[发明专利]毛细管电泳喷墨分配

说明书

公开了将毛细管电泳管的一端定位在喷墨打印头或其它微流体泵的内部锥形喷嘴区域内的装置、系统及其使用方法。毛细管电泳管可以延伸穿过微流体泵的入口并且留下用于鞘液进入泵并与从毛细管电泳管洗脱的分离出的分析物混合的空间。少量的混合的鞘液和分析物然后可以连续地或作为分散的液滴经喷嘴喷射在移动的表面处。表面上的相对位置可以表示分配的分析物的分隔距离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月1日提交的美国临时申请No.62/289,691的权益，该临时申请出于各种目的整体并入本文。

关于在联邦政府资助的研究和开发下完成的本发明的权利声明

本发明是在美国国立卫生研究院和国家普通医学研究所授予的1R43GM112289-01下利用政府资助完成的。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本发明涉及毛细管电泳分配设备和方法。

背景技术

蛋白质印迹法(Western印迹)是一种普遍存在的分析技术，用于识别和量化复杂混合物中的特定蛋白质。在该技术中，使用凝胶电泳基于诸如三元结构、分子量、等电点、多肽长度或电荷的特性来分离凝胶中的蛋白质。一旦分离，蛋白质然后从凝胶转移到非特异性地结合蛋白质的膜，该膜通常由硝酸纤维素、尼龙或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成。进行这种转移的常用方法是电印迹，其中使用电流将蛋白质从凝胶中拉入膜中。然后用专用于蛋白质被靶向的探针对膜进行染色，从而允许检测这些蛋白质的位置和量。

毛细管电泳提供了与Western印迹法和其它生物技术程序相关的凝胶电泳分离的替代方案。在毛细管电泳中，诸如蛋白质的材料与凝胶电泳中一样以电动方式分离，但需要的体积小得多。该技术中使用的毛细管的典型特征是直径小于1毫米，并且在某些情况下结合在微流体或纳米流体装置中。

本领域存在改进和推进Western印迹技术以及其它膜分析方法如Northern印迹法和Southern印迹法的需求。这些方法涉及的众多步骤使得它们相对耗时，劳动强度大，并且容易出错或变化性。

发明内容

一般而言，本文提供了用于分配已经通过毛细管电泳分离的小的、可控量的材料的装置和方法。将毛细管电泳管定位成使得该管的靠近管出口的部分位于微流体泵室内。毛细管电泳管的出口位于与微流体泵室流体连接的微流体喷嘴内。微流体泵和微流体喷嘴保持经连接到泵入口的鞘流动管/鞘流管进入泵的鞘液。脉冲泵元件机械地连接到微流体泵并与脉冲泵致动器电连接，使得泵元件响应于来自泵致动器的电信号的膨胀和/或收缩引起泵室的至少一部分变形。该变形使得一些鞘液经微流体喷嘴的喷嘴出口从微流体室排出。

当分离出的材料离开毛细管电泳管时，它与位于毛细管出口附近的鞘液混合。当鞘液经微流体喷嘴出口排出时，其夹带所述分离出的材料，从而产生以离散液滴、半连续流或连续流的形式分配的混合物。在从毛细管电泳管中洗脱后，通过减小分离出的材料在微流体喷嘴中暴露的混合体积，可以维持所分配的分离出的材料的分辨率。一种减小该体积的方法是使微流体喷嘴和毛细管电泳管中的一者或两者在它们各自的出口附近逐渐变细。另一种方法是减小毛细管电泳管出口与微流体喷嘴出口之间的距离。另一种方法是将毛细管电泳管在微流体喷嘴内定向成使得出口基本上指向微流体喷嘴出口的方向。

一种提供的设备包括毛细管电泳管，其具有毛细管入口、毛细管出口和在毛细管出口附近的毛细管纵向轴线。在一些实施例中，分离缓冲液位于毛细管电泳管内。在一些实施例中，毛细管电泳管至少部分地填充有筛分基质/筛分介质。第一电极靠近毛细管入口并与毛细管入口流体连接，第二电极靠近毛细管出口并与毛细管出口流体连接。该设备还包括微流体泵室，该微流体泵室具有内部区域和泵入口，其中微流体泵室连接到脉冲泵元件。该设备还包括微流体喷嘴，该微流体喷嘴具有喷嘴出口、在喷嘴出口附近的锥形内部区域以及在喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线。微流体喷嘴与微流体泵室流体连接，其中毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内。