WO2013185467A1 - 基于滤纸的生物大分子提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于滤纸的生物大分子提取装置。本发明的装置由叠装的上层基片（1）和下层基片（3）以及夹持在上、下层基片之间的滤纸（2）组成，上、下层基片及滤纸间形成具有如下结构的生物大分子提取结构单元：上层基片设有进样孔（4）和出样孔（7）；进样孔通过设于上层基片下表面的上导流槽（5）与滤纸上表面连通；出样孔通过设于下层基片上表面的下导流槽（6）与滤纸下表面联通；滤纸位于上、下导流槽的交汇区域，上、下导流槽之间仅通过滤纸相通。

Description

基于滤纸的生物大分子提取装置 技术领域
本发明涉及一种基于滤纸的生物大分子提取装置。
背景技术
随着人类基因组测序项目的成功完成和下一代匪测序技术的不断发 展，基因分析检测正越来越得到人们的重视，并逐步推广应用于医疗保健、 环境保护和司法鉴定等众多领域。 为进一步推动基因分析的发展应用， 实 现整个检测流程的低成本、 快速和自动化是十分必要的。 而微流控技术在 推动基因分析的发展上具有得天独厚的优势， 并已取得长足的发展。
通常核酸的分析过程包括如下三个步骤： 核酸提取、 靶序列的酶促扩 增反应和产物的分离检测三个步骤。 其中， 作为第一步的核酸提取与纯化 极为重要， 它直接决定了后续过程的成功与否。
传统的核酸提取方法有两种： 一是酚氯仿抽提法， 二是基于固相萃取 的各种形式的核酸提取方法。
酚氯仿抽提法具有成本低廉的优势， 但由于涉及有毒有害试剂且操作 繁琐， 并不适合移植到微流控芯片上进行。
基于固相萃取的各种形式的核酸提取方法主要是将核酸分子吸附在 二氧化硅、 玻璃、 硅藻土等固体物质的表面来实现提取纯化的。 目前很多 市售的试剂盒都采取该方法， 其形式也包括萃取膜、 萃取柱、 微球、 粉末 和磁珠等。 该方法相对而言适合于移植到微流体平台， 各种基于此原理的 微流控芯片已相继被研发出来。 但毋庸置疑， 这些样品制备芯片仍然有很 多不足的地方， 如成本高、 加工步骤繁琐、 操作繁琐等。
低成本、 快速和简便的核酸样品制备芯片仍然是人们的研究热点， 它 的研发对实现微型全分析系统， 促进基因分析的进一步推广应用具有十分 重要的意义。
发明公开
本发明的目的是提供一种基于滤纸的生物大分子提取装置。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 I ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片 1和下层基片 3以及夹持在所述上层基片和所述下层基片 之间的滤纸 2， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生 物大分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔 4和一个贯穿的出样孔 7 ; 所述进样孔通过设于所述上 层基片的下表面的上导流槽 5与所述滤纸的上表面连通； 所述出样孔通过 设于所述下层基片的上表面的下导流槽 6与所述滤纸的下表面连通； 所述 滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述 下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
所述上导流槽和所述下导流槽均为微流体管道。
所述上导流槽和所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50毫米（如 1毫米）， 深度均为 0. 005-50毫米 （如 0. 5毫米） 。
所述上导流槽远离所述进样孔的一端的形状与所述滤纸的形状相应； 所述下导流槽远离所述出样孔的一端的形状与所述滤纸的形状相应； 所述 下导流槽靠近所述出样孔的一端的形状与所述出样孔的形状相应。
所述上层基片上具体可设有 3个所述进样孔。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 Π ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片 21和下层基片 23以及夹持在所述上层基片和所述下层基 片之间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生 物大分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔 24和一个贯穿的出样孔 27 ; 所述进样孔和所述出样孔 通过两个子结构单元连接； 每个子结构单元都包括设于所述上层基片的下 表面的上导流槽 25、设于所述下层基片的上表面的下导流槽 26和滤纸 22 ; 第一个子结构单元的上导流槽一端与所述进样孔连通、 另一端与第一个子 结构单元的滤纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一端与第一 个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构单元的上导流 槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第二个子结构单 元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端与第二个子结 构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 每个子结构单元 中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流 槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。 结构示意图参见图 5。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50毫米（如 1毫米） ， 深度均为 0. 005-50毫米 （如 0. 5毫米） 。
所述上层基片上具体可设有 3个所述进样孔。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 III ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之 间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过三 个以上子结构单元连接； 每个子结构单元都包括设于所述上层基片的下表 面的上导流槽、 设于所述下层基片的上表面的下导流槽和滤纸； 第一个子 结构单元的上导流槽一端与所述进样孔连通、 另一端与该子结构单元的滤 纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一端与该子结构单元的滤 纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最 后一个子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一 端连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单 元的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出 样孔连通； 第一个子结构单元与最后一个子结构单元之间的各个子结构单 元中， 该子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一 端连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 该子结构单元的下 导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构 单元的上导流槽的一端连通； 每个子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导 流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通 过所述滤纸相通。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50毫米（如
1毫米） ， 深度均为 0. 005-50毫米 （如 0. 5毫米） 。
所述上层基片上具体可设有 3个所述进样孔。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 IV ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之 间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔与所述滤纸的上表面连 通； 所述出样孔通过设于所述下层基片的上表面的导流槽与所述滤纸的下 表面连通； 所述滤纸位于所述进样孔和所述导流槽的交汇区域， 所述进样 孔和所述导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
所述导流槽为微流体管道。
所述导流槽的宽度为 0. 005-50毫米， 深度为 0. 005-50毫米。
所述导流槽远离所述出样孔的一端的形状与所述滤纸的形状相应； 所 述导流槽靠近所述出样孔的一端的形状与所述出样孔的形状相应。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 V ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之 间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过两个子 结构单元连接； 第一个子结构单元包括设于所述下层基片的上表面的下导 流槽和滤纸； 第二个子结构单元包括设于所述上层基片的下表面的上导流 槽、 设于所述下层基片的上表面的下导流槽和滤纸； 所述进样孔与第一个 子结构单元的滤纸的上表面连通； 第一个子结构单元的下导流槽一端与第 一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构单元的上导 流槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第二个子结构 单元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端与第二个子 结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构 单元中， 所述滤纸位于所述进样孔和所述下导流槽的交汇区域， 所述进样 孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子结构单元中， 所述 滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述 下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均为 0. 005-50毫米。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 VI ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之 间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过三个以 上子结构单元连接； 第一个子结构单元包括设于所述下层基片的上表面的 下导流槽和滤纸； 第二个子结构单元以及以后的各个子结构单元均包括设 于所述上层基片的下表面的上导流槽、 设于所述下层基片的上表面的下导 流槽和滤纸； 所述进样孔与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通； 第一 个子结构单元的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一 端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最后一个子结构单元的上 导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结 构单元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单元的下导流槽一端与该子 结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构 单元与最后一个子结构单元之间的各个子结构单元中， 该子结构单元的上 导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结 构单元的滤纸的上表面连通， 该子结构单元的下导流槽一端与该子结构单 元的滤纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连 通； 第一个子结构单元中， 所述滤纸位于所述进样孔和所述下导流槽的交 汇区域， 所述进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子 结构单元以及以后的各个子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所 述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤 纸相通。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均为 0. 005-50毫米。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置 W ) ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片 31和下层基片 33以及夹持在所述上层基片和所述下层基 片之间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生 物大分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进液孔 38、 一个贯穿的进样孔 34和一个贯穿的出样孔 37 ; 所 述生物大分子提取结构单元具有两个子结构单元； 每个子结构单元均包括 设于所述上层基片的下表面的上导流槽 35、设于所述下层基片的上表面的 下导流槽 36和滤纸 32 ; 所述进样孔与第一个子结构单元的滤纸的上表面 连通， 所述进液孔通过第一个子结构单元的上导流槽与第一个子结构单元 的滤纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一端与第一个子结构 单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构单元的上导流槽的一端 连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第二个子结构单元的滤纸 的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端与第二个子结构单元的 滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构单元中， 所 述滤纸位于所述进样孔、 所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述 进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通， 所述上导流槽和所述下 导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子结构单元中， 所述滤纸位于所 述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导流槽之 间仅通过所述滤纸相通。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均为 0. 005-50毫米。 本发明提供的生物大分子提取装置 （装置珊） ， 其特征在于： 它包括 叠装的上层基片和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之 间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进液孔、 一个贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述生物大 分子提取结构单元具有三个以上子结构单元； 每个子结构单元均包括设于 所述上层基片的下表面的上导流槽、 设于所述下层基片的上表面的下导流 槽和滤纸； 所述进样孔与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 所述进 液孔通过第一个子结构单元的上导流槽与第一个子结构单元的滤纸的上 表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一端与第一个子结构单元的滤纸 的下表面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最后 一个子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端 连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单元 的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样 孔连通； 第一个子结构单元与最后一个子结构单元之间的各个子结构单元 中， 该子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端 连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 该子结构单元的下导 流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构单 元的上导流槽的一端连通； 第一个子结构单元中， 所述滤纸位于所述进样 孔、 所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述进样孔和所述下导流 槽之间仅通过所述滤纸相通， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所 述滤纸相通； 第二个子结构单元以及以后的各个子结构单元中， 所述滤纸 位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导 流槽之间仅通过所述滤纸相通。
生物大分子提取结构单元中的不同子结构单元中， 滤纸可以为同一材 料或型号， 也可以为不同材料或型号从而达到多级过滤提取的作用。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均为 0. 005-50毫米。 所述装置 I和 /或所述装置 II和 /或所述装置 III和 /或所述装置 IV和 / 或所述装置 V和 /或所述装置 VI中， 所述滤纸的厚度可为 0. 01-5毫米 （如 0. 15毫米） 。
所述生物大分子具体可为核酸。 所述核酸具体可为核糖核酸或脱氧核 糖核酸。
具体可通过如下方法中的任意一种将所述滤纸夹持在所述上层基片 和所述下层之间： 热压、 粘合剂粘合、 物理键合和化学键合。
具体可通过如下方法中的任意一种将所述两个基片叠装在一起： 热 压、 粘合剂粘合和双面胶带粘合。
所述上导流槽的横截面具体可为矩形， 也可以是任何其它几何形状。 所述下导流槽的横截面具体可为矩形， 也可以是任何其它几何形状。 所述 导流槽的横截面具体可为矩形， 也可以是任何其它几何形状。
所述滤纸的形状可为圆形、 椭圆形、 方形或菱形等。 当所述滤纸为圆 形时， 其直径可为 0. 5-50毫米 （如 10毫米） 。
所述滤纸为具有网状纤维结构的滤纸或者具有膜结构的滤纸。 所述滤 纸的孔径具体可为 0. 002-200微米， 如 2微米或 20微米。
所述基片的材质可为如下材料中的至少一种： 硅、 陶瓷、 玻璃、 塑料、 硅树脂和树脂。
常见的塑料材料包括： 聚酰胺（PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT) 、 聚碳酸酯（PC)、聚乙烯（PE )、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚甲醛（POM)、 聚丙烯 （PP) 、 聚苯乙烯二乙醚 （PPE) 、 聚苯乙烯 （PS ) 、 聚砜 （PSU) 、 聚醚醚酮 （PEEK) 、 聚二甲基硅氧垸 （PDMS ) 、 环烯烃共聚物 （C0C ) 、 硅树脂 （Si l icone ) 等。
所述上导流槽可以是由微加工或机加工等任何方式加工出来。 根据所用基 片材料的不同， 其加工方法也不同， 硅、 玻璃和陶瓷可以通过各种湿法或 干法刻蚀来加工， 塑料、 树脂等可以通过浇注、 模压、 刻蚀或机加工等方 法加工。 所述下导流槽可以是由微加工或机加工等任何方式加工出来。 根 据所用基片材料的不同， 其加工方法也不同， 硅、 玻璃和陶瓷可以通过各 种湿法或干法刻蚀来加工， 塑料、 树脂等可以通过浇注、 模压、 刻蚀或机 加工等方法加工。 所述导流槽可以是由微加工或机加工等任何方式加工出 来。 根据所用基片材料的不同， 其加工方法也不同， 硅、 玻璃和陶瓷可以 通过各种湿法或干法刻蚀来加工， 塑料、 树脂等可以通过浇注、 模压、 刻 蚀或机加工等方法加工。
附图说明
图 1为生物大分子提取装置 （装置 I ) 的结构示意图。
图 2为生物大分子提取装置 （装置 I ) 的分解图。
图 3为生物大分子提取装置的工作原理示意图。
图 4为实施例 1中 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图。
图 5为生物大分子提取装置 （装置 Π ) 的结构示意图。
图 6为生物大分子提取装置 （装置 ΥΠ ) 的结构示意图。
图 7为生物大分子提取装置 （装置 ΥΠ ) 的分解图。
图 8为实施例 2中 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图。
实施发明的最佳方式
以下的实施例便于更好地理解本发明， 但并不限定本发明。 下述实施 例中的实验方法， 如无特殊说明， 均为常规方法。 下述实施例中所用的试 验材料， 如无特殊说明， 均为自常规生化试剂商店购买得到的。 实施例 1、
本实施例中采用的生物大分子提取装置的结构示意图见图 1， 分解图 见图 2。 生物大分子提取装置包括叠装的上层基片 1和下层基片 3以及夹持 在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸 2， 所述上层基片、 所述下层 基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单元。 所述生物大分子 提取结构单元的结构如下： 上层基片上设有三个贯穿的进样孔 （分别命名 为进样孔甲、 进样孔乙和进样孔丙） 和一个贯穿的出样孔 7。 三个进样孔 均通过设于上层基片的下表面的上导流槽 5与滤纸的上表面连通。 出样孔 通过设于下层基片的上表面的下导流槽 6与所述滤纸的下表面连通； 所述 滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述 下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。 出样孔从外部连接针泵。
本实施例中， 所述滤纸通过热压夹持在所述上层基片和所述下层基片 之间， 所述两个基片通过热压叠装在一起， 所述上导流槽和所述下导流槽 均是采用刻蚀的方法加工得到的、 横截面均呈矩形、 宽度均为 1毫米、 深 度均为 0. 5毫米， 所述滤纸的形状为圆形 （其直径为 10毫米） 、 厚度为
0. 15毫米、孔径为 2微米， 所述上层基片和所述下层基片的材质均为塑料 (聚甲基丙烯酸甲酯） 。
应用本实施例提供的装置提取核酸时， 在外部负压装置 （针泵） 的作 用下， 依次将用于提取核酸 （DNA 或 RNA) 的生物样本 （液体形式） 、 裂 解液和清洗液加入贯穿孔甲、 贯穿孔乙和贯穿孔丙中， 在外部负压的作用 下， 所有液体依次流过滤纸， 利用滤纸的网状纤维结构对长链核酸分子的 缠绕阻挡效应将其从生物样品中分离提取出来（工作原理示意图见图 3 ) ， 可以将滤纸取出进行后续操作 （如 PCR扩增、 分离检测等） ， 可也在装置 中直接进行所述后续操作。
用于本实施例的生物样本为： 人血液。
1、 将生物样本通过进样孔甲加入生物大分子提取装置， 在针泵的作 用下通过上导流槽到达并吸附在滤纸上， 其它液体从出样孔流出。
2、 将细胞裂解液通过进样孔乙加入生物大分子提取装置， 在针泵的 作用下通过上导流槽到达滤纸， 在细胞裂解液的作用下， 生物样本中的细 胞发生裂解， 释放出核酸分子， 核酸分子吸附在滤纸上， 其它液体从出样 孔流出。
细胞裂解液： lOmM NaOH水溶液。
3、 将水通过进样孔丙加入生物大分子提取装置， 在针泵的作用下依 次通过上导流槽、 滤纸， 下导流槽并从出样孔流出， 完成对核酸分子的清 洗。
4、从生物大分子提取装置中取出滤纸， 用打孔器打下 2 毫米的圆片， 直接作为模板进行 PCR扩增。
PCR扩增所用的引物如下：
上游引物： 5 ' - CCCTGGGCTCTGTAAAGAA- 3 ' ；
下游弓 I物： 5， - ATCAGAGCTTAAACTGGGAAGCTG- 3， 。
PCR扩增的靶序列为人基因组中的 Amelogenin基因片段，如序列表的 序列 1所示。
PCR 扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图见图 4， 其中， M 为 匪 Marker ( DL2000 ) ， NC为阴性对照 （以水为模板） ， NC ' 为阴性对照 （即不加样 品但经过上述提取过程后的滤纸作为模板） ， Blood 为血液样品不经过上 述提取而直接进行 PCR作为提取效果的对照， PC为阳性对照（以序列 1所 示双链 DNA为模板） ， 样品 3至样品 6为对四个生物样本进行试验。 结果 表明， 采用本发明的装置提取得到的 DNA完全可以作为 PCR扩增的模板。 实施例 2、
本实施例中采用的生物大分子提取装置的结构示意图见图 6， 分解图 见图 7。 生物大分子提取装置包括叠装的上层基片 31和下层基片 33以及夹 持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸， 所述上层基片、 所述下层 基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单元。 所述生物大分子 提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有三个贯穿的进液孔 38 (分 别命名为进液孔甲、 进液孔乙和进液孔丙） 、 一个贯穿的进样孔 34和一个 贯穿的出样孔 37。 所述生物大分子提取结构单元具有两个子结构单元； 每 个子结构单元均包括设于所述上层基片的下表面的上导流槽 35、 设于所述 下层基片的上表面的下导流槽 36和滤纸 32。 所述进样孔与第一个子结构单 元的滤纸的上表面连通， 所述进液孔通过第一个子结构单元的上导流槽与 第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一 端与第一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构单元 的上导流槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第二个 子结构单元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端与第 二个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通。 第一个 子结构单元中， 所述滤纸位于所述进样孔、 所述上导流槽和所述下导流槽 的交汇区域， 所述进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通， 所述 上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。 第二个子结构单元 中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流 槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。 出样孔从外部连接针泵。
本实施例中， 所述滤纸通过热压夹持在所述上层基片和所述下层基片 之间， 所述两个基片通过热压叠装在一起， 所述上导流槽和所述下导流槽 均是采用刻蚀的方法加工得到的、 横截面均呈矩形、 宽度均为 1毫米、 深 度均为 0. 5 毫米， 第一个提取单元中的滤纸的形状为圆形 （其直径为 10 毫米） 、 厚度为 0. 15毫米、 孔径为 20 微米。 第二个提取单元中的滤纸的 形状为圆形 （其直径为 10毫米） 、 厚度为 0. 15毫米、 孔径为 2 微米。 所 述上层基片和所述下层基片的材质均为塑料 （聚甲基丙烯酸甲酯） 。
应用本实施例提供的装置提取核酸时， 将干血片、 口腔拭子和唾液等 样品由加样孔放在第一个滤纸之上， 然后用胶带将加样孔封住。 在外部负 压装置 （针泵） 的作用下， 依次将用于提取核酸 (匪 或 RNA ) 的样品洗 脱液、 裂解液和清洗液加入进液孔甲、 进液孔乙和进液孔丙中， 在外部负 压的作用下， 所有液体依次流过第一个子结构单元的滤纸 （利用滤纸的大 孔径网状结构将样品中的大的固体成份拦截下来， 而含有核酸的细胞等被 洗脱下来进入下一个子结构单元） 和第二个子结构单元的滤纸 （利用滤纸 的网状纤维结构对长链核酸分子的缠绕阻挡效应将其从生物样品中分离 提取出来） ， 可以将第二个子结构单元的滤纸取出进行后续操作 （如 PCR 扩增、 分离检测等） ， 也可在装置中直接进行所述后续操作。
用于本实施例的生物样本分别为： 人干血片、 口腔拭子和唾液。
1、 将生物样本通过加样孔加入生物大分子提取装置， 然后用胶带将 加样孔封住。 2、 将样品洗脱液通过进液孔甲在针泵的作用下通过第一个子结构单 元的上导流槽到达第一个子结构单元的滤纸， 将样品上附着的细胞等洗脱 下来， 并将其通过第一个子结构单元的下导流槽和第二个子结构单元的上 导流槽带入第二个子结构单元的滤纸并吸附在该滤纸上， 其它液体从出样 孔流出。 样品洗脱液： 纯水。
3、 将细胞裂解液通过进液孔乙加入生物大分子提取装置， 在针泵的 作用下通过上导流槽和第一个子结构单元的滤纸到达第二个子结构单元 的滤纸， 在细胞裂解液的作用下， 生物样本中的细胞发生裂解， 释放出核 酸分子， 核酸分子吸附在滤纸上， 其它液体从出样孔流出。 细胞裂解液： 10mM NaOH水溶液。
4、 将水通过进液孔丙加入生物大分子提取装置， 在针泵的作用下依 次通过第一个子结构单元的上导流槽、 第一个子结构单元的滤纸、 第一个 子结构单元的下导流槽、 第二个子结构单元的上导流槽、 第二个子结构单 元的滤纸、 第二个子结构单元的下导流槽并从出样孔流出， 完成对核酸分 子的清洗。
5、从生物大分子提取装置中取出滤纸， 用打孔器打下 2 毫米的圆片， 直接作为模板进行 PCR扩增。
PCR扩增所用的引物如下：
上游引物： 5 ' - CCCTGGGCTCTGTAAAGAA- 3 ' ；
下游弓 I物： 5， - ATCAGAGCTTAAACTGGGAAGCTG- 3， 。
PCR扩增的靶序列为人基因组中的 Amelogenin基因片段，如序列表的 序列 1所示。
人干血片样品的 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图见图 8A。图 8A中， M为 DNA Marker ( DL2000 ) ， NC为阴性对照 （以水为模板） ， NC ' 为阴性 对照 （即不加样品但经过上述提取过程后的滤纸作为模板） ， Blood 为血 液样品不经过上述提取而直接进行 PCR， PC为阳性对照 （以序列 1所示双 链 DNA为模板）， 样品 3至样品 6为对四个生物样本进行试验。结果表明， 采用本发明的装置提取得到的 DNA完全可以作为 PCR扩增的模板。
人的口腔拭子样品的 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图见图 8B。 图 8B中， M为 DNA Marker ( DL2000 ) ， NC为阴性对照 （以水为模板） ， NC ' 为阴性对照 （即不加样品但经过上述提取过程后的滤纸作为模板） ， PC为 阳性对照 （以序列 1所示双链 DNA为模板） ， 样品 3至样品 6为对四个生 物样本进行试验。 结果表明， 采用本发明的装置提取得到的 DNA完全可以 作为 PCR扩增的模板。
人唾液样品的 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图见图 8C。 图 8C中， M为
DNA Marker ( DL2000 ) ， NC为阴性对照 （以水为模板） ， NC ' 为阴性对照 (即不加样品但经过上述提取过程后的滤纸作为模板）， PC为阳性对照（以 序列 1所示双链 DNA为模板） ， 样品 3至样品 6为对四个生物样本进行试验。 结果表明， 采用本发明的装置提取得到的 DNA完全可以作为 PCR扩增的模 板。
工业应用
采用本发明提供的装置提取生物大分子， 具有高效、 快速、 生物样本 消耗量低、 成本低廉、 易于操作等优点。 同时， 本发明提供的装置也易于 与下游生化分析芯片 （如 PCR芯片和毛细管电泳芯片等） 进行集成连接。 本发明对于实现微型全分析系统， 促进基因分析的进一步推广应用具有十 分重要的意义。
本发明提供的装置中， 可以设置多个独立存在的生物大分子提取结构 单元， 使其形成阵列， 从而实现对多个样品同时制备的高通量操作。

Claims

权利要求
1、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 ( 1 ) 和下层基片 （3 ) 以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤 纸 （2 ) ， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大 分子提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔 （4 ) 和一个贯穿的出样孔 （7 ) ； 所述进样孔通过设于 所述上层基片的下表面的上导流槽 （5 ) 与所述滤纸的上表面连通； 所述 出样孔通过设于所述下层基片的上表面的下导流槽 （6 ) 与所述滤纸的下 表面连通； 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述 上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
2、 如权利要求 1 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 所述上 导流槽和所述下导流槽均为微流体管道。
3、 如权利要求 1或 2所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 所 述上导流槽和所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50毫米，深度均为 0. 005-50
4、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 ( 21 ) 和下层基片 （23 ) 以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的 滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子 提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔 （24 ) 和一个贯穿的出样孔 （27 ) ； 所述进样孔和所述 出样孔通过两个子结构单元连接； 每个子结构单元都包括设于所述上层基 片的下表面的上导流槽（25 )、设于所述下层基片的上表面的下导流槽（26 ) 和滤纸 （22 ) ； 第一个子结构单元的上导流槽一端与所述进样孔连通、 另 一端与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导 流槽一端与第一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结 构单元的上导流槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与 第二个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一 端与第二个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 每个子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区 域， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
5、 如权利要求 4 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一所 述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
6、 如权利要求 4或 5所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任 一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均 为 0. 005-50毫米。
7、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸， 所述上 层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单 元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过三 个以上子结构单元连接； 每个子结构单元都包括设于所述上层基片的下表 面的上导流槽、 设于所述下层基片的上表面的下导流槽和滤纸； 第一个子 结构单元的上导流槽一端与所述进样孔连通、 另一端与该子结构单元的滤 纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流槽一端与该子结构单元的滤 纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最 后一个子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一 端连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单 元的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出 样孔连通； 第一个子结构单元与最后一个子结构单元之间的各个子结构单 元中， 该子结构单元的上导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一 端连通、 另一端与该子结构单元的滤纸的上表面连通， 该子结构单元的下 导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构 单元的上导流槽的一端连通； 每个子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导 流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通 过所述滤纸相通。
8、 如权利要求 7 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一所 述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
9、 如权利要求 7或 8所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任 一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度均 为 0. 005-50毫米。
10、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它由叠装的上层基片和 下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸组成， 所述 上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单 元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔与所述滤纸的上表面连 通； 所述出样孔通过设于所述下层基片的上表面的导流槽与所述滤纸的下 表面连通； 所述滤纸位于所述进样孔和所述导流槽的交汇区域， 所述进样 孔和所述导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
11、 如权利要求 10 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 所述 导流槽为微流体管道。
12、 如权利要求 10或 11所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 所述导流槽的宽度为 0. 005-50毫米， 深度为 0. 005-50毫米。
13、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸， 所述上 层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单 元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过两个子 结构单元连接； 第一个子结构单元包括设于所述下层基片的上表面的下导 流槽和滤纸； 第二个子结构单元包括设于所述上层基片的下表面的上导流 槽、 设于所述下层基片的上表面的下导流槽和滤纸； 所述进样孔与第一个 子结构单元的滤纸的上表面连通； 第一个子结构单元的下导流槽一端与第 一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构单元的上导 流槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第二个子结构 单元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端与第二个子 结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构 单元中， 所述滤纸位于所述进样孔和所述下导流槽的交汇区域， 所述进样 孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子结构单元中， 所述 滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述 下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
14、 如权利要求 13 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一 所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
15、 如权利要求 13或 14所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度 均为 0. 005-50毫米。
16、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸， 所述上 层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单 元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有一个 贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述进样孔和所述出样孔通过三个以 上子结构单元连接； 第一个子结构单元包括设于所述下层基片的上表面的 下导流槽和滤纸； 第二个子结构单元以及以后的各个子结构单元均包括设 于所述上层基片的下表面的上导流槽、 设于所述下层基片的上表面的下导 流槽和滤纸； 所述进样孔与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通； 第一 个子结构单元的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一 端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最后一个子结构单元的上 导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结 构单元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单元的下导流槽一端与该子 结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构 单元与最后一个子结构单元之间的各个子结构单元中， 该子结构单元的上 导流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结 构单元的滤纸的上表面连通， 该子结构单元的下导流槽一端与该子结构单 元的滤纸的下表面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连 通； 第一个子结构单元中， 所述滤纸位于所述进样孔和所述下导流槽的交 汇区域， 所述进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子 结构单元以及以后的各个子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所 述下导流槽的交汇区域， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤 纸相通。
17、 如权利要求 16 所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一 所述上导流槽和任一所述下导流槽均为微流体管道。
18、 如权利要求 16或 17所述的生物大分子提取装置， 其特征在于： 任一所述上导流槽和任一所述下导流槽的宽度均为 0. 005-50 毫米， 深度 均为 0. 005-50毫米。
19、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片
( 31 ) 和下层基片 （33 ) 以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的 滤纸， 所述上层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子 提取结构单元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少 一个贯穿的进液孔 （38 ) 、 一个贯穿的进样孔 （34 ) 和一个贯穿的出样孔 ( 37 ) ； 所述生物大分子提取结构单元具有两个子结构单元； 每个子结构 单元均包括设于所述上层基片的下表面的上导流槽 （35 ) 、 设于所述下层 基片的上表面的下导流槽 （36 ) 和滤纸 （32 ) ； 所述进样孔与第一个子结 构单元的滤纸的上表面连通， 所述进液孔通过第一个子结构单元的上导流 槽与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第一个子结构单元的下导流 槽一端与第一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与第二个子结构 单元的上导流槽的一端连通， 第二个子结构单元的上导流槽的另一端与第 二个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第二个子结构单元的下导流槽一端 与第二个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第 一个子结构单元中， 所述滤纸位于所述进样孔、 所述上导流槽和所述下导 流槽的交汇区域， 所述进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通， 所述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子结构单 元中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所述上导 流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
20、 一种生物大分子提取装置， 其特征在于： 它包括叠装的上层基片 和下层基片以及夹持在所述上层基片和所述下层基片之间的滤纸， 所述上 层基片、 所述下层基片及滤纸之间形成至少一个生物大分子提取结构单 元；
所述生物大分子提取结构单元的结构如下： 所述上层基片上设有至少一 个贯穿的进液孔、 一个贯穿的进样孔和一个贯穿的出样孔； 所述生物大分子 提取结构单元具有三个以上子结构单元； 每个子结构单元均包括设于所述上 层基片的下表面的上导流槽、设于所述下层基片的上表面的下导流槽和滤纸; 所述进样孔与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 所述进液孔通过第一 个子结构单元的上导流槽与第一个子结构单元的滤纸的上表面连通， 第一个 子结构单元的下导流槽一端与第一个子结构单元的滤纸的下表面连通、 另一 端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 最后一个子结构单元的上导 流槽一端与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结构单 元的滤纸的上表面连通， 最后一个子结构单元的下导流槽一端与该子结构单 元的滤纸的下表面连通、 另一端与所述出样孔连通； 第一个子结构单元与最 后一个子结构单元之间的各个子结构单元中， 该子结构单元的上导流槽一端 与前一个子结构单元的下导流槽的一端连通、 另一端与该子结构单元的滤纸 的上表面连通， 该子结构单元的下导流槽一端与该子结构单元的滤纸的下表 面连通、 另一端与后一个子结构单元的上导流槽的一端连通； 第一个子结构 单元中， 所述滤纸位于所述进样孔、 所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区 域， 所述进样孔和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通， 所述上导流槽和 所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通； 第二个子结构单元以及以后的各个 子结构单元中， 所述滤纸位于所述上导流槽和所述下导流槽的交汇区域， 所 述上导流槽和所述下导流槽之间仅通过所述滤纸相通。
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