在表面上均匀混合并且分布反应物制造技术

本发明专利技术涉及一种方法，所述方法用于在表面上混合和分布由载液以层流方式携带的至少一种反应物的均匀混合物，并且涉及一种用于实施所述方法的小室（３）。所述小室包括：反应舱，所述反应舱包括：至少一个反应表面（１３），反应物可以直接或间接地固定到所述反应表面上，并且可选地，所述反应物可逆地固定到所述反应表面上；至少三个流体入口／出口（２５，２６）；至少一个容积固定的容器，所述容积固定的容器适于与所述反应舱连通，并且适于经由设有密封件的注入孔与所述反应舱的外部连通；流体环路，所述流体环路包括至少一个输入端口、至少一个排出端口以及至少一个容积可变的容器，所述容积可变的容器可单独地通过每个入口／出口与所述反应舱连通；用于使流体在所述反应舱和流体环路内循环的装置。本发明专利技术对于在表面上制备均匀膜，或者对于尤其在化学、生化或生物领域进行的“靶标－探针”识别反应是特别有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于优化表面上的反应的自动化装置。具体地，本发 明涉及一种用于在表面上均匀地混合和分布由载液以层流方式携带的 至少一种反应物的方法，并且涉及一种用于实施所述方法的小室。本专利技术还涉及一种自动化装置，用于在平坦的或多孔的表面上以 均匀和可再现的方式进行生物、生化和化学反应。
技术介绍
基因组学和后基因组学领域目前正在全面扩大。这与用于高通量分析的新型工具的开发具有紧密联系。生物芯片(DNA、蛋白质、核 酸适体等)是这些强大的分析工具的一部分。生物芯片包括载体，在 所述栽体上生物或化学分子被局部化和固定(从每cn^数十到每cm2 数千个)。这些分子通常被称为"探针(probe)"，具有特异识别溶 液中的分子的能力。每个探针具有在不同程度上特异地并且在不同程 度上强烈地与被称为"靶标(target)"的另 一生物或化学分子相互作 用的能力。这就涉及各种相互作用。下面将进行不详尽的描述两个互补的 核酸序列(DNA芯片，荧光原位杂交(FISH)技术等)间的杂交反应， 核酸与蛋白质、核苷酸、药物以及有机标记(称为适体)的亲和力， 蛋白质可能建立的相互作用(免疫反应、酶催化反应、催化反应、金 属结合肽等)。这些技术使得同时筛选大量的不同分子成为可能。这对于为生物 学家产生新信息源而言是必不可少的。事实上，使破译与病理学关联 的分子基序、确定对应激(特别是毒理学)响应的基因表达的水平， 或其他的寻求与遗传疾病相关的多态性成为可能的生物信息仅仅能够 通过利用此类多个、平行、并且同时的筛选平台得到。需要考虑的另一因素是测试的灵敏度。事实上，生物产品(例如， 核酸、蛋白质、有机分子等)是以微小量提取的。为了优化分析的灵敏度以及持续时间，应要求分析仪器的小型化。例如，已知DNA芯 片，其上在lcir^固定有数十万的探针。在微米和纳米
正在发 展的概念是片上实验室。因此，在过去一些年间已经花费了很多努力来生产这些仪器。然 而，没有几个试验常规地被生物实验室使用。例如"年轻的"生物芯 片技术缺少稳定性和可重现性。目前，只有一个芯片的例子获得了 CE-IVD (AmpliChipTM CYP450， Roche)认证。在临床实验室使用分 子和基因诊断的芯片首先意味着其结果必须是标准化的并变得可靠，其次，必须允许高通量分析。因此，从载体的生产到芯片的读取，再到数据处理，都必须可靠。 已有大量文献涉及控制开发微阵列的工艺，在核酸杂交时各种获得靶 链的方法，以及数据处理。然而，没有几个研究涉及杂交步骤对生物 结果的影响。两个参数显得很重要整个栽体上杂交的一致性，以及过程的自 动化。为了达到极好的均匀性，至关重要的是给予溶液中的每个靶标 相同的"看到"附着于载体的全部探针的几率。在遗传疾病的情形下 所需的大量分析(例如用于筛选)意味着必须具有自动工具。由于可 以提高和保证实验的较高重现性和再现性，由此使得能够减少引起变 化的多个源头，因此这一方面很重要。由于数百个反应可在同 一载体上并行地进行，因此芯片是功能强 大的分析工具。然而，为了使所有这些分析具有可比性，必须使它们 在探针的规模上置于相同的反应。在实验室中，载玻片上的杂交通常在载玻片和盖玻片之间进行 ("被动杂交"方法)。因此，杂交溶液是固定的(静止)，而且这 种类型的程序伴随着一定数量的缺陷。具体地，这种现有的杂交方法 受限于载体表面的杂交緩冲液中靶标的扩散，在所述载体上探针被固 定(仅有布朗运动)。已经发现向流体中引入混合物能够对杂交结果产生积极影响。已经研究了与DNA芯片关联的微混合的原理。其思路是通过造成DNA 分子的大量转移从而避开了分子扩散。第一种途径是基于带电DNA分子在电场作用下的移动(Edmanet al. (1997) "Electric field directed nucleic acid hybridization on microchips" Nucleic Acid Res. 25(24): 4907-14 )。这个方法已经给出了 优于被动杂交方法30到40倍的结果。用来加速杂交的其他途径利用通过对流产生的大量转移。第一种 途径是基于经由超声波引起的对流槽的产生(Liu et al. (2003) "Hybridization enhancement using cavitation microstreaming" Anal. Chem. 75(8): 1911-7)。微混合直接在载玻片表面的溶液中产生而没有 引入死容积。与静态杂交相比，这种方法已经显示出将杂交信号强度 和动力提高到5因子。作者指出获得了均匀性，而没有给出数量结果。可供选择的方法包括进行机械搅拌。这些微流体系统(McQuain et al.(2004) "Chaotic mixer improves microarray hybridization" Anal Biochem. 325(2): 215-26)被证明是尽管原理简单却难以实现的。根据 探针密度、靶标浓度和杂交緩沖液体积，与静态方法相比，这种方法 将杂交效率提高到2 - 8倍。McQuain等人(参见WO-A-03/16547 )开 发了 一种基于混沌平流原理的载玻片搅拌系统。他们宣称在信号均匀 性方面得到改进，接近于载体上固定探针的均匀度(变化参数是19 % ),并且与静态模式相比为2因子。这些技术当中的一些需要特殊载体(纳米级平台)或者其他昂贵 的换能器。另外，这些系统未被集成到自动化系统中，这使得不能确 保小反应容积的使用(可比作盖玻片和载玻片40 - 50^1之间的系统)。 这些技术更多地根据动力学方面处理杂交的问题，并且基本上忽略了 芯片等级上的杂交自动化和均匀性的方面。与之相反，其他团队致力于获取用于大量分析的DNA芯片。目 前此类实验中使用的技术是孔板。然而，每个孔消耗可观体积的生物 材料，并且由于孔中受控搅拌的缺失而不能确保均匀性。存在市场上可买到的一定数量的杂交台，能够进行自动杂交。所 涉及的容积非常大(大于200pl)。这些杂交台中的大多数相对于表面进行液体排空和灌注活动，结果沿优选路径造成层流。伴随着的是反应区域的非均匀性。McQuain等人展示了进行均匀搅拌的重要性。因 此，对混合进行的方式进行控制很重要。已经提议使用标准化的且相 对较廉价的显微镜载玻片，并且通过混沌平流进行流体的混合。液体 在微流体反应抢内的流动(舱的厚度小于100/xm)遵循层流(非常低 的雷诺数)。结果，微舱内产生很差的混合第一原理包括引入暂时 的流动变化。这是通过时间上周期地在不同区域内注入所述流体来进 行。进而，在这种时间上周期性的二维流动中，流体的特定区域可能 阻止混沌的出现。在相同注入水平的基础上，三维流动的引入能够消 除这些死区并且在载玻片整个表面上促进混合。模拟结果显示依靠这 种通过混沌平流进行混合的方法，减小了靶标扩散层，使得仪器的小 型化并且在高通量检测的情形中应用于诊断用芯片(生物芯片)成为 可能。专利技术目的本专利技术的一个目的是克服现有技术中的设备的缺陷。尤其是要解 决杂交技术可靠的问题，并且更一般地，目的在于使得由栽液携带的 至少一种反应物在表面上的均匀混合和分布变得可靠。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在表面上均匀地混合和分布由载液以层流方式携带的至少一种反应物的方法，包括下列基本步骤：　　　　ａ）提供反应舱，所述反应舱具有：　　　　.至少一个反应表面，所述反应物能够直接或间接地固定到所述反应表面上，可选地，所述反应物能够可逆地固定到所述反应表面上，　　　　.至少三个流体入口／出口，以及　　　　.至少一个容器，所述容器的容积是固定的，所述容积固定的容器能够与所述反应舱连通，并且能够经由注入孔与所述反应舱的外部连通；　　　　ｂ）可选地，所述容积固定的容器的所述注入孔被密封地关闭或者保持密封地关闭，接着经由所述反应舱的至少一个入口／出口，将与含有反应物的载液不同的至少一种流体引入所述反应舱中；　　　　ｃ）将所述含有反应物的载液注入至少一个容积固定的容器；　　　　ｄ）使所述含有反应物的载液在所述容积固定的容器、所述反应舱以及容积可变的容器之间循环，所述容积可变的容器能够经由所述反应舱的每个入口／出口单独地与所述反应舱连通；　　　　ｅ）通过相继选用不同的入口／出口而重复步骤ｄ）；　　　　ｆ）可选地，重复步骤ｂ）和／或步骤ｃ）和／或步骤ｄ）和／或步骤ｅ）。

【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：樊尚迪加，热罗姆布鲁坦，埃利亚内桑太让德，
申请(专利权)人：拜奥崔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]