[发明专利]利用磁性颗粒使生物分子固定化的装置和方法

说明书

本发明涉及借助磁性颗粒(4)使生物分子可逆固定化的装置，其中所述装置(1)包括可被含有生物分子的液体填充的容器(5，51)和磁铁(3)。所述磁铁(3)这样布置在所述容器(5，51)处，以使得可在所述容器(5，51)中排列且所述生物分子可在其上固定化、特别是可逆固定化的磁性颗粒(4)可被固定在所述容器(5，51)中。可通过所述磁铁(3)的布置产生作用于位于所述容器(5，51)中的磁性颗粒(4)的不均匀磁场，以使得所述磁性颗粒(4)由于所述不均匀磁场的影响结构化排列。

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分所述的使生物分子可逆固定化的装置。本发明进一步涉及根据独立权利要求13的前序部分所述的使生物分子可逆固定化的方法。本发明进一步涉及根据独立权利要求15的前序部分所述的包括使生物分子可逆固定化的装置的对生物分子进行自动化处理的设备。

现有技术已知多种纯化DNA和其他生物分子的方法。纯化的一种类型是DNA提取，其中DNA在非极性环境中沉淀。DNA还可通过例如在细胞破碎后离心或电泳法来纯化。

生物分子还可通过在不可溶载体上固定化来合成和纯化。用于使生物分子固定化的常见基材是玻璃以及其他较不常见的基材，诸如金、铂、氧化物、半导体和各种聚合物基材。

因为人工纯化和处理在众多操作时需要过多时间，所以当今的方法是全自动化的。因此所谓的“磁珠(magnetic beats)”(磁性颗粒)在实验室方法的自动化中起重要作用。“基于磁珠的纯化”和“基于磁珠的标准化”是广泛使用的对核酸进行固定化、纯化和浓度调节的方法。这些方法的典型应用领域是在DNA测序或DNA检测(例如借助PCR、即聚合酶链式反应)情形下的样品制备。

在现有技术中，通常用围绕容器的环形磁铁将磁性颗粒保持在容器中。由此含有杂质的溶液可被吸取，而带有结合的生物分子的磁性颗粒保留在容器中。

Whitehead研究所在1995年开发了磁性颗粒(磁珠)用于纯化PCR产物。磁性颗粒大部分是顺磁性的，并且可例如由涂布有铁的聚苯乙烯组成。然后，具有羧基的不同分子可安置在铁上。这些羧基可以可逆结合DNA分子。由此，DNA分子被固定化。

利用磁性颗粒的方法通常包括以下步骤。首先，PCR产物被结合至磁性颗粒。随后，带有附着的PCR产物的磁性颗粒与杂质分离(该步骤例如通过从固体上吸取溶液来实现)。然后，洗涤带有附着的PCR产物的磁性颗粒。在洗涤后，将PCR产物从磁性颗粒上洗脱并转移至新平板。

在全自动化方法中，在原材料已被引入分离过程中之后，所需试剂被自动吸移至样品并借助移液管尖再次移除。结合磁性颗粒的核酸在腔体的底部和边缘处集中，并且取决于程序通过优化的吸出和吸取再次溶解。最后，DNA或RNA被洗脱至带盖的单独的容器中以直接存储或进一步应用。

现有技术中也已知吸附法，其中例如在微酸性环境中DNA结合至硅胶。

生物分子的合成、标准化和纯化的最重要的方法之一是利用磁性颗粒的方法。在此生物分子结合至磁性颗粒的表面。然后，借助磁铁使磁性颗粒固定，并且副产物和杂质存在于其中的溶液可被容易地分离出。因此可简单且快速地纯化并分离生物分子。磁性小球的优点在于，小球可在试验批料中自由移动，这对于结合步骤而言是重要的。例如，如果想要在洗涤步骤中将液体从容器中移除，简单地将磁铁保持在容器处和然后可分离出液体。

磁性颗粒（也称为磁珠）是小型的顺磁性或铁磁性小球，被涂布有使其获得所需性质的不同材料。通常使用涂布有塑料的镍颗粒。

例如，DNA探针和基因也可在自动化固相法中合成。正如多肽，DNA链可通过将活化单体顺序连接到结合至不可溶基质(磁性颗粒)的生长的链上来合成。在此可将受保护的亚磷酰胺用作活化单体。

这种程序允许以极佳的产率分离高纯生物分子。此外，磁性颗粒分离的基础方法可在所用提取容器的腔体中全自动化进行。