一種紙基全自動核酸提取裝置及制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紙基全自動核酸提取裝置及制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]核酸是生命的最基本物質(zhì)之一，是遺傳信息的載體，是最重要的生物信息分子，是醫(yī)學分子診斷研究的主要對象。因此核酸提取是醫(yī)學分子診斷中最重要、最基本的操作。
[0003]傳統(tǒng)的核酸提取需在實驗室使用試劑盒、冰箱、離心機，并且需要在專業(yè)技術(shù)人員的操作下才能完成，整個過程存在操作復雜、耗時、成本昂貴等缺陷。這些方法并不適用于資源匱乏地區(qū)，嚴重延誤了貧困地區(qū)人們的疾病診斷與治療。隨著紙基微流體技術(shù)的發(fā)展，低成本、小型化、便捷化的紙基裝置日漸受人們的重視。紙張資源豐富、可再生、生物相容性好，具有天然的微孔結(jié)構(gòu)，可通過毛細力自動栗送液體，易于實現(xiàn)液體流動控制及檢測時間控制，因此適合作為簡單、廉價的核酸提取平臺。目前市面上存在的紙基核酸提取方法，如:Whatman公司發(fā)明的紙上提取核酸的方法(如:FTA卡等)。它們?nèi)匀淮嬖诙嗖讲僮鳌⒑臅r、無液體存儲等缺陷，不能實現(xiàn)快速、簡單、便攜的核酸提取。仍然不適用于資源匱乏地區(qū)進行疾病診斷。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有紙基核酸提取裝置所存在的缺陷，提供一種成本低廉、攜帶方便，操作簡單、快速的紙基全自動核酸提取裝置及制備方法，該裝置提取時間短，效率高，適用范圍廣。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]—種紙基全自動核酸提取裝置，包括上下扣合的上蓋和基座，基座的一側(cè)設(shè)置儲液倉，儲液倉內(nèi)設(shè)置儲液模塊，另一側(cè)為紙基通道模塊;紙基通道模塊包括清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道;儲液模塊包括分別與清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道相連通的裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池;裂解液通道上設(shè)置有進樣區(qū)和核酸吸附區(qū)，末端設(shè)置吸水墊;紙基時間通道的末端設(shè)置時間指示區(qū)；上蓋一側(cè)安裝有控制按鈕，用于將儲液模塊中的液體擠出至紙基通道模塊;另一側(cè)開設(shè)分別與進樣區(qū)、核酸吸附區(qū)以及時間指示區(qū)相對應(yīng)的進樣孔、取樣孔以及時間指示孔。
[0007]本發(fā)明進一步的改進在于:
[0008]所述裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池均為圓柱形，儲液倉的頂部分別開設(shè)與三個儲液池相連通的儲液池孔，控制按鈕與三個儲液池孔對準。
[0009]所述裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池內(nèi)均設(shè)置有儲液海綿，儲液海綿上分別設(shè)置有與各儲液池壁緊密接觸的密封橡膠;裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池的底部側(cè)壁上分別開設(shè)有與清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道相連通的出液孔。
[0010]所述清洗液通道為L型，且長邊與裂解液通道平行，短邊與裂解液通道相接觸;清洗液通道的末端折疊3?5次，形成紙基控制閥，在清洗液通道沒有液體時，將清洗液通道與裂解液通道斷開；當清洗液通道中有液體流動時，紙基控制閥能夠展開與裂解液通道相接觸。
[0011]所述裂解液通道、清洗液通道和紙基時間通道均為濾紙，吸水墊為吸水紙;裂解液通道的尺寸為25mm X 5mm ；清洗液通道的尺寸為10mm X 5mm，紙基時間通道的尺寸為30mm X5mm，吸水紙的尺寸為25mm X 20mm;時間指示區(qū)包括底層尺寸為10mm X 10mm的遇水變紅的紙和上層為開有直徑為3mm?6mm圓孔的疏水紙，圓孔與上蓋上的時間指示孔的位置相對應(yīng)，且直徑相同。
[0012]所述進樣區(qū)采用直徑為5mm?8mm的濾紙;核酸吸附區(qū)采用直徑為4mm?8mm的玻璃纖維。
[0013]所述進樣區(qū)位于裂解液通道前端10mm處，核酸吸附區(qū)位于進樣區(qū)與吸水墊之間，且距離進樣區(qū)0?10mm。
[0014]所述上蓋和基座均為3D打印制成的一體式結(jié)構(gòu)。
[0015]—種紙基全自動核酸提取裝置的制備方法，包括以下步驟:
[0016]1)利用3D打印機分別打印上蓋和基座；
[0017]2)用激光切割機制備相應(yīng)尺寸的海綿和橡膠密封墊；
[0018]3)將儲液海綿分別浸泡于相對應(yīng)的液體中使海綿充滿液體；
[0019]4)根據(jù)紙基模塊的尺寸，用激光切割機制備相應(yīng)尺寸的紙基通道，用打孔器制備進樣區(qū)濾紙片和核酸吸附區(qū)玻璃纖維片；
[0020]5)將儲液海綿與橡膠密封墊按先后順序放入儲液池；
[0021]6)將紙基通道模塊中的每個部件分別粘貼于基座的相應(yīng)位置；
[0022]7)將上蓋和基座組裝形成全自動核酸提取裝置。
[0023]—種紙基全自動核酸提取方法，包括以下步驟:
[0024]1)將樣品由進樣孔處滴加至進樣區(qū)；
[0025]2)按下上蓋的控制按鈕，并觀察時間指示區(qū)，若圓孔完全變紅，則提取完成；
[0026]3)用鑷子夾出核酸吸附區(qū)的玻璃纖維，放入PCR管中，進行后序的PCR驗證。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]本發(fā)明紙基全自動核酸提取裝置，具有無需額外儀器、成本低廉、攜帶方便、操作簡單、快速等優(yōu)點。利用計算機軟件設(shè)計裝置構(gòu)型，并與海綿結(jié)合解決了儲液問題，無需低溫冰箱;裝置中上蓋的控制按鈕與橡膠密封圈靠手指的壓力對海綿進行擠壓讓液體流出，同時，與紙基通道模塊結(jié)合，液體靠毛細作用力往前流動，無需外接栗，解決了便攜問題;在清洗液通道上設(shè)計了紙基閥門，解決了多步操作問題;采用玻璃纖維吸附核酸，并用玻璃纖維直接進行后續(xù)試驗，無需洗脫，簡單方便。整個提取過程僅需2min，操作也僅需3步(加樣一打開開關(guān)一取結(jié)果)，不需要使用大型的儀器和專業(yè)的技術(shù)人員就可以完成。因此，此裝置實現(xiàn)了核酸的全自動提取。
【【附圖說明】】
[0029]圖1為本發(fā)明上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明基座的結(jié)構(gòu)不意圖；[0031 ]圖3為本發(fā)明儲液模塊和紙基通道模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明PCR驗證的結(jié)果圖，其中(a)為全血的驗證結(jié)果圖，(b)為血漿的驗證結(jié)果圖，(c)為細胞的驗證結(jié)果圖，(d)為唾液的驗證結(jié)果圖，(e)為痰液的驗證結(jié)果圖，(f)為細菌的驗證結(jié)果圖。
[0034]其中，1-控制按鈕;2_進樣孔;3_取樣孔;4_時間指不孔;5_清洗液儲液池;6_裂解液儲液池;7-紙基時間通道液體儲液池;8-出液孔;9-密封橡膠；10-儲液海綿；11-裂解液通道；12-清洗液通道；13-進樣區(qū)；14-核酸吸附區(qū)；15-吸水墊；16-紙基時間通道；17-時間指示區(qū)。
【【具體實施方式】】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述:
[0036]參見圖1至圖4，本發(fā)明紙基全自動核酸提取裝置，包括3D打印的上蓋、基座和基座上的集成模塊。上蓋包括控制按鈕1、進樣孔2、取樣孔3和時間指示孔4，上蓋是扣壓在基座上，控制按鈕1被固定在上蓋上;基座上的集成模塊包括儲液模塊和紙基通道模塊;其中每個儲液池與紙通道相連的位置開有出液孔8，每個儲液池內(nèi)均填充有儲液海綿10和密封橡膠9;紙基通道模塊包括核酸提取模塊和時間指示模塊:其中核酸提取模塊包括裂解液通道11和清洗液通道12，其中裂解液通道11上有進樣區(qū)13和核酸吸附區(qū)14和吸水墊15。時間指示模塊包括紙基時間通道16和時間指示區(qū)17。
[0037]儲液模塊包括1個直徑為12mm、用于存儲裂解液的裂解液儲液池6，和2個直徑為9mm、分別用于儲存清洗液和5 % PEG溶液的清洗液儲液池5和紙基時間通道液體儲液池7;每個儲液池中，儲液海綿填充于儲液池底部，密封橡膠墊疊加在儲液海綿上并與儲液池緊密接觸起到密封作用，同時，當上蓋中的控制按鈕1壓下時，密封橡膠會一同壓下，儲液海綿中的液體從儲液池底部開設(shè)的直徑為5_ X 2_出液口 8擠出，流到對應(yīng)的紙基通道上。
[0038]紙基通道模塊，其通道材質(zhì)選用普通的濾紙;其中，裂解液通道11的尺寸位25mmX5mm，清洗液通道的尺寸為10mm X 5mm，紙基時間通道的尺寸為3 0mm X 5mm，吸水墊的尺寸為25mmX20mm。裂解液通道在距儲液池端口 10mm處設(shè)置進樣區(qū)，相隔進樣區(qū)5mm處設(shè)置核酸吸附區(qū)，緊