产生用于纳米孔传感器的双层的方法技术

本申请提供了产生用于纳米孔传感器的双层的方法。本申请还提供了生物芯片以及用于制造生物芯片的方法。生物芯片可在邻近或靠近电极的膜(例如，脂双层)中包含纳米孔。还描述了用于形成膜和向膜中插入纳米孔的方法。该生物芯片和方法可用于核酸(例如，DNA)测序。本文还描述了使用生物芯片对分子(例如蛋白质)进行检测、分选和分箱的方法。

【技术实现步骤摘要】
产生用于纳米孔传感器的双层的方法本申请是申请日为2013年2月15日，申请号为201380015148.6，专利技术名称为“产生用于纳米孔传感器的双层的方法”的申请的分案申请。交叉引用本申请要求2012年2月16日提交的美国临时专利申请号61/599,871及2012年2月17日提交的美国临时专利申请号61/600,398的权益，这些临时申请各自通过引用整体并入本文。专利技术背景核酸测序是一个可用于提供核酸样品的序列信息的过程。这样的序列信息在对受试者进行诊断和/或治疗中可能是有帮助的。例如，受试者的核酸序列可用于鉴别、诊断遗传疾病，并且可能开发针对该遗传疾病的治疗。作为另一个例子，对病原体的研究可导致针对接触性传染病的治疗。分子检测(例如，对蛋白质的检测)在对受试者进行诊断和/或治疗中同样可能是有帮助的。有可获得的方法可用于对核酸进行测序和/或对分子进行检测。然而，这样的方法是昂贵的，而且可能无法在一个时间段内精确地提供对诊断和/或治疗受试者而言可能是必要的序列信息。
技术实现思路
纳米孔可用于对包括核酸分子在内的聚合物进行测序，和/或检测诸如蛋白质等分子。聚合物的例子包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。本文认识到对改进的核酸分子鉴别、核酸测序及分子检测的方法的需求。本文所描述的是用于形成脂双层(本文中也称为“双层”)并将纳米孔插入靠近传感器的双层中的方法。在一些情况下，聚合物(例如，核酸)穿过纳米孔，而该聚合物的各种亚单位(例如，核酸的腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和/或尿嘧啶(U)碱基)可影响流过纳米孔的电流。如本文所述，可通过在跨纳米孔和/或跨膜施加的多个电压下测量电流来鉴别各种亚单位。在一个方面，形成用于纳米孔传感器的膜(例如，脂双层)的方法包括(a)将缓冲溶液引入流动通道中，该流动通道包含其上具有材料层的电极，其中该缓冲溶液是导电的，并且其中该材料层包含膜的一种或多种组分(例如，脂质)；(b)使所述缓冲溶液与所述材料层接触；(c)测量通过所述电极的电流，以确定材料层的至少一部分是否已在电极的全部或一部分上形成膜(例如，脂双层)；以及(d)基于(c)的确定，向电极施加刺激，以诱导材料层的至少一部分形成邻近该电极的膜。在一些实施方案中，在(c)中向所述电极施加一个或多个电压。在一些实施方案中，所述电压高到足以破坏电极上的双层。在一些实施方案中，所述刺激同时施加于所有电极上。在一些实施方案中，所述刺激包括以下中的至少一个：在电极表面上流过的液体流、在电极表面上流过的一种或多种不同液体的连续流、在电极表面上流过的一个或多个气泡的流、电脉冲、超声脉冲、压力脉冲或声脉冲。在一些实施方案中，包含一个或多个孔蛋白(porin)蛋白质的材料层包含一种或多种表面活性剂，该表面活性剂的浓度低于该表面活性剂的临界胶束浓度。在一些实施方案中，所述流动通道包括多个电极。在一些实施方案中，所述材料层包含脂质。在某些情况下，所述材料层包含至少2种、3种、4种、5种或10种类型的脂质。在一些实施方案中，所述材料层包含孔蛋白。在一些实施方案中，所述孔蛋白质是耻垢分枝杆菌(mycobacteriumsmegmatis)孔蛋白A(MspA)，α-溶血素，与耻垢孔蛋白A(MspA)或α-溶血素中的至少一个具有至少70％同源性的任何蛋白质，或它们的任意组合。在一些实施方案中，所述方法还包括，在(d)之后，通过所述电极施加电刺激，以便于孔蛋白质在膜(例如，脂双层)中的插入。在一些实施方案中，所述膜和所述孔蛋白质共同表现出约1GΩ或更小的电阻。在一些实施方案中，不含孔蛋白质的膜表现出大于约1GΩ的电阻。在一些实施方案中，缓冲溶液的压力被选择为使得所述材料层在没有刺激的情况下形成膜。在一些实施方案中，所述方法还包括，在(a)之前，生成邻近电极的材料层。在一些实施方案中，所述生成操作包括：引导包含一种或多种脂质的脂质溶液通过流动通道；并且将材料层沉积在电极上。在一些实施方案中，所述脂质溶液包含有机溶剂。在一些实施方案中，所述有机溶剂包含癸烷。在一些实施方案中，所述缓冲溶液包含离子溶液。在一些实施方案中，所述离子溶液包含氯阴离子。在一些实施方案中，所述离子溶液包含醋酸钠。在一些实施方案中，所述方法还包括，在(a)之后，引导气泡通过流动通道；并且使所述气泡与所述材料层接触，以使得所述材料层变光滑和/或变薄。在一些实施方案中，所述气泡是蒸汽泡。在一些实施方案中，所述方法还包括：使孔蛋白质溶液邻近所述材料层流动，以将孔蛋白质沉积于所述材料层中；以及在流动通道中用离子溶液和/或另一种气泡使所述材料层变薄。在一些实施方案中，脂质可选自由二植酰磷脂酰胆碱(DPhPC)、棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)、二油酰磷脂酰甲酯(DOPME)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和鞘磷脂组成的组。在一些实施方案中，暴露于流动通道的所述电极的表面是亲水性的。在一些实施方案中，所述电极被设置成邻近流动通道的一个或多个疏水性表面。在一些实施方案中，所述一个或多个疏水性表面被硅烷化。在一些实施方案中，所述流动通道在芯片中形成。在一些实施方案中，所述电极在流动通道的表面中形成。在一些实施方案中，所述流动通道是密封的。在一些实施方案中，所述一个或多个流动通道包括多个流动通道。在一些实施方案中，借助于沿所述多个流动通道的导轨，所述多个流动通道彼此流体地隔开。在一些实施方案中，所述电极为可单独寻址的电极。在一个方面，形成用于纳米孔感测装置的膜(例如，脂双层)的方法包括：(a)提供包含多个电极和与所述多个电极相邻的材料层的芯片，其中所述材料层中的每一个包含所述膜的一种或多种成分(例如脂质)；(b)使所述材料层与缓冲溶液接触，其中该缓冲溶液是导电的；(c)向所述多个电极的至少一个子集施加刺激，以诱导所述材料层形成邻近所述多个电极的膜；及(d)根据需要重复步骤(b)和(c)，直到所述多个电极中的至少约20％在施加到所述多个电极上的约-100毫伏(mV)到-1000mV的电压脉冲下钝化(deactivate)。在一些实施方案中，所述多个电极各自为可单独寻址的。在一些实施方案中，根据需要重复步骤(b)和(c)，直到所述多个电极的至少约60％在施加的电压脉冲下钝化。在一些实施方案中，所施加的电压脉冲为约-400mV至-700mV。在一些实施方案中，所述刺激包括以下中的至少一个：在电极表面上流过的液体流、在电极表面上流过的一种或多种不同液体的连续流、在电极表面上流过的一个或多个气泡的流、电脉冲、超声脉冲、压力脉冲或声脉冲。在一些实施方案中，所述材料层中的每一个包含孔蛋白质。在一些实施方案中，所述孔蛋白质是耻垢分枝杆菌孔蛋白A(MspA)，α-溶血素，与耻垢孔蛋白A(MspA)或α-溶血素中的至少一个具有至少70％同源性的任何蛋白质，或它们的任意组合。在一些实施方案中，所述方法还包括，在(c)后，通过所述电极的至少一个子集施加电刺激，以便于孔蛋白质在每个脂双层中的插入。在一些实施方案中，所述方法还包括：使所述多个电极与脂质溶液接触，以形成材料层，其中该脂质溶液包含脂质。在一些实施方案中，所述脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测靶分子的方法，其包括：(a)提供在邻近或靠近感测电极设置的膜中包含纳米孔的芯片；(b)引导核酸分子穿过所述纳米孔，其中所述核酸分子与报道分子相关联，其中所述核酸分子包含地址区域和探针区域，其中所述报道分子与所述核酸分子在所述探针区域相关联，并且其中所述报道分子与靶分子偶联；(c)在引导所述核酸分子穿过所述纳米孔的同时对所述地址区域进行测序，以确定所述地址区域的核酸序列；及(d)在计算机处理器的辅助下，基于在(c)中确定的所述地址区域的核酸序列，鉴别所述靶分子。

【技术特征摘要】
2012.02.16 US 61/599,871;2012.02.17 US 61/600,3981.一种用于检测靶分子的方法，其包括：(a)提供在邻近或靠近感测电极设置的膜中包含纳米孔的芯片；(b)引导核酸分子穿过所述纳米孔，其中所述核酸分子与报道分子相关联，其中所述核酸分子包含地址区域和探针区域，其中所述报道分子与所述核酸分子在所述探针区域相关联，并且其中所述报道分子与靶分子偶联；(c)在引导所述核酸分子穿过所述纳米孔的同时对所述地址区域进行测序，以确定所述地址区域的核酸序列；及(d)在计算机处理器的辅助下，基于在(c)中确定的所述地址区域的核酸序列，鉴别所述靶分子。2.如权利要求1所述的方法，其中通过报道分子与所述核酸分子的探针区域的结合，将(b)中的探针分子保持在所述孔中。3.如权利要求2所述的方法，其中当所述核酸分子通过所述纳米孔的前进速率降低时，所述核酸分子的最多三个碱基得到鉴别。4.如权利要求2所述的方法，其中当所述核酸分子通过所述纳米孔的前进速率降低时，所述核酸分子的最多五个碱基得到鉴别。5.如权利要求2所述的方法，其中在所述报道分子与所述纳米孔相互作用时，所述核酸分子通过所述纳米孔的前进速率降低。6.如权利要求1所述的方法，其中在(b)中，所述核酸分子通过所述纳米孔的前进速率停止或停顿。7.如权利要求1所述的方法，其还包括，在(d)之前，确定所述核酸分子通过所述纳米孔的前进速率是否已经降低。8.如权利要求1所述的方法，其中，在(d)中，若确定所述核酸分...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰德尔·戴维斯，R·陈，
申请(专利权)人：吉尼亚科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US