[發明專利]在納米孔測序測定池中抵消滲透不平衡

有效

• 申請號: 201780039743.1
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109313178B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: J.科馬迪納;G.巴拉爾;M.羅耶克
• 申請（專利權）人: 豪夫邁·羅氏有限公司
• 主分類號: G01N33/487
• 分類號: G01N33/487;C12Q1/6874;C12Q1/6869
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 權陸軍;黃希貴

公開了分析分子的方法。形成了脂雙層（514）（802），從而使得該脂雙層將具有第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度的第一儲蓄器（515）與具有于第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的第二儲蓄器（505）分開。使電解質溶液（508）流到（806）第一儲蓄器（515），其引起所述第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與所述第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第一次改變。穿過脂雙層（514）施加電壓（812），其中所述脂雙層（514）中插入有蛋白質納米孔（516），并且其中所述第一儲蓄器和所述第二儲蓄器之間的離子的凈轉移引起所述第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與所述第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第二次改變，且其中比率的所述第一次改變和比率的所述第二次改變相互抵消。

背景

納米孔（nanopore）測序系統通常使用懸浮在含有電解質溶液的孔（例如，圓柱形孔）上的平面脂雙層（PLB）中的蛋白質孔，所述電解質溶液也存在于大得多的外部儲蓄器（reservoir）中（例如，在孔上方）。使用工作電極和對電極穿過孔和外部儲蓄器施加電偏壓（electrical bias）。PLB在孔上延伸以對孔進行電和物理密封，并且PLB將孔與較大的外部儲蓄器分開。雖然中性分子（例如水和溶解的氣體）可能通過PLB，但離子不能。PLB中的蛋白質孔提供了離子導入和導出孔的途徑。

已知蛋白質孔如α溶血素（aHL）優先傳導陰離子或陽離子，并且在正和負電偏壓下具有不相等的導電性（Noskov等人，（2004）Biophys J. 87：2299）。這種性質可能導致從孔中凈流入或凈流出到孔中，這導致水通過PLB擴散，以平衡孔和外部儲蓄器之間的電解質濃度。這種擴散可導致不穩定性。

概述

一種提供的分析分子的方法包括形成脂雙層，該脂雙層將第一儲蓄器與第二儲蓄器分開。第一儲蓄器具有第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度，且第二儲蓄器具有第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度。該方法進一步包括使電解質溶液流到第一儲蓄器，其中電解質溶液具有與第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度不同的電解質溶液摩爾滲透壓濃度，從而引起第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第一次改變。該方法進一步包括穿過脂雙層施加電壓，其中所述脂雙層包括納米孔，并且其中電壓引起第一儲蓄器和第二儲蓄器之間的離子的凈轉移，從而引起第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第二次改變。比率的第一次改變和比率的第二次改變基本上相互抵消。

在一些實施方案中，第一儲蓄器和第二儲蓄器之間的離子的凈轉移包括離子從第二儲蓄器到第一儲蓄器的凈流出。在一些實施方案中，離子從第二儲蓄器到第一儲蓄器的凈流出增加了第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率，并且使電解質溶液流到第一儲蓄器減小了第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率。在一些實施方案中，在電解質溶液流到第一儲蓄器之前，電解質溶液摩爾滲透壓濃度低于第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度。在一些實施方案中，該方法進一步包括逐步將電解質溶液摩爾滲透壓濃度從最初電解質溶液摩爾滲透壓濃度減小至最終電解質溶液摩爾滲透壓濃度，以引起第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第一次改變。

在一些實施方案中，第一儲蓄器和第二儲蓄器之間的離子的凈轉移包括離子從第一儲蓄器到第二儲蓄器中的凈流入。在一些實施方案中，離子從第一儲蓄器到第二儲蓄器中的凈流入減小了第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率，并且使電解質溶液流到第一儲蓄器增加了第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率。在一些實施方案中，在電解質溶液流到第一儲蓄器之前，電解質溶液摩爾滲透壓濃度高于第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度。在一些實施方案中，該方法進一步包括逐步將電解質溶液摩爾滲透壓濃度從最初電解質溶液摩爾滲透壓濃度增加至最終電解質溶液摩爾滲透壓濃度，以引起第一儲蓄器摩爾滲透壓濃度與第二儲蓄器摩爾滲透壓濃度的比率的第一次改變。