МАГНИТНЫЙ ШТАТИВ ДЛЯ ПРОБИРОК ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И/ИЛИ МАКРОМОЛЕКУЛ ИЗ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА
MAGNETIC SUPPORT FOR TEST TUBES FOR EXTRACTION AND PURIFICATION OF NUCLEIC ACIDS AND/OR MACROMOLECULES FROM BIOLOGICAL SAMPLE

Изобретение относятся к области молекулярной биотехнологии и биохимии.
Магнитный штатив предназначен для ручного выделения и очистки нуклеиновых кислот и других макромолекул из биологических образцов (в частности, из крови и ткани пациентов).
Магнитный штатив в основном используется в комплекте с анализаторами нуклеиновых кислот на основе метода полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР РВ) с целью обеспечения потребностей медицины и научных исследований.
После лизиса (разрушения клеток) макромолекулы находятся в пробирках в виде раствора вместе с примесями. Перед установкой в магнитный штатив в пробирки с макромолекулами добавляются магнитные частицы, покрытые стеклом. Макромолекулы связываются с магнитными частицами. После установки пробирок в магнитный штатив магнитные частицы с макромолекулами концентрируются магнитами на стенках пробирок, затем растворы с примесями удаляются из пробирок с помощью пипетки со сменными наконечниками. После этого пробирки заполняются новой промывочной жидкостью, процесс промывки повторяется несколько раз. После серии промывок пробирки с магнитными частицами без жидкости переносятся в зону, где отсутствует воздействие магнитного поля. В пробирки добавляется элюирующая жидкость, в которую переходят макромолекулы с поверхности магнитных частиц. Элюирующая жидкость с макромолекулами отделяется от магнитных частиц и используется для анализов.
Известен патент «Magnetic separation device» (магнитное сепарирующее устройство, патент США №7829026 В2, кл. B01L 1/00, 26.07.2007 г.). Устройство содержит корпус с отверстиями под пробирки и корпус с магнитами, соединенные таким образом, что первый корпус может отдаляться от второго на такое расстояние, при котором воздействие магнитного поля магнитов на пробирки отсутствует. Устройство может быть выполнено в исполнении с двумя корпусам с пробирками и двумя корпусами с магнитами. Недостатком устройства является наличие подвижных частей, что сказывается на сложности и надежности устройства. При этом устройство имеет внушительные габариты.
Известен патент «Magnetic tube гаек» (Магнитный штатив для пробирок, патент США №9358542 В2, кл. B01L 9/06, B66F 11/00, 21.05.2014). Штатив имеет стойку, содержащую верхнюю и нижнюю пластины, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, и держатель магнитов в виде пластины с отверстиями, в которые вставлены постоянные магниты. Верхняя пластина имеет 2 ряда отверстий с пробирками. Стойка обеспечивает возможность скольжения держателя магнитов между 2 рядами пробирок. Недостатком является ограниченность штатива 2 рядами пробирок.
Известен патент «Magnetic tube rack for diagnostic assays» (Магнитный штатив для пробирок, патент США №4895650, кл. В03С 1/02, 25.02.1988).
Штатив состоит из корпуса с отверстиями для пробирок и корпуса с магнитами. Магниты закреплены на дне корпуса таким образом, что каждый магнит расположен между 2 рядами пробирок. Недостатком является неудобство извлечения пробирок из корпуса с отверстиями.
Известен патент «Magnetic particle separating device, and method of separating and purifying nucleic acid or protein using same» (Магнитное устройство сепарации частиц, патент США №20160368001 А1, кл. В03С 1/288, 09.12.2013). Устройство состоит из основания с магнитами, выполненными в виде стержней, и пластины с отверстиями для пробирок. Устройство выполнено таким образом, что магниты располагаются между пробирками.
Недостатком является сложность конструкции: для отдаления пробирок от магнитов необходимо выполнить разъединение пластины с пробирками и основания с магнитами.
Ближайшим из известных по технической сущности и назначению является патент «Magnetic гаек» (Магнитный штатив, патент США №20170080430, кл. B01L 9/06, В03С 1/02, В03С 1/03, B01L 9/00, 17.09.2015).
Известный магнитный штатив решает задачу уменьшения количества составных частей, а также фиксации пробирок в лунках за счет сил трения, возникающих между пробирками и магнитами.
Этот магнитный штатив содержит верхнюю пластину с отверстиями, нижнюю пластину, стенки, пробирки и магниты. В каждом отверстии верхней пластины размещены пробирки с суспензией адсорбированных на магнитных частицах макромолекул, при этом верхняя и нижняя пластины соединены стенками. Магниты имеют цилиндрический вид и расположенные на нижней пластине таким образом, что каждый магнит занимает часть пространства отверстий с пробирками для создания сил трения и фиксации пробирок. Недостатками известного магнитного штатива можно признать отсутствие зоны с отверстиями без магнитов, а также визуального контакта с пробирками.
Общим для всех известных аналогов недостатком является отсутствие защиты магнитов от коррозии при наружной дезинфекции штатива. Еще одним недостатком является отсутствие технических решений, направленных на распределение магнитного поля, воздействующего на магнитные частицы в пробирке: магнитные частицы с макромолекулами формируют плотные магнитные комки на боковой стенке пробирки, которые удерживают примеси. Такие примеси не могут быть удалены из комков при однократной промывке, что снижает эффективность выполнения генетических анализов.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение количества примесей в пробе, обеспечение визуального контроля процесса концентрирования магнитных частиц, обеспечение отделения макромолекул от магнитных частиц, а также защиты магнитов от коррозии при дезинфекции.
Указанная цель достигается за счет того, что известный магнитный штатив, содержащий верхнюю пластину с отверстиями для установки пробирок с макромолекулами и магнитными частицами, нижнюю пластину с магнитами и стенки, снабжен держателем пробирок с ручками для переноски, при этом каждый магнит имеет форму кольца и снабжен оболочкой из коррозионностойкого материала, каждая пробирка располагается внутри кольца соответствующего магнита, держатель пробирок с ручками для переноски расположен на верхней пластине, верхняя пластина и держатель пробирок с ручками выполнены из прозрачного материала, отверстия в верхней пластине снабжены оптическими окнами, держатель пробирок также имеет отверстия для установки пробирок и оптические окна, верхняя пластина содержит дополнительные отверстия в зоне отсутствия магнитного поля.
Магнитный штатив может быть снабжен одним или несколькими кулачками с двумя или более площадками по периметру, ручкой и осью, обеспечивающими непрерывное перемещение нижней пластины с магнитами в вертикальном направлении и фиксацию их в положениях в соответствии с количеством площадок.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг. 1 - чертеж магнитного штатива, вид сверху;
на фиг. 2 - два разреза магнитного штатива.
Магнитный штатив содержит верхнюю пластину 1 с отверстиями 2 для установки пробирок 3 с макромолекулами и магнитными частицами, нижнюю пластину 4 с магнитами 5 и стенки 6. На верхней пластине 1 расположен держатель пробирок 7 с ручками 8 для переноски. Каждый магнит 5 имеет форму кольца и снабжен оболочкой из коррозионностойкого материала, при этом каждая пробирка 3 располагается внутри кольца соответствующего магнита 5. В качестве примера на чертежах установлена одна пробирка 3. Верхняя пластина 1 выполнена из прозрачного материала, отверстия 2 в верхней пластине снабжены оптическими окнами 9. Держатель пробирок 7 также имеет отверстия 2 для установки пробирок 3 и оптические окна 9. Верхняя пластина содержит дополнительные отверстия 10 в зоне отсутствия магнитного поля.
В магнитном штативе с помощью одного или нескольких кулачков 11 обеспечивается непрерывное перемещение нижней пластины 4 с магнитами 5 в вертикальном направлении и фиксация их в двух или более положениях. Для этого на рабочей поверхности кулачков 11 имеется несколько площадок 12. Поворот кулачков 11 осуществляется с помощью ручки 13. Усилие при повороте кулачков 11 передается от ручки 13 через ось 14. Ось 14 опирается на подшипники, которые закреплены в стенках 6.
Работает магнитный штатив следующим образом.
Оператор устанавливает пробирки 3, содержащие суспензию магнитных частиц с адсорбированными макромолекулами, в отверстия 2. Каждый магнит 5 имеет форму кольца, поэтому магнитные частицы на стенке каждой пробирки 3 располагаются также в виде плоского кольца. При этом улучшаются условия промывки для удаления нежелательных примесей, и достигается повышение чистоты макромолекул, поскольку магнитные частицы не образуют плотный комок.
Внешнее освещение проникает через прозрачные верхнюю пластину 1 и держатель пробирок 7, при этом оператор имеет возможность наблюдать процесс концентрирования магнитных частиц через оптические окна 9.
Для реализации процесса отделения макромолекул от магнитных частиц после завершения процесса концентрирования макромолекул и серии промывок пробирки 3 переставляются с помощью держателя пробирок 7 в дополнительные отверстия 10, расположенные на таком расстоянии от магнитов, при котором воздействие магнитного поля на пробирки отсутствует. Пробирки 3 заполняются раствором, в который переходят макромолекулы с поверхности магнитных частиц.
После каждого цикла выделения макромолекул имеется возможность полной дезинфекции. Защита от коррозии магнитов 5 при дезинфекции обеспечивается оболочкой из коррозионностойкого материала.
С помощью ручки 13 нижняя пластина 4 с магнитами 5 обеспечивается возможность непрерывного перемещения и фиксации в одном из возможных положений при опоре нижней пластины 4 на соответствующую площадку 12 поворотных кулачков 11.
В первом положении нижней пластины 4 с магнитами 5 на стенке каждой пробирки 3 магнитные частицы вместе с макромолекулами располагаются в виде плоского кольца на уровне магнитов 5. После непрерывного перемещения и остановки нижней пластины 4 с магнитами 5 во втором положении магнитные частицы вместе с макромолекулами перемещаются на новый уровень магнитов 5. При перемещении магнитных частиц оставшиеся в них примеси переходят в раствор. За счет перемещения магнитов 5 обеспечивается возможность неоднократных промывок и использования пробирок 3 большей высотой и большего объема, например 2 мл и более.
В нижнем положении магниты 5 находятся на расстоянии, при котором отсутствует действие магнитного поля на пробирки 3, при этом пробирки 3 заполняются элюирующей жидкостью, в которую переходят макромолекулы с поверхности магнитных частиц.
Предложенные технические решения магнитного штатива позволяют уменьшить количество примесей в пробе, обеспечить визуальный контроль процесса концентрирования магнитных частиц, обеспечить отделение макромолекул от магнитных частиц, а также защиту магнитов от коррозии при дезинфекции.