一种乳液中的材料进入装置部件的孔中的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乳液中的材料进入装置部件的孔中的处理方法。
【背景技术】
[0002]对稀释样品中微量物质的分析/测试是具有挑战性的，这些物质，如细菌、癌症细胞、如DNA的分子和蛋白质。典型地，这样的分析在包括孔的阵列的微量滴定板中进行，并且最近更多地在纳升级或微微升级孔的阵列中进行，以促进样品的高通量处理和分析。当所述孔的尺寸变小并且当采用自动系统而成本可能高时，用移液管将流体样品吸移进入所述孔的常规方法很困难并效率低。实现高效、低成本地将流体样品填充到一个孔的阵列的方法是将流体样品移动到所述孔上方的空间，并且使用真空将所述流体样品移动进入所述孔。这样在真空下，将所述流体样品填充进入所述孔是高效、快速和性价比高的。然而，这两种方法在所述孔外面/上面的所述空间内产生多余的流体样品。在开始分析所述孔内的所述流体样品前，这些多余的流体样品能够被移除。然而，所述多余流体样品的移除导致流体样品浪费。当用于分析的样品是很珍贵的或者是限量的，这就需要重视。
[0003]减少由于所述多余流体样品的移除导致的所述流体样品浪费的一个方法是通常允许所述孔上的所述多余流体样品中的生物/化学材料有足够的时间沉降。例如，尺寸为微米范围的微粒/材料(例如细菌细胞)可以以每小时仅100微米的沉降速度耗费一个小时用于在水中沉降，然而另一方面尺寸为纳米范围的微粒/材料(例如病毒或DNA分子)可能耗费几天甚至更长时间用于沉降。然而，由于要在所述生物材料/微粒上完成的预期的分析只能在所述生物材料/微粒已沉降进入所述孔中后才能执行，这样的沉降过程可能需要耗费许多小时或甚至几天来完成，因此导致过程低效。
[0004]使用所述孔阵列平台的生物和化学分析中的另一方面的挑战是在特定的孔中加载特定的物质以及所述孔阵列中的不同孔被加载不同的物质。这允许在一个单项测试中分析不同的物质，或一个单样品用于测试它与不同物质的相互作用。这样不同孔中不同物质的沉积通常可通过人工或自动移液而获得，这通常是成分低效并耗费时间的。
[0005]因此，解决其中一些确定的问题和/或提供本领域中有用的选择是令人期待的。
【发明内容】
[0006]根据本发明的第一个方面，提供了一种乳液中的材料进入装置部件的孔中的处理方法。
[0007]所述方法包括从流体样品和载液产生带有特定质量和尺寸的液滴的所述乳液，所述流体样品与所述载液不融合，所述流体样品包括所述材料和每个带有至少一份所述材料的液滴，其中所述特定质量和尺寸的液滴能够使一个力作用在所述液滴上以加速至少一部分液滴沉降进入一些所述孔中。
[0008]优选地，在至少一部分所述乳液的液滴沉降进入所述装置部件的一些所述孔中后，所述方法可以进一步包括提供至少包括在载液中分散的第二流体样品液滴的第二乳液，所述载液与所述第二流体样品不融合，并且，其中所述第二乳液的特定质量和尺寸的液滴能够使一个力作用在所述第二乳液的所述液滴上以加速至少一部分所述第二乳液的液滴沉降进入一些所述孔中。
[0009]进一步地,所述力可以优选地包含重力、离心力、电场力、电动力能、电泳力、介电泳力(DEP)、声表面波和磁力中的一种。
[0010]并且，产生所述乳液包含用移液管将由所述流体样品形成预先成形的乳液液滴吸移进入所述载液中形成所述乳液，或用移液管将由所述流体样品形成的单独的液滴吸移进入所述载液中形成所述乳液。可选择地，产生所述乳液另外包含引导所述流体样品和载液进入所述装置的部件，并同时搅拌所述流体样品和载液以在所述装置部件内形成具有液滴的所述乳液。然而，可选择地，产生所述乳液可以包含使用液滴发生装置促进连续相的剪切，以造成所述流体样品的相变形成所述液滴，这是由所述载液流入所述流体样品的通道引起。但是进一步可选择地，产生所述乳液可以包含在流体容器中搅拌所述流体样品和载液的混合物，在所述载液中将所述流体样品分散成液滴。
[0011]优选地，所述流体容器可以是一个与所述装置部件组合或可拆卸连接的混合室。此外，所述方法进一步包括搅拌所述装置部件中所述任一乳液以促进至少一部分所述液滴在一些孔中沉降。所述方法可以进一步包括引导所述乳液进入所述装置部件，或在引导所述乳液前用流体填充所述装置部件中所述孔上的空间。更具体地，所述方法可以进一步包括在用所述流体填充所述空间之后，通过真空处理充分地移除所述孔内的气泡。
[0012]所述流体可以包括油、聚合物树脂、有机硅预聚物或第三流体样品。此外，所述方法可以进一步包括在引导所述乳液后，用封闭液填充所述装置部件的所述孔上的空间以密封所述孔。并且所述封闭液可以包括油、聚合物树脂或有机硅预聚物。另一方面，第三流体样品可以包括选自药物分子、核酸分子、蛋白质、抗体、组织、生物营养素、生物细胞、微生物、编码物质和具有药物分子、核酸分子、蛋白质、抗体、组织、生物营养素、生物细胞、微生物和编码物质中至少一种的液滴中的至少一种材料。
[0013]所述液滴可以是统一的尺寸或不同的尺寸。进一步地，所述一些孔的任一个可以优选地仅包含一个单一的液滴，或所述一些孔的任一个可以包含至少两个单一的液滴。所述方法可以进一步包括在产生所述乳液前，向所述流体样品和/或所述载液加入表面活性剂，在一些所述孔中的至少一部分所述液滴沉降前，用于延迟所产生的液滴的合并。然而此夕卜，所述方法可以进一步包括加入更多的载液或与所述载液不相容的流体以稀释任一上述所述两个乳液之一。
[0014]所述装置部件可以优选地为微量滴定板或交叉通道加载装置，所述交叉通道加载装置具有对于大量第二通道为横向安排的大量的第一通道，所述大量的第一通道和第二通道为流体沟通。优选地，所述至少一部分液滴可以充分地包括两个所述乳液之一中的大多数所述液滴。所述方法可以进一步包括用生物材料预先加载所述孔，所述生物材料包含核酸分子或细胞，其中每个液滴中的材料是特异PCR引物对或试剂以促进核酸和细胞分析。而且，产生的所述乳液可以进一步包含控制所述液滴的产生以具有与所述每个孔开口充分相等的尺寸。而且更优选地，每个液滴中的所述材料可以与另一个液滴中的所述材料不同。进一步地，每个孔的所述尺寸可以被配置为能够使预先被决定数量的所述液滴沉降进入。而且，所述方法可以进一步包括用生物或化学材料预先加载所述孔以能够使所述液滴中不同材料相互作用。
[0015]需要注意的是，混合所述流体样品和所述载液以产生所述液滴，可以进一步包含在单独的液滴中加入编码材料。特定地，所述编码材料可以包含荧光染料和微粒、可编码的和可解码的分子、具有编码和解码信息的液滴。
[0016]优选地，所述产生的液滴的数量可能少于、等于或多于所述孔的数量。另外优选地，其中所述产生的液滴数量少于所述孔的数量，包含所述液滴的数量充分少于所述孔的数量和每个液滴包含一种材料或不包含材料。可选择地，产生的一部分液滴中的每个液滴可以具有充分小于所述孔的尺寸。进一步地，所述流体样品中所述材料可以优选为生物或化学类型的。优选地，所述方法可以进一步包括通过利用均化作用方式，在所述乳液中平均分布所述液滴。根据本发明的第二个方面，提供了一种处理乳液中的材料进入装置部件的孔中的方法。所述方法包括提供所述装置部件中载液内的所述乳液材料，其中一个力作用在所述材料上引起所述材料随后沉降进入一些所述孔中。
[0017]所述材料可以包括细胞、微生物或组织。并且所述载液可以包括含水流体。
[0018]总之，本发明提供了一种增加材料/微粒/物质的有效质量的方法(即通过增加重量，例如一个分子液滴的重量)，以便在质量力的影响下，加速所述物质在所述孔内的沉降。例如，一个应用是包含利用悬浮在所述载液(例如油)内的含水液滴将DNA分子或细胞封装在所述流体样品内，加速所述DNA分子或细胞在所述孔内的沉降以用于分析。例如，另一个应用是控制所述载液内所述液滴的浓度和所述流体样品内所述DNA分子或细胞的浓度，这样所述液滴的数量明显少于所述孔的数量，并且所述DNA分子或细胞的数量明显少于所述液滴的数量。在这种情况下，开放所述液滴进入所述孔内，每个孔包括一份或不包括复制DNA分子/细胞。此外，本发明也提供另一种增加物质的有效尺寸的方法(即通过增加尺寸，例如一个分子液滴的尺寸)，以便与孔的尺寸匹配，这样每个孔仅允许一个或固定数量的液滴进入。一种应用是，当每个孔仅允许一个液滴进入时，如果每个液滴包括一种特定类型的物质，不同的液滴包括不同的物质，不同的孔可以被加载不同的生物物质。在这种情况下具体地，如果每个液滴仅包括或不包括一份复制细胞或DNA分子,于是每个液滴能够被加载或不加载一份复制细胞或DNA分子。如果所述孔被加载如DNA分子或细胞的材料，单独液滴沉降进入所述孔内能够引起所述液滴内的物质与所述孔内预先加载的材料之间的相互作用。另一种应用是，因为液滴发生器能够产生尺寸相当一致的液滴(即具有1%至5%的差异)，被加载到每个孔中的所述样品流体的体积可以精确地被测量。
[0019]在某些应用中，产生的液滴的体积比可用的孔的体积小，并且所有的液滴比所述孔的尺寸小，所以所有的液滴均能够进入所述孔内。这有利于获得所述流体样品的零损耗，这是本发明的目的之一。
[0020]应该理解的是，本发明一个方面涉及的特性也可以适用于本发明的其他方面。
[0021 ] 本发明涉及的这些和其他方面，通过下文中描述的实施方式，将明显可见并且被说明。
【附图说明】
[0022]在下文中，根据参考附图，公开了本发明的实施方式，其中:
[0023]图1是根据本发明的一个实施方式的，一种乳液内的液滴进入微量滴定板的孔中的处理方法的流程图；
[0024]图2a至2b描述了图1所示方法中使用的液滴的产生方法；
[0025]图2c描述了图1所述微量滴定板的所述孔的主视图，带有在所述孔内沉降的所述液滴；
[0026]图3a至3d说明了图1所示方法的液滴处理步骤的各个阶段；
[0027]图4根据下一个实施方式，描述了和孔尺寸相匹配的液滴进入每个单独孔的处理方法；
[0028]图5a至5b根据另一个实施方式，进一步说明了图1所示方法中包含的步骤；
[0029]图6a至6e根据进一步实施方式，一种乳液内的液滴进入微量滴定板的孔中的处理方法的不同阶段；
[0030]图7a至7e根据另一个实施方式，说明了适用于处理乳液内的液滴进入所述装置的孔中的交叉通道加载装置的各视图；
[0031]图8a至8d描述了通过利用图7装置执行的方法；和