[发明专利]液体处理器的尖端中的珠子操作方法及装置

说明书

本发明涉及可通过施加静电场、磁场或电磁场来精确、快速且容易操作珠子的装置及方法。该方法尤其对执行存在于流体的珠子与残留悬浮液之间的分离有用，从而使液体处理用尖端中的收集及纯化效率最大化。

技术领域

本发明涉及化学、生物及生化工序或反应的自动化领域。更加具体地，本发明公开从液体处理系统的尖端或孔(orifice)中分离磁性粒子及非磁性粒子的装置及方法。

背景技术

微粒及纳米粒子的使用在生物传感用、医学治疗中的药物传递变形、抗体及蛋白质的生物分离纯化及筛选等医疗及生物学应用等诸多技术应用中受到很大的关注。

通常，在本申请中，将可在外力的影响下选择性地输送一个以上特定成分的数埃到数毫米的标签、条形码、分子信标、海绵或粒子规定为“珠子”。

尤其，磁分离技术正在成为DNA测序的核心部分。实际上，磁分离技术不仅是比较低廉且可扩展的优秀的方法，而且与类似方法相比提供许多优点，例如对样本施加极少的机械应力，具有高回收效率以及纯化样本等。

磁珠因粒子外部表面的适当涂层而用作蛋白质、细胞、抗体、抗原及核酸的载体。实际上，为了结合和捕获目标靶分析物，磁珠需要涂敷有与上述靶特异结合的配体。配体类型的选择将完全依靠需要捕获的靶分子。

上述珠子的中心芯具有磁性，并且起到响应于外部磁场的作用。由于金属氧化物通常比纯金属的氧化更加稳定，因而优选。上述珠子可根据上述磁芯的大小具有单畴或多畴结构。珠子的大小主要对矫顽力产生影响，珠子越小，则矫顽力越小。尤其，5～15nm左右的纳米粒子具有超顺磁性，相反，微粒具有强磁性。

上述珠子的磁性及物理特性根据需要使用磁性粒子的用途来选择。纳米粒子具有当磁场被去除时不出现残留磁力的优点，并且，因磁力过于小而由粘性力占支配地位，这表示上述粒子的分离和移动更加困难。

通常，磁性分离可通过与磁极的结合非常弱的珠子(顺磁性)、对磁化的灵敏度高的珠子(强磁性)、相对于被施加的磁场朝向180度方向磁化(抗磁性)的珠子或表现出超顺磁性行为的强磁性纳米粒子来进行。

对于磁珠分离，第一步骤为使上述样本结合在上述珠子的外部涂层。含有上述靶分析物的溶液被分配到磁珠缓冲液中。通常，为了提高磁珠与分析物之间的结合效率而进行液体混合。

根据以下式通过施加可产生力量的外部磁场来使珠子移动，由此实现上述分析物的分离。

若仔细观察上述式，则可知磁力依靠磁场的梯度和珠子的磁矩。

若施加磁场，则上述磁珠被磁化并开始形成沿着磁场梯度方向移动的簇。根据上述珠子的定量和尺寸、磁场梯度的强度及上述溶液的粘度，在规定时间之后，上述磁珠在依靠上述磁场线的受限区域中被颗粒化。

此时，通过从残留溶液分离上述珠子来实现上述样本的分离。通常，排出残留溶液或将上述磁珠簇移动到其他容器中。

接着，为了从上述磁珠分离分析物，在溶液中浸渍上述磁珠。为了优化从上述珠子收集上述样本，可能需要使珠子再悬浮，这表示克服磁珠之间的分离力。最终，上述磁珠为了收集此时的含有靶分析物的上清液而再次分离。

上述磁珠分离的效率主要依靠在工序结束时收集到的起始样本的量(收集效率)及分离技术中所要去除的多余物质的存在(纯化效率)。

发明内容

本发明涉及精确、快速且易于使用的用于操作珠子的装置及方法。该方法特别适用于进行珠子与流体中所存在的残留上清液之间的分离，并使液体处理用尖端中的收集及纯化效率极大化。