磁性体颗粒的操作方法及磁性体颗粒操作用装置

申请号 CN201480077177.X 申请日 2014-03-14 公开(公告)号 CN106102898B 公开(公告)日 2019-05-28
申请人 株式会社岛津制作所; 发明人 大桥铁雄; 老川幸夫;
摘要 本 发明 的颗粒的操作方法,其特征在于,使 磁性 体颗粒和粒径比磁性体颗粒大的磁性固体在液体层内共存,通过 磁场 操作,使磁性体颗粒与磁性固体一起在液体层内移动。本发明的一实施方式中,具有:在凝胶状介质层和液体层交替配置的容器内,通过磁场操作,使第一液体层内的磁性体颗粒向凝胶状介质内移动的步骤;通过磁场操作,使存在于凝胶状介质层内部的磁性体颗粒向第二液体层内移动的步骤;和使磁性体颗粒与磁性固体一起在第二液体层内移动的步骤。
权利要求

1.一种磁性体颗粒的操作方法,其中,其为操作磁性体颗粒的方法,
使磁性体颗粒和粒径比所述磁性体颗粒大的磁性固体在装填于容器内的液体层内共存,
在容器内交替配置有凝胶状介质层和液体层,预先在凝胶状介质层中配置磁性固体,通过使磁沿着容器侧面移动,使所述磁性固体沿着所述容器的内壁面在所述液体层内移动,随着所述磁性固体的移动,所述磁性体颗粒在所述液体层内分散,所述磁性固体的粒径为50μm以上。
2.根据权利要求1所述的磁性体颗粒的操作方法,其中,所述磁性固体的粒径为所述磁性体颗粒的粒径的10倍以上。
3.根据权利要求1所述的磁性体颗粒的操作方法,其中,所述磁性固体在金属表面具有用于防止所述液体层内的腐蚀的涂覆层。
4.根据权利要求1所述的磁性体颗粒的操作方法,其中,所述磁性体颗粒为能够选择性地固定选自由核酸、蛋白质、糖、脂质、抗体、受体、抗原、配体和细胞组成的组中的一种以上的目的物质的颗粒,
在所述目的物质固定于所述磁性体颗粒的状态下,通过磁场操作使所述磁性固体沿着所述容器的内壁面在所述液体层内移动,随着所述磁性固体的移动,所述磁性体颗粒在所述液体层内分散。
5.根据权利要求4所述的磁性体颗粒的操作方法,其中,通过随着所述磁性固体的移动而使所述磁性体颗粒在所述液体层内分散,进行固定于所述磁性体颗粒的所述目的物质的溶出,或者在保持所述目的物质固定于所述磁性体颗粒的状态下进行洗涤。
6.根据权利要求1所述的磁性体颗粒的操作方法,其中,通过磁场操作,使所述磁性固体在所述液体层内沿着所述容器的内壁面往复运动。
7.一种磁性体颗粒的操作方法,其具有:
在容器内交替配置凝胶状介质层和液体层、且第一液体层和第二液体层被凝胶状介质层隔开的装置内,在第一液体层内共存磁性体颗粒和粒径比所述磁性体颗粒大的磁性固体,所述磁性固体的粒径为50μm以上,
通过磁场操作,使第一液体层内的所述磁性体颗粒和所述磁性固体向凝胶状介质内移动的步骤;
通过磁场操作,使存在于凝胶状介质层内部的所述磁性体颗粒和所述磁性固体向第二液体层内移动的步骤;和
通过权利要求1所述的方法,所述磁性体颗粒在所述第二液体层内分散的步骤。

说明书全文

磁性体颗粒的操作方法及磁性体颗粒操作用装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于进行目的物质的分离、抽提、纯化、反应等化学操作的磁性体颗粒的操作方法、以及其中使用的磁性体颗粒操作用装置。

背景技术

[0002] 在医学的检查、食品安全卫生上的管理、用于环境保护的监视等中,要求由含有各种各样的夹杂物的试样抽提目的物质而供于检测、反应。例如医学的检查中,需要对于由动植物分离获得的血液、血清、细胞、尿、粪便生物体试样中含有的核酸、蛋白质、糖、脂质、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,为了排除起因于夹杂物的本底等不良影响,有时需要将目的物质分离、纯化。
[0003] 为了将试样中的目的物质分离、纯化,使用能够特异性地吸附目的物质的磁性体颗粒的方法得到开发、实用化。使用了磁性体颗粒的分离、纯化中,首先在粒径数μm左右的磁性体颗粒的表面吸附目的物质、利用洗涤操作将附着于颗粒表面的夹杂物去除后、由颗粒表面解吸目的物质。例如由血液抽提核酸的情况下,首先使核酸从血液中的细胞中游离。此时,通过胍盐等强的蛋白质改性剂,进行细胞中的蛋白质的改性。从细胞中游离出的核酸被涂覆有的磁性体颗粒特异性地吸附。然后,用洗涤液冲洗附着于磁性体颗粒的夹杂成分等,最后使核酸由磁性体颗粒溶出并回收。
[0004] 这种使用了磁性体颗粒的分离、纯化操作中,重复进行通过磁场操作由液相分离、回收液相中的磁性体颗粒的工序,和将所回收的磁性体颗粒分散于洗涤液、溶出(游离)液等液相的工序。磁性体颗粒对液相的分散通常通过移液管操作、利用涡流搅拌器等的振动搅拌进行。磁性体颗粒由于通过使用了磁等的磁场操作可以由液相分离,因此无需利用离心分离等的固液分离的操作,也能够容易地实现自动化。
[0005] 例如液相中的磁性体颗粒的回收和磁性体颗粒对液相中的分散都利用移液管操作进行,从试样中的目的物质对磁性体颗粒的吸附起、直至洗涤和溶出为止的分离、纯化的一系列操作全部自动化的装置也得到开发(例如专利文献1)。另外,专利文献2中提出了将磁性体颗粒的分散液的上清液的电导率设为300μS/cm以下、利用Zeta电位的斥力来抑制磁性体颗粒的凝结的方法。
[0006] 作为使用了磁性体颗粒的目的物质的分离、纯化方法,也提出了在细胞溶解液、洗涤液、溶出液等液体(相)与油(oil)等油相交替形成多层的装置内,使磁性体颗粒移动的方法。根据该方法,能够在完全密闭系统分离纯化目的物质,可以抑制污染的产生。另外,在分离、纯化之后,也能够保持密闭状态的同时在相同的装置内进行分析等操作。
[0007] 例如专利文献3中提出了在水相和油相交替形成多层的分离、纯化用装置中,油相使用凝胶状介质。该方法中,利用磁场操作使存在于水相内的磁性体颗粒移动到凝胶状介质层内。凝胶由于具有触变的性质,磁性体颗粒可以不破坏凝胶状介质层地在凝胶状介质层内移动。另一方面,附着于磁性体颗粒的水系液体不能移动到凝胶状介质层内。如此通过将油相凝胶化,夹杂物残留于液体内,吸附有目的物质的磁性体颗粒移动到凝胶状介质层的内部,由此实现固液分离(B/F分离),从而可以将目的物质的分离、纯化和回收高效率化。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:WO97/44671号国际公开小册子
[0011] 专利文献2:日本特开2010-123984号公报
[0012] 专利文献3:WO2012/086243号国际公开小册子

发明内容

[0013] 发明要解决的问题
[0014] 在使用磁性体颗粒的目的物质的分离、纯化中,通过磁场操作,进行液体中的磁性体颗粒的回收、移动,因此被磁铁吸引的磁性体颗粒之间容易产生聚集。若磁性体颗粒聚集,则被引入到聚集体的内部(颗粒之间)的夹杂物不会被洗涤,有可能产生目的物质的纯化不充分或者回收率降低等不良问题。因此,使洗涤、溶出时形成聚集体的磁性体颗粒充分分散于洗涤液、溶出液中是重要的。
[0015] 特别是由血液进行核酸抽提的情况下,通过胍盐等改性剂改性了的蛋白质大量存在于试样液体中,具有使磁性体颗粒之间附着的作用。因此,难以进行聚集了的磁性体颗粒的再分散,成为夹杂成分的去除、核酸的溶出的障碍,成为目的物质的纯度、回收率降低的原因。
[0016] 专利文献1那样的移液管操作的情况下,为了抑制磁性体颗粒聚集、将聚集了的颗粒分散于液体中,需要过量的试剂。另外,为了溶解细胞,需要在高浓度的胍盐等改性剂存在下使蛋白质改性,因此维持专利文献2中提出的低电导率环境是不现实的。
[0017] 另外,根据本发明人等的研究判明,即使在专利文献3那样使用了凝胶的分离中,若磁性体颗粒一旦聚集,则也难以在液体内、凝胶内再分散磁性体颗粒。因此,与上述专利文献1的情况同样地,即使在使用了凝胶的分离操作中,被关入到磁性体颗粒的聚集体内的夹杂物、含有夹杂物的液体也没有被去除,由于洗涤不充分、溶出障碍而存在目的物质的成分的纯度、回收率降低的情况。
[0018] 鉴于上述问题,本发明的目的在于,提供将磁性体颗粒有效地分散于液体内,能够将分离、抽提、纯化、反应等化学操作高效率化的磁性体颗粒的操作方法。
[0019] 用于解决问题的方案
[0020] 鉴于上述问题,本发明人等研究的结果发现,通过在粒径比磁性体颗粒大的磁性固体的共存下进行磁场操作,随着磁性固体的移动而磁性体颗粒分散于液体中,洗涤效率、回收率提高,从而达成了本发明。
[0021] 即,本发明涉及一种磁性体颗粒的操作方法,其中,使磁性体颗粒和粒径比磁性体颗粒大的磁性固体在液体层内共存,通过磁场操作,使磁性体颗粒与磁性固体一起在液体层内移动。
[0022] 本发明的一实施方式中,在容器内交替配置凝胶状介质层和液体层的装置内,进行磁性体颗粒的操作。该方式中,通过磁场操作,使第一液体层内的磁性体颗粒向凝胶状介质内移动;通过磁场操作,使存在于凝胶状介质层的内部的磁性体颗粒向第二液体层内移动;在第二液体层内使磁性体颗粒与磁性固体一起移动。
[0023] 本发明中,在液体层内使磁性体颗粒移动的步骤是以在液体层内共存粒径比磁性体颗粒大的磁性固体的状态进行。由此,磁性体颗粒分散于液体层中。因此,即使在如由血液抽提核酸那样磁性体颗粒之间容易产生附着、聚集的环境下,也可以使磁性体颗粒容易地分散于洗涤液、溶出液等液体层中,可以提高洗涤、溶出的效率。即,若构成液体层的液体为洗涤液则在保持目的物质固定于磁性体颗粒的状态下,在洗涤液中分散磁性体颗粒,因此可以提高洗涤效率。另外,若构成液体层的液体为溶出液则可以提高目的物质的回收率。本发明的优选方式中,通过磁场操作,使磁性体颗粒与磁性固体一起在液体层内往复运动。
[0024] 本发明中,磁性固体优选粒径为50μm以上。另外,磁性固体的粒径优选为磁性体颗粒的粒径的10倍以上。作为磁性固体,也可以使用在金属表面具有用于防止液体层内的腐蚀的涂覆层的磁性固体。特别是提供在凝胶状介质层、液体层内预先装填有磁性固体的装置、试剂盒的情况下,磁性固体优选对铁、不锈等金属的表面实施用于防止腐蚀的涂覆。
[0025] 磁性体颗粒优选为能够选择性地固定特定物质的颗粒。作为能够选择性地固定于磁性体颗粒的物质,可列举出例如核酸、蛋白质、糖、脂质、抗体、受体、抗原、配体、细胞等源自生物体的物质。需要说明的是,“源自生物体的物质”是指,未必需要源自由生物体采集的试样,也包含体外(in vitro)得到的物质(例如通过PCR扩增的核酸等)。
[0026] 本发明的一实施方式中,在容器内具有两层以上的凝胶状介质层和三层以上的液体层的装置内进行磁性体颗粒的操作,装置内的液体层中至少两层液体层具有互相不同的组成。该方式中,能够在一个装置内进行多种化学操作(分离、抽提、纯化、反应等)。例如作为液体层的洗涤液和溶出液被凝胶状介质层隔开来配置的装置内,固定有核酸等目的物质的磁性体颗粒依次在洗涤液层、凝胶状介质层和溶出液层移动,由此在洗涤液中将目的物质洗涤、纯化后,可以使目的物质在溶出液内游离并回收。
[0027] 进而,本发明涉及适用于上述磁性体颗粒操作的装置。对于本发明的装置而言,凝胶状介质层和液体层交替配置于容器内,进而具有应该在容器内移动的磁性体颗粒、和粒径比磁性体颗粒大的磁性固体。
[0028] 另外,本发明涉及用于制作上述装置的试剂盒。本发明的装置制作用试剂盒含有液体、凝胶状介质、磁性体颗粒、和粒径比磁性体颗粒大的磁性固体。该试剂盒可以为将这些构成要素的一部分预先装填于规定的容器内的试剂盒。
[0029] 发明的效果
[0030] 根据本发明的方法,在液体内共存粒径比磁性体颗粒大的磁性固体的状态下,利用磁场操作进行磁性体颗粒的移动。此时,通过在伴随有磁性体颗粒的状态下使磁性固体移动,由此利用磁性固体的微振动,将磁性体颗粒的聚集粉碎、分散于液体中。因此,若将本发明适用于核酸等目的物质的分离、纯化等,则能够提高目的物质的洗涤效率(纯度)和回收效率。
[0031] 另外,本发明的方法中,通过使磁性体颗粒在凝胶状介质层中移动,进行固液分离。因此,与通过移液管操作、进行磁性体颗粒与洗涤液、溶出液等试剂的固液分离的情况相比,本发明的方法中,能够以更少的磁性体颗粒、试剂量有效地分离、回收目的物质,并且废液量也得到大幅抑制。附图说明
[0032] 图1为示意性地表示磁性体颗粒的操作方法的概要的图。
[0033] 图2为示意性地表示将核酸分离、纯化的实施方式的各工序的图。
[0034] 图3为通过实施例和比较例的磁性体颗粒操作经过抽提、纯化的核酸的UV吸收光谱

具体实施方式

[0035] 首先对本发明的磁性体颗粒的操作方法的概要和原理进行说明。图1为用于说明本发明的磁性体颗粒操作中使用的装置50的一实施方式、以及使用了该装置的颗粒操作方法的示意图。本发明的颗粒操作用装置中,在容器内凝胶状介质层和液体层交替配置。图1的(A)中,在容器10内由底部侧依次装填第二液体层32、凝胶状介质层21、和第一液体层31。在凝胶状介质层21内装填有磁性固体60。
[0036] 构成凝胶状介质层21的凝胶状介质与邻接于其的液体层31、32不具有混合性,优选为不溶或难溶。例如液体层31、32包含水系液体的情况下,凝胶状介质层21优选为在水系液体中不溶或难溶的油性凝胶。另外,凝胶状介质层优选为化学上非活性的物质。在此,在液体中为不溶性或难溶性指的是25℃时在液体中的溶解度大致为100ppm以下。化学上非活性的物质指的是在与液体层的接触、磁性体颗粒的操作(即,使磁性体颗粒在凝胶状介质中移动的操作)中,对于液体层、磁性体颗粒、固定于磁性体颗粒的物质不会造成化学上的影响的物质。
[0037] 第一液体层31中含有磁性体颗粒71。该磁性体颗粒71可以将核酸等特定的目的物质固定于表面。目的物质对磁性体颗粒71的固定例如在第一液体层31中进行。也可以将表面预先固定有目的物质的磁性体颗粒71添加于第一液体层31中。另外,也可以由装填有第二液体层32和凝胶状介质层21的容器10的开口部,将含有表面固定有目的物质的磁性体颗粒71的液体注入到凝胶状介质层21之上。
[0038] 磁性体颗粒71通过磁场的作用而被吸引到容器的内壁面。磁场操作可以使用永久磁铁(例如铁素体磁铁、钕磁铁)、电磁铁等磁源。被吸引到容器的内壁面的磁性体颗粒71形成聚集体,构成第一液体层31的液体有可能被引入到磁性体颗粒的聚集体内。另外,在第一液体层31内含有目的物质以外的夹杂物的情况下,夹杂物也有可能被引入到磁性体颗粒聚集体。特别是改性的蛋白质等具有使磁性体颗粒之间附着的作用,这些夹杂物也被引入到磁性体颗粒的聚集体。
[0039] 若使磁铁9由第一液体层31的侧面向着凝胶状介质层21的侧面移动则磁性体颗粒71由第一液体层31进入到凝胶状介质层21内。此时,以液滴形式物理上附着于磁性体颗粒
71的周围的水系液体的大部分,在磁性体颗粒71由凝胶状介质层21的表面进入到内部时,由颗粒表面脱离而残留于液体层31的液体成分。另一方面,磁性体颗粒71可以在保持固定于颗粒的目的物质的状态下容易地在凝胶状介质层21内移动。
[0040] 通过磁性体颗粒71进入到凝胶状介质层21内以及在凝胶状介质层21内移动,凝胶状介质被穿孔,但是通过触变的性质,凝胶自身修复。通过磁场操作,磁性体颗粒在凝胶内移动时,若赋予剪切力则通过触变的性质,凝胶局部流动化(粘性化)。因此,磁性体颗粒将流动化了的部分穿孔的同时可以在凝胶内容易地移动。在磁性体颗粒通过后,摆脱剪切力的凝胶快速地恢复到原来的弹性状态。因此,在磁性体颗粒通过后的部分不会形成贯通孔,几乎不会产生液体介由磁性体颗粒的穿孔部分而流入到凝胶内。
[0041] 利用上述那样的凝胶的触变的性质实现的恢复力发挥挤榨附随于磁性体颗粒71的液体的作用。因此,即使在磁性体颗粒71形成聚集体、液滴被引入到其中的状态下向凝胶状介质层21内移动的情况下,也会通过凝胶的恢复力而能够分离磁性体颗粒与液滴。另一方面,被引入到磁性体颗粒的聚集体的改性蛋白质等夹杂物由于使磁性体颗粒之间牢固地附着,因此难以通过凝胶的恢复力而由磁性体颗粒分离。因此,这些夹杂物在被引入到磁性体颗粒的聚集体内的状态下在凝胶状介质层内移动。
[0042] 若使磁铁9由第一液体层31的侧面向着凝胶状介质层21的侧面移动,则磁性体颗粒71由第一液体层31向凝胶状介质层21内进入的同时装填于凝胶状介质层21内的磁性固体60被磁铁9吸引(图1的(C))。因此,磁性固体60与磁性体颗粒71的聚集体形成一体,在凝胶状介质层内移动。
[0043] 在凝胶状介质层21内通过后的磁性体颗粒71和磁性固体60通过磁场操作而由凝胶状介质层21向着第二液体层32移动(图1的(D))。如上所述,对于凝胶状介质而言,由于在磁性体颗粒、磁性固体通过后的部分没有形成贯通孔,几乎不会产生液体由第一液体层31向着第二液体层32流入。
[0044] 若沿着第二液体层32的侧面移动磁铁9,则磁性固体60和磁性体颗粒71也随着磁铁9的移动而在第二液体层内移动。此时,形成聚集体的磁性体颗粒71在第二液体层内分散(图1的(E))。如此,本发明的磁性体颗粒的操作方法中,在液体层内共存磁性体颗粒和磁性固体,通过磁场操作,使磁性体颗粒与磁性固体一起移动,由此形成聚集体的磁性体颗粒在液体层内分散。
[0045] 因此,第二液体层32为洗涤液的情况下,可以将附着于磁性体颗粒的改性蛋白质等夹杂物洗涤去除。第二液体层32为溶出液的情况下,在磁性体颗粒分散的状态下,进行固定于颗粒的核酸等目的物质的溶出(游离),因此目的物质的回收效率提高。另外,第二液体层32含有产生与固定于磁性体颗粒的目的物质的反应的物质的情况下,在磁性体颗粒分散的状态下进行反应,因此反应效率提高。
[0046] 通过在液体层内使磁性体颗粒与磁性固体一起移动,而磁性体颗粒分散的原理未必明确。判明在目视观察到磁性固体和磁性体颗粒的移动的范围内,磁性固体60沿着容器10的壁面移动时,随着容器壁面与磁性固体的摩擦阻力、相对于磁铁移动的磁性固体的追随的延迟,而磁性固体微振动。推定由于该磁性固体的微振动具有使存在于磁性固体周边的磁性体颗粒分散的作用或者磁性固体的微振动具有使存在于容器壁面与磁性固体之间的磁性体颗粒的聚集体粉碎的作用,因此磁性体颗粒在液体层内迅速地分散。
[0047] 本发明的颗粒操作方法具有在液体层内分散磁性体颗粒的特征,不限于在凝胶状介质内通过的磁性体颗粒、都能够适用。例如通过将形成了聚集体的磁性体颗粒由容器的开口部投入到液体层内、在与磁性固体的共存下进行磁场操作,也可以实施本发明。
[0048] 若对于在凝胶状介质内通过的磁性体颗粒进行本发明的颗粒操作则能够在保持密闭系统的状态下在液体层内分散磁性体颗粒。即如图1、图2所示,液体层32、132、133、134被保持于凝胶状介质层之间、凝胶状介质层与容器之间,因此在保持密闭系统的状态下不能由外部接近。通过移液管操作,进行这些液体层中的磁性体颗粒的分散的情况下,需要贯通凝胶状介质层而将移液管的前端插入到液体层内,不能保持密闭系统。与此相对地,本发明的方法由于可以在保持密闭系统的状态下在液体层中分散磁性体颗粒,可以抑制源自外部的污染。进而如后文实施例与比较例的对比中所示,本发明的方法,与移液管操作相比,磁性体颗粒的分散效率高、可以将目的物质的洗涤、回收高效率化。
[0049] [磁性体颗粒]
[0050] 本发明中使用的磁性体颗粒71通过磁场的作用而能够在液体中或凝胶状介质中进行聚集、分散、移动等操作。作为磁性体,可列举出铁、钴、镍等强磁性金属、以及它们的化合物、氧化物、和合金等。具体而言,可列举出磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3、或αFe2O3)、磁赤铁矿(γFe2O3)、磁铁矿(xFe2TiO4·(1-x)Fe3O4、钛铁赤铁矿(ilmenohematite)(xFeTiO3·(1-x)Fe2O3、磁黄铁矿(Fe1-xS(x=0~0.13)‥Fe7S8(x~0.13))、硫复铁矿(Fe3S4)、针铁矿(αFeOOH)、氧化铬(CrO2)、坡莫合金、镍钴磁铁、不锈钢、钐磁铁、钕磁铁、钡磁铁。
[0051] 从使液体中和凝胶状介质中的颗粒操作容易的观点考虑,优选磁性体颗粒的粒径为0.1~20μm左右、更优选为0.5~10μm左右。磁性体颗粒的形状优选为粒径一致的球形,但是只要能够进行颗粒操作则可以以不规则的形状具有某种程度的粒径分布。磁性体颗粒的构成成分可以为单一物质、也可以包含多种成分。
[0052] 磁性体颗粒优选可以特异性地固定特定的目的物质。若可以在颗粒表面或颗粒内部保持目的物质则对固定方法没有特别限定,能够适用物理吸附化学吸附等各种公知的固定化机理。例如通过范德瓦尔斯力、氢键、疏水相互作用、离子间相互作用、π-π重叠等各种分子间力,在颗粒的表面或内部固定目的物质。
[0053] 作为固定于颗粒的目的物质,可列举出例如核酸、蛋白质、糖、脂质、抗体、受体、抗原、配体等源自生物体的物质、细胞等。目的物质为源自生物体的物质的情况下,可以通过分子识别等来在颗粒表面固定目的物质。例如目的物质为核酸的情况下,通过使用涂覆有二氧化硅的磁性体颗粒,可以在颗粒表面特异性地吸附核酸。另外,目的物质为抗体(例如标记抗体)、受体、抗原和配体等的情况下,通过颗粒表面的基、羧基、环氧基、亲合素、生物素、地高辛、蛋白质A、蛋白质G等,可以将目的物质选择性地固定于颗粒表面。
[0054] 作为磁性体颗粒,合适地使用附着有用于在上述磁性体的表面特异性地固定目的物质的物质、例如具有各种官能团的化合物、二氧化硅、链霉亲和素、黄色葡萄球菌、蛋白质A、蛋白质G、免疫球蛋白等的磁性体颗粒,或者被该物质覆盖的磁性体颗粒。这种磁性体颗粒例如也可以使用由Life Technologies Ltd.销售的Dynabeads(注册商标)、由东洋纺销售的MagExtractor(注册商标)等市售品。
[0055] [磁性固体]
[0056] 本发明中使用的磁性固体60若为磁性体则对其材料没有特别限定,与作为构成上述磁性体颗粒的磁性体例示出的例子同样地,可列举出铁、钴、镍等强磁性金属、以及它们的化合物、氧化物、和合金等。对磁性固体的形状没有特别限定,可以为球状、多面体状、扁平形状、棒状等。
[0057] 磁性固体优选粒径大于磁性体颗粒。需要说明的是,磁性固体为非球状的情况下,将长径看作粒径。磁性固体的粒径优选为50μm以上、更优选为100μm以上、进一步优选为150μm以上。即使磁性体颗粒形成聚集体的情况下,在粒径大的磁性固体的存下,通过磁场操作而移动,由此也可以使磁性体颗粒分散于液体中。磁性固体的粒径优选为磁性体颗粒的粒径的10倍以上、更优选为20倍以上、进一步优选为30倍以上、特别优选为50倍以上。
[0058] 磁性固体若能够在容器内移动则对粒径的上限没有特别限定。例如容器为管状、磁性固体为球状的情况下,磁性固体的粒径小于容器的内径即可。从利用磁场的操作容易的观点考虑,磁性固体的粒径优选为10mm以下、更优选为5mm以下、进一步优选为3mm以下。另外,磁性固体的粒径优选为磁性体颗粒的粒径的100000倍以下、更优选为50000倍以下、进一步优选为10000倍以下。
[0059] 作为磁性固体,可以直接使用滚珠轴承用的铁球、不锈钢球等市售的金属球等。另外,也可以使磁性固体具有功能性。例如通过在铁、不锈钢等金属材料的表面实施涂覆,可以具有对于试剂、试样的耐腐蚀性
[0060] 特别是磁性固体在颗粒操作装置内与液体层、凝胶状介质长时间接触的情况下,构成磁性固体的铁等金属容易腐蚀,腐蚀成分(例如在液体层中溶出的金属离子)有可能对试剂、试样的反应(例如酶反应、抗原抗体反应)、试样的固定及溶出造成影响。与此相对地,通过磁性固体在金属表面具有用于防止腐蚀的涂覆层,可以抑制由于金属的腐蚀所导致的影响。
[0061] 实施用于使金属表面具有耐腐蚀性的涂覆的情况下,涂覆材料若可以防止凝胶状介质、液体层内的金属的腐蚀则没有特别限定,可以为金属、金属氧化物等无机材料或树脂材料。作为金属材料,可列举出金、钛、铂等。作为树脂材料,可列举出四氟乙烯等氟系树脂、环氧系树脂等。另外,作为涂覆材料,优选使用与试剂、试样的反应的阻碍、对试样的固定及溶出的影响小的涂覆材料。
[0062] 对金属表面的涂覆层的形成方法没有特别限定。例如为了使金属表面具有耐腐蚀性而实施金、钛、铂等金属涂覆的情况下,优选采用覆法、干式工艺(蒸镀、溅射、CVD等)。在金属表面实施树脂涂覆的情况下,优选采用湿式涂覆。
[0063] 若由于物理上的冲击等而产生用于防止金属腐蚀的涂覆的剥离、损伤则金属露出,有可能由露出部分产生金属的腐蚀。因此,涂覆层的厚度优选为数μm~数百μm程度。为了使涂覆层形成这种厚度,优选通过湿式涂覆来形成树脂层。作为树脂材料,可以使用树脂溶液、液态粘接剂等。作为液态粘接剂,可以直接使用作为金属用粘接剂的市售品。例如双组分固化型的环氧系粘接剂由于能够在常温下固化、可以容易地形成上述厚度的涂覆层,因此合适地用作用于防止金属腐蚀的涂覆材料。
[0064] 在通过湿式涂覆进行树脂溶液的干燥、固化的情况下,优选以不会产生涂覆层的剥离的方式设定干燥条件。例如将涂覆后的磁性固体静置、进行干燥或固化的情况下,优选在不易附着树脂材料的材料、具有对于涂覆液的溶剂的耐溶剂性的材料上静置涂覆后的磁性固体。
[0065] 也可以在磁性固体的表面设置耐腐蚀性涂覆以外的涂覆层。例如可以用各种功能性分子涂布磁性固体表面以将与固定于磁性体颗粒的物质不同的其它物质固定于磁性固体表面。另外,也可以用发光物质、荧光物质等光学材料涂布磁性固体表面。根据这种结构,能够光学上检出磁性固体的位置,因此例如将颗粒操作自动化时,可以应用于磁性固体、磁性体颗粒的位置检出、位置补偿。另外,通过调整磁性固体的材质、尺寸、形状,可以使磁性固体兼具作为微流路系统中的用于利用磁场操作的工作的执行器(actuator)的功能。另外,也可以使磁性固体形成利用磁共振的流体控制元件的驱动用电力的受体、作为利用电磁感应的放热体用于化学反应的热源。
[0066] 图1所示的实施方式中,例示出预先将磁性固体60装填于凝胶状介质层21内的方式,但是磁性固体也可以预先装填于第二液体层32内。另外,可以向第一液体层31内投入磁性固体,也可以在凝胶状介质层21上载置磁性固体、向其中注入液体。另外,也可以将磁性固体与磁性体颗粒、液体一起投入到容器内。需要说明的是,图1所示的实施方式中,在一个装置内使用一个磁性固体,但是也可以使用多个磁性固体。
[0067] [容器]
[0068] 本发明中,在填充于容器10内的液体层内,进行磁性体颗粒的操作。若为能够在容器内移动磁性固体,可以保持液体、凝胶状介质的容器则对其材质、形状没有特别限定。例如使用在形成有内径1~2mm左右、长度50mm~200mm左右的直管状结构体(毛细管),宽度1~2mm左右、深度0.5~1mm左右、长度50mm~200mm左右的直线状槽的平面板材的上表面贴合其它的平面板材而成的结构体等。
[0069] 若将容器的尺寸极力减小则也可以用作微小液体操作用微装置、或微小液体操作用芯片(chip)。需要说明的是,容器的形状不限于管状、面状,可以为颗粒的移动路径具有十字或T字等分支的结构。另外,也可以使用埃彭道夫管(Eppendorf tube)等锥形状的容器。
[0070] 本发明中,由于通过磁场操作,能够移动容器10内的磁性体颗粒71,可以使试样投入后的容器形成密闭系统。若容器形成密闭系统则可以防止源自外部的污染。因此,将RNA等容易分解的物质固定于磁性体颗粒来进行操作的情况下是特别有用的。容器形成密闭系统的情况下,可以使用将容器的开口部热熔接的方法、适当的密封手段密封。需要将操作后的颗粒、水系液体取出到容器外的情况下,优选使用树脂塞等、能够拆卸地密封开口部。
[0071] 通过磁场操作,磁性体颗粒、磁性固体沿着容器的内壁面移动。即,容器的内壁面形成磁性体颗粒和磁性固体的搬运面。因此,若容器的内壁面为拒水性则由磁性体颗粒分离液体得到促进,固液分离能够高效率化。容器的内壁面优选25℃时的水系液体的接触为95°~135°左右。
[0072] 作为具备这种特性的材质,可列举出聚丙烯、聚乙烯等聚烯,四氟乙烯等氟系树脂,聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酸酯、环状聚烯烃等树脂材料。除了这些原材料之外,也可以使用陶瓷、玻璃、硅氧烷、金属等。为了提高容器内壁面的拒水性,也可以利用氟系树脂、硅氧烷等进行涂覆。
[0073] 对容器内壁面的表面粗糙度没有特别限定。本发明人等使用具有算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下的平滑的内壁面的容器、和具有Ra为1μm以上的粗糙表面的内壁面的容器进行了研究,结果确认任意一种容器中,磁性体颗粒都有效地分散于液体中,都可以以高的洗涤、回收效率纯化目的物质。
[0074] 颗粒的操作中或操作后,进行吸光度、荧光、化学发光、生物发光、折射率变化等光学测定的情况、进行光照射的情况下,优选使用具有透光性的容器。另外,若容器为透光性则从可以目视确认容器内的颗粒操作的状况的观点考虑也优选。另一方面,需要将液体、磁性体颗粒等遮光的情况下,优选使用不具有透光性的金属等的容器。也可以根据使用目的等采用具有透光部分和遮光部分的容器。
[0075] [液体]
[0076] 构成液体层31、32的液体提供固定于磁性体颗粒表面的目的物质的抽提、纯化、反应、分离、检测、分析等化学操作的场所。对液体的种类没有特别限定,但是优选为不溶解凝胶状介质的液体。因此,作为液体,优选使用水溶液、水和有机溶剂的混合溶液等水系液体。液体除了能够作为用于这些化学操作的单纯的介质发挥功能之外,还可以直接参与化学操作或者含有参与该操作的化合物作为成分。作为液体中含有的物质,可例示出与固定于磁性体颗粒的反应性物质反应的物质、与通过该反应而固定于磁性体颗粒表面的物质进一步反应的物质、反应试剂、荧光物质、各种缓冲剂、表面活性剂、盐类、和其它各种辅助剂、以及醇等有机溶剂等。水系液体可以以水、水溶液、水悬浮液等任意方式提供。在容器中,在之间介由凝胶状介质层来装填多层液体层的情况下,构成各液体层的液体可以相同或不同。
[0077] [凝胶状介质]
[0078] 形成凝胶状介质层21的凝胶状介质若在颗粒操作前为凝胶状、或糊剂状即可。如前文所述,凝胶状介质优选为在液体层31、32的液体中为不溶性或难溶性、并且化学上非活性的物质。
[0079] 对凝胶状介质的材料、组成等没有特别限定。凝胶状介质例如通过在液体油脂、酯油、烃油、硅油等非水溶性或难水溶性的液体物质中添加胶凝剂、进行凝胶化来形成。通过胶凝剂形成的凝胶(物理凝胶)通过氢键、范德瓦尔斯力、疏水性的相互作用、静电性的吸引力等弱的分子间键合力,形成三维网络,通过热等外部刺激而可逆地进行溶胶、凝胶转变。作为胶凝剂,使用羟基脂肪酸、糊精脂肪酸酯、和甘油脂肪酸酯等。胶凝剂的用量相对于非水溶性或难水溶性的液体物质100重量份例如在0.1~5重量份的范围内、考虑到凝胶的物理特性等来适当确定。
[0080] 对凝胶化的方法没有特别限定。例如将非水溶性或难水溶性的液体物质加热,向被加热了的该液体物质添加胶凝剂,完全溶解胶凝剂后,冷却到溶胶·凝胶转变温度以下,由此形成物理凝胶。加热温度考虑到液体物质和胶凝剂的物性来适当确定。
[0081] 另外,通过使水凝胶材料(例如明胶、胶原、淀粉、果胶、透明质酸、甲壳质、壳聚糖、海藻酸、或它们的衍生物等)在液体中平衡溶胀而制造的物质也可以用作凝胶状介质。作为水凝胶,也可以使用将水凝胶材料化学交联而成的物质、通过胶凝剂(例如锂、、镁等金属·碱土金属的盐,或钛、金、、铂等过渡金属的盐,进而二氧化硅、碳、氧化铝化合物等)凝胶化而成的物质等。
[0082] [凝胶状介质和液体的装填]
[0083] 对容器内的凝胶状介质和液体的装填可以通过适当的方法进行。使用管状的容器的情况下,优选在装填之前将容器的一端的开口密封,由另一端的开口部依次装填凝胶状介质和水系液体。向内径1~2mm左右的毛细管这样小的结构体装填凝胶状介质的情况下,例如通过在路厄式定型(Luer lock type)注射器安装金属制注射针、向毛细管内的规定位置挤出凝胶状介质的方法进行装填。
[0084] 装填于容器内的凝胶状介质和液体的容量可以根据成为操作对象的磁性体颗粒的量、操作的种类等适当设定。在容器内设置多层的凝胶状介质层、液体层的情况下,各层的容量可以相同或不同。各层的厚度也可以适当设定,但是考虑到操作性等的情况下,层厚例如优选为2mm~20mm左右。
[0085] [颗粒操作用装置和试剂盒]
[0086] 对容器内的凝胶状介质和液体的装填可以在即将进行颗粒操作之前进行,也可以在颗粒操作前间隔充分时间来进行。如前文所述,凝胶状介质在液体中不溶或难溶的情况下,即使装填后经过长时间、也几乎不会产生两者之间的反应、吸收。本发明的磁性体颗粒操作用装置可以以液体和凝胶状介质预先装填于容器内的状态提供。另外,也可以以在装置内预先装填有磁性体颗粒、磁性固体的状态提供。
[0087] 与装置主体不同地,磁性体颗粒可以另外单独或以分散于液体中的状态独立地提供。此时,磁性体颗粒可以作为用于制作装置的试剂盒的一个构成构件提供。
[0088] 磁性固体也可以与装置主体不同地另外提供。可以在使磁性体颗粒和磁性固体在液体中共存的状态下作为试剂盒的构成构件提供。需要说明的是,在磁性固体装填于凝胶状介质中的状态、分散于液体中的状态下提供装置或试剂盒的情况下,在装置、试剂盒的保管状态下使磁性固体与液体层、凝胶状介质长时间接触。因此,为了防止磁性固体的腐蚀、劣化,如前文所述,优选使用在金属表面实施了涂覆的磁性固体。
[0089] 本发明的试剂盒例如可以含有容器、凝胶状介质、液体等其它构成构件的同时,含有磁性体颗粒、磁性固体作为试剂盒的构成要素。另外,可以以容器内装填有液体和/或凝胶状介质的状态,进而以可以在其上根据需要追加装填液体和/或凝胶状介质的方式构成试剂盒。
[0090] 装置内或试剂盒中含有的磁性体颗粒的量根据成为对象的化学操作的种类、各水系液体的容量等适当确定。例如使用内径1~2mm左右的细长的圆筒形的毛细管作为容器时的磁性体颗粒的量通常优选处于10~200μg左右的范围内。
[0091] [磁性体颗粒的操作]
[0092] 本发明中,通过使固定有目的物质的磁性体颗粒71由第一液体层31向凝胶状介质层21内移动,能够进行固液分离(B/F分离)。另外,通过使凝胶状介质层21中的磁性体颗粒向着第二液体层32移动,能够进行目的物质的抽提、纯化、反应、分离、检测、定性·定量分析等化学操作。这种磁性体颗粒的操作也能够适用于在各种分析之前进行的前处理、目的物质的分取(分离)处理、溶解处理、混合处理、稀释处理、搅拌处理、温度调节(加热或冷却)处理等。
[0093] 作为前述反应,除了无机化学反应、有机化学反应之外,还包括酶反应、免疫化学反应等伴随有生物体物质的变化的生物学的反应。作为生物学的反应,可列举出例如核酸、蛋白质、脂质、糖等生物体物质的合成系、代谢系和免疫系的反应。成为反应、分析的对象的目的物质若能够特异性地固定于磁性体颗粒则不限于化学物质、生物体物质,也能够适用核物质、放射化学物质等。
[0094] <核酸的分离、纯化>
[0095] 以下参照图2的同时对进行核酸的分离、纯化的例子进行说明。图2的(A)所示的管状装置150中,沿着磁性体颗粒171移动的方向,将核酸抽提液131、第一洗涤液132、第二洗涤液133、和核酸溶出液134在各自之间介由凝胶状介质层121、122、123来装填于管状的容器110内。
[0096] 对含有核酸的试样没有特别限定,可列举出例如动植物组织、体液、排泄物等生物体试样,细胞、病原虫、真菌、细菌、病毒等核酸包含体。体液包括血液、髓液、唾液、乳汁等,排泄物包括粪便、尿、汗等。另外,也可以使用它们的多种组合。细胞包括血液中的白血球、血小板、口腔细胞等粘膜细胞的剥离细胞、唾液中白血球,也可以使用它们的组合。含有核酸的试样例如可以以与细胞悬浮液、匀浆、细胞溶解液的混合液等方式制造。
[0097] (核酸抽提液)
[0098] 作为为了进行核酸的抽提而使用的核酸抽提液131,可列举出含有离液剂物质、EDTA等螯合剂、Tris盐酸等的缓冲液。另外,核酸抽提液也可以含有TritonX-100等表面活性剂。作为感胶物质,可列举出胍盐酸盐、胍异硫杂环己烷酸盐、碘化钾、脲等。离液剂盐不仅具有用强力的蛋白改性剂使细胞的蛋白质溶解、使细胞核内的核酸在液体中游离的功能,还具有抑制核酸分解酶的功能的效果。另外,通过使用蛋白酶K等蛋白质分解酶、进行与核酸结合的核蛋白的分解,能够提高核酸的纯度和回收率。
[0099] 这些物质的存在下,核酸特异性地吸附于二氧化硅颗粒(或二氧化硅覆盖颗粒)的表面。因此,若将含有上述核酸的试样和涂布了二氧化硅的磁性体颗粒添加于核酸抽提液131中则核酸选择性地固定于磁性体颗粒171的表面。由含有核酸的试样抽提核酸的具体的方法可以适当确定。例如可以参考日本特开平2-289596号公报、由含有核酸的试样使用磁性体颗粒实施核酸的抽提、纯化。
[0100] 将含有核酸的试样、核酸抽提液、和磁性体颗粒投入到容器110内后,优选将容器110的上部用盖119堵塞、使装置形成密闭系统,由此防止源自外部的污染。
[0101] (磁性体颗粒向凝胶状介质层的移动)
[0102] 在核酸抽提液中充分分散磁性体颗粒,将作为目的物质的核酸固定化于磁性体颗粒的表面后,若磁铁9接近核酸抽提液131的容器侧面则磁性体颗粒171被吸引到磁铁9周边的容器内壁面(图2的(B))。核酸抽提液中含有源自试样的改性蛋白质等,因此存在被磁铁吸引的磁性体颗粒形成聚集体的倾向。
[0103] 然后,通过使磁铁9沿着容器侧面移动,磁性体颗粒71向凝胶状介质层121内移动。此时,若磁铁9的移动速度过大则凝胶被物理破坏,有可能失去恢复力。因此磁铁的移动速度优选为0.1~5mm/秒左右。
[0104] 若磁铁9接近凝胶状介质层121的侧面则装填于凝胶状介质层121内的磁性固体160被磁铁9吸引。这以后,磁性体颗粒171和磁性固体160形成一体、在凝胶状介质内移动、向第一洗涤液132移动(图2的(C))。
[0105] (洗涤液)
[0106] 第一洗涤液132和第二洗涤液133若为在保持核酸固定于颗粒表面的状态下,能够使试样中含有的核酸以外的成分(例如蛋白质、糖类等)、核酸抽提等处理中使用的试剂等在洗涤液中游离的洗涤液即可。作为洗涤液,可列举出例如氯化钠氯化钾硫酸铵等高盐浓度水溶液,乙醇、异丙醇等醇水溶液等。第一洗涤液和第二洗涤液的组成可以相同或不同。
[0107] 若使磁铁9沿着第一洗涤液132的侧面移动则磁性体颗粒171与磁性固体160一起移动,磁性体颗粒171在洗涤液内分散(图2的(D)),磁性体颗粒的洗涤效率提高。为了充分进行洗涤,优选使磁铁沿着洗涤液的侧面往复运动。需要说明的是,通过在磁性固体的共存下进行磁场操作来分散磁性体颗粒如前文所述。
[0108] 然后,使磁铁9由第一洗涤液132的侧面移动到凝胶状介质层122的侧面(图2的(E))。进而,使磁铁9向着第二洗涤液133的侧面移动后,使磁铁往复运动,由此使磁性体颗粒充分分散,在第二洗涤液133中进行磁性体颗粒的洗涤(图2的(F))。
[0109] 需要说明的是,图2中,示出了在容器110内介由凝胶状介质层122来装填第一洗涤液132和第二洗涤液133的例子,但是洗涤液可以仅为一种或使用三种以上。另外,在不会产生分离的目的、用途中的不需要的阻碍的范围内,也可以省略洗涤。
[0110] 使磁铁9由第二洗涤液133侧面移动到凝胶状介质层123的侧面,使磁性体颗粒171和磁性固体160向凝胶状介质层123内移动(图2的(G))。进而,使磁铁9移动到核酸溶出液134的侧面,使磁性体颗粒171和磁性固体160向核酸溶出液134内移动。
[0111] (核酸溶出液)
[0112] 作为核酸溶出液,可以使用水或含有低浓度的盐的缓冲液。具体而言,可以使用Tris缓冲液、磷酸盐缓冲液、蒸馏水等。其中,通常使用pH调整到7~9的5~20mM的Tris缓冲液。通过固定有核酸的颗粒在核酸溶出液中移动,可以使核酸由颗粒表面游离。由固定有核酸的颗粒溶出核酸的具体方法,可列举出使颗粒在上述溶出液中悬浮的方法。悬浮方法、用于悬浮的搅拌时间、溶出时的温度等溶出条件可以适当确定以能够增加核酸的回收量。
[0113] 若使磁铁9沿着核酸溶出液134的侧面移动则磁性体颗粒171与磁性固体160一起移动,磁性体颗粒171在核酸溶出液内分散(图2的(H))。因此,固定于磁性体颗粒171的核酸被有效地解吸、在核酸溶出液内游离,核酸的回收率提高。
[0114] 然后根据需要如图2的(I)所示,使磁铁9沿着容器的侧面向凝胶状介质层123侧移动,使磁性体颗粒171和磁性固体160再次进入到凝胶状介质层123内。通过该操作,由核酸溶出液134去除磁性体颗粒171和磁性固体160,因此核酸溶出液的回收变得容易。
[0115] 被回收到核酸溶出液内的核酸,根据需要进行浓缩、干燥等操作后,可以供于分析、反应等。
[0116] 上述中,示出了使用磁性体颗粒来进行核酸的分离、纯化的例子,但是如前文所述,固定化于磁性体颗粒的目的物质不限于核酸,本发明对于核酸以外的各种目的物质也能够适用。例如通过使用用蛋白质(protein)G、蛋白质(protein)A等能够特异性地固定化抗体的分子涂布表面的磁性体颗粒,也可以进行抗体的磁性体颗粒操作。
[0117] 作为其一例,进行酶联免疫吸附测定法(Enzyme-linked immuno-sorbent assay)的情况下,通过将抗体固定化于磁性体颗粒的表面,利用磁场操作使磁性体颗粒和磁性固体依次移动,由此可以在被凝胶状介质层隔开的各液体层中依次进行固定于磁性体颗粒的表面的第一次抗体与试样中的被检抗原(被检物质)的抗原反应;洗涤处理;酶标记第二次抗体与被检抗原的抗原抗体反应;洗涤处理;以及与固定于磁性体颗粒表面的第二次抗体结合的酶与水系液体中含有的显色物质之间显色反应。各液体层中,在磁性固体的共存下使磁性体颗粒分散,由此可以提高ELISA的定量性。
[0118] 如此,若根据目的物质的种类、目的的操作变更装填于装置内的液体的种类则本发明不仅可以应用于目的物质的抽提、纯化、分离,还可以应用于各种反应、检测、定性/定量分析等。
[0119] 实施例
[0120] 以下通过关于使用磁珠由人全血抽提DNA的实施例与比较例的对比,对本发明进行更具体的说明。需要说明的是,本发明不被下述实施例所限定。
[0121] [实施例1]
[0122] <管状操作装置的制作>
[0123] 向聚丙烯制的管状容器110(内径1.8mm),由底部依次装填溶出液134(1mM EDTA、10mM Tris盐酸缓冲液pH 8.0)200μL;凝胶状介质层123;第二洗涤液133(0.5M NaCl、70%乙醇)200μL、凝胶状介质层122;第一洗涤液132(4mM盐酸胍、30%乙醇)200μL;凝胶状介质层121;和核酸抽提液131(4mM盐酸胍、5%(w/v)Triton X-100、50mM Tris盐酸缓冲液pH 
7.0)(参照图2的(A))。
[0124] 凝胶状介质层121~123,以各层的厚度为约1cm的方式填充凝胶(信越化学工业制、商品名“KSG-15”)。将凝胶状介质层121装填到管状容器的中途,将SUS403制的粒径1.2mm的金属球160装填到凝胶状介质层121内。另外,在核酸抽提液131内添加磁珠171(东洋纺制的核酸抽提试剂盒“MagExtractorTM-Genome”附属的核酸抽提用涂布了二氧化硅的磁珠(平均粒径3μm))再悬浮于蒸馏水而成)。磁珠171的用量为500μg。
[0125] 如此如图2的(A)所示,制作四层的水系液体层131、132、133、134,和3层的凝胶状介质层121、122、123交替形成多层,在凝胶状介质层121内具备作为磁性固体的金属球160、在核酸抽提液131内具有磁珠171的管状装置。
[0126]
[0127] 将添加有EDTA作为抗凝剂的人全血50μL由管状装置的开口部投入到核酸抽提液131内。使用微量移液管在核酸抽提液内将血液和磁珠充分搅拌,由此使DNA游离,吸附于磁珠的表面。然后,用盖子关闭容器110的开口部,使容器形成密闭系统。
[0128] 接着,将钕磁铁(直径6mm、长度23mm的圆柱形、二六制作所制商品名“NE127”)接近管状装置的侧面,使核酸抽提液131内的表面固定有DNA的磁珠171聚集于磁铁9的附近(图2的(B))。然后,使磁铁9由核酸抽提液131的侧面向着凝胶状介质层121的侧面移动,使磁珠171进入到凝胶状介质层121内。此时,装填于凝胶状介质层121内的金属球160也与磁珠171形成一体而被磁铁9吸引(图2的(C))。
[0129] 使磁铁9由凝胶状介质层121的侧面向着第一洗涤液132的侧面移动,在伴随有金属球160的状态下使磁珠171在第一洗涤液内移动。若使磁铁9沿着第一洗涤液132的侧面往复运动则金属球160以追随于磁铁9的方式移动,目视确认了磁珠171在洗涤液132内分散(图2的(D))。
[0130] 然后,以相同的顺序使磁铁9沿着容器的侧面移动,由此使第一洗涤液132内的磁珠171和金属球160进入到凝胶状介质层122内(图2的(E)),进而在第二洗涤液133内使磁铁往复运动,在洗涤液内分散磁珠171(图2的(F))。然后,使磁铁9沿着容器的壁面移动,由此使磁珠171和金属球160进入到凝胶状介质层123内(图2的(G)),进而在核酸溶出液134内使磁铁往复运动,在核酸溶出液内分散磁珠,使DNA由磁珠表面解吸、在核酸溶出液内游离(图2的(H))。
[0131] 最后通过使磁铁9沿着容器的侧面移动,使解吸DNA后的磁珠171与金属球160一起由核酸溶出液134再进入到凝胶状介质层123内(图2的(I))。在核酸溶出液134的与凝胶状介质层123界面附近的聚丙烯管表面,使用切刀形成切口,使管断裂,由开口部回收核酸溶出液134。
[0132] [比较例1]
[0133] 与实施例1同样地,制作在管状容器内水系液体层和凝胶状介质层交替形成多层的管状装置。但是,比较例1中,没有进行对凝胶状介质层121内的金属球的装填。使用该装置与实施例1同样地移动磁铁进行颗粒操作。比较例1中,与实施例1同样地,使磁铁在洗涤液132、133和核酸溶出液134的侧面往复运动,但是磁珠保持聚集状态,在液体层内没有分散。
[0134] [比较例2]
[0135] 比较例2中,不使用具备凝胶状介质层的装置,根据使用了磁珠的核酸抽提试剂盒TM(东洋纺制“MagExtractor -Genome”)的标准方案,通过移液管操作,由全血进行DNA的抽提。
[0136] 首先向容量1.5mL的微型管分注人全血50μL,加入溶出液375μL和磁珠分散液20μL,用涡流搅拌器剧烈混合约10分钟,使DNA游离,吸附于磁珠的表面。然后,将微型管安装于磁支架,放置约30秒,由此聚集磁性珠后,使用微量移液管去除上清液。
[0137] 向微型管内加入第一洗涤液450μL,使用微量移液管在洗涤液内分散磁珠后,将微型管安装于磁支架,放置约30秒,由此聚集磁性珠后,使用微量移液管去除上清液。使用第一洗涤液再一次进行同样的操作后,此次,使用第二洗涤液450μL重复通过同样的操作进行的洗涤两次。
[0138] 利用移液管操作将洗涤后的磁珠分散于50μL的溶出液,使DNA由磁珠表面解吸、在溶出液内游离。将微型管安装于磁支架,放置约30秒,由此聚集磁性珠后,使用微量移液管回收上清液的溶出液。
[0139] [评价]
[0140] 各实施例和比较例中回收的溶出液的UV吸收光谱通过分光光度计(岛津制作所制“BioSpec nano”)测定。结果如图3所示。另外,由UV吸收光谱求出的波长230nm、260nm、280nm时的吸光度之比(A260/A280、和A260/A230)如表1所示。
[0141] [表1]
[0142]  A260/A280 A260/A230
实施例1 1.793 1.326
比较例1 1.319 0.319
比较例2 1.619 0.369
[0143] 实施例1的UV光谱中,观察到DNA特征性的波长260nm的吸收峰、和230nm附近的峰谷,260nm与230nm的吸光度之比(A260/A230)为约1.3。另外,成为DNA的纯化度的指标的260nm与280nm的吸光度之比约1.8,可知得到纯度高的DNA。
[0144] 另一方面,比较例1和比较例2中,对于纯度高的DNA而言在230nm附近出现的峰谷偏移到240nm附近,可知残留大量的夹杂成分。通过移液管操作进行磁珠的分散的比较例2中,目视观察中,与实施例1同样地磁珠分散于液体中。但是,由图3和表1的结果认为,利用移液管操作时,磁珠的分散和洗涤不充分,残留夹杂成分。
[0145] 由以上的结果可知,即使使用如血液那样容易产生磁珠的聚集块的试样的情况下,根据本发明的方法,也可以比以往的利用移液管操作的方法更有效地分散磁珠,作为结果,以高纯度得到作为目的物质的DNA。
[0146] [实施例2:使用了具有涂覆层的磁性固体的颗粒操作]
[0147] 将上述实施例1中用作磁性固体的SUS403制的金属球浸渍于含有2M盐酸胍的核酸抽提用的缓冲液(50μL),一周后目视观察,结果金属球表面腐蚀。实施例1中,由于向管状操作装置内装填磁性固体后,立即进行DNA抽提操作,因此即使直接使用金属球也没有问题,但是金属球与高盐浓度溶液等长时间接触的情况(例如制成装置后,长时间保管直至供于实用为止的情况)下,金属球有可能腐蚀。因此,实施例2中,在金属球的表面涂布双组分室温固化型的环氧系粘接剂,室温下干燥、固化10分钟,将进行干燥、固化后的金属球用作磁性固体。将涂覆有环氧树脂层的金属球浸渍于含有2M盐酸胍的核酸抽提用的缓冲液(50μL),一周后目视观察,结果与浸渍前相比没有变化,没有发现腐蚀。
[0148] <管状操作装置的制作和DNA抽提操作>
[0149] 作为磁性固体,使用上述涂覆有环氧树脂层的金属球浸渍于含有2M盐酸胍的核酸抽提用的缓冲液一周而得到的金属球来替代直接使用SUS403制的粒径1.2mm的金属球。除此之外与上述实施例1同样地制作管状操作装置,通过磁场操作进行DNA的抽提。
[0150] 测定核酸溶出液的UV吸收光谱,结果确认与实施例1同样地得到(A260/A230)大、纯度高的DNA。由该结果可知,即使在金属的表面形成有用于防止液体层内的腐蚀的涂覆层的情况下,也不会阻碍对磁珠的DNA的固定、溶出,有效地以高纯度得到目的物质。
[0151] 附图标记说明
[0152] 50 磁性体颗粒操作装置
[0153] 10 容器
[0154] 21 凝胶状介质层
[0155] 31、32 液体层
[0156] 60 磁性固体
[0157] 71~73 磁性体颗粒
[0158] 9 磁铁
[0159] 150 核酸抽提用颗粒操作装置
[0160] 110 管状容器
[0161] 121~123 凝胶状介质(硅凝胶)
[0162] 131 液体层(核酸抽提液)
[0163] 132、133 液体层(洗涤液)
[0164] 134 水系液体(核酸溶出液)
[0165] 160 磁性固体(金属球)
[0166] 171 磁性体颗粒(磁珠)
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