用于处理液滴中样品的仪器及其使用方法技术

本发明专利技术提供了用于处理液滴中的生物和／或化学样品的仪器和方法。仪器包括处理室，它由储液器和固定构件限定。处理室还适合于容纳介质，该介质与液滴不混溶，并且表面能比液滴的液体低。储液器由周壁和底部限定。固定构件被安置在储液器内，并包含表面，所述表面形成图案，使得它含有至少一个预定的固定区域。该有图案的表面内的预定固定区域具有比介质高的表面能。此外，至少一个预定区域具有比其余表面高的表面能，并且在表面的平面上具有足够的宽度，从而允许在所述疏水介质中，液滴通过亲水－亲水和疏水－疏水相互作用固定在亲水表面上。其余表面的表面能最多与介质大致相同。在本发明专利技术的方法中，介质被放置在仪器中，使得预定的固定区域完全被介质覆盖。液滴放置在预定的固定区域上，由此通过亲水－亲水或疏水－疏水相互作用将液滴固定在其上。在所液滴中的生物和／或化学样品上进行处理。

【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处理液滴中的生物学和/或化学样品的仪器和方法。
技术介绍
微型化一直是生物仪器中的促成技术，为生命科学和药物学研究提供了关键的进步。微型化由于试剂消耗少而显著节约了开支，由于在涉及异质固相支持物的方法中具有较快的反应速度而潜在节省时间。因此，在不增加相关成本的情况下可以显著增加数据通 在生物仪器微型化方面的努力已经提供了许多革命性的工具，并在生命科学和药物学研究中打开了一个新的领域。值得注意的是，微型化能够使生物样品的大规模分析以更低的成本、更快的速度和更简单的操作来进行，从而带来了"组学(-omics)"时代。微型化装置的著名例子是DNA微阵列。它允许以相对短的时间和低的成本进行大规模的平行的样品分析或反应。目前，正在对常用的多孔板(也称为"微量滴定板⑧(micro-titer plate)")进行微型化的工作。通过样品操作的自动化，可以进行高通量筛选。已经提出通过将细胞滴放置在基体上、使得它们基本上排列成单层，来拓展相应的微型化方法(参考国际专利申请WO 2004/111610)。 —个不仅发生在固体-水界面、而且发生在空气-水界面、并且当适合时也发生在油-水界面上的问题是蛋白的吸附。最近，Roach等(Anal.Chem. (2005) ， 77， 785)表征了水-全氟碳界面处的非特异性蛋白吸附以及控制吸附的方法。在他们的工作中，蛋白和酶的水性液滴被含有全氟碳-乙二醇表面活性剂的全氟碳液体所包封。全氟碳液体-水界面最小化了界面上纤维蛋白原和牛血清白蛋白的非特异性吸附。纳升规模的被全氟碳-水界面包围的核糖核酸酶A和碱性磷酸酶的活性，与在大规模中的活性相同。全氟碳液体和水溶液之间的界面，特别是在例如存在全氟碳-乙二醇表面活性剂的实施方案中，除了最小化水性溶液的蒸发之外，还提供了生物相容的表面。全氟碳液体已知在与水不混溶的液体中提供了最生物相容的界面之一。 在使用微型装置中，特别是在例如37t:温育、长时储存以及出于筛选的目的使用例如大量多孔板进行扩大的样品制备的过程中，另一个问题是蒸发。目前使用的克服这个问题的手段是使用微孔板盖子或密封条、堆叠、使用封闭的微芯片和优化分析方案以最小化等待时间。蒸发在实践中是特别需要关心的，因为如果它在多孔板中发生得不一致的话，能够造成数据错误。 最近，由于将分离和操作体积降低到皮升/飞升范围的可能性，液滴的操作受到了相当多的关注(参见，例如国际专利申请W02004/030820)。已经在例如乳浊液滴中进行了生物化学反应(Griffiths, AD， & Tawfik， DS， Trends in Biotechnology (2006) 24，9,395-402)。几种芯片实验室(L0C)、微全分析(y TAS)和生物微机电系统(BioMEMS)已经开发用于在表面上移动、合并/混合、分割和加热液滴，例如电介质上电润湿(EW0D)、表面声波(SAW) 、双向电泳、以及局部不对称环境。但是，这些方法不能很好地适合具有一系列步骤的方法，例如从粗的或复杂的混合物分离、纯化和离析起始材料和/或反应产物。这样的步骤可能，例如，需要漂洗或清洗，这目前只能在多孔板中使用例如自动化的标准实验室机器人来进行。为了克服这些缺点，采用了具有微毛细管和微通道的ELISA平台(Song， JM.& Vo-Dinh， T， Analytica Chimica Acta(2004)，507,115-121 ;Herrmann， M，等，Lab-on-a-Chip (2006) 6， 555-560)。但是，这样的平台更繁琐和昂贵，并且使用的灵活性和方便性较低。 因此，本专利技术的目标是提供用于处理化学和/或生物学样品的的仪器和方法，其避免了上面讨论的缺点。 专利技术概述 本专利技术的第一个方面提供了用于在液滴中处理生物和/或化学样品的仪器。仪器包括处理室。处理室由储液器和固定构件所界定。处理室还适合于容纳介质。介质与液滴不混溶。此外，介质比液滴的液体具有更低的表面能。储液器由周壁和底部所界定。固定构件被排列在储液器内。固定构件含有表面。该表面的模式使得它含有至少一个预定的固定区域。该至少一个预定的固定区域具有比介质更高的表面能。此外，该至少一个预定的固定区域的表面能比固定构件有图案的表面(patterned surface)的相应其余表面更高。此外，该至少一个预定的固定区域在表面的平面上具有足够的宽度，以允许在介质中，液滴通过界面相互作用固定在至少一个预定的固定区域上。其余表面最多与和液滴不混溶的介质具有大致相同的表面能。 按照某些实施方案，介质是疏水性介质。疏水性介质与液滴不混溶，比液滴的液体具有更高的疏水性。这样的实施方案的固定构件包含疏水的表面。疏水表面的模式使得它含有至少一个预定的亲水性的、例如极性的固定区域。疏水表面中的该至少一个亲水性固定区域在表面的平面上具有足够的宽度，以允许在疏水介质中，液滴通过亲水-亲水(例如极性)相互作用固定在亲水区域上。其余的疏水表面最多与相应的疏水介质的疏水性相同。 按照某些实施方案，仪器包含具有多个上述预定固定区域的固定构件。因此，相应的固定构件界定了可独立控制的生物反应器的微阵列。 按照本专利技术的仪器的某些具体实施方案，处理室的固定构件可移除地安排在仪器中。固定构件可以通过例如可位于储液器顶部的仪器开口 ，从储液器中取出或插入到储液器中。 按照某些实施方案，仪器包含上部入口，例如开口。固定构件也可以通过该上部入口从储液器中取出或插入到储液器中。 本专利技术的第二个方面提供了用于将入口构件和/或盖子与第一个方面中仪器的储液器相连的装置。该装置包括第一个座(holder)和第二个座。第一个座被设计成容纳储液器。第二个座被设计成容纳入口构件和/或盖子。第一个和第二个座相契合，使得第二个座可以放置在第一个座的顶部。 第三个方面，本专利技术提供了对第一个方面中的仪器的储液器顶部上的分配器进行导向和/或定位的装置。仪器包含由开口限定的上部入口 (参见上文)。用于导向和/或定位分配器的装置设计成可以被仪器的上部开口接纳。 第四个方面，本专利技术提供了在液滴中处理生物和/或化学样品的方法。方法包括提供上述的仪器。方法还包括将介质放置在仪器中。由此使得包含在固定构件的有图案的表面中预定的固定区域，被介质完全覆盖。方法还包括提供液滴，并将液滴布置在包含在固定构件的有图案的表面中预定的固定区域上。由此，液滴通过界面相互作用被固定在所述预定的固定区域上。方法还包括对液滴中的生物和/或化学样品进行处理。 按照本专利技术的方法的某些实施方案，提供仪器可以包括提供装置，然后将其装配成上述的仪器。相应的装置可以包括由周壁和底部限定的储液器。储液器能够接受固定构件。固定构件可以设置在储液器中，由此形成了仪器的处理室。 按照本专利技术方法的某些实施方案，对生物和/或化学样品进行处理，包括漂洗或混合液滴，或添加或减去液体。为此，固定构件也可以从储液器中取出。当固定构件具有多个预定的固定区域时(见上文)，对于有图案的表面的每个单独的预定区域来说，漂洗、混合、添加或减去可以分开进行。因此，本专利技术的仪器和方法允许操作相应的固定构件——并因此也能对其上固定的相应样品进行操作，这可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理液滴中的生物和／或化学样品的仪器，仪器包含处理室，其中所述处理室由储液器和固定构件限定，其中处理室适合于容纳介质，其中所述介质（ｉ）与所述液滴不混溶，并且（ｉｉ）表面能比液滴的液体低；其中所述储液器由周壁和底部限定，并且其中所述固定构件（ｉ）安置在所述储液器内；并且（ｉｉ）包含表面，其中表面被形成图案，使得它包含至少一个预定的固定区域，其中（ａ）所述表面内的至少一个预定的固定区域（ｉ）比所述介质的表面能高，（ｉｉ）比其余表面的表面能高，并且（ｉｉｉ）在表面的平面内具有充分的表面能和充分的宽度，使得在所述介质中，液滴通过界面相互作用固定在至少一个预定的固定区域上，并且（ｂ）其余表面的表面能最多与所述介质大致相同。

【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：金南镕，应仪如，李丽，胡敏，李荣耀，邝劲豪，陆光裕，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]