在小样品体积中分子分析的方法和装置制造方法及图纸

用于分析样品的装置，其包含在其上点样有多个区域的探针，其中所述区域形成阵列。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】了解在细胞和亚细胞水平上生物分子和分子种类之间相互作用的特性，是探讨治疗疾病策略的关键。一种为了阐明分子相互作用特性的新兴方法涉及到微阵列的使用。微阵列(基因芯片)是多种分子种类的空间排列区域，并通常构建在设计成有助于快速检测和评定分子相互作用事件的固体支持物上。这些分子相互作用事件包括生物分子之间，抗体与抗原之间，酶与底物之间，受体与配基之间的相互作用，以及生物化学与无机分子之间事件。微阵列技术的优越性在于它可以在相当小的区域内提供大量的检测位点。点样区域的大小以及相对的整个阵列的大小在决定被检测样品体积的界限时尤其重要。在本领域中，有四种已知的微阵列建立常规方法。这些方法包括机械点样，原位光化学合成，“喷墨”打印和电驱动点样。目前提供的机械性点样技术产生的区域在25至100微米直径或更大。原位光化学手段允许分子种类的阵列在空间地址上以1-10微米或更大尺寸进行构建。所谓“喷墨”方法产生的区域在100微米范围。电点样产生区域的大小由用来构建点样电极的方法来限定。通常，其在多个微米直径大小范围。然而，细胞和亚细胞分子事件发生的体积比上述提供的区域要小许多倍。对极小样品体积进行探询的装置和方法，使得可以在体内或原位对活细胞进行直接分析。这样的阵列和方法将会增加通量并降低与阵列生产与应用相关的成本。这样的阵列和方法可允许不需要对待测材料进行扩增就可以分析极小样品体积。近乎实时地分析活细胞或组织中分子事件的方法在本领域中也表现出相当的先进性。因此在这里描述的是对与单个细胞内容或更小体积一致的样品进行评估的设备和分析平台，这样的设备和分析平台可以提供近乎实时地分析，增加通量和降低成本。本专利技术包括对样品进行分析的装置，其包括其上具有多个点样区域的探针，其中所述区域形成阵列。适合地，这种阵列是一种纳米阵列。这些区域适合含有选自药物，化学基团，脂类，DNA，RNA，蛋白质，肽类，碳水化合物，以及上述整体成分任意的组合的生物分子。纳米感受器可操作地与一个或多个这样的区域连接。探针适合地包含微悬臂(microcantilever)。在一些实施方案中，探针是一种双元件探针或多元件探针。在本专利技术一些探针的实施方案中，在所述探针上包括至少一个微破裂器。任意地，至少一个微破裂器包含一个尖端或突出的部分。本专利技术还包括含有至少一个疏水区的探针。在实施方案中，还描述了可操作地与探针相连的适合的分子检测设备。适合的分子检测设备包括扫瞄隧道显微镜，原子力显微镜，质谱仪，荧光显微镜，流式细胞仪，拉曼光谱仪，红外光谱仪，紫外光谱仪，电系统，电化学系统，光学系统，磁和电磁系统和质量检测系统。本专利技术的另一方面包括测定分子相互作用事件的方法，其包括将样品与以阵列点样的具有多个区域的探针接触，提供孵育的时间，将未结合的分子从所述区域上洗脱下来，以及测定所述的分子相互作用事件。适合的情况是，所述样品包含至少一个细胞或至少一个细胞的裂解物。本专利技术还描述了测定样品中一个或更多分子的方法，其包括将所述的样品与有多个区域点样其上的探针接触，其中所述区域形成阵列，且其中所述区域可操作地连接到包括纳米感受器的一个或更多的感受器；以及测定一个或更多分子与一个或更多所述区域的结合。本专利技术还提供了对细胞中一个或更多分析物进行分析的方法，其包括用探针上的微破裂器破裂细胞，其中所述探针上点样有多个区域，其中所述区域形成纳米阵列；将所述纳米阵列穿过所述细胞的膜，使得所述纳米阵列与细胞内空间接触；及测定一个或更多分析物与所述纳米阵列的结合。适合的情况是，所述方法还可以将所述探针穿过所述的核膜，使得所述纳米阵列与所述细胞核内空间接触。可选择地，所述方法包括将所述探针插入细胞器中。适合于分析的细胞器选自高尔基体复合体，线粒体，溶酶体，内质网，脂筏(lipid raft)，细胞骨架系统，以及任意其它物理或化学定义的细胞的或亚细胞区域或系统。本专利技术还包括从样品中检索至少一种分析物的方法，其包括用其上点样有多个区域的探针与所述样品接触，其中所述区域形成阵列；及，从所述分子区域中检索至少一种分析物。本专利技术还提供了对细胞传输至少一种物质的方法，其包括向其上点样有多个区域的探针上可逆的附着至少一种物质，其中所述区域形成阵列；将所述探针穿过所述细胞的膜进入所述的细胞内空间；及，在所述细胞内空间释放出至少一种物质。适合的情况是，向探针可逆地附着至少一种物质包括将所述物质与所述区域接触，进而发生结合事件。适合的物质包括药物，化学基团，脂类，DNA，RNA，蛋白质，肽类，碳水化合物，以及上述整体任意的组合。可逆附着的适合方法包括利用蛋白酶底物，将至少一种物质与至少一个区域粘连。其它方法包括但不限于光裂解的粘连剂，热敏感粘连剂，离子敏感粘连剂和化学敏感粘连剂。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术中几种实施方案的示意图，显示机械性微破裂器的特征。图2描述了具有本专利技术探针的水桥的用途，该探针有微破裂器以及亲水和疏水区。图3描述了对细胞内成分进行直接探询的本专利技术的用途。图4描述了显示创建于微制造的原子显微镜探针微悬臂上的蛋白阵列的实验数据。这些阵列通过与点样蛋白的特异性荧光基团偶合抗体发生反应来显现荧光。插页是明视野图像，显示在进行荧光标记前的点样蛋白区域。图5描述了多种微制作探针的明视野显微图。图6描述了点样在图5所示类型的探针上的两种成分(两种蛋白)的阵列明视野显微图。优选实施方案的详细描述利用本专利技术能够实现对极小样品体积的探询。本专利技术所提供包括采用阵列来对样品进行分析的探针的装置。同时提供了使用本专利技术探针的适合方法。探针本专利技术所述“探针”指在其上能够进行阵列组合并可用于对小体积样品进行讯问的任何适合的机械结构。适合的探针包括显微制造结构。“显微制造结构”是毫米、亚毫米或亚微米大小的结构，可由本领域公知的技术制备，这些技术包括但不仅限于激光烧灼、电镀、物理和化学蒸镀、光刻、湿化学和干蚀刻、注射造型、电子束平版印刷、以及X光平版印刷。其它在本专利技术中使用适合的探针结构包括诸如眼睫毛，耳蜗纤毛细胞、鞭毛和肌动蛋白丝等生物学微结构。在本专利技术中，微悬臂也被考虑适合作为探针进行使用，并且可以在一个或更多末端或表面上固定上述任意结构。该悬臂的任何部分都可被作为适合的固定位置。在一些情况下可以存在多个固定位置。任意地，本专利技术的探针可含有“微破裂器”，本专利技术所用的这种微破裂器的特征在于适合于破裂细胞。在图1中对两种机械性实施方案中微破裂器的特征进行了示例说明和描述。细胞的“破裂”包括采用任何适合的技术以进入细胞的内部。“破裂”包括但不仅限于穿刺、穿透、扰动、振动、超声波和裂解。适合于作为微破裂器使用的结构和特征包括尖端或突出的部分，锯齿状的边缘，细孔，环面，球体或球面部分，诸如能够消化全部或部分细胞膜的脂肪酶或蛋白酶的酶，能够改变细胞渗透压的低渗或高渗组合物，以及包括但不仅限于光电二极管、激光、电源、温度源和微波源的热力学或电磁能传输递送设备。应当注意到，在其上不放置有额外微破裂器的探针，也可以通过显微操作或通过以上所述的能量、酶或组合物的释放使其本身进入到细胞内部。本专利技术中的探针不仅限于单元件结构。例如双尖头或多尖头探针也包括在本专利技术的范围之内。多尖头探针的每一个元件或“尖端”能够包含阵列。相邻尖头上的阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：埃里克·亨德森，柯蒂斯·莫舍，贾尼斯·赫夫，
申请(专利权)人：拜澳富斯毫微科学有限公司，
类型：发明
国别省市：