[發明專利]利用液滴驅動、攪拌和蒸發的生物傳感器檢測

無效

• 申請號: 200680029567.5
• 申請日: 2006-06-15
• 公開（公告）號: CN101252993A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 彼得·帕特里克·德古茨曼;韋恩·博文·劉;義貞·布蘭登·李;金昌津
• 申請（專利權）人: 精華微技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 傅強國;涂勇

在先申請的交叉引用

[0001]本申請要求申請日為2005年6月16日的美國臨時專利申請60/691,073的優先權； 在法律允許的范圍內將其內容并入本文以引為參考。

美國政府支持

[0002]本文在此描述的部分工作得到了由國家科學基金會撥款的小企業創新研究(NSF SBIR/STTR?Phase?I?Award?No.DMI-0320082)的資助，并且美國政府可以保留對該專利的特 定權利。

技術領域

[0003]本發明涉及微流體技術，換句話說，涉及微升體積液體樣品的轉運和處理。更具體 地講，本發明致力于通過處理呈離散的流動液滴形式的樣品體積，然后在將該液滴在一個傳 感器或多個傳感器上進行攪拌、蒸發或驅動，從而改進生物傳感器檢測的問題。

背景技術

[0004]許多生物傳感器的關鍵性能標準是它們檢測低濃度的靶生物分子的能力(至于生物 分子，我們這里是指蛋白質、核酸、多糖、脂類及其它有代表性的生物機體的有機分子；有 時候該標靶包括小顆粒例如細胞的細胞器或者組分，而不是單獨的生物分子)。這項任務有 許多困難，因為：1)特定的靶生物分子通常隨機地分布于整個樣品體積中而不是集中在傳感 位點；2)在樣品內存在的其它非靶分子或非特定的分子可能會降低傳感器響應，導致假陽性、 或者導致在內部由背景噪聲屏蔽了靶生物分子檢測；以及3)捕獲的靶分子的實際檢測可能 需要將二級標記物和/或反應底物用于傳感器。

[0005]不同于只依靠無規則的擴散效應以將靶分子送至接近傳感器，人們已使用多種樣品 處理策略以改進生物傳感器檢測。這些技術包括：1)在傳感位點濃縮或者集中靶分子；2) 在傳感位點循環或攪拌樣品體積；以及3)提供反應底物或其它使檢測能夠進行或者放大的 材料。這些方法普遍使用于生物傳感器、芯片實驗室、微型全分析、微陣列和其它微流體技 術應用；然而，這些技術的每一種都有其缺點。

[0006]經過電泳技術或者其它的親和性手段在樣品體積內集中或者濃縮靶分子還可能濃 縮干擾性非靶分子，該干擾性非靶分子可以被相同的本用于濃縮靶分子的效應所吸引。因此， 也必須包含典型地可通過閥門和泵完成的洗滌傳感器位點的方法，以除去這些非靶分子。通 常情況下，靶分子會與傳感位點相互作用，并且會阻止通過洗滌以除去非靶分子的這種去除。 當通過使用電泳而進行濃縮時若一些或全部靶分子荷電不充分，以及/或者通過使用親和性方 法而進行濃縮時若缺乏表征性，濃縮還可能會失敗。

[0007]不同于利用電泳進行集中、或者別的方式來從樣品體積里面濃縮靶分子，一些技術 設法通過在傳感位點處循環或者攪拌全部樣品體積來提高檢測概率。循環和攪拌效應不但使 新的靶分子與傳感位點相接觸，并且用來從傳感位點洗滌或者除去非靶分子。然而，為循環 或者攪拌全部樣品體積，典型地需要進行麻煩的封閉、裝閥、和昂貴的機械的、氣動的、或 表面聲波方法。這種復雜性很可能會阻礙將這些技術應用于含有許多生物傳感器和/或高度分 布的生物傳感器的系統。

[0008]一旦靶分子被傳感位點捕獲，就經常需要在傳感位點用標記物或反應溶液處理捕獲 的靶分子，以使檢測能夠進行、放大檢測，并且/或者對捕獲的靶分子進行定量。例如，可以 將已進行熒光標記的抗體和對靶分子具有特異性的抗體導入傳感位點，以產生與捕獲靶分子 的數目成比例的光學標記。對于一些電子傳感器，可以導入底物溶液以產生與捕獲靶分子的 數目成比例的電子信號，該底物溶液可與捕獲的靶分子(或聯接于靶分子的酶)發生特異性 反應、從而釋放出可被傳感器直接檢測的分子。然而對于這兩種情況，當指示劑或者標志信 號隨時間而變時，在供給反應溶液中需要準確定時以實現精確的對比。不幸的是，泄漏的閥、 通道中的氣泡、毛細管潤濕特性的變化、甚至樣品和試劑手動加載中的差異經常會損害這些 反應溶液微流體傳送的準確定時。

附圖說明

[0009]圖1所示為在EWOD電極極板5/5陣列上單個的沿著按程控路徑移動的毛細管液 滴。

[0010]圖2A-2H所示為一系列照片，顯示了在傳感器表面固著的液滴的形成以及它在85 秒期間內的蒸發情況。

[0011]圖3A-3E是一系列顯示精確平行的樣品處理的圖表。

[0012]圖4是顯示了由樣品濃縮而得到的改善的信號。

發明內容