用于分离和/或纯化生物分子的装置的制作方法
本发明涉及一种装置、该装置用于从样品分离或纯化生物分子的应用、所述装置的制备方法以及用所述装置分离或纯化任何生物分子的方法，其中，所述装置包括具有至少一个开口端的中空本体，所述中空本体包括至少一种固体基质，所述固体基质结合、吸附、吸收、螯合或保留样品中不为所需的化合物。
在生物样品的处理过程中，例如，为了从所述样品分离或纯化生物分子而进行的处理过程中，常使样品接触结合、吸收、吸附、螯合或过滤任何基质，其中，通常用所述基质结合、吸附或吸收感兴趣的化合物，或者根据样品所含化合物的尺寸对样品进行色谱分离，从而分离感兴趣的化合物和任何剩余物。现有技术中描述了若干种众所周知的生物分子分离方法，包括：使生物分子结合任何基质，例如，使dna或rna结合至核酸结合材料柱，亲和结合，例如，蛋白质或低分子量分子(lowmolecularmolecule)的亲和结合，或根据生物分子的尺寸或体积将其分离的色谱装置。通常，所有这些方法包括若干洗涤和洗脱步骤，且可选地需要监控洗脱，因此在获得所需形式的感兴趣生物分子之前，必须进行若干方法步骤。所以此类方法费力、易受污染并且耗时。
另一方法是结合、吸收、吸附或螯合样品中不为所需的化合物，以将其与所需生物分子分离，例如，如walsh等人(walsh等,biotechniques，vol.10,no4(1991))或burkhart等人(burkhart等，2002,jbiochembiophysmethods52(2002)145-149)所述用chelex100来分离dna。所述不为所需的化合物的分离通常以分批工序进行，其中，使样品接触结合、吸收、吸附或螯合基质，孵育，随后从样品中分离固体材料(例如通过离心)。然后，转移包含感兴趣化合物的上清(例如通过移液)。所述转移需进行得非常仔细，以既避免由固体基质引起任何污染的风险，又尽可能多地获得上清。此外，在这样的方法中，需要进行若干方法步骤，使该方法费力、易受污染并且耗时。
本发明的目的在于提供能简单且有效地将任何感兴趣的生物分子与干扰后续生物分子操作步骤的污染化合物分离的方法和装置，这些方法和装置中移液步骤较少，并且交叉污染风险降低。此外，所述装置还应能实现操作自动化。
该目的通过提供一种装置来实现，所述装置包括：(i)至少一个中空本体(1)，每个中空本体(1)具有至少一个开口端；(ii)至少一类固体或胶状材料，所述材料结合、吸附、吸收、螯合或保留污染任何所需生物分子的化合物；(iii)可选地，位于所述中空本体内的至少一个多孔液体可透过元件(4)；(iv)可选地，至少一个可移除封闭装置(6)以封闭所述开口端中的至少一个。
所述装置还优选包括至少一个阻隔物(5)，所述阻隔物(5)在环境条件下不可透过液体与固体，但通过向其施加外力所述阻隔物(5)变得可透过液体。
所述装置可用于处理任何包含液体的样品，例如，包含感兴趣生物分子的液体样品和/或用于从该样品分离或纯化感兴趣的生物分子。
所述装置的中空本体(1)可由适合于样品收集、储存或处理的任何材料制成，如塑料、金属、玻璃、瓷或类似材料，优选该中空本体由塑料制得。具体地，所述中空本体优选由热固性或热塑性树脂制得，例如但不限于：聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯-共聚物、聚氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙交酯、乙烯-聚乙酸乙烯酯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚缩醛、聚醚醇、乙酸乙烯酯共聚物或丙烯酸(酯)类聚合物(arylicpolymers)。
所述装置中的中空本体/各个中空本体具有至少一个开口端，这表示可从至少一个端口向中空本体内放入某种/些东西，例如，放入感兴趣的样品和/或任何液体，或从中空本体移出某种/些东西。优选地，所述装置具有进口(2)和出口(3)，其中，进口开口通常位于该装置的“上”端，而出口开口则位于该装置的“底”侧。特别优选所述进口(2)和出口(3)彼此相对。可选地，所述装置还包括至少一个可移除封闭装置(6)，该装置可移除地关闭所述开口中的至少一个(例如，所述出口(3)或进口(2))，或用于所有开口的若干(可选不同形状)关闭装置。
如本发明所述的生物分子是存在于生物样品内的任何分子。生物样品可以是(但不限于所提到的样品)：任何体液或组织或人或动物包括昆虫，如血液、血浆、血清、血液部分(如白细胞部分或血沉棕黄层)、尿液、血清、液体、痰、精液、唾液等，来自任何器官的组织，脑、皮肤、肌肉等；剥落物；擦拭物；排泄物；角质样品，如毛发、指甲、角或茸角；壳或翅(尤其是昆虫的翅)；细胞悬液或细胞培养物，细胞碎片或细胞器，如叶绿体或线粒体、囊泡、细胞核或染色体；样品包括细菌、真菌或酵母细胞或碎片，任何类型的病毒，类病毒或朊病毒；组织学样品，如穿刺物或组织切片；组织培养物；植物；植物的部分、细胞或组织；取自环境的样品，如水、尘、空气或泥土样品；食物样品；法医学样品，如香烟过滤嘴、织物样品、牙刷；任何包含预纯化或预分离生物分子的溶液等等。
因此生物分子是任何核酸，如dna或rna，具体是线性、分支或环状，单链或双链核酸，更具体是mrna、sirna、mirna、snrna、trna、hnrna或核酶、基因组的、质粒或细胞器dna；任何核苷酸、寡核苷酸或多核苷酸，甚至合成、修饰或标记的寡-或多核苷酸；用于杂交的短dna或rna片段、pcr引物；pna(肽核酸)；任何蛋白质、肽或氨基酸，包括未标记或标记的抗体、受体、激素、生长因子和修饰蛋白、感染来源的核酸、肽和蛋白质；代谢物，任何脂类；糖(单体、低聚体或多聚体)；蛋白聚糖；任何低分子通路产物、信号分子、受体或酶活化剂或抑制剂；试剂、药物和药物代谢物、药剂或任何其它感兴趣的生物分子。
在特定方法中不为所需的化合物被视作杂质。举例来说，若对一种类型的生物分子(例如需分离的核酸)感兴趣，则在该方法中，所有其它类型的生物分子以及任何其它化合物可被视作杂质。特别是干扰感兴趣生物分子的任何后续处理或检测的这类化合物可被视作杂质。除了在相应方法中可能不为所需的上述其它生物分子以外，杂质的例子有：黑色素、真黑素、血红蛋白、免疫球蛋白、肌红蛋白、蛋白酶、胡敏酸或衍生物、金属离子、尿素、着色剂或染料、多糖、次级植物代谢物、内毒素、胆汁酸、丹宁剂(tannicagents)。
如本发明所述，所述装置在中空本体(1)内部具有至少一类固体或胶状基质，所述基质结合、吸收、吸附、螯合或保留污染所需生物分子的不为所需的化合物。例如，所述装置可包括特异性或非特异性结合、吸收、吸附或螯合样品组分的结合、吸收、吸附或螯合基质，保留杂质的过滤材料，裂解细胞或结合细胞成分的珠子，或常用于分离或纯化生物分子的任何其它成分，只要它们保留杂质，而不保留感兴趣的生物分子。特别优选所述基质为颗粒状固体材料，该材料吸附、吸收、螯合或结合生物样品中不为所需的化合物，而基本不吸附、吸收或结合感兴趣的生物分子。一种优选的固体颗粒基质包含螯合树脂或由螯合树脂组成，其通过离子交换、螯合(如金属离子，尤其为过渡金属离子)来纯化化合物。这种通常所知的树脂是包含亚氨基二乙酸基团的苯乙烯-二乙烯基苯树脂，以名称chelex100(伯乐公司(biorad))市售，其适用于分离dna或rna，其中核酸不结合所述树脂。此外，可采用任何惰性材料，如琼脂糖、聚丙烯酰胺葡聚糖(sephacryl)树脂、硅酮、胶乳、多糖、纤维素醚和衍生物、热固性或热塑性聚合物、金属或其它固体基质，如珠子、薄膜、箔片、颗粒等。在所述材料表面上可包括选择性结合任何不为所需的杂质的功能性基团。更优选的基质包含离子交换基质或含生物化合物特异性结合位点的基质，或由这些物质组成。所述基质还可包括织造或非织造的纤维或毛网(fleece)，如二氧化硅、多糖或任何其它合适材料。
适合于分离杂质和所需生物分子的基质还可包含或由以下成分组成(不限于下述例子)：hic颗粒(疏水作用色谱颗粒，戴安公司(dionexcorp.)，美国)，阳离子型或阴离子型交换材料；尺寸排阻材料，如琼脂糖；凝胶过滤材料；矿物，例如羟基磷灰石、膨润土、沸石、高岭石、硅藻土或处理的矿物，如硅石；
所有上述基质材料可(独立地)以如下形式存在于中空本体(1)内部，例如，粉末、颗粒、珠、团粒、球、毛网、膜、过滤器或适于接触生物样品的任何其它形式。此外，可使用适于反相色谱的材料。
本发明装置的中空本体(1)可包括若干隔室，例如，所述中空本体(1)由至少一个液体可透过元件(4)或阻隔物(5)隔成隔室，所述阻隔物(5)在环境条件下不可透过液体和固体，但通过对其施加外力，所述阻隔物(5)变得可透过液体，其接触中空本体(1)的所有内侧壁并与所述侧壁贴合，或置于与所述侧壁贴合的支持物(7)中。可用合适的密封材料密封液体可透过元件(4)、阻隔物(5)或支持物(7)之间的任何余留缝隙。
优选地，所述装置还包括至少一个液体可透过元件(4)和至少一个阻隔物(5)，所述阻隔物(5)在环境条件下不可透过液体和固体，但通过对其施加外力，所述阻隔物(5)变得可透过液体。
中空本体(1)可包括至少一类上述固体或胶状基质，这意味着该中空本体在一个隔室内包括选自上述基质中的一类选定的基质或基质混合物，或者中空本体(1)内的若干隔室中可包括独立选自上述基质材料的多于一种所述基质。
优选包括固体基质的任何隔室与至少一个液体可透过元件(4)交界，使隔室中的固体基质保持独立于转移至本装置任何其它隔室或出口(3)的任何液体。在本发明的一个优选实施方式中，所述装置的中空本体(1)内包括至少一个液体可透过元件(4)，例如优选多孔玻璃料、过滤器、毛网、纤维基质或膜。所述液体可透过元件(4)的主要功能是，保留中空本体隔室中的至少一个里所含的任何固体材料不被洗脱，但允许任何液体和溶解成分通过所述元件(4)。由此，例如，液体样品部分可与任何固体样品部分分离，或者液体样品可由本装置中包含或保留的色谱、过滤、螯合或结合基质纯化。所述液体可透过元件(4)优选接触中空本体(1)的所有内侧壁并与所述侧壁贴合，或者置于与所述侧壁贴合的支持物(7)中，和/或可用合适的密封材料密封液体可透过元件(4)或支持物(7)之间的任何残留缝隙。
若所述装置包括若干隔室，例如，两、三或四个，优选用至少一类上述结合、吸收、吸附或螯合基质填充隔室中的至少一个，而用任何其它类型的结合、吸收、吸附或螯合基质(优选选自上述基质)或者任何液体或溶液填充其它隔室中的至少一个。此外，中空本体(1)的任何隔室可包含任何上述固体或胶状基质和液体或溶液的混合物，例如，所述中空本体包括悬浮或分散于任何液体或溶液中的基质。
所述液体或溶液可以是任何水基或有机基液体或溶液，如水、任何水性缓冲液、细胞培养基、营养溶液、有机溶剂或任何反应溶液或其混合物。优选所述溶液是水性缓冲液，其中所述缓冲液不限于具体缓冲液，但优选细胞处理中常用的、特别是生物分子分离方法中常用的任何缓冲液，或所述溶液是细胞培养基或营养溶液。
具体来说，如果所述装置的中空本体(1)包含液体、缓冲液或溶液或希望与液体、缓冲液或溶液一起使用，该中空本体(1)还可包括至少一个阻隔物(5)，所述阻隔物(5)在环境条件下不可透过液体和固体，但通过向其施加外力，所述阻隔物(5)变得可透过液体，其中，利用所述至少一个阻隔物(5)防止所述液体、溶液或缓冲液泄漏，这意味着，液体、溶液或缓冲液处于两个阻隔物(5)之间，或者液体被一个阻隔物(5)保留，并且所述装置包括至少一个封闭装置(6)。所述装置还可在若干隔室中包括若干独立选择的液体。
该阻隔物(5)优选由在环境条件下不可透过液体和固体的材料组成，但通过向其施加外力，所述阻隔物(5)变得可透过液体，所述外力优选压力、拖曳力或驱动力。所述至少一个阻隔物(5)接触中空本体(1)的所有内侧壁，且与所述侧壁贴合，或置于与所述侧壁贴合的支持物(7)中。可用合适的密封材料密封阻隔物(5)或支持物(7)之间的任何残留缝隙。该阻隔物(5)也可将中空本体(1)分为至少两个隔室。
本申请中所用术语“环境条件”指的是所述阻隔物材料处于与装置的环境相同的条件下，具体是指，没有外力施加至所述阻隔物材料上。外力可以是在所述阻隔物的表面中的至少一个上的或任何侧面上的增加的压力，拖拽力如真空或吸力，驱动力如离心力、振荡或冲撞，所述后两者优选通过利用质量的惯性，或机械力如穿刺、切割、断裂或类似来实现。因此，在所述装置的普通操作(如静置在桌上、移液步骤、孵育步骤或类似操作)过程中，所述材料都在“环境条件”下。本申请中所用术语“增加的压力”指的是，对所述阻隔物材料外部施加至少两倍于环境压力的压力。“增加的压力”并不包括向阻隔物材料施加任何液体或固体基质，例如，如果用液体或固体基质填充柱子(如离心柱)，而导致的轻微增加的压力。
术语“不可透过液体”指的是液体(如水性溶液或水，醇或有机溶液，特别优选水性溶液)保留于阻隔物的表面且在环境条件下无法通过所述阻隔物，优选甚至无法进入、渗透或浸渍入所述阻隔物材料。特别优选无论液体接触阻隔物的时间长短，只要不施加外力，所述溶液就无法通过阻隔物。
通过施加上述任何外力，阻隔物(5)的材料变得可透过液体。这意味着，所述材料的阻挡性能减弱，并允许至少任何液体(优选包含溶解材料的溶液)通过该材料。在回复到环境条件后，该透过性可以是可逆或不可逆的。优选不可逆的透过性。示范来说，阻隔物材料在施加压力、拖拽力或驱动力下变得多孔，或阻隔物材料具有的预定孔在环境条件下关闭，但在施加压力、拖拽力或驱动力下打开。优选阻隔物在获得多孔性或孔打开后，由于包含开口而可保续透过液体(即便在环境条件下)。此外，可通过施加压力、拖拽力或驱动力破坏(优选在预定的破坏点)阻隔物(5)。
另一种可能是，装置在中空本体(1)内、阻隔物(5)的上方或下方包括任何材料或构件，所述材料或构件在向装置施加外力(如压力、拖拽力或驱动力)时，穿刺、切割或断裂阻隔物材料。如果穿刺阻隔物材料，穿刺优选微穿刺，这表示在阻隔物材料内仅得到很小的穿孔，不致使阻隔物(5)断裂，而只使阻隔物(5)多孔。
术语“上方”指的是，若装置以其使用模式放置，例如，柱子正面朝上置于支持物或杯子中，则穿刺、切割或断裂阻隔物材料的材料或构件位于所述阻隔物材料的上侧。具体来说，若按所需在使用中使所述装置包含任何液体，则穿刺、切割或断裂阻隔物材料的材料或构件与所述液体处于同侧，并通过施加外力，尤其是通过施加压力、拖拽力或驱动力挤压至阻隔物材料的上表面，该表面也接触液体。
若穿刺、切割或断裂阻隔物材料的材料或构件位于阻隔物材料“下方”，则通过施加外力，阻隔物材料的下表面将被挤压至穿刺、切割或断裂所述阻隔物材料的材料或构件。在后一种情况下，穿刺、切割或断裂阻隔物材料的材料或构件与液体均位于液体可透过元件(4)的相对侧。
适合施加在阻隔物(5)以使阻隔物(5)可透过液体的外力强度和类型取决于阻隔物(5)所用材料和，并可选地取决于用于穿刺、切割或断裂阻隔物(5)的构件或材料。优选阻隔物(5)可抵抗高达预定强度的任何外力，其中，阻隔物(5)变得液体可透过时的强度根据所选的材料和对材料的任何处理而不同。对于技术人员，通过标准实验可容易确定何类外力和任何力的何种强度可造成所选材料就所述阻隔物(5)的液体可透过性。可有不同材料或厚度的阻隔物材料或不同原理，这导致使阻隔物可透过液体所需的外力强度不同。然而，特别优选阻隔物(5)在任何情况下可抵抗1×g，优选2×g，更优选5×g，甚至更优选10×g，特别优选20×g、40×g或50×g。特别优选阻隔物可抵抗100×g。具体来说，阻隔物需抵抗移液、倒转、温和振荡和其它常用处理步骤过程中存在的力。
阻隔物(5)优选以如下形式提供：薄膜、箔片、涂层、隔膜、膜、疏水烧结材料(疏水玻璃料)，经化学或其它处理而疏水的材料，或作为有效阻隔物的任何其它合适形式。合适的作为阻隔物(5)的材料为例如：疏水过滤材料；疏水纤维网状材料；膜；塑料薄膜或箔片，特别是热塑性或热固性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯-共聚物、聚氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙交酯、乙烯-聚乙酸乙烯酯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚缩醛、聚醚醇、乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸(酯)类聚合物；或硅酮；胶乳；多糖，尤其是纤维素醚及衍生物；金属薄层，如铝箔或铜箔，或任何其它合适的、优选能以薄膜、箔片、覆盖层(coating)、隔膜或膜形式提供的成膜材料。就薄膜或覆盖层而言，特别优选热塑性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯-共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯或聚酰胺。就疏水过滤材料而言，优选疏水化的聚乙烯过滤器，就膜而言，优选疏水化纤维膜，例如任何
穿刺、切割或断裂阻隔物材料的构件或材料举例如下：可提供粗糙表面的任何固体多孔、有洞或穿孔板，例如，由任何惰性材料(如二氧化硅或聚合物)制成的多孔玻璃料；表面具有细针的金属筛；在穿孔位点具有锋利边缘的穿孔板；具有锋利边缘或针、砂或任何其它微粒状惰性材料的穿孔装置。在一个优选实施方式中，若对装置施加上述外力时将所述阻隔物(5)压至液体可透过元件(4)，则用作液体可透过元件(4)的多孔玻璃料也可用作穿刺阻隔物材料的构件。
如本发明最简单的实施方式之一所述，所述装置可描述为具有至少一个开口端的中空本体(1)，中空本体(1)内包括至少一类基质，并优选包含至少一个液体可透过元件(4)，其中所述基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留分离或纯化自生物样品的生物分子的任何杂质，而基本不结合、吸收、吸附或保留感兴趣的生物分子。优选中空本体还包括至少一个阻隔物(5)。
若中空本体(1)包括液体可透过元件(4)和阻隔物(5)，液体可透过元件(4)中的至少一个可邻近阻隔物(5)中的至少一个，其中，术语“邻近”指的是或者靠近但不接触阻隔物(5)，或者直接接触阻隔物(5)。倘若阻隔物(5)代表覆盖层，优选将所述覆盖层置于液体可透过元件(4)的至少一个表面上，特别优选置于玻璃料、过滤器或膜的一个表面上。在任何情况下，可将液体可透过元件(4)置于阻隔物(5)的上方或下方，其中，术语“上方”和“下方”的意思与上文在穿刺、切割或断裂阻隔物材料的元件或材料的描述中相同。优选阻隔物(5)位于液体可透过元件(4)上方，这意味着，若装置以使用模式(进口(2)朝上，出口(3)朝下)放置，则所述阻隔物(5)邻近液体可透过元件(4)的上表面。
根据本发明，中空本体(1)可包括多于一个的液体可透过元件(4)和/或阻隔物(5)，其中，元件(4)或阻隔物(5)将中空本体(1)分隔为若干隔室。根据所述装置的预期用途，所述中空本体还可包括3、4、5、6或更多个液体可透过元件(4)或阻隔物(5)。
若中空本体(1)中包括多于一个阻隔物(5)，优选这些阻隔物在变得液体可透过前对外力具有不同的阻抗。具体来说，优选包括在同一中空本体(1)中的若干阻隔物从进口(2)至出口(3)侧呈现出对同类外力逐渐递增的阻抗。例如，如果中空本体(1)中包括三个阻隔物(5)，第一阻隔物(5)(最接近进口侧)对离心力具有规定的阻抗。第二阻隔物(5)(位于中空本体更内部)相比第一阻隔物对离心力具有增加的阻抗，因此必须加速离心才能使第二阻隔物可透过液体。第三阻隔物(5)(距离中空本体进口侧最远)相比第二阻隔物对离心力具有进一步增加的阻抗，因此必须加速离心才能使第三阻隔物可透过液体。每个阻隔物(5)可独立选自上文关于阻隔物所描述的材料，但优选阻隔物由不同材料组成，或者由同种基础材料组成但显示不同性质。例如，每个阻隔物可由相同热塑性聚合物薄膜组成，但每张薄膜具有不同的厚度。另一种可能是，对阻隔物(5)进行不同的处理，例如，第一阻隔物包括通过施加离心力而打开的孔，第二阻隔物是规定厚度的薄膜，其具有用作预定破坏点的镀锡区域，第三阻隔物是相同材料薄膜，在离心力增加以使所述薄膜接触到多孔材料(例如，邻近所述第三阻隔物下方放置的玻璃料)的粗糙表面时变得多孔。另一个原理是，使所述箔片薄到如下程度：若施加外力(如离心力)，则由液体静压造成的压力使箔片变得可透过性。
可行的实施方式不限于列举于此的实施方式。对于技术人员来说非常明了的是，可采用阻隔物材料和/或材料处理的任何结合，只要包括在装置的中空本体(1)内的阻隔物(5)可分隔所述中空本体(1)，并且所述阻隔物(5)可通过施加任何外力而变得可透过液体。优选使多个阻隔物(5)依次可透过液体，其中，术语“依次”指的是通过增加外力或改变外力，所述多个阻隔物(5)一个接着一个地变得可透过液体。
特别优选所述装置包括：(i)至少一个中空本体，每个中空本体(1)具有进口(2)和出口(3)；(ii)至少一类固体或胶状材料，所述材料结合、吸附、吸收、螯合或保留污染任何所需生物分子的化合物，但基本不结合、吸附、吸收、螯合或保留所述生物分子；(iii)至少一个液体可透过元件(4)，优选如多孔玻璃料、过滤器、毛网、纤维基质或膜，所述元件置于出口(3)的上方；(iv)可选地，至少一个可移除封闭装置(6)以封闭所述中空本体的进口(2)和/或出口(3)；(v)可选地，至少一个阻隔物(5)，该阻隔物置于出口(3)上方或邻近液体可透过元件(4)中的至少一个；以及(vi)可选地，至少一个收集管以收集流出出口(3)的流动相(洗出液)。
优选至少一个液体可透过元件(4)接近(proximate)地相邻于所述装置的出口侧。术语“接近”指的是在元件(4)和出口之间没有中空本体的其它反应隔室，但是由于装置的构造，事实上在元件(4)和装置的末端会存在一些空间。
在另一个实现优选性质的实施方式中，装置包括若干上述的中空本体(1)，其中各个中空本体(1)相类似地设置，或者中空本体的装配彼此不同中空本体，但是至少一部分中空本体落入根据上文规定的描述中。
尽管本发明不限于装置的形式，但在优选实施方式中，所述装置的一个或多个中空本体至少部分是圆柱形的或至少部分是圆锥形的。本发明实施方式的非限制性例子为：反应管、反应杯、收集管、收集容器、柱体、离心管、微量离心管，尤其是分成隔室的容器如管、杯、烧瓶、色谱柱、离心柱、塑料注射器、多孔板、多孔块、多孔柱板、烧瓶、瓶、杯、药瓶(phiol)、收集或离心容器或类似物。
所述装置还可在开口端的至少一个上包括可移除封闭装置(6)。所述封闭装置用以保持装置内部清洁和/或无菌，或者可选地用以将内容物保留在装置的中空主体(1)中。所述封闭装置(6)可在使用装置之前、之时和/或之后轻易地被移除。优选在装置包含任何液体或可流动或可移动固体材料时使用封闭装置(6)。所述封闭装置(6)可以是，例如，杯、塞、盖板、薄膜或箔片，或任何其它合适的可移除封闭装置。其可为能重复闭合的或一次性的封闭装置。进口(2)和出口(3)侧的封闭装置(6)可以彼此不同，或可以是同类的封闭装置(6)。
本发明的装置可用于处理样品、尤其是含有液体的样品。术语“液体样品”指的是样品本身是液体、溶液、悬液或分散体，或者使上文所述任何胶状、固体或颗粒状样品或生物样品与任何液体或溶液混合以获得的溶液、分散体或悬液。优选所述装置可用于处理至少一种包含任何生物分子的液体样品，例如，用于从所述样品分离或纯化至少一种生物分子。液体可(暂时)保留在装置隔室中的至少一个里，并且可依次从一个隔室移动至下一个隔室，或者通过如上所述地对装置分别施加(可选地，增强的)外力，在所需时间点分别得以释放。
此外，本发明所述的装置可用于分离多相液体系统或多相液体/固体系统。
本发明还包括从包含至少一类生物分子的样品中分离或纯化至少一种感兴趣的生物分子的方法，所述方法包括：
(a)将样品置于如上文所述装置的中空本体(1)内，所述中空本体包括至少一种固体或胶状基质，所述基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留感兴趣生物分子的任何杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子，其中所述样品是液体样品，或者在将所述样品置于中空本体内之前或之后使所述样品接触任何液体，或者所述中空本体包含了液体，在所述样品置于装置内时，所述液体与所述样品接触，
(b)可选地，在中空本体(1)内孵育样品，
(c)对所述装置施加外力，优选压力、拖拽力或驱动力，使感兴趣的生物分子转移至中空本体(1)的下一个隔室或至出口(3)，
(d)收集包含所述感兴趣生物分子的洗出液。
可进行任何预处理，例如，可在另一个装置中进行裂解，然后将裂解产物置于纯化柱。
在本发明所述方法中，装置的中空本体(1)包括如上文所规定的固体或胶状基质材料。另外，中空本体(1)中可容纳任何液体或溶液，如用于裂解细胞的裂解缓冲液、用于组织分解的液体、含酶溶液、从样品中分离和/或纯化生物分子过程中常用的有机溶剂或任何其它液体或溶液。中空本体可包括若干隔室，可用如上文所规定的不同类型的基质材料、液体、缓冲液或溶液或其混合物至少部分填充所述隔室。
在步骤(a)中，将包含至少一种感兴趣的生物分子的样品置于中空本体内，例如，本发明装置的中空本体(1)的第一个隔室。所述样品是液体样品，或者所述样品是包含较少液体的固体样品如细胞、组织或任何其它上文所述的生物样品，在将所述样品置于中空本体内之前或之后使所述样品接触任何液体，或者中空本体中包含液体，在将所述样品置于装置内时，所述液体接触样品。
该方法包括至少一个可选的孵育步骤(b)，其中，样品中包含的溶液或缓冲液的成分可激活生物样品或与生物样品反应。例如，若生物样品是包含细胞或包含组织的样品，并向所述样品中加入了裂解缓冲液，则细胞或组织的裂解可发生于可选的孵育步骤过程中。另一方面，在一个或多个孵育步骤过程中可能发生样品杂质任何结合、螯合、吸收或吸附到中空本体(1)内所包含的固体基质材料。
在步骤(c)中，向装置施加外力，使样品液体部分的至少一部分分别转移至中空本体(1)的下一个隔室或至中空本体(1)的出口(3)。优选包括固体或胶状基质的各个隔室邻接液体可透过元件(4)，因此通过外力使液体样品部分转移通过所述液体可透过元件(4)，反之加载了杂质的固体或胶状基质材料留在液体可透过元件(4)上方的隔室内。在中空本体(1)包括若干不同的基质材料(例如，在不同隔室中)的实施方式中，所述隔室可仅由液体可透过元件(4)分隔，或者所述隔室可由阻隔物(5)分隔，或可以由两者分隔。然而，以下实施方式也包括在本发明的范围内，即在没有分成任何隔室的中空本体中包括若干不同基质材料，例如，仅通过在中空本体(1)内混合所述基质材料，或者通过将一种材料层叠于另一种材料上方。然而，在任何情况下，优选在接近中空本体(1)的出口侧包括至少一个液体可透过元件(4)以在包含感兴趣生物分子的液体样品部分离开中空本体(1)时，保留中空本体(1)内的任何固体或胶状材料。
若本发明的装置包括至少一个阻隔物(5)，优选对第一阻隔物(5)施加规定的第一外力，造成所述第一阻隔物(5)变得可透过液体。若中空本体(1)中还包含其它阻隔物(5)，特别优选在步骤(c)中施加第一规定外力的过程中，仅使第一阻隔物(5)(最接近进口(2)侧)变得可透过液体。例如，可向装置的进口(2)施加压力，挤压感兴趣的生物分子进入中空本体(1)的下一个隔室；或向装置施加离心力，使至少部分包含感兴趣生物分子的液体转移入中空本体(1)的下一个隔室；或向装置联合施加所述的力。倘若在中空本体内仅包括或保留一个阻隔物(5)，也可在装置的出口(3)施加真空，将感兴趣的生物分子吸至装置的出口。
若装置内包括若干阻隔物(5)，可重复步骤(b)所述的孵育和步骤(c)所述的外力施加，其中，进一步向装置施加外力，例如，增加的压力或离心力，其中，优选所述进一步外力不同于在步骤(c)中施加的第一次外力，或者可施加不同类型的力，或者改变力的强度。施加额外外力使下一个存在的阻隔物变得可透过液体，且使液体样品部分转移入中空本体(1)的下一个隔室或从装置洗脱。倘若将样品转移入了下一个隔室，可按所需次数独立重复可选的步骤(b)和(c)，以克服中空本体(1)内部的所有阻隔物(5)，其中，优选与前一个阻隔物(5)相比，各后一个阻隔物(5)对外力具有更强的阻抗，从而在任何进一步步骤中，增强施加的外力或改变所施加外力的类型。
可用适用于生物样品任何处理过程中的任何液体或任何固体材料至少部分填充各个隔室，其中，如本发明所述隔室中的至少一个包括固体或胶状基质材料，所述材料通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留感兴趣生物分子的任何杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子。
本发明方法包括如下的实施方式，其中，所述装置的中空本体(1)包括2、3、4、5或6个液体可透过元件(4)或阻隔物(5)，以形成中空本体(1)的3、4、5、6或7个隔室，因此，在分离或纯化过程中，可按所需次数重复步骤(b)和/或(c)，以克服所有所包含的阻隔物(5)，并在步骤(d)中获得包含感兴趣生物分子的洗出液。
本发明方法还包括，在包括步骤(a)至(d)过程中的任何阶段，额外进行任何其它步骤。例如，在任何阶段，可将任何额外液体加入所述装置的中孔体(1)，例如，通过移液将所述液体从进口(2)侧移入中空本体(1)中。此外，若适合于预期结果，可进行任何加热或冷却步骤。用以混合(如倒转或振荡)的额外或可选步骤可能有利于预期结果。
在最后步骤(d)中，收集至少一种通过最后隔室的洗出液。独立于步骤(b)和步骤(d)之间的任何其它可选步骤，可在对本发明装置施加至少一次外力后获得感兴趣的生物分子。
根据所用分离或纯化方法以及装置的中空本体(1)内所包含的一种或多种基质，感兴趣的生物分子可包含于通过液体可透过元件(4)的第一批洗出液中，或者感兴趣的生物分子包含于任何稍后的洗出液中。例如，若出口(3)前的最后隔室中的基质是用于结合、吸收或吸附生物分子的基质，且在分离/纯化过程中包括了任何洗涤步骤，则感兴趣的生物分子包含于稍后的洗出液中。在该情况下，可通过对装置再次施加任何外力而获得所述洗出液，或者仅利用重力就能使洗出液通过液体可透过元件。根据本发明，中空本体(1)中所包含的至少一种基质基本不吸收、吸附或结合感兴趣生物分子。
本发明的装置可通过在具有至少一个开口端的中空本体(1)内放置至少一个液体可透过元件(4)来制备，其中，优选使至少一个元件(4)接近中孔体(1)的一个开口端。按以下方式将一个或多个元件(4)置入中空本体(1)内，使元件(4)或各个元件(4)直接接触中空本体(1)的所有内侧壁并与所述侧壁贴合，或者将一个或多个元件置于接触中空本体(1)的所有内侧壁并与所述侧壁贴合的支持物(7)中。可用粘合或密封材料填充一个或多个元件(4)和侧壁或支持物(7)和侧壁之间的任何余留缝隙。
除所述元件(4)之外，可在中空本体(1)内放置至少一个阻隔物(5)，其邻近至少一个元件(4)，或者与一个或多个元件(4)隔开。液体可透过元件(4)或者可在放入阻隔物(5)之前，将液体可透过元件(4)置入中空本体(1)，或者在将液体可透过元件(4)置入中空本体(1)前，将阻隔物(5)放入中空本体(1)。在所述装置的一个可行的制备方法中，使至少一个液体可透过元件(4)接触至少一个阻隔物(5)材料，此后，将液体可透过元件(4)和阻隔物(5)的联合“模块”置入中空本体。例如，这种“模块”可包括一个液体可透过元件(4)，优选玻璃料、毛网、纤维基质、过滤器或膜，以及一个阻隔物(5)材料，优选薄膜、箔片或覆盖层、膜、隔膜、疏水烧结材料或疏水纤维材料，或者，这种“模块”可包含两个液体可透过元件(4)，其中，在两元件之间包括至少一个阻隔物(5)材料，类似“三明治”结构。中空本体(1)可包含一个或若干这样的模块，或者可选地额外包含至少一个分离的阻隔物(5)或液体可透过元件(4)。特别优选的是，若中空本体的至少一个隔室包含固体基质，则所述隔室邻接至少一个液体可透过元件(4)或包括了至少一个液体可透过元件和至少一个阻隔物(5)的模块，以在将液体部分转移入下一个隔室或出口(3)时，保留固体基质于隔室中。
优选选择阻隔物(5)和/或液体可透过元件(4)或包括了两者的模块的尺寸，以使其精确配合入中空本体，与所述中空本体的所有侧壁贴合，或者将其置入支持物(7)或与支持物(7)连接，而该支持物(7)精确配合入中空本体，并与所述中空本体的所有侧壁贴合。可用粘合或密封材料填充任何余留的缝隙。.通过在阻隔物(5)和/或可选的液体可透过元件(4)下方使用夹圈或格栅，可在预定点固定阻隔物(5)和可选的液体可透过元件(4)。
若不使用支持物(7)，优选中空本体包括用于任何液体可透过元件(4)或阻隔物(5)或两者的至少一个凸缘或支撑元件，其上可承载所述元件(4)或阻隔物(5)，或者将阻隔物(5)或元件(4)置于贯穿固定在中空本体内或阻隔物(5)可承载的支撑元件上，或者阻隔物(5)和/或液体可透过元件(4)通过合适的粘合剂接触侧壁，所述粘合剂例如硅粘合剂、交联树脂、树胶、热塑性或热固性聚合物。本发明不限于粘合剂的类型，若如预期使用，只要所述粘合剂不与加入本发明装置的成分之一发生反应即可。在另一个实施方式中，中空本体(1)是圆锥体的，且选择液体可透过元件(4)和/或阻隔物(5)的尺寸以使其仅配合中空本体(1)内的预定位置，并通过在所述位置上按压所述元件(4)或阻隔物(5)将所述元件或阻隔物置于所述预定位置，利用张力将其保持在该预定位置。在任何实施方式中，使用合适的密封材料来密封液体可透过元件(4)和/或阻隔物(5)或支持物(7)之间余留的任何缝隙可能是有利的。合适的密封材料是，例如，硅酮聚合物、热塑性或热固性聚合物或树脂。
若(通过例如液体可透过元件)未实现这种可获的效果，则可选地使中孔体(1)额外加载穿刺、切割或断裂阻隔物材料的一个或多个构件或一种或多种材料。
在将至少一个液体可透过元件(4)置入中空本体(1)之后，用固体或胶状基质至少部分填充所述中空本体或中空本体(1)的至少一个隔室，所述固体或胶状基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留所需生物分子的至少一类杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子。在添加所述基质的所述步骤之前或之后，可另外用适于任何所需纯化或分离过程的任何其它化合物、液体、溶液、缓冲液或基质填充中空本体。这意味着，根据希望的步骤方案，可用任何合适的固体、胶状或液体化合物或溶液依次填充中空本体，具体是按能适当纯化或分离所需生物分子的次序。填充在任何隔室内的基质或溶液的成分根据纯化或分离方案而变化，不过，根据本发明用基质填充至少一个隔室，所述基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留所需生物分子的至少一类杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子。例如，如果需要，任何其它隔室可由裂解缓冲液填充以裂解细胞或组织，由特异性结合感兴趣生物分子的任何基质填充以进一步纯化，或由可供感兴趣生物分子进行任何反应的反应缓冲液填充。优选所述装置在中空本体内包括多于一个用固体或胶状基质至少部分填充的隔室，所述基质结合、吸收、吸附或螯合污染化合物，例如，用二、三、四或多种不同类型的所述固体或胶状基质填充二、三、四或多个不同隔室，其中各所述基质结合、吸收、吸附或螯合不同种类的污染化合物。
若本文描述了具有“隔室”的中空本体，则同样也表示仅有一个隔室的中空本体，该隔室由所述一种或多种基质填充。优选的基质为例如chelex树脂、硅酸盐颗粒或纤维、离子交换基质或任何类似物。在特别优选的实施方式中，用不结合感兴趣生物分子的螯合树脂(例如，用于核酸分离的chelex树脂)至少部分填充中空本体的至少一个隔室。
若将其它固体或胶状化合物、液体或溶液填充入中空本体(1)，优选但非必须在加入下一种化合物或溶液之前，将至少一个液体可透过元件(4)或者至少一个阻隔物(5)或者所述两者置入中空本体(1)。因此，在优选实施方式中，若中空本体包含不同种类的固体或胶状基质和/或液体或溶液，则用至少一个其它元件(4)或至少一个阻隔物(5)分隔中空本体，但这并非必需。
根据本发明的另一种可能性是如下方法，其中，在本发明装置外使包含感兴趣生物分子的生物样品首先接触至少一种基质，所述基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留所需生物分子的至少一类杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子。在使基质接触所述样品以及可选的任何额外处理步骤之后，可将包括基质的整个样品转移入具有中空本体(1)的装置，所述中空本体(1)内有至少一个液体可透过元件(4)。在将包括含基质的样品转移入所述装置后，可对装置施加上述外力，以洗脱包含一种或多种感兴趣生物分子的样品的至少一部分液体部分。
本发明还包括用于处理生物样品或用于从生物样品纯化或分离生物分子的试剂盒，所述试剂盒包括上述装置。或者，所述试剂盒包括具有至少一个中空本体(1)的装置，所述中空本体具有至少一个开口端，且中空本体(1)内具有至少一个液体可透过元件(4)并由此分隔出至少一个额外的容器，该容器包含固体或胶状基质，所述基质通过过滤结合、吸收、吸附、螯合或保留所需生物分子的至少一类杂质，但基本不结合、吸收、吸附、螯合或保留所述生物分子。
附图：
图1显示本发明装置的一个实施方式，其为包含如下部分的离心柱：中空本体(1)、进口(2)和出口(3)、多孔玻璃料(4)、作为阻隔物(5)的聚苯乙烯薄膜或铝箔和chelex树脂(基质)。
图2显示本发明装置的一个实施方式，其为包含如下部分的离心柱：中空本体(1)、进口(2)和出口(3)、多孔玻璃料(4)、聚苯乙烯薄膜(5)、支持物(7)和两个可移除封闭装置(6)，还包括颗粒状离子交换材料(基质)和缓冲液(液体)。
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