在乳液滴中維持分子的不均勻濃度的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)應(yīng)用和通過引用納入
[0002] 本申請要求2012年12月14日提交的美國臨時專利申請序列號No. 61/737, 625 的優(yōu)先權(quán)。
[0003] 上述申請以及本文引用或其起訴期間的所有文獻(xiàn)（"申請引用的文獻(xiàn)"）以及申請 引用的文獻(xiàn)中引用或參考的所用文獻(xiàn)（"本文引用的文獻(xiàn)"）以及本文引用的文獻(xiàn)中引用或 參考的所用文獻(xiàn)，連同本文或通過引用納人本文的任何文獻(xiàn)所述的任何產(chǎn)品的任何生產(chǎn)商 說明書、描述、產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品頁，通過引用納入本文并可用于本發(fā)明的實踐。更具體地，所 有參考文獻(xiàn)都以相同程度通過引用納人本文，就如各文獻(xiàn)被具體地和單獨地說明通過引用 納入本文一樣。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明涉及微流體技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及維持乳液內(nèi)液滴中的分子的 方法。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 微流體工藝通常使用乳液，其包含分散液相的液滴（本文稱為"乳液滴"），該液滴 被非混溶的連續(xù)液相包圍。乳液滴可用作化學(xué)或生物反應(yīng)的反應(yīng)容器，用作儲存器，和/或 用作分離和劃分分子的方法，例如化學(xué)或生物元件。乳液滴的群（本文可與"群"或"庫" 互換使用）可由許多不同尺寸的液滴（多分散群）或相對尺寸相同的液滴（單分散群）組 成。利用乳液合適的化學(xué)性質(zhì)例如表面上的表面活性劑可使液滴"穩(wěn)定"，這表示當(dāng)彼此接 觸時其基本不會混合和合并。這種穩(wěn)定性可用于制造由不同化學(xué)或生物組分組成的群或 庫，其可儲存在大約相同體積的空間中而不會與同一液滴和其他液滴的組分之間發(fā)生混合 或污染（本文稱為種類組成）。本文中該術(shù)語用于討論相同乳液滴內(nèi)的不同化學(xué)分子。穩(wěn) 定的乳液滴的特性可用于進(jìn)行化學(xué)和生物反應(yīng)、儲存和化分的許多應(yīng)用。
[0007] 存在一個問題：雖然一些相對大的實體（例如一些細(xì)胞和蛋白質(zhì)）可被包封在液 滴中并穩(wěn)定儲存（例如，液滴保持其初始組成和濃度）數(shù)天、數(shù)周、數(shù)月和/或更長時間而 不會發(fā)生分子泄漏或與群中鄰近液滴之間發(fā)生交換，但是一些分子和/或分子能轉(zhuǎn)移通過 乳液滴邊界（文本稱為"界面"）并會在液滴之間發(fā)生轉(zhuǎn)移和混合。此類分子趨于比非轉(zhuǎn)移 實體還要小。此類易于轉(zhuǎn)移的分子的一些示例包括但不限于：化學(xué)染料、熒光分子、發(fā)光分 子、維生素、藥物前體、小分子藥物分子、量子點、抗原、糖、核苷和核苷酸。
[0008] 例如，用給定濃度的分子A乳化的液滴的群可通過共同的連續(xù)相而與用給定濃度 的分子B乳化的液滴的群彼此接近，從而產(chǎn)生的乳液含有兩種不同液滴群的混合。若分子 A和B能轉(zhuǎn)移通過所述界面并在液滴之間傳輸，則乳液滴中分子A和B的濃度會趨于平衡， 導(dǎo)致液滴的均質(zhì)集合，其中液滴內(nèi)的分子A和B的濃度相同（參見圖1)。
[0009] 然而，某些應(yīng)用（例如但不限于，由基本不同的熒光染料組合物和濃度組成的液 滴的群或庫的生成和儲存）需要乳液包含具有不均勻濃度的不同熒光分子的穩(wěn)定液滴群。 因此，需要一種能防止會轉(zhuǎn)移通過界面的分子進(jìn)行濃度平衡的方法，本發(fā)明提供這種方法。
[0010] 本發(fā)明提供維持乳液滴中分子的優(yōu)選濃度和種類組成的方法，否則則會導(dǎo)致分子 轉(zhuǎn)移進(jìn)入和/或退出液滴。這會使乳液中的小分子具有不均勻濃度，從而改善基于液滴的 微流體的性能和適用性。因此，本發(fā)明提供在乳液中的液滴（"乳液滴"）內(nèi)維持分子的不 均勻濃度的方法。
[0011] 該申請文件中任何文獻(xiàn)的引用或鑒定并非承認(rèn)所述文獻(xiàn)是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明總體上提供一種用于使乳液滴內(nèi)的分子維持優(yōu)選種類組成和相關(guān)濃度的 方法。更具體地，本發(fā)明提供用于使乳液中的液滴（乳液滴）內(nèi)的分子維持不均勻濃度的 方法，該方法通過基本阻止分子轉(zhuǎn)移通過乳液滴邊界（"界面"）來進(jìn)行。本發(fā)明一般涉及 用于使乳液滴內(nèi)的分子維持分子組成和濃度的方法，所述分子尤其是容易轉(zhuǎn)移通過界面的 分子，這些分子的尺寸趨于小于不轉(zhuǎn)移通過乳液滴邊界（"界面"）的分子。
[0013] 本發(fā)明的一個實施方式還包括在乳液滴內(nèi)將非轉(zhuǎn)移性分子與靶分子關(guān)聯(lián)從而阻 止靶分子轉(zhuǎn)運(yùn)通過界面的方法。在一個方面，將非轉(zhuǎn)移性分子關(guān)聯(lián)（或連接）至靶分子的 方法可通過多種手段實現(xiàn)，包括但不限于：化學(xué)結(jié)合或偶聯(lián)；其他形式的化學(xué)鍵，包括但不 限于共價鍵和氫鍵；生物介導(dǎo)的連接例如抗體-抗原結(jié)合；和/或通過Watson-Crick堿基 配對的DNA結(jié)合。在另一方面，可使用其他形式的連接或關(guān)聯(lián)，包括但不限于用不轉(zhuǎn)移通過 界面的較大分子包封或包裹能轉(zhuǎn)移通過界面的分子。該方面的一個示例包括在蛋白質(zhì)復(fù)合 物中包封的較大聚合物殼中包埋靶分子。在另一方面，通過將一種或多種分子與其他分子 結(jié)合可在液滴中維持該一種或多種分子，并基本防止其轉(zhuǎn)移通過界面，所述其他分子在分 散相中具有優(yōu)選的溶解度或者對表面活性劑的分散相側(cè)具有非常低的親合力。
[0014] 本發(fā)明的另一實施方式包括使乳液滴群中的單一分子和/或多種分子的初始濃 度的不均勻性隨時間維持相對恒定。在該實施方式的一個方面，不同化學(xué)分子的所需濃度 和/或分布可在單獨乳液滴間不同，其中所述乳液滴包含在給定乳液的群。
[0015] 本發(fā)明的另一實施方式包括使乳液滴群中的分子濃度的不均勾分布隨時間維持 基本恒定，例如以使其變?yōu)榫鶆驖舛确植计胶鉅顟B(tài)的趨勢最小化。
[0016] 本發(fā)明另一實施方式包括基本維持乳液滴群中的不同化學(xué)分子的不均勻分布，從 而該分布隨時間保持基本恒定，例如以使其變?yōu)椴煌瘜W(xué)分子均勻分布的平衡狀態(tài)的趨勢 最小化。
[0017] 因此，本發(fā)明的一個目的是本發(fā)明不包括任何先前已知的產(chǎn)品、制備產(chǎn)品的過程 或使用產(chǎn)品的方法，使得申請人保留權(quán)利并由此公開放棄任何先前已知的產(chǎn)品、過程或方 法。還應(yīng)注意，本發(fā)明不旨在在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括任何產(chǎn)品、制備產(chǎn)品的過程或使用產(chǎn)品 的方法，其不符合USPTO (35U.S.C. § 112,第一段）或EPO (EPC的第83條）的允許要求和書 面說明，使得申請人保留權(quán)利并由此公開放棄任何先前已知的產(chǎn)品、過程或方法。
[0018] 應(yīng)注意，在該公開文件以及特別在權(quán)利要求和/或段落中，諸如"包含"等的術(shù)語 具有美國專利法中對其賦予的含義，例如，其可表示"包括"等；且諸如"基本由……組成"的 術(shù)語具有美國專利法中對其賦予的含義，例如，其允許未明確列出的要素，但排除發(fā)現(xiàn)于現(xiàn) 有技術(shù)中或影響本發(fā)明基本或新穎性的要素。
[0019] 這些和其他實施方式在下述發(fā)明詳述中公開，或由下述發(fā)明詳述顯而易見并被其 涵蓋。
【附圖說明】
[0020] 以下發(fā)明詳述以示例的形式給出但不旨在單獨將本發(fā)明限制為所述特定實施方 式，其最好可連同所附附圖進(jìn)行理解。
[0021] 圖IA說明在沒有其他分子連接時，含不均勻濃度分布的兩種不同化學(xué)物質(zhì)A和B 分子的乳液滴的群隨時間趨于平衡，形成液滴中分子A和分子B混合物的濃度均勻分布的 群。
[0022] 圖IB說明含不均勻濃度分布的化學(xué)結(jié)合至其它分子（X)的兩種不同化學(xué)物質(zhì)A 和B的乳液滴的群（圖IA所述的初始群）隨時間維持該不均勻濃度。如液滴圖下方的柱 狀圖所示，其證明了由于向