模块化样本制备装置和方法与流程

模块化样本制备装置和方法
1.相关申请
2.本技术要求于2020年2月6日提交的美国临时专利申请62/970,935的优先权，该美国临时专利申请全文以引用方式并入。
技术领域
3.本公开涉及样本制备装置(例如，液体样本制备装置，诸如纯化、样本净化、分离等装置)。更具体地，本公开涉及由模块化节段形成的可定制的装置。模块化节段被调制为解决以下问题中的一个或多个问题：优化不同样本和洗脱体积、将各种连接机构结合到液体处理器和/或分离仪器、结合各种液体分配流动条件以及通过选择适于样本制备的特定树脂来满足广泛的应用。特别地，本文所公开的装置和方法适用于手动平台和自动化平台两者，同时提供高回收率、快速和简单的操作以及集成到基于液相色谱的表征和定量测定中。


背景技术：

4.亲和捕获是促进蛋白质纯化、执行生物治疗药物分析和进行临床前诊断的最有力技术之一。然而，一些问题仍然困扰着测定研发，如繁琐的样本制备步骤、不充分的靶选择性和回收率、较差的再现性以及与上游样本递送和下游加工的相容性未得到优化。例如，延迟不仅可由离线样本制备步骤引起，而且可由优化加工步骤以符合一次性实验室器具的形状因数以及与加工硬件集成引起。
5.分析大分子和小分子研发候选物(例如，生物治疗药物和内源性蛋白质)两者的研究人员需要能够实现快速、简单和高回收率操作的分离和纯化装置。从低通量试验到高通量研发，可能需要对数十万个样本进行加工和测定优化。对于其他样本制备方法也存在这些相同的问题(例如，使用其他类型树脂进行的样本制备，诸如例如去除磷脂、离子交换、反相等等)。将这些一次性工具无缝整合到现有的基于lc的表征和定量测定中的需求尚未得到满足。此外，在将液体/样本递送到装置方面缺乏选择以及在样本类型(例如，样本体积、浓度和洗脱需求)方面缺乏选择进一步减慢了研究人员的努力。


技术实现要素：

6.生物治疗药物的有效表征是过程研发和优化的核心。理解糖基化、脱酰氨基化、异构化和聚集体形成对于产率和纯度的优化至关重要。当前的分析工作流程与生物反应器条件不兼容并且需要优化的样本净化和预处理。研发通常从低吞吐量试验转向高吞吐量研发。这些阶段中的每个阶段都由于实验室器具优化步骤而被减慢或延迟。
7.例如，研究人员必须在下游分析之前从细胞培养物中纯化基于单克隆抗体的治疗药物。因此，生成数千个样本以优化工艺研发条件，这些样本全部需要纯化。由于滴定度、样本体积和样本装载装置等的差异，可能期望各种形状因数的一次性实验室器具以消除持续不断的优化。
8.本技术通过提供可定制的净化或液体样本加工装置解决了这些问题。特别地，该
技术提供用于加工装置的两个或多个不同节段的模块化组件，这些模块化部件可整合在一起以满足研究人员的需求。在实施方案中，该技术提供三个模块化组件。在某些实施方案中，该技术提供多于三个模块化组件。虽然包含样本制备培养基的移液管尖端和96孔板的组合先前在本领域中被描述为适于纯化的多部分装置，但这些现有技术装置不是模块化的。即，这些装置不提供通过选择装置的适当调制节段或部分来调制或定制净化类型或形状因数。使用本技术提供的模块化方法允许针对所选择的样本装载、样本纯化和下游分析定制每个液体制备装置。一般来讲，在一些实施方案中，本技术是基于移液管尖端的设备，该设备由至少三个模块化部件构成：(1)贮存器，(2)包含所选择树脂的主体，以及(3)用于生成期望的液滴体积的尖端。可对这三个部件中的每个部件进行定制、调制或选择，以就样本的类型和/或期望的样本加工和/或非一次性液体处理实验室器具(例如，上游液体处理装置、下游分析仪器)的类型而言表现良好。并且，由于使用了模块化方法，可选择三个或更多个模块化部件的适当组合以满足由样本的类型和所期望的纯化/加工决定的特定需求。
9.在一个方面，本技术涉及一种形成液体样本加工装置的方法。该方法包括至少三个步骤。在第一步骤中，从至少两个不同模块化尖端节段的组中选择单个尖端部分，其中至少两个不同模块化尖端节段中的每个模块化尖端节段具有设置在入口端部上的相同配合接口部分。在第二步骤中，从至少两个不同模块化贮存器节段的组中选择单个贮存器部分，其中至少两个不同模块化贮存器节段中的每个模块化贮存器节段具有设置在出口端部上的相同主体接口部分。最后，在第三步骤中，所选择的单独贮存器部分和所选择的单个尖端部分流体连接到模块化主体部分。该模块化主体部分具有第一端部和第二端部，第一端部适于与所选择的单个贮存器部分的相同配合主体接口部分配合，第二端部适于与所选择的单个尖端部分的相同配合接口部分配合。
10.在一方面，本技术涉及一种提供定造的液体样本加工装置的方法。该方法包括接收针对定造的液体样本加工装置的设计规范。该设计规范指示液体操纵器接口类型以及以下特征中的至少一个或多个特征：样本的体积、样本容器类型、期望的液滴形状；期望的出口流动连接器；分离培养基类型；过滤组件，以及洗涤体积。该方法还包括从一批各种构型的贮存器部分中选择被构造成满足设计规范的至少一个指示(例如，特征或液体操纵器接口类型)的模块化贮存器部分。该方法还包括从一批各种构型的主体部分中选择被构造成与所选择的贮存器部分配合并满足设计规范的至少一个指示(例如，特征)的模块化主体部分，以及从一批各种构型的尖端部分中选择被构造成与所选择的主体部分配合并满足设计规范的至少一个指示的模块化尖端部分。该方法还包括将模块化贮存器部分固定到模块化主体部分并将模块化主体部分固定到化尖端部分，以创建延伸穿过所固定的模块化贮存器部分、模块化主体部分和模块化尖端部分的流体路径。
11.本技术的上述方面和特征包括许多优点。例如，本技术的特征为由两个或多个模块化组件(例如，2个、3个、4个、5个等)构成的新型加工装置。这些模块中的每个模块都被调制为处理或提供不同样本和洗脱体积的最佳结果、结合各种适配器机构以及通过选择特定树脂来实现广泛的应用。与现有或常规装置相比，本文所描述的装置和方法适用于手动平台和自动化平台两者，同时提供高回收率、快速和简单的操作以及无缝集成到基于液相色谱的表征和定量测定中。因此，在测定研发期间可实现增大的速度和效率。此外，现在可容易地针对样本类型以及所期望的实验室器具进行优化和调制。另一个优点是可以对生物治
疗药物采用连续制造技术，因为可使用本技术完成旁线分析测试。
附图说明
12.通过以下结合附图所作的详细描述，将更充分地理解本技术，在附图中：
13.图1a示出了根据本技术的制备装置的一个实施方案的处于组装状态的前视图。
14.图1b示出了图1a的制备装置的剖视图。
15.图1c示出了图1a的制备装置的分解图(例如，处于对齐但未组装状态，具有贮存器节段、主体节段和尖端节段)。
16.图1d示出了图1c的装置的剖视图。
17.图1e示出了根据本技术的制备装置的另一个实施方案的前视图。
18.图1f示出了图1e所示实施方案的剖视图。
19.图1g示出了根据本技术的制备装置的另一个实施方案的前视图。
20.图1h示出了图1g的制备装置的剖视图。
21.图1i示出了根据本技术的制备装置的又一个实施方案的前视图。
22.图1j示出了图1i的制备装置的剖视图。
23.图1k示出了根据本技术的制备装置的另一个实施方案的前视图。
24.图1l示出了图1k的制备装置的剖视图。
25.图2a至图2h各自示出了根据本技术的模块化贮存器节段的一个实施方案的剖视图。
26.图3a示出了可拆卸地连接在一起以形成条带的多个模块化贮存器节段的剖视图。
27.图3b示出了图3a所示条带的顶视图，其中每个单独贮存器节段可拆卸地连接到至少一个其他单独贮存器。
28.图4a至图4c各自示出了根据本技术的模块化尖端节段的不同实施方案的剖视图。
29.图5a示出了根据本技术的模块化尖端节段的液滴出口的一个实施方案。
30.图5b示出了根据本技术的模块化尖端节段的液滴出口的另一个实施方案。
31.图6a至图6e各自示出了根据本技术的模块化主体节段的不同实施方案的剖视图。
32.图7a示出了根据本技术的一个实施方案的形成定制制备装置的模块化元件的一种可能组合。
33.图7b示出了根据本技术的另一个实施方案的形成定制制备装置的模块化元件的另一种可能组合。
34.图7c示出了根据本技术的另一个实施方案的形成定制制备装置的模块化元件的又一种可能组合。
35.图8a示出了根据本技术的永久连接的定制制备装置的一个实施方案。
36.图8b和图8c示出了根据本技术的连接的定制制备装置的组件的另一个实施方案。图8b是透视图并且图8c提供剖视图。
37.图8d和图8e示出了根据本技术的连接的定制制备装置的组件的另一个实施方案。图8d是透视图并且图8e提供剖视图。
38.图8f和图8g示出了根据本技术的连接的定制制备装置的组件的另一个实施方案。图8f是透视图并且图8g是剖视图。
39.图9a示出了用于在贮存器节段与尖端节段之间连接和密封主体部分的夹具的一个实施方案。
40.图9b示出了用于在贮存器节段与尖端节段之间连接和密封主体部分的夹具的另一个实施方案。
41.图9c以剖视图示出了在模块化节段之间具有焊接的或可焊接的连接的一个实施方案。
42.图10a示出了根据本技术的包括多个连接的单独制备装置的条带构型。
43.图10b示出了根据本技术的包括12个连接的装置的条带构型的前视图。
44.图10c示出了图10b的条带的剖视图。
45.图10d示出了包括12个连接的装置的条带构型的另一个实施方案的前视图。
46.图10e示出了图10d的条带的剖视图。
47.图10f示出了根据本技术与多个单独制备装置一起使用的96孔板形式。
48.图10g示出了根据本技术制成的直接连接到液相色谱系统的制备装置之间的直接连接。
49.图11a至图11d示出了根据本技术的两部分制备装置的剖视图。
50.图12是示出具有可变形贮存器部分的本技术的样本制备装置的一个实施方案的剖视图。
51.图13a是图12的可变形贮存器部分的透视图。
52.图13b是图13a的可变形贮存器部分的剖视图。
53.图13c是可变形贮存器部分的另一个实施方案的透视图。
54.图13d是图13c的可变形贮存器部分的剖视图。
55.图13e是可变形贮存器部分的另一个实施方案的透视图。
56.图13f是图13e的可变形贮存器部分的剖视图。
具体实施方式
57.本技术的模块化样本制备装置包括具有灵活性和简单性以快速解决样本制备需求的基于移液管尖端的设备。本技术的装置包括至少两个可定制的(或更多个，例如3个、4个等)模块化组件。这些模块中的每个模块都在制造时进行调制，以优化不同样本和洗脱体积、结合各种适配器机构以及通过选择特定树脂来实现广泛的应用。与现有技术相比，本技术的模块化设备适用于手动平台和自动化平台两者，同时提供高回收率、快速和简单的操作以及无缝集成到基于液相色谱的表征和定量测定中。
58.生物治疗研究人员通常在下游分析之前从细胞培养物中纯化基于单克隆抗体的治疗药物。因此，生成数千个样本以优化工艺研发条件，这些样本全部需要纯化。由于滴定度、样本体积和样本负载等差异，具有一系列可针对特有工艺流程进行定制的装置将有利于满足不同要求。使用移液管尖端和包括制备培养基的96孔板的先前系统被描述为具有多个部件。虽然这些现有装置包括多个部件，但它们在组装时不是模块化的。这些现有装置也不允许针对不同样本负载、样本纯化和/或下游分析进行定制。
59.在一个实施方案中，本技术涉及一种基于移液管尖端的装置，该装置由三个可定制模块化部件构成，包括贮存器部分、主体部分和尖端部分。例如，图1a和图1b示出了根据
本技术的装置的一个实施方案。图1a示出了装置100的前视图，而图1b提供了装置100的剖视图。可用于样本制备的装置100包括贮存器部分105、主体部分110和尖端部分115。当被组装时并且如在截面中可见，主体部分110被夹置在贮存器部分105与尖端部分115之间。在图1b所示的实施方案中，贮存器部分105的端部或出口部分107连接主体部分110的流体接收端部的顶端111，并且尖端部分115的入口部分118接纳主体部分110的底端113。主体部分包括两个保持结构109a和109b，诸如例如玻璃料或支撑膜过滤器，固定用于加工液体样本的树脂或其他培养基。尖端部分115的出口部分120被定制成生成离开装置100的期望的液滴体积和/或形状。
60.参见图1c和图1d，装置100由三个模块件形成。可针对特定样本或加工步骤定制这些件中的每个件。然后组装所定制的模块件以创建装置100。图1c和图1d示出了处于未组装状态的装置100。即，图1c以分解视图示出了装置100'，其中每个模块化组件(即，贮存器部分105、主体部分110和尖端部分115)对准但未组装(并且因此未流体连接以处理液体样本)。图1d以剖视图示出了未组装的装置100'。
61.模块化部分中的每个模块化部分(即，贮存器部分105、主体部分110和尖端部分115)是可定制的。即，在一个实施方案中，可制造多种不同类型的贮存器部分(例如，三种不同类型、四种不同类型、五种不同类型等)。用户可随后针对特定样本类型和/或样本制备或加工条件选择适当的贮存器类型，以满足其特定需求。例如，在制成了三种不同贮存器类型的实施方案中，用户选择最适合于其样本加工需求的类型，并且由于每个贮存器部分是模块化的，因此能够使用所选择的贮存器部分类型连同所选择的主体部分类型和所选择的尖端部分类型来组装定制的装置。
62.尽管图1a至图1d示出了制备装置100的一个实施方案，其中模块件之间的连接是通过将主体部分110的每个端部接纳在贮存器部分105和尖端部分115的相应端部内来实现的，但其他类型的连接也是可能的。例如，在图1e和图1f所示的实施方案中，出口部分107装配在主体部分110内，而不是贮存器部分的出口部分107将主体部分110的一端容纳在其内。类似于图1a至图1d所示的实施方案，尖端部分115的入口部分118容纳在主体部分110的相应端部内。在图1g和图1h所示的实施方案中，主体部分110将贮存器部分105的出口部分107以及尖端部分115的入口部分118两者容纳在主体部分110的内部。并且在图1i和图1j所示的实施方案中，贮存器的出口部分107将主体部分110的端部容纳在其内，并且主体部分110将尖端部分115的入口部分118容纳在主体部分110的内部。在图1k和图1l所示的另一个可能的实施方案中，主体部分110被封闭在贮存器部分105和尖端部分115内。即，贮存器部分105和尖端部分115各自围绕主体部分延伸，使得贮存器部分105和尖端部分115中的每一者的端部直接接触，如图1k和图1l所示。
63.贮存器类型
64.参见图2a至图2h，示出了可用于本技术的实施方案的八个可能的贮存器部分类型构型。一般来讲，贮存器部分与手持式移液管(用于手动平台)或自动移液管/液体操纵器(用于自动化平台)交接。在某些实施方案中，接口可被设计成与能够双向(或简单地在一个方向上)操纵液体的移液管交接以便于样本装载和洗涤。对于移液管或自动液体操纵器的每个体积和品牌，贮存器被专门设计成与液体操纵器(即，手动移液管或自动液体处理器)交接。因此，贮存器部分的顶端103可被成形或被构造成与特定液体操纵器交接—并且因此
可在不同的可能贮存器类型之间有所不同。另一方面，底端或出口端部107是标准化的，使得在组装定制装置100时它可连接或交接任何类型的模块化主体部分。在其他实施方案中，贮存器可包括具有可连接或交接到多种类型的液体处理器或移液管的通用连接的顶端。也可定制贮存器部分的体积以适用于特定液体处理装置。例如，可定制贮存器部分的体积或尺寸以与最常见的液体处理装置(例如，200微升至300微升范围内的gilson和eppendorf单通道以及多通道移液管)一起工作。此外，可定制贮存器部分类型以与正压或真空歧管一起工作。在一个实施方案中，单独贮存器部分与大体积移液管(例如，p100至p300)以及小体积移液管(例如，p1至p20)一起工作，以实现用于利用单独尖端进行端到端样本制备的最终样本洗脱。端部103可适于或被构造成与以下类型的液体处理器中的一种或多种一起工作：对于手动平台(gilson，pipetteman；waters corporation，真空歧管或正压歧管；eppendorf，research plus；tte laboratories，eon s；drummond scientific，pipet-aid；scilogex levo移液管)；对于自动化平台(hamilton，mpe2(正压)或star/starlet 8通道头；tecan，freedom evo fixed tip，freedom evo liha(一次性，液体臂)，freedom evo liha(一次性，空气臂)，fluent fca(空气臂)，或fluent fca(液体臂)；andrew alliance，pipette plus；apricot,even 96(正压)。
65.除了用于与不同液体处理器(例如，端部103的不同构型)的接口连接的特定几何形状，贮存器部分可具有不同的长度和/或不同的体积以提供用于所期望的样本加工的适当定制的贮存器部分105。图2a示出了根据本技术的一个实施方案的贮存器部分的剖视图。图2a所示的实施方案具有小工作体积和小长度。图2b所示的实施方案具有中等长度，并且其直径也大于图2a所示的直径。因此，该实施方案的工作体积大于图2a的实施方案中所示的工作体积。图2c以横截面示出了第三实施方案(或第三贮存器部分类型)。该贮存器部分的内径小于图2b所示的直径，但其具有更长的长度。一般来讲，对于自动化平台，贮存器体积的范围介于约5ml至6ml至约4μl至5μl之间；而对于手动平台，大贮存器体积可超过5ml至6ml的10倍(例如，60ml至65ml)。手动平台可具有任何贮存器体积，通常介于65ml和4μl之间。因此，长度、宽度和内径的范围可取决于用途而变化。
66.贮存器部分105的内部几何形状也可变化，以适应所期望的形状因数的所需体积。例如，图2d至图2h示出了贮存器部分105的多个示例性实施方案。在图2d所示的实施方案中，贮存器部分105具有大内部体积，其中端部103通向用于液体处理器的小连接端口。与图2d所示的实施方案相反，图2e的贮存器部分105具有窄得多的内部体积，用于容纳从端部103进入的流体。图2f和图2g中所示的贮存器部分105各自具有类似的长度，但它们的流体体积保持容量不仅由于贮存器部分的直径而且由于贮存器部分的壁厚而有所不同。在图2f所示的实施方案中，贮存器部分的壁比图2g的实施方案中所示的壁厚得多。图2g的贮存器部分105的内径也大于图2f的实施方案的内径，这可容易地在端部103处进行比较。图2h示出了贮存器部分105的又一个可能实施方案。在该实施方案中，形成贮存器部分105的流体体积保持容量的内壁是弯曲的以形成独特的内部形状。
67.贮存器部分可被进一步构造成或适于满足不同的形状因数需求。例如，一些平台或实验室器具更适合于孔板或条带构型。为了提供另外的形状因数选择，可将贮存器部分制成条带结构，每个单独贮存器部分能够可拆卸地连接到相邻的贮存器部分。例如，图3a示出了一个实施方案的剖视图，其中8个贮存器部分在顶端103处可拆卸地连接以形成条带。
图3b是图3a所示实施方案的顶视图并且示出了具有8个单独(未流体连接的)贮存器部分(105a至105h)的顶表面，这些贮存器部分在顶端103处在连接接口102处以物理方式连接。在一些实施方案中，连接接口102是可拆卸的(例如，穿孔的或能够以其他方式破坏的)。在其他实施方案中，连接接口102不必是可拆卸的。在某些实施方案中(未示出)，条带可包括任何数量的贮存器部分，例如6个、8个、12个、24个、48个等。其他形状因数也是可能的，诸如可拆卸贮存器部分的栅格(例如，4行，每行12个，以栅格形式布置的总共48个贮存器部分，或6行，每行8个贮存器部分，或甚至以栅格形式布置的96个贮存器部分)。
68.尖端类型
69.参见图4a至图4c，示出了可用于本技术的实施方案的三个可能的尖端部分类型构型。一般来讲，尖端部分与收集单元或分析仪/检测器(例如，洗脱板或uv检测器)交接。因此，根据下游需求(即，收集类型或分析器/检测器类型)选择从尖端部分的流出(即，液滴形状、体积等)。一般来讲，可相对于尖端直径、尖端长度以及液滴体积或形状来修改或定制尖端部分类型。尖端的出口可被设计成专用于释放所期望的体积的液滴。一般来讲，希望具有死体积为10微升或更小(即，5微升或更小，4微升或更小，3微升或更小等)的尖端部分。一些实施方案的特征在于可在尖端的液滴端上可移除的防护件或预过滤器。预过滤器用作食品和/或环境应用或其中碎屑可能阻塞下游玻璃料或检测器的其他样本中的粗过滤器。在一些实施方案中，可在单个尖端部分中使用多个过滤器，或者附加的过滤器组件可更换已堵塞的过滤器组件。
70.尖端部分115的出口部分120可以多种不同方式定制以解决流出。例如，图4a至图4c示出了三种不同尖端部分类型，其中的每一种都可用作模块化部分以得到定制的装置100。图4a示出了根据本技术的一个实施方案的尖端部分的剖视图。图4a的尖端部分具有相对较宽的内径和中等长度的尖端。因此，图4a的尖端可处理约5μl至20μl或更多的剩余体积。图4b示出了根据本技术的另一个实施方案的剖视图。在图4b所示的尖端部分中，内径与图4a相比减小。因此，图4b的尖端的剩余体积容量小于图4a的尖端的剩余体积容量。图4c示出了模块化尖端部分类型的第三可能实施方案。在图4c所示的实施方案中，长度均比前两个实施方案中所示的长度增大。图4c的尖端的内径介于图4a和4b所示的内径之间。即，图4c的尖端的内径没有图4a大，但大于图4c的尖端的内径。通过定制长度以及内径的尺寸，尖端的剩余体积可适当地匹配下游收集或分析装置。
71.除了定制特定尖端部分类型内的流体的剩余体积，还可通过修改液滴出口来进一步定制液滴形状和尺寸。图5a和图5b示出了两种可能的液滴出口结构。图5a所示的液滴出口在出口端部125内具有埋头孔。相反，图5b所示的液滴出口在出口端部125'内具有沉孔。不受理论的束缚，液滴出口开口的形状影响从尖端流动的液滴的液滴尺寸和形状。因此，通过修改、定制或选择出口形状，可生成适于目标用途的所期望的液滴形状。
72.在根据本发明的定制装置的组件中，与尖端部分的出口端部125相对的端部130流体连接到主体部分110(见图4a至图4c)。一般来讲，端部130被设计成与主体部分110的一部分连接/交接。在实施方案中，尖端部分115的端部130是标准化的，以与多个不同类型的主体部分110交接和流体连接。
73.主体类型
74.参见图6a至图6e，示出了可用于本技术的实施方案的五个可能的主体部分类型构
型。一般来讲，主体容纳树脂或其他样本加工材料。在实施方案中，树脂或其他样本加工材料被夹置在包含树脂的两个玻璃料(例如，筛、网、膜等)之间的外壳内。主体部分的形状可被定制成适应一定范围的树脂体积和模式。例如，可选择许多不同模式与本技术一起使用，包括但不限于使用抗人igg、链霉亲和素、生物素酰化靶、纳米抗体、核酸配体和具有附着到表面的定制配体的颗粒进行的固相提取、亲和捕获、样本净化。因此，存在可与本技术结合使用的多种类型的树脂。可能的树酯类型包括但不限于磷脂去除树酯(例如，疏水性-亲脂性平衡的ostro
tm
树酯和树酯，两者均可购自waters corporation,milford,ma)、离子交换树酯、反相树酯(脱盐、二氧化硅、c18、c8、c4、氧化铝、可购自us silica,berkeley springs,wv)、混合模式树酯、尺寸排阻树酯、亲和树酯(蛋白质a、蛋白质g、链霉亲和素、生物素、抗生物素蛋白、ni-、二氧化硅-imac、凝集素、硼酸盐、抗人fc、抗胰岛素、抗独特型)、磷酸肽树酯(例如，zro2、钛)；疏水相互作用树脂、hilic树脂、氨基丙基树脂、氰基丙基树脂、固定化酶树脂(例如，胰蛋白酶、唾液酸酶、葡糖醛酸酶)、氟树脂、金属树脂(例如，ca、fe、ni、ga)、分散性spe材料(例如，quechers)。树脂的总量可针对特定用途进行选择/定制。在一些实施方案中，树脂体积范围为约1微升至1毫升。在针对混合模式分离的实施方案中，多个树脂床可背对背堆叠，在它们之间在单个主体部分110内有或没有玻璃料。另选地，可在单个装置内一起使用多个主体部分(永久地连接在一起或可移除地背靠背堆叠中的任一个)以提供用于样本加工的混合模式或定制树脂组合。
75.图6a至图6e提供了多种可能的主体部分类型的剖视图。虽然示出了五种不同的实施方案类型，但其他的主体部分类型构型也是可能的。一般来讲，可定制主体部分类型构型以容纳各种树脂体积、床长度和床纵横比。此外，可容纳不同的树脂，甚至在单个床部分内容纳多个树脂床或不同类型的树脂也是可能的。图6a示出了一个床部分类型，其中短床长度的树脂包含在两个玻璃料109a和109b之间。在图6a所示的实施方案中，树脂床体积不填充主体部分110的整个内部体积；玻璃料109a上方存在空的流动通道或空间。顶端111和底端113与装置100的其他模块化部件交接。即，主体部分110的顶端111被构造成与贮存器部分105的出口端部107交接；其中底端113被构造成与尖端部分115的入口部分118交接。
76.图6b中所示的主体部分类型与图6a中所示实施方案的不同之处在于，主体部分的几乎整个(如果不是整个的话)内部流动路径体积填充有树脂床及其保持机构。即，不是如图6a所示那样在玻璃料109a上方具有空的流动通道或空间，在图6b的实施方案中，顶部玻璃料109a被定位成靠近并直接相邻于主体部分110的顶端111。因此，图6b中的主体部分具有比图6a中所示实施方案更长的床长度。也可定制/修改床的宽度以适应不同类型的树脂或不同的加工模式。在图6c所示的实施方案中，与图6a和图6b所示的实施方案相比，床的宽度增大。此外，在树脂床的底端采用锥形，导致用于固定床的玻璃料109a和109b具有不同直径。
77.图6d所示的主体部分类型已被定制成提供更长的床长度。如果需要与树脂类型进行更长的相互作用，或者如果是其中不同树脂类型的两个或更多个(例如，多个)不同的床层沿主体部分110的长度填充的混合模式操作，则更长的床长度可能是合适的。虽然图6d所示的实施方式仅包括顶部玻璃料109a和底部玻璃料109b，但在包括多个床层的一些实施方式(未示出)中，也可使用分隔每个床层的附加玻璃料。与图6d所示的实施方案类似，图6e所
示的主体部分类型具有较长的床长度。图6e所示的实施方案还具有大的床宽度，由此增大树脂的体积并提供比图6d所示实施方案更大的床纵横比。
78.玻璃料109a和109b用于将树脂床限制在主体部分110的特定区域内。例如，玻璃料帮助将树脂固定在主体部分内的位置并且抑制树脂或其他样本加工材料从主体部分110流出的迁移。选择所用玻璃料的类型(例如，材料、形状、厚度、孔径、孔形状、孔体积等)以优化与树脂类型的使用。例如，当使用50微米单分散球形颗粒作为树脂类型时，可使用平均孔径为40微米且厚度为约0.75mm的玻璃料来确保树脂培养基处于最大溶剂流速。可能的玻璃料材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、peek和特氟隆。玻璃料材料可根据应用调整为亲水的或疏水的。在一些实施方案中，玻璃料109a和109b可在材料类型、尺寸、形状和孔隙特性的一种或多种中彼此类似或相同。例如，如图6a的实施方案所示，玻璃料109a和109b的尺寸和形状相同。然而，在其他实施方案中，玻璃料不必相同或甚至不必类似。例如，如图6c和图6e的实施方案所示，玻璃料109a具有与玻璃料109b不同的维度。在一些实施方案中，玻璃料109a或109b可由多个堆叠的玻璃料形成。在某些实施方案中，单个主体部分110中可存在两个以上的玻璃料。例如，两个以上的玻璃料可用于分离不同的树脂床类型；两个以上的玻璃料可用于固定树脂床；两个以上的玻璃料可用作过滤器；和/或两个以上的玻璃料可用作限流器。并且在一些实施方案中，可仅使用单个玻璃料。通过减慢溶剂流动(即，使用一个或多个玻璃料作为限流器)，在一些情况下，允许液体样本与树脂相互作用更长时间用于允许更有效的样本加工。
79.模块化主体部分110的一些实施方案可包括可移除的唇缘、盖或翼片。例如，对于运输或存放模块化主体部分110，可分离的盖覆盖主体部分110的顶端111和底端113。盖或其他覆盖件在使用前保护树脂的完整性。在某些实施方案中，可移除的盖、覆盖件或翼片与根据本技术的完全组装的分离装置(例如，由连接在一起的两个或更多个诸如3个模块化组件制成的装置)结合使用。盖、覆盖件或翼片可固定到组装好的装置的顶部和/或底部。
80.涂层
81.可通过添加涂层来进一步修改/定制模块化节段(即，贮存器部分105、主体部分110和尖端部分115)。涂层可在样本加工期间提供附加的益处/优点。优点包括最小化非特异性结合(例如，抑制蛋白质吸附)、附加分离容量和润湿性操作(例如，亲水性/疏水性部分)。因为每个装置由两个或多个模块化部件(例如，2个、3个、4个等)组成，所以可将相同或不同的涂层施加到每个模块化部件/节段。还可将专用涂层添加到容纳在模块化节段内的特定部件(例如，玻璃料或过滤器)。
82.涂层可以是基于聚合物的(例如，针对润湿性或分离性质)或基于金属的(针对热和电性质)。一般来讲，涂层的厚度范围从单层至约1微米或2微米。在一些实施方案中，涂层被施加到整个模块化节段。在其他实施方案中，将涂层施加到一部分(例如，接口或出口或入口端部)。此外，施加到一个组件的接口的涂层可施加到配合部件的接口。例如，如果将涂层施加到贮存器部分105的出口107，则可将类似的涂层施加到配合主体部分110的顶端111。
83.选择模块化节段以形成定制/定造的样本加工装置
84.例如在图1a至图1l中示出的装置100将所选择的和/或模块化的贮存器部分105、所选择的和/或模块化的主体部分110以及所选择的和/或模块化的尖端部分115组合在一
起以形成定制装置。选择每个模块化节段类型(即，贮存器、主体、尖端)是为了优化特定样本加工结果。即，选择特定贮存器部分、选择特定主体部分以及选择特定尖端部分，以满足所用的样本加工和实验室器具(例如，平台类型)的需求。
85.在一个实施方案中，定制液体样本制备或加工装置被生产成容纳特定液体处理平台(例如，特定液体操纵器)并且从定制装置排出特定液滴形状。具体地，一种生产液体样本制备装置的方法包括：基于期望的液体操纵器接口设计(例如，手动平台、gilson、pipetteman)选择模块化贮存器部分；基于期望的样本制备容器特性(例如，树脂类型、树脂体积、混合模式分离、床长度等)选择模块化主体部分；基于期望的出口液滴特性(例如，液滴尺寸、液滴形状等)选择模块化尖端部分；以及流体连接模块化贮存器部分、模块化主体部分和模块化尖端部分。例如通过将模块化贮存器部分的第二端部连接到模块化主体部分的第一端部并且将模块化主体部分的第二端部连接到模块化尖端部分的入口以创建穿过装置的流体路径，可实现流体连接。
86.除了基于平台或递送经处理的样本的要求来选择每个模块化节段，可选择模块化节段并将它们组合在一起以基于待处理的样本来构建定制装置。例如，图7a至图7c示出了根据本技术的用以创建定制样本加工装置的不同模块化节段的三种可能组合。参见图7a，具有大体积、高度浓缩样本而没有特殊洗脱要求(例如，液滴形状和洗脱量不需要特定形状因数)的研究人员或用户可具有通过以下步骤针对其具体需求定制的装置：选择具有较长长度的定制贮存器部分105a以处理大体积样本；选择具有更大床宽/更大纵横比的主体部分110a以处理加工高度浓缩样本；以及选择允许流体从尖端自由流动的定制尖端115a。
87.对于具有需要较长停留时间以满足结合和临界洗脱体积要求的平均样本体积的用户或研究人员，可组合不同组的模块化节段以形成定制样本加工装置。具体地，参见图7b，示出了定制贮存器部分105b(相比于图7a所示，具有更短的长度/更小的体积)；定制主体部分110b(相比于图7a所示，具有更窄的树脂床以及更小的纵横比)；以及定制尖端部分115b(具有带沉孔的尖端出口以产生特定液滴形状)。为了生产满足该特定样本需求的定制装置，贮存器105b流体连接到主体部分110b并且主体部分110b流体连接到尖端部分115b。
88.另选地，对于拥有大体积的含有有限分析物(或有限或昂贵的树脂材料)的高度稀释样本的用户或研究人员，可生产可定制装置以适应这些需求。具体地，参见图7c，示出了贮存器部分105a(大长度贮存器部分，与图7a中所示的相同)；定制主体部分110c(紧凑型树脂床，不延伸穿过整个主体部分并且在主体部分内的玻璃料上方、下方或两者具有空的流体空间)；以及定制尖端部分115c(具有受控体积的尖端长度)。
89.模块化节段的其他组合也是可能的，并且一种组合不限于图2a至图2h中所示的实施方案(针对贮存器)；图4a至图4c和图5a和图5b(针对尖端)；以及图6a至图6e(针对主体)。针对贮存器部分(例如，105)、主体部分(例如，110)；和尖端部分(例如，115)中的每一者的其他可能定制模块化节实施方案都是可能的。为了使模块化组件兼容且彼此能够流体连接，可使用以下技术中的一种或多种。例如，在一个实施方案中，模块化节段可由可焊接材料制成，并且所选择的贮存器部分可接到所选择的主体部分，继而可焊接到所选择的尖端部分以创建穿过定制装置的流体路径。另一种可能的技术是将标准连接端应用于节段的接口。即，通过为定制贮存器部分类型(例如，分别在图7a和图7b中示出的105a和105b)中的每一者提供接纳定制主体部分类型(例如，分别在图7a、图7b和图7c中示出的110a、110b和
110c)的所有流体入口端部和/或与其交接的第二端部或出口端部，可实现模块化组件(例如，许多不同部件之间的容易连接)。具有每个连接端的模块化组装方法允许永久连接以及可移除连接。
90.由于这是模块化设备，因此各个部件以一种方式附接在一起，以在由各种液体处理装置(例如，在贮存器部分处将液体插入装置中的液体操纵器)生成的压力下形成液体紧密密封。尖端部分附接到主体部分，主体部分附接到贮存器部分。永久结合技术包括加热、熔化、胶粘、射频结合、在接口处添加材料(例如，金属、塑料)以形成密封、使用适配器或环压缩、螺纹连接、超声焊接和其他机械装置(例如，夹具、扣环等)。另选地，为了利用装置的模块性，结合可以是临时的或可移除的。这可允许在加工过程期间切换贮存器部分(例如，改变贮存器部分，使得它可与不同液体操纵器或液体处理平台交接)或切换尖端部分(例如，改变液滴形状或其他液滴特性)，或甚至允许贮存器部分和尖端部分中的两者或一者的移除以在不修改其余组件的情况下进行在线或离线加工。由于标准配件结合在主体部分中，这种类型的切换或修改是可能的。即，一些实施方案的特征在于主体部分在两个出口处具有相同维度，与树脂或构造/类型无关。临时或可移除结合技术包括螺纹连接、使用保持夹以及肩部特征上的咬合。
91.参见图8a至图8g，示出了根据本技术的用于连接并密封模块化节段以创建穿过定制装置的流体流动路径的四个可能实施方案。这些方法中的一些方法形成永久连接，而另一些方法是可移除的，从而允许更换、净化或进一步定制本技术的装置。图8a所示的实施方案是永久连接解决方案。在该实施方案中，主体部分110插入贮存部分105和尖端部分115之间并进入每一者中。为了在组件之间形成流体密封并永久地固定装置，组件在接口135的周围和区域中熔融在一起。在一些实施方案中，除了或代替施加热来形成熔融带以将组件固定在一起，可使用粘合剂在组件之间形成不漏接口。
92.图8a所示的实施方案是永久解决方案。其他实施方案可以可移除地接合(例如，位于接口135处的螺纹配合接头)。然而，需注意，可将粘合剂、热或焊接接头添加到可移除连接，以进一步将模块化节段固定和永久地固定在一起。
93.图8b和图8c所示的实施方案可以是永久连接或可移除连接。该实施方案的特征在于主体部分110与周围的贮存器部分105和尖端部分115之间的过盈配合，以及进一步将组件固定在适当位置的限制性外套筒140。在一个实施方案中，外套筒由热敏材料制成，该热敏材料收缩并且在一些情况下粘附到贮存器部分105和尖端部分115的一部分上，从而形成永久结合。在其他实施方案中，限制性外套筒140在收缩的径向向内方向上偏置，但由可容易地切断或移除的材料制成。限制性外套筒140环绕并密封贮存器部分105与主体部分110之间的接口以及主体部分110与尖端部分115之间的接口。在一些实施方案中，用机械夹具替代限制性外套管。在一些实施方案中，通过过盈配合形成永久结合。在某些实施方案中，借助永久固定的夹具形成永久结合。
94.图8d和图8e示出了本技术的定制装置的另一个可能组件。在该实施方案中，将金属环145添加到接口135以将模块化节段固定在一起。
95.图8f和图8g示出了另一个实施方案。在该实施方案中，凸缘连接150已被添加到主体部分110的入口端部和出口端部以及贮存器部分105的出口端部和尖端部分115的入口。凸缘组件150形成平坦接口，可随后使用夹具155密封该接口以用于防漏连接。这些夹具是
可移除的，由此允许切换、净化或移除三个模块化节段105、110和115中的任一者。然而，在一些实施方案中，可添加粘合剂以将凸缘150永久地密封到其邻近的相邻凸缘。
96.其他类型的夹具或机械装置也可用于固定和形成模块化组件105、110和115之间的液密连接。例如，图9a和图9b示出了另外两个实施方案，其中添加了夹具以将三个模块化组件固定在一起以得到不透流体连接。在图9a所示的实施方案中，夹具160被整合到尖端部分115中并连接到贮存器部分105中，从而将主体部分110夹置在其间并形成不透流体连接(例如，夹具面朝上)。在图9b所示的实施方案中，夹具165被整合到贮存器部分105中并连接到尖端部分115中，从而夹置主体部分110并形成不透流体连接(例如，夹具面朝下)。
97.本技术也设想了模块化节段105、110和115之间的其他类型连接。例如，三个模块化节段可被设计成机械连接，然后使用焊接技术永久地固定结合。例如，在图9c所示的实施方案中，贮存器部分105的底端107包括突起部170。与贮存器部分105配合的主体部分110包括用于突起部170的接收/配合开口175。在组装期间，突起部170插入开口175中并用摩擦(例如，旋转或超声)焊接固定。主体部分的底端上包括与从尖端部分延伸的另一个突起部180配合的另一个配合开口。为了将尖端部分115固定到装置，在所插入的突起部180的位置处形成摩擦焊接。
98.本技术可作为与单通道移液管一起使用的单个装置(诸如图1a中所示的装置100)，或为其他形式，诸如例如一条8个(诸如图3a所示的装置)或甚至12个或更多个，或为针对多通道用途的支架或栅格形式(例如，48个、96个、384个装置)。此外，根据本技术的装置可被布置成96孔板形式，以与真空歧管、正压歧管或自动液体处理器上的96尖端头一起使用。由8个或12个或更多个形式的条，可通过穿孔、槽或弱化结合将装置折断分开至用户期望的数量。这允许将柔性手持式移液管装载到一个阵列中或装载到自动取样器上。参见图10a，示出了八单元条带形式的实施方案。条带不必包括8个装置。即，条带可包括任何数量或多个装置(2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个等)，并且相邻装置可永久地或可拆卸地连接。例如，图10b和图10c示出了包括在沿贮存器部分的长度的某个位置163处(即，不在入口处)连接在一起的12个装置的实施方案。在图10d中的前视图和图10e中的剖视图所示的实施方案中，12个装置以条带形式连接在一起。为了在单独装置之间形成连接，主体部分110包括连接器173，该连接器可包括穿孔或弱化位置，以允许相邻装置与条带分离。非线性形式的连接装置也是可能的。图10f示出了使用96孔板的形式。其他尺寸的板也是可能的，例如384孔板或1536孔板。图10g示出了又一种形式。在图10g所示的实施方案中，该形式适于直接连接到用于在线或旁线使用的液相色谱系统。
99.本技术还包括特征在于两个可定制的部分的连接的实施方案。即，在一些实施方案中，本技术的特征在于由两个定制部分形成的定造的制备装置，而不是在三个部件之间接合和形成不透液体连接。使用可包括但不限于直接连接到lc系统。
100.一般来讲，两部分实施方案的特征在于组合的贮存器/主体一体节段，或另选地，组合的主体/尖端一体节段。例如，参见图11a至图11d，示出了四个可能的两部分实施方案。其他两部分实施方案也在本技术的范围内。在图11a中，两部分装置200包括连接到一体主体/尖端部分212的定制贮存器部分205。如图11a所示，贮存器部分205的端部206密封在一体主体/尖端部分212的顶部部分216内。图11b所示的两部分装置200还包括一体主体/尖端
部分212，然而，在该实施方案中，贮存器部分的端部206接纳并密封在一体主体/尖端部分212的部分216内。图11c和图11d示出了包括一体贮存器/主体部分204的实施方案。在图11c中，一体贮存器/主体部分204具有环绕入口209并将其密封到尖端部分210的端部214。图11d示出了装置200的一个实施方案，其中尖端部分210定位在一体贮存器/主体204上，使得入口209环绕端部214以形成不透流体密封。以上结合三部分或更多部分/节段装置描述的特征和实施方案的任何和所有组合可与定造的两部分装置200一起实现或使用。例如，虽然图11a至图11d所示的所有实施方案使用圆柱形贮存器或一体贮存器/主体部分，但其他形状也是可能的，诸如类似于图2h所示的弯曲形状或图2d所示的圆化形状。在一些实施方案中，可使用涂层。并且某些实施方案的特征在于使用任何上述接合或密封技术(例如，粘合剂、熔融、夹具等)。另外，可将两部分装置制成任何形状因数，诸如单个装置，4个、8个、12个或更多个可拆卸或永久连接装置的条带，任何所期望的数量装置的板、孔或栅格。
101.亲和捕获是促进蛋白质纯化、生物治疗表征和临床前诊断的最有力技术之一。然而，一些问题仍然困扰着依赖于亲和捕获技术的测定，如繁琐的样本制备步骤、不充分的靶选择性和回收率、较差的再现性以及与下游加工的相容性未得到优化。因此，本技术提供了一种样本加工装置，该装置与自动化平台和手动平台两者一起操作以提供高回收率、快速和简单的操作以及与下游分析技术的直接集成。
102.在针对蛋白质a亲和捕获的一个实施方案中，使用单分散聚甲基丙烯酸酯基树脂。当存放在湿条件或干条件下时，该树脂提供高分辨率结果。为了克服可用性问题，该亲和力原型被设计成能够在5次移液管促进的抽吸内有效地结合样本，相对于需要高达250次循环并使用自动液体处理器的常规装置，这是巨大的改进。另外，通过允许用户选择具有大体积(例如，10微升至300微升)的贮存器部分，对于单个装置内的端到端样本制备，用户可直接从一个装置抽吸和分配一定体积范围。通过提供进一步针对期望的转移体积以及最大回收率和净化度定制用户的程序的机会，这改善了用户体验。
103.如本文所用，术语“约”意指该数值是近似的，并且较小的变化不会显著影响所公开的实施方案的实践。在使用数值限制的情况下，除非上下文另外指明，否则“约”意指该数值可改变
±
10％并且仍然在所公开的实施方案的范围内。
104.另选方案
105.本领域的普通技术人员将认识到其他实施方案是可能的。例如，即使某些实施方案，诸如图2a至图2h中所公开的实施方案描述了在顶端或入口端部处连接到手动平台或自动化平台的贮存器部分，但其他实施方案也是可能的。一个此类实施方案采用可变形贮存器部分。参见图12和图13a至图13f，示出了使用可变形贮存器305的实施方案。可变形贮存器305填充或保持用于递送到主体部分110并最终递送到尖端部分115的样本和任何溶剂。当处理大体积样本(例如，0.5ml至50ml或更多)时以及当诸如移液管和液体处理器的实验室器具不可用或不实用时，可变形贮存器305是优选的。可变形贮存器可以是一次性的并且可以是可更换的。在一些实施方案中，样本可被预加载到可变形贮存器中用于带着覆盖件或盖运输。在其他实施方案中，用户可将样本装载到可变形贮存器305中。虽然图12和图13a和图13b将可变形贮存器部分305显示为灯泡，但其他形状因数也是可能的。例如，图13c和图13d所示的可变形贮存器部分305类似于图13a和图13b的可变形贮存器部分(即，容纳1ml内部体积的灯泡)，然而图13c和图13d的可变形贮存器部分还在顶部处包括开口317。开口
317可用于将样本注入可变形贮存器305的内部。在一些实施方案中，当处于变形状态时，开口317可用于从部分305的内部排出气态物质。图13e和图13f示出了可变形贮存器部分305的又一个实施方案。在此实施方案中，可变形贮存器部分具有圆柱形形状并且具有为图13a至图13d所示的实施方案约10倍的内部体积(例如，图13a至图13d中的贮存器容纳约1ml，而图13e和图13f中的贮存器容纳最多约10ml)。其他实施方案也是可能的。
106.本领域技术人员将认识到或者仅使用常规实验便能确定本文所述具体程序的许多等同形式。此类等同形式被认为是在本技术的范围内并由以下权利要求书所涵盖。本技术通篇引用的所有参考文献、发布专利和公布的专利申请的内容据此以引用方式并入。