制备生物或其它分子阵列的系统和方法技术方案

分离混合物中的样品的方法和系统，其是通过转化成气相离子，基于质量／电荷比和／或迁移率进行分离，并收集分离的离子。所述系统（１８）包括多元电喷雾离子源（１９）用于产生电离的样品流（２３），将其导入线性离子阱（２４）用于分离。分离的样品通过聚焦透镜（２９）以沉积在底物的点上（１４）。（*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】
本专利技术总体涉及从蛋白或其它分子的混合物中制备分离的生物或其它分子阵列的系统和方法。
技术介绍
已知微阵列(Micro arrays)具有带位置限定的试剂靶点的基质，用于进行化学实验。已知的试剂通过本领域已知的打点技术(spotting techniques)沉积。在分析样品的过程中，所述样品与所述阵列反应，并利用各位点上的试剂进行分离化学实验。各种类型的质谱仪已经用于通过质量(mass)分析鉴定包括蛋白在内的分子。所述分子被电离，随后导入质谱仪中进行质量分析。最近，生化学家已经将质谱仪用于鉴定包括蛋白在内的小分子和大分子，并用于测定包括蛋白在内的分子的分子结构。在对生物化合物的混合物成分进行质量分析前，通常通过层析技术对所述混合物进行分离。在一些情况下，层析分离的混合物各成分用于产生芯片或阵列。在蛋白组(proteomics)分析中，目标是定量全套蛋白质(complete proteincomplement)，即蛋白组在细胞中任何给定时间的表达水平。所述蛋白组是独特的，依赖于环境和时间，并具有巨大的动态浓度范围。通过二维电泳或电泳并在阵列上产生多个点不仅麻烦而且较慢。现代分析法例如质谱用于全套蛋白质(protein complement)的分离组分的最后分析。将离子软着陆(soft-landing)到表面是1977[4]提议的，并在二十年后成功证明[5]。完整的多原子离子在质谱仪中通过质量选择选出，并以低动能(通常为5-10eV)沉积在表面上。SIMS分析用于确定氟化的SAM表面上软着陆样品C3H10Si2O35Cl+的存在。证据显示，具有较大体积的基团的离子比小离子的沉积效率好[6]。有机阳离子[7]和16聚物双链DNA[8](质量大约10kDa)也作为金属团完整的软着陆到表面上[9]。一些情况下，有证据表明表面的分子实体是离子，另一些情况下，表面分子实体是相应的中性分子。甚至还有证据[11]表明完整的病毒可被电离，在真空通过质谱仪并被收集且保持活力。在阵列中需要不同的分离方法与分子包括蛋白质的储存相结合。
技术实现思路
在本系统和方法中，样品分子位于蛋白质或其它生化分子中的样品分子被电离，在气相分离形成不同质量的离子，并沉积或软着陆在底物上(用于储存所述离子用于随后的加工或分析中)。更具体地，生物化合物的分子，包括蛋白质和寡核苷酸通过例如电喷雾电离(electrospray ionization)，基质辅助激光解析电离，或其它电离方法而被电离。混合物的电离的分子根据质量，电荷，和迁移率或者这些参数的组合而作为离子或相应的中性物质被分离，然后在底物上分离的位点软着陆以形成阵列。在各位点收集的生物分子随后通过以下技术鉴定并分析亲合结合或者其它特异性生化方法，以及通过激光辅助技术例如，表面增强拉曼光谱(surface enhanced ramanspectroscopy)(SERS)，荧光，或者基质辅助激光解析/电离(Matrix AssistedLaser Desorption/Ionization)(MALDI)，或其它用于分析的质谱学方法。本专利技术的目的是提供改良的系统和方法，用于分离并储存蛋白或其它生化分子离子，作为分离蛋白质或其它生化分子的阵列，所述阵列的模式使得其可被鉴定或进一步反应或接受其它处理。本专利技术另一目的是提供一种系统和方法，其中生化化合物的分子被电离，根据其质量和/或迁移率进行分离，并保存为特定分离蛋白质或其它生物分子的微阵列的点以用于随后的分析。具有特定生物活性的点可随后鉴定或分析或用作试剂。本专利技术的目的还涉及从已知或未知的化合物制造分子阵列以作为阵列底物。附图简述与附图结合，本专利技术将从以下叙述更清楚地理解附图说明图1是流程图，显示实现本专利技术的一个实施方案的各步骤。图2是实现本专利技术的质量分析系统的图示。图3是用于使蛋白质混合物的组分软着陆的质谱仪。图4使细胞色素c，溶菌酶，以及脱辅基肌红蛋白(apomyoglobin)的混合物的质谱，显示各种带电状态的离子；菱形表示沉积。图5显示了来自暴露于细胞色素c+9.(图5A)；溶菌酶+11(图5B)和脱辅基肌红蛋白+15(图5C)的表面区域的润洗液的光谱。图6A和6B显示了含有六-N-乙酰几丁己糖(hexa-N-acetyl chitohexaose)的光谱，以及使用软着陆的溶菌酶对六-N-乙酰几丁己糖进行消化的产物的光谱。图7A和7B显示用于接收软着陆的离子的转盘(rotable disk)以及驱动机。图8A显示MALDI-TOF在携带软着陆的溶菌酶的表面上检测到的软着陆的六-N乙酰几丁己糖(hex-N-acetyl chitohexaose)(NAG6)及其裂解产物，四-N乙酰几丁四糖(tetra-N acetyl-chitotetraose)的光谱。图8B显示MALDI-TOF检测到的表面上的软着陆的溶菌酶的光谱。图9显示在带有软着陆的胰蛋白酶(trypsim)的表面上检测到的细胞色素C的特征性胰蛋白酶(tryphic)片段的光谱。图10图示了另一种包含线性离子阱(trap)的装置。图11A-D图示了利用线性离子阱进行的多源电离(multi-sourceionization)。图12显示了通过过滤具有特定质量/电荷比的离子进行分离。图13显示了在时间上分离，其中不同质量/电荷比的离子都通过分析仪。图14A和14B显示了聚集和随后通过选择性发射进行的分离。图15A-C显示了聚集和随后通过软着陆进行的分离。图16显示了聚集和选择性发射以及软着陆的同时操作。图17显示了基于迁移率分离离子。图18图示了一种仪器，显示表面上收集的样品通过激光电离，且释放的离子被注入回到质谱仪中用于分析。图19显示一种仪器，其中蛋白质/肽被捕获，分离，并随后被发射以软着陆到表面，并且在短暂的延迟后，可将它们注入回到该仪器中用于质量分析。优选实施例利用生物分子阵列制备微芯片在图1中说明。第一步是对样品混合物溶液10(在其它情况下，可以是固体物质)中所含的蛋白质或生物分子的电离11。所述分子可以通过电喷雾电离(ESI)，基质辅助激光解析电离(MALDI)或其它已知的电离方法进行电离。所述离子随后基于其质量/电荷比和/或其迁移率而被分离12。例如，所述离子可聚集在离子储存装置例如四极离子阱(quadrupole ion trap)(Paul阱，包括已知的变异形式圆柱式离子阱(cylindrical ion trap)[2]和线性离子阱[3])或离子回旋共振(ICR)阱(ioncyclotron resonance(ICR)trap)。在该装置中或使用分离的质量分析仪(例如四极柱式滤质器(quadrupole mass filter)或磁性部分或飞行时间)，储存的离子可基于质量/电荷比分离。其它分离可基于迁移率利用离子漂移装置(iondrift device)或结合两种方法进行。根据其质量/电荷比或其迁移率，分离的离子随后沉积于微芯片或底物13上的各分离点上或位置14上以形成微阵列。为实现此目的，对微芯片或底物以x-y方向16和17进行移动或扫描，并在各点位置停止一段预定的时间，以使得足够数量的生物分子在此定位以形成具有预定密度的点。可选地，气相离子可根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
分离物质样品混合物并收集各样品的方法，包括以下步骤：将混合物转化为混合物各样品的气相离子，基于带电样品的质量／电荷比或迁移率分离混合物中各样品，和收集分离的样品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-6-7 60/387,241;US 2002-12-31 10/335,0071.分离物质样品混合物并收集各样品的方法，包括以下步骤将混合物转化为混合物各样品的气相离子，基于带电样品的质量/电荷比或迁移率分离混合物中各样品，和收集分离的样品。2.权利要求1的方法，其中所述样品选自分子或分子簇或原子。3.权利要求1的方法，其中所述样品作为带电样品收集。4.权利要求2的方法，其中所述样品作为中性样品收集。5.权利要求3或4的方法，其中所述收集的样品具有生物活性。6.权利要求3或4的方法，其中所述收集的样品无生物活性。7.权利要求1或2的方法，其中所述样品作为离散点的阵列收集在表面上。8.权利要求1或2的方法，其中所述样品收集为连续的迹线。9.权利要求2的方法，其中所述收集的样品是可移动的。10.权利要求2的方法，其中所述收集的样品是固定的。11.权利要求1或2的方法，其中所述样品收集在液体中。12.从分子混合物中收集分子的方法，包括以下步骤将混合物中的分子转化成气相离子，根据所述气相离子的质量/电荷比和/或迁移率对其进行分离，和收集分离的离子。13.从分子混合物制备分子阵列的方法，包括以下步骤将所述混合物转化成气相分子离子，分离所述分子离子，和将所述分子离子沉积在表面的不同位置上。14权利要求13的方法，其中所述不同位置是点。15.权利要求13的方法，其中所述不同位置沿着迹线。16.权利要求13的方法，其中所述离子根据其质量/电荷比分离。17.权利要求13的方法，其中所述分子离子被聚集并随后根据其质量/电荷比分离。18.权利要求13的方法，其中所述分子离子在分离时聚集。19.权利要求13的方法，其中所述分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特G库克斯，欧阳政，
申请(专利权)人：珀杜研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]