KR20230152700A - 고처리량 모세관 전기영동을 위한 모세관 사이의 시스 채널 형성 - Google Patents
고처리량 모세관 전기영동을 위한 모세관 사이의 시스 채널 형성 Download PDFInfo
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Abstract
본원에 기술된 일부 구현예는 모세관 전기영동 기기와 함께 사용하기에 적합한 모세관 포함 카트리지에 관한 것이다. 본원에 기술된 구현예는 대체로 분리 모세관에 커플링된 전달 모세관을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 상기 전달 모세관은 샘플 저장소 및/또는 완충액 저장소에 배치되도록 구성될 수 있다. 상기 전달 모세관과 상기 분리 모세관의 시스 인터페이스를 통해 인가된 흡입은 이러한 저장소로부터 샘플/완충액을 흡인하여 상기 샘플/완충액을 상기 분리 모세관과 접촉시킬 수 있다. 상기 분리 모세관은 예를 들어 전위(즉, 전압)가 상기 분리 모세관에 인가될 때 상기 샘플 내에 함유된 분석물의 분리를 위해 구성될 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 특허 가출원 제63/156,655호의 이익을 주장하며, 이의 전체 개시내용은 본원에 참조로서 통합된다.
기술 분야
본원에 기술된 구현예는 대체적으로 모세관 전기영동에 관한 것이다. 일부 구현예에 따르면, 이차 모세관 또는 전달 모세관은 일차 모세관 또는 분리 모세관에 시약을 제공한다. 이는 분리 모세관을 그렇지 않을 경우 가능한 것보다 짧게 할 수 있음으로써, 샘플 처리량을 증가시킬 수 있다.
모세관 전기영동의 처리량은 분리 모세관의 길이의 함수이다. 모세관이 짧을수록, 주어진 전기장에 대한 검출기를 지나서 샘플이 이동하는 데 필요한 시간이 더 짧아진다. 따라서, 모세관이 보다 짧을수록, 주어진 시간 동안 보다 많은 샘플이 분석될 수 있다. 그러나, 많은 경우, 기존의 기기 시스템과의 호환성은 고정된 모세관 길이를 요구한다. 이러한 기하학적 제약을 감안하면, 짧은 모세관은 샘플 또는 다른 필요한 시약에 접근하기 어려울 수 있다. 따라서, 모세관 전기영동의 처리량을 개선할 필요가 있으며, 이는 특히 고정된 길이의 분리 모세관을 위해 설계된 기기에서 요구된다.
본원에 기술된 일부 구현예는 단백질과 같은 생물학적 물질 또는 분석물을 함유하는 샘플의 분리를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본원에 기술된 일부 구현예는 Mourice by ProteinSimple®과 같은 모세관 전기영동 기기와 함께 사용하기에 적합한 모세관 포함 카트리지에 관한 것이다. 그 전체 개시가 본원에 참조로서 포함되는, 2020년 10월 6일에 발행된 "모세관 전기영동, 등전점, 및 분자량 분석을 위한 시스템 및 방법(Systems and Method for Capillary Electrophoresis, Isoelectric Point, and Molecular Weigh Analysis)"이라는 제목의 미국 특허 제10,794,860호는 모세관 전기영동에 적합한, 적절한 모세관 전기영동 기기 및 카트리지의 추가적인 개시를 포함한다. 전기영동 기기에 사용되는 공지된 카트리지는 통상적으로 샘플의 로딩 및/또는 저장소로부터의 완충액 실행, 그리고 샘플에 함유된 분석물의 분리 모두에 사용되는 일정한 직경의 모세관을 포함한다. 본원에 기술된 구현예는 대체로 분리 모세관에 커플링된 전달 모세관을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 전달 모세관은 샘플 저장소 및/또는 완충액 저장소에 배치되도록 구성될 수 있다. 전달 모세관과 분리 모세관의 시스 인터페이스를 통해 인가되는 흡입은 이러한 저장소로부터 샘플/완충액를 흡인하고, 샘플/완충액를 분리 모세관과 접촉시킬 수 있다. 분리 모세관은, 예를 들어, 전위(즉, 전압)가 분리 모세관에 걸쳐 인가될 때, 샘플 내에 함유된 분석물의 분리를 위해 구성될 수 있다. 전위는 상단 실행 완충액 저장소 및 하단 실행 완충액 저장소를 통해 분리 모세관의 루멘에 걸쳐 인가될 수 있다. 상단 실행 완충액 저장소는 카트리지 내에 배치될 수 있고, 분리 모세관의 상단은 상단 실행 완충액 저장소 내에 배치될 수 있다. 전달 모세관의 하단은 하단 실행 완충액 저장소에 배치될 수 있으며, 이는 모세관 전기영동 기기의 일부이거나 이에 의해 접근되는 샘플 플레이트에 배치될 수 있다. 유사하게, 전달 모세관은 카트리지로부터 연장될 수 있고, 하단 실행 완충액 저장소 내에 "딥핑"될 수 있다.
전기영동 분리를 위해 구성된 공지된 카트리지의 모세관은, 일반적으로 분리 모세관의 상단부가 상단 실행 완충액 저장소 내에 배치될 때, 분리 모세관의 하단부가 샘플 트레이 및/또는 하단 실행 완충액 저장소에 도달할 수 있도록, 최소 길이 제약조건을 받는다. 본원에 기술된 구현예는 대체적으로 모세관 전기영동 기기에 대해 일반적으로 요구되는 최소 길이보다 짧은 분리 모세관을 갖는 카트리지에 관한 것으로서, 이는 샘플 처리량을 증가시킬 수 있다. 전달 모세관은, 분리 모세관, 전달 모세관, 및 선택적인 추가 중간 모세관의 합쳐진 길이가 공지된 기기의 최소 길이 요건을 만족시키도록, 분리 모세관에 유체적으로 커플링될 수 있다.
도 1a는 일 구현예에 따르는, T-접합부를 형성하는 제1 모세관 및 제2 모세관의 개략도이다.
도 Ib는 일 구현예에 따르는, 교차 접합부를 형성하는 3개의 모세관의 개략도이다.
도 2a는 일 구현예에 따르는, 시스 구조를 형성하는 제1 모세관 및 제2 모세관의 도면이다.
도 2b는 일 구현예에 따르는, T-접합 시스 채널 구성을 포함하는 모세관 카트리지의 개략적인 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 일 구현예에 따르는, 시스 채널을 포함하는 모세관 카트리지를 사용하는 방법을 도시한다.
도 4는 일 구현예에 따르는, 시스 채널을 포함하는 모세관 카트리지와 면역글로불린 G(IgG) 분자의 분리를 도시하는 도표이다.
도 5는 일 구현예에 따르는, 교차-접합 시스 채널 구성을 포함하는 모세관 카트리지의 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 탈염색 겔을 포함하는 모세관 카트리지의 구현예의 개략도이다.
도 Ib는 일 구현예에 따르는, 교차 접합부를 형성하는 3개의 모세관의 개략도이다.
도 2a는 일 구현예에 따르는, 시스 구조를 형성하는 제1 모세관 및 제2 모세관의 도면이다.
도 2b는 일 구현예에 따르는, T-접합 시스 채널 구성을 포함하는 모세관 카트리지의 개략적인 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 일 구현예에 따르는, 시스 채널을 포함하는 모세관 카트리지를 사용하는 방법을 도시한다.
도 4는 일 구현예에 따르는, 시스 채널을 포함하는 모세관 카트리지와 면역글로불린 G(IgG) 분자의 분리를 도시하는 도표이다.
도 5는 일 구현예에 따르는, 교차-접합 시스 채널 구성을 포함하는 모세관 카트리지의 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 탈염색 겔을 포함하는 모세관 카트리지의 구현예의 개략도이다.
본원에 기술된 구현예는 대체로 접합부를 형성하는 모세관을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 접합부는 유체 채널이 서로 상호작용하여 다양한 기능을 수행하기 위한 유체 경로의 네트워크를 형성할 수 있게 한다. 접합부는 T-접합부, 교차 접합부, 또는 다른 복잡한 교차부의 형태로 구성될 수 있다. 접합부의 설계 및 작제가 비교적 간단한 마이크로유체 칩과 대조적으로, 특히 접합부가 예리한 전이 및 낮은 데드 볼륨을 필요로 하는 경우, 모세관에 이러한 교차부를 형성하는 것은 중요하다. 본원에 기술된 일부 구현예는 제3 채널로서 작용하는 시스 채널을 생성하기 위한 작은 모세관의 큰 모세관 내로의 삽입을 수반함으로써, 이에 따라 T-접합부를 형성한다(예를 들어, 도 1a 참조). 본원에 기술된 다른 구현예는 2개의 작은 모세관의 큰 모세관 내로의 삽입을 수반하며, 이에 따라 제3 및 제4 채널로서 작용하는 2개의 시스 채널을 갖는 교차 접합부를 형성한다(예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같음). 이러한 방식으로 생성된 T-접합부 및 교차 접합부의 경우, 전이부는 예리하며(절단 공정으로부터의 모세관 단부가 예리한 경우) 데브 볼륨은 최소화된다.
본원에 기술된 일부 구현예는 모세관 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성된 제1 모세관, 시약 및 분석물을 제1 모세관 내로 도입하도록 구성된 제2 모세관, 및 제1 모세관과 제2 모세관 사이에 배치된 제3 모세관을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 제3 모세관의 내경은 제1 모세관의 외경 및 제2 모세관의 외경보다 더 클 수 있다.
본원에 기술된 일부 구현예는 모세관 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성된 제1 모세관, 시약 및 분석물을 제1 모세관 내로 도입하도록 구성된 제2 모세관을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 제2 모세관은 제1 모세관의 외경보다 큰 내경을 가질 수 있다.
본원에 기술된 일부 구현예는, 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록, 제2 모세관의 제1 단부가 샘플 저장소 내에 배치되어 있는 동안 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 또는 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나를 통해 제2 모세관에 진공을 인가하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 제1 모세관은 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성된다. 제2 모세관 및 제3 모세관이 샘플로 채워질 때 제1 모세관의 제1 단부 부분이 샘플과 접촉하도록, 제1 모세관의 제1 단부 부분은 제3 모세관의 제2 단부 부분에 삽입될 수 있고 제2 모세관의 제2 단부 부분은 제3 모세관의 제1 단부 부분에 삽입될 수 있다. 샘플 저장소로부터 샘플을 흡인한 후, 제2 모세관의 제2 단부는 실행 완충액 저장소 내에 배치될 수 있다. 제2 모세관의 제1 단부가 실행 완충액 저장소 내에 배치되어 있는 동안, 실행 완충액이 실행 완충액 저장소로부터 제2 모세관 및 제3 모세관 내로 흡인되도록, 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 또는 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나에는 진공이 인가될 수 있다. 샘플은, 예를 들어, 실행 완충액이 제2 모세관 및 제3 모세관 내로 흡인된 후, 제1 모세관에서 전기영동식으로 분리될 수 있다.
본원에 기술된 일부 구현예는, 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록, 제2 모세관의 제1 단부가 샘플 저장소 내에 배치되어 있는 동안 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에 진공을 인가하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 제1 모세관은 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성될 수 있다. 제2 모세관이 샘플로 채워질 때 제1 모세관의 제1 단부 부분이 샘플과 접촉하도록, 제1 모세관의 제1 단부 부분은 제2 모세관의 제2 단부 부분에 삽입될 수 있다. 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록, 제2 모세관의 제1 단부가 샘플 저장소 내에 배치되어 있는 동안 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에는 진공을 인가될 수 있다. 샘플 저장소로부터 샘플을 흡인한 후 제2 모세관의 제2 단부는 실행 완충액 저장소 내에 배치될 수 있다. 제2 모세관의 제1 단부가 실행 완충액 저장소 내에 배치되어 있는 동안, 실행 완충액이 실행 완충액 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록, 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에는 진공이 인가될 수 있다. 샘플은, 예를 들어, 실행 완충액이 제2 모세관 및 제3 모세관 내로 흡인된 후, 제1 모세관에서 전기영동식으로 분리될 수 있다.
도 1a는 일 구현예에 따르는, T-접합부를 형성하는 제1(일차 및/또는 분리) 모세관(110) 및 제2(이차 및/또는 전달) 모세관(120)의 개략도이다. 본원에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이차 모세관(120)은 일차 분리 모세관(110)에 시약을 전달하도록 구성될 수 있다. 이차 모세관(120)은 일차 모세관(110)의 외경(OD)보다 큰 내경(ID)을 가질 수 있거나, 그 반대일 수 있다. (제1 채널 또는 루멘을 정의하는) 일차 모세관(110)은 (제2 채널 또는 루멘을 정의하는) 이차 모세관(120) 내로 삽입될 수 있거나, 그 반대일 수 있고, 일차 모세관(110)의 OD와 이차 모세관(120)의 ID 사이의 공간은 액체가 흡인될 수 있는 시스 채널(115)을 형성한다. 이러한 구성은 본질적으로 일차 모세관과 이차 모세관 사이에 T-접합부를 생성하며, 시스 채널(115)은 제3 모세관으로서 작용한다. 예를 들어, 본원에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 시스 채널(115)에는 진공이 인가될 수 있으며, 이는 샘플 및/또는 완충액이 이차 모세관(120)을 통해 흡입될 수 있게 하고, 시스 채널(115)을 통해 방출되는 과잉 액체와 함께, 일차 모세관(110)의 개구부와 접촉하게 할 수 있다. 이러한 모세관 어셈블리를 포함하는 카트리지는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 일차 모세관(110)과 이차 모세관(120)의 합쳐진 길이(중첩 영역을 제외함)와 동일하거나 유사한(즉, 80% 이내의) 전체 길이를 갖는 단일 분리 모세관을 사용하는 검정에 비해 크게 개선된 처리량을 갖는, 도데실 황산나트륨(CE-SDS) 검정과 같은 모세관 전기영동을 수행하는 데 사용될 수 있다.
도 1b는 일 구현예에 따르는, 교차 접합부를 형성하는 제1(일차 및/또는 분리) 모세관(210), 제2(중간) 모세관(230), 및 제3(전달) 모세관(220)의 개략도이다. 본원에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 전달 모세관(220)은 중간 모세관(230)을 통해 일차 분리 모세관(210)에 시약을 전달하도록 구성될 수 있다. 중간 모세관(230)은 일차 모세관(210) 및 전달 모세관(220) 둘 모두의 외경(OD)보다 큰 내경(ID)을 가질 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 일차 모세관(210)(일차 채널 또는 루멘을 정의함) 및 전달 모세관(230)(제2 채널 또는 루멘을 정의함)은 중간 모세관(220) 내로 삽입될 수 있다(또는 그 반대일 수 있다). 일차 모세관(210)의 OD, 전달 모세관(220)의 OD, 및 중간 모세관(220)의 ID 사이의 공간은 액체가 이를 통해 흡인될 수 있는 시스 채널(215, 225)을 형성한다. 이러한 구성은 본질적으로 일차 모세관과 전달 모세관 사이에 교차 접합부를 생성한다. 예를 들어, 본원에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 채널(215 및/또는 225)에는 진공이 인가될 수 있으며, 이는 샘플 및/또는 완충액이 일차 모세관(210) 및/또는 전달 모세관(220)을 통해 흡입될 수 있게 하고, 채널(215 및/또는 225)을 통해 방출되는 과잉 액체와 함께, 일차 모세관(210) 및/또는 전달 모세관(220)의 또 다른 개구부와 접촉하게 할 수 있다. 일차 모세관(210) 및/또는 전달 모세관(220)을 통한 상대 유속은 일차 모세관 및 전달 모세관의 직경 및/또는 길이 및/또는 유체의 점도를 선택함으로써 제어될 수 있다. 이러한 모세관 어셈블리를 포함하는 카트리지는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 일차 모세관(210), 이차 모세관(230), 및 전달 모세관(220)의 합쳐진 길이(중첩 영역을 제외함)와 동일하거나 유사한(즉, 80% 이내의) 전체 길이를 갖는 단일 분리 모세관을 사용하는 검정에 비해 크게 개선된 처리량을 갖는, 도데실 황산나트륨(CE-SDS) 검정과 같은 모세관 전기영동을 수행하는 데 사용될 수 있다.
일차 모세관(210) 및 전달 모세관(220)은 동일하거나 상이한 ID 및/또는 OD를 가질 수 있다. 도 Ib에 도시된 구현예에서, 일차 모세관(210) 및 전달 모세관(220) 각각의 OD는 중간 모세관(230)의 ID보다 작지만, 상이한 크기의 ID 및/또는 OD를 가질 수 있다. 따라서, 시스 채널(215 및 225)은 일차 모세관(210)과 전달 모세관(220)의 OD와 중간 모세관(230)의 ID 간의 차이에 따라 상이한 폭을 가질 수 있다. 중간 모세관이 일차 모세관 및 전달 모세관 내로 삽입되는 대안적인 구현예에서, 일차 모세관 및 전달 모세관의 ID는 중간 모세관의 OD보다 크다.
도 1a 및/또는 도 Ib에 도시된 모세관 어셈블리는 Mourice by ProteinSimple®과 같은 모세관 전기영동 기기에 사용하도록 구성된 카트리지에 통합될 수 있다. 짧은 길이 및 작은 외경을 갖는 모세관은 전기영동 채널로서 작용하며, 시약 전달 채널 및/또는 중간 채널로서 사용되는 긴 길이 및 큰 내경을 갖는 모세관 내에 삽입된다. 모세관 간의 중첩 영역은 0.5 내지 100 mm 길이, 1 내지 30 mm 길이, 3 내지 25 mm 길이, 또는 일부 바람직한 구성에서 5 내지 15 mm 길이 범위의 시스 채널(들)이다. 시스 채널(들)은 5 내지 60 pm의 폭(즉, 내부 모세관의 외부 벽면과 외부 모세관의 내부 벽면 사이의 거리 또는 내부 모세관의 OD와 외부 모세관의 ID의 차이의 절반)을 가질 수 있고; 일부 바람직한 구성에서, 시스 채널(들)은 14.5 내지 22.5 pm의 폭을 갖는다. 폐수 탱크는 시스 채널의 유출구를 둘러싸며, 시스 채널에서 나오는 모든 액체는 폐수 탱크로 유입된다. 폐수 탱크는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 또는 30 mL와 같은 임의의 적절한 부피를 가질 수 있다. 시스 채널의 유출구에 있는 액체는 메니스커스를 형성하며, 이는 진공/압력이 정지할 때 액체가 전달 모세관 아래로 역류하는 것을 방지하기 위한 모세관력을 생성한다(예를 들어, 큰 모세관 내의 중력 흐름에 저항한다).
일부 구현예에서, 이차 모세관(120)(도 1a에 도시된 바와 같음) 또는 중간 모세관(230)(도 1b에 도시된 바와 같음) 내에 삽입된 일차 모세관(110, 210)의 부분은 조립 전에 연마(예를 들어, 아크 연마)될 수 있다. 유사하게, 도 1a의 구현예에서, 시스 접합부(115)에 대향하는 이차 모세관(120)의 단부는 연마될 수 있다. 도 Ib의 구현예에서, 이차 모세관(220)의 양 단부는 연마될 수 있다. 액체에 노출된 모세관의 단부를 연마하면 핵생성 부위를 감소시킬 수 있으며, 이는 시스 채널 막힘을 감소시킬 수 있다.
도 2b는 모세관 전기영동에 사용하도록 구성된 카트리지를 개략적으로 도시한다. 도 3a 내지 도 3d는 일 구현예에 따르는, 카트리지의 작동을 도시한다. 카트리지는 상단 실행 완충액 저장소(1180)를 포함할 수 있고, 전달 모세관(1120)의 하단은 하단 실행 완충액 저장소(1190)에 배치되도록 구성될 수 있다. 유사하게, 카트리지는 상단 실행 완충액 저장소(1180), 분리 모세관(1110), 및 전달 모세관(1120)을 적어도 부분적으로 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전달 모세관(1120)의 하단이 샘플 및/또는 하단 실행 완충액을 포함하는 저장소 내에 배치될 수 있도록, 전달 모세관(1120)은 카트리지 하우징의 하단으로부터 돌출될 수 있다. 상단 실행 완충액 저장소(1180) 및 하단 실행 완충액 저장소(1190)와 접촉하는 전극(1185)은 모세관 어셈블리의 내부 볼륨에 걸쳐 전위를 인가하는 데 사용될 수 있다. 분리 모세관(1110)은 분석물(예를 들어, 단백질)의 전기영동 분리를 위한 체질 매트릭스로 채워질 수 있다.
분리 모세관(1110)은 10 내지 50 pm 범위의 ID 및 100 내지 360 pm 범위의 OD를 가질 수 있다. 전달 모세관(1120)은 150 내지 450 pm 범위의 ID를 가질 수 있다. 일반적인 구성에서, 분리 모세관(1110)은 30 내지 40 pm의 ID 및 150 pm의 OD를 갖는 한편, 전달 모세관(1120)은 180 pm의 ID를 갖는다. 이러한 구성의 경우, 전기장은 전달 모세관(1120)과 분리 모세관(1110) 사이에서 10 대 1 초과의 필드 비율로 작은 모세관에 농축된다. 따라서, 샘플 전기동력(EK) 주입 및 후속하는 전기영동 분리 동안, 보다 큰 전달 모세관(1120) 모세관에서의 전압 강하가 최소화된다. 높은 ID 비율(이 경우에는 180:40)은 또한, 실행 완충액을 전달 모세관(1120) 내로 로딩하는 동안 분리 모세관(1110)으로부터의 샘플 손실을 최소화한다. 분리 모세관(1110)의 유체역학적 저항은, 높은 ID 비율로 인해 전달 모세관보다 30,000배 이상 높을 수 있으며, 이는 분리 모세관(1110) 내의 체질 매트릭스의 높은 점도(예를 들어, 실행 완충액 또는 샘플의 점도보다 80배 높음)에 의해 추가로 향상될 수 있다. 일정한 직경으로 개략적으로 도시되었지만, 일부 구현예에서, 전달 모세관(1120)은 테이퍼형 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 전달 모세관(1120)의 ID는, 전달 모세관(1120)이 샘플 저장소/실행 완충액 저장소(1190) 내에 배치되는 위치에서보다, 분리 모세관(1110)이 삽입되는 위치에서 더 클 수 있다.
카트리지는 전달 모세관(1120)의 하단부가 샘플 플레이트 또는 샘플 저장소(1185) 내에 배치되도록 위치될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 폐수 탱크(1150)에 진공을 인가함으로써 샘플을 전달 모세관(1120) 내에 로딩할 수 있다. 샘플을 전달 모세관(1120) 내로 로딩하는 것은 (예를 들어, 전달 모세관(1120)과 분리 모세관(1110)의 접합부에서) 샘플을 분리 모세관(1110)과 접촉시킬 수 있다. 이어서, 분리 모세관(1110) 및 전달 모세관(1120)에 걸쳐 전압이 인가될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플(1187)은 도 3b에 도시된 바와 같이 분리 모세관(1110) 내로 전기동력학적으로(EK) 주입될 수 있다.
샘플이 전달 모세관(1120) 내로 로딩되고/되거나 분리 모세관(1110) 내로 주입된 후, 전달 모세관(1120)의 하단은 도 3c에 도시된 바와 같이 실행 완충액 저장소(1190) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 샘플 저장소(1185)로부터 실행 완충액 저장소(1190)로 이동될 수 있거나, 샘플 저장소(1185)를 포함하는 플레이트 및 실행 완충액 저장소(1190)는 전달 모세관(1120)의 하단부를 실행 완충액 저장소(1190) 내로 위치시키도록 이동될 수 있다. 실행 완충액은 전달 모세관 내에 로딩되어, 폐수 탱크(1150)에 진공을 인가하는 단계에 의해 잔여 샘플(1155)을 대체할 수 있다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 분리 모세관(1110)의 상단부와 전달 모세관(1120)의 하단부 사이에 전압이 다시 인가되어 주입된 샘플의 분리를 개시할 수 있으며, 이는 분리된 밴드(1189)로서 개략적으로 도시되어 있다.
일부 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 전달 모세관(1120) 내에 실행 완충액을 로딩하기 위해 폐수 탱크(1150)에 진공을 인가하면, 폐수 탱크(1150)에 인가된 진공이 상단 실행 완충액 저장소(1180)로부터 전달 모세관(1120)을 향해 일정량의 유체역학적 흐름을 생성하는 경향으로 인해, 샘플 플러그(1187)의 일부의 손실이 발생할 수 있다. 샘플 손실은, 진공이 폐수 탱크(1150)에 인가될 때 분리 모세관(1110) 내의 유체역학적 흐름이 최소화되로독 분리 모세관(1110), 시스 채널, 및 전달 모세관(1120)의 유체역학적 저항을 제어함으로써 감소된다. 유체역학적 저항은 시스 채널의 길이, 모세관의 직경, 샘플 완충액 및 분리 겔의 점도의 선택을 통해, 그리고 당업자에게 공지된 다른 방법을 사용하여 제어될 수 있다.
일부 구현예에서, 협착부 또는 필터(미도시)가 샘플 저장소(1185) 또는 하단 실행 완충액 저장소(1190)와 인터페이싱하는 전달 모세관(1120)의 단부에 배치될 수 있다. 이러한 협착부 또는 필터는 파편이 전달 모세관(1120)으로 진입하고 후속하여 좁은 시스 채널 내에 놓이는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 협착부 또는 필터의 추가는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 전달 모세관(1120)을 실행 완충액으로 로딩하기 위해, 폐수 탱크에 진공을 인가할 때, 분리 모세관(1110)에 더 많은 유체역학적 흐름을 생성하도록 작용할 수 있다. 예를 들어, 분리 모세관(1110) 내의 유체역학적 흐름은, 폐수 탱크(1150)에 흡입이 인가될 때 분리 모세관(1110)에 걸쳐 압력 강하가 최소화되거나 전혀 없도록, 폐수 탱크(1150) 및 상단 실행 완충액 저장소(1180)에 상이한 압력 또는 진공을 인가함으로써 감소될 수 있다. 일부 구현예에서, 소수성 멤브레인이 상단 실행 완충액 저장소(1190)와 진공원 사이에 배치될 수 있으며, 이는 액체(예를 들어, 실행 완충액)가 진공원 내로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
일부 구현예에서, 폐수 탱크(1150) 및/또는 실행 완충액 저장소(1180)는, 예를 들어 격리 밸브를 통해 단일 압력원 또는 진공원에 연결될 수 있다. 진공 저장소는 제1 격리 밸브를 상단 실행 완충액 저장소(1180)에 개방함으로써 제1 진공으로 낮아질 수 있다. 그런 다음, 상단 실행 완충액 저장소(1180)에 대한 제1 격리 밸브는 폐쇄될 수 있고, 단일 제어 진공 저장소 내의 진공은 제2 격리 밸브(존재하는 경우)를 이용하여 제1 진공 레벨과 상이한 제2 진공 레벨로 변경되어 폐수 탱크(1150)에 대해 개방될 수 있다. 이러한 방식으로, 상단 실행 완충액 저장소(1180) 및 폐수 탱크(1150)는 분리 모세관에 걸친 압력 강하가 최소화되도록 2개의 상이한 진공에 노출될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 전달 모세관에 실행 완충액을 로딩하는 동안 분리 모세관 내의 평균 유체역학적 흐름이 최소화되도록, 샘플 플러그(1187)의 순(net) 이동은 상단 실행 완충액 저장소(1180) 및/또는 폐수 탱크(1150)를 제어된 압력원 또는 진공원에 연결하는 하나 이상의 격리 밸브를 개방하고 폐쇄함으로써 감소된다. 즉, 샘플 플러그(1187)는 상단 실행 완충액 저장소(1180)를 향해 그리고 이로부터 멀리 교차적으로 밀릴 수 있지만, 순 변위를 거의 또는 전혀 겪지 않는다.
분리된 분석물은 이들이 검출기 윈도우를 통해 이동할 때 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 분리된 밴드(1189)는 분리 모세관(1110)을 통해 검출기를 지나 이동할 수 있다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 검출기는
다수의 밴드(1189)를 동시에 이미지화하도록 구성된다. 이러한 프로세스는 추가 샘플을 분석하기 위해 반복될 수 있다. 예를 들어, 제1 샘플이 분리된 후, 전달 모세관(1120)의 하단부는 제2 샘플 저장소에 배치될 수 있다. 예를 들어, 모세관을 포함하는 카트리지는 샘플/완충액 플레이트 상의 다른 웰로 이동될 수 있고/있거나, 플레이트는 카트리지에 대해 이동될 수 있다. 선택적으로, 제2 샘플이 전달 모세관(1120) 내로 흡인되기 전, 모세관을 포함하는 카트리지는 세척 완충액을 포함하는 웰로 이동될 수 있고, 세척 완충액은 전달 모세관(1120)으로부터 제1 샘플을 플러싱하기 위해 작동가능할 수 있다. 세척 완충액의 일부는 폐수 탱크(1150)에 수집될 수 있다. 일부 경우, 제2 샘플이 전달 모세관(1120) 내로 흡인되기 전(예를 들어, 전달 모세관(1120)을 세척하기 전 및/또는 후), 모세관을 포함하는 카트리지는 폐수 웰로 이동될 수 있고, 전달 모세관의 내용물은, 예를 들어, 폐수 탱크(1150)에 양압을 인가함으로써 폐수 웰 내로 배출될 수 있다.
도 4는 Maurice 기기에서의, 도 1a 및 도 2a-2b를 참조하여 도시되고 기술된 것과 유사한 모세관 카트리지를 사용하여 분석된 감소된 IgG 단백질 분자의 분리를 예시한다. 도시된 바와 같이, 10 kD 표준, 경쇄(LC), 비-글리코실화 중쇄(NGHC), 중쇄(HC)의 순서로 4개의 피크를 분리하여 검출하였다. NGHC와 HC의 분리는 일반적으로 Maurice 시스템의 분리 해상도를 평가하기 위해 사용된다. 이 경우에, 분리 해상도는 약 1.4이며, 이는 피크 중심(시간 또는 거리)을 2개의 관심 피크(시간 또는 거리)의 평균 폭으로 나누어 계산된 값으로서, 이는 이들 2개의 피크 사이의 베이스라인 분리에 가깝다는 것을 나타낸다. 마지막 피크(HC)의 이동 시간은 5분 미만이며, 이는 Maurice 기기 상에서 실행되는 표준 카트리지(도 1a 및 도 2a-2b에 도시된 분리 모세관 및 전달 모세관의 합쳐진 길이와 대략 동일한 길이를 갖는 분리 모세관을 포함하는 카트리지)보다 약 5배 더 빠른 분리를 나타낸다. 도 Ib에서 기술된 바와 같은 교차 접합부 시스 채널은, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 높은 처리량의 모세관 전기영동을 위한 모세관 카트리지를 구성하는 데 사용될 수 있다. T- 접합부 시스 채널에 비해, 교차 접합부 시스 채널을 사용하는 것의 장점은, 교차 접합부 시스 채널 카트리지가 작은 ID의 전달 모세관의 사용을 통해 샘플 및 시약 소비를 추가로 감소시킬 수 있다는 것이다. 그러나, 교차 접합부 모세관 구성을 포함하는 카트리지는 카트리지 구성의 복잡도를 증가시킬 수 있다.
도 5의 구현예는, 도 2b 및 도 3a-3d를 참조하여 위에서 도시되고 설명된 구현예와 구조 및 작동에 있어서 유사하다. 즉, 카트리지는 샘플 저장소 및/또는 하단 실행 완충액 저장소(2290)에 배치되도록 구성된 전달 모세관(2220)을 포함할 수 있다. 전달 모세관(2220)은 중간 모세관(2230)을 통해 분리 모세관(2210)에 커플링될 수 있다. 폐수 탱크(2250)의 진공을 제어함으로써, 샘플을 샘플 저장소로부터 로딩하고 분리 모세관(2210)과 접촉시킬 수 있다. 샘플 플러그는 분리 모세관(2110) 내로 전기동력학적으로 주입될 수 있고, 샘플은 상단 실행 완충액 저장소(2280) 및 하단 실행 완충액 저장소(2290)에 걸쳐 전압을 인가함으로써 분리될 수 있다.
도 Ib를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 분리 모세관(2210) 및 전달 모세관(2220)은 동일하거나 상이한 ID 및/또는 OD를 가질 수 있다. 일부 경우, 전달 모세관(2220)이 분리 모세관(2210)의 ID보다 큰 ID를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구현예는, 분리 모세관(2210)의 OD보다 더 작은 전달 모세관(2210)의 ID를 유지하는 동안, (분리 모세관(2210)에 비한) 전달 모세관(1120)의 더 큰 ID를 통해 보다 빠른 로딩을 가능하게 할 수 있으며, 이는 시약 소비를 감소시킬 수 있고, 예를 들어 샘플 실행 사이에서 전달 모세관(2210)을 세척할 때의 폐수를 감소시킬 수 있고/있거나, Taylor-Aris 분산액의 감소로 인해 샘플을 세척하는 효율을 개선할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 분리 모세관(2210)은 75.5 mm 길이, 40 pm ID, 및 363 pm OD를 가질 수 있고; 중간 모세관(2230)은 20.5 mm 길이, 400 pm OD, 및 665 pm OD를 가질 수 있고; 전달 모세관(2220)은 90.4 mm 길이, 150 pm ID, 및 363 pm OD를 가질 수 있다. 분리 모세관(2210)은 중간 모세관(2230)과 15 mm 만큼 중첩될 수 있다. 전달 모세관(2220)은 중간 모세관(2230)과 5 mm 만큼 중첩될 수 있다. 그러나, 길이, ID, OD 및/또는 중첩의 임의의 적절한 조합이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 분리 모세관(2110) 및 전달 모세관(2230)은 각각 10 내지 50 pm 범위의 ID 및 100 내지 360 pm 범위의 OD를 가질 수 있고(반드시 동일한 ID 및/또는 OD를 가질 필요는 없음); 중간 모세관(2230)은 150 내지 450 pm 범위의 ID를 가질 수 있다. 당업자는, 카트리지의 처리량 및 분리 해상도 특성이 분리 모세관(2210) 및 전달 모세관(2220)의 길이를 변화시킴으로써 영향을 받을 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 전달 모세관(2220)의 주어진 전체 길이에 대해, 중간 모세관(2230), 분리 모세관(2210) 어셈블리 처리량은 전달 모세관(2220)의 길이를 증가시킴으로써(및/또는 전달 모세관(2220)의 ID를 증가시킴으로써) 증가될 수 있고, 해상도는 분리 모세관(2210)을 연장시킴으로써(및/또는 분리 모세관의 ID를 감소시킴으로써) 증가될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, Maurice 기기에 적합한 전체 모세관 길이는 170 mm이지만, 다른 기기는 다른 적절한 전체 모세관 길이를 가질 수 있다. 통상적으로, 중간 모세관(2230)은 분리 모세관(2210) 및 전달 모세관(2220)보다 상당히 짧지만, 임의의 적절한 상대적 길이 및/또는 절대적 길이가 선택될 수 있음을 이해해야 한다.
비록 도 5(및 도 Ib)는 2개의 시스 채널, 전달 모세관(2220)과 중간 모세관(2230)의 접합부에 있는 하나 및 분리 모세관(2210)과 중간 모세관(2230)의 접합부에 있는 다른 하나를 예시하지만, 일부 구현예에서, 중간 모세관(2230)은 전달 모세관(2220)에 접착(또는 그렇지 않으면 밀봉)될 수 있다. 이러한 구현예에서, 3개-모세관 구조는, 중간 모세관(2230)과 분리 모세관(2210) 사이의 시스 채널을 개방된 상태로 유지시키면서 중간 모세관(2230)과 전달 모세관(2220) 사이의 시스 채널을 밀봉함으로써 T-접합부(도 1a 및 도 2b의 구현예와 유사함)을 형성한다. 이러한 구현예는, 전달 모세관(2220)의 ID가 분리 모세관(2210)의 OD보다 작을 수 있게 하면서, 어셈블리의 구성을 단순화할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 전달 모세관(2220)과 중간 모세관(2230) 사이의 시스 채널을 개방된 상태로 유지하면서, 분리 모세관(2210)과 중간 모세관(2230) 사이의 시스 채널은 밀봉될 수 있다.
도 6b는 일 구현예에 따르는, 탈염색 겔(3260)을 포함하는 모세관 카트리지의 개략도이다. 탈염색 겔(3260)은, 예를 들어, 미국 특어 제6,475,364호, 제7,169,277호, 및/또는 Luc Bousse 등의 문헌[Protein Sizing on a Microchip, 73 Anal. Chem 1207-1212 (2001)](이들 각각의 개시 전체는 본원에 참조로서 포함됨)에 기술된 바와 같은, 분리 후 희석/탈염색을 수반하는 인라인 단백질 염색/라벨링 기술과 함께 사용될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 분리 모세관(3210)은 SDS-코팅된(도데실 황산나트륨-코팅된) 단백질 및 유리 SDS 미셀에 결합하도록 구성된 형광 염료를 포함할 수 있다. 탈염색 겔은 검출 윈도우(3257) 전방에 배치될 수 있고, 배경 형광을 감소시킴으로써 특이성을 증가시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 형광 염료은 유리 SDS 미셀에 결합하기 때문에, 형광 염료를 포함하는 모세관 내에서 분리된 샘플은 높은 수준의 배경 형광을 가질 것이다. 초기에, 탈염색 겔(3260)은 SDS 또는 염료를 함유하지 않을 수 있고, 임계 미셀 농도(CMC) 미만의 유리 SDS 농도를 희석시키도록 구성될 수 있으며, 이는 SDS 미셀이 파괴되어 형광 염료를 방출하게 함으로써, 배경 형광을 실질적으로 감소시킬 것이다. 샘플은 분리 모세관(3210) 후방의 탈염색 겔(3260)에 노출될 수 있으며, 분리된 후 분석물은 이와 마주칠 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 분리 모세관(3210)의 단부는 더 큰 (중간) 모세관(3240)의 제1 단부 부분 내에 배치될 수 있다. 검출 모세관(3255)의 단부는 중간 모세관(3240)의 제2 단부 부분 내에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 분리 모세관(3210), 중간 모세관(3240), 및 검출 모세관(3255)은 도 Ib를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 교차 접합부를 형성할 수 있다. 탈염색 겔은 분리 모세관(3210)과 전달 모세관(3240)의 접합부에서 중간 모세관(3240) 및/또는 저장소(3260) 내에 배치될 수 있다. 일차 캐소드(3292)와 애노드(3282) 사이의 전압은 샘플 내의 음으로 하전된 이온(예를 들어, SDS-단백질 복합체 및/또는 SDS 미셀)이 애노드(3282) 및 상단 실행 완충액 저장소(3280)를 향해 분리되고 연속적으로 이동하게 할 수 있다. 일부 경우, 분리 모세관(3210) 및 검출 모세관(3255)을 걸치는 전압이 개별적으로 제어될 수 있도록, 이차 캐소드(3262)가 탈염색 겔을 포함하는 저장소(3260)에 커플링될 수 있다. 또한, 분리된 샘플의 성분이 중간 모세관(3240)을 포함하는 탈염색 겔에 도달할 때, 이차 캐소드(3262)에 의해 유도된 전기장이 샘플을 SDS가 없거나 감소된 영역에 의해 "핀치"되게 함으로써, 배경 형광을 감소시킬 수 있다. 핀치의 효과는 축대칭적이며, 예를 들어, 평면형 탈염색 프로세스에 비해 탈염색 효과가 매우 효율적이다.
검출 모세관(3255)은 검출 윈도우(3257)를 포함할 수 있거나, 카트리지 하우징(미도시)의 검출 윈도우 후방에 배치될 수 있다. 분리된 분석물은 검출 모세관/검출 윈도우를 통과할 때 임의의 적절한 수단을 통해 검출될 수 있다. 예를 들어, 형광 염료는 조명원(예를 들어, LED, 레이저 등)에 의해 여기될 수 있고, 이에 의해 생성된 방출은 (예를 들어, 카메라, CCD 등을 사용하여) 검출될 수 있다.
도 6a는 도 6b와 유사한 탈염색 겔을 포함하는 모세관 카트리지의 구현예의 개략도이다. 도 6a는 도 1a 및 도 2a-3d를 참조하여 도시되고 기술된 것과 유사한 전달(또는 2차) 모세관(3120)을 추가로 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 샘플은, 샘플이 분리(또는 일차) 모세관(3110)과 접촉하도록, 폐수 탱크(3150)에 인가된 흡입을 통해 그리고 시스 채널을 통해, 전달 모세관(3210)을 통해 흡입될 수 있다. 전달 모세관(3120) 및/또는 분리 모세관(3110)은 SDS-코팅된 단백질 및/또는 유리 단백질에 결합하도록 구성된 SDS 및 형광 염료(예를 들어, 하단 실행 완충액(3190)으로부터의 샘플로 흡인됨)를 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 탈염색 겔은 유리 SDS 농도를 감소시킬 수 있고, 분리된 분석물이 검출 윈도우를 통과하기 전에 배경 형광을 감소시킬 수 있다. 따라서, 카트리지는 탈염색 겔을 포함하는 저장소(3160) 내에 중간 모세관(3140)을 포함할 수 있다. 샘플은 중간 모세관(3140) 내의 탈염색 겔을 통과할 수 있고, 상단 실행 완충액 저장소(3180)에 커플링된 검출 모세관(3155) 내로 통과할 수 있다. 도 6b를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 탈염색 저장소(3260)에 커플링된 이차 캐소드는 검출 모세관(3155) 및 분리 모세관(3110)/전달 모세관(3120)에 걸친 전압이 별도로 제어될 수 있게 하는 데 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 다양한 구현예가 기술되었지만, 이들은 단지 예시로서 제시되었으며, 제한적이지 않다는 것을 이해해야 한다. 전술한 개략도 및/또는 구현예가 특정 배향 또는 위치에 배열된 특정 구성 요소를 나타내는 경우, 해당 구성 요소의 배열은 변형될 수 있다. 구현예가 특히 도시되고 설명되었지만, 해당 형태 및 세부 사항의 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 다양한 실시예가 특정 특징부 및/또는 구성요소들의 조합을 갖는 것으로 설명되었지만, 전술한 바와 같은 실시예 중 어느 하나로부터 임의의 특징부 및/또는 구성요소들의 조합을 갖는 다른 실시예가 가능할 수 있다. 예를 들어, T-접합부(예를 들어, 도 1a 및 도 6a에 도시된 바와 같음(전달 모세관(3120)과 분리 모세관(3110)의 접합부에서의 접합부))를 형성하는 2개의 모세관을 포함하는 것으로 설명된 구현예의 경우, 예를 들어 중간 모세관과 분리 모세관 사이의 접합부 또는 중간 모세관과 전달 모세관 사이의 접합부 중 하나를 밀봉함으로써, 교차 접합부(예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같음) 또는 t-접합부를 형성하는 중간 모세관을 대신 포함하는 것이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 유사하게, 3개의 모세관을 포함하는 것으로 기술된 구현예의 경우, 그 대신 T-접합부를 형성하는 2개의 모세관을 포함하는 것 또한 가능하다는 것을 이해해야 한다(예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같음).
전술한 방법 및/또는 이벤트가 특정 순서로 발생하는 특정 이벤트 및/또는 절차를 나타내는 경우, 해당 특정 이벤트 및/또는 절차의 순서는 변경될 수 있다. 또한, 특정 이벤트 및/또는 절차는 가능한 경우 병렬 공정에서 동시에 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 순차적으로 수행될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "샘플"은 검출되거나 분리될 분석물 또는 분석물들을 함유하는 조성물을 지칭한다. 샘플은 이종이거나, 다양한 성분(예를 들어, 상이한 단백질)을 함유하거나, 하나의 성분을 함유하는 균질한 것일 수 있다. 일부 경우, 샘플은 자연적으로 발생할 수 있고, 생물학적 물질, 및/또는 인공 물질일 수 있다. 또한, 샘플은 천연 형태 또는 변성된 형태일 수 있다. 일부 경우, 샘플은 단일 세포(또는 단일 세포의 함량) 또는 다수의 세포(또는 다수의 세포의 함량), 혈액 샘플, 조직 샘플, 피부 샘플, 소변 샘플, 물 샘플, 및/또는 토양 샘플일 수 있다. 일부 경우, 샘플은 진핵생물, 원핵생물, 포유동물, 인간, 효모 및/또는 박테리아와 같은 살아있는 유기체로부터 유래될 수 있거나, 바이러스로부터 유래될 수 있다. 일부 경우, 샘플은 하나 이상의 줄기 세포(예를 들어, 무기한 분열하여 특화된 세포를 생성할 수 있는 임의의 세포)일 수 있다. 줄기 세포의 적절한 예는, 배아 줄기 세포(예를 들어, 인간 배아 줄기 세포(hES)), 및 비배아 줄기 세포(예를 들어, 간엽, 조혈, 유도 만능 줄기 세포(iPS 세포), 또는 성체 줄기 세포(MSC))를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "분석물"은 본원에 기술된 바와 같이, 검출되거나 분리될 임의의 분자 또는 화합물을 지칭한다. 적절한 분석물은, 예를 들어, 환경 분자, 임상 분자, 화학물질, 오염 물질, 및/또는 생체분자와 같은 작은 화학 분자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 이러한 화학 분자는, 농약, 살충제, 독소, 치료 약물 및/또는 남용 약물, 호르몬, 항생제, 항체, 유기 물질, 단백질(예를 들어, 효소, 면역글로불린, 및/또는 당단백질), 핵산(예를 들어, DNA 및/또는 RNA), 지질, 렉틴, 탄수화물, 전세포(예를 들어, 병원성 박테리아같은 원핵 세포 및/또는 포유류 종양 세포와 같은 진핵 세포), 바이러스, 포자, 다당류, 당단백질, 대사물, 보조인자, 뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드, 전이 상태 유사체, 억제제, 영양소, 전해질, 성장 인자, 및 다른 생체분자 및/또는 비 생체분자뿐만 아니라 이들의 단편 및 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 본원에 기술된 일부 분석물은 효소, 약물, 세포, 항체, 항원, 세포 멤브레인 항원, 및/또는 수용체 또는 이의 리간드(예를 들어, 신경 수용체 또는 이의 리간드, 호르몬 수용체 또는 이의 리간드, 영양 수용체 또는 이의 리간드, 및/또는 세포 표면 수용체 또는 이의 리간드)와 같은 단백질일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "단백질"은 비-자연 발생 아미노산 및 아미노산 유사체, 및 펩티드모방 구조를 함유하는 단백질을 포함하는, 단백질, 올리고펩티드, 펩티드 및 유사체를 지칭한다. 용어 "단백질"은 또한 다양한 등전점을 갖는 단백질, 올리고펩티드, 펩티드 및 유사체를 지칭한다.
치수(예를 들어, 길이, 폭, 직경, 부피 등)가 특정되는 경우, 이러한 치수는 근사치이며, 구체적으로 열거된 치수(들)의 범위 내에 여전히 속하면서 +/- 10%만큼 변할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 치수 또는 다른 수치 값이 특정되는 경우, 이러한 값은 단지 예시적인 것이며, 다른 치수, 크기 또는 구성이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고서도 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 구현예는 모세관의 상대적 및/또는 절대적 길이 및 직경을 기술한다. 당업자는 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 명시적으로 열거된 것과 상이한 크기의 모세관이 선택될 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (50)
- 카트리지로서:
모세관 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성된 제1 모세관;
상기 제1 모세관 내로 시약 및 분석물을 도입하도록 구성된 제2 모세관; 및
상기 제1 모세관과 상기 제2 모세관 사이에 배치된 제3 모세관을 포함하되, 상기 제3 모세관의 내경은 상기 제1 모세관의 외경 및 상기 제2 모세관의 외경보다 더 큰, 카트리지 - 제1항에 있어서, 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부 또는 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 중 하나는 밀봉되는, 카트리지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 모세관의 내경은 제1 모세관의 내경보다 큰, 카트리지.
- 제1항에 있어서,
제1 모세관의 제1 단부는 제3 모세관의 제1 단부 내에 배치되고;
제2 모세관의 제1 단부는 제3 모세관의 제2 단부 내에 배치되는, 카트리지. - 제1항에 있어서, 제1 완충액 저장소, 상기 제1 완충액 저장소에 배치된 제1 모세관의 제1 단부, 제2 완충액 저장소에 배치되도록 구성된 제2 모세관의 제2 단부를 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 완충액 저장소, 상기 제1 완충액 저장소에 배치된 제1 모세관의 제1 단부,
제2 완충액 저장소에 배치되도록 구성된 제2 모세관의 제2 단부; 및
상기 제1 완충액 저장소와 전기적으로 접촉하는 전극을 추가로 포함하되, 상기 저장소는 제1 완충액 저장소 및 상기 제2 완충액 저장소를 통해 제1 모세관 및 제2 모세관에 걸쳐 전위를 인가하도록 구성되는, 카트리지. - 제6항에 있어서, 제2 모세관의 내경은 제1 모세관의 내경보다 큰, 카트리지.
- 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 모세관과 제3 모세관 사이의 접합부 또는 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나에 배치된 폐수 탱크를 추가로 포함하되,
상기 폐수 탱크는, 상기 폐수 탱크를 통해 진공이 제2 모세관에 인가되어 샘플을 저장소로부터, 그리고 제2 모세관 및 제3 모세관을 통해 제1 모세관과 접촉하도록 흡인할 수 있도록 구성되는, 카트리지. - 제8항에 있어서, 제2 모세관의 내경은 제1 모세관의 내경보다 큰, 카트리지.
- 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 모세관과 제3 모세관 사이의 접합부 또는 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나에 배치된 폐수 탱크를 추가로 포함하되,
상기 폐수 탱크는, 상기 폐수 탱크를 통해 진공이 제2 모세관에 인가되어 샘플을 저장소로부터, 그리고 제2 모세관을 통해 흡인할 때, 과량의 샘플을 포함하도록 구성되는, 카트리지. - 카트리지로서:
모세관 전기영동 동안 분석물 분리를 위해 구성된 제1 모세관;
상기 제1 모세관의 외경보다 큰 내경을 갖는 제2 모세관을 포함하되, 상기 제2 모세관은 상기 제1 모세관 내로 시약 및 분석물을 도입하도록 구성되는, 카트리지. - 제11항에 있어서, 제1 모세관의 제1 단부는 제2 모세관의 제1 단부 부분 내에 배치되는, 카트리지.
- 제11항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하되, 제1 모세관은 상기 하우징 내에 배치되고, 제2 모세관은 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 카트리지.
- 제11항에 있어서, 완충액 저장소를 추가로 포함하되, 제1 모세관의 제1 단부는 상기 완충액 저장소에 배치되는, 카트리지.
- 제11항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 교차부에 배치되는 폐수 탱크를 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제11항에 있어서, 계면활성제의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔을 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제11항 내지 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 교차부에 배치되는 폐수 탱크를 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제11항 또는 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관의 제1 단부는 제2 모세관의 제1 단부 부분 내에 배치되는, 카트리지.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔을 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관은 모세관 전기영동 동안 분석물의 분리를 용이하게 하도록 구성된 체질 매트릭스를 포함하는, 카트리지.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 교차부에 배치되고 상기 제1 모세관과 제2 모세관의 교차부에 형성된 시스 채널을 통해 제1 모세관 또는 제2 모세관 중 적어도 하나에 진공을 인가하도록 구성되는 폐수 탱크를 추가로 포함하는, 카트리지.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 교차부는, 메니스커스가 시스 채널 내에 형성되고 제2 모세관 내의 액체의 중력 흐름에 저항하는 모세관력을 가하도록 구성된 시스 채널을 정의하는, 카트리지.
- 제11항 내지 제13항, 제15항, 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
완충액 저장소, 상기 완충액 저장소에 배치된 제1 모세관의 제1 단부, 및
하우징을 추가로 포함하되, 상기 완충액 저장소 및 제1 모세관은 상기 하우징 내에 배치되고, 제2 모세관은 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 카트리지. - 제11항 내지 제13항, 제15항, 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 완충액 저장소, 상기 제1 완충액 저장소에 배치된 제1 모세관의 제1 단부,
제2 완충액 저장소에 배치되도록 구성된 제2 모세관의 제2 단부; 및
상기 제1 완충액 저장소와 전기적으로 접촉하는 전극을 추가로 포함하며, 여기에서 상기 저장소는 제1 완충액 저장소 및 상기 제2 완충액 저장소를 통해 제1 모세관 및 제2 모세관에 걸쳐 전위를 인가하도록 구성되는, 카트리지. - 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관은 50 마이크론 미만의 내경을 갖는, 카트리지.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 모세관은 170 마이크론 미만의 외경을 갖고;
제2 모세관은 170 마이크론 초과의 내경을 갖는, 카트리지. - 제20항에 있어서, 체질 매트릭스는 제1 체질 매트릭스이고, 카트리지는,
상기 체질 매트릭스 후방에 배치되고, 분석물이 검출되도록 구성되는 제1 모세관의 일부 앞에 배치되는 탈염색 겔을 추가로 포함하되, 상기 탈염색 겔은 배경 형광을 감소시키도록 구성되는, 카트리지. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관은 도데실 황산나트륨-코팅(SDS-코팅) 분석물에 결합하도록 구성된 형광 염료를 포함하고, 카트리지는,
SDS의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔; 및
분리된 분석물이 검출되어야 하는 검출 부분을 추가로 포함하되, 상기 탈염색 겔은 제1 모세관과 상기 검출 부분 사이에 배치되는, 카트리지. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 모세관의 외경보다 큰 내경을 갖는 제3 모세관을 추가로 포함하되, 제1 모세관은 분리된 분석물을 상기 제3 모세관에 도입하도록 구성되고, 상기 제3 모세관은 도데실 황산나트륨의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔을 포함하는, 카트리지. - 방법으로서,
샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관으로 흡인되도록 제2 모세관의 제1 단부가 상기 샘플 저장소에 배치되어 있는 동안 제1 모세관과 상기 제2 모세관의 접합부에 진공을 인가하는 단계로서, 상기 제2 모세관이 샘플로 채워질 때 상기 제1 모세관의 제1 단부 부분이 샘플과 접촉하도록, 상기 제1 모세관의 제1 단부 부분은 상기 제2 모세관의 제2 단부 부분에 삽입되고, 전기영동 동안 상기 제1 모세관은 분석물 분리를 위해 구성되는, 단계;
상기 샘플 저장소로부터 상기 샘플을 흡인한 후 상기 제2 모세관의 제2 단부를 실행 완충액 저장소 내에 배치하는 단계;
상기 제2 모세관의 제1 단부가 상기 실행 완충액 저장소 내에 배치되어 있는 동안, 실행 완충액이 상기 실행 완충액 저장소로부터 상기 제2 모세관 내로 흡인되도록, 상기 제1 모세관 및 상기 제2 모세관의 접합부에 진공을 인가하는 단계; 및
상기 제1 모세관에서 상기 샘플을 전기영동식으로 분리하는 단계를 포함하는, 방법. - 제30항에 있어서, 제2 모세관이 샘플로 채워질 때, 제1 모세관 내로 샘플을 전기동력학적으로 주입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제30항에 있어서, 제2 모세관이 샘플로 채워져 샘플이 제1 모세관 내로 이동할 때, 제1 모세관에 전압을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제30항에 있어서, 샘플를 전기영동식으로 분리한 후 도데실 황산나트륨의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔에 상기 샘플를 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제30항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에 있는 폐수 탱크에 진공이 인가되는, 방법.
- 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에 있는 폐수 탱크에 진공이 인가되는, 방법.
- 제30항에 있어서, 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인된 후, 완충액 저장소 내에 제2 모세관의 제2 단부를 배치하기 위해 샘플 저장소 및 완충액 저장소를 포함하는 트레이를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 실행 완충액이 실행 완충액 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록 제1 모세관과 제2 모세관의 접합부에 진공을 인가하는 단계 후, 제1 모세관의 제1 단부는 상단 실행 완충액을 포함하는 저장소 내에 배치되고 제1 모세관의 제2 단부는 하단 실행 완충액 내에 배치되고;
샘플은 상기 상단 실행 완충액 및 상기 하단 실행 완충액에 걸쳐 전위를 인가하는 단계에 의해 전기영동식으로 분리되는, 방법. - 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 모세관을 샘플 저장소로부터 완충액 저장소로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플를 전기영동식으로 분리한 후 도데실 황산나트륨의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔에 상기 샘플를 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 방법으로서,
샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인되도록, 상기 제2 모세관의 제1 단부가 상기 샘플 저장소 내에 배치되어 있는 동안 상기 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부 또는 제1 모세관과 상기 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나를 통해 상기 제2 모세관에 진공을 인가하는 단계로서,
상기 제2 모세관 및 상기 제3 모세관이 샘플로 채워질 때 상기 제1 모세관의 제1 단부 부분이 샘플과 접촉하도록, 상기 제1 모세관의 제1 단부 부분은 상기 제3 모세관의 제2 단부 부분에 삽입되고 상기 제2 모세관의 제2 단부 부분은 상기 제3 모세관의 제1 단부 부분에 삽입되고, 전기영동 동안 상기 제1 모세관은 분석물 분리를 위해 구성되는, 단계;
상기 샘플 저장소로부터 상기 샘플을 흡인한 후 상기 제2 모세관의 제2 단부를 실행 완충액 저장소 내에 배치하는 단계;
상기 제2 모세관의 제1 단부가 실행 완충액 저장소 내에 배치되어 있는 동안, 실행 완충액이 상기 실행 완충액 저장소로부터 상기 제2 모세관 및 상기 제3 모세관 내로 흡인되도록, 상기 제2 모세관 및 상기 제3 모세관의 접합부 또는 상기 제1 모세관 및 상기 제3 모세관의 접합부 중 적어도 하나에 진공을 인가하는 단계; 및
상기 제1 모세관에서 상기 샘플을 전기영동식으로 분리하는 단계를 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서, 제2 모세관이 샘플로 채워질 때, 제1 모세관 내로 샘플을 전기동력학적으로 주입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제40항에 있어서, 제2 모세관이 샘플로 채워져 샘플이 제1 모세관 내로 이동할 때, 제1 모세관에 전압을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제40항에 있어서, 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인된 후, 완충액 저장소 내에 제2 모세관의 제2 단부를 배치하기 위해 샘플 저장소 및 완충액 저장소를 포함하는 트레이를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제40항에 있어서, 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부에 있는 폐수 탱크에 진공이 인가되는, 방법.
- 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부에 있는 폐수 탱크에 진공이 인가되는, 방법.
- 제45항에 있어서, 제2 모세관과 제3 모세관의 접합부는 밀봉되는, 방법.
- 제40항 내지 제43항 또는 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플이 샘플 저장소로부터 제2 모세관 내로 흡인된 후, 완충액 저장소 내에 제2 모세관의 제2 단부를 배치하기 위해 샘플 저장소 및 완충액 저장소를 포함하는 트레이를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 실행 완충액이 실행 완충액 저장소로부터 제2 모세관 및 제3 모세관 내로 흡인되도록 제1 모세관과 제3 모세관의 접합부에 있는 폐수 탱크에 진공을 인가하는 단계 후, 제1 모세관의 제1 단부는 상단 실행 완충액을 포함하는 저장소 내에 배치되고 제1 모세관의 제2 단부는 하단 실행 완충액 내에 배치되고;
샘플은 상기 상단 실행 완충액 및 상기 하단 실행 완충액에 걸쳐 전위를 인가하는 단계에 의해 전기영동식으로 분리되는, 방법. - 제40항 내지 제43항 또는 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 모세관을 샘플 저장소로부터 완충액 저장소로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제40항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플를 전기영동식으로 분리한 후 도데실 황산나트륨의 농도를 감소시키도록 구성된 탈염색 겔에 상기 샘플를 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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