RU2785680C2 - Flow cells - Google Patents
Flow cells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785680C2 RU2785680C2 RU2020141764A RU2020141764A RU2785680C2 RU 2785680 C2 RU2785680 C2 RU 2785680C2 RU 2020141764 A RU2020141764 A RU 2020141764A RU 2020141764 A RU2020141764 A RU 2020141764A RU 2785680 C2 RU2785680 C2 RU 2785680C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- porous molecular
- flow cell
- molecular network
- nanostructure
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims abstract description 53
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 111
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 17
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical group NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid Chemical group C=12C3=CC=C(C(O)=O)C2=C(C(O)=O)C=CC=1C1=CC=C(C(O)=O)C2=C1C3=CC=C2C(=O)O FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 11
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 11
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 10
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 3
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002106 nanomesh Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 58
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 49
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 39
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 36
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 23
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 23
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 21
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 21
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 15
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 15
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 14
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 14
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 13
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 13
- -1 2,6-diaminopyridyl fragments Chemical group 0.000 description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 8
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 description 7
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- ZPWOOKQUDFIEIX-UHFFFAOYSA-N cyclooctyne Chemical compound C1CCCC#CCC1 ZPWOOKQUDFIEIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 6
- JFNLZVQOOSMTJK-KNVOCYPGSA-N norbornene Chemical compound C1[C@@H]2CC[C@H]1C=C2 JFNLZVQOOSMTJK-KNVOCYPGSA-N 0.000 description 6
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108091093037 Peptide nucleic acid Proteins 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006352 cycloaddition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- 102100034343 Integrase Human genes 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010092799 RNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 4
- 150000002848 norbornenes Chemical class 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical class [H]O* 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 150000003536 tetrazoles Chemical class 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 2-deoxy-D-ribose Chemical group OC[C@@H](O)[C@@H](O)CC=O ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 102100029764 DNA-directed DNA/RNA polymerase mu Human genes 0.000 description 2
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 125000004419 alkynylene group Chemical group 0.000 description 2
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N azide group Chemical group [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000852 azido group Chemical group *N=[N+]=[N-] 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical class [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 2
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine Substances NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 description 2
- 150000007857 hydrazones Chemical class 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 2
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SQDFHQJTAWCFIB-UHFFFAOYSA-N n-methylidenehydroxylamine Chemical compound ON=C SQDFHQJTAWCFIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 125000000548 ribosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 2
- 229910021428 silicene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 125000005017 substituted alkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004905 tetrazines Chemical class 0.000 description 2
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URYYVOIYTNXXBN-OWOJBTEDSA-N trans-cyclooctene Chemical compound C1CCC\C=C\CC1 URYYVOIYTNXXBN-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- RPQOZSKWYNULKS-UHFFFAOYSA-N 1,2-dicarbamoylperylene-3,4-dicarboxylic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C2=C(C(O)=O)C(C(=N)O)=C(C(O)=N)C(C=3C4=C5C=CC=C4C=CC=3)=C2C5=C1 RPQOZSKWYNULKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLCVNBXWMQMKGJ-UHFFFAOYSA-N 2-(5-bicyclo[2.2.1]hept-2-enyl)ethyl-trimethoxysilane Chemical compound C1C2C(CC[Si](OC)(OC)OC)CC1C=C2 WLCVNBXWMQMKGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PHIYHIOQVWTXII-UHFFFAOYSA-N 3-amino-1-phenylpropan-1-ol Chemical compound NCCC(O)C1=CC=CC=C1 PHIYHIOQVWTXII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010017826 DNA Polymerase I Proteins 0.000 description 1
- 102000004594 DNA Polymerase I Human genes 0.000 description 1
- 108010071146 DNA Polymerase III Proteins 0.000 description 1
- 102000007528 DNA Polymerase III Human genes 0.000 description 1
- 108010014080 DNA Polymerase gamma Proteins 0.000 description 1
- 102000016903 DNA Polymerase gamma Human genes 0.000 description 1
- 108010025600 DNA polymerase iota Proteins 0.000 description 1
- 102100029765 DNA polymerase lambda Human genes 0.000 description 1
- 101710177421 DNA polymerase lambda Proteins 0.000 description 1
- 108010061914 DNA polymerase mu Proteins 0.000 description 1
- 108700036833 DNA polymerase zeta Proteins 0.000 description 1
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001137858 Euryarchaeota Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 241000193385 Geobacillus stearothermophilus Species 0.000 description 1
- 238000006736 Huisgen cycloaddition reaction Methods 0.000 description 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 230000006819 RNA synthesis Effects 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 108010017842 Telomerase Proteins 0.000 description 1
- DPOPAJRDYZGTIR-UHFFFAOYSA-N Tetrazine Chemical group C1=CN=NN=N1 DPOPAJRDYZGTIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- SIVKZPBURVINMX-UHFFFAOYSA-N bicyclo[3.3.1]non-4-ene Chemical compound C1CC=C2CCCC1C2 SIVKZPBURVINMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFHUIVOGLJUQID-UHFFFAOYSA-N bicyclo[4.2.1]non-5-ene Chemical compound C1CCC(C2)CCC2=C1 BFHUIVOGLJUQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NCQNMEMRZWQKGX-UHFFFAOYSA-N bicyclo[4.2.1]non-6-ene Chemical compound C1C2CC=C1CCCC2 NCQNMEMRZWQKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXRMUVNCLZHDOI-UHFFFAOYSA-N bicyclo[4.3.1]dec-6-ene Chemical compound C1C2=CCCC1CCCC2 TXRMUVNCLZHDOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDNSAFCVPAMWCJ-UHFFFAOYSA-N bicyclo[6.1.0]non-4-yne Chemical compound C1CC#CCCC2CC21 QDNSAFCVPAMWCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVMMVIBOOKKBOO-UHFFFAOYSA-N bicyclo[6.1.0]non-5-yne Chemical compound C1CCC#CCC2CC21 TVMMVIBOOKKBOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBTXYHVTBXDKLE-UHFFFAOYSA-N bicyclo[6.1.0]non-6-yne Chemical compound C1CCCC#CC2CC21 SBTXYHVTBXDKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012650 click reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000392 cycloalkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- ZXIJMRYMVAMXQP-UHFFFAOYSA-N cycloheptene Chemical compound C1CCC=CCC1 ZXIJMRYMVAMXQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BESIOWGPXPAVOS-OWOJBTEDSA-N cyclononene Chemical compound C1CCC\C=C\CCC1 BESIOWGPXPAVOS-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 238000003205 genotyping method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005597 hydrazone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000006713 insertion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 238000000813 microcontact printing Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012175 pyrosequencing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000007841 sequencing by ligation Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000002910 structure generation Methods 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 1
- 241001430294 unidentified retrovirus Species 0.000 description 1
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Перекрестные ссылки на родственные заявкиCross-references to related applications
Настоящая заявка претендует на полезный эффект предварительной патентной заявки US 62/715177, поданной 6 августа 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.This application claims the benefit of Provisional Patent Application US 62/715177, filed August 6, 2018, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Различные протоколы биологических или химических исследований включают проведение большого количества контролируемых реакций на локальных поверхностях подложек или внутри предустановленных реакционных камер. При этом определенные реакции можно наблюдать или обнаруживать, и последующее проведение анализа может позволить идентифицировать или определить свойства химических веществ, участвующих в реакции. В некоторых примерах при протекании контролируемых реакций генерируется флуоресценция, и, таким образом, для обнаружения может быть применена оптическая система. В других примерах при протекании контролируемых реакций изменяется заряд, проводимость или некоторое другое электрическое свойство, и, таким образом, для обнаружения может быть применена электронная система.Various biological or chemical research protocols involve conducting a large number of controlled reactions on local surfaces of substrates or inside pre-installed reaction chambers. In this case, certain reactions can be observed or detected, and subsequent analysis may allow the identification or determination of the properties of the chemicals involved in the reaction. In some examples, controlled reactions generate fluorescence and thus an optical system can be used for detection. In other examples, controlled reactions change charge, conductivity, or some other electrical property, and thus an electronic system can be used for detection.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Первый аспект настоящего изобретения относится к проточной ячейке. Проточная ячейка включает основу (англ. substrate); расположенную на основе селективно удаляемую пористую молекулярную сетку, определяющую открытые участки основы; и находящееся на поверхности химическое вещество (вещества, англ. surface chemistry) для секвенирования, расположенное на по меньшей мере некоторых из открытых участков, где находящееся на поверхности химическое вещество выбрано из группы, состоящей из: i) активированной подложки (англ. pad), полимерного слоя, присоединенного к активированной подложке, и праймера, присоединенного к полимерному слою; или ii) наноструктуры и фермента, присоединенного к наноструктуре.The first aspect of the present invention relates to a flow cell. The flow cell includes a substrate; located on the basis of a selectively removable porous molecular network that defines the open areas of the base; and a surface chemical for sequencing located on at least some of the exposed areas, where the surface chemical is selected from the group consisting of: i) an activated pad, a polymer layer attached to the activated substrate and a primer attached to the polymer layer; or ii) a nanostructure and an enzyme attached to the nanostructure.
В одном из примеров проточной ячейки селективно удаляемая пористая молекулярная сетка представляет собой планарную надмолекулярную (англ. supramolecular) сетку из амина и диимида. В одном из примеров амин представляет собой меламин или его аналог, и диимид представляет собой диимид перилентетракарбоновой кислоты или его аналог.In one example of a flow cell, the selectively removable porous molecular network is a planar supramolecular network of amine and diimide. In one example, the amine is melamine or an analogue thereof, and the diimide is perylenetetracarboxylic acid diimide or an analogue thereof.
В одном из примеров проточной ячейки находящееся на поверхности химическое вещество представляет собой ii) наноструктуру и фермент, присоединенный к наноструктуре, где в ii): наноструктура представляет собой электропроводящий канал, включающий материал, выбранный из группы, состоящей из проводника и полупроводника, и имеет геометрическую форму, выбранную из группы, состоящей из трубки, проволоки и полосы; и фермент представляет собой полимеразу. В одном из примеров одна полимераза присоединена к одной наноструктуре. В одном из примеров наноструктура соединена электрическим соединением с двумя электродами. Водном из примеров проточная ячейка дополнительно включает соединительный элемент, присоединяющий полимеразу к наноструктуре. В одном из примеров наноструктура выбрана из группы, состоящей из кремниевой нанопроволоки и углеродной нанотрубки.In one example of a flow cell, the surface chemical is ii) a nanostructure and an enzyme attached to the nanostructure, where in ii): the nanostructure is an electrically conductive channel comprising a material selected from the group consisting of a conductor and a semiconductor and has a geometric a shape selected from the group consisting of tube, wire and strip; and the enzyme is a polymerase. In one example, one polymerase is attached to one nanostructure. In one example, the nanostructure is electrically connected to two electrodes. In one example, the flow cell further includes a connector that attaches the polymerase to the nanostructure. In one example, the nanostructure is selected from the group consisting of silicon nanowire and carbon nanotube.
В одном из примеров проточной ячейки находящееся на поверхности химическое вещество представляет собой i) активированный слой, полимерный слой и праймер; где в i) полимерный слой представляет собой:In one example of a flow cell, the surface chemical is i) an activated layer, a polymer layer, and a primer; where in i) the polymer layer is:
где: R1 представляет собой Н или необязательно замещенный алкил; RA выбран из группы, состоящей из азидогруппы, необязательно замещенной аминогруппы, необязательно замещенного алкенила, необязательно замещенного гидразона, необязательно замещенного гидразина, карбоксила, гидроксигруппы, необязательно замещенного тетразола, необязательно замещенного тетразина, нитрилоксида, нитрона и тиола; каждый из R5, R6 и R8 независимо выбран из группы, состоящей из Н и необязательно замещенного алкила; каждая из групп -(СН2)р- может быть необязательно замещена; р представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50; n представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50000; и m представляет собой целое число, составляющее от 1 до 100000.where: R 1 represents H or optionally substituted alkyl; R A is selected from the group consisting of azido, optionally substituted amino, optionally substituted alkenyl, optionally substituted hydrazone, optionally substituted hydrazine, carboxyl, hydroxy, optionally substituted tetrazole, optionally substituted tetrazine, nitrile oxide, nitrone, and thiol; each of R 5 , R 6 and R 8 is independently selected from the group consisting of H and optionally substituted alkyl; each of the -(CH 2 ) p - groups may be optionally substituted; p is an integer from 1 to 50; n is an integer from 1 to 50000; and m is an integer from 1 to 100000.
Следует понимать, что любые признаки проточной ячейки, рассмотренные в настоящей работе, могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом и/или с образованием любой требуемой конфигурации.It should be understood that any features of the flow cell discussed in this work can be combined with each other in any desired manner and/or with the formation of any desired configuration.
Второй аспект настоящего изобретения относится к системе для секвенирования. Система для секвенирования включает съемную проточную ячейку, включающую: основу; расположенную на основе селективно удаляемую пористую молекулярную сетку, определяющую открытые участки основы; наноструктуру, присоединенную к каждому из открытых участков основы; фермент, присоединенный к по меньшей мере некоторым из наноструктур; и отверстия для впуска и выпуска текучих сред; резервуар для i) постоянного размещения съемной проточной ячейки или ii) для введения съемной проточной ячейки; и жидкостную систему (англ. fluidic system) для селективной подачи в съемную проточную ячейку деструктурирующего реагента (англ. de-patterning reagent) с целью удаления с основы селективно удаляемой пористой молекулярной сетки и для подачи в съемную проточную ячейку структурообразующего реагента (англ. patterning reagent) с целью нанесения новой (свежей) селективно удаляемой пористой молекулярной сетки на основу.The second aspect of the present invention relates to a system for sequencing. The sequencing system includes a removable flow cell including: a base; located on the base selectively removable porous molecular network that defines the open areas of the base; nanostructure attached to each of the open areas of the base; an enzyme attached to at least some of the nanostructures; and openings for inlet and outlet of fluids; a reservoir for i) permanently accommodating a removable flow cell or ii) for inserting a removable flow cell; and a fluidic system for selectively supplying a de-patterning reagent to a removable flow cell in order to remove a selectively removable porous molecular network from the base and to supply a patterning reagent to a removable flow cell ) in order to apply a new (fresh) selectively removable porous molecular network to the substrate.
В одном из примеров системы для секвенирования каждая из наноструктур представляет собой электропроводный канал, включающий материал, выбранный из группы, состоящей из проводника и полупроводника, и имеет геометрическую форму, выбранную из группы, состоящей из трубки, проволоки и полосы; и каждая из наноструктур доступна для индивидуальной электроадресации.In one example of a sequencing system, each of the nanostructures is an electrically conductive channel, including a material selected from the group consisting of a conductor and a semiconductor, and has a geometric shape selected from the group consisting of a tube, wire, and strip; and each of the nanostructures is available for individual electroaddressing.
В одном из примеров системы для секвенирования жидкостная система включает резервуар для картриджа для размещения картриджа с реагентами, включающего по меньшей мере деструктурирующий реагент и структурообразующий реагент. В некоторых примерах система для секвенирования дополнительно включает картридж с реагентами, и картридж с реагентами включает: систему для хранения текучих сред, включающую: резервуар для деструктурирующего реагента; деструктурирующий реагент, содержащийся в резервуаре для деструктурирующего реагента; резервуар для структурообразующего реагента, включающий два раздельных отделения; первый компонент структурообразующего реагента, содержащийся в первом из двух раздельных отделений, и второй компонент структурообразующего реагента, содержащийся во втором из двух раздельных отделений. В одном из примеров деструктурирующий реагент включает реагент-окислитель; первый компонент структурообразующего реагента представляет собой диимид перилентетракарбоновой кислоты или его аналог, и второй компонент структурообразующего реагента представляет собой меламин или его аналог. В одном из примеров реагент-окислитель выбран из группы, состоящей из перманганатов, перборатов, галогенов, перхлоратов и пероксидов.In one example of a sequencing system, the fluid system includes a cartridge reservoir for housing a reagent cartridge including at least a disruptive reagent and a structurant reagent. In some examples, the sequencing system further includes a reagent cartridge, and the reagent cartridge includes: a fluid storage system, including: a reservoir for a disruptive reagent; a destructuring agent contained in the destructuring agent reservoir; a structurant reservoir comprising two separate compartments; a first structurant component contained in a first of two separate compartments; and a second structurant component contained in a second of two separate compartments. In one example, the destructuring agent includes an oxidizing agent; the first structurant component is perylenetetracarboxylic acid diimide or an analog thereof, and the second structurant component is melamine or an analog thereof. In one example, the oxidizing agent is selected from the group consisting of permanganates, perborates, halogens, perchlorates, and peroxides.
Следует понимать, что любые признаки системы для секвенирования могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом. Кроме того, следует понимать, что любые комбинации признаков системы для секвенирования и/или проточной ячейки могут быть применены совместно и/или скомбинированы с любым из примеров, рассмотренных в настоящей работе.It should be understood that any features of the sequencing system may be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of the system for sequencing and/or flow cell can be used together and/or combined with any of the examples discussed in this work.
Третий аспект настоящего изобретения относится к способу. Способ включает образование закрытой трафаретом основы (закрытой маской основы, англ. masked substrate) посредством нанесения пористой молекулярной сетки на поверхность основы, на которой расположены наноструктуры, таким образом, что по меньшей мере часть каждой наноструктуры остается открытой; и воздействие на закрытую трафаретом основу раствором фермента, инертного по отношению к пористой молекулярной сетке, что приводит к селективному присоединению соответствующего фермента к по меньшей мере некоторым из открытых частей наноструктур.The third aspect of the present invention relates to a method. The method includes forming a masked substrate by applying a porous molecular network to the surface of the substrate on which the nanostructures are located, so that at least a portion of each nanostructure remains open; and exposing the screened substrate to an enzyme solution that is inert to the porous molecular network, resulting in selective attachment of the appropriate enzyme to at least some of the exposed portions of the nanostructures.
В одном из примеров этого способа нанесение пористой молекулярной сетки включает: нагревание насыщенной смеси диимида перилентетракарбоновой кислоты или его аналога и меламина или его аналога; осаждение насыщенной смеси на основу, к которой была присоединена нанопроволока; и охлаждение осажденной насыщенной смеси.In one example of this method, applying a porous molecular network includes: heating a saturated mixture of perylenetetracarboxylic acid diimide or an analogue thereof and melamine or an analogue thereof; depositing the saturated mixture on the substrate to which the nanowire was attached; and cooling the precipitated saturated mixture.
Следует понимать, что любые признаки этого способа могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом. Кроме того, следует понимать, что любые комбинации признаков этого способа и/или системы для секвенирования и/или проточной ячейки могут быть применены совместно и/или скомбинированы с любым из примеров, рассмотренных в настоящей работе.It should be understood that any features of this method may be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of this method and/or system for sequencing and/or flow cell can be used together and/or combined with any of the examples discussed in this work.
Четвертый аспект настоящего изобретения относится к другому способу. Этот способ включает нанесение на основу пористой молекулярной сетки для определения структуры (или паттерна (англ. pattern)) открытых участков основы; активацию открытых участков основы, приводящую к образованию активированных подложек; удаление пористой молекулярной сетки, в результате чего остаются неповрежденные активированные подложки, разделенные промежуточными участками основы; нанесение соответствующего полимерного слоя на каждую из активированных подложек; и прививку праймера на каждый из соответствующих полимерных слоев.The fourth aspect of the present invention relates to another method. This method includes applying a porous molecular network to the base to determine the structure (or pattern (English pattern)) of open areas of the base; activation of exposed areas of the base, leading to the formation of activated substrates; removing the porous molecular network, leaving undamaged activated substrates separated by intermediate regions of the substrate; applying an appropriate polymer layer to each of the activated substrates; and grafting a primer onto each of the respective polymer layers.
В одном из примеров этого способа удаление пористой молекулярной сетки включает воздействие на пористую молекулярную сетку реагентом-окислителем.In one example of this method, removing the porous molecular network includes exposing the porous molecular network to an oxidizing agent.
В одном из примеров этого способа нанесение пористой молекулярной сетки включает: нагревание насыщенной смеси диимида перилентетракарбоновой кислоты или его аналога и меламина или его аналога; осаждение насыщенной смеси на основу, к которой была присоединена нанопроволока; и охлаждение осажденной насыщенной смеси.In one example of this method, applying a porous molecular network includes: heating a saturated mixture of perylenetetracarboxylic acid diimide or an analogue thereof and melamine or an analogue thereof; depositing the saturated mixture on the substrate to which the nanowire was attached; and cooling the precipitated saturated mixture.
Следует понимать, что любые признаки этого способа могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом. Кроме того, следует понимать, что любые комбинации признаков этого способа и/или системы для секвенирования и/или проточной ячейки могут быть применены совместно, и/или скомбинированы с любым из примеров, рассмотренных в настоящей работе.It should be understood that any features of this method may be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of this method and/or system for sequencing and/or flow cell can be used together, and/or combined with any of the examples discussed in this work.
Также следует понимать, что любые признаки любого из способов и/или любой из систем для секвенирования и/или любой из проточных ячеек могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом, и/или могут быть скомбинированы с любым из примеров, рассмотренных в настоящей работе.It should also be understood that any features of any of the methods and/or any of the sequencing systems and/or any of the flow cells may be combined with each other in any desired manner, and/or may be combined with any of the examples discussed herein. .
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Признаки примеров осуществления настоящего изобретения станут более очевидными после рассмотрения приведенного ниже подробного описания с учетом фигур, в которых подобные числовые обозначения относятся к подобным, но, возможно, неидентичным компонентам. Для краткости числовые обозначения или признаки, имеющие функции, описанные ранее, могут быть описаны или могут быть не описаны при описании других фигур, на которых они изображены.Features of the exemplary embodiments of the present invention will become more apparent upon consideration of the following detailed description in conjunction with the figures, in which like reference numerals refer to similar but possibly not identical components. For brevity, numerals or features having the functions previously described may or may not be described in the description of other figures in which they are depicted.
На Фиг. 1А и 1В схематично представлены виды сверху примера способа получения примера проточной ячейки, рассмотренной в настоящей работе;On FIG. 1A and 1B are schematic plan views of an exemplary process for preparing an example flow cell discussed in this paper;
На Фиг. 2 представлен вид проточной ячейки в разрезе вдоль линии 2-2, показанной на Фиг. 1В;On FIG. 2 is a sectional view of the flow cell along line 2-2 shown in FIG. 1B;
На Фиг. 3А представлена блок-схема другого примера способа, рассмотренного в настоящей работе;On FIG. 3A is a block diagram of another example of the method discussed in this paper;
На Фиг. 3В представлен вид в разрезе одного из примеров проточной ячейки, полученной способом, показанным на Фиг. 3А;On FIG. 3B is a sectional view of one example of a flow cell obtained by the method shown in FIG. 3A;
На Фиг. 4 представлена блок-схема другого примера способа, рассмотренного в настоящей работе;On FIG. 4 is a block diagram of another example of the method discussed in this paper;
На Фиг. 5А-5С схематично представлены виды сверху примера способа, показанного на Фиг. 4;On FIG. 5A-5C are schematic plan views of an example of the method shown in FIG. 4;
На Фиг. 6 представлен вид в разрезе вдоль линии 6-6, показанной на Фиг. 5С, за исключением того, что пористая молекулярная сетка, показанная на Фиг. 6, отличается от примера, показанного на Фиг. 5С; иOn FIG. 6 is a sectional view along the line 6-6 shown in FIG. 5C, except that the porous molecular network shown in FIG. 6 is different from the example shown in FIG. 5C; and
На Фиг. 7 показано аксонометрическое изображение части одного из примеров системы для секвенирования, рассмотренной в настоящей работе.On FIG. 7 shows a perspective view of a portion of one example of the sequencing system discussed in this paper.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
В примерах, рассмотренных в настоящей работе, создание нанометрической структуры возможно благодаря применению пористой молекулярной сетки. Пористая молекулярная сетка самособирается на поверхности основы и образует структуру, которая оставляет открытыми i) части нижележащей основы или ii) наноструктуры, предварительно нанесенные на основу. Чрезвычайно гидрофобная пористая молекулярная сетка закрывает по меньшей мере практически всю оставшуюся поверхность основы и, таким образом, на поверхности основы образуется трафарет (маска, англ. mask). Этот трафарет может минимизировать и в некоторых случаях даже полностью исключать присоединение наносимого впоследствии на поверхность химического вещества, но не предотвращает присоединение наносимого впоследствии на поверхность химического вещества i) к открытым частям нижележащей основы или ii) к открытым наноструктурам. Таким образом, пористая молекулярная сетка позволяет производить функционализацию только требуемых участков.In the examples considered in this work, the creation of a nanometric structure is possible due to the use of a porous molecular network. The porous molecular network self-assembles on the substrate surface and forms a structure that exposes i) portions of the underlying substrate or ii) nanostructures previously applied to the substrate. The extremely hydrophobic porous molecular network covers at least substantially the entire remaining surface of the substrate and thus forms a stencil (mask) on the surface of the substrate. This stencil may minimize and in some cases even completely eliminate the attachment of the subsequently applied chemical to the surface, but does not prevent the attachment of the subsequently applied chemical to i) exposed portions of the underlying substrate or ii) exposed nanostructures. Thus, the porous molecular network allows functionalization of only the required areas.
Пористая молекулярная сетка также легко удаляется с поверхности основы в мягких условиях, которые не оказывают негативного влияния на наносимые на поверхность химические вещества.The porous molecular network is also easily removed from the surface of the substrate under mild conditions that do not adversely affect the chemicals applied to the surface.
В некоторых примерах, рассмотренных в настоящей работе, пористая молекулярная сетка также может оставаться на поверхности основы при проведении секвенирования. В этих примерах чрезвычайно гидрофобная пористая молекулярная сетка может способствовать усилению взаимодействия между вводимыми реагентами и находящимся на поверхности химическим веществом.In some of the examples discussed in this work, the porous molecular network can also remain on the surface of the support during sequencing. In these examples, an extremely hydrophobic porous molecular network can enhance the interaction between the injected reagents and the surface chemical.
Следует понимать, что, если не указано иное, то используемые в настоящем описании термины имеют свои обычные значения, известные в соответствующей области техники. Некоторые используемые в настоящем описании термины и их значения приведены ниже.It should be understood that, unless otherwise indicated, the terms used in the present description have their usual meanings known in the relevant field of technology. Some of the terms used in the present description and their meanings are given below.
Формы единственного числа включают множественное число, если из контекста не ясно иное.The singular forms include the plural unless the context makes it clear otherwise.
Термины "включающий", "содержащий" и различные формы этих терминов синонимичны по отношению друг к другу и имеют одинаково широкое значение.The terms "comprising", "comprising" and various forms of these terms are synonymous with each other and have the same broad meaning.
Термины "верх", "низ", "верхний", "нижний", "на" и т.д. используются в настоящей работе для описания проточной ячейки и/или различных компонентов проточной ячейки. Следует понимать, что такие обозначения направления не относятся к специальной ориентации, а применяются для обозначения ориентации компонентов относительно друг друга. Применение обозначений направления не должно рассматриваться как ограничение примеров, рассмотренных в настоящем описании, какой-либо конкретной ориентацией (ориентациями).The terms "top", "bottom", "top", "bottom", "on", etc. are used in this work to describe the flow cell and/or the various components of the flow cell. It should be understood that such direction designations do not refer to a specific orientation, but are used to indicate the orientation of components relative to each other. The use of directional designations should not be construed as limiting the examples discussed herein to any particular orientation(s).
Используемый в настоящем описании термин "присоединенный" означает состояние двух предметов, которые объединены, скреплены, склеены, соединены или прикреплены друг к другу. Например, нуклеиновая кислота может быть химически присоединена к полимерному покрытию ковалентной или нековалентной связью. Ковалентная связь характеризуется обобществлением пары электронов совокупностью атомов. Нековалентная связь представляет собой физическую связь, которая не включает обобществление пар электронов и может включать, например, водородные связи, ионные связи, ван дер Ваальсовы силы, гидрофильные взаимодействия и гидрофобные взаимодействия.Used in the present description, the term "attached" means the state of two items that are combined, fastened, glued, connected or attached to each other. For example, the nucleic acid may be chemically attached to the polymeric coating by a covalent or non-covalent bond. A covalent bond is characterized by the socialization of a pair of electrons by a set of atoms. A non-covalent bond is a physical bond that does not involve the sharing of electron pairs and may include, for example, hydrogen bonds, ionic bonds, van der Waals forces, hydrophilic interactions, and hydrophobic interactions.
Используемый в настоящем описании термин "проточная ячейка" означает емкость, включающую камеру (т.е. проточный канал), в которой может быть проведена реакция, впускное отверстие для подачи реагента (реагентов) в камеру и выпускное отверстие для удаления реагента (реагентов) из камеры. В некоторых примерах камера позволяет наблюдать протекание реакции в камере. Например, камера может включать одну или более прозрачных поверхностей, через которые может быть произведено оптическое обнаружение массивов, оптически меченых молекул или подобных элементов, находящихся в углублении. В другом примере камера/проточный канал может включать электронную схему, которая позволяет регистрировать электрические сигналы.As used herein, the term "flow cell" means a container including a chamber (i.e., a flow channel) in which a reaction can be carried out, an inlet for supplying a reagent(s) to the chamber, and an outlet for removing the reagent(s) from the cameras. In some examples, the camera allows you to observe the progress of the reaction in the chamber. For example, the camera may include one or more transparent surfaces through which optical detection of arrays, optically labeled molecules, or the like located in the recess can be made. In another example, the camera/flow channel may include electronic circuitry that allows electrical signals to be detected.
Используемый в настоящем описании термин "осаждение" относится к любой подходящей методике нанесения, которая может быть выполнена вручную или может быть автоматизированной, и ее применение приводит к модификации свойств поверхности. Обычно осаждение может быть выполнено с применением методик осаждения из газовой фазы, методик нанесения покрытия, методик прививки или подобных методик. Некоторые конкретные примеры включают химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ), нанесение покрытия распылением (например, нанесение покрытия ультразвуковым распылением), нанесение покрытия центрифугированием, нанесение покрытия маканием или погружением, нанесение покрытия ножевым устройством, нанесение покрытия распределением раствора, нанесение покрытия непрерывным потоком, аэрозольной печатью, трафаретной печатью, микроконтактной печатью, струйной печатью или подобными способами.As used herein, the term "deposition" refers to any suitable deposition technique, which may be manual or automated, and its application results in a modification of surface properties. Typically, the deposition can be performed using vapor deposition techniques, coating techniques, grafting techniques, or similar techniques. Some specific examples include chemical vapor deposition (CVD), spray coating (e.g., ultrasonic spray coating), spin coating, dip or dip coating, blade coating, solution distribution coating, continuous flow coating, by spray printing, screen printing, microcontact printing, inkjet printing, or the like.
Используемый в настоящем описании термин "нуклеотид" включает азотсодержащее гетероциклическое основание, сахар и одну или более фосфатных групп. Нуклеотиды представляют собой мономерные единицы последовательности нуклеиновой кислоты. В РНК сахар представляет собой рибозу, и в ДНК сахар представляет собой дезоксирибозу, т.е. сахар, не имеющий гидроксильной группы, которая присутствует в положении 2' рибозы. Азотсодержащее гетероциклическое основание (т.е. нуклеиновое основание) может представлять собой пуриновое основание или пиримидиновое основание. Пуриновые основания включают аденин (А) и гуанин (G) и их модифицированные производные или аналоги. Пиримидиновые основания включают цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U) и их модифицированные производные или аналоги. Атом С-1 дезоксирибозы связан с N-1 пиримидна или N-9 пурина. В аналоге нуклеиновой кислоты могут быть изменены как фосфатная основная цепь, так и сахар или нуклеиновое основание. Примеры аналогов нуклеиновых кислот включают, например, универсальные основания или аналоги, имеющие аналогичную фосфат-сахарную основную цепь, такие как пептид-нуклеиновые кислоты (англ. peptide nucleic acid, сокращенно PNA).As used herein, the term "nucleotide" includes a nitrogen-containing heterocyclic base, a sugar, and one or more phosphate groups. Nucleotides are the monomeric units of a nucleic acid sequence. In RNA, the sugar is ribose, and in DNA, the sugar is deoxyribose, i.e. a sugar that does not have a hydroxyl group that is present at the 2' position of the ribose. The nitrogen-containing heterocyclic base (ie, nucleic base) may be a purine base or a pyrimidine base. Purine bases include adenine (A) and guanine (G) and modified derivatives or analogues thereof. Pyrimidine bases include cytosine (C), thymine (T), and uracil (U) and modified derivatives or analogs thereof. The C-1 atom of deoxyribose is linked to the N-1 of the pyrimidine or N-9 of the purine. In the nucleic acid analog, both the phosphate backbone and the sugar or nucleic base can be changed. Examples of nucleic acid analogs include, for example, universal bases or analogs having a similar phosphate-sugar backbone, such as peptide nucleic acids (PNA for short).
Используемый в настоящем описании термин "праймер" означает одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты (например, одноцепочечную ДНК или одноцепочечную РНК). Некоторые праймеры, которые могут быть названы праймерами амплификации, служат начальной точкой для матричной амплификации и генерации кластеров. Другие праймеры, которые могут быть названы праймерами секвенирования, служат начальной точкой для синтеза ДНК или РНК. Конец 5', например, праймера амплификации, может быть модифицирован для проведения реакции присоединения к функциональной группе полимерного покрытия. Длина праймера может составлять любое количество оснований, и праймер может включать различные не встречающиеся в природе нуклеотиды. В одном из примеров праймер секвенирования представляет собой короткую цепочку, включающую от 10 до 60 оснований или от 20 до 40 оснований.Used in the present description, the term "primer" means a single-stranded nucleic acid sequence (for example, single-stranded DNA or single-stranded RNA). Some primers, which may be referred to as amplification primers, serve as the starting point for template amplification and cluster generation. Other primers, which may be referred to as sequencing primers, serve as the starting point for DNA or RNA synthesis. The 5' end of, for example, the amplification primer can be modified to carry out an addition reaction to the functional group of the polymer coating. The primer may be any number of bases in length, and the primer may include various non-naturally occurring nucleotides. In one example, the sequencing primer is a short chain of 10 to 60 bases or 20 to 40 bases.
Термин "основа" означает носитель, на котором могут быть расположены различные компоненты проточной ячейки. Носитель может представлять собой многослойную пластину, панель, прямоугольный лист, матрицу или иметь любую другую подходящую конфигурацию. Носитель обычно жесткий и нерастворим в водной жидкости. Носитель может быть инертным по отношению к химическим веществам, применяемым для модификации углублений. Например, носитель может быть инертным по отношению к химическим веществам, применяемым для образования блок-сополимера, для присоединения праймера (праймеров) и т.д. Примеры подходящих носителей будут дополнительно рассмотрены ниже.The term "substrate" means a support on which the various components of the flow cell can be placed. The carrier may be a laminated plate, panel, rectangular sheet, matrix, or any other suitable configuration. The carrier is usually rigid and insoluble in an aqueous liquid. The carrier may be inert to the chemicals used to modify the recesses. For example, the carrier may be inert to the chemicals used to form the block copolymer, to attach the primer(s), and so on. Examples of suitable carriers will be discussed further below.
Используемый в настоящем описании термин "находящееся на поверхности (наносимое на поверхность) химическое вещество (вещества)" в некоторых аспектах относится к активированной подложке, полимерному слою, присоединенному к активированной подложке, и к праймеру (праймерам), присоединенному к по меньшей мере части полимерного слоя. В других аспектах термин "находящееся на поверхности химическое вещество" относится к наноструктуре и ферменту, присоединенному к наноструктуре.Used in the present description, the term "surfaced (applied to the surface) chemical substance (substances)" in some aspects refers to the activated substrate, the polymer layer attached to the activated substrate, and the primer (primers) attached to at least part of the polymer layer. In other aspects, the term "surface chemical" refers to a nanostructure and an enzyme attached to the nanostructure.
Пористая молекулярная сеткаporous molecular network
В примерах, рассмотренных в настоящей работе, пористая молекулярная сетка представляет собой планарную надмолекулярную сетку из амина и диимида. Выбранные амин и диимид более предпочтительно образуют межмолекулярные водородные связи между разноименными молекулами, а не межмолекулярные водородные связи между одноименными молекулами. Ниже представлен пример межмолекулярного водородного связывания между меламином и диимидом перилентетракарбоновой кислоты (англ. perylene tetra-carboxylic di-imide, сокращенно PTCDI):In the examples considered in this work, the porous molecular network is a planar supramolecular network of amine and diimide. The selected amine and diimide more preferably form intermolecular hydrogen bonds between dissimilar molecules rather than intermolecular hydrogen bonds between like molecules. Below is an example of intermolecular hydrogen bonding between melamine and perylene tetra-carboxylic di-imide (PTCDI for short):
Как показано на изображении выше, между этими молекулами образуются три водородные связи. Меламин включает три функциональные единицы (H2N-C-N-C-NH2), которые могут участвовать в образовании сетки, связанной водородными связями, и диимид перилентетракарбоновой кислоты включает две функциональные единицы (O=CR-NR-CR=O), которые участвуют в образовании сетки, связанной водородными связями. Симметрия третьего и второго порядка, соответственно, меламина и диимида перилентетракарбоновой кислоты приводит к образованию гексагональной сетки, показанной, например на Фиг. 1А. Бимолекулярная сборка этих молекул определяет паттерн сетки (например, гексагональной сетки, показанной на Фиг. 1А) и приводит к образованию пор (например, в центре каждого шестиугольника, показанного на Фиг. 1А), которые определены контурами образованного паттерна.As shown in the image above, three hydrogen bonds form between these molecules. Melamine includes three functional units (H 2 NCNC-NH 2 ) that can participate in the formation of a hydrogen bond network, and perylenetetracarboxylic acid diimide includes two functional units (O=CR-NR-CR=O) that participate in the formation of a network linked by hydrogen bonds. The symmetry of the third and second order, respectively, of melamine and perylenetetracarboxylic acid diimide results in the formation of a hexagonal network, shown for example in FIG. 1A. The bimolecular assembly of these molecules defines the grid pattern (eg, the hexagonal grid shown in Fig. 1A) and results in the formation of pores (eg, at the center of each hexagon shown in Fig. 1A) that are defined by the contours of the pattern formed.
Наличие множества доноров и/или акцепторов водородных связей позволяет образовывать двухмерную сетку на поверхности основы. Таким образом, несмотря на то, что меламин и FTCDI являются двумя примерами молекул, которые могут образовывать пористую молекулярную сетку, следует понимать, что для образования структур, имеющих паттерн другой геометрии, могут быть применены другие комбинации амина и диимида. Например, применение молекулы амина, содержащей четыре функциональные единицы меламина (H2N-C-N-C-NH2) и ось симметрии четвертого порядка, позволяет конструировать прямоугольные, например, квадратные поры, вместо гексагональных пор, получающихся при применении FTCDI и меламина. Это позволяет конструировать размер пор посредством правильного выбора составляющих молекул, из которых сформирована молекулярную сетка.The presence of a plurality of donors and/or acceptors of hydrogen bonds allows the formation of a two-dimensional network on the surface of the substrate. Thus, while melamine and FTCDI are two examples of molecules that can form a porous molecular network, it should be understood that other combinations of amine and diimide can be used to form structures having a different geometry pattern. For example, the use of an amine molecule containing four functional units of melamine (H 2 NCNC-NH 2 ) and a 4th order axis of symmetry allows the design of rectangular, eg square pores, instead of the hexagonal pores obtained with FTCDI and melamine. This allows the design of the pore size through the correct selection of the constituent molecules from which the molecular network is formed.
Примеры подходящих аминов включают меламин:Examples of suitable amines include melamine:
или его аналоги. Аналоги меламина включают по меньшей мере функциональную единицу (H2N-C-N-C-NH2), которая вместе с диимидом участвует в образовании связанной водородными связями сетки. Один из примеров аналога меламина включает 4,4',4'-(1,3,5-бензолтриил)трис-2,6-пиридиндиамин:or its analogues. Melamine analogues include at least a functional unit (H 2 NCNC-NH 2 ), which, together with the diimide, participates in the formation of a hydrogen bonded network. One example of a melamine analog includes 4,4',4'-(1,3,5-benzenetriyl)tris-2,6-pyridinediamine:
а также его варианты. В одном из возможных вариантов центральное бензольное кольцо замещено другой ароматической или другой циклической системой, которая позволяет присоединять другое количество (отличное от 3), например, 2 или 4, 2,6-диаминопиридильных фрагментов (или других фрагментов, содержащих H2N-C-N-C-NH2). В некоторых вариантах между центральной структурой и боковыми 2,6-диаминопиридильными фрагментами (или другими фрагментами, содержащими H2N-C-N-C-NH2) могут быть расположены одно или более разделительных звеньев, таких как алкиниленовые, бис(алкиниленовые) или ариленовые дирадикалы. Другой пример аналога меламина включает:as well as its options. In one possible embodiment, the central benzene ring is substituted with another aromatic or other cyclic system that allows the addition of another number (other than 3), for example, 2 or 4, 2,6-diaminopyridyl fragments (or other fragments containing H 2 NCNC-NH 2 ). In some embodiments, one or more separating units, such as alkynylene, bis(alkynylene), or arylene diradicals, may be located between the central structure and
который включает четыре фрагмента H2N-C-N-C-NH2. Несмотря на то, что здесь описаны некоторые аналоги меламина, полагают, что также могут быть применены другие ароматические амины или неароматические сопряженные амины, при условии, что выбранный амин предпочтительно образует межмолекулярные водородные связи с выбранным диимидом.which includes four H 2 NCNC-NH 2 fragments. Although some analogues of melamine are described here, it is believed that other aromatic amines or non-aromatic conjugated amines may also be used, provided that the chosen amine preferably forms intermolecular hydrogen bonds with the chosen diimide.
Примеры подходящих диимидов включают диимид перилентетракарбоновой кислоты (PTCDI):Examples of suitable diimides include perylenetetracarboxylic acid diimide (PTCDI):
или его аналоги Аналоги PTCDI включают по меньшей мере две диимидных функциональных единицы (O=CR-NR-CR=O), которые участвуют в образовании водородных связей с молекулами амина с образованием сетки.or its analogs PTCDI analogs include at least two diimide functional units (O=CR-NR-CR=O) that participate in the formation of hydrogen bonds with amine molecules to form a network.
Пример аналога PTCDI включает:An example of a PTCDI analog includes:
Полагают, что в качестве аналога PTCDI могут быть применены любые из следующих ароматических фрагментов после их превращения в диимид:It is believed that any of the following aromatic moieties can be used as a PTCDI analog after they have been converted to the diimide:
Пористая молекулярная сетка может быть заранее собрана в растворе и затем осаждена на нужную поверхность основы. Поскольку молекулы способны к самосборке с образованием надмолекулярной структуры, раствор не включает никаких реагентов (например, катализатора), кроме растворителя и двух компонентов, составляющих получаемую матрицу/сетку. Примеры растворителя включают диметилсупьфоксид (ДМСО) и диметилформамид (ДМФА). Могут быть выбраны другие растворители, выбор которых может частично зависеть от типа двух компонентов, составляющих получаемую матрицу/сетку.The porous molecular network can be pre-assembled in solution and then deposited onto the desired substrate surface. Since the molecules are capable of self-assembly with the formation of a supramolecular structure, the solution does not include any reagents (for example, a catalyst), except for the solvent and the two components that make up the resulting matrix/network. Examples of the solvent include dimethylsulfoxide (DMSO) and dimethylformamide (DMF). Other solvents may be chosen, the choice of which may depend in part on the type of the two components that make up the resulting matrix/network.
Собранная пористая молекулярная сетка может образовываться в растворе по достижении термодинамического равновесия. Один из способов достижения термодинамического равновесия состоит в нагревании насыщенной смеси диимида перилентетракарбоновой кислоты или его аналога и меламина или его аналога. Насыщенная смесь включает диимид перилентетракарбоновой кислоты или его аналог и меламин или его аналог в подходящем стехиометрическом отношении (молярном отношении). В одном из примеров диимид и амин присутствуют в молярном отношении 1:1. Однако стехиометрическое отношение зависит от типа выбранных молекул и их сродства к поверхности конкретной основы. Если одна из молекул имеет более высокое сродство к поверхности основы, то количество этой молекулы в растворе может составлять менее количества другой молекулы в растворе.The assembled porous molecular network can form in solution upon reaching thermodynamic equilibrium. One way to achieve thermodynamic equilibrium is to heat a saturated mixture of perylenetetracarboxylic acid diimide or an analogue thereof and melamine or an analogue thereof. The rich mixture comprises perylenetetracarboxylic acid diimide or an analogue thereof and melamine or an analogue thereof in a suitable stoichiometric ratio (molar ratio). In one example, the diimide and amine are present in a 1:1 molar ratio. However, the stoichiometric ratio depends on the type of molecules chosen and their affinity for the surface of a particular substrate. If one of the molecules has a higher affinity for the substrate surface, then the amount of this molecule in solution may be less than the amount of the other molecule in solution.
Температура, до которой нагревают раствор, частично зависит от типа двух составляющих раствора. В одном из примеров нагревание производят до температуры, составляющей от приблизительно 51°С (~325 K) до приблизительно 127°С (~400K).The temperature to which the solution is heated depends in part on the type of the two constituents of the solution. In one example, heating is performed to a temperature of from about 51°C (~325 K) to about 127°C (~400K).
Затем нагретая насыщенная смесь может быть осаждена на основу (например, любым из способов, рассмотренных в настоящей работе) и охлаждена. Охлаждение может произведено медленно, например, со скоростью, составляющей до приблизительно 10°С в минуту. В одном из примеров скорость охлаждения составляет от приблизительно 0,1°С в минуту до приблизительно 10°С в минуту. В другом примере скорость охлаждения составляет от приблизительно 0,5°С в минуту до приблизительно 5°С в минуту. В другом примере скорость охлаждения составляет приблизительно 1°С в минуту.Then the heated saturated mixture can be deposited on the substrate (for example, by any of the methods discussed in this paper) and cooled. Cooling can be done slowly, for example at a rate of up to about 10° C. per minute. In one example, the cooling rate is from about 0.1°C per minute to about 10°C per minute. In another example, the cooling rate is from about 0.5°C per minute to about 5°C per minute. In another example, the cooling rate is approximately 1°C per minute.
Пористая молекулярная сетка, образующаяся на поверхности основы, представляет собой нереакционноспособную пи-(π)-систему. В одном из примеров система этого типа по существу химически инертна и, таким образом, не будет реагировать с некоторыми реагентами и/или подвергаться активации, применяемой с целью функционализации поверхности основы, имеющей нанесенное на нее химическое вещество; таким образом, система этого типа успешно пассивирует поверхность основы, на которую она нанесена. Частично благодаря такой пассивирующей способности пористая молекулярная сетка может быть применена в качестве паттерна для селективной функционализации поверхности основы с находящимся на поверхности химическим веществом. Примеры возможного применения пористой молекулярной сетки в создании структуры различных проточных ячеек более подробно рассмотрены ниже.The porous molecular network formed on the substrate surface is a non-reactive pi-(π)-system. In one example, this type of system is essentially chemically inert and thus will not react with certain reagents and/or undergo activation used to functionalize the surface of a substrate having a chemical deposited thereon; thus, this type of system successfully passivates the surface of the substrate to which it is applied. Due in part to this passivating ability, a porous molecular network can be used as a pattern for selectively functionalizing the surface of a substrate with a chemical present on the surface. Examples of the possible use of a porous molecular network in creating the structure of various flow cells are discussed in more detail below.
Кроме того, нереакционноспособная пи-(π)-система пористой молекулярной сетки означает, что пористая молекулярная сетка не присоединена ковалентной связью к нижележащей поверхности основы. Таким образом, пористая молекулярная сетка при необходимости может быть легко удалена с поверхности основы. Для удаления пористой молекулярной сетки может быть применен реагент с более высоким сродством к диимидному фрагменту, чем к самой поверхности основы. Присутствие такого реагента сдвигает термодинамическое равновесие, и пористая молекулярная сетка десорбируется с поверхности основы. Примеры удаляющих реагентов включают реагент-окислитель, который может окислять циклический фрагмент диимида. Окисленный диимид имеет неплоскую структуру и легко десорбируется с поверхности основы. Подходящие реагенты-окислители выбирают из группы, состоящей из перманганатов, перборатов, галогенов, перхлоратов и пероксидов. Примеры вариантов удаления пористой молекулярной сетки более подробно рассмотрены ниже.In addition, the non-reactive pi-(π)-system of the porous molecular network means that the porous molecular network is not covalently attached to the underlying surface of the support. Thus, the porous molecular network, if necessary, can be easily removed from the surface of the substrate. To remove the porous molecular network, a reagent with a higher affinity for the diimide moiety than for the substrate surface itself can be used. The presence of such a reagent shifts the thermodynamic equilibrium, and the porous molecular network is desorbed from the substrate surface. Examples of removing reagents include an oxidizing reagent that can oxidize the cyclic diimide moiety. The oxidized diimide has a nonplanar structure and is easily desorbed from the base surface. Suitable oxidizing agents are selected from the group consisting of permanganates, perborates, halogens, perchlorates and peroxides. Examples of porous molecular network removal options are discussed in more detail below.
Проточная ячейка для оптического обнаруженияFlow cell for optical detection
В одном из примеров, рассмотренных в настоящей работе, проточная ячейка включает основу; расположенную на основе селективно удаляемую пористую молекулярную сетку, определяющую открытые участки основы; и находящиеся на поверхности химические вещества для секвенирования, расположенные на по меньшей мере некоторых из открытых участков, где находящиеся на поверхности химические вещества включают активированный слой, полимерный слой, присоединенный к активированному слою, и праймер, присоединенный к полимерному слою.In one of the examples discussed in this work, the flow cell includes a base; located on the basis of a selectively removable porous molecular network that defines the open areas of the base; and surface sequencing chemicals located in at least some of the exposed areas, where the surface chemicals include an activated layer, a polymer layer attached to the activated layer, and a primer attached to the polymer layer.
Один из примеров способа получения такой проточной ячейки схематично представлен на Фиг. 1А и Фиг. 1В. Способ включает нанесение пористой молекулярной сетки 14 на основу 12 для определения паттерна открытых участков 18 основы (Фиг. 1А); и образование поверхностного химического вещества 20 на по меньшей мере некоторых из открытых участков 18 основы (Фиг. 1В). Как показано на Фиг. 2, в этом примере способа образование на поверхности химического вещества 20 включает активацию открытых участков 18 основы с образованием активированных подложек 22; нанесение соответствующего полимерного слоя 24 на каждую из активированных подложек; и прививку праймера 26 на каждый из соответствующих полимерных слоев 24.One example of a method for producing such a flow cell is shown schematically in FIG. 1A and Fig. 1B. The method includes applying a porous
На Фиг. 1А схематично представлен вид сверху основы 12, на которой самособрана пористая молекулярная сетка 14.On FIG. 1A is a schematic plan view of a
Примеры подходящих основ 12 включают эпоксисилоксан, стекло и модифицированное или функционализированное стекло, полимеры (включающие акриловые полимеры, полистирол и сополимеры стирола и других материалов, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретаны, политетрафторэтилен (такой как TEFLON®, поставляемый Chemours), циклические олефины/циклоолефиновые полимеры (англ. cycloolefin polymer, сокращенно СОР) (такие как ZEONOR®, поставляемый Zeon), полиимиды и т.д.), нейлон, керамические материалы/керамические оксиды, оксид кремния, плавленый оксид кремния или материалы на основе оксида кремния, силикат алюминия, кремний и модифицированный кремний (например, легированный бором р+ кремний), нитрид кремния (Si3N4), оксид кремния (SiO2), пентоксид тантала (TaO5) или другой оксид (оксиды) тантала (ТаОх), оксид гафния (HaO2), углерод, металлы, неорганические стекла или подобные материалы. Носитель также может быть изготовлен из стекла или кремния и иметь на поверхности слой покрытия из оксида тантала или другого керамического оксида.Examples of
В одном из примеров диаметр основы 12 может составлять от приблизительно 2 мм до приблизительно 300 мм, или основа 12 может представлять собой прямоугольный лист или панель, наибольший размер которой составляет до приблизительно 10 футов (~ 3 метра). В одном из примеров основа представляет собой многослойную пластину, диаметр которой составляет от приблизительно 200 мм до приблизительно 300 мм. В другом примере носитель представляет собой матрицу (кубик, англ. die), ширина которой составляет от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм. Несмотря на то, что в данной работе представлены примеры размеров, следует понимать, что может быть применен носитель любого подходящего размера. В другом примере может быть применена панель, которая представляет собой прямоугольный носитель, имеющий большую площадь поверхности, чем круглая многослойная пластина диаметром 300 мм.In one example, the diameter of the base 12 may be from about 2 mm to about 300 mm, or the base 12 may be a rectangular sheet or panel, the largest dimension of which is up to about 10 feet (~ 3 meters). In one example, the substrate is a laminated plate having a diameter of from about 200 mm to about 300 mm. In another example, the carrier is a matrix (cube, English die), the width of which is from about 0.1 mm to about 10 mm. While exemplary sizes are provided herein, it should be understood that any suitable carrier size may be used. In another example, a panel may be used which is a rectangular carrier having a larger surface area than a 300 mm diameter circular sandwich plate.
Пористая молекулярная сетка 14 включает структуру 16, которая формируется самособранными молекулами амина и диимида, и поры, которые определены структурой 16. Структура 16 закрывает определенные части основы 12, и образующиеся поры соответствуют открытым участкам 18 основы. Пористая молекулярная сетка 14 может быть заранее собрана и осаждена на основу 12, как рассмотрено в настоящей работе. Промывка и сушка могут быть произведены до нанесения на поверхность химического вещества 20.The porous
Как было отмечено выше, образование поверхностного химического вещества 20 в этом примере способа изначально включает активацию открытых участков 18 основы. В некоторых примерах активация включает силанизацию открытых участков основы под действием силана или производного силана. Силан или производное силана, применяемое для силанизации, не имеет сродства к расширенной пи-системе пористой молекулярной сетки 14, и, таким образом, пористая молекулярная сетка 14 эффективно определяет на основе 12 изолированные точки закрепления (например, открытые участки 18 основы), в которых будет протекать реакция силана или производного силана.As noted above, the formation of the
При активации открытых участков 18 основы посредством силанизации, силанизация может быть произведена с помощью любого силана или производного силана. Выбор силана или производного силана может частично зависеть от типа образуемого полимерного слоя 24, поскольку может быть желательно образование ковалентной связи между силаном или производным силана и полимерным слоем 24. Способы, применяемые для прикрепления силана или производного силана к открытым участкам 18 основы, мог/т различаться в зависимости от типа применяемого силана или производного силана. Ниже представлены некоторые примеры.By activating the exposed
Примеры подходящих способов силанизации включают осаждение из газовой фазы (например, способ YES (способ, разработанный Yield Engineering Systems)), нанесение покрытия центрифугированием или другие способы осаждения.Examples of suitable silanization methods include vapor deposition (eg, YES method (method developed by Yield Engineering Systems)), spin coating, or other precipitation methods.
В одном из примеров, в которых применяют печь для химического осаждения из газовой фазы способом YES, в печь ХОГФ помещают основу 12, на которую нанесена пористая молекулярная сетка 14. Камера может быть уравновешена с атмосферой, после чего начинают цикл силанизации. При проведении циклов, подходящая температура может поддерживаться в емкости с силаном или производным силана (например, приблизительно 120°С для норборненсилана), подходящая температура может поддерживаться в трубопроводах для паров силана или производного силана (например, приблизительно 125°С для норборненсилана), и подходящая температура может поддерживаться в вакуумных трубопроводах (например, приблизительно 145°С).In one example using a YES CVD oven, a
В другом примере силан или производное силана (например, жидкий норборненсилан) может быть осаждено внутри стеклянного флакона, который помещают в стеклянный вакуумный эксикатор, в котором находится основа 12 с нанесенной на нее пористой молекулярной сеткой 14. Затем эксикатор может быть откачан до достижения давления, составляющего от приблизительно 15 мТорр до приблизительно 30 мТорр (что приблизительно составляет от 0,13 до 0,26 Па), и помещен в печь, находящуюся при температуре, составляющей от приблизительно 60°С до приблизительно 125°С. После протекания силанизации эксикатор извлекают из печи, охлаждают и уравновешивают с атмосферой.In another example, a silane or silane derivative (e.g., liquid norbornene silane) can be deposited inside a glass vial that is placed in a glass vacuum desiccator containing a base 12 coated with a porous
Осаждение из газовой фазы, способ YES и/или способ, выполняемый в вакуумном эксикаторе, могут быть проведены с использованием различных силанов или производных силанов, таких как силаны или производные силана, включающие циклоалкеновый ненасыщенный фрагмент, такой как норборнен, производное норборнена (например, гетеронорборнен, включающий вместо одного из атомов углерода атом кислорода или азота), транс-циклооктен, производные транс-циклооктена, транс-циклопентен, транс-циклогептен, транс-циклононен, бицикло[3,3,1]нон-1-ен, бицикло[4,3,1]дец-1(9)-ен, бицикло[4,2,1]нон-1(8)-ен и бицикдо[4,2,1]нон-1-ен. Любой из названных циклоалкенов может быть замещен, например, группой R, такой как водород, алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, циклоалкенил, циклоалкинил, арил, гетероарил, гетероалициклил, аралкил или гетероалициклилалкил. Один из примеров производного норборнена включает [(5-бицикло[2,2,1]гепт-2-енил)этил]триметоксисилан. В других примерах указанные способы могут быть применены, если силан или производное силана включает ненасыщенный циклоалкиновый фрагмент, такой как циклооктин, производное циклооктина или бициклононины (например, бицикло[6,1,0]нон-4-ин или его производные, бицикло[6,1,0]нон-2-ин или бицикло[6,1,0]нон-3-ин). Такие циклоалкины могут быть замещены любой из групп R, рассмотренных в настоящей работе.Vapor deposition, the YES process and/or the vacuum desiccator process can be carried out using various silanes or silane derivatives, such as silanes or silane derivatives containing a cycloalkene unsaturated moiety, such as norbornene, a norbornene derivative (e.g., heteronorbornene , including an oxygen or nitrogen atom instead of one of the carbon atoms), trans-cyclooctene, trans-cyclooctene derivatives, trans-cyclopentene, trans-cycloheptene, trans-cyclononene, bicyclo[3,3,1] non-1-ene, bicyclo[ 4,3,1]dec-1(9)-ene, bicyclo[4,2,1]non-1(8)-ene and bicyclo[4,2,1]non-1-ene. Any of these cycloalkenes may be substituted, for example, with an R group such as hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, heteroalicyclyl, aralkyl, or heteroalicyclylalkyl. One example of a norbornene derivative includes [(5-bicyclo[2.2.1]hept-2-enyl)ethyl]trimethoxysilane. In other examples, these methods can be used if the silane or silane derivative includes an unsaturated cycloalkyne moiety, such as cyclooctyne, a cyclooctyne derivative, or bicyclononines (e.g., bicyclo[6.1.0]non-4-yne or derivatives thereof, bicyclo[6 ,1,0]non-2-yne or bicyclo[6,1,0]non-3-yne). Such cycloalkynes may be substituted by any of the R groups discussed in this work.
В результате присоединения силана или производного силана к по меньшей мере некоторым из открытых участков 18 основы образуются активированные подложки 22. Поскольку силан или производное силана реагирует с основой 12 и не реагирует со структурой 16, соответствующие активированные подложки 22 образуются на открытых участках 18 основы. В этом примере активированные подложки 22 изолированы друг от друга с помощью структуры 16.As a result of the addition of the silane or silane derivative to at least some of the exposed
Затем на активированные подложки 22 может быть нанесен полимерный слой 24. Полимерный слой 24 может быть получен из полужесткого полимерного материала, проницаемого для жидкостей и газов. Тип молекул, используемых для образования полимерного слоя 24, может быть выбран таким образом, чтобы они преимущественно реагировали с активированными подложками 22, а не с пористой молекулярной сеткой 14. В некоторых случаях молекулы могут быть весьма реакционноспособными по отношению к активированным подложкам 22 и иметь весьма малое сродство или не иметь сродства к пористой молекулярной сетке. Это улучшает специфичность реакционной способности молекул и позволяет молекулам образовывать соответствующие полимерные слои 24 на активированных подложках 22, а не на пористой молекулярной сетке 14.The
Один из примеров полимерного слоя 24 включает акриламидный сополимер, такой как сополимер N-(5-азидоацетамидилпентил)акриламида и акриламида (англ. poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-co-acrylamide, сокращенно PAZAM). PAZAM и некоторые другие формы акриламидных сополимеров имеют следующую структуру (I):One example of
где:where:
R1 представляет собой Н или необязательно замещенный алкил;R 1 is H or optionally substituted alkyl;
RA выбран из группы, состоящей из азидогруппы, необязательно замещенной аминогруппы, необязательно замещенного алкенила, необязательно замещенного гидразона, необязательно замещенного гидразина, карбоксила, гидроксигруппы, необязательно замещенного тетразола, необязательно замещенного тетразина, нитрилоксида, нитрона и тиола;R A is selected from the group consisting of azido, optionally substituted amino, optionally substituted alkenyl, optionally substituted hydrazone, optionally substituted hydrazine, carboxyl, hydroxy, optionally substituted tetrazole, optionally substituted tetrazine, nitrile oxide, nitrone, and thiol;
каждый из R5, R6 и R8 независимо выбран из группы, состоящей из Н и необязательно замещенного алкила;each of R 5 , R 6 and R 8 is independently selected from the group consisting of H and optionally substituted alkyl;
каждая из групп -(СН2)р- может быть необязательно замещена;each of the -(CH 2 ) p - groups may be optionally substituted;
p представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50;p is an integer from 1 to 50;
n представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50000; иn is an integer from 1 to 50000; and
m представляет собой целое число, составляющее от 1 до 100000.m is an integer ranging from 1 to 100000.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что расположение повторяющихся элементов "n" и "m" в структуре (I) является неограничивающим примером, и мономерные субъединицы могут присутствовать в структуре полимера в любом порядке (например, в виде неупорядоченного полимера, блок-полимера, структурированного полимера или комбинации таких полимеров).One skilled in the art will appreciate that the arrangement of the repeating elements "n" and "m" in structure (I) is a non-limiting example, and the monomeric subunits may be present in the polymer structure in any order (e.g., as a random polymer, block polymer, structured polymer, or a combination of such polymers).
Молекулярная масса PAZAM может составлять от приблизительно 10 кДа до приблизительно 1500 кДа, или в одном из конкретных примеров она может составлять приблизительно 312 кДа.The molecular weight of PAZAM may be from about 10 kDa to about 1500 kDa, or in one specific example, it can be about 312 kDa.
В некоторых примерах PAZAM представляет собой линейный (неразветвленный) полимер. В некоторых других примерах PAZAM представляет собой сшитый до невысокой степени полимер.In some examples, PAZAM is a linear (unbranched) polymer. In some other examples, PAZAM is a low cross-linked polymer.
В других примерах полимерный слой 24 может быть образован вариантом структуры (I). В одном из примеров акриламидная единица может быть заменена N,N-диметилакриламидом В этом примере акриламидная единица в структуре (I) может быть заменена на звено в котором каждый из R6, R7 и R8 представляет собой Н, и каждый из R9 и R10 представляет собой метильную группу (вместо Н в случае акриламида). В этом примере q может представлять собой целое число, составляющее от 1 до 100000. В другом примере наряду с акриламидным звеном может быть применен N,N-диметилакриламид. В этом примере наряду с повторяющимися звеньями "n" и "m" структура (I) может включать единицу в которой каждый из R6, R7 и R8 представляет собой Н, и каждый из R9 и R10 представляет собой метильную группу. В этом примере q может представлять собой целое число, составляющее от 1 до 100000.In other examples, the
Следует понимать, что для формирования полимерного слоя 24 могут быть применены другие молекулы, при условии, что их функциональные группы способны взаимодействовать с активированными подложками 22 и наносимым впоследствии праймером (праймерами) 26. Другие примеры молекул, подходящих для образования полимерного слоя 24, включают материалы, имеющие коллоидную структуру, такие как агароза, или полимерную сетку, такие как желатин, или поперечно-сшитую полимерную структуру, такие как полиакриламидные полимеры и сополимеры, не содержащий силана акриламид (англ. silane free acrylamide, сокращенно SFA) или азидолизированый вариант SFA. Примеры подходящих полиакриламидньк полимеров могут быть синтезированы из акриламида и акриловой кислоты или акриловой кислоты, содержащей винильную группу, или из мономеров, которые вступают в реакции [2+2] фотоциклоприсоединения. Другие примеры подходящих молекул, подходящих для образования полимерного слоя 24, включают смешанные сополимеры акриламидов и акрилатов.It should be understood that other molecules can be used to form
Как было указано в настоящей работе, молекула, используемая для формирования полимерного слоя 24, не имеет сродства (или имеет очень малое сродство) к расширенной пи-системе пористой молекулярной сетки 14, и, таким образом, полимерный слой 24 образуется на активированной подложке 22, а не на пористой молекулярной сетке 14. Молекула (например, PAZAM) может быть осаждена нанесением покрытия центрифугированием или нанесением покрытия маканием или окунанием или пропусканием функционализированной молекулы под действием положительного или отрицательного давления или другим подходящим способом. Функционализированная молекула может присутствовать в составе смеси. В одном из примеров смесь включает PAZAM в воде или в смеси этанола и воды. Молекула реагирует с образованием полимерного слоя 24 на активированных подложках 22, а не на пористой молекулярной сетке 14.As stated in this work, the molecule used to form the
После нанесения в виде покрытия молекула также может быть подвергнута отверждению, которое приводит к образованию полимерного слоя 24 на каждой из активированных подложек 22. В одном из примеров отверждение функционализированной молекулы может быть произведено при температуре, составляющей от комнатной температуры (например, приблизительно 25°С) до приблизительно 95°С, в течение времени, составляющего от приблизительно 1 миллисекунды до приблизительно нескольких суток. В другом примере продолжительность отверждения может составлять от 10 секунд до по меньшей мере 24 часов. В другом примере продолжительность отверждения может составлять от приблизительно 5 минут до приблизительно 2 часов.After being coated, the molecule may also be cured, which results in the formation of a
Закрепление полимерного слоя 24 на активированных подложках 22 может быть произведено ковалентным связыванием. Ковалентное связывание полимерного слоя 24 с активированными подложками 22 позволяет удерживать находящееся на поверхности химическое вещество 20 на соответствующих изолированных участках в течение всего срока службы готовой проточной ячейки, применяемой в различных областях. Ниже приведены некоторые примеры реакций, которые могут протекать между активированными подложками 22 и полимерным слоем 24.The attachment of the
Если силан или производное силана включает в качестве ненасыщенного фрагмента норборнен или производное норборнена, то норборнен или производное норборнена может: i) вступать в реакцию 1,3-биполярного циклоприсоединения с азидом/азидогруппой PAZAM; ii) вступать в реакцию сочетания с группой тетразина, присоединенной к PAZAM; вступать в реакцию циклоприсоединения с группой гидразона, присоединенной к PAZAM; вступать в фото-клик реакцию с группой тетразола, присоединенной к PAZAM; или вступать в реакцию циклоприсоединения с группой нитрилоксида, присоединенной к PAZAM.If the silane or silane derivative includes norbornene or norbornene derivative as an unsaturated moiety, then norbornene or norbornene derivative can: i) undergo a 1,3-bipolar cycloaddition reaction with the PAZAM azide/azido group; ii) couple with a tetrazine group attached to PAZAM; enter into a cycloaddition reaction with a hydrazone group attached to PAZAM; enter into a photo-click reaction with a tetrazole group attached to PAZAM; or enter into a cycloaddition reaction with a nitrile oxide group attached to PAZAM.
Если силан или производное силана в качестве ненасыщенного фрагмента включает циклооктин или производное циклооктина, то циклооктин или производное циклооктина мог/т: i) вступать в протекающую под действием напряжения реакцию азид-алкинного 1,3-цикпоприсоединения (англ. strain-promoted azide-alkyne 1,3-cycloaddition, сокращенно SPAAC) с азидом/азидогруппой PAZAM или ii) вступать в протекающую под действием напряжения реакцию алкин-нитрилоксидного циклоприсоединения с нитрилоксидной группой, присоединенной к PAZAM.If the silane or silane derivative contains cyclooctyne or a cyclooctyne derivative as an unsaturated moiety, then the cyclooctyne or cyclooctyne derivative could: i) undergo strain-promoted azide-alkyne 1,3-cycloaddition, abbreviated as SPAAC) with an azide/azido group of PAZAM, or ii) undergo a stress-induced alkine-nitrile oxide cycloaddition reaction with a nitrile oxide group attached to PAZAM.
Если силан или производное силана в качестве ненасыщенного фрагмента включает бициклононин, то бициклононин под воздействием напряжения в бицикпической кольцевой системе может вступать в аналогичную реакцию циклоприсоединения алкина согласно механизму SPAAC с азидами или нитрилоксидами, присоединенными к PAZAM.If the silane or silane derivative includes bicyclononine as an unsaturated moiety, then bicyclononine, under the influence of tension in the bicyclic ring system, can enter into a similar alkyne cycloaddition reaction according to the SPAAC mechanism with azides or nitrile oxides attached to PAZAM.
Для закрепления праймера 26 на полимерных слоях 24 выполняют прививку. Праймер 26 может представлять собой любой праймер прямой амплификации или праймер обратной амплификации, который включает функциональную алкинную группу, или праймер с другой концевой группой. Другие примеры праймеров с другой концевой группой, которые могут быть применены согласно изобретению, включают праймер с концевой группой тетразина, праймер с концевой азидогруппой, праймер с концевой аминогруппой, праймер с концевой эпоксидной или глицидильной группой, праймер с концевой тиофосфатной группой, праймер с концевой тиольной группой, праймер с концевой альдегидной группой, праймер с концевой гидразиновой группой и праймер с концевой группой тиазолиндиона. Также может быть применена смесь праймеров. Конкретные примеры подходящих праймеров включают праймеры Р5 и/или Р7, которые имеются на поверхности коммерчески доступных проточных ячеек, поставляемых Illumina inc. для секвенирования на платформах HISEQ™, HISEQX™, MISEQ™, MISEODX™, MINISEQ™, NEXTSEQ™, NEXTSEQDX™, NOVASEQ™, ISEQ™, GENOME ANALYZERS и т.д. и других инструментальных платформах.To fix the
В одном из примеров прививка может быть выполнена проточным осаждением (например, с применением временно закрепленной крышки), нанесением покрытия маканием, нанесением покрытия распылением, нанесением покрытия распределением раствора или любым другим подходящим способом, который позволяет закреплять праймер (праймеры) 26 на полимерных слоях 24. В каждом из примеров методики может быть применен раствор праймера или смесь, содержащая праймер, которые могут включать праймер (праймеры), воду, буфер и катализатор.In one example, grafting can be done by flow deposition (e.g., using a temporarily attached cap), dip coating, spray coating, solution spread coating, or any other suitable method that allows the primer(s) 26 to be fixed to the polymer layers 24. In each of the exemplary procedures, a primer solution or primer-containing mixture may be used, which may include primer(s), water, buffer, and catalyst.
Нанесение покрытия маканием может включать погружение основы 12 (на которой имеются активированные подложки 22 и полимерные слои 24) в серию ванн с регулируемой температурой. В ваннах также может иметься регулировка потока, и/или они могут находиться в атмосфере азота. Ванны могут содержать раствор или смесь, включающие праймер. При пропускании через различные ванны происходит присоединение праймера (праймеров) 26 к функциональной группе (группам) полимерных слоев 24. В одном из примеров основу 12 вводят в первую ванну, содержащую раствор или смесь, включающие праймер, и в ванне протекает реакция присоединения праймера (праймеров) 26, после чего основу перемещают в следующие ванны для промывки. Перемещение из одной ванны в другую может быть произведено с помощью автоматического манипулятора или вручную. При нанесении покрытия маканием также может быть применена система сушки.Dip coating may involve immersing the substrate 12 (which has activated
Нанесение покрытия распылением может быть выполнено распылением раствора праймера или смеси, содержащей праймер, непосредственно на основу 12 (на которой размещены активированные подложки 22 и полимерные слои 24). Многослойная пластина с покрытием, нанесенным распылением, может быть подвергнута инкубации в течение времени, составляющего от приблизительно 4 минут до приблизительно 60 минут, при температуре, составляющей от приблизительно 0°С до приблизительно 70°С. После инкубации раствор праймера или смесь, содержащая праймер, могут быть разбавлены и удалены с помощью, например, устройства для нанесения покрытия центрифугированием.Spray coating can be performed by spraying the primer solution or mixture containing the primer directly onto the substrate 12 (on which the activated
Нанесение покрытия распределением раствора может быть выполнено способом, включающим налив и центрифугирование, и, таким образом, оно может быть выполнено с помощью устройства для нанесения покрытия центрифугированием. Раствор праймера или смесь, содержащая праймер, могут быть нанесены (вручную или автоматизированным способом) на основу 12 (на которой размещены активированные подложки 22 и полимерные слои 24). Наносимый раствор праймера или смесь, содержащая праймер, могут быть нанесены на или распределены по всей поверхности, включая структуру 16. Основа 12 с покрытием, содержащим праймер, может быть подвергнута инкубации в течение времени, составляющего от приблизительно 2 минут до приблизительно 60 минут, при температуре, составляющей от приблизительно 0°С до приблизительно 80°С. После инкубации раствор праймера или смесь, включающая праймер, могут быть разбавлены и удалены с помощью, например, устройства для нанесения покрытия центрифугированием.Coating by spreading the solution can be performed by a method including pouring and spin coating, and thus it can be performed using a spin coater. The primer solution or mixture containing the primer may be applied (manually or automatically) to the substrate 12 (on which the activated
Праймеры 26 реагируют с функциональными группами полимерных слоев 24 и не имеют сродства к расширенной пи-системе пористой молекулярной сетки 14. Таким образом, праймеры 26 прививаются к полимерному слою 24, а не к пористой молекулярной сетке 14.
В другом примере способа нанесение поверхностного химического вещества 20 может быть произведено до и после нанесения пористой молекулярной сетки. В подобных примерах активацию поверхности основы производят до нанесения пористой молекулярной сетки 14, и образование полимерного слоя 24 и прививку праймера 26 производят после нанесения пористой молекулярной сетки.In another example of the method, the application of the
В этом примере (открытую) поверхность основы 12 подвергают плазменному травлению, что приводит к генерации на поверхности основы 12 агента (агентов), активирующего поверхность (например, -ОН групп). Отмечено, что добавление -ОН групп может снизить сродство основы 12 к пористой молекулярной сетке (которая гидрофобна), и, таким образом, условия и продолжительность плазменного травления можно регулировать таким образом, чтобы поверхность не была слишком гидрофильной.In this example, the (exposed) surface of
В этом примере на активированную поверхность основы наносят пористую молекулярную сетку 14, в результате чего открытыми остаются дискретные участки активированной поверхности основы. В результате нанесения пористой молекулярной сетки 14 на активированную основу образуются активированные подложки 22.In this example, a porous
Кроме того, в этом примере затем на активированные подложки 22 может быть селективно нанесен полимерный слой 24, как указано в настоящей работе, и, как указано в настоящей работе, на полимерный слой 24 могут быть привиты праймеры 26.In addition, in this example,
На Фиг. 2 представлен пример проточной ячейки 10, полученной способом, представленным на Фиг. 1А и Фиг. 1В (например, создание структуры и нанесение поверхностного химического вещества 20). Несмотря на то, что показан единственный вид праймера 24, следует понимать, что могут быть привиты два или более различных праймера 24.On FIG. 2 shows an example of a
В этом примере размеры X и Y каждого из дискретных участков, покрытых находящимся на поверхности химическим веществом 20, по существу соответствуют размерам X и Y каждой из пор пористой молекулярной сетки 14. Поры пористой молекулярной сетки 14 позволяют упорядочение наносить на поверхность химическое вещество 20 с точностью до нанометра.In this example, the X and Y dimensions of each of the discrete regions coated with the
В других примерах селективно удаляемая пористая молекулярная сетка 14 может быть удалена с основы 12 при выполнении способа и уже не присутствовать в виде части проточной ячейки при проведении последующей операции секвенирования. Пример такого способа 100 показан на Фиг. 3А и пример получаемой проточной ячейки 10' показан на Фиг. 3В. Способ 100 включает нанесение пористой молекулярной сетки 14 на основу 12 для определения паттерна открытых участков 18 основы (условное обозначение 102); активацию открытых участков 18 основы с образованием активированных подложек 22 (условное обозначение 104); удаление пористой молекулярной сетки 14, при котором активированные подложки 22 остаются неповрежденными и разделенными промежуточными участками 28 основы (условное обозначение 104); нанесение соответствующего полимерного слоя 24 на каждую из активированных подложек 22 (условное обозначение 106); и прививку праймера 26 на каждый из соответствующих полимерных слоев 24 (условное обозначение 108). Применение способа 100 может быть желательным, если молекулы пористой молекулярной сетки 14 могут взаимодействовать с флуорофорами, применяемыми при проведении операции секвенирования. Некоторые флуорофоры могут склеиваться с некоторыми примерами пористой молекулярной сетки 14. Такое взаимодействие нарушает или оказывает другие нежелательное воздействие на операцию секвенирования, поскольку меченные флуорофорами анализируемые вещества, присоединенные к пористой молекулярной сетке 14, не могут взаимодействовать с матрицей (англ. template) секвенирования. В этих примерах может быть применен способ 100, в котором для создания активированных подложек 22 (участков закрепления оставшегося поверхностного химического вещества 20) эффективно применяют пористую молекулярную сетку 14 и затем удаляют пористую молекулярную сетку 14, чтобы она не препятствовала проведению последующей операции секвенирования. В этих примерах удаляют отпечаток пористой молекулярной сетки 14, исключая ее потенциальное влияние.In other examples, the selectively removable porous
В способе 100 пористая молекулярная сетка 14 может быть образована так, как рассмотрено в настоящей работе, и активация может быть произведена так, как рассмотрено в настоящей работе, с использованием силана или производного силана. В этом примере при активации открытых участков 18 основы в порах силаном или производным силана размеры X и Y каждой из дискретных активированных подложек 22 (и, таким образом, каждого из участков, на поверхность которых нанесено химическое вещество 20) соответствуют размерам X и Y каждой из пор пористой молекулярной сетки 14.In
По окончании формирования активированных подложек 22, в способе 100 производят удаление пористой молекулярной сетки 14. Химическая природа пористой молекулярной сетки 14 позволяет воздействовать на нее любому из реагентов-окислителей, рассмотренных в настоящей работе. Реагент-окислитель может быть нанесен на пористую молекулярную сетку 14 (и на оставшуюся часть основы 12) с помощью любой подходящей методики нанесения. Воздействие реагента-окислителя снимает пористую молекулярную сетку 14 с основы 12 (например, посредством десорбции) в результате окисления диимида. Реагент-окислитель не реагирует с активированными подложками 22, и, таким образом, эти активированные части основы 12 остаются интактными для участия в последующих реакциях. После удаления пористой молекулярной сетки 14 основа 12 и находящиеся на ней активированные подложки 22 могут быть промыты (например, водой).Upon completion of the formation of activated
В результате удаления пористой молекулярной сетки 14 обнажаются части основы 12, которые в настоящем описании названы промежуточными участками 28. Промежуточные участки 18 могут быть непрерывными (и иметь тот же паттерн, что и пористая молекулярная сетка 14), в то время как силанизированные участки 22 являются дискретными.The removal of the porous
В способе 100 полимерные слои 24 могут быть сформированы так, как рассмотрено в настоящей работе. В этих примерах молекула, применяемая для образования полимерного слоя 24, не имеет сродства к основе 12, и, таким образом, полимерный слой (слои) 24 селективно образуется на силанизированной подложке (подложках) 22, а не на промежуточных участках 28 основы 12. В способе 100 прививка 26 праймера также может быть выполнена так, как рассмотрено в настоящей работе.In
Проточные ячейки 10, 10', рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены для осуществления множества различных методик или способов секвенирования, включающих методики, часто называемые секвенированием синтезом (англ. sequencing-by-synthesis, сокращенно SBS), циклическим секвенированием массивов, секвенированием лигированием, пиросеквенированием и т.д. При применении любой из перечисленных методик праймер (праймеры) 26 присутствует в виде части находящегося на поверхности химического вещества 20 не на структуре 16 или не на промежуточных участках 28, и поэтому секвенирование ограничено площадью, покрытой находящимся на поверхности химическим веществом 20.The
В качестве примера можно указать, что реакция секвенирования синтезом (SBS) может быть проведена в такой системе, как системы секвенирования HISEQ™, HISEQX™, MISEQ™, MISEQDX™, MINISEQ™, NOVASEQ™, NEXTSEQDX™ или NEXTSEQ™ или любая другая система секвенирования, поставляемая Illumina, Inc. (San Diego, CA). При проведении SBS для определения последовательности нуклеотидов в матрице отслеживают удлинение (достройку) праймера секвенирования вдоль матрицы нуклеиновой кислоты (т.е. матрицы секвенирования). Химическим процессом, лежащим в основе этого способа, может быть полимеризация (например, катализируемая ферментом полимеразой) или лигирование (например, катализируемое ферментом лигазой).By way of example, a sequencing-by-synthesis (SBS) reaction can be carried out on a system such as the HISEQ™, HISEQX™, MISEQ™, MISEQDX™, MINISEQ™, NOVASEQ™, NEXTSEQDX™ or NEXTSEQ™ sequencing systems, or any other system sequencing supplied by Illumina, Inc. (San Diego, CA). When conducting SBS to determine the sequence of nucleotides in the matrix track the extension (extension) of the sequencing primer along the template nucleic acid (ie template sequencing). The chemical process underlying this method may be polymerization (eg catalyzed by a polymerase enzyme) or ligation (eg catalyzed by a ligase enzyme).
В одном из конкретных способов SBS с применением полимеразы в проточную ячейку 10, 10' вводят матрицу библиотеки нуклеиновых кислот, и матрица библиотеки нуклеиновых кислот гибридизуется с праймером 26. Совокупность матриц библиотеки нуклеиновых кислот гибридизуется, например, с одним из двух типов праймеров 26, иммобилизованных на проточной ячейке 10, 10'. Затем может быть выполнена генерация кластеров. В одном из примеров генерации кластеров матрицы библиотеки нуклеиновых кислот копируются с гибридизованных праймеров 26 достройкой по 3'-концу под действием высокоточной (англ. high-fidelity) ДНК полимеразы. Исходные матрицы библиотеки нуклеиновых кислот подвергают денатурации, в результате которой остаются копии, иммобилизованные в местах локализации праймеров 26. Для амплификации иммобилизованных копий может быть применена изотермическая мостиковая амплификация. Например, скопированные матрицы скручиваются для гибридизации с соседним комплементарным праймером 26, и полимераза копирует скопированные матрицы с образованием двухцепочечных мостиков, которые подвергают денатурации с образованием двух одноцепочечных нитей. Эти две нити скручиваются и гибридизуются с соседними комплементарными праймерами 26 и вновь достраиваются, образуя две новые двухцепочечные петли. Процесс повторяется на каждой копии матрицы при проведении циклов изотермической денатурации и амплификации с целью получения плотных клональных кластеров. Каждый кластер двухцепочечных мостиков подвергается денатурации. В одном из примеров цепочку с обратной ориентацией удаляют специфическим отщеплением основания, в результате чего остаются матричные цепочки с прямой ориентацией.In one particular polymerase SBS method, a nucleic acid library template is introduced into the
Концы 3' матриц и любые праймеры 26 мог/т быть заблокированы для предотвращения нежелательного инициирования (примирования, англ. priming). В проточную ячейку 10, 10' может быть введен праймер секвенирования. Поскольку праймер секвенирования комплементарен адаптору матричной цепочки нуклеиновой кислоты, он будет гибридизоваться с адаптором (например, прочтение 1 праймера секвенирования матрицы).The ends of the 3' templates and any
Флуоресцентно меченые нуклеотиды присоединяются к матрице (достраивая праймер секвенирования) в соответствии со строением матрицы, и, таким образом, для определения последовательности матрицы может быть применено определение порядка и типа нуклеотидов, добавляемых к праймеру. Например, для инициирования первого цикла SBS в/через проточный канал и т.д., в котором находится массив праймеров 26, к которым присоединены матричные цепочки, может быть доставлен один или более меченых нуклеотидов, ДНК полимераза и т.д. Достройка праймера секвенирования вызывает встраивание меченого нуклеотида, и это встраивание может быть обнаружено с помощью визуализации. При визуализации система освещения (не показана) может испускать излучение, возбуждающее находящееся на поверхности химическое вещество 20.Fluorescently labeled nucleotides are attached to the template (filling in the sequencing primer) according to the structure of the template, and thus determining the order and type of nucleotides added to the primer can be used to determine the sequence of the template. For example, one or more labeled nucleotides, DNA polymerase, etc. can be delivered to initiate the first cycle of SBS into/through the flow channel, etc., in which the
В некоторых примерах нуклеотиды могут дополнительно обладать свойством обратимого терминатора, который позволяет предотвращать последующее удлинение праймера после добавления нуклеотида. Например, к праймеру секвенирования вдоль матричной цепочки может быть добавлен нуклеотидный аналог, содержащий фрагмент обратимого терминатора, в результате чего последующее удлинение не может произойти до тех пор, пока не будет добавлен деблокирующий агент, способный удалить этот фрагмент. Таким образом, в тех примерах, в которых применяют обратимые терминаторы, в проточный канал и т.д. может быть направлен деблокирующий реагент (до или после обнаружения).In some examples, the nucleotides may additionally have a reversible terminator property that prevents subsequent primer extension after the addition of the nucleotide. For example, a nucleotide analog containing a reversible terminator fragment can be added to the sequencing primer along the template strand, such that subsequent extension cannot occur until a deblocking agent is added that can remove the fragment. Thus, in those examples where reversible terminators are used, into the flow channel, etc. a deblocking reagent may be sent (before or after detection).
Между различными этапами подачи текучих сред может быть проведена промывка (промывки). Затем цикл SBS может быть повторен n раз для удлинения праймера секвенирования на n нуклеотидов, в результате чего может быть определена последовательность длины n.Flushing(s) may be performed between the various fluid supply steps. The SBS cycle can then be repeated n times to extend the sequencing primer by n nucleotides, whereby a sequence of length n can be determined.
Несмотря на то, что был подробно рассмотрен способ SBS, следует понимать, что проточные ячейки 10, 10', рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены в других протоколах секвенирования, для генотипирования или в других химических и/или биологических анализах. В другом примере проточные ячейки 10, 10', рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены для генерации библиотеки на клетках.While the SBS method has been discussed in detail, it should be understood that the
Проточная ячейка для электрического обнаруженияFlow cell for electrical detection
В другом примере, рассмотренном в настоящей работе, проточная ячейка включает основу; расположенную на основе селективно удаляемую пористую молекулярную сетку, определяющую открытые участки основы; и находящееся на поверхности химическое вещество для секвенирования, расположенное на по меньшей мере некоторых из открытых участков, где находящееся на поверхности химическое вещество включает наноструктуру и фермент, присоединенный к наноструктуре.In another example discussed in this paper, the flow cell includes a base; located on the basis of a selectively removable porous molecular network that defines the open areas of the base; and a surface-based sequencing chemical located in at least some of the exposed areas, where the surface-based chemical includes a nanostructure and an enzyme attached to the nanostructure.
Один из примеров способа получения такой проточной ячейки показан на Фиг. 4 и на Фиг. 5А - Фиг. 5С.One example of a method for producing such a flow cell is shown in FIG. 4 and in FIG. 5A - Fig. 5C.
Как показано на Фиг. 4, способ 200 включает образование закрытой трафаретом основы посредством нанесения пористой молекулярной сетки 14 на поверхность основы 12, на которой имеются собранные наноструктуры, таким образом, что по меньшей мере часть каждой наноструктуры остается открытой (условное обозначение 202); и воздействие на закрытую трафаретом основу раствором фермента, инертного по отношению к пористой молекулярной сетке 14, что приводит к селективному присоединению соответствующего фермента к по меньшей мере некоторым из открытых частей наноструктуры (условное обозначение 204).As shown in FIG. 4,
На Фиг. 5А схематично представлен вид сверху основы 12, на которой собраны наноструктуры. Основа 12 может представлять собой любой из примеров основы, рассмотренных в настоящей работе.On FIG. 5A is a schematic plan view of a
На Фиг. 5А наноструктура обозначена условным обозначением 30. Наноструктура 30 представляет собой электропроводящий канал датчика 32 заряда, который также включает электроды 34, 34'. Употребляемый в настоящей работе термин "датчик заряда" означает устройство обнаружения, которое преобразует возмущения на его поверхности или в окружающем его электрическом поле в электрический сигнал. Например, датчик 32 заряда может преобразовывать момент доставки или выхода реакционного компонента в электрический сигнал. В некоторых примерах датчик 32 заряда также может преобразовывать в электрический сигнал взаимодействия между двумя реакционными компонентами (например, матричной нуклеиновой кислоты и нуклеотида). Примером датчика 32 заряда является транзистор с управлением полем (также называемый полевым транзистором, англ. field effect transistor, сокращенно FET), такой как FET на основе углеродных нанотрубок (англ. carbon nanotube transistor, сокращенно CNT), FET на основе одностенных углеродных нанотрубок (англ. single-wailed carbon nanotube transistor, сокращенно SWNT), FET на основе кремниевой нанопроволоки (SiNW), FET на основе полимерной нанопроволоки и FET на основе графеновых нанополос (и соответствующие нанополосные FET, получаемые из 2D материалов, таких как MoS2, силицен и т.д.). В полевом транзисторе ток протекает по токопроводящей дорожке (электропроводящий канал/наноструктура 30), которая соединена с двумя электродами 34, 34' (источником и стоком). Проводимость канала между источником и стоком перекрывают и возобновляют с помощью третьего (вентильного) электрода, который может быть соединен емкостным соединением через тонкий слой диэлектрика.On FIG. 5A, the nanostructure is indicated by the
Может быть применена наноструктура 30 любого типа, при условии, что она может служить электропроводящим каналом для датчика 32 заряда. Примеры материалов, подходящих для получения электропроводящих каналов, включают проводники (например, металлы, материалы на основе углерода, некоторые оксиды металлов, электропроводящие полимеры и т.д.) или полупроводники (например, кремний, оксиды других металлов и т.д.). Наноструктура 30 может иметь любую подходящую геометрическую форму, такую как трубка, проволока, полоса и т.д., и по меньшей мере один размер (например, длина, ширина, диаметр и т.д.) наноструктуры 30 может находиться в нанодиапазоне. В различных примерах наноструктура 30 представляет собой электропроводный канал, включающий материал, выбранный из группы, состоящей из проводника и полупроводника, и имеет геометрическую форму, выбранную из группы, состоящей из трубки, проволоки и полосы. Некоторые специфические примеры наноструктуры 30 включают углеродную нанотрубку (CNT), односменную углеродную нанотрубку (SWCN), кремниевую на но проволоку (SiNW), полимерную нанопроволоку, нанополосу (например, графеновую нанополосу, нанополосу, получаемую из 2D материалов, таких как MoS2, силицен и т.д.) или любую другую наноструктуру, которая может служить электропроводящим каналом датчика 32 заряда. В одном из примеров наноструктура 30 представляет собой кремниевую нанопроволоку. В другом примере наноструктура представляет собой углеродную нанотрубку.Any type of
Как показано на Фиг. 5А, противоположные концы наноструктуры 30 находятся в электрическом соединении с соответствующими электродами 34, 34'. Может быть применен любой подходящий материал электродов, который может быть химическим и электрическим образом присоединен к наноструктуре 30. Примеры подходящих материалов электродов включают золото, платину, углерод, оксид индия-олова и т.д.As shown in FIG. 5A, opposite ends of the
В некоторых примерах сборка датчика (датчиков) 32 заряда на основе 12 может включать формирование электродов 34, 34' и формирование наноструктуры 30 между электродами 34, 34' с помощью любой подходящей методики, такой как непосредственный рост, прикапывание раствора или различные методики печати. В одном из примеров углеродная нанотрубка может быть получена с помощью дугового разряда, лазерной абляции, диспропорционирования моноксида углерода при высоком давлении или химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ). В другом примере кремниевая нанопроволока (SiNW) может быть получена из кремнийорганического предшественника травлением твердого вещества или катализируемым выращиванием из паров или жидкой фазы.In some examples, the assembly of charge sensor(s) 32 on
Каждый датчик 32 заряда может быть подключен индивидуально (и, таким образом, его состояние отслеживается индивидуально). Другими словами, электроды 34, 34' любого индивидуального датчика 32 заряда могут быть соединены с электронной схемой, которая регулирует его работу (например, после соединения со средством обнаружения и источником питания). Электронная схема может иметь возможность электрического соединения со средством обнаружения и с источником питания.Each
Расположение датчиков 32 заряда на основе 12 может частично зависеть от геометрии структуры 16 и, в особенности, пор пористой молекулярной сетки 14, которая должна быть образована на основе 12. Частично это объясняется тем фактом, что пористая молекулярная сетка 14 самособирается на основе 12 и на датчиках 32 заряда, и поэтому желательно, чтобы по меньшей мере часть наноструктуры 30 была локализована в порах пористой молекулярной сетки 14. Пористая молекулярная сетка 14 может быть частично осаждена на поверхности наноструктуры 30 для ограничения количества функциональных групп, образующихся на наноструктуре 30 и/или для сохранения должного расстояния между биомолекулами, присоединенными к наноструктурам 30, и/или для пассивации участков датчика 32 заряда с целью предотвращения взаимодействия реагентов (например, растворов солей и т.д.) с пассивированными участками.The location of
Как показано условным обозначением 202 на Фиг. 4, способ 200 включает образование закрытой трафаретом основы посредством нанесения пористой молекулярной сетки 14 на поверхность основы 12, на которой таким образом размещены наноструктуры 30, что по меньшей мере часть каждой наноструктуры 30 остается открытой. Пористая молекулярная сетка 14 может быть заранее собрана в растворе и затем осаждена на основу 12, как рассмотрено в настоящей работе.As shown at 202 in FIG. 4,
Пористая молекулярная сетка 14 самособирается на поверхности основы 12 и в некоторых случаях на компонентах (30, 34, 34) датчика 32 заряда в зависимости, по меньшей мере частично, от размера пор и размера и расположения датчика 32 заряда. После осаждения пористая молекулярная сетка 14 самособирается таким образом, что части основы 12 и/или части датчиков 32 заряда, находящиеся на основе 12 в порах, оказываются открытыми. При этом образуется закрытая трафаретом основа, показанная на Фиг. 5В. Для простой и ясной иллюстрации пористой молекулярной сетки 14 и датчиков 32 заряда, каждый датчик 32 заряда на Фиг. 5В показан открытым и расположенным в соответствующей поре пористой молекулярной сетки 14. Однако следует понимать, что индивидуальные поры пористой молекулярной сетки 14 имеют меньшие размеры, чем датчик 32 заряда и в некоторых случаях меньшие размеры, чем наноструктура 30. Таким образом, пористая молекулярная сетка 14 может закрывать электроды 34, 34' и/или некоторую часть или всю наноструктуру 30 датчиков 32 заряда, а не только открытую основу 12. Пример пористой молекулярной сетки 14, располагающейся поверх электродов 34, 34' и некоторой части наноструктуры 30, показан на Фиг. 6. Следует понимать, что участки, которые закрыты пористой молекулярной сеткой 14, и участки, которые открываются в порах пористой молекулярной сетки 14, частично зависят от размеров и расположения датчиков 32 заряда и самосборки пористой молекулярной сетки 14. В примерах, рассмотренных в настоящей работе, по меньшей мере в некоторых из пор пористой молекулярной сетки 14 остаются открытыми участки по меньшей мере некоторой доли наноструктуры 30; тем не менее, следует понимать, что некоторые наноструктуры 30 могут быть полностью закрыты пористой молекулярной сеткой 14, и/или что участки основы 12 также могут быть оставаться открытыми в некоторых порах.The porous
После этого способ 200 включает воздействие на закрытую трафаретом основу раствором фермента, инертного по отношению к пористой молекулярной сетке 14. Термин "инертный" означает, что раствор фермента не соединяется с или не реагирует с пористой молекулярной сеткой, и, таким образом, ферменты, находящиеся в растворе, селективно присоединяются к по меньшей мере некоторым из открытых частей наноструктуры 30. Инертность раствора фермента может объясняться гидрофильностью раствора и гидрофобностью пористой молекулярной сетки 14. Пористая молекулярная сетка 14 является сопряженной и, таким образом, очень гидрофобна. Раствор фермента гидрофилен (по сравнению с пористой молекулярной сеткой 14) и, таким образом, не соединяется с или не реагирует с пористой молекулярной сеткой 14. Таким образом, при воздействии на закрытую трафаретом основу раствором фермента находящиеся в растворе ферменты могут присоединяться к любой из открытых частей наноструктуры 30, но не к пористой молекулярной сетке 14. Поскольку пористая молекулярная сетка 14 может закрывать некоторые участки поверхности некоторой части или всей наноструктуры 30, только небольшие участки этой наноструктуры (наноструктур) 30 могут оставаться открытыми в порах. Функционализация, которая может быть произведена на любой из наноструктур 30, ограничена этими небольшими открытыми частями, что может повышать специфичность присоединения биомолекул. В некоторых примерах на небольшой открытой части наноструктуры может закрепляться один фермент, что может улучшать чувствительность датчика 32 заряда.Thereafter,
Раствор фермента может включать фермент 36 (как таковой или в комбинации с присоединенным к нему соединительным элементом 38) и жидкий носитель фермента. Жидкий носитель представляет собой водный раствор. В одном из примеров в качестве жидкого носителя может быть применен солевой раствор.The enzyme solution may include enzyme 36 (as such or in combination with
В примерах, рассмотренных в настоящей работе, желательно, чтобы один фермент 36 присоединялся к одной наноструктуре 30 (как показано на Фиг. 5С и Фиг. 6). Для выполнения этого условия применяемый фермент 36 может быть выбран таким образом, чтобы его гидродинамический радиус в растворе был близок к размеру того участка наноструктуры 30, который может оставаться открытым в поре структуры 16. Под выражением "близкий" подразумевают то, что гидродинамический радиус может на 50% превышать размер поры или составлять на 50% менее размера поры пористой молекулярной сетки. Примером подходящего фермента 36 является полимераза. Примеры подходящих ДНК-полимераз включают полимеразы, отнесенные в соответствии со структурной гомологией к семействам, обозначаемым А, В, С, D, X, Y и RT. ДНК-полимеразы Семейства А включают, например, Т7 ДНК-полимеразу, эукариотическую митохондриальную ДНК-полимеразу y, Е. coli ДНК Pol I, Thermys aquaticus Pol I и Bacillus stearothermophilus Pol I. ДНК-полимеразы Семейства В включают, например, эукариотические ДНК-полимеразы α, δ и ε; ДНК-полимеразу ζ; Т4 ДНК-полимеразу, Phi29 ДНК-полимеразу и RB69 бактериофагиальную ДНК-полимеразу. Примеры Семейства С включают, например, альфа-субъединицу ДНК-полимеразы III Е. coli. Примеры Семейства D включают, например, полимеразы, полученные из субдомена Euryarchaeota домена Archaea. ДНК-полимеразы Семейства X включают, например, эукариотические полимеразы Pol β, Pol σ, Pol λ и Pol μ и S. cerevisiae Pol4. ДНК-полимеразы Семейства Y включают, например, Pol η., Pol йота, Pol каппа, Е. coli Pol IV (DINB) и Е. coli Pol V (UmuD'2C). Семейство RT (сокр. от англ. "reverse transcriptase", что означает "обратная транскриптаза") ДНК-полимераз включает, например, обратные транскриптазы ретровирусов и эукариотические теломеразы.In the examples discussed in this work, it is desirable that one
Фермент 36 может быть непосредственно присоединен к открытому участку наноструктуры 30 или опосредованно присоединен к открытому участку наноструктуры 30, например, через соединительный элемент 38 (показанный на Фиг. 6). Соединение между ферментом 36 и открытым участком наноструктуры 30 или между ферментом 36 и соединительным элементом 38 и между соединительным элементом 38 и открытым участком наноструктуры 30 может быть ковалентным или нековалентным, что может зависеть от типа материала наноструктуры 30, фермента 36 и любого применяемого соединительного элемента 38. В одном из примеров соединение выполнено способом с применением никель-нитрилуксусной кислоты/гистидиновой метки (nickel NTA/His tag).
Соединительный элемент 38 может быть применен как якорь для фермента 36 (например, полимеразы). Примеры подходящих соединительных элементов 38 включают полиэтиленгликоль (ПЭГ), цепочку ДНК, цепочку пептиднуклеиновой кислоты (ПНК), цепочку алифатического углеводорода и т.д. В некоторых примерах длина соединительного элемента 38 достаточна для удержания фермента 36 на расстоянии по меньшей мере 10 нм от наноструктуры 30. Это может быть желательным, например, для того, чтобы конформационные изменения полимеразы (или другого фермента 36), заряды полимеразы (или другого фермента 36) и/или заряды целевой/матричной полинуклеотидной цепочки, удерживаемой полимеразой (или другим ферментом 36), не препятствовали сенсорному обнаружению с помощью наноструктуры 30.The
Воздействие на закрытую трафаретом основу раствором фермента может сопровождаться нагреванием для проведения сочетания фермента 36 или соединительного элемента 38 с открытой частью (частями) любой наноструктуры (наноструктур) 30. Однако, следует понимать, что некоторые реакции сочетания (например, амидное сочетание) могут протекать при комнатной температуре (например, составляющей от приблизительно 18°С до приблизительно 25°С), и, таким образом, необходимость добавочного нагревания может определяться типом фермента 36 или соединительного элемента 38, наноструктуры 30 и типом реакции сочетания, протекающей между компонентами 36 и 30 или 38 и 30.Exposure of the screened substrate to an enzyme solution may be accompanied by heating to couple the
Пример проточной ячейки 10'', показанный на Фиг. 6, получен способом 200. Несмотря на то, что каждая из наноструктур 30 массива может быть функционализирована ферментом 36, следует понимать, что в некоторых примерах реакция сочетания может протекать не по всей наноструктуре 30, и, таким образом, лишь некоторая часть (но не вся) наноструктуры 30 в массиве может быть функционализирована ферментом 36. В этом примере проточной ячейки 10'' пористая молекулярная сетка 14 может оставаться на основе 12 и на закрытых участках датчика 32 заряда при последующем проведении операции секвенирования. Поскольку обнаружение производят электронным устройством, и оно не включает применения флуорофоров, гидрофобная пористая молекулярная сетка 14 может направлять вводимые реагенты (которые гидрофильны) к функционализированной ферментом наноструктуре 30.The
Несмотря на то, что это не показано на Фиг. 6, следует понимать, что каждый датчик 32 заряда также может включать средства обнаружения, которые могут воспринимать электрический ответ индивидуального датчика 32. В одном из примеров каждое из средств обнаружения представляет собой амперметр.Although not shown in FIG. 6, it should be understood that each
Проточная ячейка 10'', рассмотренная в настоящей работе, может быть применена для обнаружения встраивания под воздействием полимеразы в одну молекулу (т.е. для обнаружения события встраивания нуклеотида в растущую цепочку). В частности, датчики 32 заряда мог/т отслеживать динамику реакций единственной молекулы.The 10'' flow cell discussed in this paper can be used to detect polymerase-induced incorporation into a single molecule (ie, to detect an event of nucleotide insertion into a growing strand). In particular,
Для исследования одной молекулы матричная полинуклеотидная цепочка может быть введена в проточную ячейку 10''. Матричная полинуклеотидная цепочка может представлять собой любой образец, подвергаемый секвенированию, и она может состоять из ДНК, РНК или их аналогов (например, пептидных нуклеиновых кислот). Источником матричной (или целевой) полинуклеотидной цепочки может быть геномная ДНК, информационная РНК или другие нуклеиновые кислоты, полученные из природных источников.To study a single molecule, the template polynucleotide chain can be introduced into the 10'' flow cell. The template polynucleotide strand may be any sample to be sequenced and may be composed of DNA, RNA, or analogs thereof (eg, peptide nucleic acids). The source of the template (or target) polynucleotide strand can be genomic DNA, messenger RNA, or other nucleic acids derived from natural sources.
Матричная полинуклеотидная цепочка может удерживаться на месте полимеразой (один из примеров фермента 36), которая непосредственно или опосредованно присоединена к наноструктуре 30. Матричная полинуклеотидная цепочка может быть введена в биологически стабильный раствор наряду с реагентами, такими как нуклеотид (нуклеотиды), встраиваемые в растущую цепочку, образующуюся вдоль матричной полинуклеотидной цепочки. Биологически стабильный раствор может представлять собой любой буфер, подходящий для полимеразных реакций встраивания основания, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) или линейная амплификация. В одном из примеров биологически стабильный раствор может включать буфер, рН которого составляет приблизительно 7, концентрация солей составляет более нескольких миллимоль, и концентрация ионов Mg2+ составляет порядка миллимолей.The template polynucleotide strand can be held in place by a polymerase (one example of enzyme 36) that is directly or indirectly attached to the
По меньшей мере некоторые вводимые нуклеотиды могут включать основание, комплементарное целевой нуклеиновой кислоте матричной полинуклеотидной цепочки. Частично нуклеотид удерживается на месте полимеразой, которая также связана с матричной полинуклеотидной цепочкой. Связанный нуклеотид изменяет сигнал датчика 32 заряда, который считывается средствами обнаружения.At least some of the nucleotides introduced may include a base that is complementary to the target nucleic acid of the template polynucleotide strand. Part of the nucleotide is held in place by the polymerase, which is also linked to the template polynucleotide chain. The bound nucleotide changes the
Следует понимать, что после анализа одной молекулы (нуклеотида) с помощью датчика (датчиков) 32 заряда, проточная ячейка 10'' может быть подвергнута воздействию деструктурирующего реагента, такого как реагенты-окислители, рассмотренные в настоящей работе. В этом примере деструктурирующий реагент отщепляет связанный нуклеотид от полимеразы, а также окисляет диимид пористой молекулярной сетки 14, что приводит к отщеплению пористой молекулярной сетки 14 от основы 12.It should be understood that after analyzing a single molecule (nucleotide) with the charge sensor(s) 32, the
Проточная ячейка 10'' может быть применена повторно после введения структурообразующего реагента (включающего пористую молекулярную сетку, заранее собранную в растворе), который образует новую пористую молекулярную сетку 14 на основе 12 вокруг датчиков 32 заряда, после чего в ячейку вводят образец, который включает нуклеотид (нуклеотиды), которые впоследствии встраиваются в следующую целевую нуклеиновую кислоту матричной полинуклеотидной цепочки. Обнаружение одной молекулы, удаление структуры и повторное создание структуры могут быть многократно повторены для анализа всей матричной полинуклеотидной цепочки.The
Рассмотренная проточная ячейка 10'' также может быть применена повторно в других операциях секвенирования с другой матричной полинуклеотидной цепочкой.The considered
Крышки для проточных ячеекCovers for flow cells
Примеры, показанные на Фиг. 2, Фиг. 3В и Фиг. 6, представляют собой примеры проточных ячеек 10, 10', 10'', на которых не закреплены крышки. Несмотря на то, что это не показано, проточные ячейки 10, 10', 10'' могут иметь крышки, закрепленные на по меньшей мере части основы 12. Крышка может быть расположена на основе 12 таким образом, что она определяет один проточный канал или совокупность жидкостно разделенных проточных каналов. Следует понимать, что в проточном канале (каналах) на поверхности присутствуют химические вещества 20, 20' (как одиночные, так и в виде массива).The examples shown in FIG. 2, Fig. 3B and FIG. 6 are examples of
Крышки для проточных ячеек 10, 10' (которые применяют для оптического обнаружения) могут быть изготовлены из любого материала, который прозрачен для возбуждающего излучения, направляемого на находящееся на поверхности химическое вещество 20. Например, крышка может быть изготовлена из стекла (например, боросиликатного стекла, плавленого оксида кремния и т.д.), полимера или подобного материала. Коммерчески доступным примером подходящего боросиликатного стекла является стекло D 263®, поставляемое Schott North America, Inc. Коммерчески доступными примерами подходящих полимерных материалов, а именно, циклоолефиновых полимеров, являются продукты ZEONOR®, поставляемые Zeon Chemicals L.P. Крышки для проточных ячеек 10'' (которые применяют для электронного обнаружения) могут быть изготовлены из любого материала, включающего прозрачные материалы или любой другой требуемый материал. Крышка может быть закреплена с помощью любой подходящей методики, такой как лазерная сварка, диффузионная сварка, анодная сварка, пайка эвтектическим сплавом, плазмоактивируемое соединение, стеклокристаллический припой или другие способы, известные в данной области техники.Covers for
Система обнаруженияDetection system
Один из примеров системы 40 обнаружения, рассматриваемый в настоящей работе, показан на Фиг. 7. Эта система 40 включает проточную ячейку 10'' и представляет собой электронную систему 40 обнаружения. В этом примере в качестве проточной ячейки 10'' представлена съемная проточная ячейка 10'', но следует понимать, что проточная ячейка 10'' может быть на постоянной основе включена в систему 40 или может быть извлекаемой из системы 40. В примере извлекаемой ячейки съемная проточная ячейка 10'' может быть извлечена и заменена новой съемной проточной ячейкой 10'', например, для проведения других операций секвенирования. Система 40 обнаружения представляет собой один из примеров, и следует понимать, что могут быть применены другие конфигурации системы.One example of a
Примером системы 40 обнаружения является электронная система обнаружения, которая включает корпус 42, который содержит различные фиксированные компоненты, включающие, например, электрические компоненты, компьютерные компоненты, источник питания, вентилятор (воздуходувку) и подобные компоненты. Система может включать экран 44, например, на передней поверхности корпуса 42, который может служить графическим интерфейсом для пользователя и может предоставлять различную информацию, такую как рабочее состояние, состояние текущей аналитической процедуры (например, цикла секвенирования), состояние передачи данных к или от устройства 40, инструкции по применению, предупреждения или подобную информацию. На передней поверхности корпуса 42 также расположен резервуар 46. Резервуар 46 может включать две секции, отделение, относящееся к обслуживанию проточной ячейки, и отделение, относящееся к резервуару для картриджа с реагентами. Съемная проточная ячейка 10'' может постоянно находиться в отделении резервуара 46 для обслуживания проточной ячейки, или съемная проточная ячейка 10'' может быть помещена в отделение резервуара 46 (и извлечена из нее). Если съемная проточная ячейка 10'' постоянно находится в отделении резервуара 46 для обслуживания проточной ячейки, то резервуар 46 может включать одно окно 50 для размещения картриджа с реагентами в отделении резервуара для картриджа с реагентами. Если в отделение резервуара 46 для обслуживания проточной ячейки помещают заменяемую проточную ячейку 10'', то резервуар 46 может включать два окна 48, 50, одно из которых предназначено для введения съемной проточной ячейки 10'', а другое предназначено для размещения картриджа с реагентами. Окно (окна) 48, 50 может иметь защитную дверцу (дверцы).An example of the
Система 40 обнаружения может включать индикатор 52 состояния, который в этом примере представляет собой индикаторную лампочку на раме резервуара 46. Индикатор 52 состояния может указывать наличие или отсутствие картриджа с реагентами и/или заменяемой проточной ячейки 10''.The
Как показано, проточная ячейка 10'' включает основу 12 и крышку 54. Как стационарная, так и заменяемая съемная проточная ячейка 10'' также может включать отверстия 56, 58 для впуска и выпуска текучих сред, которые позволяют доставлять объем реагентов к датчику (датчикам) 32 заряда (Фиг. 5А) съемной проточной ячейки 10''.As shown, the
Система 40 для секвенирования также может включать систему доставки реагентов для селективного введения реагента (реагентов) во впускное отверстие 56 для текучих сред съемной проточной ячейки 10'' с протеканием по датчикам 32 с последующим извлечением через выпускные отверстия 58 для текучих сред, имеющиеся в съемной проточной ячейке 10''. Система доставки реагентов может включать трубки или другие жидкостные системы, которые могут быть стационарно или съемным образом присоединены к отверстиям 56, 58. Система доставки реагентов также может включать трубки или другие жидкостные системы, которые могут быть соединены рабочим соединением с картриджем 60 с реагентами. Система доставки реагентов также может включать насос или другое подходящее оборудования для извлечения реагента (реагентов) из картриджа 60 с реагентами и его подачи во впускное отверстие 56 для текучих сред в соответствии с протоколами секвенирования и удаления структуры /создания структуры (например, согласно способу применения съемной проточной ячейки 10'', рассмотренному в настоящей работе).The
Различные реагенты могут быть поданы из картриджа 60 с реагентами в съемную проточную ячейку 10''. Картридж 60 с реагентами включает корпус, защищающий различные компоненты системы для работы с текучими средами, такие как резервуары, жидкостные соединения, насосы, клапаны и подобные компоненты. В одном из примеров картридж 60 с реагентами включает систему для хранения текучих сред, которая включает резервуар 62 для деструктурирующего реагента и деструктурирующий реагент (например, реагент-окислитель), содержащийся в резервуаре 62 для деструктурирующего реагента; резервуар для структурообразующего реагента, включающий два раздельных отделения 64, 66, где первый компонент структурообразующего реагента (например, меламин или его аналог) содержится в первом из двух раздельных отделений 64, и второй компонент структурообразующего реагента (например, PTCDI или его аналог) содержится во втором из двух раздельных отделений 66. Картридж 60 с реагентами также может включать отделение 68 для образца, которое может включать подотделения для матричной полинуклеотидной цепочки (которую подвергают секвенированию) и для образцов, включающих нуклеотиды (которые встраиваются в растущую цепочку, образующуюся вдоль матричной полинуклеотидной цепочки). Картридж 60 с реагентами может быть запрограммирован для высвобождения матричной полинуклеотидной цепочки и образца (образцов) во время секвенирования, для высвобождения деструктурирующего реагента с целью удаления закрепленного нуклеотида и пористой молекулярной сетки 14 и для высвобождения структурообразующих реагентов с целью образования новой пористой молекулярной сетки 14. Картридж 60 с реагентами также может включать смесительную камеру, в которую направляют структурообразующие реагенты для предварительной сборки перед их подачей на основу 12 съемной проточной ячейки 10''.Various reagents can be supplied from the
Дополнительные замечанияAdditional Notes
Следует понимать, что все комбинации приведенных выше признаков и дополнительных признаков, более подробно рассмотренных ниже (при условии, что эти признаки не являются взаимоисключающими) составляют часть предмета изобретения, рассмотренного в настоящей работе. В частности, все комбинации раскрытых предметов изобретения, очевидные после прочтения предлагаемого описания, составляют часть предмета изобретения, рассмотренного в настоящей работе. Также следует понимать, что употребляемая в настоящем описании терминология, которая также может употребляться в любом документе, включенном в настоящее описание посредством ссылки, должна иметь значение, в наибольшей мере соответствующее конкретным признакам, рассмотренным в настоящей работе.It should be understood that all combinations of the above features and additional features discussed in more detail below (provided that these features are not mutually exclusive) form part of the subject matter of the invention discussed in this work. In particular, all combinations of the disclosed subjects of the invention, obvious after reading the proposed description, form part of the subject matter of the invention discussed in this work. It should also be understood that the terminology used in the present description, which can also be used in any document included in the present description by reference, should have the meaning that is most consistent with the specific features discussed in this work.
Упоминание в настоящем описании "одного примера", "другого примера", "примера" и т.д. означает, что конкретный элемент (например, элемент, структура и/или характеристика), раскрытый при описании этого примера, включен в по меньшей мере один пример, рассмотренный в настоящей работе, и может присутствовать или может отсутствовать в других примерах. Кроме того, следует понимать, что, если из контекста не ясно иное, то рассмотренные элементы любого примера могут быть скомбинированы в различных примерах любым подходящим образом.Reference in the present description to "one example", "another example", "example", etc. means that a specific element (eg, element, structure and/or characteristic) disclosed in the description of this example is included in at least one example discussed in this work, and may or may not be present in other examples. In addition, it should be understood that, unless otherwise clear from the context, the discussed elements of any example can be combined in various examples in any suitable way.
Термины "по существу" и "приблизительно", упоминаемые в настоящем описании, включая формулу изобретения, применены для описания и объяснения небольших отклонений, например, обусловленных вариациями при обработке. Например, эти отклонения могут составлять меньше или быть равными плюс/минус 5%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 2%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 1%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 0,5%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 0,2%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 0,1%, например, составлять меньше или быть равными плюс/минус 0,05%.The terms "substantially" and "approximately" as used herein, including the claims, are used to describe and explain minor variations, such as those due to variations in processing. For example, these deviations may be less than or equal to plus/minus 5%, such as less than or equal to plus/minus 2%, such as less than or equal to plus/minus 1%, such as less than or equal to plus/minus 1%. /minus 0.5% e.g. less than or equal to plus/minus 0.2% e.g. less than or equal to plus/minus 0.1% e.g. less than or equal to plus/minus 0.05 %.
Кроме того, следует понимать, что приведенные в настоящем описании диапазоны включают указанные диапазоны и любые величины или поддиапазоны, находящиеся в пределах указанного диапазона, как если бы такие величины или поддиапазоны были ясно обозначены. Например, диапазон, составляющий от 1 до 50, включает не только явным образом упомянутые пределы от 1 до 50, но также включает индивидуальные величины, такие как приблизительно 15, 22,5, 45 и т.д., и поддиапазоны, такие как от приблизительно 20 до приблизительно 48 и т.д.In addition, it should be understood that the ranges given in the present description include the indicated ranges and any values or subranges that are within the specified range, as if such values or subranges were clearly indicated. For example, a range of 1 to 50 includes not only the explicitly mentioned ranges of 1 to 50, but also includes individual values such as about 15, 22.5, 45, etc., and subranges such as from about 20 to about 48, etc.
Несмотря на то, что некоторые примеры были описаны подробно, следует понимать, что рассмотренные примеры могут быть модифицированы. Таким образом, приведенное выше описание не является ограничивающим.Although some of the examples have been described in detail, it should be understood that the discussed examples can be modified. Thus, the above description is not limiting.
Claims (39)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/715,177 | 2018-08-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020141764A RU2020141764A (en) | 2022-09-09 |
| RU2785680C2 true RU2785680C2 (en) | 2022-12-12 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100015805A1 (en) * | 2003-10-20 | 2010-01-21 | Novellus Systems, Inc. | Wet Etching Methods for Copper Removal and Planarization in Semiconductor Processing |
| US20110183123A1 (en) * | 2008-07-10 | 2011-07-28 | University Court of the University of St. Andrews College Gate | Modified Surfaces |
| US20150240300A1 (en) * | 2012-07-18 | 2015-08-27 | Dna Electronics Ltd. | Sensing apparatus and method |
| RU2574249C2 (en) * | 2013-09-09 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Прозрачные электроды" | Network micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings, and method for obtaining thereof |
| WO2017201198A1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | Illumina, Inc. | Self assembled patterning using patterned hydrophobic surfaces |
| US20180155773A1 (en) * | 2015-05-12 | 2018-06-07 | Illumina, Inc. | Field-effect apparatus and methods for sequencing nucleic acids |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100015805A1 (en) * | 2003-10-20 | 2010-01-21 | Novellus Systems, Inc. | Wet Etching Methods for Copper Removal and Planarization in Semiconductor Processing |
| US20110183123A1 (en) * | 2008-07-10 | 2011-07-28 | University Court of the University of St. Andrews College Gate | Modified Surfaces |
| US20150240300A1 (en) * | 2012-07-18 | 2015-08-27 | Dna Electronics Ltd. | Sensing apparatus and method |
| RU2574249C2 (en) * | 2013-09-09 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Прозрачные электроды" | Network micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings, and method for obtaining thereof |
| US20180155773A1 (en) * | 2015-05-12 | 2018-06-07 | Illumina, Inc. | Field-effect apparatus and methods for sequencing nucleic acids |
| WO2017201198A1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | Illumina, Inc. | Self assembled patterning using patterned hydrophobic surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11733147B2 (en) | Flow cells | |
| JP6744944B2 (en) | Catalyst-free surface functionalization and polymer grafting | |
| RU2751517C2 (en) | Flow-through cells with hydrogel coating | |
| CN107075579B (en) | Biochemically activated electronic devices | |
| US20250027152A1 (en) | Selective surface patterning via nanoimprinting | |
| JP2020507914A (en) | Flow cell package and method of manufacturing the same | |
| JP2002542461A (en) | Use of microfluidic systems in electrochemical detection of target analytes | |
| CN111321054A (en) | Flow cell and sequencing kit | |
| JP2019523640A (en) | Self-organized patterning using patterned hydrophobic surfaces | |
| CN110382104A (en) | Array including sequencing primer and non-sequencing entity | |
| JP2024518699A (en) | Flow Cell | |
| WO2016105725A1 (en) | Single molecule detection | |
| RU2785680C2 (en) | Flow cells | |
| JP7126501B2 (en) | Array with quality control tracer | |
| WO2016105708A1 (en) | Self-aligned nanogap fabrication | |
| HK40048540A (en) | Flow cells | |
| CN115867677A (en) | Incorporation and imaging mixtures | |
| CN117677435A (en) | Surface functionalization of non-aqueous gels for sequencing | |
| HK40003935A (en) | Self assembled patterning using patterned hydrophobic surfaces |