用于样品分析的装置和方法转让专利
申请号 : CN201780061731.9
文献号 : CN109863396B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : J·B·赫夫 , M·A·海登 , G·戴维斯 , S·格什坦
申请人 : 雅培实验室
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于检测样品中的分析物的仪器,所述仪器包含:控制单元;
料筒接口,其用于可操作地连接到包含一个或多个样品的一个或多个料筒;和检测单元,其包含用于检测来自一个或多个料筒的电学信号的电学检测单元,所述电学检测单元包含连接到料筒接口的电路,其中所述电路可操作地连接到用于记录所述电学信号的记录器,其中所述电学信号由以下产生:由分析物特异性酶对所述分析物的作用而产生的电化学物质;或由酶对底物分子的作用而产生的电化学物质,且其中所述酶共轭到特异性结合到所述分析物的抗体,其中所述控制单元被配置成用于控制一个或多个电极的启动和停用顺序以促进一个或多个料筒之一中存在的样品液滴的移动,其中所述移动包含:将所述样品液滴与试剂液滴合并以产生合并液滴,及将所述合并液滴或其部分移动到所述检测单元,其中所述检测单元检测:
(i)来自所述合并液滴或其部分的第一分析物相关信号;和(ii)来自空间上分隔的单一分子的第二分析物相关信号。
2.根据权利要求1所述的仪器,其中所述第一分析物相关信号包含电学信号,且所述第二分析物相关信号包含光学信号。
3.根据权利要求1所述的仪器,其中所述第一分析物相关信号包含光学信号,且所述第二分析物相关信号包含光学信号。
4.根据权利要求1所述的仪器,其中所述检测单元被配置成检测来自一个或多个料筒之一的所述第一分析物相关信号和所述第二分析物相关信号两者。
5.根据权利要求1所述的仪器,其中所述检测单元被配置成检测来自不同料筒的所述第一分析物相关信号和所述第二分析物相关信号。
6.根据权利要求1所述的仪器,其中仪器进一步包含电源,且其中所述控制单元控制施加于所述一个或多个电极的电力。
7.根据权利要求1所述的仪器,其中所述控制单元控制所述一个或多个电极的启动时长。
8.根据权利要求1所述的仪器,其中所述检测单元包含光学检测单元。
9.根据权利要求8所述的仪器,其中所述光学检测单元被配置成用于检测来自空间上分隔到单一井中的分子的光学信号。
10.根据权利要求8所述的仪器,其中所述光学检测单元被配置成用于检测来自空间上分隔到单一井中的单一分子的光学信号。
11.根据权利要求8所述的仪器,其中所述光学检测单元包含以下中的一者或多者的检测器:色度信号、浊度信号或荧光信号。
12.根据权利要求8所述的仪器,其中所述光学检测单元包含成像系统。
13.根据权利要求1所述的仪器,其中所述仪器包含处理器,所述处理器执行程序向所述控制单元发出指令,以启动和停用所述一个或多个电极并操作所述检测单元。
14.根据权利要求1所述的仪器,其中所述仪器被配置成进行以下中的两者或更多者:临床化学、免疫测定、单一分子的空间分隔、成像、凝集测定以及血液学。
15.根据权利要求1所述的仪器,其包含:电学检测单元,所述电学检测单元包含被配置成用于检测来自包含电化学检测区域的每个料筒的工作电极的电学信号的电路;及光学检测单元,所述光学检测单元包含以下中的一者或多者:照相机、显微镜、电荷耦合器(CCD)、光谱仪、互补型金属氧化物半导体(CMOS)检测器、荧光计、色度计和浊度计。
16.根据权利要求15所述的仪器,其中所述电学检测单元检测选自由以下组成的组的电学信号:电流、电压、阻抗、电容、电荷、导电性、电阻或其组合。
17.一种用于检测样品中分析物的系统,所述系统包含:分析物检测仪器;和
多个分析物检测料筒,
其中所述分析物检测仪器包含:控制单元;
料筒接口,其用于可操作地连接到包含一个或多个样品的一个或多个料筒;以及检测单元,其包含用于检测来自一个或多个料筒的电学信号的电学检测单元,所述电学检测单元包含连接到料筒接口的电路,其中所述电路可操作地连接到用于记录所述电学信号的记录器,其中所述电学信号由以下产生:由分析物特异性酶对所述分析物的作用而产生的电化学物质;或由酶对底物分子的作用而产生的电化学物质,且其中所述酶共轭到特异性结合到所述分析物的抗体,其中所述控制单元被配置成用于控制一个或多个电极的启动和停用顺序以促进一个或多个料筒之一中存在的样品液滴的移动,其中所述移动包含:将所述样品液滴与试剂液滴合并以产生合并液滴,及将所述合并液滴或其部分移动到所述检测单元,其中所述检测单元检测:
(i)来自所述合并液滴或其部分的第一分析物相关信号;和(ii)来自空间上分隔的单一分子的第二分析物相关信号,其中每个所述分析物检测料筒各自包含:多个电极,其响应于所述控制单元对液体液滴产生电学致动力;和至少一个检测区域,其用于产生来自料筒中的液滴或来自料筒中的空间上分隔的单一分子和/或空间上分隔的分子的分析物相关信号。
18.根据权利要求17所述的系统,其进一步包含试剂储槽,其中所述试剂储槽与所述料筒接口邻接或位于每个料筒上。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述仪器被程序化以从所述试剂储槽形成液滴并通过选择性地启动和停用所述多个电极来移动所述液滴。
20.根据权利要求17所述的系统,其中所述仪器被程序化以从引入到所述料筒中的样品形成至少一种样品液滴,并通过选择性地启动和停用所述多个电极来移动所述样品液滴。
21.根据权利要求18所述的系统,其中所述试剂储槽包含试剂,所述试剂包含对所述样品中的所述分析物具有特异性的酶,
其中所述酶作用于所述分析物以产生反应产物,所述反应产物产生电学或光学信号。
22.根据权利要求18所述的系统,其中所述试剂进一步包含氧化还原介体。
23.根据权利要求18所述的系统,其中所述试剂储槽包含选择性结合到所述分析物的第一结合成员,其中所述第一结合成员附着于珠粒。
24.根据权利要求23所述的系统,其中所述第一结合成员为抗体。
25.根据权利要求23所述的系统,其中所述试剂储槽包含选择性结合到所述分析物的第二结合成员,其中所述第二结合成员附着于酶。
26.根据权利要求25所述的系统,其中所述第二结合成员为抗体。
27.根据权利要求25所述的系统,其中所述酶作用于底物以产生与电学信号或光学信号相关的反应产物。
28.根据权利要求17所述的系统,其中所述料筒接口包含用于容纳所述一个或多个料筒的插入槽,其中所述一个或多个料筒包含:(i)电学检测区域,所述电学检测区域包含:工作电极和参考电极,其用于检测来自当分析物存在于所述样品中时所产生的电化学物质的电学信号;或(ii)光学检测区域,所述光学检测区域包含用于容纳用于检测所述分析物的至少一个珠粒的井阵列。
29.根据权利要求28所述的系统,其中所述仪器包含多个插入槽。
30.根据权利要求29所述的系统,其中所述多个插入槽定位于转盘上。
31.根据权利要求17所述的系统,其中所述系统包含对于选择所述仪器的功能进行编程,其中所述功能是基于可操作地连接到所述仪器的所述料筒接口的料筒类型来选择的,其中所述功能选自用于处理所述样品的多个测定。
32.根据权利要求31所述的系统,其中当每个料筒包含电学检测区域时,响应于所述样品中分析物的存在,所述仪器受指示以处理所述样品而产生电学信号并经由所述电学检测单元检测所述电学信号。
33.根据权利要求32所述的系统,其中仪器接收待检测的所述分析物的指示并基于待检测的分析物的类型处理所述样品。
34.根据权利要求33所述的系统,其中所述指示由用户经由所述仪器的用户界面来提供,或其中所述指示是经由每个料筒上存在的机器可读指示物来提供。
35.根据权利要求17所述的系统,其中当每个料筒包含光学检测区域时,响应于所述样品中分析物的存在,所述仪器受指示以处理所述样品而产生光学信号并经由光学检测单元检测所述光学信号。
36.根据权利要求17所述的系统,其中所述系统被配置成用于检测全血样品和/或全血样品的血浆部分中的分析物。
37.根据权利要求17所述的系统,其中所述系统被配置成用于检测全血样品的血浆部分中的分析物,其中所述全血样品的所述血浆部分使用料筒来产生,所述料筒包含用于从所述全血样品分离所述血浆部分的过滤器。
38.一种用于检测样品中的分析物的仪器,所述仪器包含:控制单元;
料筒接口,其用于可操作地连接到包含所述样品的多个料筒;以及检测单元,
其中所述控制单元被配置成用于控制一个或多个电极的启动和停用顺序以促进一个或多个料筒中存在的样品液滴的移动,其中所述移动包含:将样品液滴与试剂液滴合并以产生合并液滴,及将所述合并液滴或其部分移动到所述检测单元,其中所述检测单元检测:
(i)来自料筒中所述合并液滴或其部分的第一分析物相关信号;和(ii)来自料筒中单一分子的第二分析物相关信号,其中所述检测单元包含电学检测单元,所述电学检测单元检测选自由以下组成的组的电学信号:电流、电压、阻抗、电容、电荷、导电性、电阻或其组合,其中所述料筒接口包含用于容纳所述一个或多个料筒的插入槽,其中所述一个或多个料筒包含:(i)电学检测区域,所述电学检测区域包含:工作电极和参考电极,其用于检测来自当分析物存在于所述样品中时所产生的电化学物质的电学信号;或(ii)光学检测区域,所述光学检测区域包含用于容纳用于检测所述分析物的至少一个珠粒的井阵列。
39.根据权利要求38所述的仪器,其中所述第一分析物相关信号包含光学或电学信号,且所述第二分析物相关信号包含光学信号。
40.根据权利要求38所述的仪器,其中所述第一分析物相关信号包含光学或电学信号,且所述第二分析物相关信号包含电学信号。
41.根据权利要求38所述的仪器,其中所述检测单元被配置成检测来自一个或多个料筒之一的所述第一分析物相关信号和所述第二分析物相关信号两者。
42.根据权利要求38所述的仪器,其中所述检测单元被配置成检测来自不同料筒的所述第一分析物相关信号和所述第二分析物相关信号。
43.根据权利要求38所述的仪器,其中仪器进一步包含电源,且其中所述控制单元控制施加于所述一个或多个电极的电力。
44.根据权利要求38所述的仪器,其中所述控制单元控制所述一个或多个电极的启动时长。
45.根据权利要求38所述的仪器,其中所述控制单元控制一个或多个电极的启动和停用顺序以促进液滴在每个料筒中的移动。
46.根据权利要求45所述的仪器,其中所述移动包含将样品液滴与试剂合并以产生合并液滴。
47.根据权利要求46所述的仪器,其中所述移动包含将所述合并液滴或其部分移动到所述检测单元。
48.根据权利要求38所述的仪器,其中所述检测单元包含用于检测来自每个料筒的电学信号的电学检测单元。
49.根据权利要求38所述的仪器,其中所述检测单元包含用于检测来自每个料筒的光学信号的光学检测单元。
说明书 :
用于样品分析的装置和方法
本文中。
背景技术
统,所述系统用于将所制备的样品输送到随后进行所制备的样品中分析物的分析的机器。
在临床应用,例如定点照护应用中。
发明内容
且检测来自分析物检测芯片中的所制备测试样品的分析物相关信号的分析物检测装置。分
析物检测料筒可包括可覆盖或可空间上分离的数字微流体(DMF)区域和分析物检测区域。
分析物检测装置可被配置成用于通过可操作地与插入到装置中的分析物检测芯片连接的
光学或电化学构件来检测分析物。
井阵列,其被定尺寸以保存液体液滴的一部分,其中井阵列的至少一部分定位于多个电极
中的一个或多个与间隙之间。
括第一部分和第二部分,在所述第一部分处引入液体液滴,朝向所述第二部分移动液体液
滴。在某些实施例中,多个电极和第一层从第一衬底的第一部分延伸到第二部分。在某些实
施例中,井阵列定位于第一衬底的第二部分中。在某些实施例中,第二衬底包括第一部分和
第二部分,其中第一部分与第一衬底的第一部分呈面对布置且第二部分与井阵列呈面对布
置。在某些实施例中,第二衬底的第二部分为大体上透明的,以促进井阵列的光学探查。
层且第二层为疏水层。在某些实施例中,井阵列定位于第二层中。在某些实施例中,孔的定
位于第一层中。在某些实施例中,井阵列具有亲水表面。
中第一侧壁关于井的底部成钝角定向,且其中第二侧壁关于井的底部成锐角定向,其中液
滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上。在某些实施例中,井阵
列具有截头圆锥形形状,其中截头圆锥形形状的较窄部分提供井阵列的开口。在某些实施
例中,井阵列包括与第二侧壁对置的第一侧壁,其中第一侧壁的顶部部分关于井的底部成
钝角定向且侧壁的底部部分垂直于井的底部定向,且其中第二侧壁关于井的底部垂直定
向,其中液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上,其中第一侧
壁的顶部部分在井的开口处。
分包括致动含有来自生物样品的所关注分析物的第一液体液滴与含有至少一个珠粒的第
二液体液滴的组合的多个电极;且第二部分包括被定尺寸以保存液体液滴的一部分的井阵
列。
且覆盖多个电极的第一层。在某些实施例中,第一衬底包括第一部分和第二部分,在所述第
一部分处引入液体液滴,朝向所述第二部分移动液体液滴。在某些实施例中,多个电极和第
一层从第一衬底的第一部分延伸到第二部分。在某些实施例中,井阵列定位于第一衬底的
第二部分中。
置包括流体地连接第一部分与第二部分的毛细管部分,其中毛细管包括亲水材料以促进液
滴在不存在电力的情况下经由毛细管部分从第一部分到第二部分的移动。
层。
保留在井阵列上方移动的液滴中存在的纳米珠粒或纳米颗粒的侧壁。在某些实施例中,井
包括与第二侧壁对置的第一侧壁,其中第一侧壁关于井的底部成钝角定向,且其中第二侧
壁关于井的底部成锐角定向,其中液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧
壁的方向上。在某些实施例中,井具有截头圆锥形,其中截头圆锥形的较窄部分提供井的开
口。在某些实施例中,井包括与第二侧壁对置的第一侧壁,其中第一侧壁的顶部部分关于井
的底部成钝角定向且侧壁的底部部分垂直于井的底部定向,且其中第二侧壁垂直于井的底
部定向,其中液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上,其中第
一侧壁的顶部部分在井的开口处。
包括耦合到表面声波产生组件的顶置板;且第二部分包括定位于第一衬底或第二衬底上的
多个井。
构,其中多个井和声子结构横跨彼此定位。
的。
的第二液体液滴,所述固体载体含有结合到所关注分析物的特异性结合成员;使用能量施
加力来操控第一液体液滴与第二液体液滴以产生混合物;将混合物的所有或至少一部分移
动到井阵列,其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足大小;在将混合
物的一部分移动到井阵列之前或之后将可检测标记添加到混合物;以及检测井中的所关注
分析物。
测标记添加到混合物。在某些实施例中,方法涉及在将混合物的至少一部分移动到井阵列
之后将可检测标记添加到混合物。在某些实施例中,可检测标记包括特异性结合到所关注
分析物的至少一个结合成员。在某些实施例中,可检测标记包括显色原(chromagen)、荧光
化合物、酶、化学发光化合物或放射性化合物。在某些实施例中,结合成员为受体或抗体。
抽吸。在某些实施例中,声力为表面声波。
动的毛细管元件将混合物的至少一部分定位于井阵列上方。
法进一步包括通过以下来混合混合物:来回移动混合物;以圆形图案移动混合物;将混合物
分裂为两种或更多种子混合物且合并所述子混合物。在某些实施例中,混合物为水性液体。
在某些其它实施例中,混合物为不可混溶的液体。在某些其它实施例中,液体液滴为疏水液
体液滴。在某些实施例中,井阵列具有亲水表面。在某些其它实施例中,井阵列具有疏水表
面。在某些实施例中,衬底包括亲水表面。在某些其它实施例中,衬底包括疏水表面。在某些
实施例中,方法进一步包括用一系列电极产生电致动力以将混合物移动到井阵列以密封装
载的井。
某些其它实施例中,方法进一步包括去除在装载之后不装载到阵列的井中的任何固体载
体。在某些其它实施例中,去除包括用所述一系列电极产生电致动力以将可极化流体液滴
移动到井阵列,从而将混合物的至少一部分移动到距离井阵列的一定距离。在某些其它实
施例中,去除包括用所述一系列电极产生电致动力以移动水性洗涤液滴横跨井阵列。
机器人技术的测定加工单元。
异性结合成员;使用能量施加力来操控第一液体液滴与第二液体液滴以产生混合物;将混
合物的所有或至少一部分移动到井阵列;以及检测井中的所关注分析物。
抽吸。在某些实施例中,声力为表面声波。
动的毛细管元件将混合物的至少一部分定位于井阵列上方。
实施例中,混合物为水性液体。在某些其它实施例中,混合物为不可混溶的液体。在某些其
它实施例中,液体液滴为疏水液体液滴。在某些实施例中,井阵列具有亲水表面。在某些其
它实施例中,井阵列具有疏水表面。在某些实施例中,衬底包括亲水表面。在某些其它实施
例中,衬底包括疏水表面。在某些实施例中,方法进一步包括用一系列电极产生电致动力以
将混合物移动到井阵列以密封装载的井。
从而将混合物的至少一部分移动到距离井阵列的一定距离。在某些其它实施例中,去除包
括用所述一系列电极产生电致动力以移动水性洗涤液滴横跨井阵列。
机器人技术的测定加工单元。
液滴,所述固体载体含有结合到所关注分析物的特异性结合成员;使用能量施加力来操控
第一液体液滴与第二液体以产生混合物;将混合物的所有或至少一部分移动到井阵列,其
中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足大小;在将混合物的一部分移动
到井阵列之前或之后将可检测标记添加到混合物;以及测量井中的可检测标记。
测标记添加到混合物。在某些实施例中,方法涉及在将混合物的至少一部分移动到井阵列
之后将可检测标记添加到混合物。在某些实施例中,可检测标记包括特异性结合到所关注
分析物的至少一个结合成员。在某些实施例中,可检测标记包括显色原、荧光化合物、酶、化
学发光化合物或放射性化合物。在某些实施例中,结合成员为受体或抗体。
抽吸。在某些实施例中,声力为表面声波。
动的毛细管元件将混合物的至少一部分定位于井阵列上方。
面。在某些其它实施例中,井阵列具有疏水表面。在某些实施例中,衬底包括亲水表面。在某
些其它实施例中,衬底包括疏水表面。在某些实施例中,方法进一步包括用一系列电极产生
电致动力以将混合物移动到井阵列以密封装载的井。
某些其它实施例中,方法进一步包括去除在装载之后不装载到阵列的井中的任何固体载
体。在某些其它实施例中,去除包括用所述一系列电极产生电致动力以将可极化流体液滴
移动到井阵列,从而将混合物的至少一部分移动到距离井阵列的一定距离。在某些其它实
施例中,去除包括用所述一系列电极产生电致动力以移动水性洗涤液滴横跨井阵列。
机器人技术的测定加工单元。
及从阵列的井中的固体载体的总数减去含有可检测标记的固体载体的数量以确定不含有
任何可检测标记的阵列的井中的固体载体的数量。在某些实施例中,测量涉及确定含有可
检测标记的固体载体与不含有任何可检测标记的固体载体的数量的比率。
足大小;用颗粒装载一个或多个井;以及用多个电极产生电场以将可极化流体液滴移动到
井阵列以密封井阵列。
液体液滴定位于井阵列上方。在一些实施例中,颗粒为磁性珠粒。在一些实施例中,装载包
括施加磁场以促进将一个或多个磁性珠粒移动到阵列的一个或多个井中。在一些实施例
中,井阵列具有亲水表面。在一些实施例中,井阵列具有疏水表面。在一些实施例中,产生电
场包括产生交流电。在某些实施例中,交流电具有10V或更大的均方根(rms)电压。在某些实
施例中,交流电具有射频范围内的频率。
的第一部分上形成多个电极;以及在第二位置处在第一衬底的第二部分上形成井阵列。
第二衬底的第二辊以将第三衬底的第三部分定位于第三位置处;和在第三位置处以足以定
位与第一衬底隔开的第二衬底的方式将第二衬底与第一衬底粘合。
衬底的第一部分上形成多个电极;退绕包括第二衬底的第二辊以将第二衬底的第二部分定
位于第二位置处;在第二位置处在第二部分上形成井阵列;以及以足以定位与第一衬底隔
开的第二衬底的方式将第二衬底与第一衬底粘合;以及将第二部分定位于第一部分上方或
邻接第一衬底的第一部分的第三部分上方,其中井阵列面向第一衬底。
法进一步包括使用模具使第一衬底经受强烈的热、压力或紫外光以在第一衬底上或在第一
衬底内形成声子结构。
方法进一步包括施加热或紫外光以固化所施加疏水和/或介电材料。在一些实施例中,方法
进一步包括分割第一衬底和第二衬底以产生包括第一部分和第二部分的粘合衬底。
滴,其中结合成员固定于至少一种固体载体上,所述特异性结合成员特异性结合到所关注
分析物,且带标记分析物为用可检测标记所标记的所关注分析物;使用能量施加力来操控
第一液体液滴与第二液体液滴以产生混合物;以及将混合物的所有或至少一部分移动到井
阵列,其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足大小。
液滴,其中固定分析物为固定于至少一种固体载体上的所关注分析物,所述至少一个特异
性结合成员特异性结合到所关注分析物,且所述至少一个特异性结合成员用可检测标记标
记;使用能量施加力来操控第一液体液滴与第二液体液滴以产生混合物;将混合物的所有
或至少一部分移动到井阵列,其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足
大小;以及检测井中的所关注分析物。
附图说明
相同槽中的料筒适配器。
具体实施方式
制性,原因是本发明的范围将仅受所附权利要求书限制。
个这类电极且对“所述井”的提及包括对一个或多个井和所属领域的技术人员已知的其等
效物等的提及。
开为准。
制性。
上下文另外明确规定,否则单数形式“一”、“和”以及“所述”包括多个参考物。本公开还涵盖
其它实施例“包含本文提出的实施例或元件”、“由本文中提出的实施例或元件组成”以及
“基本上由本文提出的实施例或元件组成”,而不管是否明确阐述。
盖数值6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9以及7.0。
表示。
似于分析物但结合成员对于其具有不同亲和力的分子。
向于形成螺旋环和单链环而呈现多种形状。寡核苷酸或核酸适体可为单链DNA或RNA(ssDNA
或ssRNA)分子。肽适体可包括两端连接到蛋白质支架的短可变肽域。
灵敏度面板、容器、缓冲液、稀释液、盐、酶、酶的辅因子、检测试剂、预处理试剂/溶液、底物
(例如,作为溶液)、停止溶液以及可包括于用于测试样品的测定的试剂盒中的类似物,例如
患者尿液、血清、全血、组织抽吸物或血浆样品。一些组分可以呈溶液形式或冻干用于重构
以用于测定中。
呈液滴形式的液体的操控的模块或装置。数字微流体使用乳液科学的原理以产生进入通道
的流体‑流体分散液(主要油包水乳液)。其允许产生单分散液滴/气泡或具有极低多分散性
的液滴/气泡。数字微流体是基于可配置网路内的不连续流体液滴的微操控。复杂指令可以
通过组合液滴形成、移位、分裂以及合并的基本操作来编程。
一个单位的流体。液滴可使用液体的表面张力属性来形成。液滴的致动是基于由放置于底
部表面下方的电极产生的静电力的存在,液滴位于所述底部表面上。不同类型的静电力可
用于控制液滴的形状和运动。可用于产生前述静电力的一种技术是基于介电泳,所述介电
泳依赖于液滴与周围介质之间的电容率差且可利用高频AC电场。可用于产生前述静电力的
另一种技术是基于电润湿,所述电润湿依赖于表面上存在的液体液滴与施加到表面的电场
表面之间的表面张力的依赖性。
一定距离故意引入到氨基酸序列中以增加流体动力阻力而不增加阻力标签长度。阻力标签
描述于美国专利公开第20120141997号中,所述公开以引用的方式并入本文中。
酶能够识别且在预定核苷酸之间的特异性DNA裂解位点处裂解DNA分子。一些核酸内切酶
(例如Fokl)包含在特定位置处非特异性地裂解DNA而不管这个位置处存在的核苷酸如何的
裂解域。在一些实施例中,限制性核酸内切酶的特异性DNA裂解位点和DNA识别位点是相同
的。
合成员或分析物被称作“可检测标记的”。标记可产生通过视觉或仪器构件可检测的信号。
各种标记包括:(i)通过可裂解的连接子附着于特异性结合成员或分析物的标签;或(ii)产
生信号的物质,例如显色原、荧光化合物、酶、化学发光化合物、放射性化合物以及类似物。
标记的代表性实例包括产生光的部分(例如吖锭化合物)和产生荧光的部分(例如荧光素)。
本文中描述其它标记。在这点上,部分自身可为不可检测的,但可在与另一个部分反应后变
为可检测的。术语“可检测标记的”的使用意图涵盖这种标记。
和至少一个可检测标记的至少一个特异性结合成员。替代地,微颗粒和微珠粒可含有结合
到分析物的第一特异性结合成员和也结合到分析物且含有至少一个可检测标记的第二特
异性结合成员。
括:腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、5‑丙炔基‑尿嘧啶、2‑硫基‑5‑丙炔基‑尿嘧
啶、5‑甲基胞嘧啶、假异胞嘧啶、2‑硫尿嘧啶和2‑硫代胸腺嘧啶、2‑氨基嘌呤、N9‑(2‑氨基‑
6‑氯嘌呤)、N9‑(2,6‑二氨基嘌呤)、次黄嘌呤、N9‑(7‑脱氮‑鸟嘌呤)、N9‑(7‑脱氮‑8‑氮杂‑
鸟嘌呤)以及N8‑(7‑脱氮‑8‑氮杂‑腺嘌呤)。核碱基可与其它部分连接以形成核苷、核苷酸
以及核苷/核苷酸类似物。
尿嘧啶、胸腺嘧啶、7‑脱氮腺嘌呤、7‑脱氮鸟苷。
合物以及寡聚物)、多核苷酸类似物和寡核苷酸类似物以及多核苷酸模拟物和寡核苷酸模
拟物,如聚酰胺或肽核酸。核碱基聚合物或寡聚物可在大小上从几个核碱基变成数百个核
碱基或数千个核碱基。核碱基聚合物或寡聚物可包括约2个到100个核碱基或约8000个到
10000个核碱基。举例来说,核碱基聚合物或寡聚物可具有至少约2个核碱基、至少约5个核
碱基、至少约10个核碱基、至少约20个核碱基、至少约30个核碱基、至少约40个核碱基、至少
约50个核碱基、至少约60个核碱基、至少约70个核碱基、至少约80个核碱基、至少约90个核
碱基、至少约100个核碱基、至少约200个核碱基、至少约300个核碱基、至少约400个核碱基、
至少约500个核碱基、至少约600个核碱基、至少约700个核碱基、至少约800个核碱基、至少
约900个核碱基、至少约1000个核碱基、至少约2000个核碱基、至少约3000个核碱基、至少约
4000个核碱基、至少约5000个核碱基、至少约6000个核碱基、至少约7000个核碱基、至少约
8000个核碱基、至少约9000个核碱基,或至少约10000个核碱基。
满可用空间时呈熔融状态。另外,在聚合物链本身携带静电电荷时,存在单独类别的聚电解
质刷。刷子的特征可在于接枝链的高密度。随后有限的空间产生所述链的强延伸和系统的
异常属性。刷子可用于稳定胶体、减少表面之间的摩擦并在人工关节中提供润滑。
聚合物和核糖核苷酸(RNA)的聚合物。多核苷酸可完全由核糖核苷酸构成,完全由2'‑脱氧
核糖核苷酸构成或其组合。术语核酸涵盖术语多核苷酸和寡核苷酸且包括核苷酸单体的单
链和双链聚合物。
包括(但不限于)糖类烷基磷酸酯、糖类氨基磷酸酯、糖类烷基磷酸酯或经取代的烷基磷酸
酯、糖类硫代磷酸酯、糖类二硫代磷酸酯、糖类磷酸酯和糖类磷酸酯类似物,其中糖类为除
2'‑脱氧核糖或核糖以外的具有带正电的糖类‑胍基互连键的核碱基聚合物,例如美国专利
第6,013,785号和美国专利第5,696,253号中所描述的那些核碱基聚合物。
(但不限于)神经受体、激素受体、营养素受体以及细胞表面受体。
例中,一个或多个间隔基可包括在多肽或基于核苷酸的标签或标记的N端或C端处以便与来
自特异性结合成员的序列距离最佳。间隔基可包括(但不限于)6‑氨基己酸(6‑
aminocaproic acid/6‑aminohexanoic acid);1,3‑二氨基丙烷、1,3‑二氨基乙烷;聚乙二
醇(PEG)聚合物基团和短氨基酸序列,例如具有1个到5个氨基酸的聚甘氨酸序列。
中的一者在表面上或在空腔中具有一个区域,所述区域特异性结合到其它分子的特定空间
和极性组织且进而界定为与其它分子的特定空间和极性组织互补。分子可为特异性结合对
的成员。举例来说,特异性结合成员可包括(但不限于)蛋白质,例如受体、酶、抗体和适体、
肽、核苷酸、寡核苷酸、多核苷酸以及其组合。
语是指单一标签分子或多种相同的标签分子。同样地,除非另外规定,否则“标签”是指一个
标签或一个或多个标签。
体上的位点。举例来说,示踪剂可为分析物或分析物的类似物,例如环孢菌素或其类似物
ISA247、维生素D和其类似物、性激素和其类似物等。
优先的方法和材料,但与本文中所描述的那些类似或等效的方法和材料可用于实施或测试
本发明。本文中提到的所有公开、专利申请、专利和其它参考文献以全文引用的方式并入以
公开且描述与引用的公开相关的方法和/或材料。本文中所公开的材料、方法和实例仅为说
明性的且不希望具有限制性。
于确定样品中分析物的存在和/或浓度。在某些实施例中,方法还可用于确定样品中存在的
多种不同分析物的存在和/或浓度。
一种固体载体(例如,磁性固体载体(例如珠粒))的第二液体液滴,所述固体载体含有结合
到所关注分析物的特异性结合成员;使用能量施加力来操控第一液体液滴(其含有所关注
分析物)与第二液体(含有至少一种固体载体)以产生混合物;将混合物的所有或至少一部
分移动到井阵列(其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足大小);在将
混合物的一部分移动到井阵列之前、之后或之前或之后两者将至少一个可检测标记添加到
混合物;以及检测井中的所关注分析物。在某些实施例中,“使用能量施加力来操控第一液
体液滴与第二液体液滴”是指使用非机械力(亦即,例如在不使用泵和/或阀门的情况下产
生的能量)来提供或施加将至少第一液体液滴和第二液体液滴(以及任选地,额外液滴)操
控(例如合并或组合)到混合物中的力。可用于本文中所描述的方法中的非机械力的实例包
括电致动力(例如液滴致动、电泳、电润湿、介电泳、静电致动、电场介导、电极介导、毛细管
力、色谱法、离心或抽吸)和/或声力(例如表面声波(或“SAW”))。在某些实施例中,所产生的
电致动力为交流电。举例来说,交流电可具有10V、15V、20V、25V、30V、35V或更大的均方根
(rms)电压。举例来说,这种交流电可具有10V或更大、15V或更大、20V或更大、25V或更大、
30V或更大或35V或更大的rms电压。替代地,交流电可具有射频范围内的频率。
形图案移动混合物或通过将所述混合物分裂为两种或更多种子混合物且随后合并所述子
混合物来混合所述混合物。在某些其它实施例中,电致动力可使用一系列或多个电极(亦
即,至少两个或更多个、至少三个或更多个、至少四个或更多个、至少五个或更多个、至少六
个或更多个、至少七个或更多个、至少八个或更多个、至少九个或更多个、至少十个或更多
个、至少十一个或更多个、至少十二个或更多个、至少十三个或更多个、至少十四个或更多
个、至少十五个或更多个等)产生以将混合物移动到井阵列,以便密封所述井(其装载有至
少一种固体载体)。
少一种固体载体到阵列的一个或多个井中的移动。在某些实施例中,在将至少一种固体载
体装载到井中之后,不装载到井中的任何固体载体可使用所属领域中已知的常规技术去
除。举例来说,这种去除可涉及用一系列或多个电极产生电致动力(例如本文中先前描述的
电致动力)以将流体液滴(例如可极化流体液滴)移动到井阵列,从而将混合物的至少一部
分移动到距离井阵列的一定距离(其长度不重要)。在某些实施例中,水性洗涤液体可用于
去除不与任何所关注分析物结合的固体载体。在这类实施例中,去除涉及用一系列或多个
电极产生电致动力以移动水性洗涤(wash/washing)液滴(第三液滴)横跨井阵列。用于所述
洗涤的水性液体的量和类型不重要。
液体液滴。在某些实施例中,用于方法中的井阵列具有疏水表面。在其它实施例中,井阵列
具有亲水表面。
第二液体液滴为可极化液体。在某些实施例中,混合物为可极化液体。在某些实施例中,第
一液滴、第二液滴和混合物中的一者或多者为可极化液体。
加到混合物。在某些其它实施例中,在移动所关注分析物的至少一部分之后将可检测标记
添加到混合物。在某些实施例中,可检测标记包含特异性结合到所关注分析物的至少一个
结合成员。在某些实施例中,可检测标记包含显色原、荧光化合物、酶、化学发光化合物或放
射性化合物。在某些实施例中,结合成员为受体、适体或抗体。在某些实施例中,方法进一步
包含使用被配置成促进混合物到井阵列的移动的毛细管元件将混合物的至少一部分定位
于井阵列上方。
微流体装置(SAW)进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成DMF和分析物检测
装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成的基于表面声波的微流体装置
和分析物检测装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用基于机器人技术的测
定加工单元进行本文中所描述的方法。
少一个可检测标记的第二液体液滴,所述可检测标记含有结合到所关注分析物的特异性结
合成员:使用能量施加力来操控第一液体液滴(其含有所关注分析物)与第二液体(含有至
少一种固体载体)以产生混合物(亦即,分析物/可检测标记特异性结合成员复合物);将混
合物的所有或至少一部分移动到井阵列(其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体
载体的充足大小);以及检测井中的所关注分析物。在某些实施例中,“使用能量施加力来操
控第一液体液滴与第二液体液滴”是指使用非机械力(亦即,例如在不使用泵和/或阀门的
情况下产生的能量)来提供或施加将至少第一液体液滴和第二液体液滴(以及任选地,额外
液滴)操控(例如合并或组合)到混合物中的力。可用于本文中所描述的方法中的非机械力
的实例包括电致动力(例如液滴致动、电泳、电润湿、介电泳、静电致动、电场介导、电极介
导、毛细管力、色谱法、离心或抽吸)和/或声力(例如表面声波(或“SAW”))。在某些实施例
中,所产生的电致动力为交流电。举例来说,交流电可具有10V、15V、20V、25V、30V、35V或更
大的均方根(rms)电压。举例来说,这种交流电可具有10V或更大、15V或更大、20V或更大、
25V或更大、30V或更大或35V或更大的rms电压。替代地,交流电可具有射频范围内的频率。
它实施例中,电致动力可使用一系列或多个电极(亦即,至少两个或更多个、至少三个或更
多个、至少四个或更多个、至少五个或更多个、至少六个或更多个、至少七个或更多个、至少
八个或更多个、至少九个或更多个、至少十个或更多个、至少十一个或更多个、至少十二个
或更多个、至少十三个或更多个、至少十四个或更多个、至少十五个或更多个等)产生以将
混合物移动到井阵列,以便密封所述井(其装载有至少一种固体载体)。
用于促进混合物和因此至少一种分析物/可检测标记特异性结合成员复合物到阵列的一个
或多个井中的移动。举例来说,这种去除可涉及用一系列或多个电极产生电致动力(例如本
文中先前描述的电致动力)以将流体液滴(例如可极化流体液滴)移动到井阵列,从而将混
合物的至少一部分移动到距离井阵列的一定距离(其长度不重要)。在某些实施例中,水性
洗涤液体可用于去除不与任何分析物结合的任何可检测标记特异性结合成员。在这类实施
例中,去除涉及用一系列或多个电极产生电致动力以移动水性洗涤(wash/washing)液滴
(第三液滴)横跨井阵列。用于所述洗涤的水性液体的量和类型不重要。
液体液滴。在某些实施例中,用于方法中的井阵列具有疏水表面。在其它实施例中,井阵列
具有亲水表面。
第二液体液滴为可极化液体。在某些实施例中,混合物为可极化液体。在某些实施例中,第
一液滴、第二液滴和混合物中的一者或多者为可极化液体。
成员为受体、适体或抗体。在某些实施例中,方法进一步包含使用被配置成促进混合物到井
阵列的移动的毛细管元件将混合物的至少一部分定位于井阵列上方。
微流体装置(SAW)进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成DMF和分析物检测
装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成的基于表面声波的微流体装置
和分析物检测装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用基于机器人技术的测
定加工单元进行本文中所描述的方法。
少一种固体载体(例如,磁性固体载体(例如珠粒))的第二液体液滴,所述固体载体含有结
合到所关注分析物的特异性结合成员;使用能量施加力来操控第一液体液滴(其含有所关
注分析物)与第二液体(含有至少一种固体载体)以产生混合物;将混合物的所有或至少一
部分移动到井阵列(其中阵列的一个或多个井具有容纳至少一种固体载体的充足大小);在
将混合物的一部分移动到井阵列之前、之后或之前或之后两者将至少一个可检测标记添加
到混合物;以及测量井中的所关注分析物。在某些实施例中,“使用能量施加力来操控第一
液体液滴与第二液体液滴”是指使用非机械力(亦即,例如在不使用泵和/或阀门的情况下
产生的能量)来提供或施加将至少第一液体液滴和第二液体液滴(以及任选地,额外液滴)
操控(例如合并或组合)到混合物中的力。可用于本文中所描述的方法中的非机械力的实例
包括电致动力(例如液滴致动、电泳、电润湿、介电泳、静电致动、电场介导、电极介导、毛细
管力、色谱法、离心或抽吸)和/或声力(例如表面声波(或“SAW”))。在某些实施例中,所产生
的电致动力为交流电。举例来说,交流电可具有10V、15V、20V、25V、30V、35V或更大的均方根
(rms)电压。举例来说,这种交流电可具有10V或更大、15V或更大、20V或更大、25V或更大、
30V或更大或35V或更大的rms电压。替代地,交流电可具有射频范围内的频率。
形图案移动混合物或通过将所述混合物分裂为两种或更多种子混合物且随后合并所述子
混合物来混合所述混合物。在某些其它实施例中,电致动力可使用一系列或多个电极(亦
即,至少两个或更多个、至少三个或更多个、至少四个或更多个、至少五个或更多个、至少六
个或更多个、至少七个或更多个、至少八个或更多个、至少九个或更多个、至少十个或更多
个、至少十一个或更多个、至少十二个或更多个、至少十三个或更多个、至少十四个或更多
个、至少十五个或更多个等)产生以将混合物移动到井阵列,以便密封所述井(其装载有至
少一种固体载体)。
少一种固体载体到阵列的一个或多个井中的移动。在某些实施例中,在将至少一种固体载
体装载到井中之后,不装载到井中的任何固体载体可使用所属领域中已知的常规技术去
除。举例来说,这种去除可涉及用一系列或多个电极产生电致动力(例如本文中先前描述的
电致动力)以将流体液滴(例如可极化流体液滴)移动到井阵列,从而将混合物的至少一部
分移动到距离井阵列的一定距离(其长度不重要)。在某些实施例中,水性洗涤液体可用于
去除不与任何所关注分析物结合的固体载体。在这类实施例中,去除涉及用一系列或多个
电极产生电致动力以移动水性洗涤(wash/washing)液滴(第三液滴)横跨井阵列。用于所述
洗涤的水性液体的量和类型不重要。
液体液滴。在某些实施例中,用于方法中的井阵列具有疏水表面。在其它实施例中,井阵列
具有亲水表面。
第二液体液滴为可极化液体。在某些实施例中,混合物为可极化液体。在某些实施例中,第
一液滴、第二液滴和混合物中的一者或多者为可极化液体。
加到混合物。在某些其它实施例中,在将所关注分析物的至少一部分移动到井阵列之后将
可检测标记添加到混合物。在某些实施例中,可检测标记包含特异性结合到所关注分析物
的至少一个结合成员。在某些实施例中,可检测标记包含显色原、荧光化合物、酶、化学发光
化合物或放射性化合物。在某些实施例中,结合成员为受体、适体或抗体。在某些实施例中,
方法进一步包含使用被配置成促进混合物到井阵列的移动的毛细管元件将混合物的至少
一部分定位于井阵列上方。
微流体装置(SAW)进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成DMF和分析物检测
装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用集成的基于表面声波的微流体装置
和分析物检测装置进行本文中所描述的方法。在某些实施例中,使用基于机器人技术的测
定加工单元进行本文中所描述的方法。
测标记产生的信号的强度(“正”)。从总固体载体数量减去正的以提供不含有可检测标记或
未检测的井阵列中的固体载体数量(“负)。随后,可确定井阵列中正与负的比率并且随后与
校准曲线相比较。替代地,使用Poission方程式P(x;μ)的数字定量如下文所示:
测量的分析物。所关注分析物进一步描述于下文。
结合相互作用的任何类型的组合操作。接触可以多种不同的方式实现,包括将样品与结合
成员组合,通过将结合成员引入非常接近于分析物来使目标分析物暴露于结合成员以及类
似方式。
合的平均半衰期为一天或更多天的两个实体之间的物理性缔合。在某些方面,两个实体之
间的物理性缔合在4℃下在PBS中具有两天或更多天、一周或更多周、一个月或更多个月,包
括六个月或更多个月,例如1年或更多年的平均半衰期。根据某些实施例,稳定缔合由两个
实体之间的共价键、两个实体之间的非共价键(例如,离子或金属键)或其它形式的化学吸
引,如氢键结、范德华力(Van der Waals force)等引起。
的内部表面和/或外部表面。举例来说,第一结合成员可共价地或非共价地附着于珠粒,例
如乳胶、琼脂糖、琼脂糖凝胶、抗生蛋白链菌素、甲苯磺酰基活化的(tosylactivated)、环氧
化物、聚苯乙烯、氨基珠粒、氨珠粒、羧基珠粒或类似物。在某些实施例中,珠粒可为颗粒,例
如微颗粒。在一些实施例中,微颗粒可介于约0.1纳米与约10微米之间、介于约50纳米与约5
微米之间、介于约100纳米与约1微米之间、介于约0.1纳米与约700纳米之间、介于约500纳
米与约10微米之间、介于约500纳米与约5微米之间、介于约500纳米与约3微米之间、介于约
100纳米与700纳米之间,或介于约500纳米与700纳米之间。举例来说,微颗粒可为约4到6微
米、约2到3微米或约0.5到1.5微米。小于约500纳米的颗粒有时认为是纳米颗粒。因此,微颗
粒任选可为介于约0.1纳米与约500纳米之间、介于约10纳米与约500纳米之间、介于约50纳
米与约500纳米之间、介于约100纳米与约500纳米之间、约100纳米、约150纳米、约200纳米、
约250纳米、约300纳米、约350纳米、约400纳米、约450纳米或约500纳米的纳米颗粒。
的、超顺磁性或铁磁流体的(ferrofluidic)。示范性铁磁性材料包括Fe、Co、Ni、Gd、Dy、
CrO2、MnAs、MnBi、EuO、NiO/Fe。次铁磁性材料的实例包括NiFe2O4、CoFe2O4、Fe3O4(或
FeO.Fe2O3)。珠粒可具有为磁性的且被一个或多个非磁性层包围的实体芯部分。替代地,磁
性部分可为非磁性芯体周围的层。上面固定有第一结合成员的固体载体可以干燥形式或以
液体形式存储。在使样品与磁性珠粒接触之前或之后,可使磁性珠粒经受磁场,第一结合成
员固定在所述磁性珠粒上。
进行。可在测定中通过改变结合缓冲液来操控或更改第一结合成员和/或第二结合成员的
结合亲和力和/或特异性。在一些实施例中,可通过改变结合缓冲液来增加结合亲和力和/
或特异性。在一些实施例中,可通过改变结合缓冲液来减少结合亲和力和/或特异性。
使用不同组的条件所测定的样品的另一等分试样相比较,进而确定所述条件对结合亲和力
和/或特异性的影响。举例来说,改变或更改条件可为以下中的一者或多者:从样品去除目
标分析物、添加与用于结合的目标分析物或配体竞争的分子以及改变pH、盐浓度或温度。另
外或替代地,时长可为可变的且改变条件可包括在再次进行检测方法之前等待的时长。
在添加样品之前或之后,可将结合缓冲液添加到微流体芯片、腔室等。在某些情况下,第一
结合成员在与样品接触之前可存在于结合缓冲液中。结合成员与分析物之间的结合相互作
用发生的时间长度可凭经验确定且可视结合成员与分析物之间的结合亲和力(binding
affinity/binding avidity)而定。在某些实施例中,接触或孵育可持续以下时段:5秒到1
小时,例如10秒到30分钟,或1分钟到15分钟,或5分钟到10分钟,例如10秒、15秒、30秒、1分
钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时或2小时。用于结合相互作用的其它条件
(例如温度、盐浓度)也可凭经验确定或可基于制造商的指示。举例来说,接触可在室温(21
℃到28℃,例如23℃到25℃)、37℃或4℃下执行。在某些实施例中,样品与第一结合成员的
任选混合可在接触步骤期间执行。
载体的缔合而保留。任选地,固体载体可与洗涤缓冲液接触以去除未特异性结合到固体载
体的任何分子。
复合物。任选地将第二成员与第一结合成员‑分析物复合物混合可在第二接触步骤期间执
行。在一些实施例中,分析物分子相对于表面的固定可有助于从溶液中去除任何过量的第
二结合成员而不担心从表面移走分析物分子。在一些实施例中,第二结合成员可包括可检
测标记,所述可检测标记包含一个或多个信号产生物质,例如显色原、荧光化合物、化学发
光化合物、酶、放射性化合物以及类似物。
的洗涤步骤。任何未结合的第二结合成员可通过合适的方式与第一结合成员‑分析物‑第二
结合成员的复合物分离,所述方式例如液滴致动、电泳、电润湿、介电泳、静电致动、电场介
导、电极介导、毛细管力、色谱法、离心、抽吸或SAW。一旦从第一结合成员‑分析物‑第二结合
成员的复合物的附近去除未结合的第二结合成员,附着于第一结合成员‑分析物‑第二结合
成员的复合物中存在的第二结合成员的可检测标记可通过合适方式分离或可使用所属领
域中已知的技术检测。在一些实施例中,可检测标记包含可检测标记,所述可检测标记包含
一个或多个信号产生物质,例如显色原、荧光化合物、化学发光化合物、酶、放射性化合物以
及类似物。替代地,在一些实施例中,如果可检测标记包含标签,那么标签可从在去除未结
合试剂之后保留的复合物裂解或解离。举例来说,标签可经由可裂解连接子(如本文中所描
述的“可裂解连接子”)附着于第二结合成员。第一结合成员‑分析物‑第二结合成员的复合
物可暴露于介导可裂解连接子的裂解的裂解剂。
不包括确定标签的序列。在其它实施例中,标签可不定序,然而,由于标签的大小、构形、电
荷、电荷量以及类似物,基于与标签相关联的可区分信号,可在一个标签可区别于另一个标
签的程度上确定标签的身份。标签的识别可适用于涉及同时分析样品中的多种不同分析
物,例如样品中的两种、三种、四种或更多种不同分析物的方法。
一分析物具特异性。在这些实施例中,与对单一分析物具特异性的第一对第一结合成员和
第二结合成员的第二结合成员相关联的可检测标记可与与对不同分析物具特异性的第二
对第一结合成员和第二结合成员的第二结合成员相关联的可检测标记区分开来。如上文所
提到,基于信号产生物质等中的差异,第一可检测标记可与第二可检测标记区分开来。
约200fM、小于约100fM、小于约50fM、小于约25fM、小于约10fM、小于约5fM、小于约2fM、小于
约1fM、小于约500aM(渺摩尔)、小于约100aM、小于约10aM、小于约5aM、小于约1aM、小于约
0.1aM、小于约500zM(仄摩尔)、小于约100zM、小于约10zM、小于约5zM、小于约1zM、小于约
0.1zM或更小。
约10aM、约5aM、约1aM、约0.1aM、约500zM(仄摩尔)、约100zM、约50zM、约10zM、约5zM、约1zM、
约0.1zM或更小。在一些实施例中,可大体上精确确定的流体样品中的分析物浓度介于约
5000fM与约0.1fM之间、介于约3000fM与约0.1fM之间、介于约1000fM与约0.1fM之间、介于
约1000fM与约0.1zM之间、介于约100fM与约1zM之间、介于约100aM与约0.1zM之间或更小。
100nM、至少约1000nM、至少约10μM、至少约100μM、至少约1000μM、至少约10mM、至少约
100mM、至少约1000mM或更大。
装置以及分析物检测装置执行本公开的方法。举例来说,数字微流体装置和分析物检测装
置可为单独的装置,且含有可检测标记的液滴可在微流体装置中产生并输送到分析物检测
装置。
分析物检测装置。举例来说,两个模块可物理地组合以形成集成装置且所述装置可随后分
离成单独的模块。在某些实施例中,使用包括微流体模块与内置式分析物检测装置的一次
性料筒执行本公开的方法。用于进行本文中所提供的方法的装置的示范性实施例进一步描
述于以下节段中。
并的液滴可孵育一段足以允许第一结合成员与所关注分析物结合的时间。任选地,可搅动
单一液滴以促进样品与第一结合成员的混合。可通过来回移动单一液滴、围绕在多个电极
上方移动单一液滴、分裂液滴且随后合并液滴,或使用SAW等来实现混合。接下来,单一液滴
可经受磁力以将珠粒保留在装置中的某一位置处,同时液滴可被移走且被含有第二结合成
员的液滴替换,第二结合成员可任选地含有可检测标记。在添加第二结合成员之前,可通过
将洗涤缓冲液的液滴移动到使用磁力保留珠粒的位置来进行任选的洗涤步骤。在持续足以
使第二结合成员结合与第一结合成员结合的分析物的时段之后,可移走含有第二结合成员
的液滴,同时使珠粒保留在第一位置处。可使用洗涤缓冲液的液滴洗涤珠粒。在洗涤步骤之
后,可去除磁力且将含有标记珠粒(含有第一特异性结合成员/分析物/第二特异性结合成
员‑任选的可检测标记)的液滴移动到例如本文中所描述的检测模块。允许标记的珠粒沉降
到检测模块中的井阵列中。珠粒可经由重力或通过施加电力或磁力沉降。在用以去除不位
于井内部的任何珠粒的洗涤步骤之后,可使用疏水液体来密封井。在以上实施例中,任选
地,在组合之后,可操控(例如,来回移动、以环形方向移动、振动、分裂/合并、暴露于SAW等)
液滴以促进样品与测定试剂(例如第一结合成员、第二结合成员等)的混合。在可检测标记
为酶的实施例中,可在将复合物移动到井阵列之前或之后添加底物。
置的特异性(描述于以下节段中)且针对本文中所描述的特定装置来确定用于移动液滴的
力。
替代地两个或更多个)特异性结合成员中的每一者结合到不同目标分析物且每个特异性结
合成员用不同可检测标记来标记。举例来说,第一特异性结合成员结合到第一目标分析物,
第二特异性结合成员结合到第二目标分析物,第三特异性结合成员结合到第三目标分析物
等,且第一特异性结合成员用可检测标记来标记,第二特异性结合成员用第二可检测标记
来标记,第三特异性结合成员用第三可检测标记来标记等。举例来说,第一、第二以及第三
可检测标记可各自具有不同颜色。替代地,可使用不同类型的标记,例如第一标记为酶促标
记,第二标记为显色原且第三标记为化学发光化合物。
酶、受体(例如,神经受体、激素受体、营养素受体以及细胞表面受体)或其配体、癌症标记物
(例如,PSA、TNF‑α)、心肌梗塞标记物(例如,肌钙蛋白、肌酸激酶等)、毒素、药物(例如,成瘾
药物)、代谢剂(例如,包括维生素)以及类似物。蛋白质分析物的非限制性实施例包括肽、多
肽、蛋白质片段、蛋白质复合物、融合蛋白质、重组蛋白、磷蛋白、糖蛋白、脂蛋白或类似物。
白质可结合到固定于固体载体上的第一结合成员,其中第一结合成员结合到经修饰蛋白质
而非未经修饰的蛋白质。在其它实施例中,第一结合成员可结合到未经修饰蛋白质和经修
饰蛋白质两者,且第二结合成员可对转译后修饰蛋白质具特异性。
E);HPV等);芽孢等。
丝轻链、帕金蛋白(parkin)、PTEN诱发的假定激酶1、DJ‑1、富含白氨酸的重复激酶2、突变
ATP13A2、Apo H、铜蓝蛋白、过氧化物酶体增殖剂活化的受体γ辅活化子‑1α(PGC‑1α)、甲状
腺素运载蛋白、维生素D‑结合蛋白、促凋亡激酶R(PKR)和其磷酸化PKR(pPKR)、CXCL13、IL‑
12p40、CXCL13、IL‑8、Dkk‑3(精液)、p14内生片段、血清、ACE2、对CD25的自身抗体、hTERT、
CAI25(MUC16)、VEGF、sIL‑2、骨桥蛋白、人类附睾蛋白4(HE4)、α‑胎蛋白、白蛋白、白蛋白尿、
微白蛋白尿、嗜中性白血球明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)、白介素18(IL‑18)、肾脏损伤
分子‑1(KIM‑1)、肝脂肪酸结合蛋白(L‑FABP)、LMP1、BARF1、IL‑8、癌胚抗原(CEA)、BRAF、
CCNI、EGRF、FGF19、FRS2、GREB1和LZTS1、α‑淀粉酶、癌胚抗原、CA 125、IL8、硫氧还蛋白、病
毒的β‑2微球蛋白水平监测活性、病毒的肿瘤坏死因子‑α受体监测活性、CA15‑3、滤泡刺激
激素(FSH)、促黄体激素(LH)、T细胞淋巴瘤侵入和癌转移1(TIAM1)、N‑钙黏素、EC39、双调蛋
白、dUTP酶、分泌性胶溶素(pGSN)、PSA(前列腺特异性抗原)、胸腺素βl5、胰岛素、血浆C‑肽、
糖基化血红蛋白(HBA1c)、C‑反应蛋白(CRP)、白细胞介素‑6(IL‑6)、ARHGDIB(Rho GDP解离
抑制剂2)、CFL1(丝切蛋白‑1(Cofilin‑1))、PFN1(抑制蛋白‑1)、GSTP1(麸胱甘肽S‑转移酶
P)、S100A11(蛋白质S100‑A11)、PRDX6(过氧化物还原酶‑6)、HSPE1(10kDa热冲击蛋白质、线
粒体)、LYZ(溶菌酶C前体)、GPI(葡萄糖‑6‑磷酸酯异构酶)、HIST2H2AA(组蛋白H2A 2‑A型)、
GAPDH(甘油醛‑3‑磷酸酯去氢酶)、HSPG2(基底膜特异性硫酸乙酰肝素蛋白聚糖核心蛋白前
体)、LGALS3BP(半乳糖凝集素‑3‑结合蛋白前体)、CTSD(组织蛋白酶D前体)、APOE(载脂蛋白
E前体)、IQGAP1(Ras GTP酶活化样蛋白质IQGAP1)、CP(铜蓝蛋白前体)、和IGLC2(IGLC1蛋白
质)、PCDGF/GP88、EGFR、HER2、MUC4、IGF‑IR、p27(kip1)、Akt、HER3、HER4、PTEN、PIK3CA、
SHIP、Grb2、Gab2、PDK‑1(3‑磷酸肌醇依赖性蛋白激酶‑1)、TSC1、TSC2、mTOR、MIG‑6(ERBB受
体反馈抑制剂1)、S6K、src、KRAS、MEK丝裂原活化蛋白激酶1、cMYC、TOPO II拓扑异构酶
(DNA)IIα170kDa、FRAP1、NRG1、ESR1、ESR2、PGR、CDKN1B、MAP2K1、NEDD4‑1、FOXO3A、PPP1R1B、
PXN、ELA2、CTNNB1、AR、EPHB2、KLF6、ANXA7、NKX3‑1、PITX2、MKI67、PHLPP、脂联素(ADIPOQ)、
血纤维蛋白原α链(FGA)、瘦素(LEP)、高级糖基化最终产物特异性受体(AGER,又名RAGE)、α‑
2‑HS‑糖蛋白(AHSG)、血管生成素(ANG)、CD14分子(CD14)、铁蛋白(FTH1)、胰岛素样生长因
子结合蛋白1(IGFBP1)、白介素2受体、α(IL2RA)、血管细胞粘附分子1(VCAM1)和血管性血友
病因子(VWF)、髓过氧物酶(MPO)、IL1α、TNFα、核周抗嗜中性白血球细胞质抗体(p‑ANCA)、乳
铁传递蛋白、钙卫蛋白、韦母氏瘤‑1蛋白(Wilm's Tumor‑1protein)、水通道蛋白‑1
(Aquaporin‑1)、MLL3、AMBP、VDAC1、大肠杆菌肠毒素(热不稳定外毒素、热稳定肠毒素)、流
感HA抗原、破伤风毒素、白喉毒素、肉毒杆菌毒素、志贺样毒素(Shiga toxin)、志贺样样毒
素I、志贺样样毒素II、艰难梭菌毒素A和B(Clostridium difficile toxins A and B)等。
粒固体,或固体颗粒的流体悬浮液。在一些情况下,可在本文中所描述的分析之前加工样
品。举例来说,样品可在分析之前从其来源中分离或纯化;然而,在某些实施例中,可直接测
定含有分析物的未加工样品。分析物分子的来源可为合成的(例如,在实验室中产生)、环境
(例如,空气、土壤、流体样品,例如水供应源等)、动物(例如哺乳动物)、植物或其任何组合。
在一个特定实例中,分析物的来源为人体物质(例如,体液、血液、血清、血浆、尿液、唾液、汗
液、痰液、精液、粘液、泪腺流体、淋巴流体、羊水、间质液、肺灌洗液、脑脊髓液、粪便、组织、
器官或类似物)。组织可包括(但不限于)骨骼肌组织、肝组织、肺组织、肾组织、心肌组织、脑
组织、骨髓、子宫颈组织、皮肤等。样品可为液体样品,或固体样品的液体提取物。在某些情
况下,样品的来源可为器官或组织,例如活检样品,其可通过组织分解/细胞裂解而溶解。
5mL、约10mL等。在一些情况下,流体样品的体积介于约0.01μL与约10mL之间、介于约0.01μL
与约1mL之间、介于约0.01μL与约100μL之间、介于约0.1μL与约10μL之间、介于约1μL与约
100μL之间、介于约10μL与约100μL之间,或介于约10μL与约75μL之间。
液的缓冲液)稀释。流体样品可在使用前稀释约1倍、约2倍、约3倍、约4倍、约5倍、约6倍、约
10倍、约100倍或更多倍。
可包括使用电动俘获、AC电动、表面声波、等速电泳、介电泳、电泳,或所属领域中已知的其
它预浓缩技术。在一些情况下,流体样品可在用于测定中之前经过浓缩。举例来说,在分析
物分子的来源为人体流体(例如,血液、血清)的实施例中,流体可通过沉积、蒸发、过滤、离
心或其组合来浓缩。流体样品可在使用前浓缩约1倍、约2倍、约3倍、约4倍、约5倍、约6倍、约
10倍、约100倍或更多倍。
些情况下,分析物为蛋白质或小分子。
物为蛋白质时,结合成员可包括蛋白质,具体地说抗体或其片段(例如,抗原结合片段
(Fab)、Fab'片段、F(ab')2片段、重组抗体、嵌合抗体、单链Fvs(“scFv”)、单链抗体、单域抗
体,如来源于骆驼家族动物的可变重链域(“VHH”;又称为“VHH片段”)(VHH和其制造方法描
述于Gottlin等人,《生物分子筛检杂志(Journal of Biomolecular Screening)》,14:77‑
85(2009)中)、重组型VHH单域抗体、以及VNAR片段、二硫键连接的Fvs(“sdFv”),和抗个体基
因型(“anti‑Id”)抗体,以及以上任一种的功能上活化的表位结合片段、全长多克隆或单克
隆抗体、抗体样片段等),其它蛋白质,例如受体蛋白质、蛋白质A、蛋白质C或类似物。在分析
物为小分子,例如类固醇、后胆色素(bilin)、类视黄醇和脂质的情况下,第一和/或第二结
合成员可为支架蛋白质(例如,脂质运载蛋白(lipocalin))或受体。在一些情况下,蛋白质
分析物的结合成员可为肽。举例来说,当目标分析物为酶时,合适结合成员可包括酶底物
和/或酶抑制剂,其可为肽、小分子以及类似物。在一些情况下,当目标分析物为磷酸化物质
时,结合成员可包含磷酸盐结合剂。举例来说,磷酸盐结合剂可包含金属‑离子亲和介质,例
如美国专利第7,070,921号和美国专利申请第20060121544号中所描述的那些介质。
705,337号中所描述的那些适体。核酸适体(例如,单链DNA分子或单链RNA分子)可研发用于
捕获几乎任何目标分子。适体以高度特异性、配置依赖性方式,通常以极其高亲和力结合目
标分子,但可选择具有低结合亲和力的适体。适体可基于极小的结构差异(例如甲基或羟基
的存在或不存在)区别目标分析物分子,且某些适体可区别D‑对映异构体和L‑对映异构体
以及非对映异构体。适体可结合较小分子目标,包括药物、金属离子和有机染料、肽、生物素
以及蛋白质。适体可在生物素化、荧光标记之后且在附着于玻璃表面和微球粒时保留功能
活性。
类的核苷酸。举例来说,经修饰的核苷酸包括具有糖的核苷酸,所述核苷酸共价附着于除3′
位置处的羟基外且除5′位置处的磷酸基外的低分子量有机基团。因此经修饰的核苷酸还可
包括2'经取代糖,例如2'‑O‑甲基‑;2‑O‑烷基;2‑O‑烯丙基;2'‑S‑烷基;2'‑S‑烯丙基;2'‑
氟‑;2'‑卤基或2‑叠氮基‑核糖,碳环糖类似物a‑变旋异构糖;差向异构糖,例如阿拉伯糖
(arabinose)、木糖(xylose)或来苏糖(lyxose)、哌喃糖(pyranose sugar)、呋喃糖
(furanose sugar)以及景天庚醛糖(sedoheptulose)。
白A(TrxA)。
联的任何分子可潜在地用作结合成员。
括糖蛋白和糖脂)/凝集素和/或选择素、蛋白质/蛋白质、蛋白质/小分子等。
的键可包括一个或多个化学或物理(例如,经由范德华力、氢键、静电相互作用、疏水/亲水
相互作用等的非特异性连接)键和/或提供这类键的化学间隔基。
使在检测期间的伪正信号或致使信号丢失。可用于某些实施例中以形成钝化层的材料的实
例包括(但不限于):排斥蛋白质的非特异性结合的聚合物,例如聚(乙二醇);具有这种属性
的天然存在的蛋白质,例如血清白蛋白和酪蛋白;表面活性剂,例如两性离子表面活性剂,
例如磺基甜菜碱;天然存在的长链脂质;聚合物刷和核酸,例如鲑精子DNA。
白质,例如概述于美国专利第5,620,850号中的方法。此外,用于将蛋白质附着于表面的方
法为已知的,例如参见Heller,《化学研究述评(Acc.Chem.Res.)》23:128(1990)。
结合”或“结合特异性”意思指结合成员以足以区分测试样品的分析物分子与其它组分或污
染物的特异性来结合分析物分子。举例来说,根据一个实施例,结合成员可为特异性结合到
分析物上的表位的抗体。根据一个实施例,抗体可为能够特异性结合到所关注分析物的任
何抗体。举例来说,合适的抗体包括(但不限于)单克隆抗体、双特异性抗体、微型抗体、域抗
体(dAb)(例如,如Holt等人(2014)《生物技术趋势(Trends in Biotechnology)》21:484‑
490中所描述),且包括天然存在的单域抗体sdAb,例如在软骨鱼和骆驼科中,或其为合成
的,例如纳米抗体、VHH或其它域结构、合成性抗体(有时称作抗体模拟物)、嵌合抗体、人类
化抗体、抗体融合体(有时称作“抗体偶联物”),以及各别每一种的片段。作为另一个实例,
分析物分子可为抗体且第一结合成员可为抗原且第二结合成员可为特异性结合到目标抗
体的次级抗体或第一结合成员可为特异性结合到目标抗体的次级抗体且第二结合成员可
为抗原。
(2012)《ACS化学生物学(ACS Chem.Biol.)》7:1139‑1151中);分支链捕获剂,例如三配体捕
获剂(描述于Millward等人(2011)《美国化学学会杂志(J.Am.Chem.Soc.)》133:18280‑
18288中);来源于非抗体支架的经工程改造的结合蛋白,例如单功能抗体(来源于人类纤维
结合蛋白的第十纤维结合蛋白III型域)、亲和抗体(来源于免疫球蛋白结合蛋白A)、达尔潘
蛋白(DARPin)(基于锚蛋白重复模块)、抗运载蛋白(来源于脂质运载蛋白后胆色素‑结合蛋
白和人类脂质运载蛋白2)和半胱氨酸结肽(打结素)(描述于Gilbreth和Koide,(2012)《结
构生物学新观点(Current Opinion in Structural Biology)》22:1‑8;Banta等人(2013)
《生物医学工程年评(Annu.Rev.Biomed.Eng.)》15:93‑113中)、WW域(描述于Patel等人
(2013)《蛋白质工程设计与选择(Protein Engineering,Design&Selection)》26(4):307‑
314中)、再利用受体配体、阿菲体(affitin)(描述于Béhar等人(2013)26:267‑275中),和/
或阿德荣(Adhiron)(描述于Tiede等人(2014)《蛋白质工程设计及选择》27:145‑155中)。
特异性亲和力的配体。在一个实施例中,结合成员可为粘附分子受体或其部分,其对靶细胞
型表面上表达的细胞粘附分子具有结合特异性。在使用时,粘附分子受体与靶细胞的胞外
表面上的粘附分子结合,进而固定或捕获细胞,可随后通过使用第二结合成员检测到结合
细胞,所述第二结合成员可与第一结合成员相同或可结合到细胞表面上表达的不同分子。
4
在检测某些生物分子时,分析物分子与其互补结合成员的结合常数可介于至少约10与约
6 ‑1 5 9 ‑1 7 9 ‑1 9 ‑1
10M 之间,至少约10与约10M 之间,至少约10与约10M 之间,大于约10M 或更大。
并不干扰分析物与其互补结合成员之间的结合常数或相互作用。并入标签或标记的大小和
数量可能与捕获速度和读取速率相关。捕获速度和读取速率可通过增加并入标签或标记的
大小和/或数量来增加。并入标签或标记并不更改结合成员动力学,例如抗体动力学或反应
流程。示范性标签包括聚合物,例如阴离子聚合物或阳离子聚合物(例如,具有净正电荷的
多肽,例如多组氨酸或聚赖氨酸),其中聚合物的长度为约5到1000个残基;蛋白质(例如,球
状蛋白质),其不与结合成员交叉反应和/或干扰测定;树枝状聚合物,例如DNA树枝状聚合
物;以及带电的颗粒,例如珠粒。聚合物标签可包括核酸,例如,脱氧核糖核酸或核糖核酸。
聚合物标签可包括核碱基聚合物。在某些情况下,标签可为DNA或RNA适体,其中适体不结合
到分析物。聚合物标签或颗粒(例如,珠粒)可足够大以产生可再现信号。适体的长度可为20
到220个碱基,例如长度为20到60个碱基。颗粒(例如,珠粒或树枝状聚合物)大小的直径的
范围可介于约1nm到约950nm,例如10nm到900nm、20nm到800nm、30nm到700nm、50nm到600nm、
80nm到500nm、100nm到500nm、200nm到500nm、300nm到500nm,或直径为400nm到500nm,例如
10nm、20nm、30nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm或900nm。在
某些情况下,珠粒/颗粒可由具有净负电荷或净正电荷的材料制成或可处理成具有净负电
荷或净正电荷。示范性珠粒/颗粒包括由有机聚合物或无机聚合物制成的那些。有机聚合物
包括例如聚苯乙烯、碳、聚丙烯酰胺等的聚合物。无机聚合物包括硅或金属珠粒/颗粒。在某
些情况下,珠粒/颗粒可不为磁性的。
二结合成员可包括作为标签附着于其的不同单链DNA或RNA,且不同单链DNA或RNA可与进一
步区别不同单链DNA或RNA彼此的不同探针杂交。在其它实施例中,附着于不同第二结合成
员的标签可具有可区别的不同发夹结构(例如,发夹结构的长度)。在又一个实施例中,附着
于不同第二结合成员的标签可具有可区别的不同长度,例如标签可为不同长度(例如,
25bp、50bp、75bp、100bp、150bp、200bp或更大)的双链DNA。在某些情况下,附着于不同第二
结合成员的标签可具有不同长度的聚乙二醇(PEG)或可为经PEG差异修饰的DNA或RNA。
950nm的纳米颗粒或纳米珠粒,例如直径为20到900nm、30到800nm、40到700nm、50到600nm、
60到500nm、70到400nm、80到300nm、90到200nm、100到150nm、200到600nm、400到500nm、2到
10nm、2到4nm或3到4nm。标签可大体上为球形,例如球形珠粒或纳米珠粒,或半球形。标签可
为大小为约0.5kDa到约50kDa的蛋白质,例如大小为约0.5kDa到约400kDa、约0.8kDa到约
400kDa、约1.0kDa到约400kDa、约1.5kDa到约400kDa、约2.0kDa到约400kDa、约5kDa到约
400kDa、约10kDa到约400kDa、约50kDa到约400kDa、约100kDa到约400kDa、约150kDa到约
400kDa、约200kDa到约400kDa、约250kDa到约400kDa、约300kDa到约400kDa、约0.5kDa到约
300kDa、约0.8kDa到约300kDa、约1.0kDa到约300kDa、约1.5kDa到约300kDa、约2.0kDa到约
300kDa、约5kDa到约300kDa、约10kDa到约300kDa、约50kDa到约300kDa、约100kDa到约
300kDa、约150kDa到约300kDa、约200kDa到约300kDa、约250kDa到约300kDa、约0.5kDa到约
250kDa、约0.8kDa到约250kDa、约1.0kDa到约250kDa、约1.5kDa到约250kDa、约2.0kDa到约
250kDa、约5kDa到约250kDa、约10kDa到约250kDa、约50kDa到约250kDa、约100kDa到约
250kDa、约150kDa到约250kDa、约200kDa到约250kDa、约0.5kDa到约200kDa、约0.8kDa到约
200kDa、约1.0kDa到约200kDa、约1.5kDa到约200kDa、大小为约2.0kDa到约200kDa、约5kDa
到约200kDa、约10kDa到约200kDa、约50kDa到约200kDa、约100kDa到约200kDa、约150kDa到
约200kDa、约0.5kDa到约100kDa、约0.8kDa到约100kDa、约1.0kDa到约100kDa、约1.5kDa到
约100kDa、约2.0kDa到约100kDa、约5kDa到约100kDa、约10kDa到约100kDa、约50kDa到约
100kDa、约0.5kDa到约50kDa、约0.8kDa到约50kDa、约1.0kDa到约50kDa、约1.5kDa到约
50kDa、约2.0kDa到约50kDa、约5kDa到约50kDa、约10kDa到约50kDa、约10kDa到约90kDa、约
10kDa到约80kDa、约10kDa到约70kDa、约10kDa到约60kDa、约20kDa到约90kDa、约20kDa到约
80kDa、约20kDa到约70kDa、约20kDa到约60kDa、约40kDa到约90kDa、约40kDa到约80kDa、约
40kDa到约70kDa或约40kDa到约60kDa。
径的纳米珠粒。在某些情况下,本公开的方法、系统和装置可用于同时分析样品中的多个不
同分析物。对于这类分析,可使用各自特异性结合到同源分析物的多个第二结合成员。不同
第二结合成员中的每一者可附着于可用于识别第二结合成员的不同大小的纳米珠粒。举例
来说,不同的纳米珠粒标签可具有不同的直径,如1nm、2nm、4nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm
或更大,如多达20nm、30nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、
900nm、950nm或990nm。
测量其在孔或通道中的滞留时间,例如通过测量电流的瞬时封锁时长来确定。
力标签(如本文中所定义);磁性颗粒;漂浮颗粒;金属颗粒;填充部分;介电泳标签、二氧化
硅,有或无杂质(例如,石英、玻璃等);聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);聚酰亚胺;氮化硅;金;
银;量子点(包括CdS量子点);碳点;荧光团;抑止剂;聚合物;聚苯乙烯;詹纳斯颗粒(Janus
particle);散射颗粒;荧光颗粒;磷光颗粒;球体;立方体;绝缘体;导体;条形码或条形标记
颗粒;多孔颗粒;固体颗粒;纳米外壳;纳米棒;微球体;分析物,例如病毒、细胞、寄生虫和生
物体;核酸;蛋白质;分子识别元素;间隔基;PEG;树枝状聚合物;电荷调节剂;磁性材料;酶;
DNA,包括适体序列;可扩增DNA;DNA的重复序列;可检测元素与分子识别元素(例如,工程改
造结合成员)的融合物或偶联物;抗抗体适体;针对抗体结合蛋白的适体;所吸收或吸附到
的可检测化合物;血红素;荧光素;磷光体;叠氮基或炔烃(例如,末端或非末端炔烃)或其它
点击化学参与者。
某些实施例中,可使用线性聚合物标签,例如核糖聚合物、脱氧核糖聚合物、寡核苷酸、DNA
或RNA。
球形或大体上球形且因此缩短测定时长的标签可用于需要更快标签计数的应用中。在某些
情况下,可基于测定所需的捕获速率来选择球形或半球形标签的大小。举例来说,对于较高
捕获速率,可选择较大大小的球形或半球形标签。在某些情况下,标签可为球形标签,例如
在相同测量条件下具有比线性标签(例如DNA标签)的捕获速率快约10倍、30倍、50倍、100
倍、300倍、500倍或1000倍的捕获速率的纳米颗粒/纳米珠粒。
可偶联到寡核苷酸和抗体,例如CPSP寡核苷酸‑抗体偶联物。在一些实施例中,标签可偶联
到具有间隔基的寡核苷酸和抗体,例如具有间隔基的CPSP寡核苷酸‑抗体偶联物。在一些实
施例中,标签可偶联到寡核苷酸,例如CPSP寡核苷酸偶联物。
(其限制条件为其具有荧光属性)以及类似物。标记的实例包括产生光的部分(例如吖锭化
合物)和产生荧光的部分(例如荧光素)。
166Ho和153Sm)、酶促标记(例如辣根过氧化酶、碱过氧化酶、葡萄糖6‑磷酸酯去氢酶、以及
类似物(如果使用酶,那么随后还必须添加相对应的酶促底物))、化学发光标记(例如吖锭
酯、硫酯或磺酰胺;鲁米诺(luminol)、异鲁米诺(isoluminol)、菲啶酯以及类似物)、荧光标
记(例如荧光素(例如,5‑荧光素、6‑羧基荧光素、3'6‑羧基荧光素、5(6)‑羧基荧光素、6‑六
氯‑荧光素、6‑四氯荧光素、异硫氰酸荧光素以及类似物))、若丹明(rhodamine)、藻胆蛋白、
R‑藻红蛋白、量子点(例如,硫化锌封端的硒化镉)、测温标记或免疫‑聚合酶链反应标记。标
记引入、标记程序和标记检测发现于Polak和Van Noorden,《免疫细胞化学导论
(Introduction to Immunocytochemistry)》第二版,斯普林格出版社(Springer Verlag),
纽约(1997)和Haugland,《荧光探针与研究化合物手册(Handbook of Fluorescent Probes
and Research Chemicals)》(1996)中,其为组合手册且目录通过俄勒冈尤金的分子探针公
司(Molecular Probes,Inc.)出版。荧光标记可用于FPIA中(参见例如美国专利第5,593,
896号、第5,573,904号、第5,496,925号、第5,359,093号以及第5,352,803号,所述专利以全
文引用的方式并入本文)。吖锭化合物可在均相化学发光测定中用作可检测标记(参见例如
Adamczyk等人,《生物有机化学与医药化学快报(Bioorg.Med.Chem.Lett.)》16:1324‑1328
(2006);Adamczyk等人,《生物有机化学与医药化学快报》4:2313‑2317(2004);Adamczyk等
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Mattingly等人,《在发光生物技术中:仪器和应用(In Luminescence Biotechnology:
Instruments and Applications)》;Dyke,K.V.编;CRC出版:波卡拉顿(Boca Raton),第77‑
105页(2002);Adamczyk等人,《有机化学通讯》5:3779‑3782(2003);以及美国专利第5,468,
646号、第5,543,524号和第5,783,699号(其中的每一者出于关于其的教示内容以全文引用
的方式并入本文中)中。
MI)的开曼化学(Cayman Chemical))。用于制备吖锭9‑羧酸酯芳基酯的方法描述于McCapra
等人,《光化学和光生物学(Photochem.Photobiol.)》4:1111‑21(1965);Razavi等人,《发光
(Luminescence)》15:245‑249(2000);Razavi等人《发光》15:239‑244(2000);以及美国专利
第5,241,070号(其中的每一者出于关于其的教示内容以全文引用的方式并入本文中)中。
这类吖锭‑9‑羧酸酯芳基酯对于根据信号强度和/或信号快速性通过至少一个氧化酶在分
析物的氧化反应中产生的过氧化氢来说是有效的化学发光指示物。吖锭‑9‑羧酸酯芳基酯
的化学发光发射时程快速完成,即在1秒内,而吖锭‑9‑甲酰胺化学发光发射延伸历经2秒。
然而,吖锭‑9‑羧酸酯芳基酯在存在蛋白质的情况下损失其化学发光属性。因此,其用途需
要在信号产生和检测期间不存在蛋白质。用于分离或去除样品中的蛋白质的方法为所属领
域的技术人员熟知的且包括(但不限于)超滤、提取、沉积、渗析、色谱法和/或分解(参见例
如Wells,《高产量生物分析样品制备:方法和自动化策略(High Throughput
Bioanalytical Sample Preparation.Methods and Automation Strategies)》,埃尔塞维
尔(Elsevier)(2003))。从测试样品去除或与测试样品分离的蛋白质的量可为约40%、约
45%、约50%、约55%、约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%或约95%。
关于吖锭‑9‑羧酸酯芳基酯和其用途的其它细节阐述于2007年4月9日提交的美国专利申请
第11/697,835号中。吖锭‑9‑羧酸酯芳基酯可溶解于任何合适溶剂中,例如脱气无水N,N‑二
甲基甲酰胺(DMF)或水性胆酸钠。
解连接子附着于第二结合成员。第一结合成员‑分析物‑第二结合成员的复合物可暴露于介
导可裂解连接子的裂解的裂解剂。连接子可通过任何合适的方法来裂解,包括暴露于酸、
碱、亲核试剂、亲电子试剂、自由基、金属、还原或氧化剂、光、温度、酶等。合适的连接子可从
标准化学封端基团调整而来,如公开于Greene和Wuts《, 有机合成中的保护基(Protective
Groups in Organic Synthesis)》,约翰·威利父子公司(John Wiley&Sons)中。用于固相
合成的其它合适的可裂解连接子公开于Guillier等人(《化学评论(Chem.Rev.)》100:2092‑
2157,2000)中。连接子可为可酸裂解、可碱裂解或可光裂解的。氧化还原反应可为裂解流程
的部分。可裂解连接子可为带电聚合物。
例中,用于裂解可光裂解连接子的光波长介于约180nm到400nm,例如约250nm到400nm或约
300nm到400nm范围内。优选的是需用于活化裂解的光不影响分析物的其它组分。合适的连
接子包括基于O‑硝基苯甲基化合物和硝基藜芦基化合物(nitroveratryl compound)的那
些连接子。还可使用基于安息香化学(benzoin chemistry)的连接子(Lee等人,《有机化学
杂志》64:3454‑3460,1999)。
解。举例来说,在连接子为二硫化物时,二硫苏糖醇或β‑巯基乙醇可用于释放标签。在又其
它实施例中,在连接子为限制位点时,试剂为催化剂,例如酶,所述酶可为裂解连接子的水
解酶、限制酶或另一种酶。举例来说,限制酶可为I型、II型、IIS型、III型以及IV型限制酶。
中,可酶裂解的序列包含具有至少10个核苷酸的序列。在一个实施例中,可酶裂解的序列包
含具有2个与20个之间的核苷酸的序列。在一个实施例中,可酶裂解的序列包含具有2个与
15个之间的核苷酸的序列。在一个实施例中,可酶裂解的序列包含具有4个与10个之间的核
苷酸的序列。在一个实施例中,可酶裂解的序列包含具有4个与15个之间的核苷酸的序列。
醚、茚满基醚等));使用P消除产生的带电聚合物,其中弱碱可用以释放产物、缩醛,包括其
硫代类似物,其中通过弱酸,尤其在存在捕获羰基化合物的情况下来完成脱离;光不稳定性
键(例如,O‑硝基苯甲酰基、7‑硝基茚满基、2‑硝基二苯甲基醚或酯等);或肽连接子,其经受
酶水解,具体地说其中酶识别特异性序列,例如因子Xa或肠激酶的肽。连接子的实例包括
(但不限于)二硫化物连接子、酸不稳定连接子(包括二烷氧基苯甲基连接子)、西贝尔连接
子(Sieber linker)、吲哚连接子、叔丁基西贝尔连接子、亲电子可裂解连接子、亲核可裂解
连接子、可光裂解连接子,在还原条件、氧化条件下的裂解,经由使用安全捕获连接子的裂
解,以及通过消除机制的裂解。
连接子包括叔丁氧基羰基(Boc)和缩醛系统。亲硫金属,例如镍、银或汞在硫缩醛或其它含
硫保护基的裂解中的用途还可考虑用于制备合适的连接子分子。
叔丁基二甲基硅烷(TBDMS)的基团中的硅‑氧键。
碘。
可经酰肼或光化学处理以释放活化胺,其随后可经过环化以裂解分子中其它处的酯
(Burgess等人,《有机化学杂志》62:5165‑5168,1997)。
独且相邻的。在某些实施例中,样品制备模块和分析物检测模块为并置的、共混的或交叉指
形的。样品制备模块可包括用于移动、合并、稀释、混合、分离样品液滴和试剂的一系列或多
个电极。分析物检测模块可包括井阵列,在所述井阵列中检测到分析物相关信号。在某些情
况下,检测模块还可包括用于将所制备的样品液滴移动到井阵列的所述一系列或多个电
极。在某些实施例中,检测模块可包括安置于由间隙分离的第二衬底(例如,下部衬底)上方
的第一衬底(例如,上部衬底)中的井阵列。在这些实施例中,井阵列呈倒置定向。在某些实
施例中,检测模块可包括安置于由间隙分离的第一衬底(例如,上部衬底)下的第二衬底(例
如,下部衬底)中的井阵列。在这类实施例中,第一衬底和第二衬底呈面向布置。可使用第一
衬底和/或第二衬底中存在的电极将液滴移动(例如,通过电学致动)到井阵列。在某些实施
例中,包括井之间的区域的井阵列可为疏水的。在其它实施例中,所述一系列或多个电极可
受限于样品制备模块且可使用其它构件将所制备的样品液滴(和/或不可混溶的液体液滴)
移动到检测模块。
成比例。本文中描述示范性免疫测定。
微升体积。举例来说,井阵列可为飞升井的阵列、纳升井的阵列或微升井的阵列。在某些实
施例中,阵列中的井可都具有大体上相同的体积。井阵列的体积可为至多100微升,例如约
0.1飞升、1飞升、10飞升、25飞升、50飞升、100飞升、0.1皮升、1皮升、10皮升、25皮升、50皮
升、100皮升、0.1纳升、1纳升、10纳升、25纳升、50纳升、100纳升、0.1微升、1微升、10微升、25
微升、50微升或100微升。
种装置可包括第一衬底和第二衬底,其中第二衬底定位于第一衬底上方且与第一衬底由间
隙分离。第一衬底可包括:第一部分(例如,近侧部分),样品制备模块位于所述第一部分处,
其中液体液滴引入到装置中;和第二部分(例如,远侧部分),液体液滴朝向所述第二部分移
动,检测模块位于所述第二部分处。所属领域的技术人员将了解,“近侧”鉴于“远侧”和“第
一”鉴于“第二”的用途为相对术语且相对于彼此为可互换的。在某些实施例中,第一部分和
第二部分为单独的或单独且相邻的。在某些实施例中,第一部分和第二部分为并置的、共混
的或交叉指形的。第一衬底可包括覆盖于第一衬底的上部表面上且从第一部分延伸到第二
部分的一系列或多个电极。第一衬底可包括安置于第一衬底的上部表面上、覆盖所述一系
列或多个电极且从第一部分延伸到第二部分的层。第一层可由作为介电材料和疏水材料的
材料制成。为介电和疏水的材料的实例包括聚四氟乙烯材料(例如, )或氟表面活
TM
性剂(例如,FluoroPel )。第一层可以提供大体上平面表面的方式沉积。井阵列可定位于第
一衬底的第二部分中并覆盖所述一系列或多个电极的一部分,且形成检测模块。井阵列可
定位于第一层中。在某些实施例中,在制造第一层中的井阵列之前或之后,亲水层可安置于
第一衬底的第二部分中的第一层上方以提供具有亲水表面的井阵列。第一衬底与第二衬底
之间的空间/间隙可经空气或不可混溶的流体填充。在某些实施例中,第一衬底与第二衬底
之间的空间/间隙可经空气填充。
底可包括覆盖于第一衬底的第一部分处的第一衬底的上部表面上的一系列或多个电极,其
中所述一系列或多个电极不延伸到第一衬底的第二部分。在这类实施例中,所述一系列或
多个电极仅定位于第一部分中。如上文所描述,介电/疏水材料(例如,Teflon(铁氟龙))的
第一层可安置于第一衬底的上部表面上且可覆盖所述一系列或多个电极。在某些实施例
中,第一层可仅安置于于第一衬底的第一部分上方。在其它实施例中,第一层可安置于第一
部分以及第二部分上方的第一衬底的上部表面上方。井阵列可定位于第一衬底的第二部分
中的第一层中,从而形成不包括存在于井阵列下的一系列或多个电极的检测模块。
的第二部分中的疏水层上方。
二衬底可以间隔开的方式安置于第一衬底的第一部分上方且可不安置于第一衬底的第二
部分上方。因此,在某些实施例中,第二衬底可存在于样品制备模块中但不在检测模块中。
下,导电层可被介电层覆盖。介电层可被疏水层覆盖。导电层和覆盖其的任何层可横跨第二
衬底的下部表面安置或可仅存在于第二衬底的第一部分上。在某些实施例中,第二衬底可
在第一衬底的第一部分和第二部分上方延伸。在这种实施例中,至少在覆盖井阵列的区域
中,第二衬底和安置于其上的任何层(例如,导电层、介电层等)可为大体上透明的。
模块和检测模块。在某些实施例中,可使用可定位于衬底之间的间隔物将第一衬底和第二
衬底间隔开。
光电润湿、电极介导、电场介导、静电致动以及类似技术或其组合。在一些实例中,装置可经
由基于液滴的微流体(例如电润湿)或经由电润湿和液体液滴的连续流体流的组合来致动
液体液滴横跨间隙中的第一层的上部表面(或当存在时,第二层的上部表面)。在其它实例
中,装置可包括用以将液体液滴从样品制备模块运送到检测模块的微通道。在其它实例中,
装置可依靠经由基于液滴的微流体致动液体液滴横跨间隙中的疏水层的表面。电润湿可涉
及通过施加电场到表面且影响存在于表面上的液体液滴与表面之间的表面张力来改变表
面的润湿属性。连续流体流可用于经由外部压力源,例如外部机械泵或集成机械微型泵或
毛细管力和电动机制的组合来移动液体液滴。被动力的实例包括(但不限于)T接头和流动
聚焦方法。被动力的其它实例包括使用更稠密的不可混溶液体,例如重油流体,其可耦合到
第一衬底的表面上方的液体液滴且使液体液滴横跨表面移位。更稠密的不可混溶液体可为
比水更稠密且不与水混合到可观的程度的任何液体。举例来说,不可混溶液体可为碳烃、卤
代烃、极性油、非极性油、氟化油、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、1‑己醇等。
等。在本文中所描述的装置中产生和移动的液滴的体积的范围可介于约10μl到约5picol,
例如10μl到1picol、7.5μl到10picol、5μl到1nL、2.5μl到10nL,或1μl到100nL、800到200nL、
10nL到0.5μl,例如10μl、1μl、800nL、100nL、10nL、1nL、0.5nL、10picol或更少。
1A所示,第二衬底12与第一衬底11长度相同。然而,在其它示范性装置中,第一衬底11和第
二衬底12可具有不同长度。第二衬底可包括或可不包括电极。第一衬底11包括第一部分15,
在此处将液体液滴(例如样品液滴、试剂液滴等)引入到第一衬底11上。第一衬底11包括第
二部分16,液体液滴朝向所述第二部分移动。第一部分15还可被称作样品制备模块且第二
部分16可被称作分析物检测模块。第一衬底11包括定位于第一衬底11的上部表面上的一系
列或多个电极17。介电/疏水材料(例如,为介电和疏水的铁氟龙)的层18安置于第一衬底的
上部表面上且覆盖所述一系列或多个电极17。井阵列19定位于第一衬底的第二部分16上的
层18中。
23分离。第一衬底21包括:第一部分25,在此处将液体引入到第一衬底21上;和第二部分26,
朝向所述第二部分导引液体以用于检测分析物相关信号。第一衬底21包括定位于第一衬底
的上部表面上的一系列或多个电极27。介电材料的层28定位于第一衬底21的上部表面上且
覆盖所述一系列或多个电极27。在这种示范性装置中,所述一系列或多个电极27仅定位于
第一衬底21的第一部分上。第二衬底22可包括或可不包括电极。
间隙33分离。第一衬底31包括第一部分35,在此处将液体液滴(例如样品液滴、试剂液滴等)
引入到第一衬底31上。第一衬底31包括第二部分36,液体液滴朝向所述第二部分移动。第一
部分还可被称作样品制备模块且第二部分可被称作检测模块。第一衬底31包括定位于第一
衬底的上部表面上的一系列或多个电极37。介电材料的层38安置于第一衬底的上部表面上
且覆盖所述一系列或多个电极37。疏水材料的层34覆盖于介电层38上。井阵列39定位于第
一衬底31的第二部分上的疏水层34中。井阵列可具有亲水或疏水表面。
43分离。第一衬底包括:第一部分45,在此处将液体引入到第一衬底41上;和第二部分46,朝
向所述第二部分导引液体以用于检测分析物相关信号。第一衬底41包括定位于第一衬底的
上部表面上的一系列或多个电极47。介电材料的层48定位于第一衬底41的上部表面上且覆
盖所述一系列或多个电极47。在这种示范性装置中,所述一系列或多个电极47仅定位于第
一衬底41的第一部分上45。介电层48覆盖第一衬底41的整个上部表面且疏水层44覆盖介电
层的整个上部表面。井阵列49定位于疏水层44中,且井阵列49定位于覆盖第一衬底41的第
二部分46的疏水层的仅一部分处。在这个实例中,显示介电层48在第一衬底41的整个上部
表面上方延伸。在其它实例中,介电层和疏水层可受限于第一部分且井可定位于亲水层中,
所述亲水层定位于第一衬底的第二部分上。
类图可包括用于固持样品、洗涤缓冲液、结合成员、酶底物、废弃流体等的腔室。测定试剂可
含于作为集成装置的一部分的外部储槽中,在此预定体积可在需要时从储槽移动到装置表
面用于特异性测定步骤。另外,测定试剂可以干燥、印刷或冻干试剂的形式沉积于装置上,
在此其可存储很长一段时间而不损失活性。可在分析物分析之前或期间使这类干燥、印刷
或冻干的试剂复水。
些实例中,第一衬底由单一薄片制成,其随后可经历后续加工以产生所述一系列或多个电
极。在一些实例中,可在可被切割形成用一系列或多个电极覆盖的多个第一衬底的第一衬
底上制造多个系列或多个电极。在一些实例中,电极可经由通用粘附剂或焊料粘合到导电
层的表面。第二衬底可由任何合适的材料制成,所述材料包括(但不限于)柔性材料,例如纸
(具有或不具有喷墨印刷电极)、聚合物、印刷电路板以及类似物。
层包含绝缘材料,其具有低电导率或能够维持静电场。在一些实例中,介电层可由瓷(例如,
陶瓷)、聚合物或塑料制成。在一些实例中,疏水层可由具有疏水属性的材料,例如铁氟龙和
通用碳氟化合物制成。在另一个实例中,疏水材料可为氟表面活性剂(例如,FluoroPel)。在
包括沉积于介电层上的亲水层的实施例中,其可为玻璃、石英、硅石、金属氢氧化物或云母
的层。
而增加或减少。电极可使用多种工艺来制造,包括光刻、原子层沉积、激光划线或蚀刻、激光
消融、电极的弹性凸版印刷和喷墨印刷。
的数字微流体装置的表面。每个电极可能够独立地移动液滴横跨数字微流体装置的表面。
一衬底110上方且与第一衬底的上部表面由间隙170分离。第一衬底110包括第一部分115,
在此处将液体液滴(例如样品液滴、试剂液滴等)引入到第一衬底110上。第一衬底110包括
第二部分130,液体液滴朝向所述第二部分移动。第一部分还可被称作样品制备模块且第二
部分可被称作检测模块。第一衬底110包括定位于第一衬底的上部表面上的一系列或多个
电极145。介电材料的层150安置于第一衬底的上部表面上且覆盖所述一系列或多个电极
145。疏水材料的层155覆盖于介电层150上。井阵列160定位于第一衬底110的第二部分上的
疏水层155中。井阵列可具有亲水或疏水表面。如图3A所示,示出了将液体液滴从第一部分
115致动到含有井阵列160的第二部分130。经由使用所述一系列或多个电极145的主动定向
移动使含有多个珠粒或颗粒190的液体液滴180移动横跨第一部分115且到达第二部分130。
箭头指示液体液滴的移动方向。尽管此处未显示,但可极化油可用于移动液滴并密封井。尽
管此处示出珠粒/颗粒,但代替固体载体或除固体载体以外,液滴可包括分析物分子。
110和第二衬底120,其中第二衬底120定位于第一衬底110上方且与第一衬底的上部表面由
间隙170分离。第一衬底110包括第一部分115,在此处将液体液滴(例如样品液滴、试剂液滴
等)引入到第一衬底110上。第一衬底110包括第二部分130,液体液滴朝向所述第二部分移
动。第一部分还可被称作样品制备模块且第二部分可被称作检测模块。第一衬底110包括定
位于第一衬底的第一部分115处的上部表面上的一系列或多个电极145。介电材料的层150
安置于第一衬底的上部表面上且覆盖所述一系列或多个电极145。疏水材料的层155覆盖于
介电层150上。井阵列160定位于第一衬底110的第二部分上的疏水层155中。井阵列可具有
亲水或疏水表面。横跨装置的第一部分的表面的移动是经由电极145且随后使用被动流体
力(例如穿过由191和192形成的毛细管元件的毛细管移动)使液滴180移动到第二部分。在
一些实例中,毛细管元件可包括在不存在由所述一系列或多个电极产生的施加电场的情况
下促进水性液滴从第一部分移动到第二部分的亲水材料。在一些实例中,可紧靠亲水毛细
管空间安置疏水材料的条带。疏水材料的条带可用于在不存在数字微流体电极的情况下移
动不可混溶流体的液滴到达井阵列。可流动穿过疏水毛细管元件的液体的一些实例包括重
油流体,例如氟化油,可用于促进液体液滴在井阵列上方移动。在其它实例中,油滴还可用
于去除过量液滴。
相关。在某些实施例中,不可混溶液体可具有大于约0.9D的分子偶极矩、大于约3的介电常
‑9 ‑1
数和/或大于约10 S m 的电导率。可移动的不可混溶液体的实例和其特征论述于
Chatterjee等人《,芯片实验室(Lab on Chip)》,6,199‑206(2006)中。本文中所公开的分析
物分析测定中的不可混溶液体的用途的实例包括辅助水性液滴移动、使定位于井之上的水
性流体移位、在光学探查井之前使来自井的未沉积珠粒/颗粒/分析物分子移位、密封井等。
在本文中所公开的装置中可移动的基于有机的不可混溶流体的一些实例包括1‑己醇、二氯
甲烷、二溴甲烷、THF以及氯仿。满足上述标准的基于有机的油也将预期在类似条件下可移
动。在使用不可混溶流体液滴的一些实施例中,装置中的间隙/空间可经空气填充。
且可在井阵列上方暂停。在井阵列上方移动液滴和/或暂停液滴促进颗粒或珠粒190沉积到
井阵列160中。井被定尺寸以包括一个珠粒/颗粒。在图4A中所示的装置中,使用所述一系列
或多个电极145使液滴在井阵列上方移动。尽管此处描绘了珠粒/颗粒,但含有分析物分子
的液滴也可以类似的方式且通过将含有分析物分子的液滴暂停在井之上持续足以允许分
析物分子在不可混溶流体密封井之前扩散到井中的时段来移动。井被定尺寸以包括一个珠
粒/颗粒。井还可被定尺寸以每个井包括一个分析物分子。
滴(例如不可混溶流体)以在井阵列上方移动液体液滴以促进珠粒/颗粒190沉积到井160
中。箭头的方向指示移动液滴185的方向。
位于第一衬底51上方且与第一衬底的上部表面由间隙53分离。第一衬底51包括第一部分
55,在此处将液体液滴(例如样品液滴、试剂液滴等)引入到第一衬底51上。第一衬底51包括
第二部分56,液体液滴朝向所述第二部分移动。第一衬底51包括定位于第一衬底的第一部
分55处的上部表面上的一系列或多个电极57。介电材料的层58安置于第一衬底的上部表面
上且覆盖所述一系列或多个电极57。疏水材料的层54覆盖于介电层58上。井阵列59定位于
第一衬底51的第二部分上的疏水层54中。井阵列可具有亲水或疏水表面。通过将疏水材料
的两个条带沉积于第一衬底51和第二衬底52上来形成毛细管元件60。在第二部分56中不存
在所述一系列或多个电极的情况下,疏水毛细管促进疏水流体液滴62移动到井阵列59。在
其它实施例中,可通过将亲水材料的两个条带沉积于第一衬底51和第二衬底52上来形成毛
细管元件。在第二部分56中不存在所述一系列或多个电极的情况下,亲水材料促进水性液
滴移动到井阵列59。在某些实施例中,毛细管元件可包括与疏水材料的一对条带相间的亲
水材料的一对条带。可将水性液滴导引到安置一对亲水条带的区域,而可将不可混溶流体
的液滴导引到安置一对疏水条带的区域。
的第一部分605中。亲水层610安置于底部衬底601的第二部分606上。井阵列位于亲水层610
中的第二部分中。还描绘了与底部衬底由间隙/空间603分离的顶部衬底602。顶部衬底602
包括安置于底部衬底的第一部分上方的顶部衬底的底部表面上的介电层608。顶部衬底包
括安置于底部衬底的第二部分对面的顶部衬底的底部表面上的亲水层610。水性液滴611不
润湿疏水层且在到达亲水第二部分后,液滴611在井阵列619上方扩散,从而经由被动毛细
管力促进水相的移动。以类似方式,可逆转上述概念以促进基于有机的不可混溶流体在井
上方的润湿和扩散。在这种情况下,第二部分上的顶部和底部衬底可用疏水材料/涂料涂
布,从而允许基于有机的不可混溶流体经由被动毛细管力在井上方流动。
滴”可互换使用以指形状呈大致球形且由微流体装置的壁或衬底限定于至少一侧上的离散
体积的液体。在液滴的情形下大致球形是指例如球形、部分扁平球形的形状,例如圆盘形、
段塞形、截断形、椭圆形、半球形或卵形。本文中所公开的装置中的液滴体积的范围可介于
约10μl到约5pL,例如10μl到1pL、7.5μl到10pL、5μl到1nL、2.5μl到10nL或1μl到100nL,例如
10μl、5μl、1μl、800nL、500nL或更小。
个/1mm的多个井。在某些情况下,可制造覆盖大约12mm面积的约100,000到500,000个井
(例如,飞升井)的阵列。每个井可测量约4.2μm宽×3.2μm深(大约50飞升体积),且可能够固
持单一珠粒/颗粒(约3μm直径)。在这种密度下,飞升井以大约7.4μm的距离彼此隔开。在一
些实例中,可制造井阵列以具有10nm到10,000nm直径的单独的井。
分析物浓度;对于大量阳性井(>约70%),将携载信号的井的相对强度分别与由单一珠粒/
颗粒/分析物分子产生的信号强度进行比较,且用于产生模拟信号。数字信号可用于较低分
析物浓度,而模拟信号可用于较高分析物浓度。可使用数字和模拟定量的组合,其可扩大线
性动态范围。如本文中所使用,“阳性井”是指具有与珠粒/颗粒/分析物分子的存在相关的
信号的井,所述信号高于阈值。如本文中所使用,“阴性井”是指可不具有与珠粒/颗粒/分析
物分子的存在相关的信号的井。在某些实施例中,来自阴性井的信号可处于背景水平,即低
于阈值。
包括可被定向成促进接收和保留已在井阵列上方移动的液体液滴中存在的微珠粒或微颗
粒的侧壁。在一些实例中,井可包括第一侧壁和第二侧壁,其中第一侧壁可与第二侧壁对
置。在一些实例中,第一侧壁关于井的底部成钝角定向且第二侧壁关于井的底部成锐角定
向。液滴的移动可在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上。
知的其它制造方法。
第一侧壁401和第二侧壁402。第一侧壁关于井的底部表面143成钝角且第二侧壁关于井的
底部表面143成锐角。箭头示出液体液滴横跨阵列移动的方向。井的侧壁的这种定向促进接
收和保留珠粒/颗粒/分析物分子490。
液体液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上,其中第一侧壁的
顶部部分在井的开口处。
电层和疏水层的纳米压印光刻(NIL)。
包含用以将疏水的或介电材料中的至少一者施加到第一衬底上的至少一个电极图案的一
个或多个涂布辊。在一些实例中,涂布辊用以将抗积垢材料施加到第一衬底。
材料的固化台。所公开的实例中的一些还包括用以将第一衬底的至少第一部分与第二衬底
的至少第一部分粘合的粘合台。所粘合的部分包括电极图案。方法还包括以间隔开的距离
缔合第一衬底和第二衬底。第一衬底与第二衬底之间的空间的高度可为约0.01mm到1mm,例
如0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、20μm、50μm、100μm、140μm、200μm、300μm、400μm、500μm、1μm
到500μm、100μm到200μm等。
用,短语“分析物相关信号”或“分析物关联信号”是指指示分析物的存在且与样品中分析物
的量成比例的信号。信号可为荧光、化学发光、色度、浊度等。在某些情况下,读数可为数字,
例如阳性计数(例如,井)的数量与阴性计数(例如,井)的数量相比较以获得数字计数。
和第三辊506,其在同步旋转中操作以驱动基底衬底508穿过第一实例组合件500。第一实例
组合件500可包括除第一到第三辊502、504、506以外的辊,以使用辊到辊技术移动基底衬底
508穿过组合件。其它实例可使用传送机、滑轮和/或任何其它合适的输送机构。
中,第一层510包含不导电柔性衬底或板条(例如塑料)且第二层512包括导电材料。第二层
512的导电材料可为例如金属,例如金、银或铜,或非金属导体,例如导电聚合物。在其它实
例中,可使用不同金属或金属和/或导电聚合物的组合。在一些实例中,基底衬底508包括任
选的安置于不导电第一层510与导电第二层512之间的粘附层513。作为一个实例,粘附层
513可包含铬,其中一层金安置于铬粘附层513的顶部上以形成导电第二层512。因此,在图8
的基底衬底508中,不导电第一层510和导电第二层512预粘附以在由第一辊502退绕之前形
成基底衬底508。
实例中,不导电第一层510的厚度大于导电第二层512的厚度。作为一个实例,导电第二层
512的厚度可大约为30nm。在其它实例中,导电第二层512的厚度小于约500nm。在一些实例
中,基于例如第一和/或第二层510、512的材料和/或使用由基底衬底508形成的液滴致动器
的操作目的来选择不导电第一层510和/或导电第二层512的厚度。
义与遮罩516相关联的主图案518:分辨率(例如,每个待消融的基底衬底508的区域的电极
数量)、电极大小、界定电极图案的线路的配置、电极的交叉指形、电极之间的间隙或间隔
和/或用于将电极连接到仪器(例如电源)的电迹线。在一些实例中,基于与基底衬底508相
关联(例如,与生物和/或化学测定一起使用)的液滴致动器的一种或多种操作用途来选择
主图案518的特征。而且,在一些实例中,主图案518为可配置的或可重配置的以使得激光消
融台514能够在基底衬底508上形成不同图案。另外或替代地,在一些实例中,遮罩516可用
一个或多个替代遮罩替换。
可为例如具有小于基底衬底508的面积的面积且包括导电第二层512的基底衬底508的矩形
或正方形截面。透镜520使主图案518的至少一部分成像或投影到与部分522相关联的导电
第二层512上。经由遮罩516和透镜520将激光束524导引到部分522上以使得激光束524基于
所投影的主图案518选择性地穿透导电第二层512。在一些实例中,不导电第一层500或部分
(例如,不导电第一层510的厚度的一部分)也可基于所投影的主图案518被激光束524穿透。
遮罩516的固体部分阻挡激光束524,且遮罩516的开口部分允许激光束524穿过遮罩516并
与基底衬底508接触。激光束524可与例如准分子激光相关联。
断裂,且不导电第一层510的片段和覆盖照射的不导电第一层510的导电第二层512的部分
根据主图案518脱模。在一些实例中,基于不导电第一层510和/或导电第二层512的深度(例
如,厚度)预定义激光束524穿透基底衬底508的深度(例如,照射强度)。在一些实例中,激光
束524穿透深度为可调节的,以改变激光束524由于底层的不导电第一层510的片段化而消
融导电第二层512的深度。在一些实例中,当实例系统500操作时,这种调节是动态的。而且,
在一些实例中,基底衬底508在暴露于激光束524之后经历清洁以去除颗粒和/或表面污染
物。
电第一层510的片段化,从基底衬底508去除导电第二层512的部分。与电极阵列526相关联
的所去除的部分是基于主图案518。在一些实例中,所去除的部分匹配遮罩516的开口部分。
500中,印刷机528包括能够将具有疏水和/或介电属性的材料530的至少一层施加到电极阵
列526的设备或仪器。在第一实例组合件500中,印刷机528可经由包括(但不限于)以下的沉
积技术沉积疏水和/或介电材料530:基于板条的涂布(例如,经由与印刷机528相关联的
辊)、狭缝型涂布、旋涂、化学气相沉积、物理气相沉积和/或原子层沉积。印刷机528还可施
加除疏水和/或介电材料530(例如,抗积垢涂料、抗凝剂)以外的其它材料。而且,印刷机528
可施加具有不同厚度和/或覆盖基底衬底508的不同部分的一层或多层材料。
在一些实例中,印刷机528包括多个配准辊531,以便于在例如经由辊涂方法施加疏水和/或
介电材料530时,作为印刷机528的操作的一部分来精确馈送和配准基底衬底508。
504、506)移动部分522穿过固化台534。在固化台534处,处理和/或改性疏水和/或介电材料
以形成第一处理层532。处理和/或改性疏水和/或介电材料可包括固化材料。举例来说,在
固化台534处,施加热以促进疏水和/或介电材料530的硬化。在一些实例中,部分522暴露于
紫外光以固化疏水和/或介电材料530且形成处理层532以使电极阵列526绝缘。在其它实例
中,在无需热和/或光子源的情况下实现疏水和/或介电材料的固化和/或改性。在一些实例
中,在施加电场(例如,与电极阵列526结合)以操控液滴时,处理层532负载液滴。举例来说,
在电润湿工艺期间,液滴关于处理层532的接触角由于施加的电压而改变,所述电压影响处
理表面532上的液滴的表面张力。电润湿仅仅为示范性的,同样可使用其它力来移动液滴。
层510,所以不需要将例如电极阵列526额外粘附到不导电第一层510。这种配置通过减少加
工步骤而增加制备液滴致动器的基底衬底508的效率。而且,如上文所描述,当部分522在激
光消融台514、印刷机528或固化台534中的任一处时,基底衬底508的其它部分同时移动穿
过第一实例组合件500的其它相应台514、528、534。举例来说,当部分522在固化台534处时,
第一到第三辊502、504、506连续地、周期性地或非周期性地推进基底衬底508的一个或多个
其它部分穿过例如激光消融台514和/或印刷机528。以这种方式,经由大体上连续、高速、自
动化的工艺实现液滴致动器的基底衬底508的制备。
或介电材料530的涂布,基底衬底508保持为单一薄片。因此,为了使用加工的基底衬底508
产生一个或多个液滴致动器,在一些实例中,切割(例如,分割)基底衬底508以形成包含电
极阵列526的单独的单元,如将在下文进一步公开。在一些实例中,在分割之前,在由第一辊
502退绕之前,包括部分522的基底衬底508以类似于基底衬底508的最初辊压配置的辊压配
置来重绕。这种重绕可作为辊到辊加工的部分经由一个或多个辊实现。在这类实例中,基底
衬底508可分割或稍后以其它方式分离。在其它实例中,辊(例如,第二和第三辊504、506)推
进基底衬底508以用于与顶部衬底合并。
其在同步旋转中操作以驱动顶部衬底608穿过第二实例组合件600。第二实例组合件600可
包括除第一到第三辊602、604、606以外的辊以移动顶部衬底608穿过组合件600。
实例基底衬底508,在这个实例中,顶部衬底608的实例第一层610包含不导电材料,例如塑
料,且实例第二层612包括导电材料,例如金属,包括例如以下一者或多者:金、铬、银、氧化
铟锡或铜,和/或任何其它合适的金属、导电聚合物,或金属和/或导电聚合物的组合。在一
些实例中,导电第二层612经由粘附层(例如,铬)粘附到不导电第一层。
陶瓷的介电)涂布导电第二层612。印刷机614大体上类似于图8的第一实例组合件500的印
刷机528。举例来说,印刷机614可经由以下将疏水和/或介电材料616施加到顶部衬底608:
基于板条的涂布、狭缝型涂布、旋涂、化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积和/或其它
沉积技术。印刷机614可包括配准辊617以在施加疏水和/或介电材料616和/或其它涂料材
料期间促进顶部衬底608关于印刷机614的对准。
材料经由热改性(例如,固化)以形成处理层622。处理层622通过完全地或大体上完全地覆
盖导电第二层612使充当顶部衬底608的单一电极的导电第二层612绝缘。因此,在涂布部分
618的第二层612时,顶部衬底608的电势传导部分与可施加到包括部分618的液滴致动器的
液滴绝缘。
到不导电第一层610,从而增加制备液滴致动器的顶部衬底608的效率。
和/或非周期性连续的形式穿过印刷机614或固化台620之一。因此,尽管第二实例组合件
600与部分618相关联地描述,但应了解,由于第一到第三辊602、604、606的旋转,以与部分
618大体上一样的方式制备顶部衬底608的连续部分。在这种方式中,顶部衬底308沿着顶部
衬底608的长度提供有处理层622。
激光消融台。因此,在接收疏水材料616之前,将顶部衬底608暴露于激光束,这在照射的导
电第二层612中产生电极图案。而且,在一些实例中,电极阵列不在基底衬底上/中形成,但
仅在顶部衬底608上/中形成。
底衬底对准。在一些实例中,在穿过固化台620之后,经由一个或多个辊将顶部衬底重绕为
辊压配置。在这类实例中,可将成品辊分割或以其它方式切割和/或分离成以间隔开的距离
对准且与基底衬底的单独的分割单元粘合以产生液滴致动器的单独的单元。
中,为了制备与基底衬底508对准的顶部衬底608,第一到第三辊602、604、606旋转以便相对
于基底衬底逆转顶部衬底的定向以使得在基底衬底508和顶部衬底608呈并行配置对准时
基底衬底的处理层面向顶部衬底608的处理层622。
馈送到所述合并辊。随着合并辊656、658中的每一者旋转,基底衬底658和顶部衬底658以预
定的间隔开的距离或以间隙呈并行配置对准。
选择性地施加到基底衬底508和/或顶部衬底608的预定义部分(例如,界定所得液滴致动器
的周缘的基底衬底508和/或顶部衬底608的部分),以在基底衬底508与顶部衬底608之间产
生粘合,同时保留间隙662。在一些实例中,在粘合台664处粘合衬底508、608包括形成间隙
662(例如,在施加粘附剂之前)。
衬底508和/或顶部衬底608以粘合衬底。而且,在一些实例中,粘合台664经由例如紫外光提
供粘附剂的固化。粘合台664可应用一种或更多种涉及例如加热(例如,热粘合)、加压、固化
等的方法来粘合基底衬底658和顶部衬底608。
650包括分割台666。分割台666可为例如切割装置、分裂器,或更一般地说,用以将连续合并
部分660划分为对应于单独的液滴致动器的离散单元的仪器。合并部分660可基于例如电极
图案而切割成单独的液滴致动器以使得每个液滴致动器包括电极阵列和经由电极图案形
成的其它电极的印迹。
绘了具有仅安置于第一部分83中的电极阵列的底部衬底80的顶视图。描绘了在第二部分84
中形成井阵列的步骤81之后的底部衬底82。
了通过利用平坦纳米压印模具770向第一衬底710的第二部分处的疏水层750施加足够的压
力以形成井阵列760图案来制造井阵列的一种示范性方法。在这个实例中,纳米压印冲压机
可为冲压轮廓对应于第二层的上部表面的平坦冲压元件。
第一衬底710的疏水层750上。随着辊在一个方向上推进,辊留下对应于辊上的压印图案的
井阵列760的图案的印记。在一个实例中,随着辊775将图案压印到第一衬底710的疏水层
750上,辊775在逆时针方向上滚动。应了解,可更换辊或冲压机以形成合适体积的井,例如,
飞升辊或冲压机可用于形成飞升井。。
层上产生井阵列760图案。用于消融第二层的合适激光的一些实例包括具有飞秒和皮秒激
光的参数。在一些实例中,激光消融步骤包括使用特定遮罩来界定所需井阵列图案。在一些
实例中,激光775利用聚焦元件777(例如,透镜)来精确地靶向和消融图案。在一些实例中,
在激光消融步骤之后,井阵列可用介电和/或疏水层涂布。
一个实例中,第一辊725含有微流体组件,其包括第一衬底710,其中第一衬底包含一系列或
多个电极745;和安置于第一衬底的上部表面上方且覆盖所述一系列或多个电极745的介电
层740。第二辊780含有具有已包括于衬底上的井阵列760的图案的衬底750。在一些实例中,
可通过热或UV纳米压印光刻来施加先前包括于衬底750上的井阵列760的图案。在其它实例
中,井阵列的图案先前可通过激光消融而包括于衬底上。如图12D所示,压印的第二辊780还
可包括压印到井阵列的衬底上的疏水涂层。单独的辊经由辊705和708退绕,且随后经受层
压工艺,其中两个膜可通过将井衬底覆盖于微流体组件衬底上方而层压在一起以形成井阵
列和微流体组件的堆叠配置。
进衬底穿过组件以及加工的衬底重绕成辊。
举例来说,使激发光(例如,激光)发光以测量信号强度结果。在其它实例中,所需分析物可
通过测量从每个井腔室发出的光学信号来检测且通过定量结果来定量。举例来说,经由数
字分析将阳性计数(例如,井)的数量与阴性计数(例如,井)的数量进行比较。可检测来自装
置的井的多种信号。示范性信号包括荧光、化学发光、色度、浊度等。
底部衬底82间隔开的方式定位于装置的第二部分中。可使用电极81使含有颗粒或珠粒或分
析物分子(未显示)的液滴84移动到井阵列83。在足以允许颗粒或珠粒或分析物分子移动到
井中的时段之后,液滴84可移动到废料腔室/吸收垫等。缓冲液85的液滴随后可移动到井阵
列以去除不沉积到井中的任何颗粒或珠粒。在一些情况下,缓冲液液滴可推送液滴84到达
废料腔室。不可混溶流体86的液滴可在井阵列上方移动且密封井。可在光学探查井之前去
除任何过量液滴86。
段之后,由不可混溶液体195(或如本文中所阐释的不可混溶液体)的液滴置换液滴。不可混
溶液体的液滴用以移动具有不沉积到井中的任何珠粒/颗粒/分析物分子的液滴180远离井
且覆盖井。
水性液滴之后,井阵列含有沉积的珠粒。不可混溶流体195随后在井阵列上方移动以密封
井。
集成微流体和检测芯片上。分析物分子可经由扩散沉积到井中。
用途。熟知改变的实例包括(但不限于)免疫测定,例如夹心免疫测定(例如,单克隆‑多克隆
夹心免疫测定),包括酶检测(酶免疫测定(EIA)或酶联免疫吸附测定(ELISA))、竞争抑制免
疫测定(例如,正向和反向)、酶倍增免疫测定技术(EMIT)、颗粒增强的浊度抑制免疫测定
(PETINIA)、均相酶免疫测定(HEIA)、竞争结合测定、生物发光共振能量转移(BRET)、一步抗
体检测测定、均相测定、非均相测定、运行捕获测定等。在一些情况下,下文的描述可覆盖上
文所描述的方法;在其它情况下,下文的描述可提供替代例。
定,或竞争结合测定。在一些实施例中,可检测标记(例如,例如由可裂解连接子连接的一个
或多个荧光标记或一个或多个标签(其可化学上或通过光学裂解来裂解))附着于捕获抗体
和/或检测抗体。
第一特异性结合配偶体和任何所关注的分析物形成第一特异性结合配偶体‑所关注分析物
复合物。优选地,第一特异性结合配偶体为抗所关注分析物的抗体或其片段。添加测试样品
和第一特异性结合配偶体以形成混合物的次序不重要。优选地,第一特异性结合配偶体固
定于固相上。免疫测定中所使用的固相(第一特异性结合配偶体和任选的第二特异性结合
配偶体)可为所属领域中已知的任何固相,例如(但不限于)磁性颗粒、珠粒、纳米珠粒、微珠
粒、纳米颗粒、微颗粒、膜、支架分子、薄膜、滤纸、磁盘或芯片(例如,微流体芯片)。
的所关注分析物可通过洗涤来去除。然而,合乎需要地,第一特异性结合配偶体以测试样品
中存在的过量的任何所关注分析物形式存在,以使得测试样品中存在的所有所关注分析物
与第一特异性结合配偶体结合。
性结合配偶体优选地为结合到所关注分析物上的表位的抗所关注分析物(例如抗体),所述
表位不同于第一特异性结合配偶体所结合的所关注分析物上的表位。此外,另外优选地,第
二特异性结合配偶体用可检测标记来标记或含有可检测标记(例如,可检测标记、由可裂解
连接子连接的标签等)。
平面衬底、微流体表面、固体衬底材料段以及类似物。
物上的不同表位。合乎需要地,捕获抗体与表位的结合不干扰检测抗体与表位的结合。单克
隆或多克隆抗体可用作夹心免疫测定中的捕获抗体和检测抗体。
心”的免疫复合物。一个或多个抗体可用于捕获测试样品中的所关注分析物(这些抗体常常
称作一个或多个“捕获”抗体),且另外结合所关注分析物的具有可检测标记(例如,荧光标
记,由可裂解连接子连接的标签等)的一个或多个抗体(这些抗体常常称作一个或多个“检
测”抗体)可用于完成夹心。在一些实施例中,适体可用作第二结合成员。在夹心测定中,抗
体与其表位的结合适宜地不被测定中的任何其它抗体与其对应表位的结合减弱。换句话
说,选择抗体以使得与疑似含有所关注分析物的测试样品接触的一个或多个第一抗体并不
结合到由第二抗体或后续抗体识别的全部或部分表位,从而干扰一个或多个第二检测抗体
结合到所关注分析物的能力。
析物(例如膜相关的所关注分析物、可溶的所关注分析物、膜相关的所关注分析物的片段、
可溶的所关注分析物的片段、所关注分析物(膜相关或可溶的所关注分析物)的变体或其任
何组合)的测试样品首先与至少一个捕获抗体接触,所述捕获抗体在允许形成抗体‑所关注
分析物复合物的条件下特异性结合到特定表位。如果使用超过一个捕获抗体,那么形成多
种捕获抗体‑所关注分析物复合物。在夹心测定中,以超过测试样品中预期的所关注分析物
或所关注分析物片段的最大量的摩尔量使用抗体,优选地至少一个捕获抗体。
已知的任何固体载体,包括(但不限于)由聚合材料以平面衬底或珠粒形式制成的固体载体
等。一个或多个抗体可通过吸附,通过共价结合使用化学耦合剂或通过所属领域中已知的
其它方式结合到固体载体,前提是这种结合不干扰抗体结合所关注分析物或所关注分析物
片段的能力。此外,必要时,固体载体可衍生以允许与抗体上的不同官能基具有反应性。这
种衍生化需要使用某些耦合剂,例如(但不限于)顺丁烯二酸酐、N‑羟基丁二酰亚胺、叠氮
基、炔基和1‑乙基‑3‑(3‑二甲氨基丙基)碳化二亚胺。
下、在约2℃到约45℃的温度下执行孵育并持续至少约一(1)分钟到约十八(18)小时、约2到
6分钟或约3到4分钟的时段。
条件下)接触。如果捕获抗体‑所关注分析物复合物与超过一个检测抗体接触,那么随后形
成一个或多个捕获抗体‑所关注分析物‑一个或多个检测抗体检测复合物。如同捕获抗体一
样,当至少一个检测(和后续)抗体与捕获抗体‑所关注分析物复合物接触时,需要在类似于
上文所描述的那些条件下孵育一段时间以形成一个或多个捕获抗体‑所关注分析物‑一个
或多个检测抗体复合物。优选地,至少一个检测抗体含有可检测标记(例如,荧光标记、由可
裂解的连接子连接的标签等)。在形成一个或多个捕获抗体‑所关注分析物‑一个或多个检
测抗体复合物之前、同时或之后,可检测标记可结合到至少一个检测抗体。可使用所属领域
中已知的任何可检测标记,例如荧光标记、如本文中所论述的可裂解连接子以及所属领域
中已知的其它标记。
等),那么随后形成可检测标记的第一特异性结合配偶体‑所关注分析物复合物。替代地,如
果使用第二特异性结合配偶体且可检测地标记第二特异性结合配偶体(例如,荧光标记、与
可裂解连接子连接的标签等),那么随后形成第一特异性结合配偶体‑所关注分析物‑第二
特异性结合配偶体的可检测标记的复合物。任何未结合的特异性结合配偶体,无论是经标
记的或未标记的,可使用所属领域中已知的任何技术(例如洗涤)从混合物去除。
溶液,通过质谱法、重力法和所属领域中已知的其它技术来产生标准曲线。
所关注目标分析物的第一特异性结合配偶体的珠粒(例如磁性珠粒)的液滴合并。合并产生
单一液滴,可将其孵育一段足以允许第一特异性结合配偶体与样品液滴中存在的所关注分
析物结合的时间。任选地,可搅动单一液滴以促进样品与第一特异性结合配偶体的混合。可
通过来回移动单一液滴、围绕在多个电极上方移动单一液滴、分裂液滴且随后合并液滴,或
使用SAW等来实现混合。接着,单一液滴可经受磁力以将珠粒保留在装置中的某一位置处,
同时可移走液滴到废料腔室或垫且被含有第二结合成员的液滴替换。第二特异性结合配偶
体可为可检测地标记的。标记可为可光学检测的任何标记。举例来说,标记可为荧光标记。
在添加第二结合成员之前,可通过将洗涤缓冲液的液滴移动到使用力(例如,磁性的)保留
珠粒的位置来进行任选的洗涤步骤。珠粒可能或可能不再悬浮于洗涤缓冲液中。如果使用
磁性珠粒,那么可将磁力施加到磁性珠粒且将洗涤缓冲液输送到废料位置。在足以使第二
特异性结合配偶体结合与第一结合成员结合的所关注分析物的时段之后,可移走含有第二
特异性结合配偶体的液滴,同时使珠粒保留在所述位置处。可使用洗涤缓冲液的液滴洗涤
珠粒。在洗涤步骤之后,含有具有第一结合成员、所关注分析物和第二结合配偶体的复合物
的标记的珠粒的液滴可移动到检测模块(例如在使用磁性珠粒时通过去除磁力)。如本文中
所阐释,可在样品制备模块中执行免疫测定。可允许标记的珠粒沉降到检测模块中的井阵
列中。可使用重力或通过施加电力或磁力使珠粒沉降。在用以去除不位于井内部的任何珠
粒的洗涤步骤之后,可通过使用疏水液体来密封井。
品中的所关注分析物竞争。
物肽、所关注分析物片段或所关注分析物变体可用任何可检测标记,包括由与可裂解连接
子连接的标签构成的可检测标记来标记。在这个测定中,抗体可固定于固体载体上。替代
地,抗体可耦合到已固定于固体载体(例如微颗粒或平面衬底)上的抗体,例如抗物种抗体。
所关注目标分析物的第一特异性结合配偶体的磁性珠粒的液滴和用可检测标记(例如荧光
标记)标记的分析物合并。任选地,可搅动单一液滴以促进样品与第一特异性结合配偶体和
标记的分析物的混合。可通过来回移动单一液滴、围绕在多个电极上方移动单一液滴、分裂
液滴且随后合并液滴,或使用SAW等来实现混合。接着,单一液滴可经受力(例如磁力)以将
珠粒保留在装置中的某一位置处,同时可移走液滴到废料腔室或垫且被含有第二结合成员
的液滴替换。可通过将洗涤缓冲液的液滴移动到使用磁力保留珠粒的位置来进行任选的洗
涤步骤。珠粒可能或可能不再悬浮于洗涤缓冲液中;将力施加到珠粒(例如在使用磁性珠粒
时的磁力)且将洗涤缓冲液输送到废料位置。在足以使第一特异性结合配偶体结合到所关
注分析物的时段之后,可移走液滴,同时将珠粒保留在位置处。在任选的洗涤步骤之后,含
有具有第一结合成员和所关注分析物的复合物的标记的珠粒可移动到检测模块(例如使用
磁性珠粒时通过去除磁力)。如本文中所阐释,可在样品制备模块中执行免疫测定。可允许
标记的珠粒沉降到检测模块中的井阵列中。珠粒可使用重力或通过施加力(例如电力或磁
力)沉降。在用以去除不位于井内部的任何珠粒的洗涤步骤之后,可通过使用疏水液体来密
封井。
产生的抗体‑所关注分析物复合物中的一者含有可检测标记(例如,荧光标记等),而另一种
抗体‑所关注分析物复合物不含可检测标记。在定量可检测标记之前,抗体‑所关注分析物
复合物可以但不必与测试样品的剩余部分分离。不管抗体‑所关注分析物复合物是否与测
试样品的剩余部分分离,但随后定量抗体‑所关注分析物复合物中可检测标记的量。随后可
例如如上文所描述来确定测试样品中所关注分析物(例如膜相关的所关注分析物、可溶的
所关注分析物、可溶的所关注分析物的片段、所关注分析物的变体(膜相关或可溶的所关注
分析物)或其任何组合)的浓度。
分析物且用可检测标记(例如荧光标记、酶促标记等)标记的第一特异性结合配偶体的液滴
和上面附着有所关注分析物的磁性珠粒合并。合并产生单一液滴,可将其孵育一段足以允
许第一特异性结合配偶体与样品液滴中存在的所关注分析物结合的时间。任选地,可搅动
单一液滴以促进样品与第一特异性结合配偶体的混合。可通过来回移动单一液滴、围绕在
多个电极上方移动单一液滴、分裂液滴且随后合并液滴,或使用SAW等来实现混合。接着,单
一液滴可经受磁力以将珠粒保留在装置中的某一位置处,同时可移走液滴到废料腔室或垫
且被含有第二结合成员的液滴替换。可通过将洗涤缓冲液的液滴移动到使用磁力保留珠粒
的位置来进行任选的洗涤步骤。珠粒可能或可能不再悬浮于洗涤缓冲液中;将磁力施加到
磁性珠粒且将洗涤缓冲液输送到废料位置。在足以使第一特异性结合配偶体结合所结合的
所关注分析物的一段时间之后,可去除磁力且含有具有第一结合成员、所关注分析物的复
合物的标记的珠粒的液滴可移动到检测模块。如本文中所阐释,可在样品制备模块中执行
免疫测定。可允许标记的珠粒沉降到检测模块中的井阵列中。可使用重力或通过施加电力
或磁力使珠粒沉降。在用以去除不位于井内部的任何珠粒的洗涤步骤之后,可通过使用疏
水液体密封井。
来说,所产生的所关注分析物‑抗体复合物中的一者被固定且含有可检测标记(例如,荧光
标记等),而另一种所关注分析物‑抗体复合物不被固定且含有可检测标记。通过所属领域
中已知的技术(例如洗涤)将未固定的所关注分析物‑抗体复合物和测试样品的剩余部分从
固定的所关注分析物‑抗体复合物的存在中去除。在去除未固定的所关注分析物抗体复合
物之后,随后在裂解标签之后定量固定的所关注分析物‑抗体复合物中的可检测标记的量。
测试样品中所关注分析物的浓度可随后通过比较如上文所描述的可检测标记的量来确定。
的配体。捕获剂和检测剂可为抗体或能够如本文中所描述或所属领域中已知捕获或检测的
任何其它部分。配体可包含肽标签且固定剂可包含抗肽标签抗体。替代地,配体和固定剂可
为能够结合在一起的任何试剂对以便用于运行捕获测定中(例如,特异性结合对和如所属
领域中已知的其它试剂对)。可测量超过一种分析物。在一些实施例中,固体衬底可用抗原
涂布且待分析的分析物为抗体。
特异性结合成员(其分别充当捕获剂和检测剂)。第一特异性结合成员包含用于固定剂的配
体(例如,如果固体载体上的固定剂为抗生蛋白链菌素,那么第一特异性结合成员上的配体
可为生物素)且还结合到所关注分析物。第二特异性结合成员包含可检测标记且结合到所
关注分析物。可将固体载体和第一特异性结合成员和第二特异性结合成员添加到测试样品
中(依序地或同时地)。第一特异性结合成员上的配体结合到固体载体上的固定剂以形成固
体载体/第一特异性结合成员复合物。样品中存在的任何所关注分析物结合到固体载体/第
一特异性结合成员复合物以形成固体载体/第一特异性结合成员/分析物复合物。第二特异
性结合成员结合到固体载体/第一特异性结合成员/分析物复合物且检测到可检测标记。可
在检测之前采用任选的洗涤步骤。在某些实施例中,在一步测定中,可测量超过一种分析
物。在某些其它实施例中,可采用多于两个特异性结合成员。在某些其它实施例中,可添加
多个可检测标记。在某些其它实施例中,可检测到多个所关注分析物。
成员或使用如已知的其它变化形式。
不同的抗体。固体载体可用两种或更多种不同的抗体共涂布以从样品中捕获两种或更多种
不同的抗原。
体上阻断试剂的其余结合位点。可使用所属领域的一般技术人员已知的任何合适的阻断试
剂。举例来说,可采用牛血清白蛋白(“BSA”)、酪蛋白于PBS中的磷酸盐缓冲盐水(“PBS”)溶
TM
液、Tween20 (密苏里州圣路易斯(St.Louis,Mo.)西格马化学公司(Sigma Chemical
Company))或其它合适表面活性剂以及其它阻断试剂。
病标记物(例如癌症标记物、心脏病标记物)、毒素、病原体(例如病毒、细菌或其部分)。方法
和装置还可用于测量生物样品中存在的分析物。方法和装置还可用于血液筛检测定中以检
测目标分析物。血液筛检测定可用于筛检血液供应源。
所接收的液体进行分析物检测的分析物检测组件。
耦合可呈使表面声波穿透或渗漏到液体中的形式。在一些实例中,表面声波为瑞雷波
(Raleigh wave)。表面声波的传送可通过使表面声波流经液体来进行。可以多种不同方式
且通过使用不同材料来进行表面声波的传送,包括由转换器(例如一系列或多个电极)产生
电势。
的间隔、衬底上的电极数量(即,分辨率)可变化。在一些实例中,使用交叉指形(IDT)转换器
或电极。在一些实例中,样品制备组件可包括液体。在一些实例中,可存在多个层。不同层可
具有散射表面声波的散射结构的不同布置或配置。因此,横跨不同层的液体液滴移动可能
由于所存在的变化的散射结构而不同。
当将射频(RF)范围应用于电极时,启动SAW移位。在启动后,电极或转换器发射电势横跨衬
底表面,在此衬底经受机械应力。机械应力的实例为衬底表面的连续收缩和扩展。由于衬底
的这种连续变形,横跨表面传送表面声波。
和运动。因为流体是耗散系统,所以经由SAW对谐波强制的响应可能不一定为谐波。
波时,SAW可接触液体。由于液体与SAW相互作用,使得SAW转移到液体中。SAW借助于“无接触
操控”来操控流体,意思指液体由渗漏或穿透到流体中的声波而传送到检测组件。因此,使
生物样品或分析物的外部污染最小化。
物。液体液滴也可指水性溶液中的颗粒或珠粒。样品可包括生物流体样品,例如血液、血浆、
血清、唾液、汗液等。
度;因此,提供增强的功能性。可使用标准光刻、剥离/湿式蚀刻工艺、模压/纳米压印光刻以
及衬底的微机械加工、加压、加热和激光改性将声子结构制造于衬底上,以形成这些声子结
构。这些声子结构同样可呈现多种形状和大小。在一些实例中,声子结构可为在衬底内形成
晶格的柱、锥或孔。
中,衬底可由具有高声反射的材料制成。
聚合物的材料或纸材料制造衬底。基于聚合物的衬底可用疏水涂料处理或制造可在基于聚
合物的衬底上方或与另一个衬底一起添加疏水层以使得衬底对水性流体不可渗透。
的表面声波也可耦合到顶置板。
使电极图案化。在另一个实例中,硅可用作衬底材料以使电极图案化。可应用于制造产生
SAW的衬底的材料的其它实例包括多晶材料、微晶材料、纳米晶材料、非晶形材料或复合材
料。可应用于制造产生SAW的衬底的材料的其它实例包括铁电材料、热电材料、压电材料或
磁致伸缩材料。
组件上。在其它情况下,一旦将这些流体定位于井阵列中,这些流体可用于洗去任何残余液
体或生物样品。这类流体的实例包括空气、惰性气体、疏水液体、亲水液体、油、基于有机的
溶剂以及高密度水性溶液。在某些情况下,装置可填充有填充剂流体,所述填充剂流体可为
空气、惰性气体、疏水液体、亲水液体、油、基于有机的溶剂以及高密度水性溶液。
移动。在一些实例中,疏水材料可包括十八烷基三氯硅烷(OTS)。在其它实例中,可图案化表
面以促进液体移动。
体不可渗透层。在其它情况下,盖板密封件可由柔性材料,例如塑料、硅或其它类型的橡胶
制成。在其它情况下,盖板密封件可由非柔性材料,例如玻璃或其它非柔性材料制成。在一
些实例中,盖板密封件可对热、紫外光或其它电磁辐射不可穿透以防止表面或表面上存在
的液体内含物的变形。
中,合适的间隔物可促进液体液滴在表面与盖板密封件之间移动。在其它实例中,合适的间
隔物可减少行进中的表面声波与表面之间的耦合。
图案化到压电层中。在一些实例中,可使用标准光刻和剥离/湿式蚀刻工艺将电极制造于衬
底上。电极的结构、电极之间的间隔、衬底上的电极数量(即,分辨率)可变化。在一些实例
中,使用交叉指形(IDT)转换器或电极。IDT被定义为一系列或多个电极和上面包括所述一
系列或多个电极的压电层的组合。在一些实例中,转换器电极结构形成于压电层上。在其它
实例中,转换器电极结构嵌入于压电层内。
一些实例中,当将射频(RF)范围应用于电极时,启动表面声波移位。在启动后,电极或转换
器发射电势横跨衬底表面,在此材料经受机械应力。机械应力的实例为衬底表面的连续收
缩和扩展。由于衬底的这种连续变形,横跨表面传送表面声波。
向、移动、速度。声子结构同样可呈现多种形状和大小。在一些实例中,声子结构可为在衬底
内形成晶格的柱、锥或孔。可基于例如以下特征来预定义顶置板的表面上的声子结构的图
案:分辨率(例如,表面上的每个区域的电极数量)、电极大小、电极的交叉指形和/或电极之
间的间隙或间隔。在一些实例中,基于与SAW样品制备组件相关联(例如,与生物和/或化学
测定一起使用)的液滴致动器的一种或多种操作用途来选择图案的特征。在其它配置中,电
极图案可为可重配置的以使得不同图案适合不同应用。在一些实例中,所述一系列或多个
电极或每个单独的电极的大小或尺寸的增加也可减少施加于相邻电极之间的疏水材料的
量。因此,电极图案的特征可使SAW平台的表面积最大化。此外,所述一系列或多个电极/转
换器的增加的交叉指形促进经由操控其电势传送液体横跨表面的简易性。
粒状配置,从而与衬底表面的疏水层形成接触角。在操作时,SAW声波例如通过穿透或渗漏
到液体中而横跨耦合到液体的表面传送。SAW声波的量值或频率可控制移动液体的所得频
率和运动。
体液滴的传送可呈滚转运动。在其它实例中,液体液滴的传送可呈横跨表面的滑动运动。在
一些实例中,当表面上缺少声子结构时,SAW的传送和所得液体液滴的传送在相同方向上。
在其它实例中,当表面上存在声子结构时,SAW的传送和所得液体液滴的传送在相反方向或
不同方向上。
)或氟表面活性剂(例如,FluoroPel )。
横跨流体通道以朝向井阵列推送流体(液滴或细胞)。
形、具有圆形底部表面的圆柱形、立方体、立方形、截头圆锥形、反向截头圆锥形或圆锥形。
在某些情况下,井可包括可被定向成促进接收和保持已在井阵列上方移动的液体液滴中存
在的微珠粒或微颗粒的侧壁。在一些实例中,井可包括第一侧壁和第二侧壁,其中第一侧壁
可与第二侧壁对置。在一些实例中,第一侧壁关于井的底部成钝角定向且第二侧壁关于井
的底部成锐角定向。液滴的移动可在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上。
井阵列可具有次飞升体积、飞升体积、次纳升体积、纳升体积、次微升体积或微升体积。举例
来说,井阵列可为飞升井的阵列、纳升井的阵列或微升井的阵列。在某些实施例中,阵列中
的井可全部具有大体上相同的体积。井阵列的体积可为至多100微升,例如约0.1飞升、1飞
升、10飞升、25飞升、50飞升、100飞升、0.5皮升、1皮升、10皮升、25皮升、50皮升、100皮升、
0.1纳升、1纳升、10纳升、25纳升、50纳升、500纳升、0.1微升、1微升、10微升、25微升、50微升
或100微升。
定位。
品引入到衬底表面上。在其它实例中,样品入口可在衬底内部引入生物样品。
或反之亦然(分析物检测组件定位于样品制备组件上方)的实例中,入口或通道可定位于两
个组件之间。入口或通道可导引两个组件之间的样品或分析物。
例中,其可为多个步骤。在存在模具、遮罩或图案的情况下可通过加压、加热或紫外光的应
用的组合来压印或模压声子结构。在一个实例中,从模具引出到顶置板上的压力可诱导顶
置板的表面变形。
室的第二端均密闭。可通过永久性密闭机构与暂时性密闭机构来密闭井腔室的第一端。如
本文中所使用,“永久性”意思指密闭机构意图保留井腔室的紧固件。如本文中所使用,“暂
时性”意思指可拆卸密闭机构而不影响密闭机构的结构、完整性或刚度。在一些方面,可通
过永久性和暂时性密闭机构的组合来密闭井腔室的第一端。在一个实例中,暂时性密闭机
构可为可填充井腔室的第一端的液体,例如油流体。在某些实例中,在分析物、生物样品或
分析物相关可检测标记先前已沉积到井中之后油滴可填充第一井端。在其它实例中,不论
分析物或生物样品是否存在于井内,油滴可密闭井的第一端。
测量从每个井腔室发出的光学信号来检测且通过定量结果来定量。举例来说,将阳性计数
(例如,井)的数量与阴性计数(例如,井)的数量进行比较以获得数字计数。替代地或另外,
可测量与分析物浓度相关联的信号(模拟定量)。可检测来自装置的井的多种信号。示范性
信号包括荧光、化学发光、色度、浊度等。
分和朝向其移动液滴用于分析物检测的第二部分。顶置板可存在于第一衬底的第一部分上
且井阵列可定位于第一衬底的第二部分上。因此,形成样品制备组件的顶置板和形成分析
物检测组件的井阵列可直接相邻。如本文中所使用,术语“直接相邻”是指缺少分离或划分
样品制备组件和井阵列的物体。在实例中,当样品制备组件和井阵列彼此直接相邻时,液体
液滴横跨样品制备组件的表面的传送无缝地过渡到井阵列的表面上。在其它实例中,井阵
列间接相邻样品制备组件定位。如本文中所使用,术语“间接相邻”是指存在分离或划分样
品制备组件的物体或元件。
试剂可用于密封井阵列。
形状和尺寸可变化。如图13A中所显示,样品制备组件被定位成与包含井阵列860的分析物
检测组件直接相邻。当这些组件彼此相邻定位时,可将横跨顶置板810的表面传送的液体收
集到井阵列860上的单独的井腔室中。在这个特定实例中,样品入口通道840定位于顶置板
810与盖板870之间。顶置板810和盖板870由界定一定空间的空间/间隙850分离,在所述空
间中操控(例如,合并、分裂、搅动等)液体液滴。然而,在其它实例中,不包括样品入口通道。
样品入口通道的大小、尺寸和变型可变化。举例来说,样品入口通道可将流体引入到顶置板
810的表面上。在其它实例中,样品入口通道可在顶置板810内部引入流体。
在其它情况下,盖板密封件由柔性材料,例如塑料、硅或其它类型的橡胶制成。在其它情况
下,盖板密封件由非柔性材料,例如玻璃或其它非柔性材料制成。在一些实例中,盖板密封
件可对热、紫外光或其它电磁辐射不可穿透,以防止表面或样品制备组件的表面上存在的
液体内含物的变形。
道可导引两个组件之间的样品或分析物。
通过使用机械紧固件、固定件、螺钉和其它机械组件(例如插销)来实现将井阵列耦合到样
品制备组件的声子结构上的步骤。在其它实例中,将井阵列耦合到样品制备组件的声子结
构上的步骤可通过将井阵列设置和定位于样品制备组件的声子结构上方来进行。在一些实
例中,衬底的声子结构可与井阵列组件并行定向。
表面传送的表面声波的量值而变化。
小、形状和尺寸可变化。在这个实例中,也存在井阵列860。在这个实例中,井阵列860直接定
位于顶置板上方。如图13B所示,井的开口可与声子结构直接对置。在这个特定实例中,样品
入口通道840定位于井阵列与顶置板之间。然而,在其它实例中,不包括样品入口通道。样品
入口通道的大小、尺寸和变型可变化。举例来说,样品入口通道可将流体引入到顶置板810
的表面上。在其它实例中,样品入口通道可在顶置板810内部引入流体。包括井阵列860的衬
底820以与顶置板810间隔开的方式定位且与顶置板810由间隙/空间850分离。
腔室之间的极小间隔允许更大数量的井收集更大数量的分析物或生物样品。在一些实例
中,井阵列可经由消融衬底而形成。井阵列的图案可通过使用特殊图案或特殊遮罩且使遮
罩经受激光消融来形成。
彼此相邻定位。顶置板(例如,参见图13A,顶置板810)放置于组装线路900上。通过利用一系
列辊的传送带样机制来促进顶置板沿着组装线路900的传送。顶置板的辊914退绕且经受模
压单元910,其使材料经受强烈的热、压力或紫外光以使用模具使声子结构形成于顶置板上
或嵌入于顶置板内。使用激光消融924产生井阵列。此后,顶置板穿过多个辊到表面处理组
件920,其改变顶置板的属性。此后,顶置板穿过将测定试剂沉积于顶置板上的喷墨印刷机
930。在一些实例中,所得结构可经受固化步骤。在其它实例中,所得结构可经受表面处理以
改变其物理属性,例如,并入测定方案所需的功能化试剂。盖板(例如,图13A,盖板870)随后
层压940到顶置板上。盖板可提供为退绕的辊905且使用辊移动。在将盖板放置于顶置板上
之前,将合适的间隔物放置于顶置板与盖板之间以使得液体液滴能够在两个表面之间移
动。组装的结构可分割950以产生单独的装置。
力或紫外光以在模具存在下形成声子结构的重复结构元件。此后,顶置板穿过表面处理组
件920以改变顶置板表面的属性。此后,顶置板穿过喷墨印刷机930,以原位沉积测定试剂。
为形成包含井阵列的检测模块,第一衬底(例如,参见图13B,衬底820)的辊906经受激光消
融924。在层压单元940处,顶置板和含有井阵列的第一衬底组合到一起且随后以间隔开配
置粘合。因此,顶置板和衬底在堆叠配置内竖直对准。此后,堆叠的衬底经受分割组件950,
例如,以产生单独的装置。
电润湿、介电泳、电场梯度或电极介导的力。在表面声波和数字微阵列电极的组合用于液滴
操控的实施例中,本文中所描述的SAW装置可包括一系列或多个电极。
在相关联的颗粒/珠粒的存在或不存在。
附连到包装材料或可包括为包装插页。说明书可为书写或印刷的材料,但不限于这类材料。
本公开涵盖能够存储这类说明并且将其传达给最终用户的任何媒体。这类媒体包括(但不
限于)电子存储媒体(例如,磁盘、胶带、料筒、芯片)、光学媒体(例如,CD ROM)以及类似物。
如本文中所使用,“说明书”可包括提供所述说明书的互联网网点的地址。
可逆地集成在料筒中。料筒可为一次性的。料筒可包括适用于实践上文所公开的方法的一
种或多种试剂。料筒可包括固持试剂的一个或多个容器,作为一种或多种单独组合物,或任
选地,作为试剂的相容性将允许的掺合物。料筒还可包括从用户角度可适宜的其它材料,例
如缓冲液、稀释液、标准物(例如,校准剂和对照物),和/或适用于样品加工、洗涤或进行测
定的任何其它步骤的任何其它材料。料筒可包括上文所描述的特异性结合成员中的一者或
多者。
起使用的至少一个容器(例如,套管、微量滴定板或条带),和/或缓冲液,例如测定缓冲液或
洗涤缓冲液,其中的任一者可作为浓缩溶液提供。在一些实施例中,试剂盒包含进行测定所
必需的所有组分,即试剂、标准物、缓冲液、稀释液等。说明书还可包括用于产生标准曲线的
说明书。
参考标准。举例来说,试剂盒可包括具有高浓度水平、中等浓度水平或低浓度水平的一种或
多种参考标准。在参考标准的浓度范围方面,这可根据测定来优化。参考标准的示范性浓度
范围包括(但不限于)例如:约10fg/mL、约20fg/mL、约50fg/mL、约75fg/mL、约100fg/mL、约
150fg/mL、约200fg/mL、约250fg/mL、约500fg/mL、约750fg/mL、约1000fg/mL、约10pg/mL、约
20pg/mL、约50pg/mL、约75pg/mL、约100pg/mL、约150pg/mL、约200pg/mL、约250pg/mL、约
500pg/mL、约750pg/mL、约1ng/mL、约5ng/mL、约10ng/mL、约12.5ng/mL、约15ng/mL、约20ng/
mL、约25ng/mL、约40ng/mL、约45ng/mL、约50ng/mL、约55ng/mL、约60ng/mL、约75ng/mL、约
80ng/mL、约85ng/mL、约90ng/mL、约95ng/mL、约100ng/mL、约125ng/mL、约150ng/mL、约
165ng/mL、约175ng/mL、约200ng/mL、约225ng/mL、约250ng/mL、约275ng/mL、约300ng/mL、约
400ng/mL、约425ng/mL、约450ng/mL、约465ng/mL、约475ng/mL、约500ng/mL、约525ng/mL、约
550ng/mL、约575ng/mL、约600ng/mL、约700ng/mL、约725ng/mL、约750ng/mL、约765ng/mL、约
775ng/mL、约800ng/mL、约825ng/mL、约850ng/mL、约875ng/mL、约900ng/mL、约925ng/mL、约
950ng/mL、约975ng/mL、约1000ng/mL、约2μg/mL、约3μg/mL、约4μg/mL、约5μg/mL、约6μg/mL、
约7μg/mL、约8μg/mL、约9μg/mL、约10μg/mL、约20μg/mL、约30μg/mL、约40μg/mL、约50μg/mL、
约60μg/mL、约70μg/mL、约80μg/mL、约90μg/mL、约100μg/mL、约200μg/mL、约300μg/mL、约
400μg/mL、约500μg/mL、约600μg/mL、约700μg/mL、约800μg/mL、约900μg/mL、约1000μg/mL、
约2000μg/mL、约3000μg/mL、约4000μg/mL、约5000μg/mL、约6000μg/mL、约7000μg/mL、约
8000μg/mL、约9000μg/mL或约10000μg/mL。
或类似物,或试剂盒可包括用于标记特异性结合成员的试剂或用于检测特异性结合成员
和/或标记分析物的试剂或用于检测分析物的试剂。若需要,试剂盒可含有一个或多个不同
标签或标记。试剂盒还可包括诱发裂解的组分,例如裂解介导的试剂。举例来说,裂解介导
剂可包括还原剂,例如二硫苏糖醇(DTT)或三(2‑羧基乙基)膦(TCEP)。特异性结合成员、校
准剂和/或对照物可提供于单独的容器中或预施配到适当的测定型式或料筒中。
定用途而广泛地变化。试剂盒中特异性结合成员的数量可介于1到约10,或更高的范围内。
举例来说,试剂盒可包括1到10个特异性结合成员、1到9个特异性结合成员、1到8个特异性
结合成员、1到7个特异性结合成员、1到6个特异性结合成员、1到5个特异性结合成员、1到4
个特异性结合成员、1到3个特异性结合成员、1到2个特异性结合成员、2到10个特异性结合
成员、2到9个特异性结合成员、2到8个特异性结合成员、2到7个特异性结合成员、2到6个特
异性结合成员、2到5个特异性结合成员、2到4个特异性结合成员、3到10个特异性结合成员、
3到9个特异性结合成员、3到8个特异性结合成员、3到7个特异性结合成员、3到6个特异性结
合成员、3到5个特异性结合成员、3到4个特异性结合成员、4到10个特异性结合成员、4到9个
特异性结合成员、4到8个特异性结合成员、4到7个特异性结合成员、4到6个特异性结合成
员、5到10个特异性结合成员、5到9个特异性结合成员、5到8个特异性结合成员、5到7个特异
性结合成员、5到6个特异性结合成员、6到10个特异性结合成员、6到9个特异性结合成员、6
到8个特异性结合成员、6到7个特异性结合成员、7到10个特异性结合成员、7到9个特异性结
合成员、7到8个特异性结合成员、8到10个特异性结合成员、8到9个特异性结合成员,或9到
10个特异性结合成员。一个或多个特异性结合成员中的每一者可结合到不同目标分析物且
每个特异性结合成员可用不同可检测标记标记。举例来说,试剂盒可包括结合到第一目标
分析物的第一特异性结合成员、结合到第二目标分析物的第二特异性结合成员、结合到第
三目标分析物的第三特异性结合成员等,且第一特异性结合成员用第一可检测标记标记,
第二特异性结合成员用第二可检测标记标记、第三特异性结合成员用第三可检测标记标记
等。除一个或多个特异性结合成员之外,试剂盒可进一步包含一种或多种额外的测定组分,
例如合适的缓冲液介质等。最后,试剂盒可包含在根据本发明的分析物检测方法中使用特
异性结合成员的说明书,其中这些使用说明书可在试剂盒包装上和/或包装插页上呈现。
任选地用于建立测定性能特征,且进一步任选为试剂盒试剂的完整性和测定标准化的有用
指示物。
处理测试样品的溶液(例如,预处理试剂)还可包括于试剂盒中。试剂盒可另外包括一种或
多种其它对照物。可冻干试剂盒中的组分中的一者或多者,在此情况下,试剂盒还可包含适
用于复原冻干组分的试剂。组分中的一者或多者可呈液体形式。
筒,或用于存储、输送或加工组织以便产生组织抽吸物的适当容器)。适当时,试剂盒任选地
还可含有反应容器、混合容器和促进制备试剂或测试样品的其它组件。试剂盒还可包括有
助于获得测试样品的一个或多个样品收集/获取仪器,例如各种血液收集/转移装置,例如
微采样装置、微针状物或其它无痛微创血液收集方法;血液收集管;刺血针;毛细血液收集
管;其它单指尖‑刺血收集方法;口腔拭子、经鼻/喉拭子;16号或其它大小的针、用于穿刺活
检的圆形刀片(例如,1到8毫米或其它适当大小)、手术刀或激光器(例如,具体地说手持
式)、注射器、无菌容器或用于获得、存储或抽吸组织样品的插管;或类似物。试剂盒可包括
用于辅助关节抽吸、锥形活检、穿孔活检、细针抽吸活检、图像引导式经皮针抽吸活检、支气
管肺泡灌洗、内窥镜活检以及腹腔镜活检的一个或多个仪器。
或包括至少一种吖锭化合物,则试剂盒还可包含过氧化氢源,例如缓冲液、溶液和/或至少
一种碱性溶液。如果需要,那么试剂盒可含有固相,例如磁性颗粒、珠粒、膜、支架分子、薄
膜、滤纸、磁盘或芯片。
记,例如传染病、心脏疾病、代谢疾病、甲状腺疾病等。
分析物检测芯片可包括可覆盖或可空间上分离的数字微流体(DMF)区域和分析物检测区
域。在某些实施例中,分析物检测区域可包括用于检测在样品中存在分析物时所产生的电
化学物质的电极。在其它实施例中,分析物检测区域可配置成用于检测在样品中存在分析
物时所产生的光信号。DMF区域可用于将分析液滴转移到将光学上或电学上分析液滴的区
域中。光学检测可为色度检测、浊度检测、荧光检测和/或图像分析。图像分析可包括检测来
自分析物检测料筒的光学信号。光学信号可为光信号,例如色度、浊度或荧光信号。光学信
号可为图像和色度或荧光信号检测的组合,例如用于检测具有空间上分隔的珠粒的井和用
于确定其上捕获分析物分子的珠粒的部分的那些。电化学检测可涉及电流测定法、电量分
析、电势测定法、电压测定法、电阻法或其组合。在一些实施例中,本公开的仪器操作以下中
的一者或多者:包含DMF电极和井阵列的料筒;包含DMF电极和用于电化学感测的电极的料
筒;和/或包含DMF电极和用于检测光学信号的可光学探查区域的料筒。在其它实施例中,本
公开的仪器操作多功能料筒(例如,含有临床化学的检测区域,例如电化学物质或显色反应
产物的检测和含有空间上分隔液滴部分的井阵列的检测区域的料筒)。
作用于底物而产生电化学物质或彩色反应产物。在其它情况下,临床化学可涉及使用第一
结合成员捕获分析物以产生包含分析物和第一结合成员的第一复合物;使所述复合物与结
合到分析物的第二结合成员接触,以产生包含分析物、第一结合成员以及第二结合成员的
第二复合物。第二结合成员在暴露于合适底物之后偶联到产生电化学物质或显色反应产物
的酶。
置。本文中所公开的分析物检测仪器还称为分析物检测装置,其用于在本文提供的芯片中
加工样品。在某些实施例中,分析物检测芯片可包括第一衬底和第二衬底,其中第二衬底定
位于第一衬底上方且与第一衬底由间隙分离。第一衬底或第二衬底可包括多个DMF电极。多
个DMF电极可为可单独地控制以启动和停用的一系列电极。多个DMF电极可用绝缘材料覆盖
以电隔离DMF电极。在某些实施例中,第一衬底与第二衬底之间的空间/间隙可填充有空气
或惰性流体,例如油。在某些实施例中,DMF电极可如本文中的前述节段中所描述来布置。在
示范性实施例中,一系列DMF电极可安置于第一衬底上且单一电极以与第一衬底上的所述
一系列电极面对的配置安置于第二衬底上。所述一系列电极和单一电极可用绝缘层覆盖。
在其它情况下,第一衬底上的所述一系列或多个电极可被配置为共面电极且第二衬底可不
包括电极。DMF电极的各种配置描述于描述包含井阵列的集成微流体和分析物检测装置的
前述节段中。DMF电极的这些配置中的任一者可存在于本文所公开的额外料筒中。
上透明的以促进光学探查。
分析物检测芯片中存在的DMF电极的构件。本文中所公开的分析物检测装置可包括用于与
本文中所公开的料筒相互作用的一个或多个接口。在某些情况下,料筒接口可为插入槽。在
其它情况下,接口可为用于容纳料筒的凹槽且可由门或盖包封。分析物检测装置可包括可
与多个分析物检测芯片兼容的单一接口。举例来说,插入槽可与检测电化学信号的分析物
检测芯片、检测光学信号的分析物检测芯片和/或检测电学信号的分析物检测芯片兼容。在
某些实施例中,分析物检测装置可配置成用于操作多个分析物检测芯片,例如用于使用多
个芯片同时检测不同样品中的相同分析物或用于使用多个不同芯片同时检测相同样品中
的多个不同分析物。在这类实施例中,装置可包括多个接口,例如插入区域。
成样品液滴以供分析。在其它实施例中,血浆分离组件可为流体分离元件。在下文公开分析
物检测芯片的实施例。下文描述的分析物检测芯片中的任一者可任选地包括血浆分离组
件。在某些情况下,血浆分离组件可为市售可得的膜。在某些实施例中,例如购自
TM
International Point of Care公司(例如,Primecare 亲水不对称膜)或购自颇尔公司
TM
(Pall Corporation)(例如,Vivid 血浆分离膜)的那些膜的市售可得的膜可用于分离血
浆。在某些情况下,膜可集成到本公开的料筒中。在其它实施例中,本公开的芯片、仪器和系
统可被配置成检测全血样品中的分析物。
过利用检测通过由样品中分析物的存在产生的电活性物质产生的电学信号的工作电极来
进行电化学分析。由于电学信号与样品中存在的分析物的量成比例,所以可定量检测到的
电学信号以确定样品中分析物的存在或浓度。电化学检测可涉及电流测定法、电量分析、电
势测定法、电压测定法、电阻法或其组合。
异性。实际上,酶偶联到特异性结合到分析物的结合成员。在某些实施例中,可包括氧化还
原介体以便放大由电化学物质产生的电学信号。分析物特异性酶和氧化还原介体是众所周
知的且可基于所需灵敏度和/或特异性而选择。
析物检测芯片的示范性配置在下文进一步描述。
电极313。图31B描绘了定位于传感器区域311上的液滴314。图31C示出了传感器区域311、工
作电极312和参考电极313,其中电极为半圆形的且以共面配置安置。虽然此处未显示,电极
中的一者可与其它电极以面对的配置放置。在这类实施例中,用于电化学检测的传感器区
域可包括将工作电极和参考电极分离的间隙,其中使电极在液滴移位到传感器区域中时电
学连接。工作和参考电极经由引线315连接到接触垫316和317。接触垫可操作地连接到操作
芯片的装置。用于电化学检测所关注分析物的电极的额外配置显示于图31D到图31E中。在
图31D中,工作电极312为圆形的,而参考电极313为弧形的且与工作电极同心并包围工作电
极。在图31E中,传感器区域包括三个电极——工作电极312、参考电极313和对立电极318。
将液滴和电极设定大小以使得液滴与工作和参考电极两个(如果存在,和对立电极)接触。
图31F描绘了液滴和工作电极的相对大小且电极的大小和形状被配置成符合液滴大小。应
注意,在这个实施例中,参考电极以与工作电极面对的配置存在。工作电极313具有小于具
有第二直径B的液滴314的第一直径(A)。第一直径A可为约50μm到1.9mm。第二直径B可为约
100μm到2mm。电极直径与液滴直径的其它比率还可用于本公开的芯片中。在实施例中,在工
作和参考电极(如果存在,和对立电极)呈共面配置时,电极的总面积(包括电极之间的任何
间隙)可被定大小以符合液滴直径(参见图31B)。
与电化学传感器接触,其中样品液滴可被探查同时也可与DMF电极接触。
方的绝缘层中产生开口来修改DMF电极310A,所述开口提供液滴与用于电化学感测的修改
的DMF电极310A之间的接触区。在图32B中,修改的DMF电极310B在覆盖DMF电极的绝缘层中
包括多个插销孔开口以用于液滴与修改的DMF电极之间的接触。在图32C中,DMF电极覆盖有
通过暴露于光可去除的绝缘层。一个或多个DMF电极可暴露于光311以去除绝缘层,进而产
生不被绝缘层覆盖且可由此接触液滴的修改的DMF电极。在图32C中,电极310C暴露于光以
去除光敏感性绝缘层并暴露电极。还可暴露以与DMF电极310面对的配置安置的DMF电极以
提供参考电极。举例来说,DMF电极可被修改成在与电极310A、310B或310C呈面对配置的区
域中包括一个开口或多个开口。
学感测的工作和参考电极可安置于第二衬底上。
在和/或浓度的感测电极。感测电极检测通过酶对分析物的作用响应于分析物所产生的电
化学物质。感测电极还称作工作电极。如文献中所已知,电化学物质的产生可涉及使用氧化
还原介体。此外,酶和/或氧化还原介体可存在在感测电极处局域化的试剂混合物中。在其
它情况下,可使用DMF电极将酶和/或氧化还原介体引入到芯片中以从连接到芯片的储槽中
输送含有酶和/或氧化还原介体的液滴。
合到分析物的第二抗体可用于产生复合物。第二结合成员(例如,抗体或适体)可偶联到酶,
所述酶可作用于底物以产生由工作电极检测的电化学物质。在某些情况下,酶可水解底物。
这种水解的底物可随后经历产生用本公开的分析物检测芯片电化学地检测的电活性物质
(例如,分子氧和过氧化氢)的浓度的改变的反应。这类免疫测定还通过偶联到第二结合成
员的碱性磷酸酶来示范。碱性磷酸酶与底物(磷酸5‑溴‑4‑氯‑3‑吲哚酚)反应以产生电活性
物质(分子氧和过氧化氢)的浓度的改变,所述电活性物质用DMF‑电化学检测芯片来电化学
地检测。夹心和竞争测定均可使用美国专利第5,200,051号中描述的程序实现。在这些测定
中,除DMF电极以外,可包括工作(或感测)电极和任选的参考电极。生物活性层可固定于工
作电极上,所述生物活性层包括结合到所关注分析物的第一特异性结合成员(例如,受体或
抗体)。在其它实施例中,样品可使用DMF电极来加工且输送到用于检测电化学物质的工作/
参考电极。
通过芯片的DMF电极来进行且将含有电化学物质的液滴(或其部分)移动到工作和参考电极
以用于检测且任选地测量电化学物质。
一液滴混合。所得液滴可随后与缓冲液液滴混合以洗去任何未结合的第二抗体且液滴与含
有酶的底物的液滴混合且将所得液滴移动到工作/参考电极以用于检测由酶对底物的作用
而产生的电化学物质。在这类实施例中,由于工作电极不需要通过附着结合成员(例如,结
合到分析物的受体、适体或抗体)功能化,所以相同分析物检测芯片可用于通过仅仅装载含
有对待检测/测量分析物具特异性的结合成员的液滴来检测不同类型的分析物。可使用例
如前述节段中描述的那些的任何免疫测定型式。DMF电极可用于例如以前述节段中描述的
方式进行样品制备以用于免疫测定。
将含有试剂的液滴与样品液滴混合且在分析物存在于样品中时将所得液滴移动到工作/感
测电极以用于检测由酶产生的电化学物质。因此,相同的芯片可用于通过仅仅装载含有作
用于待检测/测量分析物的酶的液滴来检测不同的分析物。举例来说,例如葡萄糖氧化酶或
去氢酶的酶可用于检测葡萄糖;乳酸脱氢酶用于检测乳酸盐;肌酸酐酰胺水解酶、肌酸酶或
肌酸激酶用于检测肌酸;等等。在一些实例中,葡萄糖去氢酶可为烟碱酰胺二核苷酸葡萄糖
去氢酶(NAD‑GDH)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氢酶(PQQ‑GDH)或黄素‑腺嘌呤二核苷酸葡萄糖去
氢酶(FAD‑GDH)。在其它实例中,分析物可为β‑羟基丁酸盐(酮)且酶可为羟基丁酸盐去氢
酶。
极,所述专利以全文引用的方式并入本文中。电极的材料可为有益于电化学感测的任何材
料。示范性电极材料包括碳、铂、金、银、铑、铱、钌、汞、钯和锇。在某些情况下,工作电极可由
银制成且参考电极可为银/卤化银(例如,氯化银)。
分子量的分子自由渗透。
作电极表面相互作用。然而,这种选择渗透性层允许低分子量电活性物质(如分子氧和过氧
化氢)与底层电极表面经历氧化还原反应。这种选择渗透性层可尤其适用于安培测量。
口处的电位的发展取决于一些预选离子物质在平衡时建立的电荷密度。这类离子物质的标
识通过选择并入在半透性膜中的离子载体来确定。继而固定于本文中所描述的生物层中的
酶催化样品中存在的特定分析物转化成预选的离子物质。如在本文中所提及,酶可不固定
于生物层中但实际上通过将含有酶的液滴输送到样品液滴和两个液滴的融合物的DMF电极
来使其接近分析物。
滴的DMF电极和用于检测分析物,例如离子,例如Na 、K、Ca 等的修改的DMF电极。对于检测
样品中的离子,修改的DMF电极可覆盖有离子选择性膜而非覆盖DMF电极的离子不透性绝缘
层。
例如六氰化铁(III)、钌六胺等。在本发明的传感器中可用作氧化还原介体的额外合适的电
子转移剂为具有一种或多种配体的锇过渡金属复合物,每一个配体具有含氮杂环,例如2,
2'‑联吡啶、1,10‑啡啉、1‑甲基、2‑吡啶基联咪唑或其衍生物。电子转移剂还可具有共价结
合到聚合物中的一个或多个配体,每一个配体具有至少一个含氮杂环,例如吡啶、咪唑或其
衍生物。电子转移剂的一个实例包括(a)具有吡啶或咪唑官能基的聚合物或共聚物和(b)与
两个配体复合的锇阳离子,每个配体含有2,2'‑双吡啶、1,10‑啡啉、或其衍生物,两个配体
不必相同。用于与锇阳离子复合的2,2'‑双吡啶的一些衍生物包括(但不限于)4,4'‑二甲
基‑2,2'‑双吡啶和单烷氧基‑2,2'‑双吡啶、二烷氧基‑2,2'‑双吡啶和聚烷氧基‑2,2'‑双吡
啶,包括4,4'‑二甲氧基‑2,2'‑双吡啶。用于与锇阳离子复合的1,10‑啡啉的衍生物包括(但
不限于)4,7‑二甲基‑1,10‑啡啉和单烷氧基‑1,10‑啡啉、二烷氧基‑1,10‑啡啉和聚烷氧基‑
1,10‑啡啉,例如4,7‑二甲氧基‑1,10‑啡啉。与锇阳离子复合的聚合物包括(但不限于)聚
(1‑乙烯基咪唑)(称作“PVI”)和聚(4‑乙烯基吡啶)(称作“PVP”)的聚合物和共聚物。聚(1‑
乙烯基咪唑)的合适共聚物取代基包括丙烯腈、丙烯酰胺和取代的或季胺化的N‑乙烯基咪
唑,例如与聚(1‑乙烯基咪唑)的聚合物或共聚物复合的锇电子转移剂。实施例可采用具有
范围介于约‑200mV到约+200mV的氧化还原电位的电子转移剂与标准甘汞电极(SCE)。
糖去氢酶、NADH氧化酶、尿酸酶、尿素酶、肌酸酶、肌氨酸氧化酶、肌酸酶、肌酸激酶、肌酸酰
胺水解酶、胆固醇酯酶、胆固醇氧化酶、丙三醇激酶、己糖激酶、丙三醇‑3‑磷酸酯氧化酶、乳
酸脱氢酶、碱性磷酸酶、丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、淀粉酶、脂肪酶、酯酶、γ‑谷氨酰
转肽酶、L‑麸氨酸盐氧化酶、丙酮酸酯氧化酶、心肌黄酶、胆红素氧化酶以及其混合物。
可与分析物的量成比例且可用于确定分析物在样品中的存在或浓度。
如,检测由分析物特异性酶的作用所产生的显色反应产物)、免疫测定、夹心免疫测定(例
如,单克隆‑多克隆夹心免疫测定),包括酶检测(酶免疫测定(EIA)或酶联免疫吸附测定
(ELISA))、竞争抑制免疫测定(例如,正向和反向)、酶倍增免疫测定技术(EMIT)、颗粒增强
的浊度抑制免疫测定(PETINIA)、均相酶免疫测定(HEIA)、竞争结合测定、生物发光共振能
量转移(BRET)、一步抗体检测测定、均相测定、非均相测定、运行捕获测定等。这些和其它测
定型式详细地描述于前述节段中。
样品中的靶核酸来加工样品。在一些实施例中,NAT可测定可存在于样品中的多种不同靶核
酸。
Chem)》(2015)407:7467‑7475中所描述进行检测,其以全文引用的方式并入本文中。在这个
技术中,定制歧管将光纤与数字微流体芯片对准,从而允许在装置的平面中进行光学测量。
因为装置上液滴的宽度比厚度更大,这种技术的平面内对准允许其优于数字微流体(DMF)
装置上竖直吸收度测量的灵敏度。在其它实施例中,光学信号可在与芯片垂直的平面处测
量。
的液滴。波导还可用于检测来自液滴的光学信号。在某些情况下,DMF‑光学料筒的区域可由
波导材料制成。在某些情况下,DMF‑光学料筒的一个或两个衬底可为波导。可以最小耗损传
送光的任何合适的波导管可用于这类料筒中。
包括PPM盘331,分析物在其上被吸收。DMF芯片用于提取反应区中PPM盘的分析物荧光素且
移动到检测区并定位成邻近于光纤。激光器用于激发荧光素且使用光纤测量其发射。
情况下,第二衬底可包括与电极阵列呈面对配置的接地电极。
区域。举例来说,引入样品的区域中衬底之间的间隙可相对更宽(约100μm),而使样品液滴
(或加工的样品液滴)成像的间隙较窄。较小间隙高度使得产生可成像且分析的单层颗粒,
因此使得单一颗粒的分析更直接。
例中,照射与图像传感器协同定位。顶部衬底必须为光学上清楚的以用于照射和成像。DMF
芯片的平面外是用于收集用于分析的光学数据的成像检测器。成像器技术可包括(但不限
于)CMOS和CCD技术。
芯片的DMF部分适用于有效地控制流体流、混合流体、移动或将颗粒分离到芯片上的不同活
性试剂区域或适用于分析型操作的其它动作(稀释等),而毛细流动区域是通过芯片的DMF
部分上存在的液滴由于毛细管力到狭窄毛细管间隙的流动间隙转变来形成颗粒单层的通
道。这允许经由成像检测器分析液滴中存在的材料,所述成像检测器定位于且集中在毛细
流动区域上。芯片的DMF部分控制流体且毛细流动区域形成用于色度、吸光度、透射、荧光颗
粒计数和成像(如细胞)的分析型区域。毛细管通道中的计数和成像可在颗粒的静态定位下
或随着颗粒流动穿过通道来完成。
多层的值下。成像检测器组合件可具有多个视野深度和镜片的移动以聚焦于毛细管通道内
的内含物上或适应不同的毛细管高度。
底1002间隔开的方式安置。第一衬底与第二衬底之间的空间变化以使得料筒的第一区域包
括具有高度h1的第一腔室且第二区域包括具有高度h2的第二腔室。如图42A中所描绘,h1高
于h2。在某些实施例中,h1可介于20到200微米(μm),例如50到200微米、75到200微米、100到
200微米、125到200微米、100到175微米范围内,例如150微米,且h2可介于2到10微米(μm),
例如2到8微米、2到6微米、3到6微米范围内,例如4微米。所公开料筒1000的方面包括第一腔
室配置成用于致动样品液滴,例如血液液滴以移动第一腔室中的血液液滴以使得液滴接触
安置于第一腔室中的试剂,进而促进在第二腔室中加工样品且准备后续分析的实施例。举
例来说,第一腔室可包括用于染色血液样品中存在的细胞以促进细胞检测/计数、全血细胞
计数和/或其它血液学测量(例如细菌、RBC、WBC和/或血小板等的染色、计数和/或形态分
析)的试剂。如本文中所公开,可操作DMF电极以将样品液滴移动到第一腔室中具有以干燥
形式或以液滴形式安置的试剂(例如,染色试剂,例如结合到核酸的染料,例如吖啶橙、溴化
乙锭、TOTO、TO‑PRO或SYTOX)的区域。样品液滴可与试剂混合以提供试剂在样品液滴中的均
匀分布。混合可通过分裂且合并样品液滴直到至少80%染色试剂均匀地分布在样品液滴内
来进行。第二腔室至少在成像区1004中可为透明的以促进从第一腔室换位到第二腔室的样
品的光学分析。如所显示,第二腔室可配置成促进样品中存在的细胞作为单层分布,避免覆
盖细胞,这往往会在细胞的光学分析中引起误差。第二衬底1002可包括由引入肩部的倾斜
区域分离的第一平面区域和第二平面区域或改变第一平面区域相对于第二平面区域的平
面高度的阶梯元件1006。两层的第二衬底安置于大体上为平面的第一衬底上方以提供包括
具有不同高度的两个腔室的料筒。如本文中所论述,样品可通过毛细作用、DMF电极、SAW或
其它方法从第一腔室移动到第二腔室中。
h4的珠粒2007间隔开的第三衬底2006和第四衬底2005界定的第二腔室2004。描绘了第一衬
底具有DMF电极2008,尽管DMF电极可存在于第二衬底上或两个衬底上,如本文中所描述。类
似于图42A中的料筒,第一腔室具有大于第二腔室的高度的高度。在某些实施例中,h3可介
于20到200微米(μm),例如50到200微米、75到200微米、100到200微米、125到200微米、100到
175微米范围内,例如150微米,且h4可介于2到10微米(μm),例如2到8微米、2到6微米、3到6
微米范围内,例如4微米。图42B中描绘的料筒包括分散在用于界定第二腔室的均一高度以
促进细胞作为单层分布的第三衬底与第四衬底之间的聚苯乙烯珠粒。第二腔室的至少一部
分可为透明的以促进由光学装置2010探查。类似于图42A中的料筒,第一腔室致动样品2012
以准备在第二腔室中进行分析(例如,通过与染色试剂混合)。还描绘了分散于第二腔室中
的单层中的细胞2015。可定位光学装置以通过第三或第四衬底探查样品。在某些实施例中,
第一衬底2002和第三衬底2006可由单一衬底形成以使得料筒具有共同的底部衬底。第一腔
室和第二腔室可配置成利用毛细作用、DMF电极、SAW或其它方法使得样品从第一腔室移动
到第二腔室。
染色试剂混合)的DMF电极。如图42A和图42B的描述中所提到,DMF腔室的高度(h1)可范围介
于20到200微米(μm),例如50到200微米、75到200微米、100到200微米、125到200微米、100到
175微米,例如150微米,且成像腔室的高度(h2)可范围介于2到10微米(μm),例如2到8微米、
2到6微米、3到6微米,例如4微米。图42C描绘了包含由安置于第二衬底1102上方的第一衬底
1101界定的DMF腔室的料筒1100a。DMF电极未示出且可存在于第一和/或第二衬底上。第二
衬底1102延伸到由第二衬底1102和第三衬底1104界定的成像腔室。间隔物1103界定DMF腔
室的远端。间隔物1103可接触第一衬底1101的下部表面和衬底1104的上部表面。图42D描绘
了成像腔室经由两部分间隔物1103a到1103b可操作地连接到DMF腔室的料筒1100b,其中第
一部分间隔物(1103a)安置于第一衬底1101与第三衬底1104之间且第二部分间隔物
(1103b)安置于第二衬底1102与第四衬底1105之间。图42E描绘了成像腔室安置于DMF腔室
的远侧区中的料筒1100c。DMF腔室由衬底1101和1102界定。成像腔室由衬底1101和衬底
1104界定。间隔物1103支撑衬底1104。
所描述来进行。
中。在某些实施例中,用于样品制备的DMF电极和腔室可如WO2016/161400、WO2016/161402
或US2015/0298124中所公开进行配置,其以全文引用的方式并入本文中。应了解,替代或除
DMF电极以外,料筒可配置成用于通过SAW致动样品液滴。
本身的区域。举例来说,区域350a可产生且配置成允许电化学检测;区域350b特定针对成像
分析,且区域350c用于基于吸光度的测量。
通常依赖于基于电化学或光学的检测。使用这个芯片,用户可横跨多个诊断分析装置利用
单一血液收集,由此极大地为用户简化了诊断工艺和时间以得到结果。
灵敏度的情况下,可使用CCD或增强的CCD(eCCD)。CMOS检测器是多功能的以使得其可用作
具有恰当涂层的电化学传感器。在需要高灵敏度光子感测的情况下,可使用(从最高到最低
列举)光电倍增管(PMT)或雪崩光电二极管检测器(APD)或光电二极管。可通过使用发光二
极管(LED)或固态型激光器来实现照射。所显示的照射配置解决了明视场和荧光激发。二色
性或光束分光器反射荧光激发波长且传输发射波长。二色性中的带通波长将允许所传输的
明视场波长传输到传感器。二色性光学组件不需要用于传输的光分析,仅荧光。额外激发和
发射过滤器可为不同测定所需要且可包括于相应光学路径中。与这种芯片兼容的分析物检
测仪器可被配置成包括用于检测光学信号和电学信号的构件。举例来说,分析物检测仪器
可包括成像传感器,例如CMOS、CCD或增强的CCD(eCCD)照相机、PMT、APD。另外,分析物检测
仪器可包括用于样品照射的构件,例如LED、激光器以及类似物。
至多半小时或更长时间的再悬浮区域。再悬浮区域用于在将血液分布为体积为0.5到1μl的
5等分试样之前再悬浮血液。再悬浮通过往复血液样品以使得流体路径允许血液完全倒置、
流体路径>血块长度的2×来实现。
复运动来实现。图式示出用于血液学测量的不同试剂和成像区域。干燥消耗品中的所有试
剂。流体路径中的其它涂层提供用于操纵液体的疏水和亲水表面。可包括替代配置以用于
进行电化学感测和光学感测。血小板(PLT)、网织红细胞(RETC)和成核红血细胞(NRBC)可在
与红血细胞(RBC)和白血细胞(WBC)相同的成像区域中成像。DMF可用于收集获取端口中的
样品,再悬浮样品,任选地包括等分试样分割,且染色全部样品。这类芯片可用于测定血液
凝集,例如确定血液类型。
浮区域用于在分布血液之前再悬浮血液。再悬浮通过往复血液样品以使得流体路径允许血
液完全倒置、流体路径>血块长度的2×来实现。样品被转移且划分成两个等分试样;一个
用于血浆分离且另一个用于全血分析。血浆分离可用分离介质获得;即过滤,或通过利用
DMF能力的流体方法进行。消耗品利用与图37中的血液学构建相同的成像传感器布局。每个
成像区域具有用于试剂混合的相对应的区域。干燥“染色和混合区域”中的所有试剂。为了
提供样品洗涤,可将用于洗涤的试剂包装添加到流体学设计(图39)。
这种分析物检测装置可包括单一料筒接口,例如单一插入槽,且可在插入到所述槽中的单
一芯片上操作。在其它实施例中,分析物检测装置可包括多个料筒接口,例如可用于操作多
个芯片(相同类型,装载有不同样品)的插入槽。在又其它实施例中,分析物检测仪器可包括
单一槽,其中可插入单一分析物检测芯片。然而,分析物检测装置可为可在多个不同类型的
分析物检测芯片上操作的多功能仪器或通用仪器,所述芯片例如两个或更多个DMF‑电化学
检测芯片;DMF‑光学检测芯片(DMF‑纳米井检测芯片,包括DMF‑NAT检测芯片;DMF‑成像芯
片,其中DMF和光学检测区域是相邻的、部分集成的或完全集成的,如本文中所描述);DMF‑
电芯片;以及具有多个检测区域的DMF芯片。在一些实施例中,通用仪器可包括用于每个不
同分析物检测芯片的单独的插入槽。在其它实施例中,通用仪器可具有与不同类型的分析
物检测芯片兼容的单一插入槽。多功能或通用分析物检测仪器可包括光学检测和电学检测
单元。
测)的电路;光学检测,其可包括用于检测用于成像的光信号和照相机的传感器;以及其组
合。分析物检测装置可包括存储器或可以可操作地连接到存储操作分析物检测芯片的指令
的存储器。在某些情况下,可通过运行用于执行产生分析物相关信号和检测信号所需的步
骤的程序的处理器来操作装置。分析物检测装置还可包括算法以基于检测到的电学信号或
光信号来计算分析物的浓度。
US2016/025787中所公开来配置和形成本文提供的料筒的DMF部件(例如,DMF‑电化学检测
芯片、DMF‑光学检测芯片以及类似物)。
物检测芯片的单一槽411a。在某些情况下,图40A中的装置410a可包括多个接口,例如各自
容纳相同类型的分析物检测芯片的槽(411a、411b、4111c、411d)。图40A中的装置410a可用
于针对分析物的存在同时分析多个样品。在某些实施例中,图40A中的装置可包括外壳,所
述外壳包括可操作地连接到存储器的处理器413,所述存储器含有使用检测芯片的程序。槽
411a和额外槽(如果存在)可全部含于外壳中。在其它实施例中,外壳可仅包括处理器且可
任选地包括屏幕或显示器以及足以连接到包含一个或多个槽(例如槽411a到411d)的单独
装置且操作所述单独装置的硬件和软件。因此,在一些实施例中,装置的操作系统可与其中
放置料筒的槽实体上分离。
米井芯片兼容。装置410a和410b还包括可操作地连接到存储器的处理器413,所述存储器含
有使用检测芯片的程序。类似于装置410a,装置410b可包括含有处理器413的外壳、任选的
屏幕或显示器,且槽412a到412d或外壳可不包括槽412a到412d,其可存在于连接到装置
410b的单独装置中。
的料筒适配器。举例来说,料筒适配器1可包括用于连接到槽1的第一接口和用于连接到料
筒1的第二接口,料筒适配器2可包括用于连接到槽1的第一接口和用于连接到料筒2的第二
接口。料筒适配器和与料筒适配器兼容的料筒描绘于图40D和图40E中。图40D示出了包括包
含与装置中存在的槽兼容的销5810a和5810b的第一接口的料筒适配器5812a,所述装置包
括处理器或可连接(实体上或无线地)到具有用于执行制备料筒的DMF区域中的样品和/或
分析所制备的样品(例如,检测分析物相关信号)所需的步骤的指令的处理器。料筒适配器
5812a的第二接口包括与存在于料筒5814(例如,免疫测定料筒)上的销5813齿合的端口
5811。图40E示出了与相同槽兼容的料筒适配器5812b,所述相同槽由于销5810a和5810b的
存在与料筒适配器5812a兼容。然而,料筒适配器5812b的第二接口包括容纳且可连接到料
筒5815(例如,血液学料筒)而非料筒5814的腔。因此,料筒适配器可用于适配槽以连接多种
不同类型的料筒。
的入口(在图41A中用箭头标记)。如在本文中所提到,在某些情况下,样品可为全血样品。在
某些实施例中,样品可被吸取到分析物检测芯片的开口中。在其它实施例中,可将样品液滴
从皮肤的切开区域(例如指尖)直接地装载到分析物检测芯片中。分析物检测芯片的远侧区
可包括用于加工样品和/或将样品转移到分析物检测芯片中的合适区域以用于检测样品中
存在的一个或多个分析物的元件。可将分析物检测芯片的近侧区插入到用于样品分析的分
析物检测装置中。在某些情况下,分析物检测芯片可包括盖板,其中芯片的近侧区处的盖板
的一部分可移动以暴露近侧区的内部。盖板的可移动部分可铰接地附着于芯片的盖板且可
向上枢转以暴露芯片的内部。在其它情况下,盖板的可移动部分可朝向远侧区滑动以暴露
近侧区处的芯片的内部。在某些情况下,分析物检测芯片可与图41B中显示的分析物检测装
置兼容。如在本文中所提到,芯片可包括纳米孔和/或纳米井。另外,芯片可包括电极,例如
数字微流体的电极阵列。
括单一插入槽(由箭头指示),至少分析物检测芯片的近侧区插入所述槽中。在某些情况下,
全部或大体上全部芯片插入到插入槽中。在一些情况下,这种分析物检测装置还可被配置
成包括多个接口,例如多个插入槽。如图41B中所描绘,分析物检测装置具有高度在约12英
寸范围内的台式装置的理想大小。
的小占据面积以外,这些装置易于使用且可用于执行多核心实验室测试,包括免疫测定和/
或临床化学。如本文中所阐释,所公开的芯片、装置和系统提供使得能够分析小样品体积的
高灵敏度。此外,芯片和装置的配置需要极少用户输入且使得能够最低限度地训练用户操
作装置和芯片以用于分析样品。本公开的芯片和装置不具有或具有极少还降低制造和/或
维护成本且同时增加装置寿命的移动部件。
分析物检测仪器还可包括用于操作DMF芯片和用于操作DMF‑电化学/电芯片的电路。
的又其它测定中,例如当光学探查存在于DMF电极上的液滴时(例如使用分光光度计),可使
用DMF‑成像芯片。
说,仪器可检测电学信号(例如来自与DMF‑电化学芯片中的工作和参考电极接触的电化学
物质或来自穿过DMF‑纳米孔芯片中的纳米孔的分子的信号)和包括DMF‑井阵列芯片上的成
像井阵列的光学信号,从而检测来自井阵列的分析物相关信号,和/或使液滴在DMF‑成像芯
片上成像。如在本文中所提到,在DMF‑电化学芯片中,DMF电极可邻近单一衬底上的工作和
参考电极或可将工作和参考电极安置于流体地连接到安置DMF电极的芯片区域的毛细管
中。在一些情况下,DMF‑光学芯片上的井阵列关于DMF电极的阵列的位置可如前文节段中所
描述。
停用DMF电极以加工样品液滴且产生可电性或光学探查的液滴。举例来说,仪器可检测液滴
中的电化学物质和/或液滴中的光学活性分子(例如,显色分子、荧光分子以及类似物)。另
外,仪器可例如通过横跨井阵列划分液滴(例如,以使得单一分析物存在于每个井中)且光
学探查井而将液滴分为更小部分。
滴以及类似物的指令的程序的处理器。指令可进一步包括停用DMF电极且测量来自工作电
极的电学信号以用于检测响应于样品中分析物的存在而产生的电化学物质。系统可进一步
包括用于标准化由芯片记录的信号例如以在确定分析物浓度之前去除噪音的算法。算法可
包括有助于确定分析物浓度的校准曲线。
的作用产生。可利用本公开中所描述的任何测定型式加工样品。举例来说,可加工样品以用
于产生光学信号。在某些情况下,测定可为色度测定(例如,通过分析物特异性酶的作用产
生显色反应产物)、免疫测定、夹心免疫测定(例如,单克隆‑多克隆夹心免疫测定),包括酶
检测(酶免疫测定(EIA)或酶联免疫吸附测定(ELISA))、竞争抑制免疫测定(例如,正向和反
向)、酶倍增免疫测定技术(EMIT)、颗粒增强的浊度抑制免疫测定(PETINIA)、均相酶免疫测
定(HEIA)、竞争结合测定、生物发光共振能量转移(BRET)、一步抗体检测测定、均相测定、非
均相测定、运行捕获测定等。这些和额外的示范性的测定型式详细地描述于前述节段中。
离;多个电极,其对液体液滴产生电致动力;以及电化学物质感测区域,其包含工作电极和
参考电极;(b)致动多个电极以提供包含分析物的第一液体液滴;(c)致动多个电极以提供
包含对分析物具特异性的酶的第二液体液滴;(d)致动多个电极以合并第一液滴和第二液
滴以产生混合物;(e)致动多个电极以将全部或一部分混合物移动到电化学感测区域;(f)
经由工作和参考电极检测通过酶对分析物的作用产生的电化学物质的电学信号。
及电化学物质感测区域,其包含工作电极和参考电极;(b)致动多个电极以提供包含分析物
的第一液体液滴;(c)致动多个电极以提供包含固体衬底的第二液体液滴,所述固体衬底包
含特异性结合到分析物的第一结合成员;(d)致动多个电极以合并第一液滴和第二液滴以
产生混合物;(e)致动多个电极以将全部或一部分混合物与包含特异性结合到分析物的第
二结合成员的第三液体液滴合并;(f)当致动多个电极时原地固持固体衬底以去除任何未
结合的分析物和/或第二结合成员;(g)致动多个电极以使固体衬底与偶联到第二结合成员
的酶的底物分子接触;以及(h)经由工作和参考电极检测通过酶对底物分子的作用产生的
电化学物质的电学信号。
固体第二衬底和酶底物的液体液滴移动到电化学感测区域。
单一料筒(例如,被配置成用于临床化学且具有井阵列)或不同料筒对样品进行免疫测定。
方法可涉及空间上分隔单一分子并光学检测分隔的单一分子以检测样品中分析物的存在。
液滴产生电致动力的多个电极的多个料筒:将第一料筒与仪器接合且检测来自料筒中的液
滴的分析物相关信号;以及将第二料筒与仪器接合且检测来自料筒中的空间上分隔的单一
分子和/或来自空间上分隔的分子的分析物相关信号。
操作地连接到多个装置411的处理器413,多个装置可各自包括至少一个槽(411a到411d),
料筒可插入所述槽并通过处理器操作。装置411可为相同的且可提供用于增加可同时加工
的样品数的构件。在某些实施例中,系统可包括程序或可升级成包括使其在可用时与额外
或替代仪器接合的程序。如图43B中所描绘的系统可包括可操作地连接到多个不同装置
414a到414d的处理器413,所述多个装置可各自包括至少一个槽(412a到411d),不同类型的
料筒可插入所述槽并通过处理器操作。举例来说,第一装置可配置成用于进行免疫测定,第
二装置可配置成用于进行电化学测定,第三装置可配置成用于进行血液学测定等。在这种
实施例中,装置和与装置兼容的料筒可包括用于样品制备和分析物相关信号检测(用于样
品分析)的构件。由处理器413执行的程序可包括传达到用于执行进行测定所需步骤的装置
的指令,所述步骤例如致动DMF电极或产生SAW以用于样品制备且控制检测模块,例如照相
机、显微镜、电化学传感器等以用于检测来自所制备样品的信号。系统可另外包括用于在提
供测定结果之前分析收集到的数据的算法。系统可经装备以用于无线通信以提供无线地连
接到系统的远程装置上的测定结果。在某些情况下,远程装置可接收即时结果。在某些情况
下,印刷机也可连接到系统以提供测定结果的印刷输出。
物包括核酸、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)中的一一者或多者、胆固醇、甘油三
+ +
酯、葡萄糖、血红蛋白(Hb)、HbA1c、白蛋白、微量白蛋白、总的蛋白质、钠(Na)、钾(K)、氯
‑ 2+
(CL )、二氧化碳、氧、肌酐、钙(Ca )、血液脲氮(BUN)、pH、乳酸盐、酮体、丙氨酸转氨酶
(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、胆红素、铁蛋白、醇(血液醇)、安非他明
(amphetamine)、甲基苯丙胺、大麻、鸦片剂、巴比妥酸盐(barbituarate)、苯并二氮杂
(benzodiazapine)、三环酸、可卡因和苯环利定(PCP)。可使用本文中公开的DMF‑电化学/电
学/光学检测芯片检测和任选地测量的额外分析物包括在前述节段中检测的分析物中的一
者或多者。可使用本公开的方法、装置和系统检测和测量的分析物的其它实例包括血细胞、
流感病毒、链球菌细菌、劳氏肉瘤病毒、腺病毒、单核细胞增多症、结核、B‑HCG、HIV、HCV、
HBV、梅毒、疱疹、肌钙蛋白、BNP、CK‑MB、肌血球素、D‑二聚体、PSA、TSH、T3、T4、FSH、LH、雌二
醇、睾酮、维生素D、B12和幽门螺杆菌。
(PET)5.0密耳衬底(1)的辊用作DMF电极印刷的起始材料。在网纹辊组合件上,使用1.14mm
2
厚的印刷板(Flint MCO3),以10米/分钟的速率,使用3.8ml/m的油墨转移体积将黄色油墨
层(太阳化学(Sun Chemical))柔性版印刷(2)于PET衬底上。DMF电极图案的负像由柔性版
印刷步骤(3)产生。在金属沉积之前,在热气烘箱(2×100℃)中将油墨干燥两次。EVA R2R金
属蒸发器用于将银金属层沉积到印刷的PET衬底上以形成厚度呈80nm的均匀银涂层(4)。金
属化油墨膜衬底(5)使用丙酮加超声波在超声处理浴液中的组合以1米/分钟的速度经受润
湿剥离工艺(6)。这种化学/物理处理允许银油墨层溶解,同时保持仅银层完整。去除油墨银
层产生由具有50或140μm电极间隙间隔的80个致动电极(2.25×2.25mm)组成的DMF印刷电
极图案(7)。作为QC检查,针对电极间隙间隔和连接件引线宽度变化视觉上检查到来自单一
辊的总共80到90个无规芯片。确定具有可接收间隙规格的典型芯片产率接近100%。单一制
造的柔性芯片描绘于图19中。所制造的柔性芯片测量3"×2"且包括电极、储槽、接触垫和引
线。
NF(400L)筛而用作介电涂层。典型的介电厚度是10到15μm。对于凹版印刷,圆筒被设计成以
2
2米/分钟的速度使用50ml/m的油墨体积印刷高黏度介电油墨,例如IPD‑350(Inkron)。用
于凹版印刷的典型的介电厚度是7到8μm。最终疏水层使用Millidyne Avalon87或Cytonix
Fluoropel PFC804UC涂层用凹版圆筒(140到180L)和8米/分钟的印刷速度印刷,随后为四
个连续的烘箱干燥步骤(4×140℃)。典型的疏水厚度是40到100nm。
括玻璃衬底的下部表面上的透明的氧化铟锡(ITO)电极和ITO电极上方的铁氟龙涂层。DMF
芯片包括80个具有直边电极设计和电极之间50μm间隙的银致动电极,以及8个缓冲液储槽
(参见以上实例1)。
芯片上的四个相邻储槽中。液滴大小范围介于700到1,500nl(一个液滴或两个液滴)且除混
合所需的圆形扫动图案以外还检查竖直和水平横向移动(4)。使用90Vrms的电压实现液滴
致动。对芯片上大约90%的致动电极进行测试且发现其功能齐全。
和表面活性剂的TBS缓冲液中的TSH校准剂材料。测试三个样品——0μIU/ml、4μIU/ml、40μ
IU/ml。将涂布于5μm磁性微颗粒(3×108颗粒/毫升)上的2μl的抗βTSH捕获抗体从微颗粒储
槽施配到DMF电极阵列的中部中。磁性微颗粒通过接合DMF芯片下的钕磁铁棒(图21A)(3英
寸×1/2英寸×1/4英寸厚,相对渗透性μr=1.05,残余部分场强度Br=1.32T)与缓冲液分
离。将5μl样品移动到微颗粒段塞,随后将四个电极正方形配置上方的微颗粒悬浮液(图
21B)混合5分钟。微颗粒通过磁体与样品分离,且将上清液移动到废液储槽(图21C和图
21D)。将偶联到辣根过氧化酶(HRP)的2μl的1μg/ml抗TSH检测抗体移动到微颗粒段塞且混
合2分钟。微颗粒通过磁体分离,且上清液移动到废液储槽。含有免疫测定夹心复合物的微
颗粒用含有0.1%表面活性剂的4×2μl的PBS洗涤缓冲液洗涤总共四次。在步骤完成之后将
来自每个洗涤步骤的洗涤缓冲液移动到废料。化学发光衬底由1μl SuperSignal H2O2和1μ
l鲁米诺(luminol)(赛默飞世尔科学(ThermoFisher Scientific))组成,将所述衬底移动
到微颗粒段塞,随后混合6分钟。使用具有5V DC源极的集成Hamamatsu H10682‑110PMT在
427nm发射(347nm激发)下测量化学发光信号。针对相对发光绘制剂量反应曲线(参见图
21E)。
酯(PET)的柔性衬底上的两组井阵列。所述设计由印刷在Melinex ST504PET衬底(2)
(Solutia,OC50ST504)上的100nm厚的氧化铟锡(ITO)层(3)组成。PEDOT:PSS底漆的涂层(4)
用于提高UV模压抗蚀剂(5)的粘附力,所述抗蚀剂含有最终井阵列。
稀释以降低粘度。辊大小是250m×200mm×125μm;印刷速度是10米/分钟。将所得底漆涂布
的ITO电极(9)转移到用凹板印刷式涂布(11)施加UV抗蚀剂层(10)的第二R2R印刷线路以形
成用于UV模压(13)的前体材料。与纳米阵列模具接触,随后UV固化,产生最终R2R顶部电极
膜(14),其准备被切割。
寸的井阵列(16)。将顶部电极放置于底部芯片上方获得最终DMF芯片组合件(18)。每个阵列
含有大约60,000个井(245×245)。
深;间距为8.0μm的4.5μm×3.2μm。改变井大小和几何间隔以便优化2.7μm直径珠粒的后续
微颗粒装载。制造后QC在各种R2R运行上进行以检查恰当井间隔、大小和完整性。如果观测
到变形的井或井间隔和/或大小不正确,那么制造新垫片且再印刷阵列。图25显示六边形
(22)和直排(23)阵列在200×放大倍数下的光学图像。
芯片(25)的对置侧上来组装。含有嵌入式阵列(26)的顶部电极定中心于底部芯片的顶部上
以使得两个阵列的位置与两个底层的致动电极对准。最终组装的芯片(27)具有180μm的间
隙高度(2×90μm胶带)。
显示(图27A)。使用空气作为填充剂流体在DMF芯片上执行测定。样品可为生物样品,例如全
血、血清、血浆、尿液、痰液、间质液或类似基质。捕获微颗粒由以2×107‑2×108个颗粒/毫
升的密度涂布有抗βTSH抗体的固相磁性微颗粒的悬浮液组成。将大约1到2μl样品移动到
DMF芯片上且与1到2μl微颗粒组合,随后在DMF芯片的区1(2)内混合(图27B)。区1由16个DMF
电极组成,其保留用于组合、混合和洗涤样品以在磁性微颗粒上形成TSH的捕获复合物。孵
育时间可范围介于1到10分钟,随后用来自洗涤缓冲液1储槽的1到2μl洗涤缓冲液(PBS,
0.1%表面活性剂)洗涤1到3次。通过接合DMF芯片下的磁体且将上清液移动到废料储槽1而
从IA复合物去除上清液。
随在4×4电极上混合,允许混合物在DMF电极阵列(3)上方的区2中孵育1到10分钟(图27C)。
接合磁体以捕获磁性微颗粒,且将上清液去除到储槽废料1。段塞用来自洗涤缓冲液2储槽
的1到2μl洗涤缓冲液(PBS,0.1%表面活性剂)洗涤1到3次。通过接合DMF芯片下的磁体且将
上清液移动到废料储槽2而从IA复合物去除上清液。通过移动1到2μl的100μM检测衬底(4)
(试卤灵‑β‑D‑哌喃半乳糖苷,RGP)再悬浮含有免疫测定夹心复合物的微颗粒段塞(图27D)。
孵育混合物1到3分钟以允许RGP的酶转化,RGP是通过β‑半乳糖苷酶进行RGP的酶转化所产
生的荧光产物。
于1,000到2,000,000。通过使用重力(被动装载)或磁体(主动装载)将微颗粒沉积于井中。
将过量上清液移动到废料3储槽。
密封飞升井,从而密封井。合适的可极化不可混溶流体的一些实例包括聚硅氧油、氟硅酮
油、矿物油、1‑己醇、THF、间二氯苯、氯仿、以及类似物(S.Fan等人《, 芯片实验室》,9,1236,
2009;D.Chatterjee等人《, 芯片实验室》,6,199,2006)。全部测定的填充剂流体是空气。
最终TSH浓度由用TSH校验仪运行的标准曲线确定。数字定量通过使用泊松方程式和阳性与
阴性珠粒的比率来确定。
微颗粒(2)混合且混合以允许免疫捕获所需抗原。在洗涤之后,捕获抗原(4)与用检测部分
(6)标记的第二检测抗体(5)混合。再次洗涤含有夹心免疫测定复合物(7)的珠粒混合物以
去除未结合的检测抗体。通过将水性液滴移动到阵列且施加磁体以将珠粒拉取到井中而将
微颗粒装载于井阵列的顶部衬底中。通过使用DMF力在井上方移动可极化不可混溶流体的
液滴来密封井。CCD相机使阵列成像以确定阳性和阴性微颗粒的数量。使用泊松统计定量样
品。使用空气作为填充剂流体在DMF芯片上执行所有免疫测定加工步骤。
且将上清液移动到废料储槽使磁性微颗粒与缓冲液分离。从DMF样品储槽拉吸一微升水性
样品且移动到微颗粒段塞,随后在液滴在若干电极上方移动时进行混合步骤1到5分钟。通
过施加底部磁体,随后将上清液去除到废料储槽使微颗粒与样品分离。将偶联到β‑半乳糖
苷酶(β‑gal)的一到两微升抗TSH检测抗体(0.5μg/ml)移动到微颗粒段塞且混合2到5分钟。
使用底部磁体分离微颗粒且将上清液移动到废料储槽。含有免疫测定夹心复合物的微颗粒
用含有0.1%表面活性剂的4×2μl的PBS洗涤缓冲液洗涤总共四次。在步骤完成之后将来自
每个洗涤步骤的洗涤缓冲液移动到废料。一微升的100μM试卤灵‑β‑D‑哌喃半乳糖苷(RGP)
取自RGP储槽且移动到微颗粒段塞,随后混合15到30秒。现在珠粒已准备好沉积到井阵列
中。
m厚的介电/疏水层(9)、含有井阵列(14)的顶部基于PET的ITO电极(10)(被配置成容纳不超
过一个微颗粒)和含有2.7μm磁性微颗粒(12)的水性液滴(11)。填充剂流体是空气(13)。顶
部电极与底部电极之间的间隙高度为大约180μm(来自2段90μm双面胶带)。
性液滴和油性液滴(S‑K Fan等人《, 芯片实验室》,9,1236,2009)。
4.2μm直径;3.0μm深度;8.0μm间距)下方的电极。接合顶部磁体(15)以促进将微颗粒有效装
载到井中(图30B);总沉积时间为30到60秒。在解开顶部磁体时移走水性液滴,留下薄沉积
层和表面结合珠粒(图30C)。使用200到300V(DC)的电压从储槽移动聚硅氧油滴且移动到定
位于阵列下的电极(图30D),从而洗去任何表面结合微颗粒,同时密封含于井中的微颗粒。
在574/615nm(激发/发射)下通过CCD照相机来监测由RGP到试卤灵的酶促转化产生的荧光。
确定“具有”微颗粒与“不具有”微颗粒的比率。通过TSH校准曲线的插值来确定样品中的TSH
浓度。
围内得到保护。
或使用方法有关的那些改变和修改,可进行这类改变和修改而不脱离其精神和范围。
移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上。
且其中第二侧壁关于井的底部垂直定向,其中液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧
壁到第二侧壁的方向上,其中第一侧壁的顶部部分在井的开口处。
分,其中毛细管包含亲水材料以促进液滴在不存在电力的情况下经由毛细管部分从第一部
分到第二部分的移动。
移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧壁的方向上。
二侧壁垂直于井的底部定向,其中液滴的移动是在平行于井的底部且从第一侧壁到第二侧
壁的方向上,其中第一侧壁的顶部部分在井的开口处。
化可极化液体。
所述子混合物。
集成SAW和分析物检测装置或基于机器人技术的测定加工单元。
化液体。
所述子混合物。
置、集成SAW和分析物检测装置或基于机器人技术的测定加工单元。
体。
并所述子混合物。
装置、集成SAW和分析物检测装置或基于机器人技术的测定加工单元。
载体的数量。
第一部分上来进行。
可检测标记标记的所关注分析物;
合到所关注分析物,且至少一个特异性结合成员用可检测标记标记;
可极化液体。
并所述子混合物。
可极化液体。