微型凝胶梳的制作方法
【专利说明】微型凝胶梳 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求名称为"MINI-GELCOMB(微型凝胶梳）"并且在2013年12月2日提 交的美国临时申请号第61/910, 853号的优先权，该临时申请的全部内容以引用的方式并 入到本文中以用于所有目的。
【背景技术】
[0002] 在分子生物学研究、制药和其它企业中凝胶电泳是普遍的技术。这种技术可以用 来分析生物样品的含量或者从样品纯化足量的大分子以备后用。蛋白质混合物、肽混合物 和DNA、RNA的混合物以及DNA和RNA的片段全都经受凝胶电泳，凝胶电泳基于分子重量、电 荷或其它特征使各分子彼此分离。
[0003] 当必须同时执行多次分离时，常常使用平板形凝胶，因为这些凝胶能在平行泳道 中容纳多个样品。平板形凝胶通常通过用凝胶前体填充模具而制备，凝胶前体可以是包含 诸如丙烯酰胺或琼脂糖等化学物质的溶液。然后将"梳"插入于模具中，梳齿突伸到凝胶前 体内。在诸如通过诱导前体中化学物质聚合，或者通过允许前体冷却并且凝固，而凝胶浇制 后，移除该梳，从而在凝胶一端得到为梳齿的负形状的凹陷。这些凹陷用作孔，其中能加载 样品，并且用作在凝胶中容纳一种样品的泳道的起点。
[0004] 通过将仍保持在模具中或者现放置于另一支承结构中的加载的平板凝胶放置于 两个电极之间，执行电泳。电极被加电到相反极性，并且在电极之间的电流流动造成来自 样品的各分子以不同速率进入凝胶并且迀移通过凝胶。这个过程通俗地被称作"使凝胶跑 动"。分子迀移所沿着的泳道的位置由多种因素决定，并非所有这些因素都是显而易见的或 者在使凝胶跑动之前需要考虑。这些因素包括将加载样品的孔的位置、通过凝胶流动的电 流（即，场线）的几何形状以及凝胶组合物中的空间变化。在平板凝胶内泳道位置的不确 定性可能由于在凝胶迀移时跟踪分子的不实用和在泳道之间缺少物理隔离而更糟糕。
[0005]为了从平板凝胶收获样品分子，或者表征比仅使用电泳可能更广泛的这些分子， 电洗脱或电印迹技术常常在电泳之后执行。这些技术需要在与用于电泳的方向正交的方向 上向凝胶施加电流，使得排列于凝胶中的分子在与电泳实现的方向正交的方向上迀移并且 离开凝胶。分子然后可以在凝胶的表面上收集（电洗脱）或者转移到膜，其中，它们可以与 结合伴侣起反应并且被检测（电印迹）。
[0006]为了制备用于在电泳之后进行电洗脱或电印迹的平板凝胶，通常必须从其中执行 电泳的结构中移除凝胶。这需要搬运凝胶，这是耗时的并且可能造成断裂，损失样品的部分 或者损失关于凝胶内样品分子的位置的信息。因为无论如何这条信息都是不完整的，由于 凝胶所在的泳道位置的不确定性，用于电印迹的膜常常覆盖比相关分子占据的更大的凝胶 面积。然后这些分子的检测需要比更小膜所需的更大量的结合伴侣和其它试剂。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种用于浇制和保持电泳凝胶带的模具，使用模具来分离分析物并且 分析样品的方法，以及使用模具来执行电泳、电洗脱和电印迹的套件。
[0008] 本发明提供一种用来浇制和保持电泳凝胶带的模具。模具包括：细长泳道腔阵列， 每个泳道腔具有顶端、底端和两个或更多个侧部，各泳道腔彼此平行定向；基质，其包括至 少一种固体材料并且沿着泳道腔的侧部设置，基质使各泳道腔彼此分开并且使泳道腔与模 具外部空间分开；以及，多个窗口，其中，两个窗口与每个泳道腔相关联并且安置于泳道腔 的相对侧上，每个窗口沿着泳道腔在长度方向上延伸并且穿入基质，从而形成从泳道腔经 由基质到相邻泳道腔或模具外部空间的通路。
[0009] 在某些实施例中，模具还包括可移除的基座，其将泳道腔的底端与模具外侧的空 间密封隔离。
[0010] 在某些实施例中，模具还包括可移除的窗口覆盖物，可移除的窗口覆盖物接触基 质并且与至少一个窗口对准，其中窗口覆盖物防止物质或电流通过窗口覆盖物所对准的窗 □〇
[0011] 在某些实施例中，模具还包括转接器，转接器包括多个孔。转接器设置于泳道腔的 顶端附近，使得转接器的孔与泳道腔对准并且该孔构造成便于凝胶前体倾倒至泳道腔内以 浇制凝胶带或者在浇制后将样品加载到凝胶带上。
[0012] 在该模具的某些实施例中，至少一个泳道腔在顶端为锥形以便于凝胶前体倾倒至 泳道腔内以用于浇制凝胶带，或者在浇制后将样品加载到凝胶带上。在这些实施例中，泳道 腔的宽度在顶端处可能大于该泳道腔的平均宽度。替代地，对于基质的第一部分，第一部分 分隔泳道腔与相邻泳道腔，该第一部分的在泳道腔的顶端处的厚度小于该第一部分的平均 厚度。替代地，对于基质的第二部分，第二部分分隔泳道腔与模具外部空间，该第二部分的 在泳道腔的顶端处的厚度小于该第二部分的平均厚度。
[0013] 在某些实施例中，模具还包括储器，储器安置于泳道腔顶端附近并且构造成保持 液体。
[0014] 在该模具的某些实施例中，细长泳道腔的阵列是一维的，并且与每个泳道腔相关 联的窗口形成从泳道腔经由基质到模具外部空间的通路。基质可以包括第一固体材料和第 二固体材料，第一固体材料使泳道腔彼此分开并且第二固体材料使泳道腔与模具外侧的空 间分开。第一固体材料可以包括梳，梳包括多个齿，并且泳道腔包括在各齿之间的空间。第 二固体材料可以包括结合到梳的相对侧上的两个窗口板，其中每个窗口板包括所述多个窗 口中的至少一个。第二固体材料还可以包括至少两件，并且第一固体材料夹在第二固体材 料的两件之间。
[0015] 在该模具的某些实施例中，细长泳道腔的阵列是二维的并且泳道腔以行和列布置 于模具中。模具可以构造成保持在微量滴定板中。模具也可构造成分为泳道腔的一个或多 个子阵列，每个子阵列对应于模具中泳道腔的行。在这样的构造中，多个窗口中的某些能形 成位于相邻行中泳道腔对之间的内部通路，使得：将该模具分成一个或多个子阵列的操作 会平分内部通路，并且与每个子阵列的泳道腔相关联的窗口形成从泳道腔到子阵列外部空 间的通路。
[0016] 在该模具的某些实施例中，细长泳道腔的阵列是二维的并且泳道腔以圆布置于模 具中。
[0017] 模具还可包括：一个或多个电泳凝胶带，其中，每个凝胶带保持在一个泳道腔中， 基本上填充这个泳道腔和与该泳道腔相关联的窗口，并且具有第一端和第二端，第一端设 于这个泳道腔的顶端附近，并且第二端设于这个泳道腔的底端附近。
[0018]本发明还提供一种分离样品的分析物的方法。该方法使用一模具，该模具包括一 个或多个电泳凝胶带。该方法包括：将样品加载到保持在模具的一个泳道腔中的电泳凝胶 带的第一端上；以及经由这个泳道腔，在凝胶带的第一端与第二端之间传递电流，从而将样 品抽吸到凝胶带内并且通过电泳分离样品的分析物。
[0019]该方法还可包括：显示凝胶带中的样品的分析物。通过与所述一个泳道腔相关联 的窗口之一来显不样品的分析物。
[0020] 本发明还提供一种分析样品的方法。这种方法使用电泳凝胶带和模具，模具包括 细长泳道腔的一维阵列，并且与每个泳道腔相关联的窗口形成从泳道腔穿过基质到模具外 部空间的通路。该方法包括：将样品加载到保持在模具的一个泳道腔中的电泳凝胶带的第 一端上；经由这个泳道腔，在凝胶带的第一端与第二端之间传递电流，从而将样品抽吸到凝 胶带内并且通过电泳分离样品的分析物；移除在与这个泳道腔相关联的窗口上的任何密封 剂或者窗口覆盖物；以及使电流在与用于电泳的方向正交的方向上穿过与这个泳道腔相关 联的窗口，从而将分析物从凝胶带转移出来。
[0021 ] 在这种方法的某些实施例中，移除在与这个泳道腔相关联的窗口上的任何密封剂 或者窗口覆盖物包括从保持模具的盒上移除模具。
[0022] 还发明还提供分析样品的另一方法。这种方法使用电泳凝胶带和模具，模具包括 细长泳道腔的二维阵列，其中泳道腔以行和列布置于模具中，并且模具构造成分为泳道腔 的一个或多个子阵列，每个子阵列对应于模具中泳道腔的行。该方法包括：将样品加载到 保持在模具的一个泳道腔中的电泳凝胶带的第一端上；以及经由这个泳道腔，在凝胶带的 第一端与第二端之间传递电流，从而将样品抽吸到凝胶带内并且通过电泳分离样品的分析 物；使模具分成一个或多个一维子阵列，其中，一个一维子阵列包含这个泳道腔；移除在与 这个泳道腔相关联的窗口上的任何密封剂或者窗口覆盖物使电流在与用于电泳的方向正 交的方向上穿过与这个泳道腔相关联的窗口，从而将分析物从凝胶带转移出来。
[0023] 在该方法的某些实施例中，移除在与这个泳道腔相关联的窗口上的任何密封剂或 者窗口覆盖物包括从保持子阵列的盒移除该子阵列。
[0024] 该分析样品的方法还可包括：在模具的这个泳道腔中形成电泳凝胶带。该形成过 程包括将模具浸没于凝胶前体中，并且允许凝胶带在这个泳道腔中凝固。该形成过程可替 代地包括将凝胶前体倾倒至这个泳道腔内并且允许凝胶带凝固。
[0025] 该分析样品的方法还可包括：在使电流穿过与所述一个泳道腔相关联的窗口中的 一个之前，将膜放置在所述窗口的所述一个附近，其中，该膜构造成接收从凝胶带转移出来 的分析物。
[0026] 本发明还提供一种用于执行电泳的系统。该系统包括：用来保持如上文所描述的 模具的盒、第一电极和第二电极。第一电极的极性与第二电极的极性相反，并且当模具保持 在盒中时，第一电极位于模具的泳道腔的顶端附近。当模具保持在盒中时，第二电极位于泳 道腔的底端附近。
[0027] 本发明提供使用具有细长泳道腔的一维阵列的模具来执行电泳和印迹的另一系 统，其中，与每个泳道腔相关联的窗口形成从泳道腔穿过基质到模具外部空间的通路。这种 系统包括用于保持模具的盒、第一分离电极、第二分离电极、马达、第一转移电极和第二转 移电极。在此系统中，第一分尚电极具有与第二分尚电极相反的极性，并且第一转移电极具 有与第二转移电极相反的极性。而且，当模具保持在盒中时，第一分离电极位于模具的泳道 腔的顶端附近，并且当模具保持在盒中时，第二分离电极位于泳道腔的底端附近。马达构造 成从盒移除模具并且将模具放置于第一转移电极和第二转移电极附近，使得在模具从盒移 除之后，第一转移电极和第二转移电极定位于泳道腔的相对侧上，在与泳道腔相关联的窗 口附近。
[0028] 在这些系统的某些实施例中，该盒构造成使得：当模具保持在盒中时，该盒接触模 具的基质并且和与泳道腔相关联的窗口对准，从而防止物质或电流通过与泳道腔相关联的 窗口。
[0029] 最后，本发明提供套件。一种套件包括如上文所描述的模具和用于保持模具的盒。 该盒接触模具的基质并且和与至少一个泳道腔相关联的窗口对准，从而防止物质或电流通 过与泳道腔相关联的窗口。
[0030] 另一套件包括如上文所描述的模具和用于保持模具的盒。这种盒包括接触模具的 基质的壁，其中壁包括实心部分和通孔；并且模具构造成在盒内沿侧向在闭合状态与打开 状态之间移位。在闭合状态，实心部分和与至少一个泳道腔相关联的窗口对准，从而防止物 质或电流通过窗口。在打开状态时，通孔与窗口对准，从而允许物质或电流通过窗口。
[0031] 又一套件包括具有可移除窗口覆盖物的模具和马达，该马达构造成施加或移除该 可移除的窗口覆盖物。
【附图说明】
[0032] 图1A至图1C示出根据本发明的一实施例，形成模具基质的梳和两个窗口板。
[0033] 图2A至图2C提供了根据本发明的一实施例的模具的部件和用来保持模具的盒的 分解图。
[0034] 图3A和图3B示出了封闭于盒中的已组装模具。
[0035] 图4示出了具有布置成圆的泳道腔的二维阵列的模具。
[0036] 图5示出了根据示例1的着色蛋白质标准的电泳分离和电印迹。
[0037] 图6示出了根据示例2的HeLa裂解蛋白质的Western印迹法。
【具体实施方式】 I.介绍
[0038] 发现与用来制备平板凝胶中的样品孔的梳类似的梳能用来制备和保持凝胶带。凝 胶带出现在梳齿之间，每个凝胶带对应于平板凝胶的一个泳道并且容纳用于电