具有表面能突变区以维持阵列上样品分离的多个阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种阵列单元，其包括承载着多个化学阵列的基片表面，每个阵列包括多个特征，并且每个阵列都被表面能突变区所包围，以维持被施加到阵列上的分离的液体样品之间的分离，其中基片表面在承载阵列的连续区域上是物理上不间断的。本发明专利技术还提供了阵列的制备和使用方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诸如多聚核苷酸阵列(例如DNA阵列)的阵列，它们在诊断、筛选、基因表达分析等方面有很好的应用。
技术介绍
在下面的讨论以及本申请的全文中，虽然引用了很多参考文献，但这些引用的文献都不能构成本申请的现有技术。已经公知多种化学阵列，例如多聚核苷酸阵列或蛋白质阵列(例如DNA或RNA阵列)，它们已经被用作诸如诊断或筛选工具。多聚核苷酸阵列包括通常包含不同序列的多聚核苷酸的区域，这些区域以预定的布置(configuration)方式排列在基片上。这些区域(有时称为“特征”)位于基片上的各自位置(“地址”)处。当阵列受到样品的作用时，将表现出可观察到的结合图案(pattern)。当对阵列进行阅读时，这种结合图案可以被检测出来。例如，样品中的所有多聚核苷酸目标(例如DNA)都可以通过适当的标记物(例如荧光化合物)进行标记，而阵列上的荧光图案可以在其受到样品作用之后精确地观察到。假定不同序列的多聚核苷酸都按照预定的布置被正确地沉积，那么所观察到的结合图案将表明样品中一种或多种多聚核苷酸成分的存在和/或浓度。生物大分子阵列可以通过将预先获得的生物大分子(例如通过合成或天然来源)沉积到基片上或者通过原位合成方法而制造出来。沉积所获得的生物大分子的方法包括将其装入针或毛细管中，然后使所述的针或毛细管与表面接触，例如US 5,807,522中所述，或者通过从诸如喷墨头的脉冲喷头中喷射出来而进行沉积，例如PCT公开文本WO 95/25116和WO98/41531中以及其他地方所述。可以认为此类沉积方法通过一个固定循环而形成各个特征(也就是说，每一个特征只有一个循环，在此期间，先前获得的生物大分子被固定到基片上)。在原位制备方法中，通过脉冲喷头或其他装置将很多不同的试剂液滴沉积在给定的目标位点上，以便形成最终的特征(从而在阵列的基片上合成出了所述特征的探针)。原位制备方法包括US 5,449,754中描述的合成肽阵列的方法，US 6,180,351和WO98/41531及其所引用的参考文献中所描述的合成多聚核苷酸的方法，也可以使用脉冲喷头沉积试剂。制备多聚核苷酸阵列的原位法在多个不同的有待在此形成特征的地址中的每一个地址处通常采用相同的传统重复工序，所述传统重复工序被用于通过公知的化学手段由核苷试剂在载体上形成多聚核苷酸特征。在每个有待形成的特征处，该重复工序可以被看作是后面的固定循环中的多个(a)在第一个重复中，将选定的活化的核苷(单体单元)通过亚磷酸酯键偶联至官能化支持物上，或者在随后的重复中将其偶联至结合在基片上的核苷(也就是核苷修饰的基片)上；(b)可选地，可以将结合在基片上的核苷的未反应羟基封闭起来(有时也称为“加帽”)；(c)将步骤(a)的亚磷酸酯键氧化以形成磷酸酯键；以及(d)将保护基团从在步骤(a)中所偶联的最新的结合在基片上的核苷中除去(去保护)，以便为这些步骤中的下一次循环产生活性位点。可以通过将含有活化剂和亚磷酰胺(phosphoramidite)的液滴沉积到阵列上特定的预期特征位置上来进行偶联。提供最终的去保护步骤，在该步骤中，通过在公知的条件下用氢氧化铵和/或甲胺进行处理而将含氮碱基和磷酸酯基同时去保护。加帽、氧化和去保护可以通过用一层合适的试剂对整块基片进行处理(“浸没”)而实现。官能化的支持物(第一个循环中)或去保护的偶联核苷(后续循环中)为结合在基片上的部分(moiety)提供了链接基团，以便与将要在步骤(a)中进行偶联的下一个核苷形成亚磷酸酯键。核苷碱基最终的去保护可以通过在另一个浸没程序中以公知的方式利用碱性条件例如氢氧化铵而实现。通常选用一个脉冲喷头或其他分配器来沉积一种单体单元。下列文献中详细地描述了上述多聚核苷酸合成的化学机制，例如，Caruthers，Science 230281-285，1985；Itakura et al.，Ann.Rev.Biochem.53323-356；Hunkapillar et al.，Nature 310105-110，1984；以及”Synthesis ofOligonucleotide Derivatives in Design and Targeted Reaction ofOligonucleotide Derivatives”，CRC Press，Boca Raton，Fla.，pages 100 et seq.，US 4,458,066，US 4,500,707，US 5,153,3 19，US 5,869,643，EP 0294196等。亚磷酰胺和亚磷酸三酯法使用得最为广泛，但是还有一些其他的方法，包括磷酸二酯法、磷酸三酯法以及H-膦酸酯法。基片通常被官能化以便与所沉积的第一个单体相结合。例如，在US 6,258,454和Southem，E.M.，Maskos，U.and Elder，J.K.，Genomics，13，1007-1017，1992中描述了合适的技术，用于利用此类链接部分使基片官能化。在阵列的制备中，在任何一个循环里，不同的单体和活化剂可以被沉积在基片的不同位置上，从而使得完成后的阵列的不同特征具有不同的所期望的生物大分子序列。在每个循环中可能还需要一个或多个中间步骤，例如在多聚核苷酸阵列的原位制备中的常规氧化、加帽和冲洗步骤(同样地，这些步骤可以在浸没程序中进行)。US 6,242,266，US 6,232,072，US 6,180,351以及US 6,171,797中公开了通过沉积先前获得的生物大分子或原位法而制备生物大分子阵列的进一步的细节。美国专利6,319,674和6,444,268中公开了特别有用的链接组合物及方法。这些专利中也提供了一种装置，通过该装置可以改变基片的表面能，从而在阵列制备过程中控制沉积液滴的铺展。在阵列的制备过程中，可用的多聚核苷酸的量往往很少，而且非常昂贵。此外，可以用于测试的样品量往往也很少。在这些条件下，需要使用特征较小并且紧密分布的阵列。例如，阵列上可以具有数千个特征。但是在某些情况下，具有少得多的特征的阵列(例如只有一百个特征)就足够了。具有更少特征的多个阵列可以被容纳在同一个基片上，并和不同的样品作用。在这种情况下，为了阻止不同样品的混合，可以在不同阵列之间建立物理阻隔，例如衬垫或其他装置，以便阻止施加在一个阵列上的样品液体与施加在相邻阵列上的样品液体进行接触。这可能需要在施加样品液体之前手动组装这样一个衬垫结构，从而提供了产生意外的阵列接触或者污染(例如来自使用者接触列阵的手指)的机会，导致从很昂贵的阵列中无法获得有意义的结果。虽然可以在制备阵列之前将阻隔固定到基片上，但这可能导致对制备过程的物理干扰(例如当沉积头需要紧贴基片表面移动时)以及处理过程中可能的阻隔脱离，并且需要额外的制备步骤。本专利技术意识到最好能够在基片上提供多个阵列，其可以与不同的液体样品(或相同样品的不同部分)作用，同时提供一种装置以阻止不同的样品或样品部分之间的接触，该装置不要求复杂的处理并且很容易制造。
技术实现思路
本专利技术提供了一种阵列单元，其中包括位于基片表面上的多个化学阵列(例如生物大分子或其他聚合物阵列)。每个阵列包括多个特征，并且每个阵列都被表面能突变区所包围，以维持施加到阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列单元，包括承载着多个生物大分子阵列的基片表面，每个阵列中都包括多个特征，并且每个阵列都被表面能突变区所包围，以维持施加到所述阵列上的分离的液体样品之间的分离，并且其中所述基片表面在承载所述阵列的连续区域上是物理上不间断的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克M勒普鲁，迈克尔P卡伦，比尔J佩克，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]