RU2535333C1 - Device for polymerase chain reaction - Google Patents

Device for polymerase chain reaction Download PDF

Info

Publication number
RU2535333C1
RU2535333C1 RU2013125275/10A RU2013125275A RU2535333C1 RU 2535333 C1 RU2535333 C1 RU 2535333C1 RU 2013125275/10 A RU2013125275/10 A RU 2013125275/10A RU 2013125275 A RU2013125275 A RU 2013125275A RU 2535333 C1 RU2535333 C1 RU 2535333C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holes
hole
contact
filter
filters
Prior art date
Application number
RU2013125275/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мераб Георгиевич Чикобава
Леван Мерабович Чикобава
Олег Васильевич Рубальский
Евгений Олегович Рубальский
Ульрих Мартин
Original Assignee
Мераб Георгиевич Чикобава
Леван Мерабович Чикобава
Олег Васильевич Рубальский
Евгений Олегович Рубальский
Ульрих Мартин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мераб Георгиевич Чикобава, Леван Мерабович Чикобава, Олег Васильевич Рубальский, Евгений Олегович Рубальский, Ульрих Мартин filed Critical Мераб Георгиевич Чикобава
Priority to RU2013125275/10A priority Critical patent/RU2535333C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2535333C1 publication Critical patent/RU2535333C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: device for polymerase chain reaction comprises at least four portions, each of which has two flat parallel surfaces perpendicular to a common axis, and holes. The portions are rotated in relation to each other and the common axis. The first portion has at least six through holes connecting its two flat surfaces, at least four holes of which are provided with hydrophilic filters mounted to contact the flat surface of the second portion. The second portion is configured with at least two through holes connecting its two flat surfaces, at least one hole of which comprises a sorbent fixed by the hydrophilic filters contacting the flat surfaces of the first and third portions. The third portion has at least two through holes connecting its two flat surfaces, at least one hole of which comprises the hydrophilic filter mounted to contact the flat surfaces of the second and fourth portions, and at least three blind holes, each of which comprises the hydrophilic filters mounted to contact the flat surface of the second portion. The fourth portion is provided with at least one blind optically transparent through hole, comprising the hydrophilic filter mounted to contact the flat surface of the third portion non contacting the bottom of the hole containing it.
EFFECT: enhancement involving carrying out the stages of nucleic acid recovery and PCR in the same apparatus with detecting reaction results and simplifying the device.
8 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и биологии и предназначено для использования при проведении ПЦР-исследований.The invention relates to medicine and biology and is intended for use in PCR studies.

Недавние достижения в области биоаналитических микрожидкостных микрочипов делают все более реальным их применения в медицине и биологии в виде портативных микролабораторий, так называемых «лабораторий на чипе» (Manz A., Graber N., Widmer H.M. Miniaturized total chemical analysis systems: A novel concept for chemical sensing // Sensors and Actuators B: Chemical. - 1990. - Vol.1. - P.244-248).Recent advances in bioanalytical microfluidic microarrays make their use in medicine and biology more and more realistic in the form of portable micro laboratories, the so-called “labs on a chip” (Manz A., Graber N., Widmer HM Miniaturized total chemical analysis systems: A novel concept for chemical sensing // Sensors and Actuators B: Chemical. - 1990. - Vol.1. - P.244-248).

Синонимы «лабораторий на чипе» - micro total analysis system (µ-TAS), microelectromechanical system (MEMS) (Chen J., Chen D., Yuan Т., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011. - Vol.3, №4. - P.203-210).The synonyms of “laboratories on a chip” are micro total analysis system (µ-TAS), microelectromechanical system (MEMS) (Chen J., Chen D., Yuan T., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011 . - Vol.3, No. 4. - P.203-210).

Большинство медико-биологических анализов - это добавление и удаление жидких реактивов во время проведения диагностического теста. Управление в микрочипе микрообъемами жидкостей из различных резервуаров, смешивание в микрореакторах, разделение, перемещение по каналам, контроль за каждым из этапов перемещения, детекция результатов, преобразование данных в процессоре, отображение результатов на мониторе компьютера повторяет в миниатюре все то, что делает лаборант в процессе проведения диагностического теста в лаборатории. То есть весь лабораторный процесс проходит на чипе размером 1-2 см2. Малые объемы регентов, соответственно низкая себестоимость, сокращение времени проведения анализа, высокая точность, все это привлекает исследователей для разработки чипов в диагностике биохимических и клинико-биологических анализов (DeMello A.J. Control and detection of chemical reactions in micro-fluidic systems // Nature. - 2006. - Vol.442, №7101. - P.394-402; Baek S.H., Chang W.J., Baek J.Y., Yoon D.S., Bashir R., Lee S.W. Dielectrophoretic technique for measurement of chemical and biological interactions // Analytical chemistry. - 2009. - Vol.81, №18. - P.7737-7742; Dittrich P.S., Manz A. Lab-on-a-chip: microfluidics in drug discovery // Nature reviews. Drug discovery. - 2006. - Vol.5, №3. - P.210-218).Most biomedical tests involve the addition and removal of liquid reagents during a diagnostic test. Microchip control of microvolumes of liquids from various tanks, mixing in microreactors, separation, movement through channels, control of each of the stages of movement, detection of results, data conversion in the processor, display of results on a computer monitor in miniature repeats everything that the laboratory technician does in the process conducting a diagnostic test in the laboratory. That is, the entire laboratory process takes place on a 1-2 cm 2 chip. Small volumes of regents, respectively low cost, reduced analysis time, high accuracy, all this attracts researchers to develop chips in the diagnosis of biochemical and clinical-biological analyzes (DeMello AJ Control and detection of chemical reactions in micro-fluidic systems // Nature. - 2006. - Vol.442, No. 7101. - P.394-402; Baek SH, Chang WJ, Baek JY, Yoon DS, Bashir R., Lee SW Dielectrophoretic technique for measurement of chemical and biological interactions // Analytical chemistry. - 2009. - Vol.81, No. 18. - P.7737-7742; Dittrich PS, Manz A. Lab-on-a-chip: microfluidics in drug discovery // Nature reviews. Drug discovery. - 2006. - Vol.5 , No. 3. - P.210-218).

Малые объемы жидкостей, их уникальное поведение в микрообъемах, позволяет четко контролировать концентрации реагентов, удешевляет анализ, ускоряет процесс проведения анализа, снижает количество загрязнений окружающей среды, позволяет проводить анализ вне централизованных лабораторий.Small volumes of liquids, their unique behavior in microvolumes, allows you to clearly control the concentration of reagents, reduces the cost of analysis, speeds up the analysis process, reduces the amount of environmental pollution, allows analysis outside of centralized laboratories.

ПЦР - один из самых важных методов в диагностике и один из самых удобных методов для микрочипирования. Первый чип для ПЦР был предложен в 1993 году (North-up M.A., Ching M.T., White R.M., Watson R.T. DNA amplification in a microfabricated reaction chamber // «Transducers '93», Seventh International Conference on Solid State Sensors and Actuators, Yokohama, Japan. - New York: IEEE, 1993. - P.924-927). С тех пор были созданы различные варианты микрофлюидных чипов для ПЦР (Chen J., Chen D., Yuan Т., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011. - Vol.3, №4. - P.203-210).PCR is one of the most important methods in diagnostics and one of the most convenient methods for microchipping. The first PCR chip was proposed in 1993 (North-up MA, Ching MT, White RM, Watson RT DNA amplification in a microfabricated reaction chamber // "Transducers '93", Seventh International Conference on Solid State Sensors and Actuators, Yokohama, Japan. - New York: IEEE, 1993. - P.924-927). Since then, various versions of microfluidic chips for PCR have been created (Chen J., Chen D., Yuan T., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011. - Vol.3, No. 4. - P .203-210).

Типичный микрофлюидный чип для ПЦР состоит из трех температурных зон (денатурация, элонгация, отжиг) и микрокапиллярного канала, в котором ПЦР-смесь проходит через эти зоны.A typical microfluidic chip for PCR consists of three temperature zones (denaturation, elongation, annealing) and a microcapillary channel in which the PCR mixture passes through these zones.

В микрочиповой системе для ПЦР увеличивается однородность распределения температуры, снижается время поддержания температур на стадиях синтеза и денатурации ДНК и сокращается количество циклов со стандартных 35-45 до 20-25, что ускоряет проведение ПЦР и увеличивает аналитическую чувствительность метода (Fuchiwaki Y., Saito M., Wakida S., Tamiya E., Nagai H. Ultra-fast and highly-efficient flow-through PCR microfluidics using vapor pressure and its application to rapid field detection // 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences. 3-7 October 2010, Groningen, The Netherlands // Micro Total Analysis Systems. - 2010. - Vol.1. - P.148-150).In a microarray system for PCR, the uniformity of temperature distribution increases, the time for maintaining temperatures at the stages of DNA synthesis and denaturation is reduced, and the number of cycles from standard 35-45 to 20-25 is reduced, which speeds up PCR and increases the analytical sensitivity of the method (Fuchiwaki Y., Saito M ., Wakida S., Tamiya E., Nagai H. Ultra-fast and highly-efficient flow-through PCR microfluidics using vapor pressure and its application to rapid field detection // 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences. 3 -7 October 2010, Groningen, The Netherlands // Micro Total Analysis Systems. - 2010. - Vol.1. - P.148-150).

В чипах применяются следующие способы продвижения жидкости (Chen J., Chen D., Yuan Т., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedi-cine and engineering. - 2011. - Vol.3, №4. - P.203-210; RU 2432205, B01L 3/00, G01N 33/487).The following methods of promoting liquids are used in chips (Chen J., Chen D., Yuan T., Chen X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011. - Vol.3, No. 4. - P.203 -210; RU 2432205, B01L 3/00, G01N 33/487).

1. Движение обеспечивается давлением, создаваемым механическим насосом или сжатым газом.1. The movement is provided by the pressure created by a mechanical pump or compressed gas.

2. Электрокинетический способ.2. Electrokinetic method.

3. Центрифугирование.3. Centrifugation.

4. Воздействие внешним магнитным полем.4. Exposure to an external magnetic field.

5. Термально-конвекционно управляемый чип, основанный на принципе Rayleigh-Benard конвекции.5. Thermally convection-controlled chip based on the principle of Rayleigh-Benard convection.

Недостатками этих аналогов являются необходимость использования дополнительного внешнего блока, создающего условия для продвижения и смешивания компонентов реакций, а также необходимость герметизации этих компонентов и необходимость синхронизации работы различных блоков при увеличении числа внешних факторов, от которых зависит качество проведения реакции, что усложняет устройство.The disadvantages of these analogues are the need to use an additional external unit, creating conditions for the promotion and mixing of reaction components, as well as the need to seal these components and the need to synchronize the operation of various units with an increase in the number of external factors that affect the quality of the reaction, which complicates the device.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения - прототипом - является устройство для осуществления молекулярно-биологической реакции (в том числе ПЦР или ПЦР в реальном времени), в котором отдельные необходимые компоненты реакции находятся в месте реакции, но пространственно отделены друг от друга перед реакцией на носителе. Согласно формуле прототипа твердый носитель является пористым носителем, предпочтительно пористым фильтром. Реакции с применением данного носителя согласно описанию прототипа могут проводиться с помощью известных способов в отдельной емкости с использованием другого устройства после растворения сорбированных на носителе реактивов в буфере, который не включен в прототип (WO 2012010708, C12Q 1/68).The closest analogue of the claimed technical solution - the prototype - is a device for carrying out a molecular biological reaction (including real-time PCR or PCR), in which the individual necessary components of the reaction are located at the reaction site, but are spatially separated from each other before the reaction on the carrier . According to the formula of the prototype, the solid support is a porous support, preferably a porous filter. Reactions using this carrier according to the description of the prototype can be carried out using known methods in a separate container using another device after dissolving the reagents adsorbed on the carrier in a buffer that is not included in the prototype (WO 2012010708, C12Q 1/68).

Основным недостатком прототипа является невозможность достижения технического результата - проведения в одном устройстве этапов выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующей ПЦР с детекцией результатов реакции.The main disadvantage of the prototype is the inability to achieve a technical result - carrying out in one device the stages of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent PCR with detection of the reaction results.

Главной задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является проведение в одном устройстве этапов выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующей ПЦР с детекцией результатов реакции при упрощении устройства.The main task solved by the claimed technical solution is to carry out in one device the steps of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent PCR with detection of the reaction results while simplifying the device.

Поставленная задача реализуется за счет того, что устройство для полимеразной цепной реакции состоит из, по крайней мере, четырех частей, каждая из которых имеет две плоские, параллельные поверхности, перпендикулярные общей оси, относительно которой части могут поворачиваться относительно друг друга, и отверстия, при этом первая часть имеет, по крайней мере, шесть сквозных отверстий, соединяющих две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, четыре отверстия снабжены гидрофильными фильтрами, контактирующими с плоской поверхностью второй части, вторая часть выполнена с, по крайней мере, двумя сквозными отверстиями, соединяющими две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, одно отверстие содержит сорбент, зафиксированный гидрофильными фильтрами, контактирующими с плоскими поверхностями первой и третьей частей, третья часть имеет, по крайней мере, два сквозных отверстия, соединяющих две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, одно отверстие содержит гидрофильный фильтр, контактирующий с плоскими поверхностями второй и четвертой частей, и, по крайней мере, три несквозных отверстия, содержащих гидрофильные фильтры, контактирующие с плоской поверхностью второй части, а четвертая часть выполнена с, по крайней мере, одним несквозным, оптически прозрачным отверстием, содержащим гидрофильный фильтр, контактирующий с плоской поверхностью третьей части, не контактирующий с дном отверстия его содержащим.The problem is achieved due to the fact that the device for the polymerase chain reaction consists of at least four parts, each of which has two flat, parallel surfaces perpendicular to the common axis, relative to which the parts can rotate relative to each other, and holes, this first part has at least six through holes connecting its two flat surfaces, of which at least four holes are equipped with hydrophilic filters in contact with the flat surface of the second part, the second part is made with at least two through holes connecting its two flat surfaces, of which at least one hole contains a sorbent fixed by hydrophilic filters in contact with the flat surfaces of the first and third parts, the third part has at least two through holes connecting its two flat surfaces, of which at least one hole contains a hydrophilic filter in contact with the flat surfaces of the second and fourth parts, and, at least three through holes containing hydrophilic filters in contact with the flat surface of the second part, and the fourth part is made with at least one through, optically transparent hole containing a hydrophilic filter in contact with the flat surface of the third part, not in contact with the bottom of the hole containing it.

Количество отверстий, фильтров, сорбентов и реактивов для амплификации и детекции нуклеиновых кислот в частях заявляемого устройства может быть увеличено при увеличении количества анализируемых биологических объектов, и/или при увеличении количества проводимых в устройстве мультиплексных ПНР и/или униплексных (симплексных) ПЦР, и/или при увеличении числа этапов очистки нуклеиновых кислот. Дополнительную очистку нуклеиновых кислот также может обеспечить увеличение числа частей устройства.The number of holes, filters, sorbents and reagents for amplification and detection of nucleic acids in parts of the claimed device can be increased with an increase in the number of analyzed biological objects, and / or with an increase in the number of multiplex PNRs and / or uniplex (simplex) PCRs carried out in the device, and / or by increasing the number of nucleic acid purification steps. Additional purification of nucleic acids can also provide an increase in the number of parts of the device.

В основу заявляемого изобретения положена обеспечивающая решение поставленной задачи новая совокупность оригинальных отличительных признаков - это подобранное последовательное расположение в частях устройства отверстий, гидрофильных фильтров и сорбента, которое: во-первых, дает возможность проводить в устройстве этапы выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующих мультиплексных ПЦР и/или униплексных (симплексных) ПЦР с детекцией результатов реакции; во-вторых, обеспечивает без использования дополнительного внешнего блока условия для продвижения и смешивания компонентов реакций в результате пропитывания (в том числе поочередного) фильтров жидкими компонентами; в-третьих, дает возможность изменять количества используемых жидких компонентов, что предотвращает высыхание фильтров во время реакции, просачивание жидкостей между плоскими поверхностями и таким образом исключает необходимость герметизации компонентов.The basis of the claimed invention is based on a new set of original distinctive features providing a solution to the problem - this is a selected sequential arrangement of holes, hydrophilic filters and a sorbent in the device parts, which: firstly, makes it possible to carry out the stages of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent multiplex in the device PCR and / or uniplex (simplex) PCR with detection of reaction results; secondly, it provides, without using an additional external unit, conditions for the promotion and mixing of reaction components as a result of soaking (including alternating) filters with liquid components; thirdly, it makes it possible to change the amount of liquid components used, which prevents the drying of the filters during the reaction, the leakage of liquids between flat surfaces and thus eliminates the need for sealing of the components.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение апробировано в различных вариантах в лаборатории иммунологии и вирусологии, группе молекулярной биологии Учреждения Российской академии медицинских наук Научно-исследовательского института медицинской приматологии Российской академии медицинских наук.The technical solution proposed as an invention was tested in various versions in the laboratory of immunology and virology, the group of molecular biology of the Institution of the Russian Academy of Medical Sciences of the Research Institute of Medical Primatology of the Russian Academy of Medical Sciences.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами варианта устройства для проведения анализа одного биологического объекта с использованием одной мультиплексной или униплексной (симплексной) ПНР, где:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings of a variant of the device for analyzing one biological object using one multiplex or uniplex (simplex) PNR, where:

1, 2, 3 и 4 - части устройства;1, 2, 3 and 4 - parts of the device;

5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 16, 17, 18 и 20 - гидрофильные фильтры, содержащиеся в отверстиях устройства;5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 16, 17, 18 and 20 - hydrophilic filters contained in the holes of the device;

9, 10, 11 и 19 - отверстия в частях устройства, не содержащие фильтров;9, 10, 11 and 19 - holes in the parts of the device that do not contain filters;

13 - сорбент, содержащийся в отверстии части 2 устройства;13 - sorbent contained in the opening of part 2 of the device;

21 - несквозное, оптически прозрачное отверстие, в открытом конце которого содержится гидрофильный фильтр 20, не контактирующий с дном отверстия его содержащим;21 is a through, optically transparent hole, in the open end of which there is a hydrophilic filter 20, not in contact with the bottom of the hole containing it;

22 - общая ось четырех частей устройства.22 - the common axis of the four parts of the device.

На фиг.1 показан вариант последовательности исходного расположения отверстий 9, 10, 11, 19, не содержащих фильтры, отверстия 21,частично содержащего фильтр 20, фильтров 5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 16, 17, 18 и 20 и сорбента 13 в частях 1, 2, 3 и 4 устройства.Figure 1 shows a variant of the sequence of the initial arrangement of holes 9, 10, 11, 19, not containing filters, holes 21, partially containing a filter 20, filters 5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 16, 17, 18 and 20 and sorbent 13 in parts 1, 2, 3 and 4 of the device.

На фиг.2 показан вариант схематичного внешнего вида устройства с общей осью 22 частей 1, 2, 3 и 4 и с возможным исходным расположением видимых, не содержащих фильтров отверстий 9 и 10 и фильтров 5, 6, 7 и 8 части 1.Figure 2 shows a variant of the schematic appearance of the device with a common axis 22 of parts 1, 2, 3 and 4 and with a possible initial location of visible, filter-free openings 9 and 10 and filters 5, 6, 7 and 8 of part 1.

На фиг.3 показан вариант схематичного внешнего вида устройства с общей осью 22 частей 2, 3 и 4 и с возможным исходным расположением видимого, не содержащего фильтра отверстия 11 и видимого фильтра 12 части 2.Figure 3 shows a variant of the schematic appearance of the device with a common axis 22 of parts 2, 3 and 4 and with a possible initial location of a visible, filter-free opening 11 and a visible filter 12 of part 2.

На фиг.4 показан вариант схематичного внешнего вида устройства с общей осью 22 частей 3 и 4 и с возможным исходным расположением видимого, не содержащего фильтра отверстия 19 и видимых фильтров 15, 16, 17 и 18 части 3.Figure 4 shows a variant of the schematic appearance of the device with a common axis 22 of parts 3 and 4 and with a possible initial location of a visible, filter-free opening 19 and visible filters 15, 16, 17 and 18 of part 3.

На фиг.5 показан вариант схематичного внешнего вида части 4 устройства с возможным исходным расположением видимого фильтра 20.Figure 5 shows a variant of the schematic appearance of part 4 of the device with a possible initial location of the visible filter 20.

При этом все фильтры и сорбент содержатся в отверстиях. Фильтр 20 включает высушенные реактивы для амплификации и детекции нуклеиновых кислот, которые могут быть включены только в часть фильтра.In this case, all filters and sorbent are contained in the holes. The filter 20 includes dried reagents for amplification and detection of nucleic acids, which can be included only in part of the filter.

Предпочтительными являются варианты устройства, в которых при поворачивании их частей отверстие 10 совмещается только с отверстием 11, отверстие 11 совмещается только с отверстием 10 и отверстием 19, отверстие 19 совмещается только с отверстием 11 и фильтром 20.Preferred are variants of the device in which, when turning their parts, the hole 10 is only aligned with the hole 11, the hole 11 is only aligned with the hole 10 and the hole 19, the hole 19 is only aligned with the hole 11 and the filter 20.

Приведенные на схемах конфигурация (форма) и пропорциональное соотношение размеров частей, отверстий, фильтров и сорбента заявляемого устройства обусловлены необходимостью информативного описания общих принципов его работы и не предназначены для практического использования.The configuration (form) shown in the diagrams and the proportional ratio of the sizes of parts, holes, filters and sorbent of the claimed device are due to the need for an informative description of the general principles of its operation and are not intended for practical use.

Приведенный вариант устройства показывает конкретную реализацию заявляемого изобретения, но не ограничивает объем притязаний формулы заявляемого изобретения.The above embodiment of the device shows a specific implementation of the claimed invention, but does not limit the scope of claims of the claims of the claimed invention.

Из патентно-технической литературы и практики ПЦР-исследований не известно об устройстве для полимеразной цепной реакции, которое было бы идентично заявляемому.From the patent technical literature and the practice of PCR studies, it is not known about a device for polymerase chain reaction, which would be identical to the claimed one.

Отсюда правомерен вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».Hence the conclusion that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty" is legitimate.

Указанная выше совокупность существенных признаков необходима и достаточна для получения технического результата - проведения в одном устройстве этапов выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующей ПЦР с детекцией результатов реакции при упрощении устройства. Между существующими признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь, где каждый признак необходим и влияет на получение технического результата, а вместе взятые признаки достаточны для его получения. Правомерен вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».The above set of essential features is necessary and sufficient to obtain a technical result — carrying out in one device the steps of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent PCR with detection of the reaction results while simplifying the device. There is a causal relationship between the existing features and the problem to be solved, where each feature is necessary and influences the receipt of a technical result, and the combined features are sufficient to obtain it. The conclusion that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" is legitimate.

Предлагаемое устройство может быть реализовано многократно, а значит, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed device can be implemented many times, which means that the claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется на следующем примере, показывающем возможность проведения в описанном выше варианте заявляемого устройства этапов выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующей ПЦР с детекцией результатов реакции. При этом приведенный пример устройства показывает конкретную реализацию заявляемого изобретения, но не ограничивает объем притязаний формулы заявляемого изобретения.The invention is illustrated by the following example, showing the possibility of carrying out in the above described embodiment of the claimed device the steps of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent PCR with detection of the reaction results. In this case, the example device shows a specific implementation of the claimed invention, but does not limit the scope of claims of the claims of the claimed invention.

До начала работ выполняется следующее:Before starting work, the following is performed:

- в фильтры 7 и 8 вносится отмывочный раствор;- washing filters are introduced into filters 7 and 8;

- в фильтр 5 вносится элюирующий раствор.- an eluting solution is introduced into the filter 5.

Затем выполняются следующие операции.Then the following operations are performed.

Вносится лизат биологического объекта (смесь биологического объекта и лизирующего раствора) в отверстие 9 части 1 устройства. При этом лизат биологического объекта поочередно (последовательно) пропитывает фильтр 12, сорбент 13, фильтр 14 и фильтр 18, и нуклеиновые кислоты связываются с сорбентом 13.A lysate of a biological object (a mixture of a biological object and a lysing solution) is introduced into hole 9 of part 1 of the device. In this case, the lysate of the biological object alternately (sequentially) impregnates the filter 12, sorbent 13, filter 14 and filter 18, and nucleic acids bind to the sorbent 13.

Часть 2 устройства поворачивается до совмещения фильтров 8 и 12, а также фильтров 14 и 17. При этом отмывочный раствор из фильтра 8 поочередно (последовательно) пропитывает фильтр 12, сорбент 13, фильтр 14 и фильтр 17, отмывая нуклеиновые кислоты, связанные с сорбентом 13.Part 2 of the device is rotated to combine filters 8 and 12, as well as filters 14 and 17. In this case, the washing solution from the filter 8 alternately (sequentially) impregnates the filter 12, sorbent 13, filter 14 and filter 17, washing the nucleic acids associated with the sorbent 13 .

Часть 2 устройства поворачивается до совмещения фильтров 7 и 12, а также фильтров 14 и 16. При этом отмывочный раствор из фильтра 7 поочередно (последовательно) пропитывает фильтр 12, сорбент 13, фильтр 14 и фильтр 16, отмывая нуклеиновые кислоты, связанные с сорбентом 13.Part 2 of the device is rotated to combine filters 7 and 12, as well as filters 14 and 16. In this case, the washing solution from the filter 7 alternately (sequentially) impregnates the filter 12, sorbent 13, filter 14 and filter 16, washing the nucleic acids associated with the sorbent 13 .

Часть 2 устройства поворачивается до совмещения фильтров 6 и 12. При этом подсушиваются фильтр 12, сорбент 13 и фильтр 14.Part 2 of the device is rotated to combine filters 6 and 12. In this case, the filter 12, sorbent 13 and filter 14 are dried.

Часть 2 устройства поворачивается до совмещения фильтров 5 и 12, а также фильтров 14 и 15. При этом элюирующий раствор из фильтра 5 поочередно (последовательно) пропитывает фильтр 12, сорбент 13, фильтр 14 и фильтр 15 и нуклеиновые кислоты элюируются с сорбента 13 и переносятся на фильтр 15.Part 2 of the device is rotated to combine filters 5 and 12, as well as filters 14 and 15. In this case, the eluting solution from filter 5 impregnates filter 12, sorbent 13, filter 14 and filter 15 and nucleic acids elute from sorbent 13 and transferred to the filter 15.

Часть 4 устройства поворачивается до совмещения фильтров 15 и 20. При этом элюированные нуклеиновые кислоты пропитывают фильтр 20 и переносятся на фильтр 20.Part 4 of the device is rotated to combine filters 15 and 20. In this case, the eluted nucleic acids are impregnated with filter 20 and transferred to filter 20.

Часть 4 устройства поворачивается до совмещения отверстий 10, 11, 19 и фильтра 20. В отверстие 10 вносится растворитель, который пропитывает фильтр 20 и протекает с растворенными нуклеиновыми кислотами и реактивами для амплификации и детекции нуклеиновых кислот на дно отверстия 21.Part 4 of the device is rotated until the holes 10, 11, 19 and the filter 20 are combined. A solvent is introduced into the hole 10, which impregnates the filter 20 and flows with dissolved nucleic acids and reagents for amplification and detection of nucleic acids to the bottom of the hole 21.

В отверстие 10 вносится масло для проведения ПЦР.Oil is introduced into hole 10 for PCR.

ПЦР проводится с использованием любого базового блока, содержащего источник света, детектор флуоресценции и термоэлемент, обеспечивающие цикличное доведение температуры реакционной смеси в отверстии 21 до 62-95°C и детекцию нуклеиновых кислот в отверстии 21.PCR is carried out using any base unit containing a light source, a fluorescence detector and a thermocouple, providing a cyclic adjustment of the temperature of the reaction mixture in hole 21 to 62-95 ° C and detection of nucleic acids in hole 21.

В устройстве проводятся мультиплексная ПЦР или униплексная (симплексная) ПЦР.The device carries out multiplex PCR or uniplex (simplex) PCR.

При увеличении числа отверстий, фильтров и сорбентов в устройстве проводятся две и более мультиплексные ПЦР и/или униплексные (симплексные) ПЦР.With an increase in the number of holes, filters, and sorbents, two or more multiplex PCR and / or uniplex (simplex) PCR are carried out in the device.

Увеличение числа частей устройства позволяет проводить дополнительную очистку нуклеиновых кислот.An increase in the number of parts of the device allows for additional purification of nucleic acids.

Технические преимущества заявляемого устройства состоят в проведении в одном устройстве этапов выделения (очистки) нуклеиновых кислот и последующей ПЦР с детекцией результатов реакции при упрощении устройства в виде чипа.Technical advantages of the claimed device consist in carrying out in one device the steps of isolation (purification) of nucleic acids and subsequent PCR with detection of the reaction results while simplifying the device in the form of a chip.

Claims (8)

1. Устройство для полимеразной цепной реакции, содержащее фильтр, отличающееся тем, что оно состоит из, по крайней мере, четырех частей, каждая из которых имеет две плоские, параллельные поверхности, перпендикулярные общей оси, относительно которой части могут поворачиваться относительно друг друга, и отверстия, при этом первая часть имеет, по крайней мере, шесть сквозных отверстий, соединяющих две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, четыре отверстия снабжены гидрофильными фильтрами, контактирующими с плоской поверхностью второй части, вторая часть выполнена с, по крайней мере, двумя сквозными отверстиями, соединяющими две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, одно отверстие содержит сорбент, зафиксированный гидрофильными фильтрами, контактирующими с плоскими поверхностями первой и третьей частей, третья часть имеет, по крайней мере, два сквозных отверстия, соединяющих две ее плоские поверхности, из которых, по крайней мере, одно отверстие содержит гидрофильный фильтр, контактирующий с плоскими поверхностями второй и четвертой частей, и, по крайней мере, три несквозных отверстия, содержащих гидрофильные фильтры, контактирующие с плоской поверхностью второй части, а четвертая часть выполнена с, по крайней мере, одним несквозным, оптически прозрачным отверстием, содержащим гидрофильный фильтр, контактирующий с плоской поверхностью третьей части, не контактирующий с дном отверстия его содержащим.1. A device for polymerase chain reaction, containing a filter, characterized in that it consists of at least four parts, each of which has two flat, parallel surfaces perpendicular to a common axis, relative to which the parts can rotate relative to each other, and holes, while the first part has at least six through holes connecting its two flat surfaces, of which at least four holes are equipped with hydrophilic filters in contact with the flat surface the second part, the second part is made with at least two through holes connecting its two flat surfaces, of which at least one hole contains a sorbent fixed by hydrophilic filters in contact with the flat surfaces of the first and third parts, the third part has at least two through holes connecting its two flat surfaces, of which at least one hole contains a hydrophilic filter in contact with the flat surfaces of the second and fourth parts, and, to at least three through holes containing hydrophilic filters in contact with the flat surface of the second part, and the fourth part is made with at least one through, optically transparent hole containing a hydrophilic filter in contact with the flat surface of the third part, not in contact with the bottom holes containing it. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что его части выполнены в форме дисков.2. The device according to claim 1, characterized in that its parts are made in the form of disks. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что его фильтры выполнены из материала, выбранного из ряда: бумага, целлюлоза, ацетат целлюлозы, полиамид, поликарбонат или их смеси.3. The device according to claim 1, characterized in that its filters are made of a material selected from the series: paper, cellulose, cellulose acetate, polyamide, polycarbonate, or mixtures thereof. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбент его второй части выполнен в форме, выбранной из ряда: порошок, гранулы, волокно или их смеси.4. The device according to claim 1, characterized in that the sorbent of its second part is made in the form selected from the series: powder, granules, fiber, or mixtures thereof. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбент его второй части выполнен из вещества, выбранного из ряда: диоксид кремния, оксид алюминия или их смесь.5. The device according to claim 1, characterized in that the sorbent of its second part is made of a substance selected from the series: silicon dioxide, aluminum oxide or a mixture thereof. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по крайней мере, один реактив для амплификации и детекции нуклеиновых кислот.6. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one reagent for amplification and detection of nucleic acids. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит реактив для амплификации и детекции нуклеиновых кислот в сухом виде в, по крайней мере, одном отверстии четвертой части.7. The device according to claim 6, characterized in that it contains a reagent for amplification and detection of nucleic acids in dry form in at least one hole in the fourth part. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит реактив для амплификации и детекции нуклеиновых кислот в сухом виде на, по крайней мере, одном фильтре в отверстии четвертой части. 8. The device according to claim 6, characterized in that it contains a reagent for amplification and detection of nucleic acids in dry form on at least one filter in the hole of the fourth part.
RU2013125275/10A 2013-05-31 2013-05-31 Device for polymerase chain reaction RU2535333C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125275/10A RU2535333C1 (en) 2013-05-31 2013-05-31 Device for polymerase chain reaction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125275/10A RU2535333C1 (en) 2013-05-31 2013-05-31 Device for polymerase chain reaction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2535333C1 true RU2535333C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125275/10A RU2535333C1 (en) 2013-05-31 2013-05-31 Device for polymerase chain reaction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535333C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU110746U1 (en) * 2011-04-12 2011-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН DEVICE FOR SIMULTANEOUS AUTOMATED ISOLATION AND PURIFICATION OF NUCLEIC ACIDS FROM SEVERAL BIOLOGICAL SAMPLES
WO2012010708A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 Aj Innuscreen Gmbh Method, device and test kit for molecular-biological reactions
RU118064U1 (en) * 2011-10-31 2012-07-10 Учреждение Российской академии наук Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) DEVICE FOR SIMULTANEOUS MONITORING IN REAL TIME OF MULTIPLE NUCLEIC ACID AMPLIFICATIONS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012010708A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 Aj Innuscreen Gmbh Method, device and test kit for molecular-biological reactions
RU110746U1 (en) * 2011-04-12 2011-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН DEVICE FOR SIMULTANEOUS AUTOMATED ISOLATION AND PURIFICATION OF NUCLEIC ACIDS FROM SEVERAL BIOLOGICAL SAMPLES
RU118064U1 (en) * 2011-10-31 2012-07-10 Учреждение Российской академии наук Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) DEVICE FOR SIMULTANEOUS MONITORING IN REAL TIME OF MULTIPLE NUCLEIC ACID AMPLIFICATIONS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN J., CHEN D., YUAN Т., CHEN X. Microfluidic PCR Chips // Nano biomedicine and engineering. - 2011. - Vol.3, N4. - P.203-210. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6838127B2 (en) Test cartridge with integrated transfer module
US10532352B2 (en) Sample analysis system
Liu et al. Solving the “world-to-chip” interface problem with a microfluidic matrix
Liu et al. Blood plasma separation using a fidget-spinner
JP6688883B2 (en) Device components, devices, and methods for purifying and testing biomolecules from biological samples
GB2472236A (en) Apparatus for analysing microfluidic devices
JP6871905B2 (en) Fluid system for performing the assay
KR20170024827A (en) The Quantitative PCR Cartridge with Microchannel-Film Reactor, Nucleic Acid Extraction Module and qPCR Reagents Module, and The Rapid qPCR System Using the Same
EP2010322A1 (en) Foam inhibitor membrane for a flow-through cell
WO2019191613A1 (en) Vertical flow molecular assay apparatus
RU110746U1 (en) DEVICE FOR SIMULTANEOUS AUTOMATED ISOLATION AND PURIFICATION OF NUCLEIC ACIDS FROM SEVERAL BIOLOGICAL SAMPLES
JP2007534936A (en) A device to analyze the interaction between target and probe molecules
RU2535333C1 (en) Device for polymerase chain reaction
JP2006121935A (en) Micro-reactor for inspecting biosubstance equipped with pretreatment means and waste liquid storage tank
Gould Microfluidics realizes potential
JP2021035353A (en) Microfluidic device including amplification reaction chamber
CN104062445A (en) Microfluid chip detection technique based on photonic crystal encoded microsphere
Becker et al. Integrated lab-on-a-chip: a combined sample preparation and PCR system as an ultrafast analytical tool for pathogen detection
Zhang Hands-free cytometry of whole blood: controlled antibody release from hydrogels for on-chip cell staining
Gärtner et al. A microfluidic toolbox approach to CBRNE sensing
RU2005123717A (en) METHOD FOR CLINICAL AND BIOCHEMICAL ANALYSIS OF BIOLOGICAL LIQUIDS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190601