包括偶联至电极的颗粒的装置及其制造和使用方法制造方法及图纸

在一些示例中，一种装置包括：第一电极和第二电极，该第一电极和该第二电极通过空间彼此分离；颗粒，该颗粒经由第一多个键偶联至该第一电极，并且经由第二多个键偶联至该第二电极；以及聚合酶，该聚合酶偶联至该颗粒。在一些示例中，一种组合物包含：第一电极和第二电极，该第一电极和该第二电极通过空间彼此分离；流体，该流体包含长度至少与该空间的长度一样长的第一导电标签；以及检测电路系统，该检测电路系统用于响应于使用该第一导电标签瞬态形成在该第一电极与该第二电极之间的第一导电桥而生成第一信号。桥而生成第一信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括偶联至电极的颗粒的装置及其制造和使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下申请的权益，这些申请中的每个申请的全部内容以引用方式并入本文中：
[0003]于2020年5月11日提交并且名称为“包括偶联至电极的颗粒的装置及其制造和使用方法(Devices Including Particles Coupled to Electrodes,and Methods of Making and Using the Same)”的美国临时专利申请号63/022,990；和
[0004]于2020年5月11日提交并且名称为“包括在电极之间瞬态形成或选择性完成桥的标签的组合物(Compositions Including Labels That Transiently Form or Selectively Complete Bridges Between Electrodes)”的美国临时专利申请号63/023,001。

技术介绍

[0005]大量的学术和公司时间和能量已被投入对多核苷酸，诸如DNA进行测序。一些测序系统使用“边合成边测序”(SBS)技术和基于荧光的检测。然而，基于荧光的检测可能需要光学部件，诸如激发光源、成像装置等，这可能是复杂的、操作耗时的并且昂贵的。此外，许多测序策略限于DNA区段的集成聚类的短读段。实现单个DNA分子的长读段的技术对于改进测序的总体准确性来说非常重要。

技术实现思路

[0006]本文提供了包括电极之间的基于颗粒的桥的装置。公开了制造此类装置的方法，以及使用此类装置来经由每个碱基(A、T、C、或G)的不同电信号对多核苷酸进行电子测序的组合物和方法。装置可以包括通过空间彼此分离的第一电极和第二电极、颗粒、和聚合酶。该颗粒可以经由多个键偶联至该第一电极，并且经由多个键偶联至该第二电极。该聚合酶可以偶联至该颗粒。
[0007]在本文的一些示例中提供了一种装置，该装置包括通过空间彼此分离的第一电极和第二电极。该装置包括经由多个键偶联至该第一电极并且经由多个键偶联至该第二电极的颗粒。该装置包括偶联至该颗粒的聚合酶。
[0008]在一些示例中，该颗粒形成该第一电极与该第二电极之间的导电桥的至少一部分。
[0009]在一些示例中，该颗粒是不导电的。
[0010]在一些示例中，该颗粒包含具有三级结构的聚合物。在一些示例中，具有三级结构的聚合物包括多核苷酸或多肽。在一些示例中，多核苷酸或多肽被折叠并且交联成具有中心收缩部的三级结构。该中心收缩部可以形成第一电极与第二电极之间的导电桥的一部分。
[0011]在一些示例中，该颗粒包括纳米颗粒，该纳米颗粒具有将纳米颗粒键合至第一电极和第二电极的官能团。在一些示例中，该纳米颗粒是无机的。
[0012]另外或替代地，在一些示例中，该颗粒的直径为空间长度的至少约10％。
[0013]另外或替代地，在一些示例中，该颗粒包括通过接头彼此偶联的一对纳米颗粒。
[0014]在本文的一些示例中提供了一种制造装置的方法。该方法包括将溶液沉积到彼此分离的第一电极和第二电极上。该溶液包含在液体中的颗粒，每个颗粒偶联至相应聚合酶。该方法包括将这些颗粒中的一个颗粒从溶液输送到与该第一电极和该第二电极相邻的空间。该方法包括将这些颗粒中的该一个颗粒键合至第一电极和第二电极中的每一者。
[0015]在一些示例中，该输送包括在第一电极和第二电极处介电电泳地或磁性地捕集颗粒中的该一个颗粒。
[0016]另外或替代地，在一些示例中的键合包括在第一电极与这些颗粒中的该一个颗粒之间形成第一多个键，并且在第二电极与这些颗粒中的该一个颗粒之间形成第二多个键。
[0017]另外或替代地，在一些示例中，该方法进一步包括使用这些颗粒中的该一个颗粒从与该第一电极和该第二电极相邻的空间在空间上排除其他颗粒。
[0018]在一些示例中，该颗粒形成该第一电极与该第二电极之间的导电桥的至少一部分。
[0019]在一些示例中，该颗粒是不导电的。
[0020]在一些示例中，该颗粒包含具有三级结构的聚合物。在一些示例中，具有三级结构的聚合物包括多核苷酸或多肽。在一些示例中，该多核苷酸或多肽被折叠并交联成具有中心收缩部的三级结构，该中心收缩部形成在该第一电极与该第二电极之间的导电桥的一部分。
[0021]在一些示例中，该颗粒包括纳米颗粒，该纳米颗粒具有将纳米颗粒键合至第一电极和第二电极的官能团。在一些示例中，该纳米颗粒是无机的。
[0022]另外或替代地，在一些示例中，该颗粒的直径为空间长度的至少约10％。
[0023]在本文的一些示例中提供了一种装置阵列，该装置阵列包括固体基底和设置在该固体基底上的多个电极对。每个电极对的电极通过相应空间彼此分离。该装置阵列包括多个颗粒，每个颗粒键合至相应电极对的电极。这些电极对中的大部分电极对分别键合至颗粒中的单一颗粒。该装置阵列包括多种聚合酶，每种聚合酶偶联至颗粒中的相应一个颗粒。
[0024]在一些示例中，相应空间在颗粒分别键合至的电极对之间变化。
[0025]在本文的一些示例中提供了一种制造装置阵列的方法，该方法包括将溶液沉积到固体基底上，该固体基底具有设置在其上的多个电极对。每个电极对的电极通过相应空间彼此分离。该溶液包含在液体中的颗粒。每个颗粒偶联至相应的聚合酶。该方法包括将颗粒从溶液输送到空间中的相应空间，以及将颗粒中的一个颗粒键合至每个电极对的电极。这些电极对中的大部分电极对分别键合至颗粒中的恰好一个颗粒。
[0026]在一些示例中，输送包括在电极对中的相应一个电极对的电极处介电电泳地或磁性地捕集颗粒中的该一个颗粒。
[0027]另外或替代地，在一些示例中键合包括在颗粒中的该一个颗粒与电极对中的相应一个电极对的电极中的每个电极之间形成多个键。
[0028]另外或替代地，在一些示例中，该方法进一步包括使用这些颗粒中的该一个颗粒在空间上排除任何其他颗粒接触电极对中的相应一个电极对的电极。
[0029]在本文的一些示例中提供了一种组合物，该组合物包含通过空间彼此分离的第一
电极和第二电极。该组合物包含经由多个键偶联至该第一电极并且经由多个键偶联至该第二电极的颗粒。该组合物包含第一多核苷酸和第二多核苷酸。该组合物包含多个核苷酸，每个核苷酸偶联至对应标签。该组合物包含偶联至颗粒并且至少使用第二多核苷酸的序列将核苷酸添加至第一多核苷酸的聚合酶。该组合物包含检测电路系统，该检测电路系统用于使用至少第一电极与第二电极之间的电流变化来检测至第一多核苷酸的核苷酸添加的序列。该变化响应于与那些核苷酸对应的标签。
[0030]在一些示例中，该颗粒形成该第一电极与该第二电极之间的导电桥的至少一部分，并且这些标签通过桥改变该第一电极与该第二电极之间的电流。
[0031]在一些示例中，该颗粒是不导电的，并且这些标签分别形成电流流经的在该第一电极与该第二电极之间的瞬态导电桥。
[003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】1.一种装置，所述装置包括：第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极通过空间彼此分离；颗粒，所述颗粒经由第一多个键偶联至所述第一电极，并且经由第二多个键偶联至所述第二电极；以及聚合酶，所述聚合酶偶联至所述颗粒。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述颗粒形成所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的至少一部分。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述颗粒是不导电的。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述颗粒包含具有三级结构的聚合物。5.根据权利要求4所述的装置，其中具有所述三级结构的所述聚合物包括多核苷酸或多肽。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多核苷酸或多肽被折叠并交联成具有中心收缩部的三级结构，所述中心收缩部形成在所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的一部分。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述颗粒包括纳米颗粒，所述纳米颗粒具有将所述纳米颗粒键合至所述第一电极和所述第二电极的官能团。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述纳米颗粒是无机的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述颗粒的直径为所述空间的长度的至少约10％。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述颗粒包括通过接头彼此偶联的一对纳米颗粒。11.一种制造装置的方法，所述方法包括：将溶液沉积到彼此分离的第一电极和第二电极上，所述溶液包含在液体中的颗粒，每个颗粒偶联至相应的聚合酶；将所述颗粒中的一个颗粒从所述溶液输送到与所述第一电极和所述第二电极相邻的空间；以及将所述颗粒中的所述一个颗粒键合至所述第一电极和所述第二电极中的每一者。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述输送包括在所述第一电极和所述第二电极处介电电泳地或磁性地捕集所述颗粒中的所述一个颗粒。13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中所述键合包括在所述第一电极与所述颗粒中的所述一个颗粒之间形成第一多个键，并且在所述第二电极与所述颗粒中的所述一个颗粒之间形成第二多个键。14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，所述方法进一步包括使用所述颗粒中的所述一个颗粒从与所述第一电极和所述第二电极相邻的所述空间在空间上排除其他颗粒。15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述颗粒形成所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的至少一部分。16.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述颗粒是不导电的。17.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述颗粒包含具有三级结构的聚
合物。18.根据权利要求17所述的方法，其中具有所述三级结构的所述聚合物包括多核苷酸或多肽。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多核苷酸或多肽被折叠并交联成具有中心收缩部的三级结构，所述中心收缩部形成在所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的一部分。20.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述颗粒包括纳米颗粒，所述纳米颗粒具有将所述纳米颗粒键合至所述第一电极和所述第二电极的官能团。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述纳米颗粒是无机的。22.根据权利要求11至21中任一项所述的方法，其中所述颗粒的直径为所述空间的长度的至少约10％。23.一种装置阵列，所述装置阵列包括：固体基底；多个电极对，所述多个电极对设置在所述固体基底上，每个电极对的电极通过相应的空间彼此分离；多个颗粒，每个颗粒键合至相应电极对的电极，其中所述电极对中的大部分电极对分别键合至所述颗粒中的单一颗粒；以及多种聚合酶，每种聚合酶偶联至所述颗粒中的相应一个颗粒。24.根据权利要求23所述的装置阵列，其中所述相应空间在所述颗粒分别键合至的所述电极对之间变化。25.一种制造装置阵列的方法，所述方法包括：将溶液沉积到固体基底上，所述固体基底具有设置在其上的多个电极对，每个电极对的电极通过相应的空间彼此分离，所述溶液包含在液体中的颗粒，每个颗粒偶联至相应的聚合酶；将所述颗粒从所述溶液输送到所述空间中的相应空间；以及将所述颗粒中的一个颗粒键合至每个电极对的电极，其中所述电极对中的大部分电极对分别键合至所述颗粒中的恰好一个颗粒。26.根据权利要求25所述的方法，其中所述输送包括在所述电极对中的所述相应一个电极对的所述电极处介电电泳地或磁性地捕集所述颗粒中的所述一个颗粒。27.根据权利要求25或权利要求26所述的方法，其中所述键合包括在所述颗粒中的所述一个颗粒与所述电极对中的所述相应一个电极对的所述电极中的每个电极之间形成多个键。28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，所述方法进一步包括使用所述颗粒中的所述一个颗粒在空间上排除任何其他颗粒接触所述电极对中的所述相应一个电极对的所述电极。29.一种组合物，所述组合物包含：第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极通过空间彼此分离；颗粒，所述颗粒经由第一多个键偶联至所述第一电极，并且经由第二多个键偶联至所述第二电极；以及
第一多核苷酸和第二多核苷酸；多个核苷酸，每个核苷酸偶联至对应的标签；以及聚合酶，所述聚合酶偶联至所述颗粒并且至少使用所述第二多核苷酸的序列将所述核苷酸添加至所述第一多核苷酸；以及检测电路系统，所述检测电路系统用于至少使用所述第一电极与所述第二电极之间的电流变化来检测至所述第一多核苷酸的所述核苷酸的所述添加的序列，所述变化响应于与那些核苷酸对应的所述标签。30.根据权利要求29所述的组合物，其中所述颗粒形成所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的至少一部分，并且其中所述标签通过所述桥改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。31.根据权利要求29所述的组合物，其中所述颗粒是不导电的，并且其中所述标签分别形成所述电流流经的在所述第一电极与所述第二电极之间的瞬态导电桥。32.根据权利要求29所述的组合物，其中所述颗粒包含具有三级结构的聚合物。33.根据权利要求32所述的组合物，其中具有所述三级结构的所述聚合物包括DNA或多肽。34.根据权利要求32所述的组合物，其中所述三级结构在所述第一电极与所述第二电极之间形成导电桥，并且其中所述标签通过与所述导电桥杂交来改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。35.根据权利要求29所述的组合物，其中所述颗粒包括纳米颗粒，所述纳米颗粒具有将所述纳米颗粒键合至所述第一电极和所述第二电极的官能团。36.根据权利要求35所述的组合物，其中所述纳米颗粒是不导电的，并且其中所述标签分别形成所述电流流经的在所述第一电极与所述第二电极之间的瞬态导电桥。37.根据权利要求36所述的组合物，其中所述标签中的至少一个标签选自由以下组成的组：碳点、导电聚合物、π缀合的小分子、纳米管和富勒烯。38.根据权利要求35至37中任一项所述的组合物，其中所述纳米颗粒和所述官能团形成在所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的至少一部分，并且其中所述标签通过与所述官能团杂交来改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。39.根据权利要求29所述的组合物，其中所述颗粒包括通过接头彼此偶联的一对纳米颗粒，并且其中所述标签通过与所述接头杂交来改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。40.一种用于测序的方法，所述方法包括：至少使用第二多核苷酸的序列，使用聚合酶将核苷酸添加至第一多核苷酸；使用分别偶联至所述核苷酸的标签来改变第一电极与第二电极之间的电流，其中颗粒经由第一多个键偶联至所述第一电极并且经由第二多个键偶联至所述第二电极；以及至少使用使用与那些核苷酸对应的所述标签引起的所述电流的变化来检测序列，在所述序列中所述聚合酶将所述核苷酸添加至所述第一多核苷酸。41.根据权利要求40所述的方法，其中所述颗粒形成所述第一电极与所述第二电极之间的导电桥的至少一部分，并且其中所述标签通过所述桥改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述颗粒是不导电的，并且其中所述标签分别形成所述电流流经的在所述第一电极与所述第二电极之间的瞬态导电桥。43.根据权利要求40所述的方法，其中所述颗粒包含具有三级结构的聚合物。44.根据权利要求43所述的方法，其中具有所述三级结构的所述聚合物包括DNA或多肽。45.根据权利要求44所述的方法，其中所述三级结构在所述第一电极与所述第二电极之间形成导电桥，并且其中所述标签通过与所述导电桥杂交来改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述电流。46.根据权利要求40所述的方法，其中所述颗粒包括纳米颗粒，所述纳米颗粒具有将所述纳米颗粒键合至所述第一电极和所述第二电极的官能团。47.根据权利要求46所述的方法，其中所述纳米颗粒是不导电的，并且其中所述标签分别形成所述电流流经的在所述第一电极与所述第二电极之间的瞬态导电桥。48.根据权利要求47所述的方法，其中所述标签中的至少一个标签选自由以下组成的组：碳点、导电聚合物、π缀合的小分子、纳米管和富勒烯。49.根据权利要求46至48中任一项所述的方法，其中所述纳米颗粒和所述官能团...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：伊鲁米纳公司，
类型：发明
国别省市：