專利名稱：用于物質(zhì)的純化、分離、脫鹽或緩沖液/溶劑交換的裝置和方法
用于物質(zhì)的純化、分離、脫鹽或緩沖液/溶劑交換的裝置和
方法
背景技術(shù)：
在化學(xué)、生物或材料的化驗(yàn)過程中，常常有必要將所需的物質(zhì)從其它物質(zhì)中分離 或純化。各種類型的柱層析通常用于這樣的過程。具體地，常常采用簡單形式的層析即旋轉(zhuǎn) 柱層析來富集分析物、減少或去除干擾或用于這些目的的組合。這種旋轉(zhuǎn)柱具有簡單的設(shè) 計(jì)并且通常包含分離介質(zhì)，如交聯(lián)葡聚糖或聚丙烯酰胺、離子交換樹脂或各種類型的硅膠。一般地，通過使分離介質(zhì)懸浮在旋轉(zhuǎn)柱內(nèi)的緩沖液或有機(jī)溶劑中來準(zhǔn)備旋轉(zhuǎn)柱裝 置。在離心分離之前，分離介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)柱中具有實(shí)質(zhì)上均勻的分布，并且當(dāng)垂直于分離介質(zhì) 的表面觀察時，該分離介質(zhì)具有圓形橫截面。通常，使旋轉(zhuǎn)柱在離心機(jī)中預(yù)旋轉(zhuǎn)，其中該離 心機(jī)優(yōu)選地配備有“搖擺斗”旋轉(zhuǎn)器以阻止位于柱內(nèi)的大塊分離介質(zhì)傾斜，并且維持與柱壁 平行的用于懸浮介質(zhì)及試樣材料的均勻流路。在“搖擺斗”旋轉(zhuǎn)器中進(jìn)行離心分離之后，分 離介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)柱中具有實(shí)質(zhì)上均勻的分布，并且當(dāng)垂直于分離介質(zhì)的表面觀察時，該分離 介質(zhì)具有圓形的橫截面。有時使用定角旋轉(zhuǎn)器，但是柱介質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移且形成傾斜表面。在 “定角”旋轉(zhuǎn)器中進(jìn)行離心分離之后，分離介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)柱中具有不均勻的分布，并且當(dāng)垂直 于分離介質(zhì)的表面觀察時，分離介質(zhì)具有橢圓或卵形橫截面。然后應(yīng)用的樣本以一角度流 過分離介質(zhì)且不與柱壁平行。無論使用哪種類型的旋轉(zhuǎn)器，優(yōu)選地必須將應(yīng)用的樣本裝載于介質(zhì)的中心處。常 常使旋轉(zhuǎn)柱預(yù)旋轉(zhuǎn)以迫使懸浮有分離介質(zhì)的液體通過柱，從而將多余液體從旋轉(zhuǎn)柱中去除 并且使分離介質(zhì)壓緊。然后，將樣本小心地裝載于位于旋轉(zhuǎn)柱中的分離介質(zhì)的頂部中心處， 在收集管中對旋轉(zhuǎn)柱進(jìn)行離心操作，并且將所需的材料收集在收集管中。如果已經(jīng)使旋轉(zhuǎn) 柱預(yù)旋轉(zhuǎn)，則必須當(dāng)心在旋轉(zhuǎn)柱處于與其在預(yù)旋轉(zhuǎn)過程中相同的定向，否則介質(zhì)和應(yīng)用的 樣本可能在離心分離過程中重新分配，并且所需的分離/過濾可能不足或受損。在一些情況下，所需的材料保留在位于旋轉(zhuǎn)柱內(nèi)的分離介質(zhì)上且隨后被洗提，有 時在沖洗之后被洗提，以去除不需要材料，并且因條件的一些改變而使所需的材料從位于 旋轉(zhuǎn)柱內(nèi)的分離介質(zhì)的離開有助于該所需的材料與柱分離介質(zhì)脫離，有時所需的材料未與 分離介質(zhì)結(jié)合，而干擾物(interferences)與分離介質(zhì)結(jié)合。有許多旋轉(zhuǎn)柱的使用的示例，例如實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)如抗體的緩沖液交換，或?qū)⑽窗?放射性核苷酸從已包含放射性標(biāo)記的多核苷酸中分離，例如在DNA的放射性磷酸化之后 用作來自Y-32P-ATP的探針。本領(lǐng)域中還有許多其它的公知示例，并且在描述分子生物 學(xué)、標(biāo)記、純化或其它技術(shù)的許多手冊或網(wǎng)站中也進(jìn)行了描述。為了獲得微柱DNA制備的 描述，例如參見萬維網(wǎng)上的CSH協(xié)議(Protocols)(網(wǎng)址為http//www. cshprotocols. org/)或維基網(wǎng)(Wikipedia)位置(網(wǎng)址為 http //en. wikipedia. org/wiki/Minicolumn_ purification)。其它有用的指導(dǎo)為Protein analysis and purification :henchton techniques (蛋白質(zhì)分析禾口t屯 臺式技術(shù))，Ian M Rosenberg, Birkhauser, Boston 2005, 2nd edpp 337—339，其描述了使用旋轉(zhuǎn)柱來實(shí)現(xiàn)緩沖液交換；Affinity Chromatography :Methods and Protocols (親禾口層析方法禾口袖、議), Michael Zachariou, Springer, New York, 2007, pp. 156-157，其描述了使用旋轉(zhuǎn)柱并通過 離心機(jī)以及通過真空對細(xì)胞裂解液進(jìn)行親和純化；Hoyt PR, Doktycz MJ, Warmack RJ, Allison DP. ， Spin-columnisolation of DNA-protein interactions from complex protein mixtures forAFM imaging. (來自復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物的DNA-蛋白質(zhì)相互作用的旋轉(zhuǎn)柱分離以用于AFM成像)， Ultramicroscopy. 2001 Jan ；86 (1-2) :139-43 ；以及Nickoloff JA, Sepharose spin column chromatography (瓊月旨糖方寵轉(zhuǎn)柱層 析).A fast, nontoxic replacement for phenol:chloroformextraction/ethanol precipitation (苯酚的快速、無毒替換氯仿抽取/乙醇沉淀).Mol Biotechnol. 1994Feb ； 1(1) :105-8.通常，為了獲得適當(dāng)?shù)姆蛛x，必須對旋轉(zhuǎn)柱裝置在搖擺斗型的旋轉(zhuǎn)器中進(jìn)行離心 操作，從而阻止介質(zhì)傾斜以及使分離過程不正常。當(dāng)分離介質(zhì)在定角旋轉(zhuǎn)器中旋轉(zhuǎn)時，分離 介質(zhì)變得扭曲或變得傾斜，并且應(yīng)用的樣本材料和液體經(jīng)歷各種分離路徑長度或穿過柱的 溝道效應(yīng)(channeling)，并且位于傾斜的介質(zhì)的較低一面的樣本材料經(jīng)歷短的分離路徑， 而位于斜面的高端處的樣本材料經(jīng)歷較長的分離路徑。應(yīng)用的樣本材料的這種性態(tài)與良好 的分離性能沖突。理想地，如在層析理論和實(shí)踐中所公知的那樣，分離介質(zhì)在分離介質(zhì)的整 個直徑上以及沿著分離介質(zhì)的長度或深度應(yīng)具有相似的有效分離路徑；然而，分離路徑的 溝道效應(yīng)或顯著歪曲極大地?fù)p害、顯著地改變以及不利地影響了分離過程的性能。因此，需 要更方便、有效率且有效的旋轉(zhuǎn)柱裝置，其克服當(dāng)前旋轉(zhuǎn)柱裝置的溝道效應(yīng)、特殊離心機(jī)旋 轉(zhuǎn)器、居中樣本裝載、和單一用途的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供了一種旋轉(zhuǎn)柱組件，其包括旋轉(zhuǎn)柱裝置，旋轉(zhuǎn) 柱裝置包括1)柱，柱具有內(nèi)部直徑和上開口，以及幻下端部，下端部包含流出口，其中流 出口包括開口，開口足夠小以阻擋或阻止固體或顆粒物質(zhì)從旋轉(zhuǎn)柱裝置離開，但是開口足 夠大以允許流出液體通過；分離介質(zhì)，分離介質(zhì)包含在旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)，分離介質(zhì)具有上表 面；以及剛性多孔過濾器，剛性多孔過濾器置于旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)并且位于分離介質(zhì)上方且與 柱的分離介質(zhì)的上表面緊密接觸，多孔過濾器具有約等于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部直徑的直徑以及大 于柱內(nèi)部直徑一半的高度。在一個實(shí)施方式中，剛性多孔過濾器的高度約等于柱內(nèi)部直徑。在優(yōu)選的實(shí)施方 式中，剛性多孔過濾器具有足夠的撓性以在離心分離過程中維持其形狀。在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式中，剛性多孔過濾器包括選自纖維素、醋酸纖 維素、硝化纖維、聚乙烯、尼龍和Teflon 的纖維。在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的另一實(shí)施方式中， 剛性多孔過濾器包括選自塑料、陶瓷和金屬的燒結(jié)的材料。在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式中，分離介質(zhì)選自交聯(lián)葡聚糖、聚丙烯酰胺、纖 維素顆粒、離子交換樹脂、二氧化硅顆粒、硅膠和親和層析介質(zhì)。在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)柱裝置包括塑料、玻璃或經(jīng)處理的紙。
在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式中，流出口包括濾網(wǎng)。在旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式中，包括介質(zhì)支撐，介質(zhì)支撐位于下端部上方 以及分離介質(zhì)下方。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，介質(zhì)支撐是聚乙烯熔塊、濾紙或膜。在一個實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)過濾器組件還包括用于收集柱流出物的收集容器。旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式包括研磨或粉化劑由陶瓷、玻璃或金屬制成的珠 子或這類珠子的組合。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，研磨或粉化劑置于剛性多孔過濾器上方。在 另一實(shí)施方式中，保護(hù)性熔塊置于研磨或粉化劑與剛性多孔過濾器之間。旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式包括蓋，蓋覆蓋旋轉(zhuǎn)柱裝置的上開口。旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式包括堵塞流出口的封閉件。旋轉(zhuǎn)過濾器組件的一個實(shí)施方式包括體積控制裝置，體積控制裝置置于旋轉(zhuǎn)控制 裝置的上開口內(nèi)以及剛性多孔過濾器上方，體積控制裝置包括a)外柱；b)基座，基座附接 于外柱下面，基座包含孔，其中基座中的孔在正常重力下由于表面張力作用阻止或防止流 體流動，但是在較高的重力或其它力下允許流體流過孔；c)中空內(nèi)圓筒，中空內(nèi)圓筒附接 至基座且位于外部圓筒形柱內(nèi)，內(nèi)圓筒具有高度和內(nèi)部直徑；d)第一腔，第一腔位于中空 內(nèi)圓筒內(nèi)以及基座上方并具有固定容積，其中內(nèi)圓筒的高度和內(nèi)部直徑確定固定容積；以 及e)第二腔，第二腔位于內(nèi)圓筒外但是位于外柱內(nèi)以及基座上方。在旋轉(zhuǎn)柱組件的一個實(shí)施方式中，體積控制裝置包括對液體不可滲透的剛性、惰 性材料，如金屬、玻璃、塑料或浸漬有聚合物的紙。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，體積控制裝置通過 噴射模塑并由塑料制成。一種簡單類型的旋轉(zhuǎn)柱組件包括a)旋轉(zhuǎn)柱裝置，所述旋轉(zhuǎn)柱裝置包括1)柱，柱 具有內(nèi)部直徑和上開口 ；以及幻下端部，下端部附接至柱，下端部包含流出口，其中流出口 包括開口以允許流出液體通過；以及b)剛性多孔過濾器，剛性多孔過濾器置于旋轉(zhuǎn)柱裝置 內(nèi)并位于下端部上方，多孔過濾器具有約等于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部直徑的直徑以及大于柱內(nèi)部直 徑一半的高度，其中剛性多孔過濾器包括嵌有活性炭、離子交換顆粒的纖維素或醋酸纖維 素纖維或者它們的組合。本發(fā)明的一個實(shí)施方式提供了一種單體HGR過濾器組件，該單體HGR過濾器組件 包括多個圓筒形元件，每個圓筒形元件具有彎曲的外表面，圓筒形元件包括1)第一過濾 器元件；以及2、分離介質(zhì)元件，其中，多個圓筒形元件彼此鄰近排列且通過外罩保持在一 起，所述外罩包覆圓筒形元件的彎曲的外表面。優(yōu)選地，外罩由不可滲透的材料或僅對于液 體是略微不可滲透的材料如玻璃紙或聚氯乙烯膜制成。在單體HGR過濾器組件的優(yōu)選實(shí)施 方式中，第一過濾器元件包括纖維或燒結(jié)的過濾器材料，分離介質(zhì)元件包括分離介質(zhì)或浸 漬有或涂覆有分離介質(zhì)的纖維。在單體HGR過濾器組件的一個實(shí)施方式中，多個圓筒形元 件還包括第二過濾器元件，其中，分離介質(zhì)元件鄰近第一過濾器和第二過濾器元件并位于 第一過濾器與第二過濾器元件之間。優(yōu)選地，第二過濾器元件包括纖維或燒結(jié)的過濾器材 料。另一實(shí)施方式提供了一種旋轉(zhuǎn)柱組件，該旋轉(zhuǎn)柱組件包括a)旋轉(zhuǎn)柱裝置，具有 內(nèi)部直徑和內(nèi)部半徑；以及b)插入旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)的單體HGR過濾器組件，過濾器組件具有 約等于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑以及大于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度。本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及一種將所需物質(zhì)從樣本中的其它物質(zhì)中分離的方法，該方法包括以下步驟a)提供樣本，樣本包括含有所需物質(zhì)的溶液或懸浮液；b)將樣本裝 載在包含HGR-過濾器的旋轉(zhuǎn)柱組件上；c)將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；d)向旋 轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力以驅(qū)使樣本中的流體穿過流出口并進(jìn)入收集容器；e) 從旋轉(zhuǎn)柱組件中洗提所需物質(zhì)；以及f)在收集容器中收集洗提的物質(zhì)。在優(yōu)選的實(shí)施方式 中，所需物質(zhì)是選自DNA、RNA、蛋白質(zhì)或糖蛋白的感興趣的生物分子。在另一實(shí)施方式中， 樣本包括懸浮在溶解緩沖液中的分裂的細(xì)胞或組織。在一些實(shí)施方式中，通過重力、壓力、 真空或離心作用向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在定角旋 轉(zhuǎn)器中通過離心分離作用向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力。本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及一種將感興趣的生物分子從樣本中的其它物質(zhì)中分 離的方法，該方法包括以下步驟a)提供樣本，樣本包括含有感興趣的生物分子的溶液或 懸浮液；b)獲取包含研磨或粉化劑的旋轉(zhuǎn)柱組件；c)在旋轉(zhuǎn)柱組件中將樣本與研磨或粉化 劑混合；d)將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；e)向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的 力以驅(qū)使樣本中的流體穿過流出口并進(jìn)入收集容器；e)從旋轉(zhuǎn)柱組件中洗提感興趣的生 物分子；以及f)在收集容器中收集洗提的感興趣的生物分子。在該方法的一個實(shí)施方式 中，混合步驟包括在將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中之前或之后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)柱組件的機(jī) 械攪拌。一個實(shí)施方式提供了一種套件，該套件包括a)旋轉(zhuǎn)柱組件；以及b)用于分離或 純化過程中的至少一種或多于一種試劑，試劑選自溶解緩沖液、沖洗緩沖液、洗提緩沖液和 用于制備這些緩沖液的原液。另一實(shí)施方式提供了一種套件，該套件包括a) —個或多于一個旋轉(zhuǎn)柱裝置，旋 轉(zhuǎn)柱裝置具有內(nèi)部直徑和內(nèi)部半徑；以及b) —個或多于一個單體HGR過濾器組件，過濾器 組件具有約等于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑以及大于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度。


通過以下描述、所附的權(quán)利要求書、以及附圖，可以更好地理解本發(fā)明的這些和其 它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出旋轉(zhuǎn)過濾器組件的實(shí)施方式；圖2示出包含粉化或研磨劑的旋轉(zhuǎn)過濾器組件的實(shí)施方式；圖3示出旋轉(zhuǎn)過濾器組件的另一簡單的實(shí)施方式；圖4描繪了將圓筒形過濾器和分離介質(zhì)部件進(jìn)行組裝以生產(chǎn)單體HGR過濾器組 件；圖5示出用于對輸送至旋轉(zhuǎn)柱組件表面的流體的體積進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置；圖6示出通過使用旋轉(zhuǎn)過濾器組件分離的核糖體RNA的存在的凝膠電泳指示；以 及圖7示出質(zhì)粒DNA分離以及用于Bam HI分解的分離的適合度的凝膠電泳指示。
具體實(shí)施例方式如本公開中所使用的那樣，除非上下文另有所指，否則用語“comprise (包括)”及 該用語的變形如“comprisingWomprises”、和“comprised”并不旨在排除其它添加、部件、物品或步驟。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用本文中被稱為HGR-過濾器(其中HGR代表高度(Height)大 于greater than)或等于直徑(Eadius))的剛性多孔過濾器或熔塊使得旋轉(zhuǎn)柱能夠被用 在搖擺斗(swing bucket)型旋轉(zhuǎn)器或者不產(chǎn)生分離材料傾斜或其它扭曲的定角(fixed type)型旋轉(zhuǎn)器中，其中，剛性多孔過濾器或熔塊置于在旋轉(zhuǎn)柱分離或填充(packing)介質(zhì) 上方且與旋轉(zhuǎn)柱分離介質(zhì)的上表面緊密接觸。這種過濾器應(yīng)具有等于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部直徑 的直徑，且應(yīng)具有大于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部柱直徑一半或大于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部半徑的高度。此外， HGR-過濾器提供這樣的穿過分離介質(zhì)的液體流，與不具有該HGR-過濾器的旋轉(zhuǎn)柱或具有 高度較短的熔塊的那些旋轉(zhuǎn)柱相比，該液體流更平行于離心力。此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)這種裝置可被配置成在位于上述HGR-過濾器上方的區(qū)域中 實(shí)現(xiàn)樣本分裂(disruption)，這樣例如可便于多核苷酸或蛋白質(zhì)與細(xì)胞或組織分離，例如 在用于臨床、調(diào)查性研究、質(zhì)量控制或其它形式的分析的樣本準(zhǔn)備中節(jié)省大量的樣本準(zhǔn)備 時間和費(fèi)用并且顯著地降低復(fù)雜的操作。此外，從柱洗提樣本的裝置除了利用離心分離之外還可利用重力、壓力或真空應(yīng) 用，來捕獲、沖洗、洗提或以其它方式從本文公開的HGR-裝置重新獲得所需的樣本材料，因 此獨(dú)自地提供用途比其它旋轉(zhuǎn)柱裝置或傳統(tǒng)的柱形裝置利用范圍都要廣泛的裝置。重要的是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了 HGR-裝置的其它有用的配置，將在以下公開中對此更詳 細(xì)地進(jìn)行描述。圖1示出本文被稱為旋轉(zhuǎn)柱組件的本發(fā)明的一個實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的旋 轉(zhuǎn)柱組件包括若干部件，其中包括被稱為旋轉(zhuǎn)柱裝置10的裝置，旋轉(zhuǎn)柱裝置10包括由塑 料、玻璃或處理過的紙制成的柱，該柱具有上開口 11和下端部18，下端部具有流出口 17，流 出口 17阻擋或阻止固體物質(zhì)或顆粒物質(zhì)離開但允許流出液體通過。通常該裝置包含介質(zhì) 支撐16如熔塊，介質(zhì)支撐16安裝在裝置的底端上方支撐以進(jìn)一步防止分離介質(zhì)從旋轉(zhuǎn)柱 裝置10中失去。該裝置還包含位于柱內(nèi)的分離介質(zhì)15，分離介質(zhì)15裝載于介質(zhì)支撐上方。 剛性多孔過濾器14即HGR-過濾器具有等于或大于所選旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度、以 及優(yōu)選地僅略小于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑，該過濾器插在旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)并位于填充 或過濾介質(zhì)15上方。任選地，組件還可包括用于封住上開口的蓋；以及用于流出口 17的 封閉件，防止污染物進(jìn)入或材料從旋轉(zhuǎn)柱裝置中失去。旋轉(zhuǎn)柱裝置10通常具有足以裝配在 收集容器19如1. 5-2ml的微量離心管(microfuge tube)或15_50ml的錐形離心管內(nèi)的直 徑，這種離心管用作在其中收集來自旋轉(zhuǎn)柱的流出物的收集容器19。這些部件與HGR-過濾 器的組件被稱為HGR-旋轉(zhuǎn)柱組件或被稱為HGR-裝置。還應(yīng)注意，HGR-過濾器可單獨(dú)地充 當(dāng)熔塊、過濾器或分離介質(zhì)、或者具有作為HGR-過濾器的組合的單一 HGR-過濾器中的這些 或其它功能性，下面將對此進(jìn)行描述。HGR-裝置可被配置成單一樣本裝置或被配置為并行 處理多個樣本的多孔HGR-裝置。圖2示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其可用于將材料從樣本釋放，如使細(xì)胞溶解以 釋放其組分。旋轉(zhuǎn)柱裝置20除了具有上開口 21、下端部觀和流出口 27以外，該旋轉(zhuǎn)柱裝 置從下至上還包含介質(zhì)支撐沈、分離或填充介質(zhì)25和HGR-過濾器24。旋轉(zhuǎn)柱裝置20通 常具有足以裝配在收集容器四如1. 5-2ml的微量離心管或15-50ml的錐形離心管內(nèi)的直 徑，這種離心管用作在其中收集來自旋轉(zhuǎn)柱的流出物的收集容器四。此外，位于HGR-過濾器上方的區(qū)域包含研磨或粉化劑22，如珠子，諸如由陶瓷、玻璃或金屬制成的珠子或這類珠 子的組合。在待進(jìn)行樣本分裂的實(shí)施方式中，希望保護(hù)HGR-過濾器M的上表面，以防止其 因研磨/粉化劑22的作用而侵蝕。在此情況下，HGR-過濾器M的上部由薄的保護(hù)性熔塊 23或抵抗粉化劑22作用的其它多孔材料所覆蓋，其中，粉化劑22被利用來實(shí)現(xiàn)樣本的溶解 和/或樣本的機(jī)械破壞。適合的珠子在本領(lǐng)域中是公知的，并且可選自微米至毫米尺寸的 硼硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、陶瓷顆粒如氧化鋯、二氧化硅、氧化鋁等等、或金屬球如具有各種 合金成分和金屬絲(tinsel)強(qiáng)度的不銹鋼。平均尺寸處于微米至毫米尺寸范圍內(nèi)的珠子 取決于自然成分和要分裂的樣本組分。例如，0. 5mm的氧化鋯/ 二氧化硅顆粒適用于大多數(shù) 細(xì)胞和大多數(shù)軟組織，而l_5mm的不銹鋼珠子更適用于較堅(jiān)硬的材料如植物組織，諸如谷 物、小麥、大豆等等，這種選擇在本領(lǐng)域是公知的。圖3示出旋轉(zhuǎn)柱組件的可替換實(shí)施方式，其中具有下端部38和流出口 37的旋轉(zhuǎn) 柱裝置30僅包含介質(zhì)支撐36如熔塊，安裝在裝置的底端上方支撐；以及支撐剛性多孔過 濾器34即HGR-過濾器，位于介質(zhì)支撐36的頂部上的。這種類型的旋轉(zhuǎn)柱組件還可包括 蓋31，覆蓋裝置的頂部；以及封閉件39，用于堵塞并且防止從流出口 37泄露。圖4示出本文被稱為單體HGR-過濾器組件的本發(fā)明的一個實(shí)施方式，其可插入另 一裝置如本文所述的旋轉(zhuǎn)柱裝置。單體HGR-過濾器組件40包括多個圓筒形元件，例如第 一過濾器元件42、第二過濾器元件46、以及位于第一過濾器元件與第二過濾器元件之間的 分離介質(zhì)元件44，第一過濾器元件42、第二過濾器元件46和分離介質(zhì)元件44被保持在一 起并且如通過圖4所示的滾動以用提供外罩48的薄的表面元件如玻璃紙或聚氯乙烯膜來 包覆。外罩48用于將組件保持在一起并且是不可滲透的或僅對于包含在由分離介質(zhì)捕獲 的樣本中的液體介質(zhì)是略微不可滲透的。在優(yōu)選實(shí)施方式中，第一過濾器元件42和第二過 濾器元件46包括纖維或燒結(jié)過濾器材料，分離介質(zhì)元件44包括分離介質(zhì)或纖維，其中纖維 浸漬有或涂有分離介質(zhì)，如交聯(lián)葡聚糖、纖維素顆粒、離子交換樹脂、硅石顆?；蚋鞣N類型 的硅膠或親和層析介質(zhì)。圖5示出體積控制裝置50的俯視圖，體積控制裝置50用于對輸送至旋轉(zhuǎn)柱組件 的上表面和中心處的流體的體積進(jìn)行調(diào)節(jié)。體積控制裝置可置于位于剛性多孔過濾器頂部 的旋轉(zhuǎn)控制裝置的上開口內(nèi)。體積控制裝置50包括較大的外柱51和基座56，在基座56中 具有小孔或小開口 52，在正常重力下，小孔或小開口 52由于表面張力作用而阻擋或防止流 體流動，但是在較高的重力載荷或其它力下，小孔或小開口 52允許流體流過開口 52。內(nèi)中 空圓筒53附接于基座56并安置在該外圓筒形柱51內(nèi)，內(nèi)中空圓筒53的高度和內(nèi)部直徑 確定固定體積的流體。如果過量流體被輸送至在中空內(nèi)圓筒53和基座56內(nèi)限定的第一腔 54,則該過量流體可溢出并保留在由內(nèi)圓筒53的壁、外柱51和基座56限定的第二腔55內(nèi)， 而不被輸送至旋轉(zhuǎn)柱組件的上表面，并且僅處于第一腔討中的流體可經(jīng)過下開口 52而到 達(dá)接收旋轉(zhuǎn)柱組件上。體積控制裝置包括對液體不可滲透的剛性、惰性材料，如金屬、玻璃、 塑料或浸漬有聚合物的紙。體積控制裝置50的優(yōu)選實(shí)施方式通過噴射模塑并由塑料制成。用于HGR-裝置的旋轉(zhuǎn)柱裝置的選擇通常，旋轉(zhuǎn)柱裝置包括由塑料、玻璃等構(gòu)成的柱，其中塑料通常是聚合物如聚乙 烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯。旋轉(zhuǎn)柱裝置通常具有足以裝配在收集容器如1.5-2ml的 微量離心管或15-50mil的錐形離心管內(nèi)的直徑，這種離心管用作在其中收集來自旋轉(zhuǎn)柱的流出物的容器。上開口通常在旋轉(zhuǎn)柱的整個長度上具有同一直徑；然而，旋轉(zhuǎn)柱的下端部 通常具有通道，該通道基本上小于旋轉(zhuǎn)柱的本體的直徑，并且該通道用作從旋轉(zhuǎn)柱流出的 流體用的排出口或排放口。旋轉(zhuǎn)柱的下端部用作多孔熔塊、過濾器或其它支撐的支撐，該熔 塊、過濾器或其它支撐允許流出流體從其中經(jīng)過但是能夠保留且阻擋或防止顆粒或凝膠分 離介質(zhì)從旋轉(zhuǎn)柱中經(jīng)過或離開。一些柱具有上熔塊，而許多柱則沒有。適用于生產(chǎn)根據(jù)本公 開的HGR-裝置用的空的旋轉(zhuǎn)柱裝置可在商業(yè)上從各種來源獲得，來源諸如Thermo-Fisher Scientific(ffaltham, MA)> Sigma Aldrich(Saint Louis, MO)、Axygen Biosciences (Union City, CA)，BioRad (Hercules, CA)，Pierce Chemical Co (Rockford, IL)、以及其它供應(yīng)商。旋轉(zhuǎn)柱裝置可選自各種尺寸的柱內(nèi)容積，從約200 μ 1至幾十毫升的柱內(nèi)容積。優(yōu) 選地，旋轉(zhuǎn)柱裝置的流出口應(yīng)具有折斷(snap off)突起或一些其它端部封閉件以防止液體 或材料從位于其基座處的流出孔不慎失去，并且旋轉(zhuǎn)柱裝置的流出口還應(yīng)具有用于裝置上 面的蓋或其它封閉件來同樣地防止材料從柱中失去。這種突起或封閉件還將裝置的不慎污 染或其它污染降至最低。旋轉(zhuǎn)柱裝置的下部可具有熔塊或其它多孔或半透支撐材料，如半 透膜、網(wǎng)或?yàn)V紙，其用作將分離或過濾介質(zhì)保留在組裝的旋轉(zhuǎn)柱內(nèi)并且當(dāng)柱受到適當(dāng)?shù)碾x 心力即壓力或真空作用時允許液流從中通過，以使流體移動經(jīng)過柱并離開該柱且進(jìn)入收集 裝置。例如，一標(biāo)準(zhǔn)熔塊材料為具有20μπι的孔尺寸的1.5mm厚的疏水性聚乙烯。在另一 實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)柱不是如上述的單一的管，而是具有多孔形式，其適合與作為收集容器具 有96孔或384孔板一起使用。這種旋轉(zhuǎn)過濾器板可廣泛地獲得，其可在每個板孔中容許小 容積，如ΙΟμΙ直至以幾十毫升計(jì)的相當(dāng)大的容積。在該實(shí)施方式中，孔可具有圓形、正方 形、矩形橫截面形狀或具有其它橫截面形狀。旋轉(zhuǎn)柱的前述選擇方面也應(yīng)用于這種多孔形 式。用于HGR-裝置的分離或過濾介質(zhì)的選擇分離介質(zhì)可選自本領(lǐng)域中公知的各種材料并且取決于裝置使用所采取的純化類 型。在各實(shí)施方式中，該介質(zhì)可包括交聯(lián)葡聚糖如Sephadex 系列(GE Health Care ； Cardiff, United Kingdom)、聚丙烯酰胺如BioGel 系列(BioRad)、纖維素顆粒、離 子交換樹月旨如 Amberlite ((Rhom and Haas Chemicals, LLC ；Philadelphia, PA)、
Dowex (Dow Chemical Company ；Midland, MI)以及可在商業(yè)上從各分銷商和經(jīng)銷
商獲得的其它。在其它實(shí)施方式中，各種類型的二氧化硅顆?；蚬枘z或親和層析介質(zhì)可被 用作HGR-裝置用的分離或過濾介質(zhì)，這種介質(zhì)和用途在本領(lǐng)域中是公知的?？梢允菇橘|(zhì)預(yù) 膨脹并將其添加至旋轉(zhuǎn)柱裝置，或更優(yōu)選地將介質(zhì)干燥地添加至柱并在現(xiàn)場通過添加適合 的膨脹劑來使其膨脹，例如添加諸如用于Sephadex 材料的水，這種過程對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說是公知的。用于HGR-裝置的HGR-過濾器的選擇本公開的HGR-過濾器應(yīng)為多孔的但卻具有足夠剛性，從而在相關(guān)的純化、分離、 脫鹽或物質(zhì)的緩沖液/溶劑交換的過程中可能施加任意范圍的壓力、真空力、離心力或重 力情況下保持其形狀。優(yōu)選地，剛性多孔HGR-過濾器具有充分撓性，從而在施加約1，OOOxg 至約12，OOOxg或更多的離心力的情況下保持其形狀。用于HGR-過濾器的適合的材料包括纖維，該纖維包括纖維素、醋酸纖維素、硝酸 纖維素、聚乙烯、尼龍、特氟綸 等等。在另一實(shí)施方式中，HGR-過濾器包括燒結(jié)的材料如塑料、陶瓷或金屬等等。HGR-過濾器可以被制造以使得纖維相對于HGR-過濾器的軸線 以圓形、平行、垂直、螺旋形或隨機(jī)排列。在某些實(shí)施方式中，HGR-過濾器可在其尺寸上 浸漬有分離介質(zhì)，如離子交換樹脂或顆粒、二氧化硅顆粒；親和分離介質(zhì)，諸如，例如涂 覆有抗生蛋白鏈球菌的顆粒；以及凝膠滲透介質(zhì)，如交聯(lián)葡聚糖 ,等等。在其它實(shí)施方 式中，HGR-過濾器材料的表面被改變以通過以下來提供分離功能性例如涂覆或衍生化 (derivatization)如親水涂層或疏水涂層來給予這樣的功能性；或者將親和配體如生物 素或鏈球菌附接至HGR-過濾材料表面。在一個實(shí)施方式中，HGR-過濾器可通過纖維素或 醋酸纖維素過濾器來準(zhǔn)備，其中纖維素或醋酸纖維素過濾器常常用作香煙過濾嘴并且可在 幾個品牌下獲得，如Rayo，Escort, Joker，或由Imperial Tobacco及其子公司如美國的 Robert Burton Associates Ltd.或其它供應(yīng)商提供的其它品牌。Filrona(Richmond，VA) 廣泛地提供這種過濾器并且包括具有嵌入材料如活性炭、離子交換顆粒及其組合的一些過 濾器，其例如作為Cavatec 過濾器等等進(jìn)行銷售。這種過濾器的預(yù)期用途是從香煙煙霧 中去除顆粒和其它不良物質(zhì)，以從煙霧中去除或減少許多不良物質(zhì)如致癌物中的一些。在 本公開中，這些過濾器的應(yīng)用是一種新用途，并且以發(fā)明人所知的極限，是制造商不曾預(yù)料 到的。此外，表面活化纖維和塑料材料也可從Filtrona或其子公司或部門以及其它銷售商 處獲得。用于HGR-過濾器準(zhǔn)備的適合的材料如具有塑料成分的燒結(jié)、編織或壓縮的材料等 等也可從Filtrona或Porex Technologies (Fairburn, GA)或其它銷售商處獲得。用于HGR-裝置生產(chǎn)的HGR-過濾器的尺寸特征是，HGR-過濾器的高度等于或大于 上面記載的所選擇旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部尺寸的徑向尺寸。此外，HGR-過濾器的直徑僅略小于 所選擇旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑。HGR-過濾器可被準(zhǔn)備成使得其尺寸符合大于或等于所選擇 旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度并且具有約等于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑。在另一實(shí)施 方式中，在HGR-過濾器用于多孔板如96孔或384孔板配置中的情況下，對于圓形孔的尺寸 考慮與對于上述的柱的尺寸考慮相同。然而，當(dāng)多板的孔的橫截面為方形、矩形或六角形等 等時，則HGR-過濾器的高度優(yōu)選地等于或大于孔的橫截面尺寸的最短側(cè)的高度，HGR-過濾 器的橫截面與其要置入的孔的橫截面的尺寸和形狀實(shí)質(zhì)上匹配或緊密地對應(yīng)。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，HGR-過濾器要么包覆有不滲透或滲透的涂層或?qū)尤缰?密的紙或塑料要么包覆有聚合物涂層，該聚合物涂層關(guān)于其表面特性可以是疏水的或親水 的，其中涂層應(yīng)用在HGR-過濾器外表面上，并且HGR-過濾器的外表面關(guān)于其在旋轉(zhuǎn)柱裝置 內(nèi)的對準(zhǔn)方面大體上平行于過濾器的長軸或豎直軸。例如，在HGR-過濾器為圓筒形的實(shí)施 方式中，圓筒形HGR-過濾器的彎曲表面包覆有不滲透或滲透的涂層，而位于HGR-過濾器的 頂部和底部的平坦表面則維持沒有涂層。用以生產(chǎn)和使用HGR-裝置的部件的組裝根據(jù)上述討論的標(biāo)準(zhǔn)并且根據(jù)待處理樣本的體積和匹配的收集裝置選擇旋轉(zhuǎn)柱 裝置，該匹配的收集裝置適合于對HGR-裝置和預(yù)期從待制造的HGR-裝置中收集的具有期 望流出體積的流體進(jìn)行保持。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，HGR-過濾器應(yīng)具有大致等于旋轉(zhuǎn)柱的 內(nèi)部直徑的直徑。該HGR-過濾器應(yīng)具有大于柱內(nèi)部直徑0. 5倍或者等于或大于旋轉(zhuǎn)柱裝 置的內(nèi)部半徑的高度或長軸。在一個實(shí)施方式中，HGR-過濾器用于穩(wěn)定下面的柱填充或分 離介質(zhì)，特別是當(dāng)其用在定角離心機(jī)旋轉(zhuǎn)器中時，從而當(dāng)介質(zhì)在該裝置中旋轉(zhuǎn)時防止該介 質(zhì)傾斜。在另一實(shí)施方式中，HGR-過濾器用作預(yù)濾網(wǎng)(pre-screen)以去除可能阻擋流過柱填充/分離介質(zhì)的顆粒或其它物質(zhì)。HGR過濾器可選自多種材料，如纖維素纖維、醋酸纖 維素纖維、塑料纖維，其可由燒結(jié)的材料如塑料、陶瓷、玻璃或金屬來準(zhǔn)備，此外，其還可具 有包括上述材料的網(wǎng)狀材料。HGR-過濾器可具有成固定定向如平行于長軸、垂直于長軸或 者相對于長軸線為螺旋的纖維，或者過濾器的材料或纖維可具有隨機(jī)定向，這種選擇和配 置可取決于裝置的預(yù)期用途和目的來選擇。HGR-裝置的幾個寬泛的實(shí)施方式使可能的，例如，旋轉(zhuǎn)柱裝置在其底部具有熔塊， 而其上方的空間填充有部分填充裝置的分離介質(zhì)，HGR-過濾器插在分離介質(zhì)的頂部。在準(zhǔn) 備HGR-裝置的另一實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)柱不具有任何熔塊，并且HGR-過濾器插入以與旋轉(zhuǎn)過 濾器裝置的底面接觸。在HGR-裝置的另一實(shí)施方式中，HGR-過濾器插入可其底部具有或 不具有熔塊的旋轉(zhuǎn)柱中，分離介質(zhì)填加在HGR-過濾器上方，另一 HGR-過濾器插在分離介質(zhì) 的頂部，從而形成了分離介質(zhì)位于兩個HGR-過濾器之間的夾層形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本 公開的教導(dǎo)中可容易地想到，HGR-裝置的許多其它實(shí)施方式隨HGR-過濾器和分離或溶解 (Iysing)介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)的組裝順序而變化。使用方法包含剛性多孔HGR過濾器的旋轉(zhuǎn)柱組件的使用在用于將所需物質(zhì)從其它物質(zhì)中 分離或純化的層析過程中提供了許多優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)所需物質(zhì)是包含在細(xì)胞或組織內(nèi)的生 物分子如DNA、RNA、蛋白質(zhì)或糖蛋白時。過濾器的剛性和尺寸允許離心分離過程使用定角 旋轉(zhuǎn)器。此外，過濾器能夠用作截留顆粒物質(zhì)的預(yù)過濾(screen)，允許在單一裝置中執(zhí)行樣 本準(zhǔn)備和隨后的層析步驟，避免在樣本裝載至分離介質(zhì)之前還需要準(zhǔn)備樣本的附加預(yù)處理 步驟。此外，旋轉(zhuǎn)過濾器組件的包括粉化劑如玻璃珠的實(shí)施方式允許在同一裝置中進(jìn)行細(xì) 胞或組織的破壞和或溶解，無需附加的耗時步驟來準(zhǔn)備用于分離的樣本。本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及將所需物質(zhì)從樣本中的其它物質(zhì)中分離的方法，包括 以下步驟a)提供樣本，該樣本包括含有所需物質(zhì)的溶液或懸浮液；b)將樣本裝載在包含 HGR-過濾器的旋轉(zhuǎn)柱組件上；c)將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；d)向旋轉(zhuǎn)柱組件和 收集容器施加充分的力以驅(qū)使樣本中的流體穿過流出口并進(jìn)入收集容器；e)從旋轉(zhuǎn)柱組 件中洗提所需物質(zhì)；以及f)在收集容器中收集洗提的物質(zhì)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所需物 質(zhì)是感興趣的生物分子如DNA、RNA、蛋白質(zhì)或糖蛋白。在另一實(shí)施方式中，樣本包括懸浮在 溶解緩沖液中的分裂的細(xì)胞或組織。在一些實(shí)施方式中，通過重力、壓力、真空或離心作用 向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過定角旋轉(zhuǎn)器中的離心 作用向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力。本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及將感興趣的生物分子從樣本中的其它物質(zhì)中分離的 方法，其包括以下步驟a)提供樣本，該樣本包括含有感興趣的生物分子的溶液或懸浮液； b)獲取包括研磨或粉化劑的旋轉(zhuǎn)柱組件；c)在旋轉(zhuǎn)柱組件中將樣本與研磨或粉化劑混合； d)將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；e)向旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力以驅(qū) 使樣本中的流體穿過流出口并進(jìn)入收集容器；e)從旋轉(zhuǎn)柱組件中洗提感興趣的生物分子； f)在收集容器中收集洗提的感興趣的生物分子。在方法的一個實(shí)施方式中，混合步驟包括 在將旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中之前或之后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)柱組件的機(jī)械攪拌。可通過在存在適合的緩沖液或提取液的情況下將樣本裝載至柱中的上部空間中 來實(shí)現(xiàn)樣本的分裂。例如，適合的緩沖液或提取液可包括洗滌劑，如0. 的十二烷基硫酸鈉或Trition xioo、Zonal 含氟-表面活性劑或類似；適合的緩沖劑，如Tris或MOPS 或磷酸鹽緩沖鹽水；提供從0-14的適合PH的PH調(diào)節(jié)劑，如10-500mM的NaOH ；或一些示例 中的強(qiáng)離液劑，如飽和的或六摩爾的硫氰酸胍，用于細(xì)胞如植物物質(zhì)、組織或細(xì)菌培養(yǎng)液、 活檢標(biāo)本或整個組織的分裂，其可能通過或可能沒有通過試劑如福爾馬林來保存。根據(jù)目 的對這種溶解劑進(jìn)行選擇，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。通過以下實(shí)現(xiàn)溶解向柱頂添加封閉件以防止材料從柱中離出；以及以充分的力 進(jìn)行柱的機(jī)械攪拌來將樣本與溶解劑混合；以及以充分的力使試劑與珠子溶解以分裂樣 本，將其組成成分釋放至周圍的介質(zhì)，因此產(chǎn)生了樣本和介質(zhì)以及珠子的實(shí)質(zhì)上均勻的混 合懸浮液。可通過渦旋(vortexing)、搖擺、振動或聲波降解或渦旋、搖擺、振動和聲波降解 的組合來實(shí)現(xiàn)機(jī)械攪拌，這些手段對本領(lǐng)域中的從業(yè)者是公知的。在將端蓋或封閉件從裝 置如試管或其它適合的收集裝置的排出口移除之后，通過將HGR-裝置置于適合的接收器 支撐裝置中來獲取溶解的樣本成分。將組裝的HGR-裝置和收集裝置插入適合于容納組裝 的裝置的尺寸的離心機(jī)旋轉(zhuǎn)器，并且以適合于迫使流體穿過柱以離開柱并進(jìn)入接收裝置的 速度對進(jìn)行組裝的HGR-裝置和收集裝置進(jìn)行離心作用。HGR-裝置中的分離介質(zhì)可確定溶解產(chǎn)物的哪些成分可從處理中被回收，例如，如 果使用凝膠滲透分離介質(zhì)，則通常小分子將被HGR-裝置保留，而可溶解的較大的且較高分 子質(zhì)量的內(nèi)容物將被收集在排放至收集裝置中的流出物中。親和層析常常用于選擇性地將獨(dú)特的物質(zhì)從非常復(fù)雜的混合物如表示的 (expressed)或克隆的蛋白質(zhì)中分離，其中表示的(expressed)或克隆的蛋白質(zhì)來自其可 被表示的細(xì)胞，并且該實(shí)踐和用于純化的方法是本領(lǐng)域的從業(yè)者公知的。通過在本申請中 所述的旋轉(zhuǎn)柱中包括適當(dāng)?shù)幕蚝线m的親和基質(zhì)作為分離介質(zhì)或者與其它介質(zhì)相結(jié)合，具體 的物質(zhì)可選自混合物的其它成分，其中這些物質(zhì)是可在該混合物中發(fā)現(xiàn)。例如，分離介質(zhì)可 包括涂覆有蛋白A的珠子，所需物質(zhì)為IgG，其能夠通過固定化蛋白A結(jié)合在本申請中所記 載的旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)。對裝置應(yīng)用含有免疫球蛋白的血清以及其隨后通過裝置的處理將導(dǎo)致 應(yīng)用的IgG被蛋白A親和基質(zhì)保留在柱中。在不釋放結(jié)合的IgG但去除殘余的血清成分的 條件下進(jìn)行附加的沖洗，之后應(yīng)用緩沖液來釋放結(jié)合的IgG，提供了將濃縮的IgG部分從血 清中分離的簡單方法。與本領(lǐng)域中公知的類似，蛋白質(zhì)可用各種標(biāo)簽或信息基團(tuán)選擇性地 表示以便于其純化。例如，包括六配組氨酸標(biāo)簽序列(motif)的蛋白質(zhì)編碼序列可被克隆 并被表示在細(xì)胞中。所表示的六配組氨酸標(biāo)簽的蛋白可由所述的旋轉(zhuǎn)柱裝置捕獲，其中該 旋轉(zhuǎn)柱裝置包含六配組氨酸金屬親和樹脂珠子，而干擾或非結(jié)合(unbound)材料被沖走， 然后，所需的六配組氨酸標(biāo)簽的蛋白可被洗提且以高濃縮形式被收集。同樣地，糖基化蛋白 或碳水化合物或多糖可類似地通過使用如本文所述的親和裝置來獲取。套件在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，提供了一種套件，其包含旋轉(zhuǎn)柱組件以及用于所需 物質(zhì)的分離中的一種或多于一種試劑，如溶解緩沖液、沖洗緩沖液、洗提緩沖液或用于制備 這些緩沖液的原液。在另一實(shí)施方式中，提供了一種套件，其包括a)具有內(nèi)部直徑和內(nèi)部半徑的一個 或多個旋轉(zhuǎn)柱裝置；以及b) —個或多個單體HGR過濾器組件，過濾器組件具有約等于旋轉(zhuǎn) 柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑以及大于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度。
除了上述的各實(shí)施方式外，下面的示例將說明通過本公開的HGR-裝置和HGR-過 濾器對象所實(shí)現(xiàn)的與目前通常使用的那些相比的對旋轉(zhuǎn)柱的改進(jìn)的效用。示例 1本公開的旋轉(zhuǎn)柱的各實(shí)施方式的準(zhǔn)備從AXygen(Uni0n City, CA)取得空的旋轉(zhuǎn)柱，例如AxySpin 微型旋轉(zhuǎn)柱，或從 Pierce Chemical Company (Rockford, IL)取得空的旋轉(zhuǎn)柱，例如未填充或填充的kba 800 μ 1旋轉(zhuǎn)柱。在一個實(shí)施方式中，hgr-裝置根據(jù)前述的公開準(zhǔn)備如下。從AXygen(Uni0n City, CA)取得8個旋轉(zhuǎn)柱，即AxySpin 微型，并通過使用已在水中膨脹整夜的666 μ 1的 Sephadex g-50 (在水中以體積計(jì) 80%的固體，并具有ο. ι%的疊氮化鈉作為防腐劑) 來填充。允許Sephadex 懸浮液在每個旋轉(zhuǎn)柱中沉淀 ι小時，然后將包括0. 5cm的Rayo 醋酸纖維素香煙過濾嘴(Uptown' s Smoke Shop ；Nashville, TN)的hgr-過濾器與每個柱 中的Sephadex 層的上表面接觸放置。過濾器吸收了Sephadex 上方的液體，并且用作 吸收和/或擴(kuò)散屏障來限制接下來在離心分離之前添加至旋轉(zhuǎn)柱的液體滲透。例如，對于 將質(zhì)粒DNA從細(xì)胞培養(yǎng)物中分離而言，該實(shí)施方式是有用的，并且該實(shí)施方式由圖1表示。在另一實(shí)施方式中，hgr-裝置根據(jù)前述的公開準(zhǔn)備如下。從Axygen Biosciences (Union City, CA)取得旋轉(zhuǎn)柱，即AxySpin 微型柱，并通過使用已在水中膨脹 整夜的400 μ 1的Sephadex g-50(在水中以體積計(jì) 80%的固體，并具有ο. ι%的疊氮 化鈉作為防腐劑)來填充。允許Sephadex 懸浮液在每個旋轉(zhuǎn)柱中沉淀 ι小時，然后， 將包括0. 5cm的Rayo醋酸纖維素香煙過濾嘴(Uptown' s Smoke Shop ；Nashvilie, TN)的 hgr-過濾器與每個柱中的Sephadex 層的上表面接觸放置。過濾器吸收了Sephadex 上方的液體，并且用作吸收和/或擴(kuò)散屏障來限制接下來在離心分離之前添加至旋轉(zhuǎn)柱 的液體滲透。接下來，將0.5克的0.5mm氧化鋯/ 二氧化硅珠子(BioSpec Products ； Bartlesville, 0K)添加至每個旋轉(zhuǎn)柱中的HGR-過濾器頂部以用作機(jī)械溶解輔助。在另一實(shí)施方式中，HGR-裝置根據(jù)前述的公開準(zhǔn)備如下。從Axygen Biosciences (Union City, CA)取得旋轉(zhuǎn)柱，即AxySpin 微型柱，然后，將包括2. Ocm的fciyo 醋酸纖維素香煙過濾嘴(Uptown' sSmoke Shop ；Nashville, TN)的HGR-過濾器與每個柱 中的下部熔塊的上表面接觸放置，并且圖3中示出了該HGR-過濾器。圖1-3中示出的具有各種配置的類似的柱由填充和未填充的800 μ 1容量的kba 型旋轉(zhuǎn)柱(Pierce Chemical Company)這二者同樣成功地準(zhǔn)備。示例 2從微生物培養(yǎng)液中分離核糖體RNA大腸桿菌菌株ATCC 8739 (American Type Culture Collection ;Manassas，VA)和 葡萄球菌菌株 ATCC 12228，(American Type CultureCollection)在 100ml 的 Terrific 培養(yǎng)基(Invitrogen, Carlsbad, CA)中均發(fā)展至匯集處(conflunence)(約48小時)。 HGR-裝置根據(jù)前述的公開準(zhǔn)備如下。從Axygen(Unic)n City, CA)獲取旋轉(zhuǎn)柱，并且通過 使用已在水中膨脹整夜的400 μ 1的Sephadex G-50 (在水中以體積計(jì)80%的固體，并 具有0.1%的疊氮化鈉作為防腐劑)來填充。允許Sephadex 懸浮液在每個旋轉(zhuǎn)柱中沉淀 1小時，然后，將包括0. 5cm的Rayo醋酸纖維素香煙過濾嘴(Uptown' s Smoke Shop ； Nashville,TN)的HGR-過濾器與每個柱中的Sephadex 層的上表面接觸放置。過濾器吸 收了Sephadex 上方的液體，并且用作吸收和/或擴(kuò)散屏障來限制接下來在離心分離之 前添加至旋轉(zhuǎn)柱的液體滲透。接下來，將0. 5克的0. 5mm氧化鋯/ 二氧化硅珠子(BioSpec Products ；Bartlesville, OK)添加至每個旋轉(zhuǎn)柱中的HGR-過濾器頂部以用作機(jī)械溶解輔 助。通過將2ml的適合培養(yǎng)液移至2ml離心管并在2000xg下離心分離3分鐘，從 上述復(fù)制的兩個過夜培養(yǎng)液中獲取細(xì)胞團(tuán)塊(pellet)。將附在上層的介質(zhì)丟棄，使每 個細(xì)胞團(tuán)塊重新懸浮在500 μ L的溶解緩沖液中，該500 μ L的溶解緩沖液包括IOOmM 的 MOPS(Sigma Aldrich, Saint Louis，MO)、IOmM 的 EDTA(EMD Chemicals ；VffR ；West Chester,PA) ,1% SDS (EMD Chemicals ；VffR)、5mM 的 DTT (Amresco)、0· 5% 的防沫劑 A(Sigma Aldrich)、0· 5 % 的防沫劑 Y(Sigma Aldrich)、pH 為 7. 0-7. 2 的 50 μ M 的金精三羧酸 (aurinetricarboxylic acid) (SigmaAldrich)。然后，將溶解緩沖液中的細(xì)胞懸浮轉(zhuǎn)移至 該示例中的上述HGR-裝置的上部存貯區(qū)域，并且都通過旋轉(zhuǎn)柱設(shè)有的蓋封蓋，使位于旋 轉(zhuǎn)柱末端的流出物封閉件不被觸碰。然后，將這些裝載的HGR-裝置置于脈沖渦旋混合器 (Pulsing Vortex Mixer) (ThermoFisher Scientific ；ffaltham,MA)中，并且通過使用 3000 的“脈沖(pulse)”設(shè)定處理10分鐘。然后，將蓋移除并向每個渦旋的HGR-裝置添加pH為 5. 2的50 μ 1的400mM乙酸鉀緩沖液，重新應(yīng)用蓋，然后對HGR-裝置進(jìn)行短暫的渦旋來混 合，并將HGR-裝置置于環(huán)境溫度( 23°C )下培養(yǎng)3分鐘。在每個HGR-裝置的末端將流 出物封閉件破壞，然后將裝置的每一個都插入75mm的聚碳酸酯收集管中，然后將該收集管 裝載至配備有C1015定角旋轉(zhuǎn)器(Beckman Coulter ；FuIlerton, CA)的Allegra 離心機(jī)的 定角旋轉(zhuǎn)器中，并且在1500xg條件下離心分離2分鐘?？梢园l(fā)現(xiàn)，柱中液體的全部并未被轉(zhuǎn) 移至收集管。因此，將旋轉(zhuǎn)柱和收集管組件在1500xg條件下離心分離附加的2分鐘，然后 在300xg條件下進(jìn)行附加的離心分離3分鐘，此時，可以發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)柱中的所有可見液體都轉(zhuǎn) 移至收集管中，并且對于葡萄球菌復(fù)制品而言回收約500μ 1，對于大腸桿菌樣本復(fù)制品而 言回收約700 μ 1。然后，將旋轉(zhuǎn)柱轉(zhuǎn)移至新的收集管，將100 μ 1的pH為 6. 8的IOmM檸 檬酸鈉添加至每個旋轉(zhuǎn)柱，然后在3000xg條件下進(jìn)行離心分離5分鐘，這導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上回收 了應(yīng)用至每個柱的全部100 μ 1緩沖液體積。使用Lonza RNA閃膠系統(tǒng)(Lonza ；Rockland, ME)并遵循制造商建議且通過使用4μ 1的每個柱流出物來進(jìn)行用于核糖體RNA存在的凝 膠電泳。電泳清晰地指示從每個樣本中以及在附加的柱沖洗中存在核糖體RNA。所觀察到 的帶與來自原核細(xì)菌細(xì)胞的16S和23S核糖體RNA —致，并且還隨已知的核糖體RNA的控 制而共移。該結(jié)果指示，細(xì)胞溶解和核糖體RNA的分離可在根據(jù)本公開配備的單一管旋轉(zhuǎn) 柱裝置中進(jìn)行。通過使用Kodak凝膠邏輯成像系統(tǒng)(Kodak ；Rochester, NY)獲取凝膠的圖 像。圖6示出凝膠的結(jié)果圖像及其注解，其中，箭頭指示核糖體RNA的區(qū)域和包含在以下樣 本中的電泳道(lane)
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)柱組件，包括a)旋轉(zhuǎn)柱裝置，所述旋轉(zhuǎn)柱裝置包括1)柱，所述柱具有內(nèi)部直徑和上開口，2)下端部，所述下端部包含流出口，這里所述流出口包括開口，所述開口足夠小以阻 擋或阻止固體或顆粒物質(zhì)從所述旋轉(zhuǎn)柱裝置離開，但是所述開口足夠大以允許流出液體通 過；b)分離介質(zhì)，所述分離介質(zhì)包含在所述旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)，所述分離介質(zhì)具有上表面；以及c)剛性多孔過濾器，所述剛性多孔過濾器置于所述旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)并且位于所述分離介 質(zhì)上方且與柱的分離介質(zhì)的上表面緊密接觸，所述多孔過濾器具有約等于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部直 徑的直徑以及大于柱內(nèi)部直徑一半的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述剛性多孔過濾器的高度約等于柱內(nèi)部直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述剛性多孔過濾器具有足夠的撓性以在 離心分離過程中維持其形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述剛性多孔過濾器包括選自纖維素、醋酸 纖維素、硝化纖維、聚乙烯、尼龍和Teflon 的纖維。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述剛性多孔過濾器包括選自塑料、陶瓷和 金屬的燒結(jié)的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述分離介質(zhì)選自交聯(lián)葡聚糖、聚丙烯酰 胺、纖維素顆粒、離子交換樹脂、二氧化硅顆粒、硅膠和親和層析介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述旋轉(zhuǎn)柱裝置包括塑料、玻璃或經(jīng)處理的紙。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，這里所述流出口包括濾網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括介質(zhì)支撐，所述介質(zhì)支撐位于所述下端部 上方以及所述分離介質(zhì)下方。
10.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述介質(zhì)支撐是聚乙烯熔塊、濾紙或膜。
11.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括柱流出物收集容器。
12.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括置于所述剛性多孔過濾器上方的研磨或 粉化劑。
13.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括置于所述剛性多孔過濾器與所述研磨或 粉化劑之間的保護(hù)性熔塊。
14.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述研磨或粉化劑包括由陶瓷、玻璃或金 屬制成的珠子或這類珠子的組合。
15.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括蓋，所述蓋覆蓋所述旋轉(zhuǎn)柱裝置的上開
16.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括堵塞所述流出口的封閉件。
17.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，還包括體積控制裝置，所述體積控制裝置置于旋 轉(zhuǎn)控制裝置的上開口內(nèi)以及所述剛性多孔過濾器上方，所述體積控制裝置包括a)夕卜柱；b)基座，所述基座附接于所述外柱下面，所述基座包含孔，這里所述基座中的孔在正常 重力下由于表面張力作用阻止或防止流體流動，但是在較高的重力或其它力下允許流體流 過所述孔；c)中空內(nèi)圓筒，所述中空內(nèi)圓筒附接至所述基座且位于外部圓筒形柱內(nèi)，內(nèi)圓筒具有 高度和內(nèi)部直徑；d)第一腔，所述第一腔位于所述中空內(nèi)圓筒內(nèi)以及所述基座上方并具有固定容積，這 里所述內(nèi)圓筒的高度和內(nèi)部直徑確定固定容積；以及e)第二腔，所述第二腔位于所述內(nèi)圓筒外但是位于所述外柱內(nèi)以及所述基座上方。
18.如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述體積控制裝置包括對液體不可滲透 的剛性、惰性材料。
19.如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述體積控制裝置包括金屬、玻璃、塑料 或浸漬有聚合物的紙。
20.如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，其中，所述體積控制裝置通過噴射模塑并由塑 料制成。
21.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件，所述旋轉(zhuǎn)控制裝置具有內(nèi)容積，其中，柱內(nèi)容積 為約200 μ 1至約20ml。
22.—種旋轉(zhuǎn)柱組件，包括a)旋轉(zhuǎn)柱裝置，所述旋轉(zhuǎn)柱裝置包括1)柱，所述柱具有內(nèi)部直徑和上開口；以及2)下端部，所述下端部附接至所述柱，所述下端部包含流出口，這里所述流出口包括開 口以允許流出液體通過；以及b)剛性多孔過濾器，所述剛性多孔過濾器置于所述旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)并位于所述下端部 上方，所述多孔過濾器具有約等于旋轉(zhuǎn)柱的內(nèi)部直徑的直徑以及大于柱內(nèi)部直徑一半的高 度，這里所述剛性多孔過濾器包括嵌有活性炭、離子交換顆粒的纖維素或醋酸纖維素纖維 或者它們的組合。
23.—種單體HGR過濾器組件，包括多個圓筒形元件，每個圓筒形元件具有彎曲的外表面，圓筒形元件包括1)第一過濾器元件；以及2)分離介質(zhì)元件，這里多個圓筒形元件彼此鄰近排列且通過外罩保持在一起，所述外罩包覆圓筒形元件 的彎曲的外表面。
24.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，其中，所述外罩是不可滲透的或僅對于 液體是略微不可滲透的。
25.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，其中，所述外罩包括玻璃紙或聚氯乙烯膜。
26.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，其中，所述第一過濾器元件包括纖維或 燒結(jié)的過濾器材料。
27.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，其中，所述分離介質(zhì)元件包括分離介質(zhì)或浸漬有或涂覆有分離介質(zhì)的纖維。
28.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，多個圓筒形元件還包括第二過濾器元 件，其中，所述分離介質(zhì)元件鄰近所述第一過濾器和所述第二過濾器元件并位于所述第一 過濾器與所述第二過濾器元件之間。
29.如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，其中，所述第二過濾器元件包括纖維或 燒結(jié)的過濾器材料。
30.一種旋轉(zhuǎn)柱組件，包括a)旋轉(zhuǎn)柱裝置，具有內(nèi)部直徑和內(nèi)部半徑；以及b)插入所述旋轉(zhuǎn)柱裝置內(nèi)的如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，過濾器組件具 有約等于所述旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑以及大于所述旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度。
31.一種將所需物質(zhì)從樣本中的其它物質(zhì)中分離的方法，包括a)提供樣本，所述樣本包括含有所需物質(zhì)的溶液或懸浮液；b)將所述樣本裝載在如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件上；c)將所述旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；d)向所述旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力以驅(qū)使所述樣本中的流體穿過流出口 并進(jìn)入所述收集容器；e)從所述旋轉(zhuǎn)柱組件中洗提所需物質(zhì)；以及f)在所述收集容器中收集洗提的物質(zhì)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所需物質(zhì)是選自DNA、RNA、蛋白質(zhì)或糖蛋白的感 興趣的生物分子。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述樣本包括懸浮在溶解緩沖液中的分裂的細(xì) 胞或組織。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，通過重力、壓力、真空或離心作用向所述旋轉(zhuǎn)柱 組件和所述收集容器施加充分的力。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在定角旋轉(zhuǎn)器中通過離心分離作用向所述旋轉(zhuǎn) 柱組件和所述收集容器施加充分的力。
36.一種將感興趣的生物分子從樣本中的其它物質(zhì)中分離的方法，包括a)提供樣本，所述樣本包括含有感興趣的生物分子的溶液或懸浮液；b)獲取如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)柱組件；c)在所述旋轉(zhuǎn)柱組件中將所述樣本與研磨或粉化劑混合；d)將所述旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的收集容器中；e)向所述旋轉(zhuǎn)柱組件和收集容器施加充分的力以驅(qū)使所述樣本中的流體穿過流出口 并進(jìn)入所述收集容器；f)從所述旋轉(zhuǎn)柱組件中洗提感興趣的生物分子；以及g)在所述收集容器中收集洗提的感興趣的生物分子。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，混合步驟包括在將所述旋轉(zhuǎn)柱組件置于適合的 收集容器中之前或之后進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)柱組件的機(jī)械攪拌。
38.一種套件，包括a)根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)柱組件；以及b)用于分離或純化過程中的至少一種或多于一種試劑，試劑選自溶解緩沖液、沖洗緩沖液、洗提緩沖液和用于制備這些緩沖液的原液。
39. 一種套件，包括a)一個或多于一個旋轉(zhuǎn)柱裝置，旋轉(zhuǎn)柱裝置具有內(nèi)部直徑和內(nèi)部半徑；以及b)一個或多于一個如權(quán)利要求23所述的單體HGR過濾器組件，過濾器組件具有約等于 旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部直徑的直徑以及大于旋轉(zhuǎn)柱裝置的內(nèi)部半徑的高度。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)柱裝置，包含剛性多孔過濾器，該剛性多孔過濾器在離心分離過程中仍保持其形狀；層析方法，使用上述裝置將所需物質(zhì)例如生物分子從混合物中的其它物質(zhì)中分離；以及套件，包含具有用于上述方法中的一種或多種試劑的裝置。
文檔編號G01N30/02GK102132156SQ200980130547
公開日2011年7月20日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者艾利爾特·P·道森 申請人:生物風(fēng)險公司