电润湿方法与流程

电润湿方法
发明领域
1.本发明属于流体电动力学领域：电介质上电润湿(ewod)和介电泳(dep)；以及使用这些现象的装置。本发明涉及通过在电介质或绝缘体堆的顶部上涂覆保形层增强装置寿命和操作的性能和耐久性。
2.背景
3.可以在覆盖有绝缘体或电介质或一系列绝缘体或电介质的电极上通过施加电势来实现小滴的操纵。作为施加电势结果的小滴操纵被称为电润湿。电动发生是由于影响介电液体的流体静力平衡(介电泳或dep)的非均匀电场或液体在固体表面上的接触角的变化(电介质上电润湿或ewod)的结果。dep还可用于在可极化粒子上产生力以诱导它们的运动。电信号可传输至离散电极、晶体管、晶体管阵列或其电学性质可通过光信号调制的半导体膜片。
4.当小滴在覆盖有疏水绝缘体或电介质的两个平行电极之间被驱动时，发生ewod现象。电极-电解质界面处的电场诱导表面张力的变化，这由于小滴接触角的变化而导致小滴运动。可以使用young-lippmann方程对电润湿效应进行定量处理：
5.cosθ-cosθ0＝(1/2γlg)c.v26.其中θ0是界面层上电场为零时的接触角，γlg是液气张力，c是比电容(以εr.ε0/t给出，其中εr是绝缘体/电介质的介电常数，ε0是真空的介电常数，t是厚度)，v是施加的电压或电势。因此，接触角的变化(诱导小滴移动)是表面张力、电势、电介质厚度和介电常数的函数。
7.当小滴被ewod驱动时，有两组相反的力作用在其上：由电场诱导的电润湿力以及包括小滴与填料介质相互作用产生的拖拽力和接触线摩擦力(参考)的抵抗力。为平衡电润湿力与所有拖拽力之和而施加的最小电压(阈值电压)由绝缘体/电介质的厚度与电介质接触比(t/εr)
1/2
可变地确定。因此，为了降低驱动电压，需要减小(t/εr)
1/2
(即，增加介电常数或减小绝缘体/电介质厚度)。为了实现低电压驱动，必须使用薄绝缘体/介电层。然而，高质量薄绝缘体/介电层的沉积是一项技术挑战，在达到足够大以驱动小滴的期望电润湿接触角之前，这些薄层很容易被损坏。因此，大多数学术研究报道在易于制造的厚介电膜(》3μm)上使用＞100v的高得多的电压以实现电润湿。
8.然而，具有厚介电膜的基于高压ewod的装置很大程度上由于它们有限的小滴复用能力而具有有限的工业适用性。包括薄膜晶体管(tft)和光激活非晶硅层(a-si)的低压装置的使用为基于ewod的装置的工业应用铺平了道路，因为它们在以高度复用方式寻址电信号方面的更大灵活性。tft或光激活a-si的驱动电压低(通常《15v)。制造和因此采用低压装置的瓶颈一直是沉积高质量薄膜绝缘体/电介质的技术挑战。因此，一直特别需要改善薄膜绝缘体/电介质装置的制造和组成。
9.一般，用于ewod的电极(或阵列元件)覆盖有(i)亲水绝缘体/电介质和疏水涂层，或(ii)疏水绝缘体/电介质。常用的疏水涂层包含含氟聚合物诸如teflon af 1600或cytop。作为电介质上的疏水涂层的该材料的厚度通常＜100nm，并且可能具有针孔或多孔
结构形式的缺陷；因此，特别重要的是，绝缘体/电介质无针孔以避免电短路。teflon也一直被用作绝缘体/电介质，但由于其低介电常数和使其无针孔所需的厚度，它具有更高的电压要求。其他疏水绝缘体/电介质材料可包括基于聚合物的电介质诸如基于硅氧烷、环氧树脂(例如su-8)或聚对二甲苯(例如，聚对二甲苯n、聚对二甲苯c、聚对二甲苯d或聚对二甲苯ht)的那些电介质。由于最小的接触角滞后和与水溶液的较高接触角，teflon仍被用作这些绝缘体/介电聚合物的疏水面漆。然而，可靠地制备《1微米的无针孔聚对二甲苯或su-8涂层存在困难；因此，这些材料的厚度一般保持在2-5微米，代价是增加的电润湿电压要求。也有报道称，使用聚对二甲苯c的传统ewod装置容易损坏且对于使用细胞培养基的重复小滴操纵不稳定。沉积有金属氧化物和聚对二甲苯c膜的多层绝缘体装置已被用于制备更坚固的绝缘体/电介质，并能够以较低的施加电压操作。在cmos工业中通常被用作“栅极电介质”的诸如金属氧化物和半导体氧化物的无机材料，已被用作ewod装置的绝缘体/电介质。它们提供利用标准洁净室工艺进行薄膜沉积(《100nm)的优势。这些材料本质上是亲水的，需要另外的疏水涂层，并且由于薄膜层沉积工艺而易于形成针孔。连同ewod对较低电压操作的需求，最近的开发工作集中在(1)使用具有改善的介电性质的材料(例如，使用高介电常数绝缘体/电介质)，(2)优化制造工艺以使绝缘体/电介质无针孔以避免介电击穿。
10.ewod装置的操作遭受接触角饱和和滞后，这被认为是由以下这些现象之一或组合引起的：(1)电荷在疏水膜或绝缘体/电介质界面中的截留，(2)离子的吸附，(3)热力学接触角不稳定性，(4)介电层的介电击穿，(5)电极-电极-绝缘体界面电容(由双层效应引起)，以及(6)表面的污染(fouling)(诸如被生物大分子)。该滞后的不利影响之一是减少的基于ewod的装置的工作寿命。
11.接触角滞后被认为是多次操作后在界面处或在疏水绝缘体内的电荷积累的结果。由于这种充电现象，所需的驱动电压增加，导致最终灾难性的介电击穿。最可能的解释是绝缘体/电介质处的针孔可能使液体与电极接触，引起电解。易于形成针孔或多孔疏水绝缘体进一步促进电解。
12.大多数用于理解ewod上的接触角滞后的研究一直都是在短时间尺度和用低电导率溶液进行的。长时间驱动(例如，》1小时)和高电导率溶液(例如，1m nacl)可能产生除电解之外的几种影响。溶液中的离子(在施加的电场下)可渗透通过疏水涂层并与下面的绝缘体/电介质相互作用。离子渗透可导致(1)由于电荷俘获(其与界面充电不同)引起的介电常数变化和(2)ph敏感金属氧化物的表面电势变化。两者都可导致用以操纵水性小滴的电润湿力的降低，导致接触角滞后。本发明人已经发现，来自高电导率溶液的损害通过在施加电场时抑制接触角的调制来减少或禁用电极上的电润湿。
13.因此，本发明的目的是提供一种用于防止接触角饱和和滞后的方法。
14.发明概述
15.根据本发明，提供一种用于移动水性小滴的方法，其包括提供电动装置，所述电动装置包括具有电极矩阵的第一基板，其中矩阵电极中的每一个耦合至薄膜晶体管，并且其中所述矩阵电极涂覆有功能涂层，所述功能涂层包括：与所述矩阵电极接触的介电层，与所述介电层接触的保形层，和与所述保形层接触的疏水层；包括顶电极的第二基板；设置在所述第一基板和第二基板之间并限定电动工作空间的间隔件；和可操作地耦合至所述矩阵电极的电压源。该方法还包括在第一矩阵电极上设置水性小滴；和用电压源在第一矩阵电极
和第二矩阵电极之间提供差分电势，从而移动水性小滴。
16.本发明人发现由高电导率溶液或偏离中性ph的溶液引起的接触角滞后可通过沉积保形层减轻。该方法和装置可在离子强度大于0.1m和大于1.0m时使用。
17.本发明人已经发现，可通过在绝缘电介质和疏水涂层之间沉积薄的保护性聚对二甲苯涂层减轻由高电导率溶液或偏离中性ph的溶液引起的基于ewod的装置上的接触角滞后。
18.持续长时间强力驱动高离子强度溶液的能力为那些希望进行某些生化过程和实验的人提供极大的实用性。高离子强度溶液通常用作洗涤缓冲液以破坏核酸和蛋白质的相互作用，例如在通常进行的染色质免疫沉淀(chip)测定中。高离子强度溶液也可用于渗透性细胞裂解。另外，海藻的培养一般在与离子强度为600-700mm的海水等渗的介质中进行。高离子强度溶液的另一个应用是用于在纯化后从亲和基质中洗脱蛋白质。高离子强度缓冲液也用于酶促核酸合成。在洗涤和脱保护步骤两者期间，多种高离子强度溶液(1000mm单价或更高)可用于酶促dna合成过程。
19.介电层可包含二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钇、氧化镧、二氧化钛、氧化铝、氧化钽、硅酸铪、氧化锆、硅酸锆、钛酸钡、锆酸钛酸铅、钛酸锶或钛酸锶钡。介电层的厚度可为10nm至100μm。可以使用多于一种材料的组合，并且介电层可包括多于一个可以是不同材料的子层。
20.示例性层可见于申请wo2020226985中。本发明的介电层可沉积在基板上，例如包括设置在基板和分层电介质之间的多个电极的基板。在一些实施方案中，电极设置成阵列并且每个电极与薄膜晶体管(tft)相关联。在一些实施方案中，疏水层沉积在第三层上，即，在电介质堆的顶部上。在一些实施方案中，疏水层是含氟聚合物，其可为10至50nm厚，并且用旋涂或另一涂覆方法沉积。本文还描述一种用于产生上述类型的分层电介质的方法。该方法包括提供基板、使用原子层沉积(ald)沉积第一层、使用溅射沉积第二层以及使用ald沉积第三层。(第一层沉积在基板上，第二层沉积在第一层上，第三层沉积在第二层上)。第一ald层一般包含氧化铝或氧化铪并且具有9nm至80nm的厚度。第二溅射层可包含氧化钽或氧化铪并且具有40nm至250nm的厚度。第三ald层一般包含氧化钽或氧化铪并且具有5nm至60nm的厚度。在一些实施方案中，原子层沉积包括等离子体辅助的原子层沉积。在一些实施方案中，溅射包括射频磁控溅射。在一些实施方案中，该方法还包括在第三层上旋涂疏水材料。
21.任选地，介电
‘
层’可包括多个层。第一层可包含氧化铝或氧化铪，并且具有9nm至80nm的厚度。第二层可包含氧化钽或氧化铪，并且具有40nm至250nm的厚度。第三层可包含氧化钽或氧化铪，并且具有5nm至60nm的厚度。第二层和第三层可包含不同的材料，例如，第二层可主要包含氧化铪，而第三层主要包含氧化钽。供选择地，第二层可主要包含氧化钽，而第三层主要包含氧化铪。在一些实施方案中，第一层可以是氧化铝。在优选实施方案中，第一层为20至40nm厚，而第二层为100至150nm厚，第三层为10至35nm厚。各个层的厚度可以用多种技术测量，这些技术包括但不限于扫描电子显微镜、离子束背散射、x射线散射、透射电子显微镜和椭偏仪。
22.保形层可包含聚对二甲苯、硅氧烷或环氧树脂。它可以是绝缘电介质和疏水涂层之间的薄的保护性聚对二甲苯涂层。一般，聚对二甲苯用作简单装置上的介电层。在本发明
中，沉积聚对二甲苯的基本原理不是改善绝缘/介电性质，诸如减少针孔，而是作为介电层和疏水层之间的保形层。本发明人发现，与其他类似的具有相同厚度的绝缘涂层诸如pdms(聚二甲基硅氧烷)相反，聚对二甲苯防止由高电导率溶液或长时间偏离中性ph的溶液引起的接触角滞后。保形层的厚度可为10nm至100μm。
23.公开了一种用于移动水性小滴的方法，所述方法包括：
24.提供电动装置，所述电动装置包括：
25.具有电极矩阵的第一基板，其中每个矩阵电极耦合至薄膜晶体管，并且其中所述矩阵电极涂覆有功能涂层，所述功能涂层包括：
26.与所述矩阵电极接触的包含氮化硅、氧化铪或氧化铝的一个或多个介电层，
27.与所述介电层接触的包含聚对二甲苯的保形层，和
28.与所述保形层接触的疏水层；
29.包括顶电极的第二基板；
30.设置在所述第一基板和所述第二基板之间并限定电动工作空间的间隔件；和
31.可操作地耦合至所述矩阵电极的电压源；
32.在第一矩阵电极上提供水性小滴；和
33.用所述电压源在所述第一矩阵电极和第二矩阵电极之间提供差分电势，从而在所述第一矩阵电极和第二矩阵电极之间移动所述水性小滴。
34.疏水层可包括含氟聚合物涂层、氟化硅烷涂层、氧化锰聚苯乙烯纳米复合材料、氧化锌聚苯乙烯纳米复合材料、沉淀碳酸钙、碳纳米管结构、二氧化硅纳米涂层或光滑注液多孔涂层。
35.元件可包括多个阵列元件中的一个或多个，每个元件包含元件电路；离散电极；其中电性质可通过入射光调制的薄膜半导体；其性质可通过入射光调制的薄膜光电导体。
36.功能涂层可包括包含氮化硅的介电层、包含聚对二甲苯的保形层和包含无定形含氟聚合物的疏水层。已发现这是一种特别有利的组合。
37.电动装置可包括用于调节提供至单个矩阵电极的电压的控制器。电动装置可包括多条扫描线和多条栅极线，其中，所述薄膜晶体管中的每一个耦合至扫描线和栅极线，并且所述多条栅极线可操作地连接至所述控制器。这允许所有单个元件被单独地控制。
38.第二基板还可包括设置在所述第二电极上的第二疏水层。第一基板和第二基板可被设置为使得所述疏水层和所述第二疏水层彼此面对，从而限定所述疏水层之间的电动工作空间。
39.该方法特别适合于体积为1μl或更小的水性小滴。
40.本发明可用于通过将第二水性小滴设置在第三矩阵电极上并用电压源在第三矩阵电极和第二矩阵电极之间提供差分电势使相邻的水性小滴接触。
41.本发明进一步提供包括重复上述方法步骤的测定、核酸合成、核酸组装、核酸扩增、核酸操纵、下一代测序文库制备、蛋白质合成或细胞操纵。
42.特别是重复多次在第一矩阵电极上设置水性小滴和提供差分电势的步骤。小滴的移动可重复超过1000次或超过10000次。这些方法步骤可在24小时内重复超过1000次。
43.以下显示和描述的基于ewod的装置是包含薄膜介电涂层及teflon疏水顶涂层的有源矩阵薄膜晶体管装置。这些装置基于美国专利申请号为2019/0111433的e ink公司专
利申请“包括具有薄膜晶体管和电容感应的双基板的数字微流体装置”中描述的装置，该专利申请通过引用并入本文。
44.本文描述电动装置，所述电动装置包括：
45.具有电极矩阵的第一基板，其中每个矩阵电极耦合至薄膜晶体管，并且其中所述矩阵电极涂覆有功能涂层，所述功能涂层包括：
46.与所述矩阵电极接触的介电层，
47.与所述介电层接触的保形层，和
48.与所述保形层接触的疏水层；
49.包括顶电极的第二基板；
50.设置在所述第一基板和所述第二基板之间并限定电动工作空间的间隔件；和
51.可操作地耦合至所述矩阵电极的电压源。
52.如所描述的电动装置可以与其他元件，诸如例如用于加热和冷却该装置的装置或用于根据需要引入试剂的试剂盒，一起使用。
53.所述装置可用于涉及高溶质(离子)强度溶液的任何生化测定过程，其中高离子浓度否则会劣化(degrade)现有技术装置并妨碍现有技术装置的使用。这些装置特别有利于涉及生物分子合成的过程，生物分子合成诸如例如核酸合成，例如使用模板独立的链延伸的核酸合成，或使用不同核酸模板群的无细胞蛋白质表达。
54.附图
55.图1示出传统ewod装置的横截面示意图；
56.图2示出根据本发明的装置的横截面；
57.图3描绘具有施加的电压和小滴的根据本发明的装置；
58.图4描绘结合本发明使用的有源矩阵；
59.图5a示出在没有任何保形层的装置上的阵列元件的劣化；
60.图5b示出以聚对二甲苯c涂覆且没有任何缺陷的元件阵列；和
61.图6描绘表示在根据本发明的装置上的小滴形成的图像顺序。
62.详述
63.图1描绘具有基板10和多个单独可控元件11的常规电润湿装置。单独可控元件可排列成阵列，使得可同时操纵多个小滴。单独可控元件11的电性质可不同。例如，每个单独可控元件可包括电极或电路。如图1所示，每个单独可控元件都连接至电压源。供选择地，每个元件可包括其中电性质可通过入射光调制的薄膜半导体或者其性质可通过入射光调制的薄膜光电导体。
64.覆盖单独可控元件11的是介电层12。作为介电层12的替代，可以有绝缘体。绝缘体/电介质可由sio2、氮氧化硅、si3n4、氧化铪、氧化钇、氧化镧、二氧化钛、氧化铝、氧化钽、硅酸铪、氧化锆、硅酸锆、钛酸钡、锆酸钛酸铅、钛酸锶、钛酸锶钡、聚对二甲苯硅氧烷、环氧树脂或其混合物制成。绝缘体/介电层具有10-10000nm的厚度。
65.在绝缘体12(或电介质)的顶部是疏水涂层13。疏水涂层可包含含氟聚合物，例如teflon、cytop或ptfe。疏水涂层可由无定形含氟聚合物或硅氧烷或有机硅烷制成。疏水层具有1-1000nm的厚度。
66.第二电极14位于单独可控元件阵列的对面，并且第二电极和单独可控元件被限定
电动工作空间的间隔件15分隔开。
67.图2描绘根据本发明的电润湿装置，其中在单独可控元件的顶部是功能涂层，所述功能涂层包括三个组成部分：介电层12、保形层30和疏水层13。根据一个实施方案，保形涂层由聚对二甲苯或优选聚对二甲苯c制成。保形层30具有10-10000nm的厚度并防止离子与绝缘体/介电层12相互作用。第二电极14可包括面向(第一)疏水层的第二疏水层。然后在所述疏水层之间形成电动工作空间。
68.为了促进不同层之间的粘附，经常使用气态前体。这可在使用旋涂或浸涂沉积这些层时使用。
69.将1m的水溶液施加至基板并施加电压。如图3所示，通过施加电压，水溶液在单独可控元件上方形成小滴35。
70.图4描绘形成电极阵列202的单独可控元件的阵列。图4是用于通过am-ewod推进电极阵列202控制小滴操作的示例性驱动系统200的图解视图。am-ewod驱动系统200可以是附着至支撑板的集成电路的形式。ewod装置的元件以具有多条数据线和多条栅极线的矩阵形式排列。矩阵的每个元件包含用于控制相应电极的电极电势的tft，每个tft连接至栅极线之一和数据线之一。该元件的电极表示为电容器cp。存储电容器cs被布置成与cp并联，并且未在图4中单独示出。
71.所示的控制器包括微控制器204，微控制器204包括控制逻辑和开关逻辑。其从输入数据线22接收与待执行的小滴操作有关的输入数据。微控制器具有用于ewod矩阵的每条数据线的输出，提供数据信号。数据信号线206将每个输出连接至矩阵的数据线。微控制器还具有用于矩阵的每条栅极线的输出，提供栅极线选择信号。栅极信号线208将每个输出连接至矩阵的栅极线。数据线驱动器210和栅极线驱动器212分别布置在每条数据线和栅极信号线中。该图只显示了图中所示的那些数据线和栅极线的信号线。栅极线驱动器可集成在单个集成电路中。类似地，数据线驱动器可集成在单个集成电路中。集成电路可包括完整的栅极驱动器组件以及微控制器。
72.集成电路可集成在am-ewod装置的支撑板上。集成电路可包括整个am-ewod装置驱动系统。
73.数据线驱动器提供对应于小滴操作的信号电平。栅极线驱动器提供用于选择电极将被驱动的栅极线的信号。数据线驱动器210之一的电压序列在图4中示出。
74.如图4所示，传统的am-ewod单元使用逐行寻址，其中一条栅极线n为高电平，而所有其他栅极线为低电平。然后将所有数据线上的信号传输至第n行中的所有像素。在行时间结束时，栅极线n信号变为低电平，下一条栅极线n+1变为高电平，使得将下一条线的数据传输至第n+1行的tft像素。这继续依次扫描所有栅极线，因此驱动整个矩阵。这与几乎所有am-lcd诸如手机屏幕、笔记本电脑屏幕和lc-tv中以及am-epd(电泳显示器)中使用的方法相同，由此tft控制维持在液晶层上的电压。
75.图5a描绘没有保形层的am-ewod装置上的元件阵列。驱动电压已应用于高离子强度溶液，并且可以看出，它导致一些元件边缘周围的损坏和缺陷。一个示例在虚线框中突出显示。这种损坏的结果是无法对区域中的水性小滴进行ewod驱动，进一步地水性小滴无法润湿该区域，和/或通常还无法从现有的水性小滴分配或分裂以形成两个小滴。
76.图5b示出类似于图5a中描述的那些但涂有聚对二甲苯c的元件阵列。同样，驱动电
压已施加至高离子强度小滴，但不导致图5a中看到的缺陷。保形涂层的结果是没有图5a中所见的损坏，导致水性小滴能够润湿该区域和/或从现有小滴分配或分裂以在高离子强度小滴接触的am-ewod装置的区域中形成两个小滴。
77.实验细节
78.粘附促进
79.将0.5％体积/体积的硅烷a-174添加至1:1比例的异丙醇/水中，并搅拌30秒形成溶液1。将溶液1静置至少2小时以充分反应并在24小时内使用。将基板浸入溶液1中30分钟，同时确保tft阵列的柔性带保持干燥。取出基板并风干15分钟，然后使用镊子在搅拌下在异丙醇中清洁15-30秒。用气枪干燥基板并在30小时内储存在聚四氟乙烯盒中用于聚对二甲苯c涂覆。
80.聚对二甲苯涂覆
81.将准备好的基板(硅烷化和非硅烷化)面朝上排列在彻底清洁的scs labcoter 2的沉积室内的干净载玻片旁边旋转台上，并密封该室。将50mg聚对二甲苯c二聚体称重到一次性铝舟中并装入升华室。在将液氮添加至冷阱之前，将系统密封并抽空至50毫托。系统在整个沉积过程中持续抽真空。将升华室加热至175℃，加热器循环以保持0.1托的目标压力。升华室通过热解区连接至沉积室，热解区在0.5托的目标压力下被加热至690℃。沉积区保持在环境温度，约25℃和约50毫托。系统在温度和压力下保持两小时。使系统在30-40分钟内逐渐恢复至环境温度，然后关闭平台和真空泵并对系统排气。将样品从沉积室中取出，并通过轮廓测量法验证涂层厚度为约100nm。
82.然后使该装置经受22小时的使用高盐溶液的连续操作。图6描绘即使在22小时的连续操作后通过电润湿驱动的可靠小滴分配(从图6左上图至中上图至右上图示出的分配电润湿驱动)，与图5a中所示的am-ewod装置相反。即使在此之后，小滴也可以在连续驱动的区域上移动(如图6左下图至中下图至右下图所示)。
83.本发明的应用
84.本发明可用于大量不同的应用。具体而言，本发明可用于移动细胞、核酸、核酸模板、蛋白质、用于核酸合成的起始寡核苷酸序列、珠、磁珠、固定在磁珠上的细胞或固定在磁珠上的生物聚合物。
85.在这些应用中，将具有离子强度的水性小滴设置在第一矩阵电极上并提供差分电势的步骤可重复多次。它们可能被重复超过1000次或超过10000次，有时超过24小时的时间。
86.本方法可用于核酸的合成，诸如基于亚磷酰胺的核酸合成、模板化或非模板化酶促核酸合成，或更具体地，末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)介导的3'-o-可逆终止的5'-三磷酸核苷向5'-固定核酸的3'-末端的加成。在酶促核酸合成过程中，在仪器上采取以下步骤：
87.i.将含有tdt、任选的焦磷酸酶(ppiase)、3'-o-可逆终止的dntp和所需缓冲液(包含盐和必要的反应组分诸如金属二价物)的加成溶液带至含有固定化核酸的反应区，其中核酸经由与核酸的5'末端的共价键诸如通过磁珠固定在表面上。初始固定的核酸可以称为起始寡核苷酸并且包含n个核苷酸，例如3-100个核苷酸，优选10-80个核苷酸，更优选20-65个核苷酸。起始寡核苷酸可包含切割位点，诸如限制性位点或非规范dna碱基诸如u或8-oxog。加成溶液可任选地包含磷酸盐传感器诸如与mdcc荧光团缀合的大肠杆菌磷酸盐结合
蛋白，以评估作为荧光输出的核酸合成的质量。dntp可以按比例组合以制作dna文库诸如nnk合成。
88.ii.将以松散或离散小滴形式的洗涤溶液施加至反应区以洗去加成溶液。洗涤溶液一般具有高溶质浓度(》1m nacl)。
89.iii.将以松散或离散小滴形式的脱保护溶液施加至反应区，以使在步骤i中固定化核酸区中加成至固定化核酸的3'-o-可逆终止子脱保护。脱保护溶液通常具有高溶质浓度。
90.iv.将以松散或离散小滴形式的洗涤溶液施加至反应区以洗去脱保护溶液。
91.v.重复步骤i-iv直到合成期望的序列，例如重复步骤i-iv 10、50、100、200或1000次。
92.本方法可用于经由合成或组装制备寡核苷酸序列。该装置允许定义序列的合成和移动。使用本方法，可以在电极上方的特定位置修饰起始序列并制备延伸的寡核苷酸。不同位置的起始序列可暴露于不同的核苷酸，从而在电动装置的不同区域合成不同的序列。
93.在电动装置的不同区域合成定义的不同序列群后，可通过将两条或更多条合成的链连接在一起，将序列进一步组装成更长的连续序列。
94.本文描述一种用于制备长度为至少2n个碱基的连续寡核苷酸序列的方法，该方法包括采用如本文所述的电动装置，其具有多个固定的起始寡核苷酸序列，其中一个或多个包含切割位点，使用起始寡核苷酸序列以合成多个长度为至少n个碱基的固定化寡核苷酸序列，使用可逆封闭的核苷酸单体的延伸循环，选择性地将至少两个长度为至少n个碱基的固定化寡核苷酸序列切割到反应溶液中，同时留下一个或多个固定化寡核苷酸序列连接，使至少两个切割的寡核苷酸彼此杂交，以形成夹板(splint)，并将夹板的一端与固定化寡核苷酸序列之一杂交，并将切割的寡核苷酸中的至少一个连接至固定化寡核苷酸序列，从而制备长度为至少2n个碱基的连续寡核苷酸序列。
95.合成和组装步骤可能涉及高溶质浓度，其中离子强度会劣化没有保护保形层的装置。
96.移动水性小滴的方法也可用于帮助促进肽或蛋白质的无细胞表达。具体地，可以使用本发明的方法在所述电动装置中移动含有核酸模板和具有用于在充满油的环境中的蛋白质表达的组分的无细胞系统的小滴。
97.本发明可用于使小滴在药盒中的移动自动化。例如，可以根据本发明移动意图用于分析的小滴。本发明可以结合到用于本地临床医生诊断的药盒中。例如，其可以与核酸扩增测试(naat)结合使用以在例如用于诸如癌症生物标志物的适应症的基因测试、例如检测血液样本中的细菌的病原体测试、或者诸如冠状病毒例如用于covid-19诊断的sars-cov-2的病毒检测中确定核酸靶标。
98.该装置可以热循环以实现核酸扩增，或者该装置可以保持在用于等温扩增的期望的温度。在装置的不同区域合成不同的序列允许在装置的不同区域使用不同的引物的多重扩增。
99.此外，本发明可以与下一代测序结合使用，其中通过核苷酸的加成合成dna并且平行测序大量样品。本发明可用于准确定位下一代测序中使用的个体样本。
100.本发明可用于自动化文库制备以进行下一代测序。例如，测序接头的连接步骤可
在该装置上进行。然后，从样品扩增选择性的序列子集可连接接头以使得对扩增的群体进行测序。
101.在本文中使用的“和/或”应被视为对两个特定特征或组件中的每一个的具体公开，具有或不具有另一个。例如，“a和/或b”将被视为对(i)a、(ii)b和(iii)a和b中的每一个的具体公开，如同每一个在本文中单独列出一样。
102.除非上下文另有说明，否则上述特征的描述和定义不限于本发明的任何特定方面或实施方案，并且同样适用于所描述的所有方面和实施方案。
103.本领域的技术人员将进一步理解，尽管已经参考几个实施方案通过实施例描述了本发明。它不限于所公开的实施方案，并且在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以构造替代实施方案。