微复制型微阵列制造技术

本发明专利技术公开一种微阵列，所述微阵列包含微结构化表面和设置在所述微结构化表面的至少一部分上的附连化学层，所述微结构化表面包含具有壁的主要微结构化元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用在(例如)基因测序和组合化学等应用中的微阵 列，在另一方面，本专利技术涉及使用所述微阵列检测分析物的方法。
技术介绍
微阵列可以用在多种应用中，诸如基因测序、监测基因表达、基 因定位、细菌识别、药物发现、生物标记识别、和组合化学。微阵列通常在平面基底(例如,硅晶片或玻璃显微镜载片)上生产。 通常使用液体沉积技术将微阵列特征印或"点"到基底上。微阵列特 征被各特征之间的"未经印刷的"空间隔开。然而，各特征之间的空 间量取决于用来制造该微阵列的技术。一般来讲，使用点样技术生产的微阵列具有较低的特征密度。例 如，涉及在阵列表面上点微体积小滴的生产技术一般需要在各特征之 间有足够的空间，以使得邻近小滴在制造过程中不互相接触(参见，例如，美国专利No.6，613,893 (Webb))。点大小、形状和干燥图案 的控制取决于制造过程中诸如所沉淀的体积、溶液的粘度、溶液在表 面上的润湿行为、以及环境条件(例如，温度和湿度)等因素。将液 体禁闭到预定区域的努力包括(例如)使用交替层叠的亲水和疏水图 案(参见，例如，美国专利No.5,474,796 (Brennan)和No.6,630,358 (Wagner等人))、将液体放在三维柱的顶面上(参见，例如，美国 专利No.6,454,924 (Jedrzejewski等人))、以及在固态无孔基质中包 含具有多孔区域的液体(参见，例如，美国专利No. 6,383，74S (Carpay 等人))。
技术实现思路
根据上述，我们认识到需要使用点样技术生产的高密度微阵列。简言之，本专利技术提供可以使用诸如喷墨、高压、或接触印刷等点 样技术生产的高密度微阵列。微阵列包含微结构化表面和设置在微结 构化表面的至少一部分上的附连化学层。微结构化表面包含具有壁的 主要微结构化元件。在本专利技术的微阵列中，壁厚代表各特征之间未经印刷的空间。因 此本专利技术的微阵列在各特征之间具有非常小的空间。此外，本专利技术的 微阵列可以包括通常经由在平面基底(例如，密集填充的正方形)上 直接印刷实现不了的特征形状。在本专利技术的微阵列中，附连化学层容许反应物随后附加到其上。 当期望经由共价键接来附加时，可以将较大体积的反应物放入由微阵 列的壁形成的"微隔室"中而不增加特征的大小(即投影面积或"占 有面积")。因此为给定的区域增加了可利用的键合至表面的反应物 的量。本专利技术的微阵列的另一个优点是使经由使用酶连接的检测方案能 够实现较高敏感性的检测。通过将溶液禁闭在微隔室内，防止所得的 酶反应产物(例如，低分子量荧光分子)扩散到微隔室壁之外。此外，本专利技术的微阵列的一致特征(由壁所限定)简化了微阵列 图像的加工。在图像加工过程中最小限度的使用者干预是必需的。通常，当将微阵列特征点到基底上时，使用点样技术生产的微阵 列需要非常精确的配准。本专利技术的微阵列容许在点样过程中有更多公 差。假如小滴沉淀在微隔室内，那么它将在微隔室内散布，但是仍被 禁闭在微隔室壁内。小滴在微隔室内所处的准确位置并不重要。因此，本专利技术的微阵列满足了使用点样技术生产高密度微阵列的 需要。在另一方面，本专利技术提供一种包括本专利技术的微阵列和覆盖件的试 剂盒。在另一个方面，本专利技术也提供一种用于检测样本中分析物的方法。 所述方法包括(a)提供本专利技术的微阵列，其中反应物被附加到附连化学 层上，(b)将样本沉积入微阵列的至少一个主要微结构化元件中，使得 样本接触反应物并形成复合物，(C)使复合物与第二反应物接触以形成 三元复合物，(d)检测任何三元复合物，和(e)使三元复合物的存在或量与样本中分析物的存在或量相关。 定义对于本专利技术而言，以下定义应当具有所述的含义。对于反应物和附连化学层，"附连"将包括向附连化学层附加反 应物的任何模式。所述模式应当不受限制地包括共价键和离子键、诸 如用粘合剂粘结、以及附连化学层内的物理捕集。在连接试剂的情况 下，可以通过例如用酸洗液官能化表面而产生的连接试剂或通过所涂 敷的连接试剂来将反应物附加到附连化学层上。对于任何分子、化合物、组合物、或复合物，"两性的"是指既 具有酸的特征又具有碱的特征。该术语包括既是阴离子又是阳离子的 分子、化合物、组合物、或复合物(例如在其等电点的多肽)。"分析物"是指在所关注的样本中或从所关注的样本中分离出来 检测或测定的天然存在的或合成的分子、化合物、组合物、或复合物。 分析物不受限制地包括蛋白质、肽、氨基酸、脂肪酸、核酸、碳水化合物、激素、类固醇、类脂、维生素、细菌、病毒、药物、和代谢物。"阵列"是指可用于任何化学或生物化学分析并且由隔离的区域 或"样本点"构成的以整齐的布置方式提供的工具。阵列可用于例如 基因测序、监测基因表达、细菌识别、药物发现、生物标记识别、组 合化学等等。"微阵列"通常具有面积小于约1平方毫米，有时面积小于约0.25平方毫米，或甚至面积小于约0.04平方毫米的隔离区域或样本点。"附连化学层"是指可以固定、附连或可逆地附连反应物到其上 的任何层、表面、或涂层。附连化学层可以为(例如)设置在微结构 化表面上的涂层，或者它可以为微结构化表面的官能化部分。对于任何分子、化合物、组合物或复合物，"双官能的"指含有 超过一个官能团。例如，双官能的分子可以含有一个能够与吖内酯部 分形成共价键的氨基和一个能够与阳离子形成离子键的阴离子基团。"结合位点"是指设置在附连化学层上的离散位置，其中反应物 可以附连到那里。"互补官能团"是指能够与所述基团反应以形成离子键、共价键、 或它们的组合的基团。例如，互补官能团可以为能够与化学式I、 II或III中的基团X1反应的附连化学层上的基团。"官能团"是指分子、化合物、组合物、或复合物中的原子的组 合，该组合趋于作为单一的化学整体起作用。官能团的实例包括但不限于-NH2 (胺)、-COOH (羧基)、硅氧烷、-OH (羟基)、和吖内酯。"离子"是指具有形式电荷的任何化学物质，也就是说，在所述物质的至少一个原子上具有过量(负形式电荷)或不足(正形式电荷) 的电子。如果聚合物的表面包含至少一种具有形式电荷的化学物质， 那么它就是"离子的"，即使该聚合物涂层与具有相反形式电荷的抗 衡离子(例如在溶液中)相关。即使聚合物表面本身具有形式正电荷 或负电荷，抗衡离子也可以产生一个具有净电中性的表面。"连接试剂"是指能够将反应物附加到附连化学层上的任何化学物质。"微结构化元件"将是指或者突出或者被压低的可识别几何形状。"主要微结构化元件"是指表面上的微结构化元件，该主要微结 构化元件在同一表面上具有最大规模的任何微结构化元件。"次要微结构化元件"是指在同主要微结构化元件同样的表面上 较小规模的微结构化元件。"反应物"是指任何化学分子、化合物、组合物或复合物，它们 或者是天然存在的或者是合成的，能够或者独自或者同一个分子或化 合物(帮助将分析物结合至附连化学层，诸如(例如)辅酶) 一道结 合所关注的样本中的分析物。本专利技术的反应物可用于化学或生物化学 测定、检测或分离。这些反应物的实例不受限制地包括氨基酸、核酸， 包括低(聚)核苷酸和CDNA、碳水化合物、以及诸如酶和抗体等蛋白质。"系链化合物"是指含有两个活性基团的化合物。基团(即，基 底反应性官能团)之一可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微阵列，其包括微结构化表面和设置在所述微结构化表面的至少一部分上的附连化学层，所述微结构化表面包含具有壁的主要微结构化元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特J霍尔沃森，马克F舒尔茨，杰拉尔德K拉斯穆森，保罗D格雷厄姆，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]