凝胶模式化的表面制造技术

提供了一种阵列，所述阵列包括具有表面的固体支撑体，所述表面具有多个孔，所述孔含有凝胶材料，所述孔被表面上的空隙区彼此分开，所述空隙区将所述孔的每一个中的凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离；和所述凝胶材料中的靶标核酸的文库，其中所述孔的每一个中的凝胶材料包含所述文库的靶标核酸的单一物质。还提供了用于制备和使用阵列的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】凝胶模式化的表面 相关申请的夺叉引用 本申请要求2013年2月26日提交的美国临时申请号61/769, 289和2013年3月 6日提交的美国申请号13/787, 396的权益。以上申请的每一个在此通过引用以其整体被并 入。 置量 本公开内容一般涉及固相分析化学并且对用于高通量基因组分析的核酸阵列具 有特定的适用性。 将人类遗传变异编目和将此变异与对疾病的敏感性相关联的任务坚持从基因组 广泛测序方法学的发展中获益。此编目尝试为鉴定每一个人的基因组中的标志物带来希 望，其将有助于医学专业人士确定该人对疾病的敏感性、对例如处方药物的特定治疗的响 应性、对危险药物副作用的敏感性和其他医学上可操作的特征。编目尝试正在顺利进行中。 这很大程度上是由于商业上可得的基因组测序方法学，该方法学是足够具有成本有效的以 允许在研宄环境中测试被评价的受试者。需要测序方法学的改进以加速编目尝试。此外， 测序的相对高成本阻止了技术超越研宄中心并进入诊所，其中医生可以获得一般人群中患 者的序列。 测序方法学和用于实施其的系统利用复杂的技术集合。这些技术的一些中的改进 已经显示提供大幅度成本降低。然而，难以预测哪些（如果有的话）对成本降低改进负有 责任。考虑到测序系统中的技术之间的依赖性，甚至更加难以预测哪些可以被修改而对方 法学或系统的整体性能没有不利影响。因此，对鉴定可以给诊所带来基因组研宄的希望的 改进存在需要，在诊所中生命可以被改善并且在许多情况下被拯救。本专利技术满足这种需要 并且也提供相关优势。 本公开内容提供了一种阵列，所述阵列包括具有表面的固体支撑体，所述表面具 有多个孔，所述孔含有凝胶材料，所述孔被所述表面上的空隙区彼此分开，所述空隙区将 所述孔的每一个中的凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离；和所述凝胶材料中的靶 标核酸的文库，其中所述孔的每一个中的凝胶材料包含所述文库的靶标核酸的单一物质 (species)〇 在一些实施方案中，基底被配置为孔的阵列并且分析物是核酸。相应地，本公开内 容提供了一种阵列，所述阵列包括具有表面的固体支撑体，所述表面具有多个孔，所述孔含 有凝胶材料，所述孔被所述表面上的空隙区彼此分开，所述空隙区将所述孔的每一个中的 凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离；和所述凝胶材料中的靶标核酸的文库，其中所 述孔的每一个中的凝胶材料包含所述文库的靶标核酸的单一物质。 本公开内容还提供了制备基底的方法。所述方法可包括以下步骤：(a)提供具有 平面表面的固体支撑体，其中所述平面表面被一个或更多个凹特征中断并且其中所述平面 表面上的一个或更多个空隙区形成所述一个或更多个凹特征的边界；(b)用凝胶材料包被 至少一部分固体支撑体，其中所述部分包括至少一个凹特征和至少一个空隙区；以及（C) 抛光所述平面表面以从所述至少一个空隙区移除所述凝胶材料并且维持所述凝胶材料在 至少一个凹特征中。 -种制备阵列的方法，所述方法可包括以下步骤：(a)提供具有表面的固体支撑 体，所述表面具有多个孔，所述孔含有凝胶材料，所述孔被所述表面上的空隙区彼此分开， 所述空隙区将所述孔的每一个中的凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离；(b)将靶标 核酸的文库递送至所述固体支撑体的孔以产生具有附接至每一个孔中的凝胶材料的靶标 核酸的单一物质的孔的阵列，其中所述阵列中的不同的孔具有来自所述文库的不同靶标核 酸物质；以及（c)扩增附接至所述阵列的孔中的凝胶材料的所述靶标核酸以在所述阵列的 孔的每一个处产生个体靶标核酸的克隆群体。 本公开内容还提供了检测分析物的方法。所述方法可包括以下步骤：(a)提供具 有平面表面的固体支撑体，其中所述平面表面被一个或更多个凹特征中断，其中所述凹特 征包含凝胶材料，其中所述平面表面上的一个或更多个空隙区形成所述一个或更多个凹特 征的边界，所述空隙区基本上没有所述凝胶材料，并且其中所述凝胶材料被附接至或包含 靶标分析物；(b)在其中所述靶标分析物与探针特异性相互作用的条件下将所述固体支撑 体与所述探针接触；以及（c)检测所述固体支撑体以区分与一个或更多个探针相互作用的 所述靶标分析物的至少一个子集。 在特定的实施方案中，核酸是被检测的分析物并且凹特征是孔。例如检测核酸的 方法可包括以下步骤：(a)提供具有表面的固体支撑体和核酸的文库，所述表面具有多个 孔，所述孔含有凝胶材料，所述孔被所述表面上的空隙区彼此分开，所述空隙区将所述孔的 每一个中的凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离，所述文库的靶标核酸的单一物质被 附接至所述孔的每一个中的凝胶材料；(b)将所述固体支撑体与结合至所述靶标核酸的至 少一种探针接触；以及（c)检测所述固体支撑体以区分具有结合至所述至少一种探针的靶 标核酸物质的孔。 本公开内容的组合物、设备和方法在本文就凝胶材料而言被示例。将被理解的是， 凝胶材料是示例性的并且可以用其他有机材料来替代，所述其他有机材料包括，例如可以 形成表面包被并且可以不必然被认为是凝胶自身的聚合物。本文列出的用于向表面应用凝 胶材料、从空隙区移除凝胶材料、将分析物附接至凝胶材料、在分析或制备方法中使用获得 的阵列等的方法可以通过用非凝胶材料替代凝胶材料容易地修改。 附图简沐 图1显示了用于制备和使用DNA特征的模式化的阵列的方法的图解表示，其中每 一个特征是具有被附接至DNA簇的凝胶材料的孔并且阵列在测序技术中被使用。 图2显示了来自被修改为具有凝胶材料而不是珠在孔中的BeadChip基底的图像。 图A :抛光之前获得的明视野图像。图B-C :抛光之后和杂交至荧光标记的寡核苷酸之后获 得的荧光图像。 图3显示图A中：利用光刻术和Cr硬掩膜与反应性离子蚀刻一起以制造基底中的 凹特征的图解过程流；图B中，玻璃基底中的孔和基准（fiducial)部分的示例SEM图像；以 及图C中，薄片（wafer)的图像、包括基准和孔的阵列的薄片的部分的图像、以及来自包括 孔的阵列的部分的图像。 图4显示了纳米孔基底的高分辨率荧光显微镜图像，显示了基底用PAZAM包被并 且用硅珠浆料抛光之后纳米孔基底上的模式化的凝胶特征。PAZAM用染料标记用于可视化 目的。 图5显示了从具有模式化的簇的1. 5 μπι孔距纳米孔基底的HiSeq测序循环获得 的多色图像融合。图A :显示含有凝胶的孔中模式化的簇以及四个靶眼（bulls-eye)基准 的视野的图像。图B :显示单个靶眼基准中颜色的混合（由于扩增子的混合的群体）的更 高分辨率图像。 图6显示了图A中：用750nm孔距纳米孔基底运行的Hiseq测序中模式化的簇的 多色融合；图B :显示阵列被排序并且簇正通过质量滤器的最邻近曲线（nearest neighbor curve);以及图C :测序质量度量，显示以1，600, 000簇/mm2的密度，成功通过质量滤器。 图7显示了克隆分数（Fraction clonal)对占据的分数（Fraction occupied)的 图，具有针对泊松分布预计的曲线、针对理想克隆性和占据预计的直线、以及X代表从用具 有含有凝胶的纳米孔的模式的基底的测序运行获得的平均量度。 详沭 本公开内容提供了结构化的基底（structured substr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列，包括包含表面的固体支撑体，所述表面包含多个孔，所述孔含有凝胶材料，所述孔被所述表面上的空隙区彼此分开，所述空隙区将所述孔的每一个中的凝胶材料与其他多个孔中的凝胶材料分离；和在所述凝胶材料中的靶标核酸的文库，其中所述孔的每一个中的凝胶材料包含所述文库的靶标核酸的表观的单一物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·M·巴纳德，M·谢恩·鲍恩，玛丽亚·坎德拉里亚·罗杰特巴奇伽鲁普，韦恩·N·乔治，安德鲁·A·布朗，詹姆斯·特赛，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US