[發(fā)明專利]利用液滴驅(qū)動(dòng)、攪拌和蒸發(fā)的生物傳感器檢測(cè)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680029567.5
• 申請(qǐng)日: 2006-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN101252993A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 精華微技有限公司
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 上海市華誠(chéng)律師事務(wù)所
• 代理人: 傅強(qiáng)國(guó);涂勇

在先申請(qǐng)的交叉引用

[0001]本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2005年6月16日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/691,073的優(yōu)先權(quán)； 在法律允許的范圍內(nèi)將其內(nèi)容并入本文以引為參考。

美國(guó)政府支持

[0002]本文在此描述的部分工作得到了由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撥款的小企業(yè)創(chuàng)新研究(NSF SBIR/STTR?Phase?I?Award?No.DMI-0320082)的資助，并且美國(guó)政府可以保留對(duì)該專利的特 定權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

[0003]本發(fā)明涉及微流體技術(shù)，換句話說(shuō)，涉及微升體積液體樣品的轉(zhuǎn)運(yùn)和處理。更具體 地講，本發(fā)明致力于通過(guò)處理呈離散的流動(dòng)液滴形式的樣品體積，然后在將該液滴在一個(gè)傳 感器或多個(gè)傳感器上進(jìn)行攪拌、蒸發(fā)或驅(qū)動(dòng)，從而改進(jìn)生物傳感器檢測(cè)的問(wèn)題。

背景技術(shù)

[0004]許多生物傳感器的關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)是它們檢測(cè)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(zhì)、核酸、多糖、脂類及其它有代表性的生物機(jī)體的有機(jī)分子；有 時(shí)候該標(biāo)靶包括小顆粒例如細(xì)胞的細(xì)胞器或者組分，而不是單獨(dú)的生物分子)。這項(xiàng)任務(wù)有 許多困難，因?yàn)椋?)特定的靶生物分子通常隨機(jī)地分布于整個(gè)樣品體積中而不是集中在傳感 位點(diǎn)；2)在樣品內(nèi)存在的其它非靶分子或非特定的分子可能會(huì)降低傳感器響應(yīng)，導(dǎo)致假陽(yáng)性、 或者導(dǎo)致在內(nèi)部由背景噪聲屏蔽了靶生物分子檢測(cè)；以及3)捕獲的靶分子的實(shí)際檢測(cè)可能 需要將二級(jí)標(biāo)記物和/或反應(yīng)底物用于傳感器。

[0005]不同于只依靠無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散效應(yīng)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(jìn)生物傳感器檢測(cè)。這些技術(shù)包括：1)在傳感位點(diǎn)濃縮或者集中靶分子；2) 在傳感位點(diǎn)循環(huán)或攪拌樣品體積；以及3)提供反應(yīng)底物或其它使檢測(cè)能夠進(jìn)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(shí)驗(yàn)室、微型全分析、微陣列和其它微流體技 術(shù)應(yīng)用；然而，這些技術(shù)的每一種都有其缺點(diǎn)。

[0006]經(jīng)過(guò)電泳技術(shù)或者其它的親和性手段在樣品體積內(nèi)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(yīng)所吸引。因此， 也必須包含典型地可通過(guò)閥門和泵完成的洗滌傳感器位點(diǎn)的方法，以除去這些非靶分子。通 常情況下，靶分子會(huì)與傳感位點(diǎn)相互作用，并且會(huì)阻止通過(guò)洗滌以除去非靶分子的這種去除。 當(dāng)通過(guò)使用電泳而進(jìn)行濃縮時(shí)若一些或全部靶分子荷電不充分，以及/或者通過(guò)使用親和性方 法而進(jìn)行濃縮時(shí)若缺乏表征性，濃縮還可能會(huì)失敗。

[0007]不同于利用電泳進(jìn)行集中、或者別的方式來(lái)從樣品體積里面濃縮靶分子，一些技術(shù) 設(shè)法通過(guò)在傳感位點(diǎn)處循環(huán)或者攪拌全部樣品體積來(lái)提高檢測(cè)概率。循環(huán)和攪拌效應(yīng)不但使 新的靶分子與傳感位點(diǎn)相接觸，并且用來(lái)從傳感位點(diǎn)洗滌或者除去非靶分子。然而，為循環(huán) 或者攪拌全部樣品體積，典型地需要進(jìn)行麻煩的封閉、裝閥、和昂貴的機(jī)械的、氣動(dòng)的、或 表面聲波方法。這種復(fù)雜性很可能會(huì)阻礙將這些技術(shù)應(yīng)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(tǒng)。

[0008]一旦靶分子被傳感位點(diǎn)捕獲，就經(jīng)常需要在傳感位點(diǎn)用標(biāo)記物或反應(yīng)溶液處理捕獲 的靶分子，以使檢測(cè)能夠進(jìn)行、放大檢測(cè)，并且/或者對(duì)捕獲的靶分子進(jìn)行定量。例如，可以 將已進(jìn)行熒光標(biāo)記的抗體和對(duì)靶分子具有特異性的抗體導(dǎo)入傳感位點(diǎn)，以產(chǎn)生與捕獲靶分子 的數(shù)目成比例的光學(xué)標(biāo)記。對(duì)于一些電子傳感器，可以導(dǎo)入底物溶液以產(chǎn)生與捕獲靶分子的 數(shù)目成比例的電子信號(hào)，該底物溶液可與捕獲的靶分子(或聯(lián)接于靶分子的酶)發(fā)生特異性 反應(yīng)、從而釋放出可被傳感器直接檢測(cè)的分子。然而對(duì)于這兩種情況，當(dāng)指示劑或者標(biāo)志信 號(hào)隨時(shí)間而變時(shí)，在供給反應(yīng)溶液中需要準(zhǔn)確定時(shí)以實(shí)現(xiàn)精確的對(duì)比。不幸的是，泄漏的閥、 通道中的氣泡、毛細(xì)管潤(rùn)濕特性的變化、甚至樣品和試劑手動(dòng)加載中的差異經(jīng)常會(huì)損害這些 反應(yīng)溶液微流體傳送的準(zhǔn)確定時(shí)。

附圖說(shuō)明

[0009]圖1所示為在EWOD電極極板5/5陣列上單個(gè)的沿著按程控路徑移動(dòng)的毛細(xì)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(nèi)的蒸發(fā)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(hào)。

發(fā)明內(nèi)容