凝胶前驱体、核酸扩增试剂凝胶、存储芯片和使用方法与流程

1.本发明涉及生化试剂组合物的保存方法技术领域，尤其涉及一种凝胶前驱体、核酸扩增试剂凝胶、存储芯片和使用方法。


背景技术：

2.体外诊断，即ivd(in vitro diagnosis)，是指在人体外部，利用生物样本(血液、体液、组织等)进行检测而获取临床诊断信息，进而判断疾病或机体功能的产品和服务。其中，经过核酸扩增(如聚合酶链式反应、环介导等温扩增反应)，对样本中包含的核酸链或核酸片段等信息进行检测和分析的技术，属于分子诊断的范畴。分子诊断因能在核酸水平诊断疾病、获取机体信息，故被认为是一种更加精准，能够缩短窗口期的诊断方法，目前在体外诊断领域所占份额不断增加，具有最高的增长率。进行分子诊断所需的试剂种类较多，在实验室中通常是采用人工分步加入的方法操作，用时较为繁琐，且容易引入污染，必须由专业人员进行操作。随着分子诊断应用领域和市场的扩大，对于便携化、一步化操作的小型个体化诊疗设备(point of care testing,poct)的需求也在不断增大，这就需要增加设备和诊断耗材的集成度，其中一种发展趋势是将完成全部反应所需的试剂提前预存在设备或诊断耗材当中，随时使用。
3.但现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种凝胶前驱体、核酸扩增试剂凝胶、存储芯片和使用方法，以改善现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。
5.本发明实施例提供一种凝胶前驱体，包括：海藻酸钠主体溶液，以及混合于所述海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：
6.淀粉；
7.糊精；
8.壳聚糖；
9.琼脂糖；
10.明胶；
11.其中，所述海藻酸钠主体溶液的质量浓度为0.01％w/v～5％w/v。
12.本发明实施例提供一种核酸扩增试剂凝胶，包括如本发明实施例提供的所述凝胶前驱体，还包括：混合于所述凝胶前驱体中的核酸扩增所需试剂，以及含有第一离子的盐溶液，以使所述第一离子与所述凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，将对核酸扩增所需试剂包埋在所述凝胶中；
13.所述核酸扩增试剂凝胶被配置为在加入含有第二离子的盐溶液时，所述第二离子
与所述凝胶发生离子交换反应，溶解所述凝胶，释放所述试剂。
14.在一种可能的实施方式中，所述第一离子为二价金属阳离子。
15.在一种可能的实施方式中，所述二价金属阳离子为ca
2+
离子和/或ba
2+
离子。
16.在一种可能的实施方式中，所述第二离子为一价金属阳离子。
17.在一种可能的实施方式中，所述一价金属阳离子为na
+
离子和/或k
+
离子。
18.在一种可能的实施方式中，含有所述第二离子的盐溶液为含有所述第二离子的柠檬酸钠溶液，或含有所述第二离子的乙二胺四乙酸二钠溶液。
19.本发明实施例还提供一种核酸扩增试剂的存储芯片，包括：第一存储腔，与所述第一存储腔连通的样本池以及第二存储腔；其中，所述样本池被配置为加入待检测物，所述第二存储腔被配置为存储凝胶溶解剂和/或缓冲溶液；
20.所述第一存储腔中存储有如本发明实施例提供的所述核酸扩增试剂凝胶。
21.本发明实施例提供一种核酸扩增试剂凝胶的使用方法，包括：
22.对核酸扩增所需试剂进行存储时，将含有所述试剂的如本发明实施例提供的所述凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，以使所述第一离子与所述凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，将所述试剂包埋在所述凝胶中；
23.对所述试剂进行释放时，向所述凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，以使所述第二离子与所述凝胶发生离子交换反应，溶解所述凝胶，释放所述试剂。
24.在一种可能的实施方式中，所述将含有所述试剂的如本发明实施例提供的所述凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，包括：
25.配制所述凝胶前驱体；
26.将所述试剂加入到所述凝胶前驱体中；
27.将所述凝胶前驱体与含有所述第一离子的盐溶液进行混合。
28.在一种可能的实施方式中，所述将所述试剂加入到所述凝胶前驱体中，包括：
29.将多种所述试剂预先配制好并混匀；
30.将混匀的多种所述试剂加入到所述凝胶前驱体中，再次混匀。
31.在一种可能的实施方式中，所述将所述试剂加入到所述凝胶前驱体中，包括：
32.将多种所述试剂分别配制好；
33.将多种所述试剂分别采用毛细管或微针刺入所述凝胶前驱体中的不同位置。
34.在一种可能的实施方式中，所述配制凝胶前驱体，包括：配制海藻酸钠水溶液。
35.在一种可能的实施方式中，所述配制凝胶前驱体，还包括：在所述海藻酸钠水溶液中加入以下之一或组合：
36.淀粉；
37.糊精；
38.壳聚糖；
39.琼脂糖；
40.明胶。
41.在一种可能的实施方式中，所述将所述凝胶前驱体与含有所述第一离子的盐溶液进行混合，包括：将所述凝胶前驱体与含有二价金属离子的盐溶液进行混合。
42.在一种可能的实施方式中，所述将所述凝胶前驱体与含有二价金属离子的盐溶液
进行混合，包括：
43.将所述凝胶前驱体与含有ca
2+
离子和/或ba
2+
离子的盐溶液进行混合。
44.在一种可能的实施方式中，所述向所述凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，包括：
45.向所述凝胶中加入含有一价金属离子的盐溶液。
46.在一种可能的实施方式中，所述向所述凝胶中加入含有一价金属离子的盐溶液，包括：
47.向所述凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的盐溶液。
48.在一种可能的实施方式中，所述向所述凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的盐溶液，包括：
49.向所述凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的柠檬酸钠溶液。
50.在一种可能的实施方式中，所述试剂为以下之一或组合：
51.磁珠；
52.酶；
53.三磷酸脱氧核苷酸；
54.mg
2+
。
55.在一种可能的实施方式中，对核酸扩增所需试剂进行存储时，在形成凝胶后，所述使用方法还包括：
56.将所述凝胶移入芯片；
57.对所述芯片进行密封以及包装。
58.本发明实施例还提供一种核酸扩增试剂的存储芯片，包括：第一存储腔，与所述第一存储腔连通的样本池以及第二存储腔；其中，所述样本池被配置为加入待检测物，所述第二存储腔被配置为存储凝胶溶解剂和/或缓冲溶液；
59.所述第一存储腔中存储有如权本发明实施例提供的所述使用方法的所述试剂。
60.本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的凝胶前驱体，包括：海藻酸钠主体溶液，以及混合于所述海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶，由于淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶含有氢键，加入海藻酸钠主体溶液中时，在后续形成凝胶时，可以快速成型，稳定性较佳，可以长时间保存；在对核酸扩增所需要的试剂进行存储时，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，使第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，实现将试剂包埋在凝胶中，由于凝胶为固态或半固态，易于运输，在运输过程中可以使试剂仍保持较佳的活性，而在需要使用试剂时，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，可以使第二离子与凝胶发生离子交换反应，实现将凝胶溶解，释放出试剂，进行核算扩增使用，实现改善现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。
附图说明
61.图1为本发明实施例提供的一种核酸扩增试剂使用方法的流程图；
62.图2为本发明实施例提供的一种具体的核酸扩增试剂使用方法的流程图；
63.图3为本发明实施例提供的一种将试剂加入凝胶前驱体中的流程图；
64.图4为本发明实施例提供的另一种将试剂加入凝胶前驱体中的流程图；
65.图5为本发明实施例提供的另一种具体的核酸扩增试剂使用方法的流程图；
66.图6为本发明实施例提供的一种核酸扩增试剂的存储芯片。
具体实施方式
67.为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
68.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
69.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
70.本发明实施例提供一种核酸扩增试剂的使用方法，包括：
71.海藻酸钠主体溶液，以及混合于海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：
72.淀粉；
73.糊精；
74.壳聚糖；
75.琼脂糖；
76.明胶；
77.其中，海藻酸钠主体溶液的质量浓度为0.01％w/v～5％w/v。
78.本发明实施例提供的凝胶前驱体，包括：海藻酸钠主体溶液，以及混合于所述海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶，由于淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶含有氢键，加入海藻酸钠主体溶液中时，在后续形成凝胶时，可以快速成型，稳定性较佳，可以长时间保存；在对核酸扩增所需要的试剂进行存储时，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，使第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，实现将试剂包埋在凝胶中，由于凝胶为固态或半固态，易于运输，在运输过程中可以使试剂仍保持较佳的活性，而在需要使用试剂时，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，可以使第二离子与凝胶发生离子交换反应，实现将凝胶溶解，释放出试剂，进行核算扩增使用，实现改善现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。
79.本发明实施例还提供一种核酸扩增试剂凝胶，包括本发明实施例提供的凝胶前驱体，还包括：混合于凝胶前驱体中的核酸扩增所需试剂，以及含有第一离子的盐溶液，以使
第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，将对核酸扩增所需试剂包埋在凝胶中；具体的，第一离子为二价金属阳离子，例如，二价金属阳离子为ca
2+
离子和/或ba
2+
离子；
80.核酸扩增试剂凝胶被配置为在加入含有第二离子的盐溶液时，第二离子与凝胶发生离子交换反应，溶解凝胶，释放试剂；具体的，第二离子为一价金属阳离子，例如，一价金属阳离子为na
+
离子和/或k
+
离子；具体的，含有第二离子的盐溶液为含有第二离子的柠檬酸钠溶液，或含有第二离子的乙二胺四乙酸二钠溶液。
81.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种核酸扩增试剂的存储芯片，参见图6所示，包括：第一存储腔1，与第一存储腔1连通的样本池3以及第二存储腔2；其中，样本池3被配置为加入待检测物，例如，用于加入血样、细胞等待操作样品，第二存储腔2被配置为存储凝胶溶解剂和/或缓冲溶液；第一存储腔1中存储有本发明实施例提供的核酸扩增试剂凝胶。凝胶溶解剂具体可以为本发明实施例提供的使用方法的含有第二离子的盐溶液。
82.具体的，存储芯片还可以包括与第一存储腔1连通的弯折型的微流道4，以及与微流道4的另一端连通的检测和废液存储腔室5。
83.参见图1，本发明实施例提供一种核酸扩增试剂凝胶的使用方法，包括：
84.步骤100、对核酸扩增所需试剂进行存储时，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，以使第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，将试剂包埋在凝胶中；
85.步骤200、对试剂进行释放时，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，以使第二离子与凝胶发生离子交换反应，溶解凝胶，释放试剂。
86.本发明实施例提供的凝胶前驱体，包括：海藻酸钠主体溶液，以及混合于所述海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶，由于淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶含有氢键，加入海藻酸钠主体溶液中时，在后续形成凝胶时，可以快速成型，稳定性较佳，可以长时间保存；在对核酸扩增所需要的试剂进行存储时，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，使第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，实现将试剂包埋在凝胶中，由于凝胶为固态或半固态，易于运输，在运输过程中可以使试剂仍保持较佳的活性，而在需要使用试剂时，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，可以使第二离子与凝胶发生离子交换反应，实现将凝胶溶解，释放出试剂，进行核算扩增使用，实现改善现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。
87.在具体实施时，参见图2所示，关于步骤s100中的，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，包括：
88.步骤s101、配制凝胶前驱体；具体的，该步骤可以为配制海藻酸钠水溶液；具体的，可以将海藻酸钠溶质充分溶解，搅拌均匀，排出气泡，海藻酸钠在凝胶前驱体中的质量浓度具体可以为0.01％w/v～5％w/v；具体的，还可以在凝胶前驱体中加入以下之一或组合：淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶；其中，在凝胶前驱体中加入淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶之一或组合，可以提高凝胶前驱体的粘稠性，增强后续形成的凝胶的凝固性能；其中，若凝胶前驱体中还加入淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶之一或组合时，海藻酸钠与该些成分的混合比例具体可以为50％～100％；
89.步骤s102、将试剂加入到凝胶前驱体中；具体的，试剂应均是不使凝胶前驱体发生
交联等变性反应的物质，且不因与凝胶接触而发生自身失活、变性等反应的物质。具体包括但不限于磁珠、酶、三磷酸脱氧核苷酸(dntp)、mg
2+
等中的一种或几种，其浓度和加入比例可以根据整个反应体系而确定。例如，作为一种具体的实施方案，在0.05g的质量体积分数为1％的凝胶内仅单独存储磁珠，其储存量为10μl；又例如，作为另一种具体的实施方案，在0.1g的质量体积分数为2％的凝胶内同时存储酶、dntp、mg
2+
三种成分，其中储存的酶的量为1u/50μl～2u/50μl，dntp的量为0.2mm，mg
2+
的量为1mm～4mm，需要说明的是，上述试剂的浓度计算需要将配置凝胶前驱体时所使用的水量一并计算在内；
90.步骤s103、将凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合；具体的，第一离子具体为可以二价金属离子，即，该步骤可以为：将凝胶前驱体与含有二价金属离子的盐溶液进行混合；具体的，第一离子具体可以进一步为ca
2+
离子和/或ba
2+
，该步骤进一步可以为：将凝胶前驱体与含有ca
2+
离子和/或ba
2+
离子的盐溶液进行混合；相应的，对于在试剂释放时，第二离子具体可以为一价金属离子，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，具体可以为：向凝胶中加入含有一价金属离子的盐溶液；进一步的，第二离子具体可以为na
+
离子和/或k
+
离子，即，该步骤进一步可以为：向凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的盐溶液，本发明实施例中，第一离子为二价金属离子，第二离子为一价金属离子，由于一价金属离子相比于二价金属离子，通常具有更活泼的化学性能，进而可以实现第二离子的盐溶液可以与凝胶发生离子交换反应，实现凝胶的溶解；
91.在具体实施时，对于试剂有多种时，可以是先将多种试剂混合好再加入凝胶前驱体中，也可以是分别将每一中试剂分别加入到凝胶前驱体中，以下通过具体举例进行说明如下：
92.例如，参见图3所示，对于步骤s102、将试剂加入到凝胶前驱体中，包括：
93.步骤s1021、将多种试剂预先配制好并混匀；
94.步骤s1022、将混匀的多种试剂加入到凝胶前驱体中，再次混匀。
95.本发明实施例中，先将多种试剂预先配置好并混匀，再将混匀的多种试剂加入到凝胶前驱体中，再次混匀，实现将试剂加入到凝胶前驱体中的步骤简单，节省时间。
96.又例如，参见图4所示，对于步骤s102、将试剂加入到凝胶前驱体中，包括：
97.步骤s1023、将多种试剂分别配制好；
98.步骤s1024、将多种试剂分别采用毛细管或微针刺入凝胶前驱体中的不同位置。
99.本发明实施例中，将多种试剂分别配制好，再将多种试剂分别采用毛细管或微针刺入凝胶前驱体中的不同位置，可以使多个试剂互不影响，避免多种试剂相互接触时会影响试剂的活性。
100.在具体实施时，参见图5所示，对核酸扩增所需试剂进行存储时，在形成凝胶后，使用方法还包括：
101.步骤s104、将凝胶移入芯片；具体的，可以采用如手工移动，或者，可以采用机械臂移动，从而将固化后的试剂凝胶移入所用芯片的特定区域；
102.步骤s105、对芯片进行密封以及包装；具体的，密封是指将含有试剂凝胶的芯片特定区域进行密封，使该区域在使用前可隔绝外界水和空气，具体手段包括但不限于热压封装、激光焊接封装、超声焊接封装、胶粘等，其中，包装是指将制作好待用的芯片避光密闭封入包装袋内，以便于长期储存和运输。
103.在具体实施时，对于在溶剂释放时，含有第二离子的盐溶液具体可以为柠檬酸钠溶液，即，向凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的盐溶液，可以包括：向凝胶中加入含有na
+
离子和/或k
+
离子的柠檬酸钠溶液。作为一种实施方案，当含有试剂的海藻酸钠浓度为1％，质量为0.05g时，当其形成海藻酸钙凝胶后，可通入0.1ml10％的柠檬酸钠水溶液与凝胶充分接触，可在1min内完全溶解海藻酸钙凝胶，释放其中预存的试剂。显然，所使用试剂的浓度计算需要将溶解凝胶时所使用的水溶液的水量一并计算在内。本发明实施例中，所采用的样本为血液，其中含有柠檬酸钠作为抗凝剂，当血液样品与含有试剂的凝胶接触时，其中的柠檬酸钠可同时表现出凝胶溶解的功能。
104.此外，含有第二离子的盐溶液具体也可以为乙二胺四乙酸二钠(edta-2na)，一价金属阳离子与海藻酸钙凝胶发生离子交换，凝胶完全溶解，完成其中保存的核酸扩增所需试剂的释放。
105.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种核酸扩增试剂的存储芯片，参见图6所示，包括：第一存储腔1，与第一存储腔1连通的样本池3以及第二存储腔2；其中，样本池3被配置为加入待检测物，例如，用于加入血样、细胞等待操作样品，第二存储腔2被配置为存储凝胶溶解剂和/或缓冲溶液；第一存储腔1中存储有本发明实施例提供的使用方法的试剂。凝胶溶解剂具体可以为本发明实施例提供的使用方法的含有第二离子的盐溶液。
106.具体的，存储芯片还可以包括与第一存储腔1连通的弯折型的微流道4，以及与微流道4的另一端连通的检测和废液存储腔室5。
107.本发明实施例有益效果如下：凝胶前驱体，包括：海藻酸钠主体溶液，以及混合于所述海藻酸钠主体溶液中的以下至少一种成分：淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶，由于淀粉，糊精，壳聚糖，琼脂糖，明胶含有氢键，加入海藻酸钠主体溶液中时，在后续形成凝胶时，可以快速成型，稳定性较佳，可以长时间保存；在对核酸扩增所需要的试剂进行存储时，将含有试剂的凝胶前驱体与含有第一离子的盐溶液进行混合，使第一离子与凝胶前驱体发生交联反应，形成凝胶，实现将试剂包埋在凝胶中，由于凝胶为固态或半固态，易于运输，在运输过程中可以使试剂仍保持较佳的活性，而在需要使用试剂时，向凝胶中加入含有第二离子的盐溶液，可以使第二离子与凝胶发生离子交换反应，实现将凝胶溶解，释放出试剂，进行核算扩增使用，实现改善现有技术在对核酸扩增所需使用的试剂存储运输时，存在保存效果不佳，试剂性能降低的问题。
108.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。