公开了一种用于读取电极微阵列上电极的电流的方法和设备。通过电流流量的差异来检测具有结合事件的电极。目标上的酶催化底物转变成产物，该产物可被电极微阵列的每个电极处的电化学性减少所检测。该设备具有积分电路，其提供电压输出，该电压输出在一段时间被测量和记录并且被用于计算平均电流流量。电位计使相对接地的电极，正在被测量的多个电极的电压是相等的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了一种用于电极微阵列上电化学检测的方法和设备。更具 体而言，提供了一种通过顺序读取一组电极来有效地读取每个电极的电信 号的方法和设备。该电极利用当微阵列上的探针分子和添加到微阵列的测 试样品内的目标分子之间发生结合事件时，在电极附近生成电子的酶-放大 氧化还原反应的化学过程。
技术介绍
用于制备包括寡核苷酸(oligo)的合成寡聚体的微阵列制备方法包括以 下这些(l)使用点样(spotting)机器人在制备的平坦或基本平坦的表面上点 溶液；(2)经由喷墨打印机或者其它计算机印刷技术印刷反应物并且使用标 准的亚磷酰胺化学方法原位合成；(3)使用电化学方法生成的酸去除保护基 团并且使用标准的亚磷酰胺化学方法原位平行合成；(4)使用无掩模的光生成(photo-generated)酸以去除保护基团并且使用常规的亚磷酰胺化学方法原 位合成；(5)使用对光不稳定的保护基团的光裂解(PLPG)和标准的亚磷酰胺 化学方法掩模导向(mask-directed)原位平行合成；(6)使用PLPG和数字光刻 法和标准的亚磷酰胺化学方法无掩模原位平行合成；以及(7)电场吸引/排斥 以在已知区域淀积完全形成的寡核苷酸(oligo)。在蒙哥马利(Montgomery)的美国专利6093302、6280595和6444111 (分 别为蒙哥马利I、 II和III)中公开了一种使用电化学解封的用于原位寡核苷 酸合成的电极微阵列，其所有内容通过引用在此并入。在Southern的美国 专利5667667中公开了另一种使用电化学解封的用于在与电极分开和隔离 的表面上原位寡核苷酸合成的材料不同的电极阵列(非微阵列)，通过引用在 此将其并入。在Fodor等人的美国专利5445934以及其它要求其优先权的 专利中公开了一种用于原位寡核苷酸合成的光刻技术，其所有内容通过引用在此并入。在Hollis等人的美国专利5653939和Heller等人的美国专利 5929208中公开了电场吸引/排斥微阵列，通过引用将二者在此并入。由Gao 等人，《生物聚合物(Biopolymers)》，2004， 73:579提供了对寡核苷酸微 阵列合成的综述。对于微阵列，通常使用基于光子检测的系统(即，光检测)来检测结合事 件(binding event)。最普遍地，微阵列检测方法使用在目标上的荧光标记以 转导微阵列上的结合事件。还使用化学发光系统。结合的量与所测得的荧 光量相关。或者，可以使用可见的染料或者发光标记。例如，对于DNA 杂交，标记被附到目标DNA序列以检测对附到微阵列的探针寡核苷酸的杂 交。基于来自标记的信号的强度，该种微阵列必需通过基于激光共焦显微 镜系统来读取单层中构造的微阵列(诸如通过高强度点样或者光刻技术形 成的那些微阵列)或者通过视频型照相机(诸如CCD照相机)来读取那些高强 度形式中的对于各个点具有三维矩阵的微阵列。对荧光的一种替代是探针-目标结合的光检测。在所谓的扫描测定 (scanometric)阵列中，目标用催化性金纳米微粒标记。在与探针结合之后， 将银盐添加到溶液中并且该金属银淀积在纳米微粒结合处。检测类似于光 摄影显影，并且使用数字扫描仪或者光摄影技术进行记录。该种技术的确 减少了荧光检测所需的某些技术，但是其不清楚在微阵列领域目前状态的 点尺寸(spotsize)之下，扫描测定技术的灵敏度如何。通常，基于光子的读取器昂贵，相对大且笨重，尤其难以适用于基于 现场的实施，其依靠复杂的数值算法并且必须在使用之前进行精确校准， 故而该种读取器的使用通常仅限于实验室环境。在每个从微阵列"读取" 信号的例子中通常存在导致读取错误或者不准确的杂散光或者其它的噪声 信号。此外，在灰影或者诸如真正还是假正的几乎无法察觉的信号中进行 辨认是很困难的。最后，可能存在荧光信号的熄灭以及信号被与结合目标 紧邻的其它标记自动吸收的情况。与使用基于光子的读取器相关的其它的 困难增加了变异性。因而，本领域需要一种改进的检测方法来分析微阵列 上的结合事件。本专利技术提出其需要通过基于发生结合事件的电极的电属性 而非光属性来改进对电极微阵列上的结合事件的检测。专利技术概述本专利技术提供了一种读取电极微阵列上电极的电流的方法，其包括(a) 提供一种测量系统，其具有控制系统、积分电路、微阵列室、多条 电压线、数字电路以及模拟电路，其中所述控制系统、积分电路和微阵列 室电路通信，其中微阵列室容纳具有多个与控制系统和积分电路作电路通 信的电极的微阵列，其中电压线通过控制系统可切换地与各个电极相连接， 其中第一电压线将微阵列与积分电路通信，并且将积分电路与控制系统连 接，其中第二电压线可设定为接地，其中第三电压线可设定为一可编程的 固定电压，其中积分电路具有积分跨阻抗放大器，该积分跨阻抗放大器具 有正相输入端和连接至该正相输入端的电位计电路，其中使用一种调节方 法来调节电位计电路以维持电流己被测量的电极的电压和电流未被测量的 电极的电压近乎相等；(b) 通过使用第二电压线将测量的电极组设定为接近接地以初始化测 量，使用第三电压线设定至少一个对电极的对电极电压，以及中止一稳态 周期，其中此至少一个对电极与此测量的电极组流体连通；(C)对此测量的电极组中的每个电极测量电流，该测量是通过(i)使用 第一电压线将测量电极连接至复位开关闭合的积分电路；(ii)中止一电极稳定时期；(m)断开复位开关以测量并且记录在测量时间内来自积分电路的输出的电压响应；(iv)闭合复位开关；以及(v)将测量电极切换回第二电压线； 以及(d)通过电压响应和时间的线性回归来计算测量的电极组中的各个电 极的电流，其中获得斜率，其中该电流等于斜率的负数乘以积分电路电容 器的电容值。对电位计电路的调节方法优选选自由组装前的手动调节和使用计算机 软件和具有数模转换器和模数转换器的测量和反馈电路的软件调节所构成的组。电极的稳定周期优选约10至600微秒。至少一个对电极的设定电压 优选为约0.02至0.5伏特。稳态周期优选为约4至60秒。电容值优选为约 5至20皮法。测量时间优选为约0.5至5毫秒。釆样率优选为每10至100微秒约一个数据对。对电极优选包括在微阵列的周边部分上的电极，其中该周边部分包括 在微阵列的长边上的三列电极和在微阵列的短边上的五行电极。微阵列室 优选具有电磁干扰屏蔽。微阵列室优选屏蔽光。积分电路优选被屏蔽。数 字电路优选被布线为与模拟电路分开。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种积分电压以测量微阵列上电极的电流的装置，其包括-(a) 具有八个网络端子(A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H)的电网络，该电网 络包括(i)积分跨阻抗放大器，其具有连接至网络端子(A)的反相放大器输 入端，连接至网络端子(B)的正相放大器输入端，以及连接至网络端子(C) 的放大器输出端；(ii)运算放大器，其具有连接至网络端子(D)的正相运算放 大器输入端，连接至网络端子(B)的反相运算放大器输入端，以及连接至网 络端子(B)的运算放大器输出端；(iii)增益为Gl的可编程增益放大器，其具 有连接至网络端子(C)的PGA输入端和连接至网络端子(H)的PGA输出端； (iv)连接在网络端子(D)和(E本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种读取电极微阵列上的电极的电流的方法，其包括： （ａ）提供一种测量系统，其具有控制系统、积分电路、微阵列室、多条电压线、数字电路、以及模拟电路，其中所述控制系统、积分电路和微阵列室电路通信，其中所述微阵列室容纳具有多个与所述控制系统和所述积分电路作电路通信的电极的微阵列，其中所述电压线通过所述控制系统可切换地与各个电极相连接； （ｂ）通过将测量的电极组设定为接近接地、设定至少一个对电极的对电极电压、以及中止一稳态周期来初始化测量，其中所述至少一个对电极与所述测量的电极组流体连通； （ｃ）对所述测量的电极组中的每个电极测量电流，该测量是通过：（ｉ）使用所述第一电压线将测量电极连接至具有闭合的复位开关的所述积分电路；（ｉｉ）中止一电极稳定时期；（ｉｉｉ）断开所述复位开关以一采样率测量并且记录在测量时间内来自所述积分电路的输出的电压响应；（ｉｖ）闭合所述复位开关；以及（ｖ）将所述测量电极切换回所述第二电压线；以及 （ｄ）计算所述测量的电极组中的各个电极的电流。
【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：K佩伊万，M比扎卡，C坎普贝尔，RW李，
申请(专利权)人：康比麦崔克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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