化学和生物检测阵列的制作方法

专利名称：化学和生物检测阵列的制作方法
化学和生物检测阵列牀领域本发明涉及化学和生物;l^测阵列领域。 背景M已经研制了许多类型的枱-测器，用于检测具有未知的化学或生物组分的物质。例如，已经制作了具有树定键^#征的生物和化学探针阵列，其通常被 称为生物芯片或芯片实验室。MM的其它设备可用于鉴定未知的分子，诸 如有才几污染物。始终需要iH种设备，其可以被用于将未知物的样品导入与已知物质的 大量不同潜&目互作用中，以便使检测到的已知物和未知物之间的相互作用可 以被用于识别未知物。发明内容在一种实施例中，提供了一种i殳备，其包括第一H位于第一M上 的多个第一凸起(raised)元件，第一凸^t件被位于第一^Ji的第"Htii区 樹目互隔开，每个第一凸^L件具有第一秘，所^-"i^形成了第一阵列； 位于第一凸^L件上的疏7JO!"生(hydrophobic)分子；以及位于第一凸^L件上 的主活性分予(primary reactive molecule),用于产生亲7JOf生的(hydrophilic) 反应产物。在另一实施例中，提供了一种方法，其包^#骤提#-种设备，具有 第一基底；位于第一M上的多个第一凸^L件，第一凸^L件^L^一^^Ji 的第--iiii区翻目互隔开，每个第一凸^L件具有第"H^端，所ii^一远端形 成了第一阵列；位于第一凸^L件上的疏水lt分子；以及位于第一凸^L件上 的主活性分子，用于产生亲水性的反应产物。该方法还包^^骤使亲水性液 体与第一凸起元件接触；并确定在第一凸起元件上的主活性分子和亲水性液体 之间是否^A^M^生tt的M。


图1显示了一种;^r测i更备；图2显示了包含在4分第一阵列内的第-"^;图3显示了包含在-"^分第二阵列内的第^r^;图4显示了第一P车列部分；图5显示了第二P车列部分；图6显示了第一阵列部分；图7显示了第二阵列部分；图8显示了也在图6中显示的第-"^端；图9显示了第一P车列部分；图10显示了第三阵列部分；图11显示了用于制造图1所示设备的过程；以及图12显示了使用图1所示i殳备的方法。M实施方式设备被设置成包括多个位于M上的凸^t件。凸^L件的远端构成了阵 列，亲水性液体可以在其上被移动。疏水f生^fifcM在凸^L件上。活性分 子"iWi^在凸^L件上。亲水性液体和凸^L件上的活性衬之间的^可 导致阵列的区域变得妙不是疏^M1的或者变为亲水性的。位于阵列这一区域内的"^分亲水性液体lt^可以在凸^L件之间向下^U'j絲上的ifil区域。PI^可以检测到在M上的通道区域内局部存在液体。更多的活性衬可以被 妙^iiii区域内。通道区域内的活性衬和液R间的A^也可以It^被检 测到。多种不同的活性衬可以,A^tl到凸^t件上；并且多种不同的活性分子可以^fcM4^i区域内。可以分#1^测到的液体和特定活性衬之间的反 应，并且可以提供测试结果。图1显示了一种^"测设备100。该^J^测设备100包括第一基氛102和第二 基底104。多个第一凸起元件106、 108和110可以位于第一基底102上。多个 第二凸^L件U2、 114和116可以位于第二基底104上。第一凸^t件106、 108和110可以被位于第一基底102上的第一ilii区域118和120相互隔开。第二凸^L件112、 114和116可以被位于第二基底104上的第_=*1区域122和 124相互隔开。第一凸^L件106、 108和110分别具有第"H)3'J4面126、 128 和130以^—i^端132、 134和136。第二凸^L件112、 U4和116分别具有 第二,'滚面138、 140和142以A^^^端144、 146和148。图2取自图1中的 线2-2,显示了第"-i^端132、 134和136，其可以被包含在第一阵列的部分200 内。图3取自图1中的线3-3，显示了第>=^144、 146和148，其可以被包 含在第二阵列的部分300内。可以理解，第一阵列部分200和第二阵列部分300 中的任何一个都可以诏！在另一个上；或者第一和第二阵列部分可以相互面对 iM^平设置；或者它们可以械定向为与水平位置呈^"f可其它的角度，只要它们 通常是相互面对的。进一步理解，尽管在图1-3中所示的有^4性的第""^ 132、 134和136以;S^^r^端144、 146和148被定位^目互间隔相同的平面多巨 离，^Sit种相同的距离是不需要的。J^M生衬150可以位于第"H) '滚面126、 128和130、第i端132、 134和136以^—if道区域118和120上。疏水 性分子152可以位于第二,'滚面138、 140和142、第~=^端144、 146和148 以^^nilii区域122和124上。疏^JO性区域156可以由位于第一阵列部分200 和第二P车列部分300之间的疏7JOf生分子150和152产生。活性衬可以位于第一凸起元件106、 108和110上，包括位于第-"i^端132、 134和136上。活性衬也可以位于第二凸^t件112、 U4和116上，包括位 于第^^端144、 146和148上。活性分子可以和特定的有4;iiUt^化学药品、 聚合物或生物物质J^反应。所ii^应可以产生具有亲水性的成分(moiety) 的反应产物("亲水性的反应产物")。位于第一凸起元件106、 108和110上包括 位于第-H^端132、 134和136上的活性衬将被称为主活性分子。位于第二凸 ^t件U2、 114和116上包括位于第^^"i^端144、 146和148上的活性衬将 被称为副活性分子。检测设备100可以包括一种系统，用于可^Mf亲水性液^^多动通ii^K 性区域156内的第一阵列部分200和第二阵列部分300。亲水性液体可以被位于 第~^端132、 134和136以^_=^端144、 146和148上的疏7j0j:i^^排斥。 这种排斥性可以使亲水性液糾鄉-"^端132、 134和136以;5L^Jii^端144、 146和148的迁移最小化,直到围绕所述分子的环境的疏水性状态按照如下所描 述的被减小。凸^L件106、 108和110以及第二凸^L件112、 114和116可以为导沐，并且可以在触点158、 160、 162、 164、 166和168与外 部的电信号源通信。在该实施例中，凸^L件可以衫^^体154和155所包围， 仅留下鄉132、 134、 136、 144、 146和148暴鮮'J發u7JO性区域156中， H吏 第一#浪面126、 128和130与第二#滚面138、 140和142錄。操怍中，电信号可以经由触点158、 160、 162、 164、 166和168有选择地 施加到第""i^端132、 134和136以^1端144、 146和148。例如，将电信 号应用到疆132可以减小亲水性液^^職132的接触角。it^L城小接触 角可以有^k^亲水性液^l月向或远离舰132移动。同时将电信号应用到 第^r^i^端144可以加强该移动。因此，将所述电信号受控应用到远端可以用来 驱动亲水It液MitilMo性区域156内的第一阵列部分200和第二阵列部分 300。然而，过强的电信号可能引起i5M^生区域156局部转化为亲水性状态，导 致亲水性液^^t早地ii^多超出第一i^， iH^第-"^132、 134和136;絲 出第1端，诸如第^端144、 146和148。在另一实施例中，第一阵列和第二阵列分别包括以定义的微分方^目互隔 开的第^第^i^，以^i贼所m^的密度梯度。图4取自与图1中的设 备100具有相同结构的设备中的线2-2，显示了才鹏本实施例的第一阵列部分 400。图5取自与图1中的设备100具有相同结构的设备中的线3-3，显示了根 据本实施例的第二阵列部分500。例如参照图4，可以看出第^i^132、 133、 134和135紧密隔开^J^—第-"i^端136、 137、 139和141更远一些隔开 设置，并JL^""^端143、 145、 147和149甚至更i^隔开设置。由于第一远 端为疏7W生的，M^位于紧密隔开设置的远端132、 133、 134和135上的第 一阵列部分400上的亲水性液^M^組些絲排斥，并JLitiiiL初朝向第"^ 端136、 137、 D9和141移动、并随后朝向第-"i^ 143、 145、 147和149移 动而寻^JMO性弱的环境。因此，第一阵列部分400中的密度梯度可以被用于 诱导液#箭头405的方向上移动。参照图5，第二阵列部分500中的密度梯度 可以同样4iUlIi^秀导液^箭头502的方向上移动。第一阵列部分400和第二 阵列部分500中的密度梯度可以相互对准，以便在箭头405和502方向上的梯 度诱导液M常拟目同的方向移动通iti5Mo性区域156。在另 一实施例中，第一阵列和第二P车列分别包括具有相对f^f氐的齊u7JO性的第-^第-=^区域，限定了通过各阵列的i^圣。图6取自与图1的设备100 具有相同结构的设备中的线2-2，显示了#4§该实施例的第一阵列部分600。图 7取自与图1的设备100具有相同结构的设备中的线3-3，显示了才娘该实施例 的第二阵列部分700。例如参照图6，包含有^P(^性的第一^端134、 136、 602 和604的虛线601内的多个第-"^端比包含有^^性的第一i^端132、 606、 608 和610的虛线601外的多个第""i^具有相对较低的疏水性。》tX在第一阵列 部分600上的亲水I"生液^M^于在具有相对较低的i^M生的第^H^端上流动， 包括有^4性的第""^ 134、 136、 602和604, il^由于具有相对较高的疏水 性的第~~^妙强 诉亲水性液体。因此，在第一P车列部分600中指出 的第一^端的相对较低的5M0性可以^Uf)iH秀导液^箭头630方向的路径上 流动。参照图7,在第二阵列部分700中，在虚线701内具有相对较4^Mo性的 第^^端可以同样净M"fi秀导液体在箭头702方向的i^^Ji流动。在第一阵列 部分600和第二阵列部分700中具有相对较^i^u7joj"生的远端可以相互对准，以流动通itifu7JOj"生区域156。躺^口到^M^生区域156内的压力可以f^净M于 推动亲水性液^箭头630和702方向的絲4^Ji流动。在也帔图6和图7所解释说明的另一实施例中，第一P车列部分600和第二 阵列部分700可以分别包括具有相对短的,滚面、限定了通it+目应阵列的3^圣 的第一和第^ni^端区域。作为例子，第一和第二阵列部分内的凸^L件可以为 纳米草叶片的形式。术译'纳米草"(nanograss)包^"具有纳^ft^A寸的叶片形 凸^iL件的阵列，分布在M上，a大情况下具有的外形类似于草坪。在所 述的实施例中，相对短的纳米草叶片具有这样相对短的#滚面。参照图1，作为 例子，凸^t件108的布'滚面128可以》、别比凸^L件106和110的#滚面126 和130短。参照图1，作为例子，凸起元件114的,'滚面140可以分别比凸^L 件112和116的侗滚面138和142短。图6取自与图1的设备100具有相同结 构的设备中的线2-2,显示了才 本实施例的第一阵列部分600。图7取自与图 1的设备100具有相同结构的设备中的线3-3，显示了^^本实施例的第二阵列 部分700。例如，参照图6，包含有^4性的第"^端134、 136、 602和604的 虚线601内的多个第一i^比包含有^4性的第一^ 132、 606、 608和610 的虛线601外的多个第一i^具有相对较短的侧边。图8取自图6所示的线8-8，进一步解释说明了图6中的虚线601内的第-"i^端134和136,以及图6中的虚 线601外的第"-^132、 612、 614和616。在图8中可以看出，第-^端136 和134的侧边618和620比第-"i^端132、 612、 614和616的侧边622、 624、 626和628短。由于第-"^端为疏水性的，放置到第一阵列部分600上的亲水性 液^1^于在具有相对短的侧边的第一远端上流动，其包括有^^性的第一i^端134、 136、 602和604， ii^因为，的侧i4^所^i^和第二P车列部分700 之间留出了更多的空间。因此，在第一阵列部分600中所^-"i^端的4^i侧 边可以,M"fi秀导液M箭头630方向的絲^Ji流动。参照图7,在第二阵列部 分700中具有相对短的侧边的第^^端可以同样^UUiH秀导液体在箭头702方 向的路^5Ji流动。在第一阵列部分600和笫二阵列部分700中，具有相对短侧 边的凸^L件可以相X^t准，以^i^^皮诱导舰常在沿着箭头630和702的 5^圣上流动通iii^u7JO性区域156。 ^J翻口到疏7JO]"生区域156中的压力可以(t^:fM于推动亲水I"生液絲箭头630和702方向的i^^Ji流动。在另一种实施例 中，具有较^^水性的第4第^^i^也可以被包括在内，如在前面的例子中 所讨絲那样。在另一种实施例中，可以选择第一和第^i^端的狄镜比。例如，改变远端 的形状可以有放地改变第一和第二阵列的疏水性。疏水性成分的较小接触面积 可以有^Mt为一种疏7JO性低的环嫂，用于亲水性液体的相邻液滴。竊可以例如为带尖的、#*形的、平顶的、圓形的或碗形的。远端和凸^L件也可以 具有M外形，*正方形、三角形、圆形、椭圓形的或者多边形。在另一种 实施例中，多个凸起元件可以被i^来以形成线形或者蜂巢图案等形状的远 端。作为例子，凸^L件可以被构型为支柱、板、线或者封闭单元。在一种实施例中，可以P艮定多个第一远端或第^端之间的间距。间距为 M上的凸^L件的相邻远端之间的平均距离。作为例子，第一g之间的平 均间距可以小于大约50賴沐。在另一#实施例中，第^r^^之间的平均间距可 以*大约50纳#大约50#^之间的范围内。作为另一^h^子，第-"^ 之间的平均间距可以^H^大约100纳#大约10孩Mt之间的范围内。在一种实 施例中，亲水性液滴的小于大约25。/。的;^面可以和阵列的相邻i^^触。作 为另一个例子，小于大约10%或小于大约3。/o的所ii^4面可以处于这种接触 中。在一种实施例中，亲水性液体可以以单液滴的形式^^X在疏水性区域156内。例如，亲水性液体的多个单液滴可以以受控、隔开的方式被导Ai5Mo性 区域中。在一种实施例中，如前面所讨论的，第一凸^ L件106、 108和110以 ^二凸^b件U2、 U4和116包括导本，并JL^卜郎的电信号可以以受控的方 ^ip到这些凸^t件，以便将亲水性液体的单液滴哄出靠i^Mo性区^ti的絲。在另 一种实施例中，錢流动的亲水f生液体可以被导AifeMi区域156。 图9取自与图1中的设备100具有相同结构的设备中的线2-2。图9显示了 第"-^端的第一阵列部分900的一种实施例。第一p车列部分900包括位于第一 凸^L件上的多个不同的主洽性衬，群集为用虛线卯3和905画出的A、 B、 C和D四组。在该实施例中， 一组包括具有有^C^性的远端902、 904、 906和 908的凸^L件的第一凸^L件，具有位于凸^t件上的主活性衬A;另一组 包括有^Jj1"生的第-"^端910、 912、 914和916的第一凸^t件，具有位于那 些凸^L件上的主活性分子B;再一组包括有^(J^i生的第-"^918、 920、 922 和924的第一凸^L件，具有位于那些凸^L件上的主活性衬C;并且另一 组包括有^4性的第一远端926、 928、 930和932的第一i^端，具有位于那些 凸^L件上的主活性分子D。以参照图1和3所讨论的方式面对着第一阵列部 分的第二阵列部分可以具有以同样的方式位于第二凸^L件上的多个不同的副 活性衬。导A^7JOlt区域156的亲水lt液体可以通itf 一阵列部分900流动； M过具有如图3所示并结合图1讨论的第二p车列部分300的形状的相应第二 阵列部分流动。亲水性液体的一种组分可以船选棒,与一种、多于一种主活性衬A、 B、 C和DiLi反应，或者不与任何主活性分子A、 B、 C和D^AA应，这 取决于主活性分子以及亲水l"生液体组分的分子结构。例如，亲7jO性液体的""^t 组分可以选棒Ii^主活性分子B反应。^Lii种情况下，有^^性的第一 910、 912、 914和916的疏水性可能^t到这种选棒f^应的影响。例如，M ^f^j性的第一i^端910、 912、 914和916附近的J tW!i区域156的蔬^Mi可以 被减小。这种疏^0^部减小可能诱导亲水性液体润湿一个或多个第一远端910、 912、 914和916，并下降到"HSt道区域，诸:^i殳备100的有代表性的通 道区域U8。在一种实施例中，可以检测到亲水性液体局部下降到设备100的有^^性的通道区域U8。例如，参照图1，检测器170可以被iU在第一基底102附近。 检测器170例如可以检测ifei^t通it^一基底102的变化。作为例子，检测器 170可以为光检测器。检测器170还能够确^^斤述被检测的;^目对于第一阵列部 分900内的某个位置的位置。以这种方式，可以检测到亲水lt液体的组分与主 活性衬B之间的特^J^。这^H皮检测的^^誠了可以g进一iNfc^析 的数据，以提^f言息，例如检测结果。检测器172同样可以被i^^第二M 104附近。在一种实施例中，多个不同的主活性M可以位于;M在第一it道区域(具 有与图1所示的有4^4性的第"Hlil区域118和120相同的结构)内的孩^Ui。 图IO取自与图1所示的设备IOO具有相同结构的设备中的线10-10,显示了放 置在第"Ht道区域中的微球的第三阵列部分lOOO的一种实施例。第三阵列部分 1000包括多个位于孩^Ui的不同的主活性分子。在该实施例中，孩i^可以选择 具有近似于第"H^1区域的尺寸的直径，以便#^可以具有足够大的尺寸来充 ^k^位于第""itii区域内的Ml02部分。将要*,也可以4^I具有其 它量MA寸的球M者非球形的孩狄立。在该实施例中，个孩脉1002、 1004、 1006、 1008、 1010、 1012、 1014、 1016、 1018、 1020、 1022、 1024、 1026、 1028 和1030^R"有多个分别位于其上的主活性衬A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M、 N和O。 ^""个主活性^"A-0可以在化学或生物结构上以在辦中，被导Ai^fO性区域156的亲水性液体可以流动通it^一阵列部 分900糾目应的第二阵列部分300，例如,如图3所示并结合图1所讨论的那样。 亲水性液体的组分可以^选棒^^凸^L件上的一种、多于一种主活性分 子A、 B、 C和D^L^应，或者不与任何主活性分子A、 B、 C和D^j^ 应，i^决于主活性分子和亲水性液体组分的分子结构。例如，有4^4性的第 "-^端910、 912、 914和916的疏水l"生可以l^i^斤述的反应减小，以便第一 远端910、 912、 914和916附近的聪^性区域156的疏水性也可以被减小。疏 水li的局部减小可以诸导亲水性液体润湿一个或多个第-"^端910、 912、 914 和916，并下降到ifil区域，诸如由四个具有远端9U、 913、 914和915的凸起 元件所限定的ilil区域lOll。 itii区域lOll可以例如含有其上具有多个活性分 子E的孩脉IOIO。才^t活性WE和亲水性液体中的组分的结构，它们之间可以纽或者不J^X^。在一种实施例中，可以检测活性衬E和亲水性液体组分之间的A^。例 如，先前讨，检测器170可以iM成靠近具有与第一M 102相同结构的第 一基良。除了检测;Jfci^f通it^一基氛的变^^卜，检测器170也可以区分不 同类型的光。例如，检测器能够识别所逸&的波长。iH^卜，检测器能够区分各 种类型的光，诸dWi射脉荧光。检测器还能够例:H^测錄性，诸如其可以 被位于通道区域内的化学或生物^"中的方i^性同位素发射出来。检测器170 也能够确定所述被检测iUUMt'斜目对于第一阵列部分卯0内的某个位置的位 置。以这种方式，可以检测亲水I"生液体组分与活性分子E之间的特狄应。这 种被检测的M^^了可以[^进一iHfc^析的数悟，以"^^f言息，诸:H^测 结果。在另一种实施例中，检测器170能够检测亲水法液体组分与凸^t件上的 主活性衬B之间的特^Jl,以及亲水l"生液体组分与ilii区域内的活性衬 E之间的特狄应。这些被检测的^I都M了可^进一iHfc^析的数据。使用的亲水fi液体的组分取决于^I设备100要进行的特定分析。亲水性 液^5L其组^^且成了将^4皮设备100分析的检测样品。例如，亲水性液体可以 包括将要对它进行分析的生物或化学组分，iH^结构鉴定、性质测定、先前从 一种状态或结构转化为另一种、恶化、污染、先前的^，或者其它一些分析。 例如，亲水性液体组分可以包括有生物活性的4^聚合物，诸如^J^酸、聚 核苷酸、蛋白质、碳7JM化物、脂肪、核糖核^(RNA)以:SJ3Cltit糖核^NA)。 "DNA"和'RNA"在广:5Ui指所有形式的核糖核酸和^ii[糖核i^L其部分，例 如包^f言使RNA和互补DNA，没有P艮制。在一种实施例中，亲水性液体组分 包括单链DNA或RNA大衬或其部分，其已专门被制备和分离，以^JM1设 备100完成特定的键合反应。进一步地，例如，亲7jO性液体组分可以包括其它 的化学物质，诸如药学上的活性^^、除草剂、杀虫剂、重金属、环嫂污染 物、聚电解质，或者^^r其它所关注的天然或Aii的化学单体、^^物或聚合 物。例如，键合到凸^L件上的聚苯乙烯可以4^在甲苯时膨胀，并且可以随 后允许曱^离5M^生区域156而移动。键合到凸^L件上的聚乙:fe^比咯烷酮 (PVP)可以和重^T属形成^^物。因此，重金属的存在可能导致PVP膨胀，将 环嫂变为亲水性的状态，并允it^有重金属的液体逸离疏水性区域156而朝向通道区域U8、 120、 122或124移动。这些相互作用中的一些可育沐决于pH。 大体上，待分析的液体可以为足够亲水性的，以最小4樣过早舰离疏水性区 域156移动超出凸^L件的第一^第^i^。 iH^卜，亲水性液体可以具有;錄 连贯性，其通常能够被诱导流动通it^一和第二阵列。和已知的或潜在的A^性而进行选择。例如，在将要鉴定单链DNA或RNA大 分子或其部分的地方，互补的单链聚核苷酸可以被分离或者合成，并被用作主 和副活性分子。最终的反应产物可以被设计成具有亲水性的成分。在一种实施 例中，多个不同的单链聚核苷酸可以以受控并且P艮定的方式^ii置到凸^L件 上，其包括第 第^^"i4端，以便检测到的在所ii^和副活性衬与亲水It液 体组分之间J^A^的位置可以指示有关所i^且分的结构信息。在另 一种用于 分析亲水法液体中的DNA或RNA的实施例中，适当的^^可以以受控并且限 定的方式^it置到包^^端的第一和第二凸^L件上。例如，荧光4射己物及其特定的键合反应。jJ^卜，例如，在将要鉴定蛋白质或-^p分蛋白质的地方，适 当的^^可以^^离將为主和/或副活性衬。在一种实施例中，多个不同的 ^^可以以已知且限定的方式纟级置到凸^L件的第一^第^:i^端上，以便检 测到的在所iii和副活性分子与亲水性液体的组分之间^jt反应的位置可以指 示有关所iii且分的结构信息。在一种实施例中，凸^t件上的主和副活性M 的組分可以^^择^^供有关亲水1"生液体组分的信息，其可以不同于并互补于 由检测所i^且^Ntit区域内的幼副洽性衬之间的A^而提供的信息。在一种实施例中，第一絲102可以为膜。"膜"广:Ui指具有通过其中的 孔的本^体，以便一些物质可以选棒litoa过该本体。选棒I"4i^ii^体的物质 可以处于^<态、固态或气态，或者^f5f组合。孑L可以具有^f5f适合于允^^质 选棒^^iiit^102的尺寸范围或分布。在一种实施例中，到^一Ml02 的ifii区域的一^絲水I"生液体可以通it^一M 102，并且被导入其它地方来 进一步分析。在另一种实施例中，位于第-~#滚面126、 128和130、第""i^端132、 134抗亲水性液体i^多的排斥力。在另一实施例中，位于第二,滚面138、140和142、第^^"i^端144、 146和148以^^fif区域122和124上的疏水f生分子152可 以净A^择^^供对抗亲水&液体^^多的排斥力。在一种实施例中，设备100包^^t^二基底104覆盖的第一M 102，以 便重力朝着第一基底102而向下拉亲水性液体。在另-^t实施例中，疏水性分 子150的疏水性可以比i^)"生分子152的發u7jO)t强或弱。作为例子，疏7jO性分 子150和152可以具有相同或不同的分子结构。在一种实施例中，疏^jOlii^" 150和152可以包括氟4^物。在另 一种实施例中，疏7J^生分子150和152可以 包括緣物。在一种实施例中，第一基底102和第二基底104中的#—个都可以如图1-3 所示J^Ui为平板的形式。在另一个实施例中，第一基底102和第二基底104可以具有其它相互se^的形式，诸如同心管，或者其它非平面的相互ge^表面。考虑进一步修改上面所讨论的实施例。例如，第二M和第二凸^L件可 以被省略。在另一种实施例中，除第一和第二阵列"卜的阵列可以被相互i^ ^其间限定一疏水性的区域。在另一种实施例中，可以提供多于一个的系统 或多于一种类型的系统，用于可控地移动液員过阵列，或者可以选择不同的 系统，以^il^别与第一^第二阵列""^使用。在另一个实施例中，除了球^外，活性衬可以被鍵合到固体^ji，或者可以直^^合到设备ioo的itii 区域。图11显示了用于制造图1所示的设备100的方法1100。该方法开始于在 步骤1105中形成第一M 102。在一种实施例中，第一^J^可以为固，质的 本体，诸如陶變或聚合物。作为例子，第一^102可以为电,器。在步骤1110中，多个第一凸^t^HH口凸起元件106、 108和110可以在第 一M 102上形成。凸起元件可以被it^成由舰区域例i魂道区域118和120 相互隔开，并JL^""i^共同形成了第一P车列部分200。在一种实施例中，凸起 元件可以^^如在Joanna Aizenberg等人于2004年11月30日提交的U.S.专利 申请系列号为No.10/999^249、标^7"Reversibly Adaptive Rough Micro- and Nano-Structures"中 iHf的那种形式，内容作为参照并7v^文。在步骤1115中，系统可以被形成用于可M移动液M过第一阵列。在一 种实施例中，该系统可以通过将i^i;H遮端132、 134和136制作为导沐，并 将i^;^X成分别与争水158、 160和162通ifU^接而形成。在该实施例中，凸^L件106、 108和110可以受到I&^L体154的保护，其例如由二氧^^形成。 在另一实施例中，所述系统可以通过将第一阵列诏！在凸^L件i^ (诸如上 面所讨，如图4所示的i^ 132-149)的限定的密度梯度内而形成。在另一实 施例中，所述系统可以通过将凸起元件远端的通道i^成具有相对减小的疏水 性而形成，如同上面结合图6所讨辆那样。在另一种实施例中，所述系统可 以通过将远端的通il"iM成具有缩短的,'滚面而祐:形成，如上结合图6和8所 讨辆那样。在"^t实施例中，步骤1110和1115可以同时进行。在步骤1120中，疏7J^生分子150可以被放置到远端上，诸M端132、 134 和136。在一种实施例中，疏水l"生^^也可以被^tE到,'滚面126、 128和130 上，并位于ilii区域118和120内。例如，^7W生衬可以被包含在可It^被 应用到设备IOO中的涂层组分中。在步骤1125中，早先讨论的主活性衬可以净i[^到包:fe^ 132、 134和136的凸^L件上。在一种实施例中，多个^fc^w活性衬可以^^j:到戳记上，诸如聚二甲i^(PDMS)^记，其可以随后与远端132、 134和136接 触。在另一种实施例中，多个活性衬可以以^^P的方式分布在井阵列中，并 且^r—个舰132、 134和136可以l^ifc^A井中，以胁活性衬。在另一 实施例中，通过使用用于将夕卜部的电信号;j^到早先所讨论的第一阵列的系统， 含有活性分子的液滴可以被iti在第一远端上，并且可以1^#^许与第~"^端M^:合到第^^。通iti^择已知的键合糾系统，可以诱导主活性衬键合到第一凸^L件菌素键合到该表面而使具有生物活性的物质连接到表面，或者反之亦然。当生 物素和抗生蛋白链菌素被带到-"^时，它们可i^fe^合。在另一种实施例中， 可以利用核苦酸的互#1^^#征。可以利用M和蛋白质或核糖核酸之间的特 定键合反应。可以利用^^T经典的有;^合反应，谅-如羧酸与^il阵之间的键 合M;胺与环氧4匕物之间的^:^"反应；以及J^^^^与^J fc^t间的鍵合^。 在一种实施例中，末端的A^物质以伸长的分子的形式可以被键合到凸^L件上，其中特;t^成分悬在其未被键合的一端。在另一种实施例中，主活性分子可以被^:合到凸^L件上，作为自对准的单^^剧SAM)。在步骤1130中，先前所讨论的主洽I"生衬可以^itJ^at道区域118和120内。在一种实施例中，主活性衬可以被键合到球体上，^-个^"有适合于J4^由通道区域118或120限定的-""^分M 102的尺寸。所i^l体可以 !^以受控并且已知的方i^l^ii道区域内，以^^一可以知道位于第三阵 列部賴一给定位置处的给定球体上的主活性衬的特性，如图10所示。在一 种实施例中，通过将电信号胁到远端132和/或134,有代表性的iU逸区域U8 可以单独呈现出临时为亲水f生的，以便与特定的已知主活性M键合的球体的 亲水liii^^可以直4^皮导;NJM^性区域156，导致球体119iJt^^itii区域118 中。可以诱导球体移动，例如，通ii^声波降解法。球体121可以^^ifcM ^it道区域120内。同样地，与其它主活性^^^:合的另外的i^^可以朝[^ 在其它通道区域中。在步骤1135中，可以形成第二基底104。在步骤1140中，多个第二凸^L 件144、 146和148可以以第二P车列部分300的形式在第二基底104上形成。在 步骤1145中，系统可以被形成，其用于可控制地移动液M过第二阵列部分 300。在步骤1150中，發u7JO性分子可以被i^到第^r^端144、 146和148上， 也可以被放置到相应的,滚面138、 140和142上，并且位于通道区域122和124 内。在步骤1155中，副洽f生衬可以ifc^到第^rii^ 144、 146和148上， 并且也可以被M到相应的,'漆面138、 140和142上，并且位于通道区域122 和124内。在步骤1160中，键合到球体123和125上的副活性衬可以^fc^ 辆道区域122和124内。这些步骤可以以与相应于步骤1105-1130所讨絲相 同的方式^e。在步骤1165中，第一阵列部分200和第二P车列部分300可以被设置成能够 在其间P艮定i^M4液体。在一种实施例中，第一基底102和第二M 104可以 J^Ji为平板的形式。在该实施例中，第二基底104可以以间隔开的方式净i^t 置到第一絲102上，以便魏132、 134和136相隔适当距离的面对着絲144、 146和148。考虑进一步修改上面所讨论的方法1100。在一种实施例中，可以省略步骤 1135-1160。在另一种实施例中，可以重复步骤1135-1160以形成第三或者船 的基底。在另一种实施例中，步骤1105和1110可以在形成包括凸^t件的结 构的整个过程中被执行。在另一实施例中，步骤的顺序可以变化。例如，在主 活性^^fcM到包括第一^的凸^L件上之前，主活性H可以,i^i^到第-"ii道区域内。 jrt^卜，例如，疏水性衬和主活性衬可以同B^ifca^到凸 絲件上。图12显示了一种用于使用图1所示设备100的方法1200。该方法可以开 始于步骤1205，提^^上所讨论^^']造的一种设备100，作为例子，如结合图 11所描述的那样。设备100包括第一凸^L件，具有位于第一I^的第-"^ 端，#錄《道区樹目互隔开'疏水性衬可以被iM到包括第一竊的凸起 元件上。主活性分子可以被设置到第一凸^L件上。主活性^可以被i^第 一通道区域内。具有第^TJ^的第二凸^L件被iM在第二M上，衫^4 道区刻目互隔开。疏水f生衬可以被iU到第二凸^L件上。副活性衬可以 被iM到第二凸^L件上。副活性衬可以被iM在第Hi区域中。在步骤1210中，确定在凸^iL件上的幼副活性衬与亲水性液^间是 否已^A^。亲水l"生液体可以被导Aji面结合图1-3所描述的设备IOO中。 确定在凸^b件上的主和副活性衬与亲水性液秋间是否已^j!A^絲 于分子和亲水性液体组分的结构和反应性。在步骤1215中，确定扭道区域内的幼副活性衬与亲水性液秋间是 否已^Li^。这种确定同样絲于衬和亲水f生液体组分的结构和M性。 有关所述结构和^JI性之间的相互关系的考虑已M先前进行了讨论。在一种实施例中，在步骤1210和1215都被^f亍的情况下，凸^L件上的亲水性液体组分与凸^t件上的活性分子之间的反应可以作为预筛选性的测 试，以便顿道区域内的活性衬暴鮮'j与亲水性液体组分的潜在A^中的频 率最小化。在一种实施例中，凸^L件上的洽性衬可以特定iik^:合iair蛋白， 并Jit道区域中的活性衬可以特定^:^4失。以这种方式，可以^部絲 道区域内检测血红蛋白中是否存在铁，其中血红蛋白可肯^在于可負M皮诱导流 动通过凸^L^H^的第-^第二P车列的亲7jO性液体中。
权利要求
1、一种设备，包括第一基底(102)；位于第一基底上的多个第一凸起元件(106)，第一凸起元件被位于第一基底上的第一通道区域(118)相互隔开，每个第一凸起元件具有第一远端(132)，所述第一远端形成第一阵列(200)；位于第一凸起元件上的疏水性分子(152)；以及位于第一凸起元件上的主活性分子，用于产生亲水性的反应产物。
2、 條W谈求1的设备，包括 第二絲(104);位于第二M上的多个第二凸^L件(112)，第二凸^t件被位于第二基 ^h的第^itii区域(122 )相互隔开，每个第二凸^b件具有第^^ (144 )， 第Jli^形成第二阵列(300)，第^第二阵列^N互^i成能够在其间P艮制 液体；位于第二凸^L件上的疏水性分子(150);以及 位于第二凸^ L件上的副活性分子，用于产生亲水性的反应产物。
3、 條糊要求l的设备，包括多个第一主活性分子，位于具有位于第一阵列的第一部分内的第-"^端的 第一凸^L件上，以及多个第二主活性W,具有不同于第一主活性W的结构，位于具有位于 第一P车列的第二部分内的第-"^的第一凸^L件上。
4、 才Mt^^J要求1的设备，其中，主活性^^位于第一itii区域内的球体 (119)上。
5、 條W怯求4的设备，包括 位于第一球体(119)上的第一主活性分子，以及位于第二球体(121)上的第二主活性分子，具有不同于第一主活性分子的 结构。
6、 才M^U，j要求5的设备，其中，球体形成了第三阵列(1000)，第一球 ^^有位于第三阵列内的第一位置，并iL^^MM"有位于第三阵列内的第二位置。
7、 一种方法，包括以下步骤 提^-种设备，具有 第一絲；位于第一M上的多个第一凸^L件，第一凸起元件被位于第一l^Ji的 第Hi区樹目互隔开，每个第一凸^L件具有第一i^，第-"i^形成第一阵列；位于第一凸起元件上的疏水性分子；以及 位于第一凸起元件上的主活性分子，用于产生亲水性的反应产物； 使亲水性液^4第一凸^L件接触；并且确定在第一凸^L件上的主活性衬和亲水性液^间是否^J^發u7jO性改变的M。
8、 #4^5^要求7的方法，包括以下步骤 提#""种设备，还具有第二狄位于第二WJi的多个第二凸^L件，第二凸^L件被位于第二WJi的 第jiit道区樹目互隔开，每个第二凸^L件具有第^i^，第<=^端形成第二 阵列，第一第二阵列相互被iU成能够在其间限制液体；位于第二凸^L件上的疏水性分子；以及位于第二凸起元件上的副活性分子，用于产生亲水l"生的反应产物；并且 确定在第二凸起元件上的副活性分子和亲水性液体之间是否^i發u7jo性改变的反应。
9、 #^ ，^"求7的方法，包括以下步骤 提^-"种设备，还具有位于第一凸^L件上的多个第一主活性分子，所述第一凸^L件包括位于 第一阵列的第-^p分内的第-"^端；以及多个第二主活性衬，具有不同于第一主活性衬的结构，位于包括位于 第一阵列的第二部分内的第-^^的第一凸^t件上；确定在液^所述第一凸^L件上的第一主活性^^之间是否^A5M^性 的^1;并且确定在液^第一凸^L件上的第二主活性^^之间是否^jti^7Wt改变
10、 ^^^'J^"求9的方法，包括以下步骤 提^""种设备，还具有 位于第一球体上的第一主活性分子；以及位于第二球体上的第二主活性分子，具有不同于第一主活性分子的结构； 确定在液#第一球体上的第一主活性^"之间是否:^^;并且 确定在液#第二球体上的第二主活性^之间是否^^ 。
全文摘要
一种设备，包括第一基底(102)；位于第一基底上的多个第一凸起元件(106)，第一凸起元件被位于第一基底上的第一通道区域(118)相互隔开，每个第一凸起元件具有第一远端(132)，第一远端形成了第一阵列(200)；位于第一凸起元件上的疏水性分子(152)；以及位于第一凸起元件上的主活性分子，其用于产生亲水性的反应产物。一种利用所述设备的方法。
文档编号B01L3/00GK101262949SQ200680023428
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月7日 优先权日2005年9月14日
发明者乔安娜·艾赞伯格, 奥勒克森德尔·西多兰科, 托马斯·尼基塔·克鲁潘津, 约瑟夫·阿什利·泰勒 申请人:朗迅科技公司