[發明專利]用于控制膜通道插入膜中的設備和方法

有效

• 申請號: 201780072538.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN110023753B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 丹尼爾·加拉爾達;詹姆斯·克拉克;邁克·詹尼森;安德魯·赫倫
• 申請（專利權）人: 牛津納米孔技術公司
• 主分類號: G01N33/487
• 分類號: G01N33/487
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 彭雪瑞;臧建明

公開了用于控制膜通道插入膜中的設備和方法。在一種布置中，第一浴槽容納與膜的第一表面接觸的第一液體。第二浴槽容納與所述膜的第二表面接觸的第二液體。所述膜將所述第一液體和所述第二液體分隔開。第一電極接觸所述第一液體。第二電極接觸所述第二液體。驅動單元通過所述第一電極和所述第二電極跨所述膜施加電位差以促進膜通道從所述第一液體或所述第二液體插入所述膜中。膜電壓減小單元與所述膜串聯連接。所述驅動單元跨所述膜電壓減小單元和所述膜施加驅動電壓，所述驅動電壓提供跨所述膜的所述電位差。所述膜電壓減小單元被配置成使得由膜通道的插入引起的通過所述膜的電阻的減小固有地增加跨所述膜電壓減小單元的電位差，由此降低跨所述膜的所述電位差。跨所述膜的所述電位差的所述降低足以防止或減少對插入另一個膜通道的促進。

技術領域

本發明涉及用于控制膜通道插入膜中的設備和方法。

背景技術

跨膜形成的通道可以用于感測分子實體。分子實體與通道之間的相互作用可以引起信號的特性調制。通過監測此信號，可以檢測特性調制，并且由此感測分子實體。基于此原理已經提出了多種技術，如在WO2008102120、WO2009035647、WO200079257、WO200142782和WO2007057668中公開的技術。這種技術的一個實例是對由于離子流過膜通道而產生的電流信號進行的測量。所述膜將兩種溶液分隔開，其中膜通道提供通過溶液之間的膜的傳輸路徑。膜是高電阻的，使得溶液之間的唯一傳輸途徑是通過一個或多個膜通道。可以使所關注的分子實體與通道相互作用，例如使其轉移所述通道。

使用此技術感測分子實體提供了直接鑒定單個分子和分子實體的方法，而無需熒光標記和檢測。存在廣泛的可能應用，如對DNA或其它核酸進行測序；感測用于安全和防御的化學或生物分子；檢測用于診斷的生物標志物；進行用于藥物開發的離子通道篩選；以及對生物分子之間的相互作用進行無標記分析。

為了提供足夠的通量，可以提供單獨的膜的陣列，其中每個膜包括膜通道。

膜通常是兩親性的并且可以是雙層膜。形成兩親性層的技術是眾所周知的，如Montal和Mueller《美國國家科學院院刊(Proc Natl Acad Sci U S A)》.1972年12月；69(12):3561–3566，WO-2008/102120、WO2008012552和WO2014064444中所公開的。所得膜的厚度可以由于如膜材料的性質、溶劑摻入、膜幾何形狀以及制備方法的因素而變化。

對于一些系統，在沒有額外刺激的情況下，膜通道不會自發地插入膜中并且通常非常緩慢地插入。選擇這種系統可能是有利的，因為其允許控制膜插入過程。有助于插入膜通道的技術是已知的，最常見的是跨膜施加電位差。據認為，這種電位差使膜會拉伸并且變薄，從而更容易插入。電壓輔助插入還可以用于控制插入膜中的膜通道的數量，其中可以響應于膜通道插入和對應的檢測到流過膜的電流而主動降低所施加的電位，其中在插入膜通道后降低所施加的電位差降低了后續通道插入的可能性。可以由使用者執行降低所施加的電位，這是許多實驗室形成膜和制得單通道記錄的常規做法。這種方法的缺點是需要用戶觀察通道的電流(或類似的可觀察參數，如電阻)并且手動對所述參數的變化作出反應。雖然這對于單通道記錄是實用的，但在處理大型陣列時這是不切實際的。因此，希望使此過程自動化。

已經公開了各種方法，其使控制對膜的陣列所施加的電位自動化。如US20160289758所公開的，由于納米孔插入，使用計算機控制來對觀察到的電流的增加的檢測作出反應。另一種方法教導了使用電極介導的氣泡來輔助膜形成和攪拌刺激，以實現類似的效果，如US20120052188所公開的。每個膜所需的通道數量可以根據所使用的測量技術而變化。對于離子流量測量，希望每個膜提供一個通道。

發明內容