わせされる（図１０）。分画結合された固相基質３８は、磁石１５６を端部表面１５４から離してスライド１４０の上側表面１４２に向かって移動させるだけで、第２の領域１３４上の液滴１６２内に沈殿され得る。分画結合された固相基質３８のすべてが、液滴１６２内に保持されることを確実にするために、スライド１４０、すなわち磁石１５６は、磁石１５６を端部表面１５４から離して軸方向に移動させる前に、液滴１６２を過ぎるように軸方向にスライド移動され得る。より詳細には、第１のプレート１２４およびスライドの相対移動は、液滴１６２内にクエット流れを引き起こし、それにより、液滴１６２はそれ自体内で混ざる。加えて、液滴１６２の後端の表面張力が、分画結合された固相基質３８をスライド１４０の下側表面１４４上の疎水性テープ１５０から引き離す。
さらに、第２の領域１３４の下方の、第１のプレート１２４の下側表面１２８に隣接する場所に、磁石１５６と反対の極性を有して配向された第２の磁石１６６を設けることが企図される。したがって、上述した、分画結合された固相基質３８の液滴１６２の解放時、分画結合された固相基質３８は、第２の磁石１６６との強力な親和性を有する。これは、さらに、分画結合された固相基質３８に極性を切り替えさせる。第２の磁石１６６の磁気力が、分画結合された固相基質３８を第１のプレート１２４の上側表面１２６に向かって引き付けるように作用するとき、磁石１５６は、反対極性の反発力として作用し、それによって分画結合された固相基質３８をスライド１４０の下側表面１４４から離れるように押し進める。
装置１２０の上記の説明は、本発明の例にすぎないことが理解され得る。装置１２０に対するさまざまな改変が、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。例として、第１のプレート１２４が、スライド１４０に対して軸方向に移動可能であることが企図され、第１のプレート１２４（または第１のプレート１２４およびスライド１４０の移動の組み合わせ）のそのような移動の結果、液滴１６０および１６２は、磁石１５６と位置合わせされ、その理由は上述されている。さらに、ユーザが、分画結合された固相基質３８の追加の洗浄などの、追加の（またはより少ない）処理ステップを分画結合された固相基質３８上にもたらすことを可能にするために、第１のプレート１２４の上側表面１２６上に追加の（またはより少ない）親水性領域を提供することが企図される。さらに、第１のプレート１２４の上側表面１２６は、この上に円周上に離間された親水性領域の配列と、スライド１４０の対応する配列とを含むことができる。その結果、本発明の方法論による複数の抽出作動が、単一の装置１２０を利用することで同時に行われ得る。そのような配置では、親水性領域の各々の「セット」を配列内の他のセットから効果的に分離するために親水性領域の各々の「セット」の周りに壁またはフェンスを設けることが企図され、それによってセット間の潜在的な二次汚染を防止する。
本発明を実施するさまざまな形態が、特に、本発明とみなされる主題を支持し、明確に特許請求する特許請求の範囲内に入ることが企図される。

Claims (23)

  1. 生体試料の液滴から標的物質を分離するための装置であって、前記標的物質が、固相基質に結合されて標的結合された固相基質を形成し、前記装置が、
    複数の領域を有する上側表面を有し、前記生体試料の液滴が前記領域の第１の部分上に受け入れられる下側プレートと、
    該下側プレートの前記上側表面に向けられ、前記第１の部分上に受け入れられた前記生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置された下側表面を有する上側プレートと、
    前記標的結合された固相基質を前記上側プレートの前記下側表面に向かって引き付ける、該上側プレートに隣接する力と、
    を備え、
    前記上側プレートおよび前記下側プレートの少なくとも１つが、前記生体試料の液滴内の前記標的結合された固相基質が前記力によって前記上側プレートの前記下側表面に引き寄せられる第１の位置から、前記標的結合された固相基質が前記力によって前記上側プレートの前記下側表面に隣接して引き寄せられ前記生体試料の液滴から分離される第２の位置へ平面に沿って移動可能である、生体試料の液滴から標的物質を分離するための装置。
  2. 前記下側プレートの前記領域が親水性である、請求項１に記載の装置。
  3. 前記下側プレートの前記領域の外側の前記上側表面の部分が疎水性である、請求項１または請求項２に記載の装置。
  4. 前記上側プレートの前記下側表面が疎水性である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。
  5. 前記上側プレートが、前記第１の位置と第２の位置との間で軸方向に移動可能である、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
  6. 前記上側プレートが、前記第１の位置と第２の位置の間で回転可能である、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
  7. 前記下側プレートの前記上側表面および前記上側プレートの前記下側表面が、所定の距離だけ離間される、請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
  8. 生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法であって、前記標的物質が、固相基質に結合されて標的結合された固相基質を形成し、前記方法が、
    前記生体試料の液滴を下側プレートの上側表面の第１の領域に提供するステップと、
    前記下側プレートの前記上側表面に向けられた下側表面を有する上側プレートを前記下側プレートに対して前記第１の領域に提供された前記生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置するステップと、
    前記標的結合された固相基質を前記上側プレートの前記下側表面に向かって力によって引き寄せるステップと、
    前記標的結合された固相基質を前記力によって前記上側プレートの前記下側表面に隣接して保持するステップと、
    前記下側プレートおよび前記上側プレートの少なくとも１つを、前記生体試料の液滴内の前記標的結合された固相基質が前記力によって前記上側プレートの前記下側表面に隣接して保持される第１の位置から、前記標的結合された固相基質が前記力によって前記上側プレートの前記下側表面に隣接して保持され前記生体試料の液滴から分離される第２の位置まで平面に沿って移動させるステップと、を含む、生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法。
  9. 前記第１の領域から離間した、前記下側プレートの前記上側表面の第２の領域に流体を提供するステップを含み、
    前記生体試料の液滴から分離された前記標的結合された固相基質が、前記下側プレートの前記上側表面の前記第２の領域で前記流体と混合される請求項８に記載の方法。
  10. 前記下側プレートの前記上側表面の前記第１の領域が親水性である、請求項８または請求項９に記載の方法。
  11. 前記下側プレートの前記上側表面が親水性の複数の領域を含み、前記第１の領域が前記下側プレートの前記上側表面の前記複数の領域の１つであり、前記第２の領域が前記下側プレートの前記上側表面の前記複数の領域の１つである、請求項９に記載の方法。
  12. 前記下側プレートの前記上側表面が前記複数の領域の外側の部分を有し、前記下側プレートの前記上側表面における前記複数の領域の外側の部分が疎水性である、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記上側プレートの前記下側表面が疎水性である、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の方法。
  14. 前記上側プレートが、長手方向軸に沿って前記第１の位置と第２の位置との間を移動する、請求項８から請求項１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記上側プレートが、前記第１の位置と第２の位置の間で回転可能である、請求項８から請求項１３のいずれかに記載の方法。
  16. 前記下側プレートの前記上側表面および前記上側プレートの下側表面を所定の距離だけ離間させる追加のステップを含む、請求項８から請求項１５のいずれかに記載の方法。
  17. 生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法であって、前記標的物質が、固相基質に結合されて標的結合された固相基質を形成し、前記方法が、
    前記生体試料の液滴を第１のプレートの表面の第１の領域に提供するステップと、
    流体を、該流体が前記第１のプレートの前記表面に沿って前記生体試料の液滴から隔てられるよう前記第１の領域から離間されている前記第１のプレートの前記表面の第２の領域上に載せるステップと、
    前記第１のプレートの前記表面に向けられた疎水性表面を有する第２のプレートを、前記第１のプレートに対して前記第１の領域上に載せられた前記生体試料の液滴に接触する間隔をあけて配置するステップと、
    前記標的結合された固相基質を前記第２のプレートの前記表面に向かって力によって引き寄せるステップと、
    前記標的結合された前記固相基質を前記力によって前記第２のプレートの前記表面に隣接して保持するステップと、
    前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの少なくとも１つを、前記生体試料の液滴内の前記標的結合された固相基質が前記力によって前記第２のプレートの前記表面に隣接して保持される第１の位置から、前記標的結合された固相基質が前記力によって前記第２のプレートの前記表面に隣接して保持され前記生体試料の液滴から分離される第２の位置まで平面に沿って移動させるステップと、を含む、生体試料の液滴から標的物質を分離するための方法。
  18. 前記第１の領域および第２の領域の外側の前記第１のプレートの前記表面の部分が疎水性である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記第２のプレートが、長手方向軸に沿って前記第１の位置と第２の位置との間を移動する、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
  20. 前記第２のプレートが、前記第１の位置と第２の位置との間で回転可能である、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
  21. 前記第２のプレートの前記表面を前記第１のプレートの前記表面から所定の距離だけ離間させる追加のステップを含む、請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の方法。
  22. 前記力が磁気である、請求項１７から請求項２１のいずれかに記載の方法。
  23. 前記標的結合された固相基質を前記力から分離する追加のステップを含む、請求項１７から請求項２２のいずれかに記載の方法。
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