一种基于移液压滤的磁珠纯化质粒核酸提取装置及方法与流程
本发明涉及核酸提取，具体是一种用于核酸提取的质粒自动裂解分离装置。
背景技术：
1、核酸提取是现代医学、生物学、生命科学等诸多分子检测与诊断技术的基础。核酸提取在生命科学研究、分子医学检测与诊断等诸多领域具有重要的需求，特别是人工智能技术赋能，ai for science成为科学研究领域的热点。自动化、快速提取核酸是核心关键以及重要支撑技术。
2、核酸提取装置根据提取原理可划分为以离心柱法为基础的核酸提取仪、采用磁珠法为基础的核酸提取仪和采用硅质滤芯为基础的核酸提取仪。国外核酸提取装置比较成熟的企业主要由贝克曼库尔特公司、美国abi、qiagen 等。国内目前正在跟进开展全自动核酸提取装置的研发。核酸提取装置所要实现的主要功能包括细胞裂解、杂质去除、核酸纯化提取。其中核酸纯化的常用方法是对裂解后的细胞液进行高速离心再取上清液。实现自动化难度大，操作和控制成本高。采用过滤的方法对裂解后核酸提存并去除杂质是一种更加简单、高效和节能的方法，同时采用压力辅助的压滤方法可以加快过滤，实现高效率。磁珠法是在高盐低ph 值下可以吸附核酸，在低盐高ph 值下与核酸分离的原理，以磁珠为载体，当只有核酸附着在磁珠上时，可通过转移磁珠并进行洗脱，从最终得到纯化后的核酸。
3、现有人工操作方法对操作员专业素质要求高，且实验过程存在人身安全隐患，同时，自动化程度低，操作过程繁复，难以满足高通量、大样本的提取，难以满足ai forscience发展要求中利用机器替代研究人员开展大量科学实验并自主设计和优化实验的现状。因此，本发明提出了一种结合自动移液压滤方法与基于磁珠法的质粒核酸自动洗脱纯化方法的全自动核酸提取装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在提供一种基于移液压滤的磁珠纯化核酸提取装置及方法，解决分子检测中手动操作效率低下、不安全问题，提高核酸提取自动化水平，为人工智能相结合提供自动化硬件基础。
2、为实现上述目的，本发明提供一种基于移液压滤与自动磁珠纯化的核酸提取装置，包括：裂解移液装置、一级核酸去杂提纯压滤装置、深孔板传送装置、二级核酸磁珠纯化提取装置、安装框架和机架外壳。所述裂解移液装置、一级核酸去杂提纯抽滤装置、深孔板传送装置、核酸磁珠纯化提取转置安装固定于安装框架；所述机架外壳安装于安装框架外侧用于防止生化药品泄露、构成观察以及保护观察着安全。
3、所述裂解移液装置的功能是通过移液实现菌液与试剂的移液混合以及裂解释放核酸，并将混合溶液移入一级核酸去杂提纯压滤装置的过滤器，其结构包括移液枪架、移液枪、移液枪吸液动作模块、移液枪抛吸管头动作模块、安装框架。所述移液枪吸液动作模块由步进电机、丝杠、滑动轴承、移液枪吸液动作压板承载滑块和动作压板组成。所述移液枪抛吸管头动作模块块由步进电机、丝杠、滑动轴承、移液枪抛吸管头动作动作压板承载滑块和动作压板组成。
4、所述一级核酸去杂提纯压滤装置的功能是将过滤器中移入的裂解后的菌液，通过压滤方法实现第一次核酸去杂提纯（一级核酸去杂提纯），其结构包括过滤器、过滤器孔板、过滤托板、过滤支撑杆、步进电机压滤动作模块。步进电机压滤动作模块由步进电机、丝杠、滑动轴承、压滤压板承载滑块和动作压板组成。
5、所述深孔板传送装置的功能是在压滤过程中进行步进，使一级核酸去杂提纯的溶液注入到深孔板中，然后将深孔板传送到核酸磁珠纯化提取装置，其结构包括步进电机、丝杠、轴承、深孔板承载滑台、深孔板。
6、所述核酸磁珠纯化提取装置的功能是通过双独立z轴步进电机使磁棒套和磁棒插入深孔板进行核酸吸附和洗脱，通过x轴的移动，实现核酸的洗脱和提纯，其结构包括x轴动作模块、磁棒套动作模块和磁棒动作模块；所述x轴动作模块包括x轴步进电机、x轴导轨、x轴丝杠以及磁棒套动作模块和磁棒动作模块承载滑台；所述磁棒套动作模块包括z轴步进电机、丝杠、滑动轴承、磁棒套承载滑块、磁棒套安装支架、磁棒套；所述磁棒动作模块包括z轴步进电机、丝杠、滑动轴承、磁棒承载滑块、磁棒安装支架、磁棒。
7、所述安装框架的功能是为裂解移液装置、一级核酸去杂提纯抽滤装置、深孔板传送装置、核酸磁珠纯化提取转置的安装固定提供支撑，其结构包括上安装框架和下置物框架；所述上安装框架用于安装各模块；所述下置物框架为储物空间。
8、所述机架外壳的功能是防止生化药品泄露、构成观察以及保护观察着安全。
9、为实现上述目的，本发明还提供一种核酸提取方法，所用试剂为天根吸附柱提取试剂盒中试剂，采用上述基于移液压滤与自动磁珠纯化的核酸提取装置，所述方法具体包括如下步骤：
10、步骤1，向深孔板反应管中加注待提取核酸的菌液，将试剂盒中提供的rnase a、p2溶液、p4溶液、去内毒素er溶液提前注入到对应的深孔板试管中。
11、步骤2，通过裂解移液装置吸取rnase a溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应。
12、步骤3，通过裂解移液装置吸取p2溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应；
13、步骤4，通过裂解移液装置吸取p4溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应。
14、步骤5，通过裂解移液装置吸取去内毒素er溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应。
15、步骤6，通过裂解移液装置吸取反应管菌液注入至一级核酸去杂提纯压滤装置的过滤器中，控制深孔板传送装置深孔板1承载滑台上的深孔板试管与过滤器对准，通过步进电机压滤动作模块压滤裂解后的菌液，使核酸溶液与杂质分离，实现一级核酸去杂提纯，一级去杂提纯的核酸收集在下方深孔板传送装置深孔板承载滑台上的深孔板1试管中。
16、步骤7，通过深孔板1传送装置将深孔板传送到核酸磁珠纯化提取装置。
17、步骤8，通过核酸磁珠纯化提取装置的x轴动作模块将磁棒套动作模块和磁棒动作模块承载滑台移动并对准深孔板1，通过分别独立控制磁棒套动作模块和磁棒动作模块步进电机，使磁棒套和磁棒以及磁珠插入深孔板1试管中，通过磁珠吸附核酸。
18、步骤9，通过控制磁棒套和磁棒取出吸附了核酸的磁珠，然后通过x轴动作模块，将其移动到漂洗液pw深孔板试管中，进行漂洗；
19、步骤10，通过控制磁棒套和磁棒取出进行了漂洗的核算磁珠，然后通过x轴动作模块，将其移动到洗脱缓冲液tb深孔板试管中，进行洗脱。
20、相较于现有技术，本发明提供的一种基于移液压滤与自动磁珠纯化的核酸提取装置及方法，可以有效减小核酸提取过程的人工干预，降低了安全风险，同时提取过程与外界隔绝，可以有效避免外界污染。结合裂解压滤避免了大功率离心机的使用，更加便于自动化，为智能化实验室研究和应用端大量重复提取工作提供了新的工具。
技术特征：
1.一种基于移液压滤的磁珠纯化核酸提取装置，其特征在于，包括：
2.所述裂解移液装置的功能是通过移液实现菌液与试剂的移液混合以及裂解释放核酸，并将混合溶液移入一级核酸去杂提纯压滤装置的过滤器，其结构包括移液枪架、移液枪、移液枪吸液动作模块、移液枪抛吸管头动作模块、安装框架。所述移液枪吸液动作模块由步进电机、丝杠、滑动轴承、移液枪吸液动作压板承载滑块和动作压板组成。所述移液枪抛吸管头动作模块块由步进电机、丝杠、滑动轴承、移液枪抛吸管头动作动作压板承载滑块和动作压板组成。
3.所述一级核酸去杂提纯压滤装置的功能是将过滤器中移入的裂解后的菌液，通过压滤方法实现第一次核酸去杂提纯（一级核酸去杂提纯），其结构包括过滤器、过滤器孔板、过滤托板、过滤支撑杆、步进电机压滤动作模块。步进电机压滤动作模块由步进电机、丝杠、滑动轴承、压滤压板承载滑块和动作压板组成。
4.所述深孔板传送装置的功能是在压滤过程中进行步进，使一级核酸去杂提纯的溶液注入到深孔板中，然后将深孔板传送到核酸磁珠纯化提取装置，其结构包括步进电机、丝杠、轴承、深孔板承载滑台、深孔板。
5.所述核酸磁珠纯化提取装置的功能是通过双独立z轴步进电机使磁棒套和磁棒插入深孔板进行核酸吸附和洗脱，通过x轴的移动，实现核酸的洗脱和提纯，其结构包括x轴动作模块、磁棒套动作模块和磁棒动作模块；所述x轴动作模块包括x轴步进电机、x轴导轨、x轴丝杠以及磁棒套动作模块和磁棒动作模块承载滑台；所述磁棒套动作模块包括z轴步进电机、丝杠、滑动轴承、磁棒套承载滑块、磁棒套安装支架、磁棒套；所述磁棒动作模块包括z轴步进电机、丝杠、滑动轴承、磁棒承载滑块、磁棒安装支架、磁棒。
6.所述安装框架的功能是为裂解移液装置、一级核酸去杂提纯抽滤装置、深孔板传送装置、核酸磁珠纯化提取转置的安装固定提供支撑，其结构包括上安装框架和下置物框架；所述上安装框架用于安装各模块；所述下置物框架为储物空间。
7.所述机架外壳的功能是防止生化药品泄露、构成观察以及保护观察着安全。
8.一种核酸提取方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于移液压滤的磁珠纯化核酸提取装置，所用试剂为天根吸附柱提取试剂盒中试剂，所述方法具体包括如下步骤：
9.步骤2，通过裂解移液装置吸取rnase a溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应。
10.步骤3，通过裂解移液装置吸取p2溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应；
11.步骤5，通过裂解移液装置吸取去内毒素er溶液注入到反应管菌液，并通过多次吸吹动作，使二者充分混合反应。
12.步骤6，通过裂解移液装置吸取反应管菌液注入至一级核酸去杂提纯压滤装置的过滤器中，控制深孔板传送装置深孔板1承载滑台上的深孔板试管与过滤器对准，通过步进电机压滤动作模块压滤裂解后的菌液，使核酸溶液与杂质分离，实现一级核酸去杂提纯，一级去杂提纯的核酸收集在下方深孔板传送装置深孔板承载滑台上的深孔板1试管中。
13.步骤7，通过深孔板1传送装置将深孔板传送到核酸磁珠纯化提取装置。
14.步骤8，通过核酸磁珠纯化提取装置的x轴动作模块将磁棒套动作模块和磁棒动作模块承载滑台移动并对准深孔板1，通过分别独立控制磁棒套动作模块和磁棒动作模块步进电机，使磁棒套和磁棒以及磁珠插入深孔板1试管中，通过磁珠吸附核酸。
15.步骤9，通过控制磁棒套和磁棒取出吸附了核酸的磁珠，然后通过x轴动作模块，将其移动到漂洗液pw深孔板试管中，进行漂洗；
技术总结
本发明公开了一种种基于移液压滤的磁珠纯化质粒核酸提取装置及方法，装置包括裂解移液装置、一级核酸去杂提纯压滤装置、深孔板传送装置、二级核酸磁珠纯化提取装置、安装框架和机架外壳。裂解移液装置、一级核酸去杂提纯抽滤装置、深孔板传送装置、核酸磁珠纯化提取转置安装固定于安装框架。裂解移液装置的功能是通过移液实现菌液与试剂的移液混合以及裂解释放核酸，并将混合溶液移入一级核酸去杂提纯压滤装置的过滤器。一级核酸去杂提纯压滤装置的功能是将过滤器中移入的裂解后的菌液，通过压滤方法实现第一次核酸去杂提纯。深孔板传送装置的功能是在压滤过程中进行步进，使一级核酸去杂提纯的溶液注入到深孔板中，然后将深孔板传送到核酸磁珠纯化提取装置。核酸磁珠纯化提取装置的功能是通过双独立Z轴步进电机使磁棒套和磁棒插入深孔板进行核酸吸附和洗脱，通过X轴的移动，实现核酸的洗脱和提纯。基于该装置的核算提取步骤包括自动移液混合裂解、压滤、自动磁珠提纯等步骤。本发明应用于生物学、生命科学、医学等领域，可以提高核算提取自动化程度，提高实验与检测效率。
技术研发人员：徐文涛,毛亚一,毛宜龙
受保护的技术使用者：上海昭武生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23