形成受控单分子层的方法和装置制造方法及图纸

本文公开了用于形成单分子层的方法和装置，所述单分子层包括，例如一种或几种磷脂或胆固醇缀合的核酸。例如，该单分子层在包括疏水性材料的表面上或与其缔合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本文公开了用于形成单分子层的方法和装置，所述单分子层包括，例如一种或几种磷脂或胆固醇缀合的核酸。例如，该单分子层在包括疏水性材料的表面上或与其缔合。【专利说明】形成受控单分子层的方法和装置相关申请本申请要求2007年3月26日提交的美国临时申请号60/908，872的权益，其全部内容通过弓I用明确地并入本文。背景聚合物、生物材料及其他软性材料从基础和应用两种视角都具有日益提高的重要性。这些材料的应用范围从纳米尺度(例如生物分子材料和共聚中间相)到显微尺度(微电子学)到肉眼可见尺度(高性能结构复合物)。与材料开发密切关联的是应用的小型化，产生超小装置，例如用于非侵入性体内诊断以及化学和电化学处理的分子水平化学传感的生物医学微型机械。为实现该小型化，利用和开发了自组装方法，其导致了产生的纳米尺度结构和组分的高度受控方法。在这一点上，开发用于显微和纳米结构表面上的自组装生物分子(例如脂质、多肽、DNA和生物聚合物)的微槽和形成图案的表面仅仅只有不成功的尝试。高度定向和可变的尺寸，自组装被用作加工纳米和显微尺度无机/有机结构的模板；例如,纳米导线和纳米导管。在例如医药移植物和体内药物投递系统上存在对生物相容材料快速增加的需要。此外，为了获得对生物膜功能和生理方面的了解，需要研究支架脂质单、双和多分子层膜的化学和动态性能，而现有工具是不适合的。由于其应用表面灵敏技术诸如渐消场分光术(Watts, T.,H.Gaub, and H.McConnell, 1986.Nature, 320:179-181)的能力，具有利用固体表面缔合的平面膜的系统和方法可能是有益的。迄今为止，已有的大部分在磷脂膜上的研究都是使用通过Langmuir-Blodgett方法或囊泡融合制备的静态脂质层进行的,其缺乏对组装和分子组织过程的控制。大部分当代固定技术包括长的孵育周期、若干漂洗步骤和苛刻的化学处理步骤，使得固定系统的适用性复杂和冗长。因此，本领域存在对固定生物分子到表面的方法和技术的需要。概述本文公开了用于在固体基质上形成单分子层膜的方法和装置。更具体地说，本专利技术涉及纳米技术和纳米生物技术和固态-软性物质界面。本文描述了控制两亲分子或通常包括至少一个疏水性部分的分子的分子自组装的方法和技术以在主要具有疏水特性的固态表面和自组装或吸附的规定组合物单分子层之间产生规定界面。例如，单分子层可以包括一个或几个磷脂、DNA、肽、蛋白质(包括膜蛋白)、液晶或其混合物。本文描述的方法和系统适用于许多使用依赖自组装或自缔合的方法的范围和领域，例如在生物膜研究，以及在药物筛选、生物大分子分离和生物传感(包括SPR和QCM)中。因此，装置的几何形状可以设计和定制来提升可以用于例如在薄膜上的分离、反应和混合现象的特定功能性。作为进一步的例子，本文描述的方法和系统可以用于表面辅助的(二维的)超分子和大分子的组装和合成以及纳米尺度结构和装置的生产。通常，它形成二维微流控技术或薄膜流控技术平台的基础。根据一个方面本文公开了包括包含疏水性表面的基底的装置，其中该疏水性表面适宜具有至少一个疏水性部分的分子的定向缔合或附着和/或定向铺展。在一个实施方案中，疏水性表面包括或形成室、柱、二维表面(例如96,384或1536孔微量滴定板、石英晶体微量天平(Quartz CrystalMicrobalance,QCM)晶体、表面等离子体共振(Surface PlasmonResonance, SPR)、芯片、显微镜盖玻片、微流体芯片、夹层室(sandwichcell)或槽(例如,和/或从纳米到米尺寸的任何其它几何构型)的全部或一部分。在另一个实施方案中，疏水性表面包括SU-8、硬烤的(hard-baked) SU-8、疏水聚合物、玻璃、陶瓷、金属或液晶的一种或更多种。(其它具有SU-8类似性质的材料，或与水具有高接触角的材料)。在一个实施方案中,疏水性表面包括亚结构图案。在另一个实施方案中，亚结构包括在层中的穿孔、在层中的孔、在层上的柱或其它材料、小块，或固定的颗粒、膜、化学制品或分子。在一个实施方案中，层中的穿孔、层中的孔、层上的柱或其它材料、小块，或固定的颗粒、膜、化学制品，或分子包括对存在于薄膜中、周围溶液和/或周围空气、气体或真空的材料或化合物的催化、结合、化学吸附、物理吸附、(或其他反应)、或调节作用。在另一个实施方案中，亚结构以一种或更多种有序的(例如阵列的)或无序的方式排列，并且适合于被完全或部分地覆盖，或者被具有至少一个疏水性部分的分子的铺展膜围绕。在另一个实施方案中，疏水性表面适宜包括以下的过程:化学反应、表面辅助的合成步骤、催化过程、超分子自组装或基于亲合性的分离(例如，在固定在亚结构上或亚结构内的材料或反应物与铺展膜的活性组分之间可以实现)。在一个实施方案中，具有至少一个疏水性部分的分子包括一种或更多种磷脂、两亲性分子(例如洗涤剂)表面活性剂、蛋白质(例如膜蛋白、用疏水性部分修饰的蛋白质)、肽(例如长或短肽、用疏水性部分修饰的肽)、核酸、寡核苷酸(例如DNA、RNA和siRNA)、用疏水性部分(例如具有与疏水性表面形成强疏水作用的能力的上述所有的脂质尾部)修饰的分子。在一个实施方案中，具有至少一个疏水性部分的分子包括膜。 在另一个实施方案中，该膜包括液体、固体、液晶或凝胶中的一种或更多种。在一个实施方案中，装置进一步包括温度控制器。在一个实施方案中，温度控制器允许控制以致具有至少一个疏水性部分的分子的相变和铺展行为是可控的。在一个实施方案中，疏水性表面包括一种或更多种凸起或压印的几何图案(例如2D 和 3D)。根据一个方面本文公开了包括基底的装置，所述基底包含疏水性表面、较小疏水性的表面和具有至少一个疏水性部分的分子的膜，该膜至少部分覆盖和限于该疏水性表面。根据一个方面本文公开了包含基底的装置，所述基底包括具有在与之相关的极性(例如水性)环境中形成的薄膜单分子层表面的疏水性表面，其中该薄膜单分子层表面通过将磷脂脂质体置于疏水性表面上形成，其中该磷脂脂质体在置于疏水性表面上时铺展形成薄膜单分子层表面。在另一个实施方案中，薄膜单分子层进一步包括一种或更多种其它组分。在一个实施方案中，该进一步的组分包括其它脂质、膜蛋白、适于分配进膜的分子或颗粒(例如药物和染料)或与适于分配进膜的另一种分子缀合的分子和颗粒中的一种或更多种。在另一个实施方案中，该一种或更多种其它组分包括与疏水性部分(例如胆固醇)缀合的寡核苷酸(例如DNA)。根据一个方面本文公开了包括包含混合器的基底的装置，该混合器包括与混合区联系的第一和第二注射容器，其中该注射容器、第一和第二联系区和混合区包括适宜具有至少一个疏水性部分的分子的定向缔合或附着和/或定向铺展的疏水性表面。在一个实施方案中，基底进一步包括与混合区联系的一个或更多个其它注射容器。在一个实施方案中，基底进一步包括围绕疏水性表面的较小疏水性的表面。在另一个实施方案中，基底包括具有形成图案的SU_8(疏水性表面)和Ti/Au (较小疏水性)表面的金涂层玻璃。在一个实施方案中，装置进一步包括一个或更多个额外的混合器。在一个实施方案中，装置进一步包括与混合区联系的输入和废料槽以及到反应器(例如催化反应器和检测器)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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧·奥尔沃尔，奥尔多·杰索卡，伊尔贾·佐尔科斯，亚沃兹·厄坎，
申请(专利权)人：纳米系统公司，
类型：
国别省市：