[发明专利]流通式高静压的微流样本的预处理设备及其相关方法

说明书

对相关申请的参考

根据美国法律35 U.S.C.§119(e)款的规定，本申请在此要求享有美国第61/374,867号临时申请的优先权，其标题名称为“流通式高静压的微流样本的预处理设备及其相关方法(FLOW-THROUGH HIGH HYDROSTATIC PRESSURE MICROFLUIDIC SAMPLE PREPARATION DEVICE ANDRELATED METHODS THEREFOR)”，所述临时申请是在2010年8月18日提交的，其全部内容通过引证并入本文。

发明背景

1、技术领域

本发明涉及的是系统和方法，化学和生物分析，而且，尤其是，本发明涉及的是样本预处理和调节的系统、装置和方法，包含了具有流通式的分析系统和方法的集成的高静压处理，所述处理易于实现样本中的各种组分的分离或者提取或者化学反应。

2、对相关的现有技术的讨论

化学和生物分析中的进展已经通过分析和分离设备得以推进。然而，分析过程的第一步，即样本的预处理，仅仅得到少量的关注，而且大部分的注意力主要是集中在脱机的传统机械式剪切或者在各种不同的温度下的化学方法。绝大部分的分析仪器需要将分析物的真实的溶液作为输入，然而，大部分的样本，尤其是，生物和环境的样本含有细胞、组织、悬浮液、乳状液和其他混杂的组分。已经公开的方法中的大部分方法结合了最新的技术发展水平中的高敏感度和高分辨率的分析方法，这些方法具有遗留样本的预处理步骤。大部分常用的样本预处理协议在现代的分子的分析方法之前得以发展，例如，现有的质谱分析、DNA测序和PCR增强技术。大部分常用的样本预处理方法依旧依赖于传统技术，例如，机械均化、超声空化分裂、液氮中的冷冻样本的研磨，等等。这些技术中的绝大部分需要在专用的容器中对样本进行逐一处理，这就必然要进行人工取样处理或者使用机器流体操作手来取样。典型的情况是，在样本转送的过程中会出现人们所不希望的样本损失的风险、操作人员的潜在失误、样本的交叉污染等情况，而且，上述方法都缺少从原始样本到结果的自动有序的处理。

分子间的相互作用的热力学控制和化学平衡可以通过改变温度和压力中的两个正交参数来完成。在生化热力学中，更多的情况是，温度在很大程度上用于扰动。然而，完整的热力学响应过程可以通过使用压力扰动来加以利用，其是通过不同的热力学效果来进行控制的，而不是温度来进行控制的。

静压可以用于促进细胞的溶解、提取和各种不同的分子实体的分离，正如由Lazarev等人在公开号为第2008/0300386 A1的美国临时专利申请中所用于举例说明的可以效仿的实施例中所描述那样，出于所有的目的，其全部内容通过引证并入本文。对分子间的相互作用的控制也已经在由Litt等人提交的第6,635,469 B1号美国专利中得以揭示，出于所有的目的，其全部内容通过引证并入本文。酶促反应，包括适用于在以质谱分析为基础的蛋白质组中的预先分析的样本预处理的蛋白质水解，也已经被公开，例如，在由Laugharn等人在第EP 0814 900 B1号欧洲专利说明书中所公开的内容那样，出于所有的目的，其全部内容通过引证并入本文，以及在由Lopez-Ferrer在第2009/0203068 A1号美国专利申请的公开中所描述的内容那样。到目前为止，将静压施加到液体样本上的应用主要是通过对在封闭的压力容器中的样本进行施压的方式来实现。所述技术可能不适用于对微升范围内的体积非常小的液体样本进行施压，而且可能不能很好地与自动分析系统进行衔接。

流通式高静压反应的装置在由Laugharn等人提交的第6,036,923号美国专利中有所描述，出于各种目的，该专利中的全部内容通过引证并入本文，该专利允许通过高压阀的使用来自动增加和卸载操作从而实现各种不同的应用，以便在从高压下的色谱变化到压力作用下的酶动力学的范围内捕获在管状流动路径的部分中的样本。上述内容中所描述的反应器的设计可能不能实现小型化的目的，而且，可以被施压样本的体积仍然会保持为相对大(1ml或者更大)的。适用于小样本的可以替换的施压方法也已经被揭示了，举例来说，由Lopez-Ferrer在第2009/0203068 A1号美国专利申请的公开中所描述的内容。然而，所述方法在某种程度上也是受到限制的，即，样本材料被放置为通过一系列的阀门与用作静压源的液体直接接触，而且，当样本的处理是以连续的方式进行时，甚至会出现样本的交叉污染的风险。更进一步说，所述方法仅仅可以是施压到LC系统中可用的最大压力级，而且，该方法不能容易地对样本的压力进行控制，从而实现缓降斜率或者作为时间函数的快速循环压力的目的。