[发明专利]一种利用气液界面自动分离生物分析物的系统及方法

说明书

本公开的利用气液界面自动分离生物分析物的系统及方法，通过核酸提取芯片存储经过裂解处理的待提取核酸样本、磁珠、无核酸水以及核酸洗脱液；磁珠接收顶盖接收磁珠，并在核酸提取芯片上移动；磁铁3‑1吸附磁珠及将磁珠接收顶盖固定在固定件上，磁铁3‑2设置在核酸提取芯片底部，配合固定件的运动控制磁珠在核酸溶液中混匀；块状磁体3‑3设置于顶部固定件外部，控制磁珠在核酸混合液中的混匀吸附；固定件包括顶盖固定件4‑1和底部固定件4‑2两部分，顶盖固定件4‑1通过磁铁3‑1吸附磁珠接收顶盖，通过块状磁体3‑3吸附磁珠；底部固定件4‑2设置于核酸提取芯片底部固定磁铁3‑2。减少样本损失和缩短过程时间，净化效率高，提取过程自动化和标准化，解决人工干预带来的结果不一致性问题。

技术领域

本发明涉及生物分离分析纯化和分子检测技术领域，特别涉及一种利用气液界面自动分离生物分析物的系统及方法。

背景技术

分子检测技术是通过对靶分子的特异性检测进而确认靶分子有无及含量的技术，在病原体快速检测、疾病早期诊断、流行病学调查和预防、食品卫生检查、环境微生物研究及法医鉴定等领域被广泛应用。除了核酸和蛋白质是分子检测的主要目标外，稀有细胞、小分子也可以成为分子检测靶标。

从复杂的背景中提取或分离目标分析物(例如，核酸、蛋白质、全细胞) 的能力是贯穿整个生命科学及其他领域的基本过程。这项技术是诊断、生物学研究、生物标志物发现、法医学等领域许多常见分析过程的关键先决条件。不幸的是，传统的分析物分离过程耗时、昂贵且费力，常常成为分析过程中的瓶颈。鉴于分析物分离无处不在，简化这一过程有可能在全球范围内节省大量时间和成本。以核酸检测为例，核酸分子诊断技术以核酸分子为分析对象，通过检测目标基因是否存在、是否出现表达异常，进而对疾病的诊断和治疗提供信息和决策依据。相较于传统的病原体检测手段，分子诊断技术从基因水平进行检测，在检测灵敏度、准确性及检测时间上都有明显的优势。目前主流的分子诊断技术可以按照技术原理划分为核酸扩增、分子杂交、基因测序、核酸质谱和基因芯片5大类。其中，基于核酸扩增的分子诊断技术通过引物介导扩增特定基因，以实现对内源性(遗传或变异)或外源性(病原体)目的基因的定性或定量分析，适用于对样品纯度要求低、对分析时间和成本敏感的应用场景，因此也逐渐发展成为当前应用最为成熟和广泛的分子诊断技术之一。

在进行核酸扩增检测之前，需要完成样品前处理、核酸分离纯化一系列复杂的操作过程，再将提取到的核酸样品转移分配至扩增反应体系中。相比传统核酸提取纯化方法，磁珠法由于其高效率、易操作、易于实现自动化等优点被广泛应用。磁珠法提取运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行改良和表面修饰后，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠，可与相应核酸、蛋白、小分子特异结合。该磁珠能在微观界面上与核酸分子特异性地识别和高效结合，后续使用清洗剂去除氨基酸、变性的蛋白等非核酸杂质，最后通过洗脱溶液将磁珠与核酸分子分离即可得到经过纯化的核酸。该方法分为移液式和磁棒式，各有优缺点。但无论是哪种方法，磁珠法都需要清洗步骤，这很容易造成核酸样本的损失。为了解决清洗过程的样品损耗，当前提出了基于表面张力辅助不混溶过滤(Immiscible FiltrationAssisted by Surface Tension，IFAST)的样本处理方法，通过水与不混溶相之间形成的界面张力简化洗涤步骤，极大精简了磁珠法分子提取与纯化过程。如图1所示，提出了以IFAST为基础的核酸提取设备，在设备对应功能池中加样后，通过人工操作设备顶部的卡盒下压吸取磁珠如图2所示，再通过人工控制卡盒转移磁珠进行洗脱操作。

磁珠法分离生物分析物的过程一般都包括以下步骤：样品前处理(如浓缩、溶解或裂解)、样本吸附(磁珠对生物分析物的特异吸附)、磁珠洗涤(去除杂质)以及样本洗脱4步。目前已经有许多基于磁珠法的生物分析物提取方法。核酸提取作为其中发展最成熟的技术路线，国内外都存在较为成熟的基于磁珠法的自动化核酸提取专利设备，但都难以避开上述基本流程。

发明内容