粒子操作方法以及粒子操作用器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于进行目标物质的分离、提取、提纯、反应等化学操作的粒子的操作方法及其使用的操作用器件。
【背景技术】
[0002]在医学检查、食品安全卫生上的管理、环境保护用的监测等中，要求从含有多种多样的夹杂物的试样中，提取目标物质，并将其用于检测、反应。例如，在医学检查中，必须对从动植物分离取得的血液、血清、细胞、尿、粪便等生物试样中所含的核酸、蛋白质、糖、月旨类、细菌、病毒、放射性物质等进行检测、鉴定、定量。进行这些检查时，为了排除夹杂物引起的背景(background)等的负面影响，有时必须将目标物质分离、提纯。
[0003]例如，在基因检查中，使生物试样中的核酸通过PCR(聚合酶链式反应)等基因扩增法扩增，决定其排列。为了通过PCR等基因扩增法有效地扩增核酸，必须从含有各种夹杂物的生物试样中提取并纯化核酸，并将其用于反应。在提取并纯化生物试样中的核酸时，以往标准使用的是苯酚-氯仿法。但是，苯酚-氯仿法存在操作繁琐、并且使用的试剂有害、废液处理花费成本的问题。
[0004]在专利文献1中，提出了利用核酸会特异性吸附到二氧化硅的性质，通过粒子操作，从生物试样中提取并纯化核酸的方法(Boom法)。在该方法中，首先，将在蛋白酶以及表面活性剂的存在下处理试样后得到的溶解液在胍盐、碘化物盐、尿素等离液序列高的物质的存在下，与二氧化硅粒子混合，使核酸吸附至粒子表面。为了除去夹杂物，对核酸所吸附的二氧化硅粒子进行数次清洗。然后，向盐浓度低的溶液(洗脱液)中，投入二氧化硅粒子复合物的话，被提纯的核酸洗脱至洗脱液中，得到核酸的提纯试样。使用了此种粒子操作的化学操作除了以核酸为对象，也正在推进向利用了抗原抗体反应的免疫测定等的应用(例如参照专利文献2)。
[0005]在使用了粒子的操作中，必须适当地分离吸附了核酸等目标试样的粒子(固相)和含有未被粒子吸附的夹杂物的水基液体(液相)。作为此种分离操作(B/F分离)，提出有以下方法:使分散有粒子的水基液体作为液滴存在于不与水基液体混和的液体(例如油)中，在该水基液体的液滴中使核酸等吸附到粒子表面后，仅仅使得吸附了核酸的粒子从液滴移动至油中。此外，基于使粒子的选择性移动变得容易的观点，提出有以下方法:使用涂覆了二氧化硅的磁性粒子等，通过磁场操作，使粒子移动。
[0006]水基液体在油中作为液滴存在时，油的流体阻力、油和水基液体界面的防水力、粒子表面的亲水基与水基液体的相互作用等会成为保持液滴的位置和形状的力。因此，即使仅仅要使磁性粒子从水基液体的液滴中移动至油中而分离，由于液滴会伴着磁性粒子而追随磁场，因此仅仅使粒子从水基液体的液滴中分离到油中是不容易的。
[0007]鉴于此种问题，提出抑制水基液体的液滴移动、选择性地仅使粒子移动至油中的方法。例如，专利文献3中，公开了通过在封入有液滴以及油的容器的内面设置隔壁等物理结构体来拦阻液滴，仅使磁性粒子从部分间隙移动而分离的方法。但是，专利文献3公开的方法必须在油封入部分进行特殊的微细加工，因此器件的结构复杂。此外，即使设置物理结构，也不能完全拦阻附着在粒子周围的水基液体，因此B/F分离性称不上充分。
[0008]专利文献4中，公开了通过在液滴的输送面施加电场，使得液滴被固定在输送面的规定位置，在此状态下，仅仅使得磁性粒子分离的方法。但是，该方法必须始终对器件施加电场才能固定液滴，因此存在器件的结构复杂、且无法在电力等能量供给不足的环境下使用的问题。因此，称不上适用于发展中国家等基础设施建设落后的环境、恐怖事件和灾害等紧急事态等需要在短时间内检查大量检验体的环境下。此外，生物试样的操作所使用的器件基于污染等不理想状况的抑制、防止感染等的观点，优选为一次性的。基于此种观点，要求开发出简便、迅速、低成本、且可以在各种现场进行提纯和检查等的化学操作方法及其所使用的器件。
[0009]专利文献5中，公开了在不与水基液体混和的液体(硅油等)中，添加羟基脂肪酸、糊精脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯等低分子凝胶剂，形成物理凝胶，将水基液体的液滴固定在油中的规定位置的方法。物理凝胶在高于溶胶-凝胶转变温度的高温下，成为具有流动性的溶胶，在低于溶胶-凝胶转变温度的低温下，成为不具有流动性的半固体的凝胶状。因此，若向被加热至溶胶-凝胶转变温度以上的溶胶状油中投入水基液体后，通过冷却使油凝胶化的话，水基液体的液滴被包埋固定在凝胶中。通过此方法，在将水基液体液滴固定在凝胶内的规定位置的情况下，通过磁场操作，可以仅仅使得磁性粒子移动至凝胶的内部。因此，可以简便且高效地分离含有夹杂物的水基液体和固定有目标试样的粒子。
[0010]此外，专利文献5的方法中，将油加热而成为溶胶状的话，液滴从包埋固定状态解放，可以在溶胶状的油中移动。因此，通过在封入有物理凝胶的容器内设置温度梯度，使得油为凝胶状态的区域和油为溶胶状态的区域共存，可以在低温的凝胶区域进行核酸提取纯化操作，在高温的溶胶区域的油中使得液滴与粒子共同移动，由此进行PCR的温度循环。通过此方法，需要将液滴固定在规定位置的核酸提取纯化、以及需要液滴的移动的PCR可以在保持密闭状态下的一个器件内进行。
现有技术文献专利文献
[0011]专利文献1:日本专利特开平2-289596号公报专利文献2:W02002/095407号国际公开说明书
专利文献3:W02005/069015号国际公开说明书专利文献4:日本专利特开2009-162580号公报专利文献5:日本专利特开2011-232260号公报
【发明内容】
发明要解决的问题
[0012]专利文献5公开的方法中，必须在加热物理凝胶而使其溶胶化后封入液滴，因此在器件开始使用时需要加热单元。因此，难以称得上适用于电力等能量供给不足的环境下。此外，制作器件时，为了在容器中封入凝胶，必须向油中添加凝胶剂，加热至溶胶-凝胶转变温度以上并混和后，保持溶胶状态封入容器内，在容器内凝胶化，因此凝胶的装填操作繁琐。
[0013]另外，专利文献5公开的发明通过使用会产生溶胶-凝胶转变的物理凝胶，可以达成其目的，但由于物理凝胶在高温环境下会溶胶化，因此在高温环境中，有时无法达成“将水基液体的液滴包埋固定在凝胶中而分离水基液体和粒子”的期望目的。此外，物理凝胶因氢键、范德华力、疏水的相互作用、静电引力等弱分子间结合力而形成三维网络，因此即使在常温环境下，因输送时的振动等而对凝胶施加了剪切力、压力等外力的话，有时分子间结合网络也会被破坏而产生溶胶化。
[0014]此外，根据本发明者们的研究确认:通过使用了物理凝胶的粒子操作，进行核酸的分离.提纯时，核酸溶液会有源自杂质的吸收峰。在目标物的检测、鉴定、定量等解析作业中，有时此种杂质会使得测定数据产生高背景，造成解析精度下降、误判等问题。
[0015]有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够简便、迅速、低成本、并不被环境左右地使用的粒子操作方法以及用于进行该粒子操作的器件。
用于解决问题的手段
[0016]关于上述的使用了物理凝胶的粒子操作中的杂质混入，本发明者们所研究的结果推测为，该杂质来自于其他液体部分通过粒子透过凝胶时产生的穿孔而混入的液体、或者凝胶的构成成分。另一方面，发现了将化学凝胶用作凝胶介质的情况下，不仅凝胶的装填操作容易，还消除了使用物理凝胶时的杂质混入问题，从而完成了本发明。
[0017]本发明涉及粒子的操作方法。本发明的粒子的操作方法包括:使存在于水基液体中的粒子被移动至不溶或难溶于水基液体的凝胶状介质内部的步骤；以及使存在于凝胶状介质内部的粒子被移动至凝胶状介质外部的步骤。优选方式中，粒子向凝胶状介质的外部的移动，是移动至与最初含有粒子的水基液体不同的其他水基液体中。
[0018]上述粒子操作是在例如装填有多个水基液体、各水基液体间隔着凝胶状介质的器件内进行的。优选在该器件内，使存在于水基液体中的粒子被移动至凝胶状介质内部的步骤、以及使存在于凝胶状介质内部的粒子被移动至其他水基液体中的步骤被多次进行。一实施方式中，器件内的多个水基液体中，至少有2个水基液体具有互不相同的组成。该方式中，可以在1个器件内进行多种化学操作(分离、提取、提纯、反应等)。
[0019]凝胶状介质优选为含有化学交联聚合物的凝胶，例如，适宜使用含有交联型有机聚硅氧烷的有机硅凝胶。此外，凝胶状介质的稠度优选为340?475。一实施方式中，凝胶状介质还含有油剂。
[0020]本发明的粒子的操作方法中，优选在使粒子从水基液体被移动至凝胶状介质内部时，以及粒子在凝胶状介质内被移动时，附随在所述粒子上的水基液体从粒子被分离。
[0021 ] 本发明所使用的粒子优选为可以选择性地固定特定物质的粒子。作为可以被选择性固定在粒子上的物质，可列举出例如，核酸、蛋白质、糖、脂类、抗体、受体、抗原、配体、细胞等生物来源物质。另外，“生物来源物质”指的是，不一定非要是来自从生物提取的试样，也包含in vivo所得到的物质(例如，通过PCR扩增的核酸等)。
[0022]在本发明的一实施方式中，作为粒子操作的对象的粒子是磁性粒子。此时，优选通过磁场的操作，进行粒子的移动。
[0023]本发明的粒子操作可适用于例如被固定在粒子上的核酸的提取、粒子表面的抗原抗体反应等。
[0024]另外，本发明涉及一种适用于上述粒子操作的器件。本发明的器件具有:水基液体、在水基液体中为不溶性或难溶性的凝胶状介质、保持水基液体以及凝胶状介质的容器、以及应该在容器内被移动的粒子。
[0025]此外，本发明涉及一种用于制作上述器件的试剂盒(kit)。本发明的器件制作用试剂盒含有水基液体、凝胶状介质以及粒子。该试剂盒的这些构成要素中的一部分也可以被预先装填在规定的容器内。
发明效果
[0026]本发明的粒子操作方法中，通过使得固定有目标物质的粒子与规定的凝胶接触、或者使得固定有目标物质的粒子通过凝胶内，在保持固定有目标物质的状态的同时，附随在所述粒子上的水基液体从粒子被分离。因此可以简便、迅速、低成本地实施B/F分离。此夕卜，由于几乎不会产生源自凝胶的夹杂物，因此可以排除夹杂物所引起的背景等的负面影响。因此，可以正确且高效地进行目标物质的分离、提纯、反应等化学操作。此外，根据本发明的方法，无需对装填有凝胶和水基液体的容器进行开闭，可以在1个器件内的密闭系统中进行多个化学操作。因此，除了操作简便，还可以排除污染等的负面影响。
【附图说明】
[0027]图1是示出本发明的粒子操作方法的概要的模式图。
图2是示出通过磁场操作进行粒子的移动的实施方式的模式图。