[發(fā)明專利]微芯片電泳噴墨式分配

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780047902.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109564188A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·D·弗爾塔;D·T·蘭布
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 利康公司
• 主分類號(hào): G01N27/447
• 分類號(hào): G01N27/447
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 周文聘;吳鵬

提供了使用全都位于同一單塊芯片上的微流控電泳柱、鞘液泵和出口通道來(lái)分離和分配材料的裝置和方法。響應(yīng)于電泳柱內(nèi)的第一電極與集成到芯片中的終端電極之間的電壓電勢(shì)，材料在電泳柱中分離并進(jìn)入出口室。終端電極可以在鞘液泵室、鞘液儲(chǔ)器或單獨(dú)的流動(dòng)通道中，所述單獨(dú)的流動(dòng)通道連同電泳柱和鞘液泵室一起與出口通道交叉。鞘液到出口室內(nèi)的流動(dòng)將分離的分析物混入經(jīng)由排放出口從出口室分配出去的流出物中。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年8月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/372,244的權(quán)益，該臨時(shí)申請(qǐng)出于各種目的整體并入本文。

關(guān)于在聯(lián)邦政府資助的研究和開(kāi)發(fā)下完成的本發(fā)明的權(quán)利聲明

本發(fā)明是利用在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院所授予的撥款1R43GM112289-01下的政府資助完成的。政府對(duì)本發(fā)明擁有一定權(quán)利。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)印跡法(Western印跡)是一種普遍存在的分析技術(shù)，用于識(shí)別和量化復(fù)雜混合物中的特定蛋白質(zhì)。在該技術(shù)中，使用凝膠電泳基于諸如三級(jí)結(jié)構(gòu)、分子量、等電點(diǎn)、多肽長(zhǎng)度或電荷的特性來(lái)分離凝膠中的蛋白質(zhì)。一旦分離，蛋白質(zhì)然后從凝膠轉(zhuǎn)移到非特異性地結(jié)合蛋白質(zhì)的膜，該膜通常由硝酸纖維素、尼龍或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成。進(jìn)行這種轉(zhuǎn)移的常用方法是電印跡，其中使用電流將蛋白質(zhì)從凝膠中拉入膜中。然后用專用于被靶向的蛋白質(zhì)的探針對(duì)膜進(jìn)行染色，從而允許檢測(cè)這些蛋白質(zhì)的位置和量。

毛細(xì)管電泳提供了與Western印跡法和其它生物技術(shù)程序相關(guān)的凝膠電泳分離的替代方案。在毛細(xì)管電泳中，諸如蛋白質(zhì)的材料與凝膠電泳中一樣以電動(dòng)方式分離，但需要的體積小得多。該技術(shù)中使用的毛細(xì)管的典型特征是直徑小于1毫米，并且在某些情況下結(jié)合在微流控裝置或納米流體裝置中。

先前的工作已經(jīng)證明了將微流控裝置應(yīng)用于蛋白質(zhì)的Western印跡法的益處(Jin等人，2013Anal.Chem.85:6073)。這些裝置將分離的蛋白質(zhì)電轉(zhuǎn)移到印跡表面，印跡表面本身就是終端電極。(參見(jiàn)，例如，美國(guó)專利No.9,182,371)。該電場(chǎng)印跡法需要從分離裝置到表面的連續(xù)電接觸。結(jié)果，表面必須是導(dǎo)電的(例如，金屬壓印盤上的濕膜)。

在電場(chǎng)印跡中，蛋白質(zhì)經(jīng)由電泳向表面遷移。由于電流的截面積在離開(kāi)分離裝置時(shí)突然增大，所以電場(chǎng)突然衰減。而且，由于表面通常是濕的，所以在分離裝置與所述表面之間的接觸點(diǎn)周圍往往形成大的彎液面。這種大的彎液面可以包括再循環(huán)區(qū)，在該再循環(huán)區(qū)中諸如蛋白質(zhì)的分析物可以被捕獲并混合，從而降低分離度。此外，僅在分離裝置位于分析物上方時(shí)才施加電場(chǎng)印跡力。如果表面和分離裝置相對(duì)于彼此移動(dòng)到不同的位置，則電力消除并且僅擴(kuò)散力導(dǎo)致分析物固定在表面膜中。

替代的分配技術(shù)，例如，材料的噴墨/噴液/噴出(inkjet)，可以解決一些上述問(wèn)題。噴墨分配/噴墨式分配/噴液分配是一種成熟且易于理解的技術(shù)，其經(jīng)常用于商業(yè)打印機(jī)(Martin等人，2008J.Physics:Conference Series 105:012001)。在過(guò)去幾年中，噴墨技術(shù)/噴墨式技術(shù)//噴液技術(shù)已經(jīng)用于越來(lái)越多的需要分配少量的、可控制量的流體的應(yīng)用中(Derby 2010 Ann.Rev.Mat.Res.40:395)。

發(fā)明內(nèi)容

一般而言，本文提供了用于分配已經(jīng)通過(guò)微流控電泳分離的少量的、可控量的材料的裝置和方法。分離的材料從電泳柱輸出到出口通道中。大量鞘液流經(jīng)過(guò)出口通道并將分析物混入流出物中，該流出物經(jīng)出口從出口通道排出。電泳柱、出口通道和鞘流泵中的每一者都集成在單個(gè)芯片上。電泳流由同樣集成在芯片上的兩個(gè)電極之間的電壓電勢(shì)驅(qū)動(dòng)。終端電極可以位于單獨(dú)的流動(dòng)通道內(nèi)，該流動(dòng)通道也連接到出口通道，使得材料從電泳柱電泳地流向所述流動(dòng)通道并進(jìn)入出口通道。多個(gè)電泳柱可以集成在同一芯片上。單個(gè)公共流動(dòng)通道內(nèi)的終端電極可以用于與位于多個(gè)電泳柱內(nèi)的多個(gè)電極產(chǎn)生多個(gè)電壓電勢(shì)。