一种适用于高通量测序中破碎DNA的装置的制作方法

本发明涉及基因高通量测序技术领域，具体地，涉及一种适用于高通量测序中破碎DNA的装置。

背景技术：

在二代和三代测序技术中，构建高质量的测序文库是高通量测序的关键因素。测序文库的质量直接决定测序产出的数据质量，进而对数据分析有着莫大的关联。随着高通量测序技术的快速发展，各大试剂公司，高通量测序在动物学、植物学、微生物学、农业、医学等各个领域得到了极大的应用。

在测序文库构建的开始，先要对DNA样品进行片段化。目前，DNA片段化的方法有多种，如酶切法、自适应聚焦超声波(AFA，Adaptive Focused Acoustics)断裂法等。酶切法根据酶的选择，又可以分为两类，一类是使用特定酶切位点的限制性内切酶进行DNA片段化，另一类是通过酶组合对DNA进行随机断裂。酶切法不仅对样品纯度要求较高，而且对随机性有所限制。自适应聚焦超声波断裂法(AFA)是较为理想的DNA片段化的方法，尤其是Covaris公司出品的超声波断裂DNA的仪器，具有片段化精准，成功率高等特点。市售另一实例，比利时Diagenode出品的Biorupter，其对DNA破碎效果与Covaris公司产品相当。但是，上述两款产品价格相当高，实验耗材昂贵、实验过程复杂、实验通量相对较低、实验设备维护更换代价高等因素，使其难以满足大众实验室。

因此需要一种新的易于操作的破碎DNA的方法，既能够精准、高效率、高通量破碎片段、又能够大大降低耗材、仪器成本。本实用新型提供一种适用于KQ-50E超声波清洗仪破碎DNA的简易、实用的装置，能够等效、方便、快捷、低投入、低消耗地进行DNA破碎。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于高通量测序中破碎DNA的装置。

本实用新型包含以下特点：

一种适用于高通量测序的破碎DNA的装置，该装置包括方形的DNA样品固定板和超声波清洗仪，所述DNA样品固定板的板面上开设有用于放置PCR板的置样槽，所述置样槽的开口端卡设有用于固定所述PCR板的挡板，所述DNA样品固定板的一角设为定位抹角，所述的DNA样品固定板上还开设有加冰凹槽。

作为一种优选技术方案，所述置样槽的槽壁上开设有卡槽用于卡设PCR板并将其固定，所述挡板的两端设有突出栓，所述的突出栓与所述的卡槽相配合；使用时，将所述的PCR板从开口端插入所述的置样槽，所述PCR板的侧边卡设在所述置样槽的卡槽内，再将所述的挡板置入所述的置样槽内，所述挡板两端的突出栓分别卡设在所述的卡槽内用于固定所述的PCR板，防止滑动。使用完毕，先将挡板从置样槽内抽出，再将所述的PCR板抽出。所述的PCR板为多孔PCR板。

上述的挡板为方条形，其厚度与所述DNA样品固定板的厚度相同。

所述DNA样品固定板的上部开设有悬挂孔，用于悬挂放置或超声波破碎DNA时添加冰块。

所述的定位抹角设在所述DNA样品固定板的左上角。所述的定位抹角为直线型或弧形。其功能是用于防止该DNA样品固定板使用时放置错误。

所述DNA样品固定板的形状、尺寸与所述超声波清洗仪的超声波反应槽相匹配。

所述DNA样品固定板的材料为泡沫或塑料，但不限于此。

所述的加冰凹槽设在所述DNA样品固定板的侧边上或/和其他三个角上。其功能是超声波破碎DNA时添加冰块，以控制水温。

上述的装置在构建高通量测序文库中的应用。

上述适用于高通量测序的破碎DNA的装置的使用方法与步骤包括以下内容：

(Ⅰ)将待破碎的核酸(DNA、RNA等)加入到PCR板中，并调整PCR管内总体积；

(Ⅱ)将步骤(Ⅰ)所述PCR板插入本装置的置样槽内；

(Ⅲ)向超声波清洗仪中加入一定体积的H₂O，并用碎冰调节水温；

(Ⅳ)将步骤(Ⅱ)所述插有PCR板的本装置放入步骤(Ⅲ)所述超声波清洗仪中；

(Ⅴ)设定时间，开启超声波进行核酸破碎；

上述步骤(Ⅰ)使用的PCR板推荐使用裁剪成5*5＝25孔的200ul PCR板；样品总体积建议35-50uL，体积过少将难以控制超声波破碎效果，体积过大会导致核酸破碎不均一；

进行步骤(Ⅱ)操作时，确保PCR板完全插入该装置，并插入挡板，检查所有PCR板是否处于同一高度；

步骤(Ⅲ)所述的超声波清洗仪，推荐使用苏美电器的KQ-50E单换能器、功率50W的超声波清洗仪；若使用类似品牌的超声波清洗仪，确保换能器、功率等参数一致；若使用多个50W换能器的超声波清洗仪，确保本装置的置样孔位于某一换能器的正上方作用区域内；并加入8cm深度的H₂O，调节水温为16℃；

步骤(V)所设定的时间，根据最终核酸要破碎程度设定，具体关系大致如下：5-7min可以将DNA破碎至500bp、10min可以将DNA破碎至300bp、20min可以将DNA破碎至200bp；

本实用新型的实施例中，使用江苏苏美公司出品的KQ-50E单换能器、功率50W的超声波清洗仪。

本实用新型设计的适用于高通量测序的破碎DNA的装置，具有以下优点及有益效果：

(1)装置简单、耗材获取容易；

(2)方法简易可行、易于实际执行；

(3)能够获得等效的核酸破碎结果。

附图说明

图1为本实用新型DNA样品固定板的结构图。

图2为本实用新型设有PCR板的DNA样品固定板的结构图。

图3为本实用新型所述DNA样品固定板的局部放大图。

图4为本实用新型所述适用于高通量测序的破碎DNA的装置的结构图。图中在超声波清洗仪的超声波反应槽中加入8cm深度的H₂O，并用碎冰调节水温至16℃，本实用新型所设计的DNA样品固定板放入水面上，与超声波反应槽完美匹配；

图1～4中，1-DNA样品固定板；2-定位抹角；3-置样槽；4-悬挂孔；5-加冰凹槽；6-挡板；7-卡槽；8-突出栓；9-PCR板；10-超声波反应槽；11-换能器。

图5为外国Covaris公司提供的设备对DNA进行破碎的电泳结果图，图中分别展示了180bp、300bp、500bp大小的效果。

图6为使用本实用新型所设计的装置对G87项目样品进行DNA破碎，破碎时间设定为7min的电泳结果图，图中显示出DNA所处的片段范围在500bp。

图7为使用本实用新型所设计的装置对海棠叶片DNA破碎，破碎时间设定为10min的电泳结果图，图中显示出DNA所处的片段范围在300bp。

图8为使用本实用新型所设计的装置对海棠叶片DNA破碎，破碎时间设定为20min(实际操作时采用10min+10min方式进行，防止单次超声作用20min产生大量热量，影响实验效果)的电泳结果图，图中显示出DNA所处的片段范围在200bp。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本实用新型所设计的装置的应用效果，但不应理解为对本实用新型的限制。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型所提及装备的各个组件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；实施例中所用的设备为市售商品。超声波设备为江苏苏美公司出品的KQ-50E单换能器、功率50W的超声波清洗仪。

实施例1

如图1～4所示，一种适用于高通量测序的破碎DNA的装置，该装置包括方形的DNA样品固定板1和超声波清洗仪，所述DNA样品固定板1的板面上开设有用于放置PCR板9的置样槽3，所述置样槽3的开口端卡设有用于固定所述PCR板9的挡板6，所述DNA样品固定板1的左上角设为定位抹角2，所述的DNA样品固定板1上还开设有加冰凹槽5。

作为一种优选技术方案，所述置样槽3的槽壁上开设有卡槽7用于卡设PCR板9并将其固定，所述挡板6的两端设有突出栓8，所述的突出栓8与所述的卡槽7相配合；使用时，将所述的PCR板9从开口端插入所述的置样槽3，所述PCR板的侧边卡设在所述置样槽3的卡槽7内，再将所述的挡板6置入所述的置样槽3内，所述挡板6两端的突出栓8分别卡设在所述的卡槽7内用于固定所述的PCR板，防止滑动。使用完毕，先将挡板6从置样槽3内抽出，再将所述的PCR板抽出。所述的PCR板推荐使用裁剪成5*5＝25孔的200ul PCR板。所述的挡板6为方条形，其厚度与所述DNA样品固定板1的厚度相同。

所述DNA样品固定板1的上部开设有悬挂孔4，用于悬挂放置或超声波破碎DNA时添加冰块。所述的定位抹角2为直线型，其功能是用于防止该DNA样品固定板1使用时放置错误。所述DNA样品固定板1的形状、尺寸与所述超声波清洗仪的超声波反应槽10相匹配。所述DNA样品固定板1的材料为泡沫或塑料，但不限于此。所述的加冰凹槽5设在所述DNA样品固定板1的侧边上和其他三个角上，设在所述DNA样品固定板1侧边上的加冰凹槽5为方形，设在所述DNA样品固定板1其他三个角上的加冰凹槽5为圆弧形。其功能是超声波破碎DNA时添加冰块，以控制水温。

使用时，将所述的DNA样品固定板1置于所述的超声波反应槽10内，所述DNA样品固定板1的置样槽3内卡设的PCR板9位于超声波清洗仪换能器11的正上方作用区域内。

实施例2本实用新型所提供的装备对G87项目DNA进行破碎的应用实例

1.将G87项目待破碎的DNA加入到已剪切成5*5＝25孔的PCR板中，每个PCR孔内加入1ug DNA；并用ddH₂O调整EP管内总体积为33uL；

2.将步骤1所述PCR板插入本装置的置样孔内，装上挡板，并确保放置稳当；

3.向KQ-50E超声波清洗仪中加入一定体积的H₂O，使其水深为8cm，并用碎冰调节水温；

4.将步骤2所述插有PCR板的本装置放入步骤3所述超声波清洗仪中；

5.设定时间为7min，开启超声波进行核酸破碎；

6.超声结束后，取出PCR板，短暂离心收集管内液体，为方便琼脂糖凝胶电泳检测，随机挑选20个PCR孔并取出3uL进行琼脂糖凝胶电泳检测，保存图片(图6)；

7.通过对比图5与图6的结果，显示出本装置在高通量测序中破碎DNA的等效、方便、廉价的优势。

实施例3本实用新型所提供的装备对海棠叶片DNA进行破碎的应用实例(300bp)

1.将海棠叶片DNA加入到已剪切成5*5＝25孔的PCR板中，每个PCR孔内加入1ug DNA；并用ddH₂O调整EP管内总体积为33uL；

2.将步骤1所述PCR板插入本装置的置样孔内，装上挡板，并确保放置稳当；

3.向KQ-50E超声波清洗仪中加入一定体积的H₂O，使其水深为8cm，并用碎冰调节水温；

4.将步骤2所述插有PCR板的本装置放入步骤3所述超声波清洗仪中；

5.设定时间为10min，开启超声波进行核酸破碎；

6.超声结束后，取出PCR板，短暂离心收集管内液体，为方便琼脂糖凝胶电泳检测，随机挑选20个PCR孔并取出3uL进行琼脂糖凝胶电泳检测，保存图片(图7)；

7.通过对比图7与图5的结果，再次显示出本装置在高通量测序中破碎DNA的等效、方便、廉价的优势。

实施例4本实用新型所提供的装备对海棠叶片DNA进行破碎的应用实例(200bp)

将海棠叶片DNA加入到已剪切成5*5＝25孔的PCR板中，每个PCR孔内加入1ug DNA；并用ddH₂O调整EP管内总体积为33uL；

2.将步骤1所述PCR板插入本装置的置样孔内，装上挡板，并确保放置稳当；

3.向KQ-50E超声波清洗仪中加入一定体积的H₂O，使其水深为8cm，并用碎冰调节水温；

4.将步骤2所述插有PCR板的本装置放入步骤3所述超声波清洗仪中；

5.设定时间为10min，开启超声波进行核酸破碎；

6.超声结束后，取出PCR板插，短暂离心收集管内液体，将PCR板插放入本装置，重复步骤2-5一次；

7.超声结束后，取出PCR板插，短暂离心收集管内液体，取出3uL进行琼脂糖凝胶电泳检测，保存图片(图8)；

8.通过对比图8与图5的结果，进一步证实本装置在高通量测序中破碎DNA的等效、方便、廉价的优势。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。