膜阵列的形成及其装置制造方法及图纸

一种包含两亲性分子的膜阵列使用包含限定区室阵列的支撑物的装置而形成。包含极性介质的体积提供于各个区室内并且提供含非极性介质的层延伸通过具有所述体积的开孔。极性介质流过所述支撑物以取代非极性介质并与所述体积接触形成层，在所述界面上形成含两亲性分子的膜。在所述装置的一种构造中，所述支撑物包含的分隔件含有内部部分和外部部分。所述内部部分限定其间无能够阻止包含容纳于邻近的内部凹陷内的极性介质的体积彼此接触的间隙的内部凹陷。所述外部部分从所述内部部分向外延伸并具有容许非极性介质流过所述基底的间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在一些方面中，本专利技术涉及使用极性介质体积阵列形成包含两亲性分子的膜阵列。一个进一步的方面涉及适用于形成膜阵列的装置。在其它方面中，本专利技术涉及极性介质体积阵列的形成。极性介质的这种体积阵列可以用于一定范围的应用，包括包含两亲性分子的膜的形成。
技术介绍
在纳升至皮升范围内空间上限定的流体小体积阵列可以用于广泛的范围的生物，医药和其它分析应用中。小液滴阵列提供了有助于单个小液滴或小液滴组群的小体积的高通量处理的机会，并可以用于例如分区反应(compartmentalise reaction)，细胞分选和筛选应用，如蛋白质结晶，血液或脊髓液的分析和废物处理。阵列中流体的体积的寻址(address)和替换的能力是一个重要的方面，例如用于实施所述体积上的反应和补充所述阵列。微流体静止小液滴阵列公开于Lab Chip，2011，11，3949中。脂质双层是由两层脂质分子形成极性薄膜。脂质双层发现于大多数活体生物的细胞膜中，通常由磷脂构成。它们对于大多数亲水性分子和离子是不可渗透的，并能够使细胞使用已知为离子泵的跨膜蛋白通过将离子泵送穿过所述脂质双层来调节其盐的浓度和pH值。脂质双层，或更一般地双层两亲性分子，也可以作为实验研究范围内的优良平台。Holden等人(Holden et al，J.Am.Chem.Soc.2007，129，8650-8655)公开了含有提供于小液滴之间的脂质双层的水性小液滴的功能性生物网络的形成。这种网络通过将泵，通道和孔引入所述双层中而充当光传感器，电池和电气元件的作用。Sackmann(Sackmann，Science，New Series，Vol 271，No.5245(Jan 5，1996)，pp.43-48)提供了支撑脂质-蛋白双层的科学和实践应用的综述，包括其在电光学生物传感器中的用途。Jung等人(Jung et al，J.Am.Chem.Soc，2009，131(3)，1006-1014)已经开发出用于检测在支撑双层上结合的蛋白配体的光学测定法。在疏水介质如油中的水溶液的两个小液滴之间形成两亲性分子膜的能力已经在WO-2008/012552中得到证实。每个小液滴含有的两亲性分子层包封于亲水性介质中，所述小液滴提供于疏水介质中。使所述小液滴接触以形成其间的两亲性分子的膜。电极可以提供于每个小液滴亲水性内部，以测定跨过所述双层的离子流。小液滴阵列可以提供于具有单个小液滴可以驻留的微机械加工微凹坑(mircomachined dimple)阵列的容器中。另一个公开于WO-2009/024775中的应用是在阵列中的亲水性介质体积和通过与亲水性介质的所述体积接触的水化支撑物形成的亲水性介质的层之间形成两亲性分子的膜。此文献公开了一种用于产生小液滴界面双层的方法，其中小液滴通过用水溶液接触油/脂质溶液而制备，并使所得的水溶液的小液滴接触水性琼脂糖凝胶支撑层。理想的是使用两亲性分子的膜固定膜蛋白。将离子通道纳米孔提供于高阻抗性的两亲性双层中进行DNA检测，先前已有文献进行了充分记载。水溶液提供于两亲性双层任一侧并且通过纳米孔的离子流动发生于电位梯度下。可以促使DNA移位所述孔并且在DNA通过所述孔移位期间离子流的变化可以进行测定以确定其核苷酸序列。所述脂质双层可以通过本领域中公知的方法，例如膜片钳夹(patch clamping)或涂色(painting)悬跨于开孔上。作为一种替代，WO-2009/077734公开了多个跨微孔井口阵列形成的可单独寻址(addressable)的脂质双层，每个微孔井(microwell)含有电极和与脂质双层接触的水性介质。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及方便且有效地形成包含两亲性分子的膜阵列。根据本专利技术的所述第一方面，提供了形成包含两亲性分子的膜阵列的方法，所述方法包括：提供包含具有限定极性介质可以通过其引入的开孔的区室阵列的支撑物的装置；将极性介质和非极性介质布置于所述支撑物上以在各个区室内提供包含极性介质的体积以使所述各体积的极性介质受限不会接触在邻近区室中含极性介质的体积，且包含非极性介质的层延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述包含极性介质的体积接触；和将极性介质流动穿过所述支撑物中的开孔以取代非极性介质并且形成含有延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触的极性介质的层和在所述含极性介质的层和所述含极性介质的体积之间的所述界面上的含两亲性分子的膜。这种方法提供了形成包含两亲性分子的膜阵列的方便且有效的方式。使用包含限定具有开孔的区室阵列的支撑物的装置，容许通过所述开孔将含极性介质的体积的阵列布置于所述各个区室中。因此，所述含极性介质的体积受限，不会接触在邻近区室中含极性介质的体积，由此容许极性介质的所述体积独立使用，有利于一定范围的基于阵列的应用。这种装置可以制成以容纳任何所选尺寸的体积。通常情况下，所述含极性介质的体积可以具有的平均体积范围为0.4pL～400nL。为了形成含两亲性分子的膜，提供的含极性介质的层延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触。极性介质流动穿过所述支撑物中的开孔以取代非极性介质并且形成含延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触的极性介质的层。所述含两亲性分子的膜形成于所述含极性介质的层和所述含极性介质的体积之间的所述界面上。一般而言，并正如以下进一步的描述，所述两亲性分子可以提供于包含非极性介质和/或极性介质(流动穿过所述支撑物中的开孔)的所述层中。这提供了形成膜的一种方便且有效的方式。通过用所述极性介质代替所述非极性介质非极性介质，所述膜很易于形成。现在介绍形成膜阵列的各种方法。有几种不同的方法可以适用于将所述含极性介质的体积布置于各个区室内。所用的具体方法部分依赖于所述支撑物的结构以及极性介质的所述单个体积是在添加至所述支撑物之前预形成还是在将极性介质添加至所述支撑物之后随后形成。所述支撑物可以在所述区室之间包含间隙或可替代地所述支撑物可以无区室之间的间隙。第一和第二类型的可能方法现在将进行介绍。在将所述含极性介质的体积布置于各个区室内的第一类型的可能方法中，所述体积在布置于所述区室中之前预形成。对此一些可能的技术如下。在一种可能的技术中，所述极性介质和非极性介质可以通过在非极性介质中形成所述含极性介质的体积的乳液并使所述乳液从所述支撑物上流动而布置于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成包含两亲性分子的膜阵列的方法，所述方法包括：提供包含支撑物的装置，所述支撑物限定具有极性介质可以通过其引入的开孔的区室阵列；将极性介质和非极性介质布置于所述支撑物上以在各个区室内提供含极性介质的体积，从而使所述含极性介质的体积受限而不会接触在邻近区室中含极性介质的体积，而包含非极性介质的层延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触；和将极性介质流动穿过所述支撑物中的开孔以取代非极性介质，并且形成延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触的含极性介质的层，和在所述含极性介质的层与所述含极性介质的体积之间的界面上含两亲性分子的膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.23 GB 1313121.4;2012.10.26 US 61/718,8991.一种形成包含两亲性分子的膜阵列的方法，所述方法包括：
提供包含支撑物的装置，所述支撑物限定具有极性介质可以通
过其引入的开孔的区室阵列；
将极性介质和非极性介质布置于所述支撑物上以在各个区室内
提供含极性介质的体积，从而使所述含极性介质的体积受限而不会
接触在邻近区室中含极性介质的体积，而包含非极性介质的层延伸
穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接触；和
将极性介质流动穿过所述支撑物中的开孔以取代非极性介质，
并且形成延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积接
触的含极性介质的层，和在所述含极性介质的层与所述含极性介质
的体积之间的界面上含两亲性分子的膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤包括：
将极性介质布置于所述支撑物上而使所述极性介质通过所述开
孔进入所述区室中；和
随后提供所述包含非极性介质的层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将极性介质布置于所述支撑物上
的步骤包括将极性介质流动穿过所述支撑物而使所述极性介质通过
所述开孔进入所述区室中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤包括，在将极性介质流动穿过所述支撑物的
步骤和提供所述包含非极性介质的层的步骤之间，使一种气体流动

\t穿过所述支撑物以取代过量的极性介质，在所述区室中留下所述含
极性介质的体积。
5.根据权利要求3所述的方法，其中提供所述包含非极性介质的层的
步骤包括使非极性介质流动穿过所述支撑物以取代过量的极性介
质，从而在所述区室中留下所述含极性介质的体积，以及所述含非
极性介质的层延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体
积接触。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤包括将极性介质的体积注入到相应区室中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤进一步包括，在将极性介质的体积注入到每
一区室中之后，提供所述包含非极性介质的层。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的方法，其中提供所述包含非极性
介质的层的所述步骤包括使非极性介质流动穿过所述支撑物。
9.根据权利要求2～8中任一项所述的方法，进一步包括在将极性介质
和非极性介质布置于所述支撑物之上的步骤之前通过预处理非极性
介质来预处理所述支撑物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预处理非极性介质并不包含
两亲性分子。
11.根据权利要求2～10中任一项所述的方法，其中所述包含非极性介质
的层进一步包含所述两亲性分子。
12.根据权利要求2～10中任一项所述的方法，其中流动穿过所述支撑物
中的开孔的所述极性介质进一步包含所述两亲性分子。
13.根据权利要求1所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤包括形成包含在非极性介质中的极性介质的
体积的乳液，以及使所述乳液流过所述支撑物以通过所述开孔在所
述区室中在所述非极性介质内提供所述含极性介质的体积。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述乳液进一步包含所述两亲性
分子。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述乳液含有超过所述区
室的数量的含极性介质的体积的数量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将极性介质和非极性介质布置于
所述支撑物之上的步骤进一步包括用所述非极性介质冲洗所述支撑
物以除去含极性介质的过量体积，留下用于冲洗的所述非极性介质
的层，作为延伸穿过所述支撑物中的开孔与所述含极性介质的体积
接触的非极性介质的层。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述支撑物包含基座
和从所述基座延伸的分隔件，所述基座限定所述区室并且阻止所述
含极性介质的体积接触邻近区室中含极性介质的体积。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述分隔件具有的间隙容许非极
性介质在所述区室之间流动。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述分隔件包含内部部分和外部
部分，所述内部部分限定其间无间隙的所述区室的内部凹陷，所述
含极性介质的体积布置于相应区室的内部凹陷内，以及所述外部部
分从限定所述区室的外部部分的所述内部部分向外延伸并在其中形
成容许非极性介质在所述区室之间流动的间隙。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述含极性介质的体积填充所述
内部凹陷，以及所述分隔件的内部凹陷和外部部分具有的尺寸经过
选择以使所述含极性介质的体积形成横穿所述内部凹陷的弯月面以
及所述含极性介质的层形成横穿所述外部部分的弯月面，所述弯月
面朝向彼此延伸达到使所述含极性介质的层与所述含极性介质的体
积接触的程度。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述外部部分是从所述内
部部分延伸的立柱。
22.根据权利要求19～21中任一项所述的方法，其中所述外部部分从所
述开孔观察时从所述内部凹陷的边沿向后延退。
23.根据权利要求19～22中任一项所述的方法，其中所述内部凹陷所具
有的表面具有经过布置以保留非极性介质的图案。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述图案包含多个从所述内部凹
...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹森·罗伯特·海德，佩德罗·米格尔·奥尔蒂斯·巴阿蒙，克莱夫·加文·布朗，安德鲁·约翰·赫伦，保罗·雷蒙德·麦基特，
申请(专利权)人：牛津楠路珀尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB