场区。在一些实施方案中，使用具有100微安至500毫安的电流强度 的直流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1毫安至1安的电流强度的直 流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1微安至1毫安的电流强度的直流 电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至500秒的脉冲宽度的直流 电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至100秒的脉冲宽度的直流 电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1秒至1000秒的脉冲宽度的直流电产 生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至1秒的脉冲宽度的直流电产生 第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用0. Ol-lOOOHz的脉冲频率产生第一 DEP场区。在 一些实施方案中，使用0. I-IOOHz的脉冲频率产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用 I-IOOHz的脉冲频率产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ的脉冲频率 产生第一 DEP场区。
[0099] 在一些实施方案中，所述流体包含细胞类型的混合物。例如，血液包含红细胞和白 细胞。环境样品包含在宽浓度范围内的许多类型的细胞和其他颗粒物质。在一些实施方案 中，使一种细胞类型（或少于组成样品的细胞类型总数的任何数目的细胞类型）优先集中 在第一 DEP场内。非限制性地，该实施方案有利于将核酸分离程序聚焦于特定的环境污染 物，如粪便大肠菌，由此DNA测序可用于鉴定污染物的来源。在另一非限制性实例中，第一 DEP场以特异性地集中病毒而非细胞的方式进行操作（例如，在具有大于300mS/m的电导率 的流体中，病毒集中在DEP高场区内，而较大的细胞将集中在DEP低场区内）。
[0100] 在一些实施方案中，本文所述的方法、装置或系统适于分离或分开特定的细胞类 型。在一些实施方案中，特别地对所述方法、装置或系统的DEP场进行调适以允许将特定类 型的细胞分离或集中在DEP场的场区内。在一些实施方案中，本文所述的方法、装置或系统 提供超过一个场区，其中对超过一种类型的细胞进行分离或集中。在一些实施方案中，本文 所述的方法、装置或系统是可调适的，从而允许在其DEP场区内分离或集中不同类型的细 胞。在一些实施方案中，本文提供的方法进一步包括调节DEP场。在一些实施方案中，本文 提供的装置或系统能够使DEP场得到调适。在一些情况下，这样的调适可提供特别适于所 需目的的DEP。例如，任选地使用阵列、能量或另外的参数的改变来调适DEP场。用于更精 细的分辨率的调适参数包括电极直径、电极之间的边缘到边缘距离、电压、频率、流体电导 率和水凝胶组成。
[0101] 在一些实施方案中，第一 DEP场区包括整个电极阵列。在一些实施方案中，第一 DEP场区包括电极阵列的一部分。在一些实施方案中，第一 DEP场区包括约90%、约80%、 约70%、约60%、约50%、约40%、约30%、约25%、约20%或约10%的电极阵列。在一些 实施方案中，第一 DEP场区包括约三分之一的电极阵列。 第二DEP场厌
[0102] 在一方面，在细胞裂解（如下文所提供的）之后，本文所述的方法包括使核酸集中 在第二DEP场区内。在另一方面，本文所述的装置和系统能够使核酸集中在第二DEP场区 内。在一些实施方案中，第二DEP场区为适于集中核酸的任意场区。在一些实施方案中，核 酸集中在电极阵列上。在一些实施方案中，第二DEP场区是介电电泳高场区。第二DEP场 区任选地与第一 DEP场区相同。
[0103] 在一些实施方案中，第二介电电泳场区由交流电产生。在一些实施方案中，交流电 具有适于集中核酸的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方案中，使用具有〇. 1微安 至10安的电流强度、1-50伏峰-峰值的电压和/或1-10, 000, 000Hz的频率的交流电产生 第二介电电泳场区。在一些实施方案中，使用具有〇. 1微安至1安的电流强度的交流电产 生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1微安至1安的电流强度的交流电产生第 二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有100微安至1安的电流强度的交流电产生第二 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500微安至500毫安的电流强度的交流电产生第 二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1-25伏峰-峰值的电压的交流电产生第二DEP 场区。在一些实施方案中，使用具有1-10伏峰-峰值的电压的交流电产生第二DEP场区。 在一些实施方案中，使用具有25-50伏峰-峰值的电压的交流电产生第二DEP场区。在一 些实施方案中，使用10-1，〇〇〇, OOOHz的频率产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用 100-100, OOOHz的频率产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用100-10, OOOHz的频率 产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用10, 000-100, OOOHz的频率产生第二DEP场区。 在一些实施方案中，使用100, 000-1，〇〇〇, OOOHz的频率产生第二DEP场区。
[0104] 在一些实施方案中，第二介电电泳场区由直流电产生。在一些实施方案中，直流 电具有适于集中核酸的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方案中，使用具有0. 1 微安至1安的电流强度、10毫伏至10伏的电压和/或1毫秒至1000秒的脉冲宽度和 O.OOl-lOOOHz的脉冲频率的直流电产生第二介电电泳场区。在一些实施方案中，使用具有 5-25伏峰-峰值的电压的交流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有3-15kHz 的频率的交流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1毫安至1安的电流强 度的交流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1微安至1安的电流强度的 直流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有100微安至500毫安的电流强度 的直流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1毫安至1安的电流强度的直 流电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1微安至1毫安的电流强度的直流 电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至500秒的脉冲宽度的直流 电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至100秒的脉冲宽度的直流 电产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1秒至1000秒的脉冲宽度的直流电产 生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500毫秒至1秒的脉冲宽度的直流电产生 第二DEP场区。在一些实施方案中，使用O.Ol-lOOOHz的脉冲频率产生第二DEP场区。在 一些实施方案中，使用0. I-IOOHz的脉冲频率产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用 I-IOOHz的脉冲频率产生第二DEP场区。在一些实施方案中，使用ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ的脉冲频率 产生第二DEP场区。
[0105] 在一些实施方案中，第二DEP场区包括整个电极阵列。在一些实施方案中，第二 DEP场区包括电极阵列的一部分。在一些实施方案中，第二DEP场区包括约90%、约80%、 约70%、约60%、约50%、约40%、约30%、约25%、约20%或约10%的电极阵列。在一些 实施方案中，第二DEP场区包括约三分之一的电极阵列。 分离核酸
[0106] 在一方面，本文描述了一种从包含细胞的流体中分离核酸的方法。在一些实施方 案中，核酸最初在细胞内。如图5所示，在一些情况下，该方法包括使细胞集中在高场区附 近。在一些实施方案中，本文公开了 一种从包含细胞的流体中分离核酸的方法，该方法包 括：a.将流体施加到装置上，该装置包含电极阵列；b.使多个细胞集中在第一 AC动电（例 如，介电电泳）场区内；c.在第二AC动电（例如，介电电泳）场区内分离核酸；以及d.冲洗 去细胞。在一些情况下，在高场区内裂解细胞。在裂解之后，核酸留在高场区内和/或集中 在高场区内。在一些情况下，残余细胞物质集中在低场区附近。在一些实施方案中，从装置 中洗去/或从核酸中洗去残余物质。在一些实施方案中，核酸集中在第二AC动电场区内。
[0107] 在一方面，本文描述了一种从包含细胞或其他颗粒物质的流体中分离核酸的方 法。在一些实施方案中，核酸不在细胞内（例如，流体中的无细胞DNA)。在一些实施方案中， 本文公开了一种从包含细胞或其他颗粒物质的流体中分离核酸的方法，该方法包括：a.将 流体施加到装置上，该装置包含电极阵列；b.使多个细胞集中在第一 AC动电（例如，介电 电泳）场区内；c.在第二AC动电（例如，介电电泳）场区内分离核酸；以及d.冲洗去细胞。 在一些实施方案中，该方法进一步包括在冲洗去细胞之后降解残余蛋白质。图6示出了用 于从包含细胞的流体中分离细胞外核酸的示例性方法。在一些实施方案中，细胞集中在低 场区上或附近，并且核酸集中在高场区上或附近。在一些情况下，从装置中洗去和/或从核 酸中洗去细胞。
[0108] 在一方面，本文所述的方法、系统和装置从包含细胞或其他颗粒物质的流体中分 离核酸。在一方面，介电电泳用于集中细胞。在一些实施方案中，所述流体为液体，任选地 为水或者水性溶液或分散体。在一些实施方案中，所述流体为包括体液在内的任何合适的 流体。示例性的体液包括血液、血清、血浆、胆汁、乳汁、脑脊髓液、胃液、精液、粘液、腹膜液、 唾液、汗液、泪液、尿等。在一些实施方案中，使用本文所述的方法、系统或装置作为医学治 疗或诊断程序、装置或系统的一部分从体液中分离核酸。在一些实施方案中，所述流体是溶 解和/或分散于流体中的组织和/或细胞。例如，该组织可以是癌性肿瘤，可使用本文所述 的方法、装置或系统从该癌性肿瘤中分离核酸。
[0109] 在一些实施方案中，所述流体是环境样品。在一些实施方案中，对环境样品进行分 析或监测，以确定是否存在指示某种污染、侵染事件（infestation incidence)等的特定核 酸序列。环境样品也可用于使用本文所述的方法、装置或系统确定某种污染、感染事件等的 来源。示例性的环境样品包括城市废水、工业废水、在多种生产过程中使用的或作为其结果 所产生的水或流体、湖泊、河流、海洋、含水层、地下水、雨水、植物或植物的部分、动物或动 物的部分、昆虫、城市供水等。
[0110] 在一些实施方案中，所述流体是食物或饮料。可对食物或饮料进行分析或监测，以 确定是否存在指示某种污染、侵染事件等的特定核酸序列。食物或饮料也可用于使用本文 所述的方法、装置或系统确定某种污染、侵染事件等的来源。在多个实施方案中，本文所述 的方法、装置和系统可与体液、环境样品以及食物和饮料中的一种或多种一起使用，以监测 公共卫生或对不良公共卫生事件作出响应。
[0111] 在一些实施方案中，所述流体是生长培养基。生长培养基可以是适于培养细胞的 任何培养基，例如用于培养大肠杆菌的溶源性肉汤（LB)、用于培养哺乳动物细胞的Ham组 织培养基等。所述培养基可以是丰富培养基、基本培养基、选择性培养基等。在一些实施方 案中，所述培养基包含多个克隆细胞或基本上由多个克隆细胞组成。在一些实施方案中，所 述培养基包含至少两个物种的混合物。
[0112] 在一些实施方案中，所述流体是水。
[0113] 所述细胞是适于从如本文所述的物质中分离核酸的任何细胞。在多个实施方案 中，所述细胞是真核或原核细胞。在多个实施方案中，所述细胞基本由多个克隆细胞组成， 或者可包含至少两个物种和/或至少两种菌株。
[0114] 在多个实施方案中，所述细胞是病原体细胞、细菌细胞、植物细胞、动物细胞、昆虫 细胞、藻类细胞、蓝细菌细胞、细胞器和/或其组合。如本文所使用的，"细胞"包括病毒和其 他完整的病原微生物。细胞可以是微生物或来自多细胞生物体的细胞。在一些情况下，细 胞来源于溶解的组织样品。
[0115] 在多个实施方案中，所述细胞是野生型细胞或遗传工程细胞。在一些情况下，所述 细胞包括一系列突变细胞。在一些实施方案中，随机地对细胞进行诱变处理，例如使其经历 化学诱变、辐射诱变（例如，UV辐射）或其组合。在一些实施方案中，已采用一系列突变核 酸分子对细胞进行了转化。
[0116] 在一些实施方案中，所述流体还可包含其他颗粒物质。这样的颗粒物质可以是，例 如，包涵体（例如，蜡样脂或马洛里小体）、细胞管型（例如，颗粒管型、透明管型、细胞管型、 蜡样管型和伪管型）、Pick小体、Lewy小体、纤维缠结、纤丝形成物、细胞碎肩和其他颗粒物 质。在一些实施方案中，颗粒物质是聚集的蛋白质（例如，β-淀粉样蛋白）。
[0117] 所述流体可具有包括高或低电导率在内的任何电导率。在一些实施方案中，电导 率为约1 μ S/m至约10mS/m。在一些实施方案中，电导率为约10 μ S/m至约10mS/m。在其 他实施方案中，电导率为约50 μ S/m至约10mS/m。在另外其他的实施方案中，电导率为约 100 μ S/m 至约 10mS/m、约 100 μ S/m 至约 8mS/m、约 100 μ S/m 至约 6mS/m、约 100 μ S/m 至 约 5mS/m、约 100 μ S/m 至约 4mS/m、约 100 μ S/m 至约 3mS/m、约 100 μ S/m 至约 2mS/m 或约 100 μ S/m 至约 lmS/m。
[0118] 在一些实施方案中，电导率为约I μ S/m。在一些实施方案中，电导率为约10 μ S/ m。在一些实施方案中，电导率为约100 μ S/m。在一些实施方案中，电导率为约lmS/m。在 其他实施方案中，电导率为约2mS/m。在一些实施方案中，电导率为约3mS/m。在另外其他 的实施方案中，电导率为约4mS/m。在一些实施方案中，电导率为约5mS/m。在一些实施方 案中，电导率为约l〇 mS/m。在再其他的实施方案中，电导率为约100mS/m。在一些实施方案 中，电导率为约lS/m。在其他实施方案中，电导率为约10S/m。
[0119] 在一些实施方案中，电导率为至少1 μ S/m。在另外其他的实施方案中，电导率为 至少10 μ S/m。在一些实施方案中，电导率为至少100 μ S/m。在一些实施方案中，电导率为 至少lmS/m。在另外的实施方案中，电导率为至少10mS/m。在另外其他的实施方案中，电导 率为至少100mS/m。在一些实施方案中，电导率为至少lS/m。在一些实施方案中，电导率为 至少10S/m。在一些实施方案中，电导率为至多1 μ S/m。在一些实施方案中，电导率为至 多10 μ S/m。在其他实施方案中，电导率为至多100 μ S/m。在一些实施方案中，电导率为 至多lmS/m。在一些实施方案中，电导率为至多10mS/m。在一些实施方案中，电导率为至多 100mS/m。在另外其他的实施方案中，电导率为至多lS/m。在一些实施方案中，电导率为至 多 10S/m〇
[0120] 在一些实施方案中，所述流体为小体积的液体，包括少于10ml。在一些实施方案 中，所述流体少于8ml。在一些实施方案中，所述流体少于5ml。在一些实施方案中，所述 流体少于2ml。在一些实施方案中，所述流体少于lml。在一些实施方案中，所述流体少 于500 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少于200 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少 于100 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少于50 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少于 10 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少于5 μ 1。在一些实施方案中，所述流体少于1 μ 1。
[0121] 在一些实施方案中，施加到所述装置上或在所述方法中使用的流体的量包含少于 约100, 000, 000个细胞。在一些实施方案中，所述流体包含少于约10, 000, 000个细胞。在 一些实施方案中，所述流体包含少于约1，〇〇〇, 〇〇〇个细胞。在一些实施方案中，所述流体包 含少于约100, OOO个细胞。在一些实施方案中，所述流体包含少于约10, OOO个细胞。在一 些实施方案中，所述流体包含少于约1，〇〇〇个细胞。
[0122] 在一些实施方案中，使用本文所述的装置、系统和方法从包含细胞或其他颗粒物 质的流体中分离核酸花费少于约30分钟、少于约20分钟、少于约15分钟、少于约10分钟、 少于约5分钟或少于约1分钟。在其他实施方案中，使用本文所述的装置、系统和方法从包 含细胞或其他颗粒物质的流体中分离核酸花费不多于30分钟、不多于约20分钟、不多于约 15分钟、不多于约10分钟、不多于约5分钟、不多于约2分钟或不多于约1分钟。在另外的 实施方案中，使用本文所述的装置、系统和方法从包含细胞或其他颗粒物质的流体中分离 核酸花费少于约15分钟，优选少于约10分钟或少于约5分钟。
[0123] 在一些情况下，从包含细胞或其他颗粒物质的流体中分离细胞外DNA或其他核酸 (细胞外）。在一些实施方案中，所述流体包含细胞。在一些实施方案中，所述流体不包含 细胞。 细朐裂解
[0124] 在一方面，使细胞集中在第一介电电泳场区之后，所述方法包括从细胞中释放核 酸。在另一方面，本文所述的装置和系统能够从细胞中释放核酸。在一些实施方案中，在第 一 DEP场区内从细胞中释放核酸。
[0125] 在一些实施方案中，本文所述的方法通过裂解细胞从多个细胞中释放核酸。在一 些实施方案中，本文所述的装置和系统能够通过裂解细胞从多个细胞中释放核酸。一种细 胞裂解方法包括在阵列上分离细胞之后向细胞施加直流电。所述直流电具有适于裂解细胞 的任何合适的电流强度、电压等。在一些实施方案中，所述电流具有约1伏至约500伏的电 压。在一些实施方案中，所述电流具有约10伏至约500伏的电压。在其他实施方案中，所 述电流具有约10伏至约250伏的电压。在另外其他的实施方案中，所述电流具有约50伏 至约150伏的电压。电压通常是细胞裂解的驱动力，因为高电场导致膜完整性破坏。
[0126] 在一些实施方案中，用于裂解的直流电包含一个或多个具有适于裂解细胞的任何 持续时间、频率等的脉冲。在一些实施方案中，施加约100伏的电压约1毫秒以裂解细胞。 在一些实施方案中，经一秒施加约100伏的电压2或3次。
[0127] 在一些实施方案中，直流电的频率依赖于伏/厘米、脉冲宽度和流体电导率。在一 些实施方案中，所述脉冲具有约〇. 001至约IOOOHz的频率。在一些实施方案中，所述脉冲具 有约10至约200Hz的频率。在其他实施方案中，所述脉冲具有约0. OlHz-lOOOHz的频率。 在另外其他的实施方案中，所述脉冲具有约〇. ΙΗζ-ΙΟΟΟΗζ、约ΙΗζ-ΙΟΟΟΗζ、约1Ηζ-500Ηζ、 约IHz-400Hz、约1Ηζ-300Ηζ或约IHz至约250Hz的频率。在一些实施方案中，所述脉冲具 有约0. IHz的频率。在其他实施方案中，所述脉冲具有约IHz的频率。在另外其他的实施 方案中，所述脉冲具有约5Hz、约IOHz、约50Hz、约IOOHz、约200Hz、约300Hz、约400Hz、约 500Hz、约 600Hz、约 700Hz、约 800Hz、约 900Hz 或约 1000Hz 的频率。
[0128] 在其他实施方案中，所述脉冲具有约1毫秒（ms)至1000秒（s)的持续时间。在 一些实施方案中，所述脉冲具有约lOms-lOOOs的持续时间。在另外其他的实施方案中，所 述脉冲具有约l〇〇 ms-l〇〇〇s、约ls-l〇〇〇s、约ls-5〇〇 s、约ls-250s或约ls_150s的持续时 间。在一些实施方案中，所述脉冲具有约1ms、约10ms、约100ms、约Is、约2s、约3s、约4s、 约 5s、约 6s、约 7s、约 8s、约 9s、约 10s、约 20s、约 50s、约 100s、约 200s、约 300s、约 500s 或 约IOOOs的持续时间。在一些实施方案中，所述脉冲具有0. 2至200Hz的频率并且占空比 为 10-50 %〇
[0129] 在一些实施方案中，施加一次或作为多个脉冲施加直流电。可施加任何合适数目 的脉冲，包括约1-20个脉冲。脉冲之间具有任何合适的时间长度，包括约1毫秒至1000秒。 在一些实施方案中，脉冲持续时间为0. 01至10秒。
[0130] 在一些实施方案中，使用其他方法结合向分离的细胞施加直流电来裂解细胞。在 另外其他的实施方案中，不使用直流电裂解细胞。在多个方面，所述装置和系统能够使用直 流电结合其他手段裂解细胞，或者能够在不使用直流电的情况下裂解细胞。本领域技术人 员已知的任何细胞裂解方法可以是合适的，包括但不限于应用化学裂解剂（例如，酸）、酶 裂解剂、热、压力、剪切力、声能、渗透性冲击或其组合。溶菌酶是酶裂解剂的一个实例。 残余物质的去除
[0131] 在一些实施方案中，在使核酸集中在第二DEP场区之后，所述方法包括任选地从 核酸中冲洗残余物质。在一些实施方案中，本文所述的装置或系统能够任选地和/或包含 含有适于从核酸中冲洗残余物质的流体的容器。在一些实施方案中，通过继续使电极通电 来使核酸保持在电极阵列附近，例如在第二DEP场区内。"残余物质"是最初在流体中存在 的、最初在细胞中存在的、在操作过程中加入的、通过包括但不限于细胞裂解的过程中的任 何步骤所产生的（即，残留的细胞物质）以及通过类似方式产生的任何物质。例如，残余物 质包括未裂解的细胞、细胞壁碎片、蛋白质、脂质、碳水化合物、矿物质、盐、缓冲液、血浆和 不期望的核酸。在一些实施方案中，裂解的细胞物质包含由多个细胞经裂解释放的残余蛋 白质。可能不是所有的核酸都会集中在第二DEP场内。在一些实施方案中，一定量的核酸 与残余物质一起被冲洗。
[0132] 在一些实施方案中，在任何合适的流体中，例如在水、TBE缓冲液等中冲洗残余物 质。在一些实施方案中，将残余物质用任何合适体积的流体进行冲洗，冲洗任何合适的时间 段，使用超过一种流体进行冲洗，或以任何其他变化方案进行冲洗。在一些实施方案中，冲 洗残余物质的方法与期望的核酸分离水平相关，较高纯度的核酸需要更严格的冲洗和/或