一种用于冷冻电镜的微量样品制备装置及其制样方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112444530A(43)申请公布日2021.03.05(21)申请号201910830270.8(22)申请日2019.09.04(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人方群王建伟叶升张波张小康张兴(74)专利代理机构杭州知闲专利代理事务所(特殊普通合伙)33315代理人黄燕(51)Int.Cl.G01N23/2202(2018.01)G01N23/2204(2018.01)权利要求书2页说明书10页附图3页(54)发明名称一种用于冷冻电镜的微量样品制备装置及其制样方法(57)摘要本发明公开了一种用于冷冻电镜的微量样品制备装置和制备方法，包括：具有制样操作状态和冷冻操作状态的支持网组件；分别进行取样操作以及在所述支撑网组件上对待检测样品溶液完成制样操作的制样探针；驱动制样探针在取样操作和制样操作之间转换的三维平移台；对支撑网组件上样品溶液进行冷冻操作的冷冻模块；驱动支持网组件在制样操作状态与冷冻操作状态之间进行转移的快速转移装置。本发明可实现具有超微量样品消耗的冷冻电镜样品制备实验，单个样品液滴的消耗量在纳升级及纳升级以下。样品消耗量较常规制样机器人减少了1000倍以上，显著降低了实验成本，缩短了蛋白质样品纯化周期。显著提高冷冻电镜制样的成功率和实验的重现性。CN112444530ACN112444530A权利要求书1/2页1.一种用于冷冻电镜的微量样品制备装置，其特征在于，包括：具有制样操作状态和冷冻操作状态的支持网组件，该支持网组件表面对所述待检测样品溶液具有亲和性；分别进行取样操作以及在所述支撑网组件上对待检测样品溶液完成制样操作的制样探针；驱动制样探针在取样操作和制样操作之间转换的三维平移台；对支撑网组件上样品溶液进行冷冻操作的冷冻模块；驱动支持网组件在制样操作状态与冷冻操作状态之间进行转移的快速转移装置；还包括所述支撑网组件可进出的制样室，以及对所述制样室进行温度和湿度控制的控湿模块和控温模块。2.根据权利要求1所述的用于冷冻电镜的微量样品制备装置，其特征在于，还包括对制样操作过程中支撑网组件上样品溶液状态以及制样位置或者制样量进行监控的监控模块。3.根据权利要求1所述的用于冷冻电镜的微量样品制备装置，其特征在于，所述制样探针为实心探针或者具有流道结构的毛细管结构；为实心探针结构时，制样探针取样端具有对待检测溶液具有亲和力的取样面或者取样微结构；为具有流道结构的毛细管结构时，还包括对所述毛细管结构提供取样动力的液体驱动装置。4.根据权利要求1或4所述的用于冷冻电镜的微量样品制备装置，其特征在于，所述制样探针对微量样品溶液的操纵体积范围为0.1飞升到10微升。5.一种利用权利要求1～4任一项所述的装置制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制样探针进行取样操作，完成对待检测样品溶液的取样；(2)三维平移台驱动下，完成取样的制样探针转移至处于制样操作状态的支持网组件的对应位置；(3)制样探针对支持网组件上设定制样位置进行制样，在支持网组件表面的亲和力作用下得到具有不同液层厚度的梯度的样品液滴，完成待检测样品溶液在支持网组件上的制样操作；(4)快速转移装置驱动处于制样操作状态的支持网组件移动至冷冻模块，完成对支持网组件表面待检测样品的冷冻，制备得到用于冷冻电镜的微量样品。6.根据权利要求5所述的制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，步骤(3)中，利用制样探针在支持网组件上形成的体积范围是10纳升至0.1纳升的样品液滴。7.根据权利要求5所述的制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，所述的控湿模块的湿度控制精度在1％-0.1％之间，所述的高湿度范围是90％-100％之间；控温模块制样室内温度为2℃至25℃。8.根据权利要求7所述的制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，在得到不同液层厚度梯度的样品液滴基础上，通过控制制样室内的湿度和温度来控制样品液滴的蒸发速度，以及通过控制液滴的蒸发时间，来调节样品液滴的蒸发程度。9.根据权利要求8所述的制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，在某一支持网组件上顺序形成同一样品的多个液滴，利用监控模块观察最开始形成的数个液滴的蒸发情况，当这些液滴因被蒸干而开始变得不可见时，迅速将将支持网-微孔膜及携带的微量2CN112444530A权利要求书2/2页样品液滴转移至冷冻模块进行快速冷冻。10.根据权利要求7所述的制备用于冷冻电镜的微量样品的方法，其特征在于，对所述的支持网组件表面进行强亲水性处理，或用探针拖曳或带动样品液滴在膜上移动的方法，或者气吹样品液滴的方法，或者利用超声、声波、电场、磁场、重力诱导的方法而使得样品液