[發明專利]分散和操作樣品體積的方法和設備

有效

• 申請號: 200980141619.1
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN102187216A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: D·T·趙;D·E·科恩;G·D·杰弗瑞斯
• 申請（專利權）人: 華盛頓大學
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48;G01N35/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

相關申請的交叉引用

本非臨時專利申請要求2008年8月15日提交的美國臨時專利申請第61/089,367號的優先權，其全文通過引用納入本文用于所有目的。

聯邦資助的研究或開發下作出發明的權利聲明

本發明借助美國政府的支持，在國立衛生研究院(National?Institutes?of?Health)授予的基金號R01?EB005197的資助下完成。美國政府享有本發明的一定權利。

發明背景

諸多化學和生物應用的第一步均是將樣品體積分散為小的單獨體積，以便進行隨后的鑒定和分析，其中所述鑒定和分析可以是相同類型或不同類型。這些應用的多樣性突出了對具有不同優點的不同樣品生成技術的需求。存在若干方法實現該目的。產生小體積樣品的傳統方法包括采用噴霧器形成氣溶膠，并將樣品與不混溶相混合以形成乳液。然而，這些方法具有有限性。噴霧器形成的液滴顯示很寬范圍的大小。類似地，將兩個不混溶相混合以形成乳液不產生單分散液滴。而且，任一種方法形成的液滴一旦形成后均難以進行單獨操作和分析。此外，這些方法均不適合進行原位鑒定必需的持續監測。

形成分散樣品的常用方法是將小體積樣品分配到小孔或微孔中。盡管這是形成空間定位樣品陣列的一種成功方法，但分別填充單個孔是一種單調乏味的過程。此外，人為的誤差可妨礙均勻分散樣品。為避免該問題，研究者們開發了專門的分散儀器，如機器移液管。然而，對專用分散儀器的需求限制了這些微孔平臺的靈活性，并增加了成本。此外還難以對非常小體積(0.5μL以下)的樣品進行操作，因為移液管的分散體積較高且存在樣品蒸發的問題。(Jackman，R.J.，Duffy，D.C.，Ostuni，E.，Willmore，N.D.和Whitesides，G.M.Anal.Chem.1998，70，11，2280-2287，Morrison，T.，Hurley，J.，Garcia，J.，；Yoder，K.，Katz，A.，Roberts，D.等，Nucleic?Acids?Research?2006?34，18，15)，其通過引用全文納入本文用于所有目的。

不依賴于手工分散樣品的兩種樣品陣列產生方法是將液滴排列在模式化自裝配單層(SAM)上(Biebuyk，H.A.，Whitesides，G.M.Langmuir?1994，10，2790.)和采用電潤濕法進行液滴操作(Pollack，M.G.，Fair，R.B.，Shenderov，R.B.Appl.Phys.Lett.2000，77，1725)，其通過引用全文納入本文用于所有目的。在這兩種情況中，通過基材的表面性質分散樣品，產生更為均勻的液滴體積。然而，電潤濕法大多用于納升級以上的樣品，并需要復雜的電極圖形，大大限制了其實用性。模式化SAM可用來產生較小體積樣品，然而，制備這些表面可能非常費力。此外，必須用一層金涂覆表面，然后進行修飾以達到所述模式化表面。這可能會限制分析的可能，因為基材常常不透明。

近期出現了樣品體積分散的新方法。這些方法包括采用微流體閥使樣品體積彼此分離(Unger，M.A.，Chou，H.P.，Thorsen，T.，Scherer，A.和Quake，S.R.Science?2000?288(5463)：113-116)或產生液滴流(Sgro，A.，Allen，P.B.，Chiu，D.T.Anal.Chem.2007，79，4845-4851.)或單獨液滴(Lorenz，R.M.，Edgar，J.S.，Jeffries，G.D.M.，Chiu，D.T.Anal.Chem.2006，78，6433-6439.)，其通過引用全文納入本文用于所有目的。

然而，這些方法可能具有某些缺陷。例如，采用閥和泵需要復雜的流體控制和造價傾向于昂貴的裝置，特別在涉及很多分散樣品體積(幾百到幾千)時。采用穩態方法產生液滴流使隨后對液滴的操作和固定化難以進行，但更重要的是，因為其為穩態方法，其常包含樣品體積的損失，即存在一些樣品的初始損失，因為必須在常規形成液滴之前建立穩態流。此外，這樣的流動法需要對流速的精確控制，也會增加最終裝置或設備的復雜度和費用。

因此，本領域需要操作樣品體積的新的方法。

發明概述