在一些 实施方案中，本文公开的装置能够达到并保持约20 °C、约30 °C、约40 °C、约50 °C、约60 °C、约 70°C、约 80°C、约 90°C、约 100°C、约 110°C或约 120°C的温度。 电极
[0053] 所述多个交流电电极任选地以任何适于本文描述的分离方法的方式进行配置。例 如，对包括电极和/或细胞在DEP场内的集中的系统或装置的进一步描述参见PCT专利公 开TO 2009/146143,其公开内容并入本文。
[0054] 在一些实施方案中，本文公开的电极可包含任何合适的金属。在一些实施方案中， 电极可包括但不限于：铝、铜、碳、铁、银、金、钯、铂、铱、铂铱合金、钌、铑、锇、钽、钛、钨、多晶 硅和氧化铟锡或其组合，以及硅化物材料如硅化铂、硅化钛、硅化金或硅化钨。在一些实施 方案中，电极可包含能够进行丝网印刷的导电墨水。
[0055] 在一些实施方案中，电极的边缘到边缘距离（E2E)与直径之比为约0. 5mm至约 5mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比为约Imm至约4mm。在一些实施方案中，E2E与直 径之比为约Imm至约3_。在一些实施方案中，E2E与直径之比为约Imm至约2_。在一些 实施方案中，E2E与直径之比为约2mm至约5mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比为约 1mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比为约2mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比为 约3mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比为约4mm。在一些实施方案中，E2E与直径之比 为约5_。
[0056] 在一些实施方案中，本文公开的电极是干刻蚀的。在一些实施方案中，所述电极是 湿刻蚀的。在一些实施方案中，所述电极经受干刻蚀和湿刻蚀的组合。
[0057] 在一些实施方案中，每个电极单独地进行位点控制。
[0058] 在一些实施方案中，电极阵列作为单元进行控制。
[0059] 在一些实施方案中，采用钝化层。在一些实施方案中，钝化层可由本领域已知的任 何合适的材料形成。在一些实施方案中，钝化层包含氮化硅。在一些实施方案中，钝化层包 含二氧化硅。在一些实施方案中，钝化层具有约2. 0至约8. 0的相对介电常数。在一些实 施方案中，钝化层具有约3. 0至约8. 0、约4. 0至约8. 0或约5. 0至约8. 0的相对介电常数。 在一些实施方案中，钝化层具有约2. 0至约4. 0的相对介电常数。在一些实施方案中，钝化 层具有约2. 0至约3. 0的相对介电常数。在一些实施方案中，钝化层具有约2. 0、约2. 5、约 3. 0、约3. 5或约4. 0的相对介电常数。
[0060] 在一些实施方案中，钝化层的厚度为约0. 1微米至约10微米。在一些实施方案中， 钝化层的厚度为约0. 5微米至8微米。在一些实施方案中，钝化层的厚度为约I. 0微米至 5微米。在一些实施方案中，钝化层的厚度为约1.0微米至4微米。在一些实施方案中，钝 化层的厚度为约I. 0微米至3微米。在一些实施方案中，钝化层的厚度为约0. 25微米至2 微米。在一些实施方案中，钝化层的厚度为约0. 25微米至1微米。
[0061] 在一些实施方案中，钝化层由任何合适的绝缘性低k介电材料构成，该材料包括 但不限于氮化硅或二氧化硅。在一些实施方案中，钝化层选自聚酰胺、碳掺杂的氮化硅、碳 掺杂的二氧化硅、氟掺杂的氮化硅、氟掺杂的二氧化硅、多孔二氧化硅或其任意组合。在一 些实施方案中，钝化层可包含能够进行丝网印刷的介电墨水。 电极几何形状
[0062] 在一些实施方案中，本文公开的电极可按照适于实施本文所公开的方法的任何方 式进行排列。
[0063] 在一些实施方案中，电极为点配置，例如，电极包括通常为环形或圆形的配置。在 一些实施方案中，点之间的取向角为约25°至约60°。在一些实施方案中，点之间的取向 角为约30°至约55°。在一些实施方案中，点之间的取向角为约30°至约50°。在一些 实施方案中，点之间的取向角为约35°至约45°。在一些实施方案中，点之间的取向角为 约25°。在一些实施方案中，点之间的取向角为约30°。在一些实施方案中，点之间的取向 角为约35°。在一些实施方案中，点之间的取向角为约40°。在一些实施方案中，点之间 的取向角为约45°。在一些实施方案中，点之间的取向角为约50°。在一些实施方案中， 点之间的取向角为约55°。在一些实施方案中，点之间的取向角为约60°。
[0064] 在一些实施方案中，电极为大致呈长形的配置。
[0065] 在一些实施方案中，电极为类似于波浪形或非线性线的配置。在一些实施方案中， 电极阵列为波浪形或非线性线配置，其中该配置包含重复单元，该重复单元包含由连接体 连接的一对点的形状，其中点和连接体限定电极的边界，其中连接体朝着或对着所述一对 点之间的中点处向内逐渐变细，其中所述点的直径为沿重复单元长度的最宽处，其中一组 平行的重复单元之间的边缘到边缘距离是等距的或大致等距的。在一些实施方案中，如图8 所示，电极是类似于波浪线的条状物。在一些实施方案中，在整个波浪线配置中，电极之间 的边缘到边缘距离是等距的或大致等距的。在一些实施方案中，使用如本文所公开的波浪 线电极会导致DEP场梯度增大。
[0066] 在一些实施方案中，本文公开的电极为平面配置。在一些实施方案中，本文公开的 电极为非平面配置。
[0067] 在一些实施方案中，本文公开的装置在其表面上表面选择性地捕获生物分子。例 如，本文公开的装置可通过如下方式捕获生物分子如核酸，例如，a.核酸杂交；b.抗体-抗 原相互作用；c.生物素-亲和素相互作用；d.离子或静电相互作用；或e.它们的任意组 合。因此，本文公开的装置可包含功能化的表面，该表面包括捕获分子，如互补的核酸探针， 抗体或其他能够捕获生物分子（如核酸）的蛋白质捕获分子，生物素或其他能够捕获互补 的靶分子如亲和素的锚定捕获分子，能够通过离子或静电相互作用来捕获生物分子（如核 酸）的捕获分子，或它们的任意组合。
[0068] 在一些实施方案中，通过以下方式使表面功能化以最小化和/或抑制非特异性结 合相互作用：a.聚合物（例如，聚乙二醇PEG) ;b.离子或静电相互作用；c.表面活性剂；或 d.它们的任意组合。在一些实施方案中，本文公开的方法包括使用通过干扰这类相互作用 来减少非特异性结合相互作用的添加剂，例如吐温20等、牛血清白蛋白、非特异性免疫球 蛋白等。
[0069] 在一些实施方案中，所述装置包括取向为（a)平面并排、（b)垂直面对或（c)水平 面对的多个微电极装置。在其他实施方案中，电极为夹层配置，例如以垂直形式堆叠在彼此 的顶部。 水凝胶
[0070] 采用一层或多层材料覆盖电极结构可减少有害的电化学效应，包括但不限于可能 在电极上或电极附近发生的电解反应、加热和混纯的流体运动，但仍然允许对细胞、细菌、 病毒、纳米颗粒、DNA和其他生物分子进行有效的分离。在一些实施方案中，覆盖在电极结 构上的材料可以是一个或多个多孔层。在其他实施方案中，所述一个或多个多孔层是聚合 物层。在其他实施方案中，所述一个或多个多孔层是水凝胶。
[0071] 通常，水凝胶应具有足够的机械强度且为化学上相对惰性的，从而使其能够经受 在电极表面上的电化学作用，而不发生解构或分解。通常，水凝胶对小的水性离子具有足够 的渗透性，但使生物分子远离电极表面。
[0072] 在一些实施方案中，水凝胶为单个层或者涂层。
[0073] 在一些实施方案中，水凝胶包含孔隙率梯度，其中，水凝胶层的底部比水凝胶层的 顶部具有更大的孔隙率。
[0074] 在一些实施方案中，水凝胶包含多个层或涂层。在一些实施方案中，水凝胶包含两 个涂层。在一些实施方案中，水凝胶包含三个涂层。在一些实施方案中，底部（第一）涂层 比后续的涂层具有更大的孔隙率。在一些实施方案中，顶部涂层比第一涂层具有更小的孔 隙率。在一些实施方案中，顶部涂层具有用作直径大于100皮米的颗粒的大小截止值的平 均孔径。
[0075] 在一些实施方案中，水凝胶具有约0. OOlS/m至约10S/m的电导率。在一些实施 方案中，水凝胶具有约0.01S/m至约10S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约 0. lS/m至约10S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约I. 0S/m至约10S/m的电导 率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0.01S/m至约5S/m的电导率。在一些实施方案中， 水凝胶具有约〇. 01S/m至约4S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 01S/m至 约3S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0.01S/m至约2S/m的电导率。在一 些实施方案中，水凝胶具有约〇. lS/m至约5S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有 约0. lS/m至约4S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. lS/m至约3S/m的电 导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约O.lS/m至约2S/m的电导率。在一些实施方案中， 水凝胶具有约〇. lS/m至约I. 5S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. lS/m至 约I. 0S/m的电导率。
[0076] 在一些实施方案中，水凝胶具有约0. lS/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶 具有约0. 2S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 3S/m的电导率。在一些实 施方案中，水凝胶具有约〇. 4S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 5S/m的电 导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约〇.6S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具 有约0. 7S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 8S/m的电导率。在一些实施 方案中，水凝胶具有约〇. 9S/m的电导率。在一些实施方案中，水凝胶具有约I. 0S/m的电导 率。
[0077] 在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 1微米至约10微米的厚度。在一些实施方案 中，水凝胶具有约〇. 1微米至约5微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 1微米 至约4微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具有约0.1微米至约3微米的厚度。在一 些实施方案中，水凝胶具有约〇. 1微米至约2微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具有 约1微米至约5微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具有约1微米至约4微米的厚度。 在一些实施方案中，水凝胶具有约1微米至约3微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具 有约1微米至约2微米的厚度。在一些实施方案中，水凝胶具有约0. 5微米至约1微米的 厚度。
[0078] 在一些实施方案中，水凝胶溶液在旋涂之前的粘度为约0. 5cP至约5cP。在一些 实施方案中，单涂层水凝胶溶液在旋涂之前具有约〇. 75cP至5cP的粘度。在一些实施方案 中，在多涂层水凝胶中，第一水凝胶溶液在旋涂之前具有约0. 5cP至约I. 5cP的粘度。在一 些实施方案中，第二水凝胶溶液具有约IcP至约3cP的粘度。水凝胶溶液的粘度是基于溶 剂中的聚合物浓度（〇. 1% -10% )和聚合物的分子量（10, 〇〇〇至300, 000)及溶剂的起始 粘度。
[0079] 在一些实施方案中，第一水凝胶涂层具有约0. 5微米至1微米的厚度。在一些实 施方案中，第一水凝胶涂层具有约〇. 5微米至0. 75微米的厚度。在一些实施方案中，第一 水凝胶涂层具有约〇. 75至1微米的厚度。在一些实施方案中，第二水凝胶涂层具有约0. 2 微米至0. 5微米的厚度。在一些实施方案中，第二水凝胶涂层具有约0. 2至0. 4微米的厚 度。在一些实施方案中，第二水凝胶涂层具有约0.2至0.3微米的厚度。在一些实施方案 中，第二水凝胶涂层具有约〇. 3至0. 4微米的厚度。
[0080] 在一些实施方案中，水凝胶包含能形成水凝胶的任何合适的合成聚合物。通常，任 何足够亲水的且可聚合的分子可用于产生如本文所公开地使用的合成聚合物水凝胶。单体 中的可聚合部分可包括烯基部分，包括但不限于：取代的或未取代的α，β不饱和羰基，其 中双键直接连接至碳，该碳与氧形成双键，并与另一个氧、氮、硫、卤素或碳形成单键；乙稀 基，其中双键与氧、氮、卤素、磷或硫形成单键；烯丙基，其中双键与碳形成单键，该碳与氧、 氮、卤素、磷或硫键合；高稀丙基（homoallyl)，其中双键与碳形成单键，该碳与另一个碳形 成单键，然后该另一个碳与氧、氮、卤素、磷或硫形成单键；炔基部分，其中在两个碳原子之 间存在三键。在一些实施方案中，丙烯酰基或丙烯酰胺基单体，如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、 丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等，可用于形成如本文公开的水凝胶。更优选的丙烯酰胺基单体包 括丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺、N-取代的甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。在一些实施方 案中，水凝胶包含聚合物，如基于环氧化物的聚合物、基于乙烯基的聚合物、基于烯丙基的 聚合物、基于高烯丙基的聚合物、基于环酐的聚合物、基于酯的聚合物、基于醚的聚合物、基 于亚烷基-二醇的聚合物（例如，聚丙二醇）等。
[0081] 在一些实施方案中，水凝胶包含聚甲基丙烯酸羟乙酯 (polyhydroxyethylmethacrylate，pHEMA)、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、乙酸丁酸 纤维素或任何合适的基于丙烯酰胺或基于乙烯基的聚合物或它们的衍生物。
[0082] 在一些实施方案中，水凝胶通过汽相沉积施加。
[0083] 在一些实施方案中，水凝胶通过原子转移-自由基聚合（ATRP)聚合。
[0084] 在一些实施方案中，水凝胶通过可逆加成-断裂链-转移（RAFT)聚合反应聚合。
[0085] 在一些实施方案中，向水凝胶中加入添加剂，以提高凝胶的电导率。在一些实施方 案中，水凝胶的添加剂是导电聚合物（例如，PEDOT :PSS)、盐（例如，氯化铜）、金属（例如， 金）、增塑剂（例如，PEG 200、PEG 400或PEG 600)或助溶剂。
[0086] 在一些实施方案中，水凝胶还包含有助于保持DNA杂合体的稳定性的化合物或材 料，包括但不限于组氨酸、组氨酸肽、聚组氨酸、赖氨酸、赖氨酸肽和其他阳离子化合物或物 质。 介申〖申〖泳场
[0087] 在一些实施方案中，本文所述的方法、装置和系统提供一种从流体物质（其任选 地含有其他物质，如污染物、残余的细胞物质等）中收集、分开或分离细胞、颗粒和/或分子 (如核酸）的机制。
[0088] 在一些实施方案中，产生AC动电场来收集、分开或分离生物分子，如核酸。在一些 实施方案中，AC动电场为介电电泳场。因此，在一些实施方案中，在本文所述的方法的各个 步骤中使用介电电泳（DEP)。
[0089] 在一些实施方案中，本文所述的装置和系统能够产生DEP场等。在具体的实施方 案中，使用DEP来使细胞和/或核酸集中（例如，同时或在不同时间）。在某些实施方案中， 本文所述的方法进一步包括使电极阵列通电，以产生第一 DEP场、第二DEP场和任何其他任 选的DEP场。在一些实施方案中，本文所述的装置和系统能够通电，从而产生第一 DEP场、 第二DEP场和任何其他任选的DEP场。
[0090] DEP是一种当介电粒子处于非均匀电场时，力施加于该粒子上的现象。根据本文所 述的方法的步骤、本文所述的装置和系统的方面等，本文中各个实施方案的介电粒子为生 物细胞和/或分子，如核酸分子。本文所述的方法的不同步骤或本文所述的装置或系统的 不同方面可用于分离和分开不同的组分，如完整的细胞或其他特定物质；进一步地，在本文 所述的方法的不同步骤或装置和系统的不同方面中可使用DEP场的不同场区。该介电电泳 力不需要粒子带电荷。在一些情况下，该力的强度取决于介质和特定粒子的电性质、粒子的 形状和大小以及电场的频率。在一些情况下，特定频率的场选择性地操控粒子。在本文所 述的某些方面，这些方法允许将细胞和/或更小的颗粒（例如分子，包括核酸分子）与其他 组分（例如，在流体介质中）分离，或彼此相互分离。
[0091] 在本文提供的各个实施方案中，本文描述的方法包括采用阵列产生第一 DEP场区 和第二DEP场区。在本文提供的各个实施方案中，本文描述的装置或系统能够采用阵列产 生第一 DEP场区和第二DEP场区。在一些情况下，第一和第二场区为单个场的一部分（例 如，第一和第二区同时存在，但位于装置内和/或阵列上的不同位置）。在一些实施方案中， 第一和第二场区是不同的场（例如，在第一时间通过使电极通电产生第一区，而在第二时 间通过使电极通电产生第二区）。在特定方面中，第一 DEP场区适于集中或分离细胞（例 如，进入DEP低场区）。在一些实施方案中，第二DEP场区适于集中更小的颗粒，如分子（如 核酸），例如进入DEP高场区。在一些情况下，本文描述的方法任选地排除使用第一或者第 二DEP场区。
[0092] 在一些实施方案中，第一 DEP场区与第二DEP场区处于如本文所公开的装置的同 一腔室中。在一些实施方案中，第一 DEP场区和第二DEP场区占据电极阵列的相同区域。
[0093] 在一些实施方案中，第一 DEP场区相对于第二DEP场区处于如本文所公开的装置 的独立的腔室中，或者完全独立的装置中。 第一 DEP场厌
[0094] 在一些方面，例如，高电导缓冲液（>100mS/m)，本文所述的方法包括将包含细胞或 其他颗粒物质的流体施加到包含电极阵列的装置上，并且由此使细胞集中在第一 DEP场区 内。在一些方面，本文所述的装置和系统能够将包含细胞或其他颗粒物质的流体施加到包 含电极阵列的装置上，并且由此使细胞集中在第一 DEP场区内。随后或同时的第二DEP区 或任选的第三和第四DEP区可收集或分离其他流体组分，包括生物分子，例如核酸。
[0095] 第一 DEP场区可以是适于从流体中集中细胞的任何场区。对于该应用，细胞通常 集中于电极阵列附近。在一些实施方案中，第一 DEP场区是介电电泳低场区。在一些实施 方案中，第一 DEP场区是介电电泳高场区。在一些方面，例如，低电导缓冲液（〈100mS/m)，本 文描述的方法包括将包含细胞的流体施加到包含电极阵列的装置上，并且由此使细胞或其 他颗粒物质集中在第一 DEP场区内。
[0096] 在一些方面，本文所述的装置和系统能够将包含细胞或其他颗粒物质的流体施加 到包含电极阵列的装置上，并使细胞集中在第一 DEP场区内。在多个实施方案中，第一 DEP 场区可以是适于从流体中集中细胞的任何场区。在一些实施方案中，细胞集中在电极阵列 上。在一些实施方案中，细胞被捕获于介电电泳高场区内。在一些实施方案中，细胞被捕获 于介电电泳低场区内。高场捕获还是低场捕获通常取决于流体的电导率，其中通常，交叉点 为约300-500mS/m。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在大于约300mS/m的流体电导率下 进行的介电电泳低场区。在一些实施方案中，第一DEP场区是在小于约300mS/m的流体电导 率下进行的介电电泳低场区。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在大于约300mS/m的流 体电导率下进行的介电电泳高场区。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在小于约300mS/ m的流体电导率下进行的介电电泳高场区。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在大于约 500mS/m的流体电导率下进行的介电电泳低场区。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在 小于约500mS/m的流体电导率下进行的介电电泳低场区。在一些实施方案中，第一 DEP场 区是在大于约500mS/m的流体电导率下进行的介电电泳高场区。在一些实施方案中，第一 DEP场区是在小于约500mS/m的流体电导率下进行的介电电泳高场区。
[0097] 在一些实施方案中，第一介电电泳场区由交流电产生。交流电具有适于集中细胞 的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方案中，使用具有〇. 1微安至10安的电流强度、 1-50伏峰-峰值的电压和/或1-10, 000, OOOHz的频率的交流电产生第一介电电泳场区。 在一些实施方案中，使用具有5-25伏峰-峰值的电压的交流电产生第一 DEP场区。在一些 实施方案中，使用具有3-15kHz的频率的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使 用具有1毫安至1安的电流强度的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有 〇. 1微安至1安的电流强度的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1微 安至1安的电流强度的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有100微安至 1安的电流强度的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有500微安至500 毫安的电流强度的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1-25伏峰-峰 值的电压的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有1-10伏峰-峰值的电 压的交流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用具有25-50伏峰-峰值的电压的交 流电产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用10-1，000, OOOHz的频率产生第一 DEP场 区。在一些实施方案中，使用100-100, OOOHz的频率产生第一 DEP场区。在一些实施方案中， 使用100-10, OOOHz的频率产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用10, 000-100, OOOHz 的频率产生第一 DEP场区。在一些实施方案中，使用100, 000-1，000, OOOHz的频率产生第 一 DEP场区。
[0098] 在一些实施方案中，第一介电电泳场区由直流电产生。直流电具有适于集中细胞 的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方案中，使用具有〇. 1微安至1安的电流强度、 10毫伏至10伏的电压和/或1毫秒至1000秒的脉冲宽度和0. OOl-lOOOHz的脉冲频率的 直流电产生第一介电电泳场区。在一些实施方案中，使用具有1微安至1安的电流强度的 直流电产生第一 DEP