專利名稱：微孔陣列制品及使用方法
微孔陣列制品及使用方法相關(guān)專利串請(qǐng)的交叉引用本專利申請(qǐng)要求2009年11月23日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/263，640的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)以引用的方式全文并入本文中。
背景技術(shù)：
對(duì)微量的樣品進(jìn)行平行微分析的能力對(duì)于化學(xué)、生物、藥品研發(fā)和醫(yī)學(xué)的進(jìn)步很重要。如今，常規(guī)1536孔微量滴定板已被微孔陣列超越，所述微孔陣列由于集中于使時(shí)間、 通過量和成本效率最大化的努力而具有甚至更多數(shù)目的反應(yīng)室并且采用更少量的試劑。盡管有若干類型的微孔陣列可用，但用于產(chǎn)生具有幾十微米尺寸的高保真性微特征(例如孔)的制造技術(shù)在很多情況下既緩慢又昂貴。產(chǎn)生這些微特征的通用制造方法的實(shí)例包括軟光亥IJ、光刻、預(yù)存陣列的優(yōu)先蝕刻、銑削、金剛石加工、激光燒蝕、離液蝕刻等。然而，所有這些方法都在不同程度上受到成本和能力的限制。另外，制備具有高密度微特征的制品是特殊的挑戰(zhàn)，所述制品顯示具有存在于低密度微孔制品(如96孔板)中的所需的光學(xué)特征。此夕卜，證實(shí)了許多微孔材料與生物分析和化學(xué)反應(yīng)的組分不相容，并且導(dǎo)致例如低靈敏性、高背景信號(hào)以及缺乏可重復(fù)性的問題。因而，需要持續(xù)開發(fā)改進(jìn)的微孔陣列。某些光纖束已被用于產(chǎn)生微孔陣列。為了充當(dāng)有效的波導(dǎo)管，每一個(gè)纖維元件都必須由被低折射率包層圍繞的高折射率芯組成。當(dāng)初始玻璃用通常用于生物分析中的較低折射率水溶液代替時(shí)，通過化學(xué)蝕刻選擇性移除芯玻璃以生成微孔的步驟降低了折射率失配率。這使纖維的波導(dǎo)特性減弱，從而導(dǎo)致穿透包層材料的光增加。為了克服該問題，吸光材料(例如某些金屬)作為薄層被沉積在經(jīng)蝕刻微孔的內(nèi)部側(cè)壁上。除了光學(xué)局限性之外，光纖材料常常還與許多反應(yīng)條件、特別是在水溶液中進(jìn)行并且含有靈敏性酶試劑的分析不相容。不相容性的兩個(gè)主要來源是光纖基板溶解于反應(yīng)室中所含的溶液中以及光纖基板與所述室中含有的分析組分(如蛋白、核酸)的化學(xué)反應(yīng)。這些化學(xué)效應(yīng)由于每一個(gè)微孔中的面積對(duì)體積的比率都高而加重。這些效應(yīng)往往會(huì)降低在光纖反應(yīng)室中進(jìn)行的分析和反應(yīng)的性能，并且在很多情況下需要另外的加工，以使得裝置與生物分析相容。由于目前采用的用于制備和/或涂布滿足這些光學(xué)和化學(xué)要求的陣列的方法中存在技術(shù)難題，所以，可在微孔陣列中進(jìn)行的分析的范圍仍然有限。因此，需要高性價(jià)比、高密度的微孔陣列，所述微孔陣列與多種分析和/或反應(yīng)條件相容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及柔性微孔陣列，所述柔性微孔陣列包含柔性微結(jié)構(gòu)化層，其中透光柔性層結(jié)合到所述柔性微結(jié)構(gòu)化層。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供制品。所述制品可以包含微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層具有上主表面和下主表面。微結(jié)構(gòu)化層可以包含在上主表面和下主表面之間延伸的多個(gè)光學(xué)隔離的微孔。所述制品還可以包含透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到微結(jié)構(gòu)化層的下主表面。微結(jié)構(gòu)化層中的每一個(gè)微孔都可以包括頂部開口、底部開口和至少一個(gè)側(cè)壁，所述至少一個(gè)側(cè)壁在所述頂部開口和所述底部開口之間延伸。透光柔性層的厚度可以為約2μπι至約50 μ m。在另一方面，本發(fā)明提供制品。所述制品可以包含微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層具有上主表面和下主表面。微結(jié)構(gòu)化層可以包含在上主表面的下面延伸的多個(gè)光學(xué)隔離的微孔。所述制品還可以包含透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到微結(jié)構(gòu)化層的下主表面。微結(jié)構(gòu)化層中的每一個(gè)微孔都可以包括開口、透光底壁和至少一個(gè)側(cè)壁，所述至少一個(gè)側(cè)壁在所述開口和所述底壁之間延伸。底壁的厚度可以為約O. Ιμπι至約5μπι。在另一方面，本發(fā)明提供制品。所述制品可以包含微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層具有上主表面和下主表面。微結(jié)構(gòu)化層可以包含在上主表面的下面延伸的多個(gè)光學(xué)隔離的微孔。所述制品還可以包含透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到微結(jié)構(gòu)化層的下主表面。微 結(jié)構(gòu)化層中的每一個(gè)微孔都可以包括開口、透光底壁和至少一個(gè)側(cè)壁，所述至少一個(gè)側(cè)壁在所述開口和所述底壁之間延伸。厚度(t)可以定義為所述底壁的厚度加上所述透光柔性層的厚度。厚度⑴可以為約2 μ m至約55 μ m。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層都可以包含著色劑。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，著色劑都可以選自炭黑、品紅、咔唑紫和福隆亮藍(lán)。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，透光柔性層都可以透過選定波長(zhǎng)的光。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，底壁都可以基本上透過選定波長(zhǎng)的光。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)側(cè)壁可以基本上不能透過選定波長(zhǎng)的光。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)側(cè)壁可以比底壁能透過的選定波長(zhǎng)的光少至少50%。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)側(cè)壁可以比底壁能透過的選定波長(zhǎng)的光少至少90%。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，微孔的所述底壁和/或所述至少一個(gè)側(cè)壁都還可以包含涂層。在一些實(shí)施例中，微孔的所述底壁和/或所述至少一個(gè)側(cè)壁還包含多個(gè)涂層。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述涂層都可以含有SiO2。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述涂層都可以含有反射涂層。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層都可以含有衍生自樹脂的固化的聚合物。在一些實(shí)施例中，樹脂選自丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，透光層都可以包含膜。在一些實(shí)施例中，所述膜可以包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述膜都可以包含多層膜。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，透光層都還可以包含粘合劑。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層都還可以包含基本上沒有微孔的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，所述區(qū)域可以包含可拆卸部分。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，制品都還可以包含結(jié)合到微結(jié)構(gòu)化層的上主表面的覆蓋層。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，制品都還可以包含結(jié)合到與微結(jié)構(gòu)化層相對(duì)的表面上的透光柔性層的覆蓋層。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋層都可以以可移除方式結(jié)合。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，制品都還可以包括光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括光學(xué)結(jié)合到所述制品的光學(xué)裝置。在一些實(shí)施例中，光學(xué)裝置可以光學(xué)結(jié)合到微結(jié)構(gòu)化層。在一些實(shí)施例中，光學(xué)裝置可以光學(xué)結(jié)合到透光柔性層。在一些實(shí)施例中，所述結(jié)合可以包括光纖面板。在一些實(shí)施例中，光學(xué)裝置可以包括CXD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或光電倍增管。在一些實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)還可以包括處理器。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)微孔都還可以包含多核苷酸。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)微孔都可以包含多肽。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)微孔都可以包含粒子。在一些實(shí)施例中，多核苷酸或多肽可以結(jié)合到粒子。在另一方面，本發(fā)明提供用于制備微孔陣列制品的工藝。所述工藝可以包括提供工具，所述工具具有成型表面，所述成型表面具有多個(gè)突起，所述突起從所述成型表面延伸并且適用于形成所述微結(jié)構(gòu)元件；可流動(dòng)的樹脂組合物；和透光柔性層，所述透光柔性層具有第一主表面和第二主表面?？梢詫?duì)透光柔性層的第一主表面進(jìn)行表面處理，以促進(jìn)對(duì)固化的樹脂組合物的粘合性。透光柔性層的厚度可以為約50 μ m或更小。所述工藝還可以 包括向成型表面施加一定體積的適用于形成微結(jié)構(gòu)元件的樹脂組合物。所述工藝還可以包括使樹脂組合物與透光柔性層的第一主表面接觸。所述工藝還可以包括使樹脂在其與柔性層接觸的同時(shí)固化，以形成包含微結(jié)構(gòu)化層的微孔陣列制品，所述微結(jié)構(gòu)化層包括結(jié)合至柔性層的微孔陣列。所述工藝還可以包括從所述工具移除所述微孔陣列制品。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，使樹脂組合物與透光柔性層的第一主表面接觸的步驟都可以包括向所述樹脂組合物施加壓力，以將所述樹脂基本上移置到所述工具中的所述突起的頂部與所述透光層的所述表面之間。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，柔性層都可以經(jīng)表面處理，以促進(jìn)與固化的樹脂組合物的粘合性。表面處理可以選自輻射處理、電暈放電處理、火焰處理、等離子體處理、高能UV處理和化學(xué)涂底漆處理。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，柔性層都可以連接到載體。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，樹脂組合物都可以包含著色劑。在任一個(gè)上述工藝實(shí)施例中，使樹脂組合物固化的步驟都可以包括使樹脂組合物暴露于至少一種固化處理，所述至少一種固化處理選自來自輻射源的光化輻射、電子束和化學(xué)固化劑。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，柔性層的厚度都可以為約2 μ m至約48 μ m。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝都還可以包括移除微結(jié)構(gòu)化層的一部分的步驟。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝都還可以包括移除透光柔性層的一部分的步驟。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝都還可以包括將試劑設(shè)置在微孔中的步驟。在所述工藝的以上任一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝都還可以包括將微孔陣列制品結(jié)合到光纖裝置的步驟。在另一方面，本發(fā)明提供檢測(cè)微陣列中的被分析物的方法。所述方法可以包括提供疑似含有被分析物的樣品、用于光學(xué)檢測(cè)被分析物的試劑、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)以及根據(jù)任何上述實(shí)施例的制品的制品。所述方法還可以包括在適于檢測(cè)微孔中的被分析物(如果存在的話)的條件下使樣品和試劑在多個(gè)微孔中接觸。所述方法還可以包括使用光學(xué)系統(tǒng)來檢測(cè)微孔中被分析物的存在或不存在。在所述方法的一些實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)可以光學(xué)結(jié)合到基板。在一些實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)合的步驟可以包括光纖面板，其中使用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的步驟可以包括使信號(hào)通過光纖面板。在所述方法的以上任一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)都可以包括光學(xué)裝置。在一些實(shí)施例中，光學(xué)裝置可以包括CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或光電倍增管。在所述方法的以上任一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)都還可以包括處理器。在任何上述方法實(shí)施例中中，檢測(cè)被分析物的存在或不存在的步驟都可以包括檢測(cè)表征被分析物存在的光。在任何上述方法實(shí)施例中中，檢測(cè)光的步驟都可以包括通過吸光度、反射率或熒光來檢測(cè)光。在任何上述方法實(shí)施例中中，檢測(cè)光的步驟都可以包括檢測(cè)來自發(fā)光底物反應(yīng)的光。在任何上述方法實(shí)施例中中，檢測(cè)被分析物的存在或不存在的步驟都可以包括獲得微孔的圖像。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)被分析物的存在或不存在的步驟可以包括顯示、分析或印刷微孔的圖像。在任何上述方法實(shí)施例中中，在適于檢測(cè)被分析物的條件下使樣品和試劑在多個(gè)微孔中接觸的步驟都可以包括使酶與酶底物接觸。在任何上述方法實(shí)施例中中，在適于檢 測(cè)被分析物的條件下使樣品和試劑在多個(gè)微孔中接觸的步驟都可以包括在兩個(gè)多核苷酸之間形成雜化物。在另一方面，本發(fā)明提供了分析系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括微孔陣列制品，所述微孔陣列制品含有光學(xué)隔離的微孔陣列和連接到光學(xué)隔離的微孔陣列的成像裝置。陣列密度可以為每平方毫米10個(gè)或更多個(gè)微孔。在一些實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)合的步驟可以包括以粘結(jié)方式將微孔陣列制品結(jié)合到固體界面。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供組合物。所述組合物可以包含選自以下物質(zhì)的化合物1-(3-甲基-正-丁氨基)_9，10-蒽二酮；1-(3_甲基-2- 丁氨基)_9，10-蒽二酮；1_(2_庚氨基)-9，10-蒽二酮；1，1,3, 3-四甲基丁基-9，10-蒽二酮；1，10-十亞甲基-雙-(-1-氨基-9，10-蒽二酮);1，I-二甲基乙氨基_9，10-蒽二酮；以及1_(正丁氧基丙氨基)_9，10-蒽二酮。在一些實(shí)施例中，所述組合物還可以包含固化的聚合物。在以上任一個(gè)實(shí)施例中，固化的聚合物都可以衍生自樹脂，所述樹脂選自丙烯酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合。詞語(yǔ)“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可以提供某些益處的本發(fā)明的實(shí)施例。然而，在相同的情況或其他情況下，其他實(shí)施例也可以是優(yōu)選的。此外，對(duì)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的表述并不暗示其他實(shí)施例是不可用的，且并非意圖將其他實(shí)施例排除在本發(fā)明范圍之外。本文所用的“一種(個(gè))”、“所述(該)”、“至少一種(個(gè))”以及“一種或多種(一個(gè)或多個(gè))”可互換使用。因而，例如，包括“一個(gè)”陣列的基板可以解釋為意指該基板可以包括“一個(gè)或多個(gè)”陣列。術(shù)語(yǔ)“和/或”意指所列要素中的一個(gè)或全部，或所列要素中的任何兩個(gè)或更多個(gè)的組合。另外,本文通過端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(如I至5包括I、I.5、2、2· 75,3,3. 80、4、5 等)。本公開的上述歸納內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明所公開的制品、工藝和方法中的每一個(gè)公開的實(shí)施例或每種實(shí)施方式。以下說明內(nèi)容更具體地舉例說明了示例性實(shí)施例。在本專利申請(qǐng)全文的若干處中，通過實(shí)例列表提供指導(dǎo)，可以多種組合使用這些實(shí)例。在每一種情況下，被引用的列表都僅用作代表性的組，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為是排他性列表。


本發(fā)明將結(jié)合下面所列的附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說明，其中在若干視圖中，相同的結(jié)構(gòu)始終由相同的數(shù)字指代。圖I是根據(jù)本發(fā)明的微孔陣列制品的一個(gè)實(shí)施例的俯視透視分解圖。
圖2A是微孔陣列制品的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。圖2B是示出圖2A的微孔陣列制品的一部分的細(xì)節(jié)的剖視圖。圖3A是微孔陣列制品的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖，所述微孔陣列制品具有從微孔延伸到光學(xué)裝置的相對(duì)薄的光學(xué)路徑。圖3B是微孔陣列制品的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖，所述微孔陣列制品具有從微孔延伸到光學(xué)裝置的相對(duì)厚的光學(xué)路徑。圖4是根據(jù)本發(fā)明的包括拉袢部分的微孔陣列制品的一個(gè)實(shí)施例的俯視透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于制備微孔陣列制品的工藝的一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。圖6a是微孔陣列制品的示意性俯視圖，沿著所示線條分析微孔陣列制品的圖像。圖6b是來自圖6a的微孔陣列制品的圖像的像素強(qiáng)度圖。圖7是來自另一微孔陣列的圖像的像素強(qiáng)度圖。圖8A是根據(jù)本發(fā)明的具有柔性微孔陣列的載體制品的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖8B是圖8A的載體制品的俯視圖。圖9A-9F是根據(jù)本發(fā)明的制備微分析用的微孔陣列的工藝步驟的側(cè)視圖。圖10是6種著色劑的混合物的紫外-可見光譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供陣列制品，陣列制品包括基板，基板含有單獨(dú)的反應(yīng)室(微孔)。本發(fā)明包括制備所述陣列的工藝，所述工藝包括形成多層化結(jié)構(gòu)(如層合體)的方法，所述多層化結(jié)構(gòu)包括在其中形成陣列的基板、結(jié)合到基板的柔性透光層，以及任選地一個(gè)或多個(gè)可移除的保護(hù)層。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別難以制備具有高密度微特征(如反應(yīng)室)的柔性基板，所述基板在X-Y平面的兩個(gè)軸上均光學(xué)隔離，但在對(duì)應(yīng)的Z軸上保持透光。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，難以制造具有薄的柔性高度透光基部的光學(xué)隔離微孔陣列。本發(fā)明提供微孔陣列，和用于制備微孔陣列的工藝，其克服了這些困難。本發(fā)明的工藝產(chǎn)生單獨(dú)的反應(yīng)孔的顯著光學(xué)隔離，而無(wú)需困難的、昂貴的涂布工序來獲得對(duì)于極其高密度的微孔陣列而言必要的光學(xué)隔離。本發(fā)明還提供檢測(cè)被分析物的系統(tǒng)。所述檢測(cè)系統(tǒng)可以包括本文所公開的任何陣列制品，其中所述陣列制品光學(xué)結(jié)合到光學(xué)裝置。光學(xué)裝置可以是成像裝置。本發(fā)明所公開的制品可以用于檢測(cè)被分析物的分析中。所述分析可以包括檢測(cè)由陣列中的特定微孔發(fā)射的熒光或發(fā)光信號(hào)。本發(fā)明所公開的制品基本上抑制了選定波長(zhǎng)的光從一個(gè)微孔穿過微孔的側(cè)壁透射到另一個(gè)微孔。同時(shí)，所述制品允許大量選定波長(zhǎng)的光透過每一個(gè)微孔的底壁。本發(fā)明所公開的制品甚至還被構(gòu)造為使從每一個(gè)微孔的底部發(fā)出的光的散射都最小化，使得從陣列中、特別是從高密度陣列中的各個(gè)相鄰的微孔發(fā)出的光可以通過簡(jiǎn)單的光學(xué)裝置來解析。在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不將其應(yīng)用局限于以下描述所提及的或附圖所示出的構(gòu)造和組件布置方式的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠提供其他的實(shí)施例，并且能夠以多種方式進(jìn)行操作或?qū)嵤?。另外?yīng)當(dāng)理解，本文所用的用語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)的目的是為了進(jìn)行說明，不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。本文使用的“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其變型旨在涵蓋隨后所列的項(xiàng)及其等同物以及附加項(xiàng)。除非另外規(guī)定或限制，否則術(shù)語(yǔ)“支撐”和“結(jié)合”及其變型形式被廣義地使用，并且涵蓋直接和間接支撐和結(jié)合。應(yīng)當(dāng)理解，也可采用其他實(shí)施例，且可在不偏離本發(fā)明范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)變化或邏輯變化。此外，例如“前部”、“后部”、“頂部”、“底部”之類的術(shù)語(yǔ)僅用于描述元件彼此的關(guān)系，而決不意指描述裝置的具體取向、指示或暗示裝置的必要或所需的取向、或規(guī)定本文所述制品在使用過程中如何利用、安裝、顯示或設(shè)置。本發(fā)明整體涉及用于檢測(cè)樣品中的被分析物的方法和制品。更具體地講，本發(fā)明涉及可以用來同時(shí)進(jìn)行多個(gè)、獨(dú)立的分析的微孔陣列。本發(fā)明所公開的制品適于與多種光 學(xué)系統(tǒng)一起使用，以檢測(cè)樣品中被分析物的存在或不存在。定義除非另有定義，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)的含義與相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的含義相同。與本文所述的方法和材料相似或等同的方法和材料可以用于本發(fā)明的實(shí)踐中，以下描述了示例性的合適的方法和材料。例如，方法可以描述為包括不止兩個(gè)步驟。在這類方法中，為實(shí)現(xiàn)限定的目標(biāo)，可能并非所有步驟都是需要的，并且本發(fā)明設(shè)想使用孤立的步驟來實(shí)現(xiàn)這些分立的目標(biāo)。所有出版物、專利申請(qǐng)、專利及其他參考文獻(xiàn)的公開內(nèi)容都以全文引用方式并入本文中。另外，材料、方法和實(shí)例僅是示例性的，并非旨在限制本發(fā)明?！氨环治鑫铩币庵冈谒P(guān)注的樣品中或從所關(guān)注的樣品中分離出來的待檢測(cè)或測(cè)量的天然存在的或合成的分子、化合物、組合物、或復(fù)合物。被分析物無(wú)限制地包括多肽(如蛋白)、肽、氨基酸、脂肪酸、核苷酸(如ATP)、多核苷酸(包括(但不限于)DNA、RNA、cDNA、mRNA、PNA、LNA)、碳水化合物、激素、類固醇、化合物、脂質(zhì)、維生素、細(xì)菌、病毒、藥品和代謝物。被分析物可以是配體/反配體對(duì)中的一個(gè)組元或者具有充分的互補(bǔ)性以參與雜交事件的一對(duì)多核苷酸中的一個(gè)組元?！肮饫w面板”是指光學(xué)品質(zhì)的玻璃纖維束，其熔合在一起形成一體化結(jié)構(gòu)，然后，將一體化結(jié)構(gòu)“切片”并拋光，以形成所需厚度的“晶片”?！肮倌軋F(tuán)”意指能夠?qū)⒎磻?yīng)物或被分析物粘附到反應(yīng)室的內(nèi)表面的任何化學(xué)或生物物質(zhì)?！安豢赏杆笔侵副∧?duì)反應(yīng)室中所含的水溶液提供阻擋并且抑制室溶液浸入到反應(yīng)室的壁組分中的能力?！肮鈱W(xué)透明”是指光透射穿過材料的能力。如本文所用，“光學(xué)隔離”是指以下狀況被引導(dǎo)至制品中的微孔中或者由微孔中所含的組分或反應(yīng)發(fā)出的光基本上不橫向穿過制品透射并且與鄰近微孔可測(cè)地相關(guān)(即，少于20%的光、優(yōu)選少于10%的光、更優(yōu)選少于5%的光、甚至更優(yōu)選少于1%的光被透射并且與鄰近微孔可測(cè)地相關(guān))?！胺磻?yīng)物”是指能夠單獨(dú)地或者與另一反應(yīng)物聯(lián)合地與所關(guān)注的樣品中的被分析物結(jié)合、形成或反應(yīng)的天然存在的或合成的任何化學(xué)或生物分子、化合物、組合物、或復(fù)合物。本發(fā)明的反應(yīng)物可用于化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)測(cè)量、檢測(cè)或分離。反應(yīng)物的實(shí)例無(wú)限制地包括氨基酸、核酸(包括寡核苷酸和cDNA)、碳水化合物、以及例如酶和抗體等蛋白?！胺磻?yīng)室”意指基板上局部化的孔或室(S卩，挖空的空間，具有寬度和深度)，包括用來促進(jìn)反應(yīng)物相互作用的側(cè)壁和底部?！皰呙桦娮语@微鏡法”或“SEM”是指用于高分辨率成像的方法。“基板”是指固體載體或者任何可以被改性以包含分立的單獨(dú)反應(yīng)室并且適于至少一種檢測(cè)方法的材料。“酶底物”是指參與酶催化反應(yīng)的分子。 “薄膜”是指沉積在基板表面上的厚度為小于I微米的材料涂層。“固體載體上的區(qū)域的陣列”是形成在固體載體表面上的線性或二維陣列的優(yōu)選分立區(qū)域，各自具有有限的面積?！拔⒖钻嚵小笔欠至⒎磻?yīng)室的密度為至少約100/cm2、優(yōu)選至少約10/mm2的反應(yīng)室陣列。反應(yīng)室具有三維結(jié)構(gòu)，所述三維結(jié)構(gòu)的尺寸，如開口直徑為在約5-250 μ m之間的范圍內(nèi)，深度為在約2至100微米之間的范圍內(nèi)。本文中“陣列”意指多個(gè)反應(yīng)室，所述反應(yīng)室為在基板材料上呈陣列格式的局部化孔或室；陣列及其反應(yīng)室的尺寸將取決于陣列的組成和最終用途。術(shù)語(yǔ)“雜交”是指這樣的過程，在該過程中，核酸分子(DNA或RNA)的單鏈區(qū)域與核酸(同樣為DNA或RNA)的互補(bǔ)單鏈區(qū)域接合，以形成雙鏈區(qū)域。雜交包括分子間(在兩個(gè)不同的分子之間)的過程和分子內(nèi)(在單個(gè)分子的兩個(gè)區(qū)域之間)的過程。本文中的“微球”或“珠粒”或“粒子”或語(yǔ)法等同物是指小而分立的粒子。術(shù)語(yǔ)“探針”是指具有已知的核苷酸序列的多肽或單鏈核酸分子，其以某些方式(例如，放射性方式、熒光方式或免疫方式)進(jìn)行標(biāo)記并且通過與其結(jié)合或雜交用來選擇性地發(fā)現(xiàn)和標(biāo)記研究者關(guān)注的某些多肽、DNA或RNA序列。術(shù)語(yǔ)“cDNA”是指使用逆轉(zhuǎn)錄酶由RNA模板合成的DNA。術(shù)語(yǔ)“核苷酸”是指DNA或RNA的亞單元，DNA或RNA由含氮堿基(DNA中的腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶、或胞核嘧啶；RNA中的腺嘌呤、鳥嘌呤、尿嘧啶、或胞核嘧啶)、磷酸鹽分子以及糖分子(DNA中的脫氧核糖和RNA中的核糖)組成。術(shù)語(yǔ)“寡核苷酸”是指含有連接至磷酸的核苷酸的化合物。當(dāng)聚合時(shí)，其產(chǎn)生核酸。術(shù)語(yǔ)“生物分子”是指有機(jī)分子、特別是可見于生物體和/或可通過生物體合成的大分子(如蛋白或核酸)。術(shù)語(yǔ)“標(biāo)記”是指將部分連接至大分子，使大分子能夠可視化或其存在能夠利用特定的儀器檢測(cè)到。術(shù)語(yǔ)“核酸”是指由核苷酸鏈構(gòu)成的各種酸(如RNA或DNA)中的任何者。術(shù)語(yǔ)“PNA (肽核酸)”是指肽核酸(PM)單體具有N- (2_氨基乙基)甘氨酸主鏈，腺嘌呤、胞核嘧啶、鳥嘌呤或胸腺嘧啶堿基通過酰胺鍵連接至該主鏈。肽核酸通過在主鏈的氨基和另一肽核酸單體的羧基之間產(chǎn)生酰胺鍵來合成。
術(shù)語(yǔ)“非特異性結(jié)合(NSB) ”是指其中大分子與表面相互作用并且通常取決于電荷和/或疏水性的現(xiàn)象。相比之下，特異性結(jié)合涉及抗原與其相應(yīng)抗體之間、或核酸的互補(bǔ)鏈之間的選擇性相互作用。術(shù)語(yǔ)“LNA (鎖核酸)”由構(gòu)象受限的寡核苷酸類似物組成。LNA是二環(huán)核酸，其中核糖核苷在2’ -氧和4’ -碳原子之間通過亞甲基單元連接。被分析物本發(fā)明提供用于檢測(cè)“被分析物”或“目標(biāo)被分析物”的制品和方法。生物分析包括至少一種生物分子，所述生物分子可以作為粘結(jié)配偶體(如受體-配體粘結(jié)反應(yīng)、抗原-抗體粘結(jié)反應(yīng)、酶-底物粘結(jié)反應(yīng)、具有至少部分同源性的多核苷酸區(qū)域之間的雜交反應(yīng))參與生物分析。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，大量的被分析物可以用于本發(fā)明中。例如，可以使用結(jié)合生物活性劑或者尋求粘結(jié)配偶體(如候選藥劑)的任何目標(biāo)被分析物。合適的被分析物包括有機(jī)分子和無(wú)機(jī)分子，包括生物分子在內(nèi)。當(dāng)進(jìn)行目標(biāo) 被分析物的檢測(cè)時(shí)，合適的目標(biāo)被分析物包括(但不限于)環(huán)境污染物(包括殺蟲劑、殺昆蟲劑、毒素等)；化學(xué)品(包括溶劑、聚合物、有機(jī)材料等)；治療分子(包括治療劑和濫用藥物、抗生素等)；生物分子(包括激素、細(xì)胞因子、蛋白、核酸、脂質(zhì)、碳水化合物、細(xì)胞膜抗原和受體(神經(jīng)、內(nèi)分泌、營(yíng)養(yǎng)和細(xì)胞表面受體)或它們的配體等)；全細(xì)胞(包括原核(例如病原性細(xì)菌)和真核細(xì)胞，包括哺乳動(dòng)物腫瘤細(xì)胞);病毒(包括逆轉(zhuǎn)錄病毒、皰疹病毒、腺病毒、慢病毒等)；和孢子；等等。特別優(yōu)選的被分析物為核酸和蛋白。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，目標(biāo)被分析物為蛋白。在微孔陣列分析中的蛋白檢測(cè)描述于例如美國(guó)專利No. 6，942，968 ;美國(guó)專利申請(qǐng)公布No. US 2003/0027327、No. US2006/0228716,No. US 2006/0228722 ;以及 PCT 國(guó)際公布 No. WO 03/016868 中；這些專利中的每一個(gè)都以引用的方式全文并入本文中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，有大量可能的蛋白目標(biāo)被分析物可以利用本發(fā)明的制品用于粘結(jié)配偶體被檢測(cè)或評(píng)價(jià)。合適的蛋白目標(biāo)被分析物包括(但不限于):(I)免疫球蛋白；(2)酶(及其他蛋白);(3)激素和細(xì)胞因子(其中的許多用作細(xì)胞受體的配體)；以及(4)其他蛋白。免疫球蛋白包括(但不限于)IgE、IgG和IgM。免疫球蛋白包括治療學(xué)或診斷學(xué)相關(guān)的抗體，包括(但不限于)(例如)人類白蛋白抗體、載脂蛋白(包括載脂蛋白E)、人絨毛膜促性腺激素、皮質(zhì)醇、α-胎蛋白、甲狀腺素、促甲狀腺激素(TSH)、抗凝血酶、藥物抗體(包括抗癲癇藥(苯妥英、撲米酮、卡馬西平、乙琥胺、丙戊酸以及苯巴比妥))、作用于心臟的藥(地高辛、利多卡因、普魯卡因胺和雙異丙吡胺)、支氣管擴(kuò)張劑(茶堿)、抗生素(氯四環(huán)素、磺酰胺類)、抗抑郁藥、免疫抑制劑、濫用藥品(苯丙胺、甲基苯丙胺、大麻、可卡因和鴉片)以及任何數(shù)目的病毒抗體(包括正粘病毒(如流行性感冒病毒)、副粘病毒(如呼吸性合胞病毒、腿腺炎病毒、麻疫病毒)、腺病毒、鼻病毒、冠狀病毒、呼腸孤病毒、披膜病毒(如風(fēng)疹病毒)、細(xì)小病毒、痘病毒(如天花病毒、牛痘病毒)、腸道病毒(如脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩基病毒)、肝炎病毒(包括Α、B和C)、皰疫病毒(如單純皰疫病毒、水痘-帶狀皰疫病毒、細(xì)胞巨化病毒、Epstein-Barr病毒)、輪狀病毒、諾沃克病毒、漢他病毒、沙粒病毒、彈狀病毒(如狂犬病病毒)、逆轉(zhuǎn)錄病毒(包括HIV、HTLV-I和-II)、乳多空病毒(如乳頭瘤病毒)、多瘤病毒和微小病毒等等)、以及細(xì)菌(包括多種關(guān)注的病原性和非病原性原核生物，包括芽孢桿菌屬；弧菌屬，如霍亂弧菌(V. cholerae);埃希桿菌屬(Escherichia),如腸毒素大腸桿菌，志賀氏桿菌，如痢疾志賀菌(S. dysenteriae);沙門氏菌,如傷寒沙門菌；分枝桿菌例如M.肺結(jié)核，麻風(fēng)菌(M. leprae);梭狀芽孢桿菌，如肉毒梭菌(C. botulinum)，破傷風(fēng)梭菌(C. tetani),艱難梭菌(C. difficile),產(chǎn)氣莢膜梭菌(C. perfringens);棒桿菌屬(Cornyebacterium),如白喉棒桿菌(C. diphtheriae);鏈球菌，釀膿鏈球菌，肺炎鏈球菌；葡萄球菌，如金黃色葡萄球菌；嗜血桿菌，如流感嗜血桿菌(H. influenzae);奈瑟氏球菌屬，如腦膜炎奈瑟菌(N. meningitidis),奈瑟雙球菌(N. gonorrhoeae);耶爾森氏菌,如鼠疫耶爾森菌(Y. pestis),假單胞菌屬，如綠膿桿菌,惡臭假單胞菌(P. putida);衣原體,如沙眼衣原體(C. trachomatis);博德特氏桿菌屬，如百日咳桿菌；密螺旋體屬(Treponema),如蒼白密螺旋體(T. palladium);等等)。酶(及其他蛋白)包括(但不限于)用作心臟疾病的指示劑或用于治療心臟疾病的酶，包括肌酸激酶、乳酸脫氫酶、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白、纖維蛋白原、膽固醇、甘油三酯、凝血酶、組織型纖溶酶原激活劑(tPA);胰疾病指示劑，包括淀粉酶、脂肪酶、胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶；肝功能酶和蛋白，包括膽堿酯酶、膽紅素和堿性磷酸酶；醛縮酶、前列腺酸性磷酸酶、末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶，以及細(xì)菌和病毒酶例如HIV蛋白酶。激素和細(xì)胞因子(其中的許多用作細(xì)胞受體的配體)包括(但不限于)促紅細(xì)胞生成素(EPO)、血小板生成素(TPO)、白細(xì)胞介素(包括IL-I至IL-17)、胰島素、類胰島素生長(zhǎng)因子(包括IGF-I和-2)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(包括TGF-α和TGF-β)、人類生長(zhǎng)激素、轉(zhuǎn)鐵蛋白、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、瘦蛋白、VEGF,TOGF、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、催乳激素、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、降鈣素、人絨毛膜促性腺激素、皮質(zhì)醇、雌二醇、卵泡刺激素(FSH)、促甲狀腺激素(TSH)、促黃體生成激素(LH)、孕酮、睪酮。其他蛋白的非限制性實(shí)例包括α -甲胎蛋白和癌胚抗原(CEA)。此外，對(duì)其而言抗體可被檢測(cè)到的任何生物分子也都可以直接被檢測(cè)到；也就是說，對(duì)病毒或細(xì)菌細(xì)胞、治療劑和濫用藥品等的檢測(cè)可以直接進(jìn)行。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，目標(biāo)被分析物為核酸。這些分析可以用于各種各樣的應(yīng)用中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，探針可以用于基因診斷。例如，探針可以制成檢測(cè)目標(biāo)序列，例如用于非息肉性結(jié)腸癌的基因、BRCAl乳腺癌基因、Ρ53 (其為與多種癌相關(guān)的基因)、指示較大阿爾茨海默氏癥風(fēng)險(xiǎn)的Apo Ε4基因，從而允許易于在癥狀發(fā)生前篩查患者，囊腫性纖維化基因突變、細(xì)胞色素Ρ450或本領(lǐng)域熟知的其他任何一種。在一個(gè)另外的實(shí)施例中，病毒和細(xì)菌檢測(cè)采用本發(fā)明的制品來進(jìn)行。在該實(shí)施例中，探針設(shè)計(jì)成檢測(cè)來自多種細(xì)菌和病毒的目標(biāo)序列。例如，當(dāng)前的血液篩查技術(shù)依賴于抗HIV抗體的檢測(cè)。本文所公開的方法允許直接篩查臨床樣品，以檢測(cè)HIV核酸序列，特別是高度保守的HIV序列。此外，這允許作為評(píng)估抗病毒治療效率的改進(jìn)方法，直接監(jiān)控患者體內(nèi)的循環(huán)病毒。相似地,與白血病、HTLV-I和HTLV-Il有關(guān)的病毒可以以此方式進(jìn)行檢測(cè)。也可以檢測(cè)例如肺結(jié)核、衣原體和其他性傳播疾病的細(xì)菌感染。柔件微孔陣列 圖I示出本發(fā)明的制品100的一個(gè)實(shí)施例的俯視透視分解圖。制品100包括具有上主表面114和下主表面116的微結(jié)構(gòu)化層110。上主表面114包含光學(xué)隔離微孔122的陣列。制品100還包括連接到基板110的下主表面116的透光柔性層130。圖I還示出了一組軸，以示出(優(yōu)選地)微孔122被光學(xué)隔離，使得光在由X-Y軸形成的平面內(nèi)基本上不透射。然而，光可以從微孔122在主要朝著Z軸取向或者優(yōu)選基本上與Z軸平行的方向上基本上被透射。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的制品400的另一個(gè)實(shí)施例的俯視透視圖。在該實(shí)施例中，制品400包括具有上主表面414和下主表面416的微結(jié)構(gòu)化層410。微孔422在微結(jié)構(gòu)化層410的上主表面414下方延伸。在圖4中還示出了微結(jié)構(gòu)化層410的拉袢部分411。拉袢部分411可以位于微結(jié)構(gòu)化層410周邊上的任何位置，并且在不接觸微孔422的情況下，可以起到這樣的區(qū)域作用，在該區(qū)域處，可以抓住和/或抓握制品400。制品可以包括單個(gè)拉袢部分411或(優(yōu)選地)多個(gè)拉袢部分411 (如所示)，從而在抓握過程中得到對(duì)制品400的多點(diǎn)控制。任選地，微結(jié)構(gòu)化層410可以包括穿孔428等，使得拉袢部分411可以在使用過程中或使用之后與制品400分離。微結(jié)構(gòu)化層中的微孔或室各自具有至少一個(gè)側(cè)壁、底壁以及寬度和深度二者?？?、以將反應(yīng)混合物、分析溶液或微粒沉積到每一個(gè)微孔中。微孔優(yōu)選具有足夠的尺寸和順序，以允許(i)將必要的反應(yīng)物引入孔中，(ii)在孔內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物分析，以及(iii)阻止粒狀反應(yīng)物和/或被分析物在孔之間混合。微孔可以具有任何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，微孔的形狀優(yōu)選為截錐形，但微孔可以具有多個(gè)側(cè)面，以便接近圓柱形或截錐形。微孔可以具有光滑的壁表面。在一些實(shí)施例中，微孔可以具有至少一個(gè)不規(guī)則的壁表面。微孔的底壁可以是平的或凹的或凸的。通常，微結(jié)構(gòu)化層允許對(duì)每一個(gè)微孔的內(nèi)容物都進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層不是可感知地發(fā)熒光。微結(jié)構(gòu)化層優(yōu)選由這樣的材料制成，該材料有利于檢測(cè)每一個(gè)微孔中的化學(xué)反應(yīng)事件或分析結(jié)果。例如，在典型的核酸測(cè)序反應(yīng)中，粘結(jié)到待測(cè)序的樣品核酸的dNTP可以通過檢測(cè)光子來監(jiān)控，該光子由與測(cè)序反應(yīng)中釋放的磷酸鹽部分反應(yīng)的酶產(chǎn)生。因而，具有微孔基部和基本上透明或?qū)Ч獾耐腹馊嵝曰逵欣跈z測(cè)光子。在一些實(shí)施例中，可以通過微孔的開口對(duì)微孔進(jìn)行光拾取。在一些實(shí)施例中，可以通過微孔的底壁對(duì)微孔進(jìn)行光拾取。在一些實(shí)施例中，可以通過微孔的開口以及通過微孔的底壁對(duì)微孔進(jìn)行光拾取。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層包含基本上不能透過選定波長(zhǎng)的光的著色劑。本發(fā)明所公開的制品提供了微孔陣列制品，其中選定波長(zhǎng)的光基本上通過每一個(gè)微孔的底壁被透射，同時(shí)選定波長(zhǎng)的光基本上被每一個(gè)微孔的側(cè)壁所吸收，由此降低了相鄰微孔之間的光學(xué)串?dāng)_的入射角。微孔可以呈圖案樣式，即規(guī)則的設(shè)計(jì)或構(gòu)型，或微孔可以隨機(jī)分布在陣列表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，存在微孔的規(guī)則圖案，使得所述室可以在X-Y坐標(biāo)平面內(nèi)定址。在該意義上的“圖案”包括在基板上的重復(fù)單元，優(yōu)選允許高密度微孔的重復(fù)單元。微結(jié)構(gòu)化層中的微孔的形狀可以選擇為在信號(hào)產(chǎn)生方面賦予所需的效果。也就是說，孔的形狀可以是方形、圓形或多邊形(如五邊形、六邊形、八邊形)。優(yōu)選地，微孔側(cè)壁基本上是直的，并且(與微孔陣列的基本平的表面)形成大于90度的角。成角度的側(cè)壁在實(shí)施例中產(chǎn)生截錐形微孔，例如其中微孔的開口和底壁為圓形。陣列圖案可以包括復(fù)合陣列。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，復(fù)合陣列的構(gòu)型不限于微量滴定板的維度。復(fù)合陣列的構(gòu)型可以為單一陣列或可以是一維復(fù)合陣列，即復(fù)合陣列在第一維度中僅具有一個(gè)陣列，在第二維度中具有多個(gè)陣列。此外，復(fù)合陣列可以是方形，如2X2、3X3等，或任何其他構(gòu)型，包括(但不限于)同心圓、螺旋形、矩形、三角形等等。優(yōu)選地，復(fù)合的陣列在格子構(gòu)型中含有規(guī)則間隔的陣列。在某些實(shí)施例中，復(fù)合的陣列形成方形或矩形格子。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，微孔相互之間以一定間距分開。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣，通過計(jì)算中心之間的距離來確定間距。改變位點(diǎn)之間的間距可以導(dǎo)致高密度、中等密度或較低密度的陣列的形成。微孔可以間隔開任何適合的距離。通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)鄰接微孔的中心點(diǎn)之間的距離來確定間距。微孔間隔開的距離通常為在5 μ m和200 μ m之間。在一些實(shí)施例中，微孔可以間隔開約ΙΟμπι至約ΙΟΟμπι。在一些實(shí)施例中，微孔可以間隔開約12μηι至約80μηι。在一些實(shí)施例中，微孔可以間隔開約15 μ m至約50 μ m。間距微孔的具體優(yōu)點(diǎn)在于商業(yè)光學(xué)裝置(如照相機(jī)、掃描儀)可以用來分析所述陣列。光學(xué)裝置的分辨率可以改變，并且可以形成允許在分辨率高或低的光學(xué)裝置上進(jìn)行檢測(cè)的陣列。在兩種情況下,各種軟件包(如AXON儀器公司的GENEPIX軟件包,Media Cybernetics的ImagePro或與常規(guī)熒光顯微鏡掃描設(shè)備一起提供的其他軟件包)都用來分析來自光學(xué)裝置的圖像。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，軟件采用基于對(duì)比度的或其他的圖像處理算法來解析微孔并且提取信號(hào)強(qiáng)度信息。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微孔陣列的至少一個(gè)微孔中。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微陣列的至少25%的微孔中。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微孔陣列的至少50%的微孔中。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微孔陣列的至少75%的微孔中。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微孔陣列的至少90%的微孔中。在一些實(shí)施例中，將微粒設(shè)置在微孔陣列的約100%的微孔中。微孔的尺寸可以制成適應(yīng)任何體積。在一些實(shí)施例中，微孔體積為約I至約1000皮升。在一些實(shí)施例中，微孔體積為約5至約100皮升。在一些實(shí)施例中，微孔體積為約20至約50皮升。在一些實(shí)施例中，微孔體積為約25皮升。微孔可以具有任何合適的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，微孔在一個(gè)維度上的直徑(寬度)為約3 μ m至約100 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，微孔在一個(gè)維度上的直徑(寬度)為約5 μ m至約70 μ m。在一些實(shí)施例中，微孔在一個(gè)維度上的直徑(寬度)為約IOym至約50 μ m。微孔可以具有任何合適的深度。基本上所有微孔的深度大致為約5μπι至約IOOym0在一些實(shí)施例中，基本上所有微孔的深度為約IOym至約60 μ m。在一些實(shí)施例中，基本上所有微孔的深度為約30-40 μ m?；旧纤械奈⒖滓庵钢辽?0%的微孔。在一些實(shí)施例中，基本上所有的微孔意指至少95%的微孔。在一些實(shí)施例中，基本上所有的微孔意指至少97%的微孔。在又一個(gè)實(shí)施例中，基本上所有的微孔意指至少99%微孔、更優(yōu)選所有的微孔。例如，可以使用Wyko NT9100光學(xué)輪廓儀(Veeco，Plainview，NY)來測(cè)量微孔的深度。利用儀器的區(qū)域差別圖特征可以進(jìn)行常規(guī)微孔深度測(cè)量。儀器可以將多個(gè)微孔與基板平坦表面上的基準(zhǔn)點(diǎn)的深度進(jìn)行比較，從而得到平均微孔深度。陣列優(yōu)選包含足夠數(shù)目的微孔，以進(jìn)行這樣的多個(gè)單獨(dú)的分析。陣列可以包含任何數(shù)目的微孔。取決于陣列的最終用途，將基板制為包含一定數(shù)目的微孔(如大于20，000個(gè)微孔、大于100，000個(gè)微孔、大于1，000, 000個(gè)微孔、大于5，000, 000個(gè)微孔)。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的微孔陣列制品200的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。制品200包括微結(jié)構(gòu)化層210。微結(jié)構(gòu)化層210包含光學(xué)隔離的微孔222的陣列。每一個(gè)微孔222都包括開口 224、底壁228和至少一個(gè)從開口 224延伸到底壁228的側(cè)壁226。微結(jié)構(gòu)化層210可以利用本文所述的固化工藝由合適的材料形成。合適的材料包括聚合物材料(如丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲);具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合)，其可以被加工形成包含多個(gè)微孔222的一體式柔性微結(jié)構(gòu)化層210，每一個(gè)微孔222都具有(例如)約0. 2 ii m至約6 ii m厚的底壁228。在一些實(shí)施例中，所述聚合物材料基本上不可透過水。在一些實(shí)施例中，基板可以如本文所述涂布有一種或多種材料。微結(jié)構(gòu)化層210結(jié)合到透光柔性層230。在一些實(shí)施例中，透光柔性層230基本上允許可見波長(zhǎng)的光從中透射。在一些實(shí)施例中，透光柔性層230還允許紫外波長(zhǎng)的光從中透射。在一些實(shí)施例中，透光柔性層230包含聚合物材料。合適的聚合物材料的非限制性實(shí)例包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、HDPE (高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (線性低密度聚乙烯)。特別優(yōu)·選 PET 和 PEN。任選地，微孔陣列制品200可以包含粘合劑層240。在一些實(shí)施例中，可以通過將粘合劑涂布到透光柔性層230上而將粘合劑層240摻入到微孔陣列制品200中。在一些實(shí)施例中，例如，可以經(jīng)由本領(lǐng)域已知的層合工藝，通過將粘合劑層240從載體轉(zhuǎn)移到透光柔性層230，而將粘合劑層240轉(zhuǎn)移到微孔陣列制品200上。優(yōu)選地，粘合劑層240基本上允許光(如紫外和/或可見波長(zhǎng)的光)的透射。任選的粘合劑層240可以將微孔陣列制品200連接到多種可以發(fā)揮多種功能中的至少之一的基板250。在一些實(shí)施例中，基板250可以是起到承載微結(jié)構(gòu)化層210的柔性載體(如紙張、被涂布的紙張、聚合物膜、金屬膜)或在加工步驟過程中形成微結(jié)構(gòu)化層210的材料。在一些實(shí)施例中，基板250可以是剛性或柔性材料(如載玻片、塑料膜、被涂布的紙張)并且可以起到保護(hù)層的作用，以保持與制品有關(guān)的功能性(如結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、化學(xué)完整性、光學(xué)性能，和/或粘合性)。在一些實(shí)施例中，基板250可以是包裝的組件，以包含微孔陣列制品200，如本文以及2009年11月23日提交的題為“CARRIER FOR FLEXIBLEMICROASSAY DEVICE AND METHODS OF USE” 的美國(guó)專利申請(qǐng) No. 61/236，612 中所述，該專利以全文引用方式并入本文中。在一些實(shí)施例中，基板250可以是成像系統(tǒng)的組件(如照相機(jī)、透鏡、光纖束)?；?50可以是能夠用于各種目的的柔性組件。柔性基板的非限制性實(shí)例包括聚合物膜、金屬膜或紙張。在一些實(shí)施例中，基板250是涂布有粘合劑240的載體(如隔離襯片)，以便將粘合劑240轉(zhuǎn)移至透光柔性層230。優(yōu)選地，在這些和其他實(shí)施例中，基板250涂布有隔離化學(xué)品，例如硅樹脂、含氟硅樹脂、蠟或其他表面能低的材料，以便于從基板250釋放粘合劑層240。柔性基板可以用于加工、承載和/或保護(hù)微孔陣列制品免遭損失或污染?；?50可以是致使微孔陣列制品不可撓曲或保持結(jié)構(gòu)記憶的剛性結(jié)構(gòu)組件(如照相機(jī)、光纖面板、顯微鏡載片、反射鏡)。通過將微孔陣列制品結(jié)合到剛性基板，所述制品可以保持可光學(xué)拾取的形狀。將微孔陣列制品結(jié)合到剛性基板的步驟通過如下方式進(jìn)行使制品直接接觸基板或者通過用粘結(jié)劑涂布制品和/或剛性基板，然后使制品/粘結(jié)劑接觸基板或者使基板/粘結(jié)劑接觸制品。結(jié)合步驟的結(jié)果將導(dǎo)致微孔陣列制品附接到剛性基板，優(yōu)選使得其不會(huì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、起泡、翹曲、卷曲、撕裂或以下述其它方式變形，該方式不利地影響光拾取微孔的能力，或者不利地影響流體在制品上流動(dòng)以及其內(nèi)選定的微孔位置?？捎糜诒景l(fā)明方法的粘附步驟中的粘結(jié)劑可以是下述任何物質(zhì)，該物質(zhì)能夠固定微孔陣列制品對(duì)基板的附接而不會(huì)不利地影響光學(xué)拾取微孔的能力并且不會(huì)導(dǎo)致基板或微孔陣列制品的不利降解。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的那樣，當(dāng)制品涂布有粘結(jié)劑時(shí)，制品的后表面將被涂布；也就是說，涂布有粘結(jié)劑的表面是制品不包含形成的特征(例如微孔)的表面。合適的粘結(jié)劑包括(但不限于)液體環(huán)氧樹脂；膠或粘合劑。優(yōu)選使用壓敏粘合劑。剛性基板將基本上抑制微孔陣列制品變形或者將在制品變形時(shí)，使制品基本上返回至制品的預(yù)期形狀。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的那樣，“基本上抑制”、“基本上返回” 等類似術(shù)語(yǔ)是指結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，其中結(jié)構(gòu)的形狀以這樣一種方式得以維持或恢復(fù)，該方式允許根據(jù)本文所教導(dǎo)和引用的方法進(jìn)行微孔陣列的所需光學(xué)拾取。在一些實(shí)施例中，剛性基板是平的或平面的，使得基本上陣列的所有微孔都可以被精確且同時(shí)檢測(cè)。一種示例性的剛性基板為載玻片。此外，剛性基板可以起到保持制品呈平面或平的構(gòu)造的作用。如本領(lǐng)域已知的那樣，許多檢測(cè)技術(shù)(例如熒光檢測(cè))依賴于使用(例如)CCD照相機(jī)和共焦顯微鏡的深度非常淺的場(chǎng)檢測(cè)方法。由于許多柔性制品無(wú)法被制成充分平的或平面的，以用于這類檢測(cè)方法，因而剛性基板用來維持制品呈平的或平面的構(gòu)造。剛性基板可以由多種材料中的任何者形成,并且將根據(jù)剛性基板的所需性質(zhì)進(jìn)行選擇，所述剛性基板的所需性質(zhì)包括(但不限于)上述結(jié)構(gòu)性質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)性質(zhì)，例如平坦度、強(qiáng)度、剛度、厚度、低的熱膨脹系數(shù)，光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，例如微結(jié)構(gòu)化層相容性。例如，剛性結(jié)構(gòu)可以選擇為具有光學(xué)性質(zhì)，包括(但不限于)具有低自發(fā)熒光性、或者是透明的、選擇性透明的、具有選定的折射率、吸收性、選擇性吸收性、不透明的或反射性的。此外，金屬剛性結(jié)構(gòu)或金屬涂布的剛性結(jié)構(gòu)可以用來增強(qiáng)來自陣列的信號(hào)采集。用于顯示以上性質(zhì)的剛性基板的組成包括金屬，例如鋁、鐵、鋼、各種合金等等；陶瓷；復(fù)合材料，例如玻璃纖維；硅或其他半導(dǎo)體材料；玻璃；剛性塑料或聚合物；等等。圖2B為圖2A的微孔陣列制品200的微孔222之一的放大視圖。圖2B示出微結(jié)構(gòu)化層210，其包含具有底壁228的微孔222。還示出了透光柔性層230、任選的粘合劑層240和任選的基板250?！皌”表示信號(hào)必須穿過的最小距離，以便被連接到微孔陣列制品200的底表面的光學(xué)裝置(未示出)所接收。為了使光學(xué)信號(hào)被連接到微孔陣列制品200的底部的光學(xué)裝置檢測(cè)到，信號(hào)必須穿過底壁228、透光柔性層230和粘合劑層240(如果存在的話)。因而，底壁228、透光柔性層和粘合劑層240 (如果存在的話)中的每一個(gè)都必須透過待檢測(cè)的一種或多種波長(zhǎng)的光。本發(fā)明的制品一旦制得，就可以應(yīng)用于多種應(yīng)用中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述制品用來針對(duì)目標(biāo)序列的存在或不存在(包括目標(biāo)序列存在量的定量)來探測(cè)樣品溶液。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述制品用來確定核酸序列。本發(fā)明的制品可用于多種核酸分析中的任何者，包括SNP識(shí)別、測(cè)序、擴(kuò)增、雜交、基因定型、核酸定量等等。例如，在美國(guó)專利申請(qǐng)公布No. US 2006/0228722和PCT國(guó)際公布WO 03/016868中教導(dǎo)了用于進(jìn)行這類分析的方法，該文獻(xiàn)中的每一個(gè)都全文引入本文以供參考。用于制備柔性微孔陣列的工藝
本發(fā)明提供了用于制備柔性微孔陣列制品的工藝。所述工藝包括將可固化的樹脂組合物澆鑄到微結(jié)構(gòu)化工具上，固化所述樹脂組合物，以及從所述工具移除所得的制品。類似的工藝描述于美國(guó)專利 No. 5，175，030、No. 5，183，597、No. 5，384，571、No. 5，691，846和No. 6，778，336 ;以及PCT公開No. WO 9511464中，該文獻(xiàn)中的每一個(gè)都全文引入本文以供參考。簡(jiǎn)而言之，用于制備這類微孔陣列制品的工藝包括如下步驟a)提供工具，所述工具具有成型表面，所述成型表面具有多個(gè)從所述成型表面延伸的適用于形成微結(jié)構(gòu)元件(如微孔)的突起；可流動(dòng)可固化的樹脂組合物；和透光柔性層，所述透光柔性層具有第一主表面和第二主表面，其中透光柔性層的第一主表面被表面處理，以促進(jìn)對(duì)固化的樹脂組合物的粘合性，其中透光柔性層的厚度為約50 ii m或更??；b)向成型表面施加一定體積的樹脂組合物，所述樹脂組合物適用于形成所需的微結(jié)構(gòu)元件；c)使樹脂組合物與透光柔性層的第一主表面接觸；d)使樹脂組合物在與柔性層接觸的同時(shí)固化，以形成微孔陣列制品，所述微孔陣列制品包含結(jié)合至柔性層的固化微結(jié)構(gòu)化層，以及e)從所述工具移除所述微孔陣列制品。所述工具應(yīng)當(dāng)為在制造微孔陣列制品的過程中使得突起不會(huì)不期望地變形，并且在固化之后使得微孔陣列可以與之分離。已知可用于形成工具基板的示例性實(shí)例包括這樣的材料，該材料可被直接加工，該工具用于復(fù)制微孔陣列制品。這類材料優(yōu)選干凈地加工，而沒有毛刺形成，其顯示出低延展性和低粒度，并且在突起形成之后保持尺寸精確性。已知多種可加工的塑料(包括熱固性材料和熱塑性材料二者)，如丙烯酸類，和可加工的金屬(優(yōu)選不含鐵)，如鋁、黃銅、銅和鎳。在許多情況下，可能需要使用加工或成形表面的第一代或后一代復(fù)制品作為所述工具(即其上形成本發(fā)明所公開的微孔陣列的構(gòu)件)。根據(jù)所用的工具和樹脂組合物的性質(zhì)，固化的微孔陣列可以容易地與工具分離或者分離層可能對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的分離特性是必要的。分離層材料的示例性實(shí)例包括誘導(dǎo)的表面氧化層、中間薄金屬涂層、化學(xué)鍍銀，和/或產(chǎn)生低能表面的不同材料或涂層的組合，例如為有機(jī)硅或氟化材料。如果需要，可以將合適的試劑摻入到樹脂組合物中，以實(shí)現(xiàn)所需的分離特性。如上所述，所述工具可以由聚合物、金屬、復(fù)合材料或陶瓷材料制成。在一些實(shí)施例中，樹脂的固化將通過經(jīng)由工具施加輻射來進(jìn)行。在這類情況下，工具應(yīng)當(dāng)充分透明，以允許經(jīng)過工具對(duì)樹脂進(jìn)行輻射。可以制成用于這類實(shí)施例的工具的材料的示例性實(shí)例包括聚酰亞胺、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚碳酸酯和固化的氨基甲酸酯丙烯酸酯。然而，通常優(yōu)選金屬工具，因?yàn)樗鼈兛梢孕纬蔀樗璧男螤睿陀?，并且還可以在基板中提供優(yōu)異的光學(xué)表面。
將可流動(dòng)的樹脂施加到工具的成型表面。樹脂應(yīng)當(dāng)使得其任選利用施加的真空、壓力或機(jī)械方式流入成型表面中的區(qū)域和/或腔中。優(yōu)選以足夠的量來施加，使得其至少基本上填充所述腔和/或圍繞成型表面上的突起。本發(fā)明的方法還包括從模板結(jié)構(gòu)的表面釋放微孔陣列的步驟。一般來講，從模板結(jié)構(gòu)的表面移除可模壓材料的步驟將以允許可模壓材料維持對(duì)模板結(jié)構(gòu)完全互補(bǔ)性的形狀這樣的方式來進(jìn)行，因而，以微結(jié)構(gòu)化層的形式從模板結(jié)構(gòu)的表面移除可模壓材料。
盡管微孔陣列制品的特征在于具有基本上不變的特征，但應(yīng)當(dāng)理解，制品不需要是剛性的或者保持超出維持所述特征形狀的結(jié)構(gòu)記憶。柔性微孔陣列制品可以以緊湊的形式(例如線軸上的卷繞形式)、作為堆疊片或便于儲(chǔ)存的任何其他構(gòu)型進(jìn)行儲(chǔ)存。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的用于制備微孔陣列制品的示例性裝置。透光柔性層530(如聚合物膜)自退繞惰輪581退繞，在第一軋輥587上，圍繞包括微結(jié)構(gòu)化突起584的圖案化工具輥583的一部分，圍繞第二軋輥588的一部分，并且繞到回繞惰輪582上。樹脂組合物586自樹脂料斗585在靠近圖案化工具輥583的位置處直接澆鑄到透光柔性層530上。然后，利用通過第一軋輥587的適當(dāng)設(shè)置(下述)所施加的壓力，使樹脂/柔性層組合與圖案化工具輥583接觸。施加到第一軋輥587的壓力用來控制在圖案化工具輥583的微結(jié)構(gòu)化突起584與透光柔性層530之間延伸的樹脂的量，從而能夠控制通過微結(jié)構(gòu)化突起584形成的微孔的底壁厚度。樹脂組合物586通過暴露于來自第一輻射源541的光化輻射來固化，所述第一輻射源541可以包括(例如)多個(gè)發(fā)射輻射的燈泡。將固化的微孔陣列制品500在第二軋輥588處拉出圖案化工具輥583并且收集到回繞惰輪582上。在一些實(shí)施例中，布置任選的第二輻射源592，以將輻射引導(dǎo)到微孔陣列制品500的微結(jié)構(gòu)化側(cè)上，以完成固化過程。在一些實(shí)施例中，圖案化工具輥583可被加熱，以調(diào)節(jié)樹脂組合物586的粘度，從而提供另外的方式來控制底壁的厚度。在選擇本發(fā)明的復(fù)合微陣列材料的聚合物組分時(shí)，重要的是選擇對(duì)于微結(jié)構(gòu)化層和柔性層相容的聚合物材料。相容性的優(yōu)選方面是，微結(jié)構(gòu)化層的樹脂組合物材料能夠在固化時(shí)粘結(jié)到透光柔性層。在某些優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)透光柔性層的主表面進(jìn)行表面處理，以促進(jìn)與形成微結(jié)構(gòu)化層的固化的聚合物的粘結(jié)。合適的表面處理包括(例如)輻射處理、電暈放電處理(如空氣或氮?dú)怆姇灧烹?、火焰處理、等離子體處理、高能UV處理(如閃光燈處理)和化學(xué)涂底漆處理(如化學(xué)反應(yīng)性涂層)。選擇用于制品的微陣列的樹脂優(yōu)選產(chǎn)生所得的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品對(duì)檢測(cè)裝置或系統(tǒng)提供光的高效透射，以及足夠的耐久性和化學(xué)穩(wěn)定性。合適的聚合物的示例性實(shí)例包括樹月旨，所述樹脂選自丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲);具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合。以下物質(zhì)通常是優(yōu)選的聚合物，例如聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、脂族、聚氨酯，和交聯(lián)的丙烯酸酯，例如單官能或多官能的丙烯酸酯或丙烯酸酯化環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯化聚酯，以及與單官能或多官能的單體共混的丙烯酸酯化聚氨酯。這些聚合物由于以下原因中的一個(gè)或多個(gè)而通常是優(yōu)選的高的熱穩(wěn)定性、環(huán)境穩(wěn)定性和透明度、自工具或工具的優(yōu)異釋放以及用于接納涂層的高接受性。適用于形成微陣列元件的材料的其他示例性實(shí)例為反應(yīng)性樹脂體系，該反應(yīng)性樹脂體系能夠通過暴露于光化輻射(例如電子束、紫外光或可見光)經(jīng)由自由基聚合機(jī)理進(jìn)行交聯(lián)。也可以使用輻射引發(fā)的陽(yáng)離子可聚合樹脂。適用于形成微陣列元件的反應(yīng)性樹脂可以是光引發(fā)劑與帶有丙烯酸酯基的至少一種化合物的共混物。優(yōu)選的是，該樹脂共混物含有單官能、雙官能或多官能化合物，以確保照射時(shí)形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)?？梢允褂没瘜W(xué)介導(dǎo)的可聚合樹脂(如這些樹脂可以通過利用添加熱引發(fā)劑(例如過氧化苯甲酰)的熱手段進(jìn)行聚合)。美國(guó)專利No. 6，395，124和No. 6，692，611 (這些文獻(xiàn)中的每一個(gè)都以引用的方式全文并入本文中)公開了示例性光引發(fā)劑，該示例性光引發(fā)劑適用于利用波長(zhǎng)處于可見光范圍(如大于400nm)的光來自由基引發(fā)聚合。 可用于本文中的能夠通過自由基機(jī)制聚合的示例性樹脂的實(shí)例包括丙烯酸基樹月旨，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧樹物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合。此處所用的術(shù)語(yǔ)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯兩者。美國(guó)專利No. 4，576，850 (該文獻(xiàn)以引用的方式全文并入本文)公開了可用于本發(fā)明的微孔陣列中的交聯(lián)樹脂的實(shí)例。烯鍵式不飽和樹脂包括單體化合物和聚合物化合物兩者，這兩者含有碳原子、氫原子和氧原子以及任選的氮原子、硫原子，并且在本發(fā)明中可使用鹵素。氧原子或氮原子或此二者一般存在于醚、酯、聚氨酯、酰胺和脲基中。烯鍵式不飽和化合物的分子量?jī)?yōu)選為小于約4，000,并且優(yōu)選地是由含有脂肪族單羥基基團(tuán)、脂肪族多羥基基團(tuán)的化合物膜與不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等等)反應(yīng)生成的酯。此類材料通常易商購(gòu)獲得，并且可以容易地交聯(lián)。以下列出了適用于本發(fā)明的具有丙烯酸或甲基丙烯酸基團(tuán)的化合物的一些示例性實(shí)例(I)單官能化合物丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛基酯、丙烯酸冰片酯、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯和N，N- 二甲基丙烯酰胺；(2)雙官能化合物二丙烯酸1，4- 丁二醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸四甘醇酯和二丙烯酸二甘醇酯；以及(3)多官能化合物三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯以及三(2-丙烯酰氧基乙基)異氰脲酸酯。優(yōu)選地，使用含有單官能、雙官能和多官能丙烯酸酯的材料的共混物。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，改變這些組分之間的比率將決定完全固化的材料的機(jī)械性質(zhì)。其它烯鍵式不飽和化合物和樹脂的一些代表性實(shí)例包括苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、單烯丙基酯、聚烯丙基酯和甲基烯丙基酯(例如鄰苯二甲酸二烯丙基酯和己二酸二烯丙基酯)以及羧酸酰胺(例如N，N- 二烯丙基己二酰二胺)?？梢耘c本發(fā)明的微孔陣列制品中的丙烯酸類化合物共混的光聚合引發(fā)劑的示例性實(shí)例包括如下聯(lián)苯酰、鄰苯甲酸甲酯、苯偶姻、安息香乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻異丁醚等，二苯酮/叔胺苯乙酮如2，2- 二乙氧基苯乙酮、芐基甲基縮酮、I-羥基環(huán)己基苯基縮酮、2-羥基-2-甲基-I-苯基丙-I-酮、I- (4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-I-酮、2-芐基-2-N，N- 二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)-1- 丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦、苯基-雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰苯基次膦酸酯、2-甲基-1-4 (甲基硫代)、苯基-2-嗎啉基-I-丙酮、雙(2，6- 二甲氧基苯甲酰)(2，4，4-三甲基戊基)氧化膦等?；衔锟梢詥为?dú)或組合使用。本文可以使用陽(yáng)離子可聚合材料，包括(但不限于)含有環(huán)氧和乙烯基醚官能團(tuán)的材料。這些體系通過鎗鹽引發(fā)劑(例如三芳基硫鎗鹽和三芳基碘鎗鹽)進(jìn)行光引發(fā)。優(yōu)選地，用于本發(fā)明方法中的透光柔性層為選自以下物質(zhì)的聚合物材料PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、HDPE (高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (線性低密度聚乙烯)。特別優(yōu)選PET和PEN、其他透光彈性體以及它們的組合。這類材料通常賦予所得的微孔陣列制品所需的耐久性、柔性和透光性，同時(shí)允許與微結(jié)構(gòu)化層進(jìn)行所需的粘結(jié)。 透光柔性層優(yōu)選包括這樣的聚合物，該聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大于約70°C，并且模量為約3X IO9Pa或更大。聚合物優(yōu)選為使得透光柔性層在其暴露于形成所得的微孔陣列的條件下保持其物理完整性。優(yōu)選的用于透光柔性層的聚合物材料耐受通過紫外光輻射的降解，從而微陣列制品可以用于涉及基于熒光檢測(cè)的應(yīng)用。透光柔性層應(yīng)當(dāng)透光并且優(yōu)選基本上透明。例如，具有糙面精整層的膜可用于本文中，這種膜在向其施加樹脂組合物時(shí)變得透明，或僅僅在制造過程中(如響應(yīng)于固化條件)而變得透明。透光柔性層根據(jù)需要可以是單層或多層組件。如果是多層，則結(jié)合微結(jié)構(gòu)化層的層應(yīng)當(dāng)具有本文所述的在該方面有用的性質(zhì)，而不與微結(jié)構(gòu)化層接觸的其他層根據(jù)需要具有選定的特性(如抗反射、光透射性)，以賦予所得的微孔陣列所需的特性。有利的是，多層膜可以向微孔陣列制品賦予顯著的結(jié)構(gòu)完整性(如耐撕裂性)。此外，用于多層構(gòu)造中的膜可以選擇為透射和/或反射選定波長(zhǎng)的光。透光柔性層的厚度優(yōu)選為約2微米至約50微米。更優(yōu)選地，透光柔性層的厚度為約4微米至約25微米。甚至更優(yōu)選地，透光柔性層的厚度為約2微米至約12微米。用于透光柔性層的優(yōu)選材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。優(yōu)選地，透光柔性層以卷筒形式得到，以用于如圖5所示的工藝中。根據(jù)需要，可以將著色劑、加工助劑(例如防粘劑、釋放劑、潤(rùn)滑劑和其他添加劑)加入到微結(jié)構(gòu)化層和透光柔性層中的一者或二者中。著色劑可以包含這樣的染料，該染料溶解在形成微結(jié)構(gòu)化層的樹脂組合物中。備選地或者另外地，著色劑可以包含這樣的顏料，該顏料均勻分散在形成微結(jié)構(gòu)化層的樹脂中。選擇的具體著色劑取決于對(duì)于特定顏色光的所需的透射性(和/或不透射性);通常著色劑以約0. 01-5. 0重量％添加。優(yōu)選的著色劑基本上不妨礙微孔中的反應(yīng)物或在微孔中進(jìn)行的反應(yīng)。添加到形成微結(jié)構(gòu)化層的樹脂或者施加到微結(jié)構(gòu)化層的涂層中的著色劑的量可以根據(jù)以下參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)著色劑的吸光性、最鄰近的微孔之間的距離以及微孔底壁的厚度。相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隨著著色劑的濃度增加，由微結(jié)構(gòu)化層所吸收的光的量也將增加。
含有高濃度著色劑的微結(jié)構(gòu)化層將吸收相對(duì)更多的光，并因而將允許相對(duì)更近的微孔間距。然而，在這些實(shí)施例中，底壁應(yīng)當(dāng)成比例地相對(duì)更薄，以允許基本上所有的光自微孔通過底壁透射。相比之下，含有較低濃度著色劑的微結(jié)構(gòu)化層將吸收相對(duì)較少的光，并因而將需要相對(duì)較大的微孔間距，以抑制光從一個(gè)微孔到相鄰的微孔地橫向穿過微結(jié)構(gòu)化層。然而，在這些實(shí)施例中，底壁可以成比例地相對(duì)較厚并且仍允許基本上所有來自微孔的光通過底
壁透射。在一些實(shí)施例中，在使工具的成型表面與可流動(dòng)材料接觸的步驟之前，將釋放劑施加到工具的表面。如本文所用，“釋放劑”為有助于可模壓材料與工具的表面在形成制品時(shí)分離的任何化合物、組合物或其他物質(zhì)。可用的釋放劑包括硅油、聚乙烯醇、氟化硅烷或其他已知的釋放劑。釋放劑的類型和量的選擇將取決于若干可易于測(cè)定的因素，例如與在所得的微孔陣列中進(jìn)行的反應(yīng)的相容性、工具的強(qiáng)度、可固化的樹脂組合物、接觸和模制工藝的環(huán)境條件、制品中變形或缺陷的公差程度等等。 在一些實(shí)施例中，除了上述步驟之外，用于制備微孔陣列制品的工藝還包括(如通過燒蝕或蝕刻)移除微結(jié)構(gòu)化層和/或透光柔性層的一部分的步驟。在這些實(shí)施例中，微孔陣列制品經(jīng)受從微孔陣列制品的至少一個(gè)表面(如上表面、下表面或上表面和下表面)選擇性移除材料的過程。因而，在一些實(shí)施例中，其中所述燒蝕或蝕刻步驟僅僅應(yīng)用于制品的上表面，可以從制品選擇性移除每一個(gè)微孔的相對(duì)較薄的底壁，從而導(dǎo)致透光柔性層形成陣列中每一個(gè)微孔的底部。有利的是，該過程可以更好地恢復(fù)從各個(gè)微孔的內(nèi)部透射的光，尤其是當(dāng)采用高濃度的著色劑時(shí)更是如此。在替代實(shí)施例中，其中所述燒蝕或蝕刻步驟僅僅應(yīng)用于制品的下表面，相對(duì)較厚的透光柔性層的一部分可以被均勻地移除，以生成較薄的透光柔性層。有利的是，該過程會(huì)形成較少的光學(xué)串?dāng)_，如圖3A和圖3B所示以及如本文所述。當(dāng)制品的上表面和下表面均經(jīng)歷燒蝕過程時(shí)，所得的微孔陣列制品可以具有來自微孔的增加光透射以及降低的光學(xué)串?dāng)_。用于可控地?zé)g柔性聚合物膜的薄層的工藝在本領(lǐng)域中是已知的，并且包括(例如)等離子體處理、反應(yīng)離子蝕刻、激光燒蝕或化學(xué)蝕刻(如使用水解劑，例如含有40%w/v氫氧化鉀和20%w/v乙醇胺的溶液，以化學(xué)蝕刻PET膜)。薄膜涂層陣列基板的表面可以涂布有薄層材料，以提高微孔的性質(zhì)和功能。涂層可以保護(hù)反應(yīng)室中的溶液內(nèi)容物免于陣列基板的有害影響，而不損害陣列制造的實(shí)用性或容易性。涂層也會(huì)形成均勻的表面組合物，從而允許對(duì)反應(yīng)室表面(如具有單層)的均勻改性。本發(fā)明對(duì)陣列基板提供涂層。這類涂層設(shè)計(jì)為改善陣列的性質(zhì)和功能，包括反應(yīng)混合物或分析溶液的相容性。涂層會(huì)在微孔中所含溶液和基板之間形成阻擋，并且抑制基板材料浸出到溶液中以及微孔中的內(nèi)容物與基板接觸這兩者。在一些實(shí)施例中，基板涂布有薄膜，所述薄膜由這樣的材料構(gòu)成，該材料通常已知與分析溶液和化學(xué)反應(yīng)混合物中存在的組分相容。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層可以不可透過水。在另一個(gè)實(shí)施例中，涂層會(huì)形成均勻的表面組成。優(yōu)選地，涂層是光學(xué)透明的，并且這種透明性有利于檢測(cè)。涂層的其他所需性質(zhì)包括耐久性、與基板材料的相容性、很好理解的沉積參數(shù)以及對(duì)較高溫度的耐受性。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層對(duì)玻璃態(tài)材料是粘附性的。涂層可以優(yōu)選使大分子對(duì)微孔的側(cè)壁和底壁的非特異性吸收最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層能夠易于附接反應(yīng)物(如蛋白和核酸)并且不會(huì)負(fù)面地影響固定的反應(yīng)物的活性，相反在一些情況下，可以提聞它們的穩(wěn)定性?？梢詫⑼繉映练e在陣列的表面(S卩，位于微孔外面的區(qū)域)上、微孔的底壁上和/或微孔的側(cè)壁上。在一個(gè)實(shí)施例中，使薄膜沉積在整個(gè)基板上。在另一個(gè)實(shí)施例中，使涂層沉積在陣列的表面上。在又一個(gè)實(shí)施例中，使涂層沉積在每一個(gè)微孔的底壁上。在又一個(gè)實(shí)施例中，使涂層沉積在每一個(gè)微孔的側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，使涂層沉積在每一個(gè)微孔的底壁和側(cè)壁上以及基板的表面上。
術(shù)語(yǔ)“涂層”是指厚度明顯小于基板的其他特征尺寸的相對(duì)較薄的組合物(如膜)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，涂層是均勻的并且適形于微結(jié)構(gòu)化層，其厚度為約25至約1000納米。涂層的厚度在陣列的表面上可以不均勻。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，薄膜涂層的厚度在陣列基板的上表面上可以為約50-500nm ;在微孔的側(cè)壁上為約25_250nm，在微孔的底壁上為約 50_500nm?？梢允褂枚喾N不同類型的材料作為涂層。涂層材料的組成將取決于陣列基板、應(yīng)用和涂層沉積方法。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層為聚合物(如無(wú)機(jī)聚合物)。涂層可以是非金屬氧化物(如二氧化硅(SiO2)X其他涂層可以是(例如)金屬合金、金屬或半導(dǎo)體氧化物、氮化物、碳化物或硼化物。其他用于涂布基板的材料可以包括金層(如24k金)。許多涂層是市售的。涂層材料還包括用于將多肽或多核苷酸附接到基板的那些體系。有機(jī)硅烷試劑可以用來涂布陣列基板，該有機(jī)硅烷試劑允許蛋白經(jīng)由氨基、巰基或羧基直接共價(jià)結(jié)合。另外的涂布物質(zhì)包括光反應(yīng)性鏈接物(如光生物素)。其他涂布材料包括聚合物材料，例如親水性聚合物凝膠(如聚丙烯酰胺和多糖)，所述聚合物材料可以在基板的表面上或者共價(jià)附接至基板的聚合物鏈上直接聚合。其他涂布材料還包括被動(dòng)吸附層(如生物素結(jié)合蛋白)?；逡部梢酝坎加协h(huán)氧化物，該環(huán)氧化物允許經(jīng)由胺鍵與試劑結(jié)合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，涂層為Si02?；蹇梢酝坎加蠸iO2的膜涂層。SiO2的膜涂層是光學(xué)透明的，以低至IOnm的厚度有效地起到水阻擋的作用，粘附到玻璃態(tài)材料，并且經(jīng)受苛刻的清潔工序和相對(duì)較高的溫度。此外，SiO2的表面性質(zhì)是熟知的，用于改性這些性質(zhì)的方法也是如此。此外,例如，SiO2已經(jīng)顯示出與微小規(guī)模的生物分析(例如聚合酶鏈反應(yīng)(“PCR”))相容。涂布的微孔可以生物或化學(xué)方式官能化。所討論的膜材料中的任何者都可以衍生有本領(lǐng)域通常已知的用于固定多肽和/或多核苷酸的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)，如金屬螯合基團(tuán)(如次氨基、三乙酸、亞氨基二乙酸、五齒螯合劑)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)經(jīng)涂布的微孔進(jìn)行改性，以含有官能團(tuán)，該官能團(tuán)可以用來以共價(jià)或非共價(jià)方式將反應(yīng)物或被分析物附接或捕獲到微孔的涂布壁。在該上下文中，“化學(xué)官能化的微孔”包括(但不限于)添加包括氨基、羧基、氧基和硫醇基的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)可以被附接到微孔的涂布表面并且用來將反應(yīng)物或被分析物附接或捕獲在同一表面上。經(jīng)涂布微孔的生物改性包括(例如)附接粘結(jié)配體或粘結(jié)配偶體對(duì)，包括(但不限于)抗原/抗體對(duì)、酶/底物或酶/抑制劑對(duì)、受體-配體對(duì)、碳水化合物和它們的粘結(jié)配偶體(凝集素等)。制備用于微分析的柔性微孔陣列的方法本發(fā)明提供制備用于微分析的柔性微孔陣列制品的方法。所述方法包括提供制品，所述制品包含第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，含有粘合劑層的柔性微孔陣列設(shè)置在第一保護(hù)層和第二保護(hù)層之間。所述方法還包括提供光學(xué)系統(tǒng)的組件。所述方法還包括自微孔陣列拉離第二保護(hù)層，使得第二保護(hù)層與微孔陣列和/或第一保護(hù)層分離。所述方法還包括將微孔陣列的下主表面施加到光學(xué)系統(tǒng)組件。圖8A示出包含保護(hù)層的微孔制品的一個(gè)實(shí)施例。制品800包括柔性微孔陣列810，所述柔性微孔陣列810包括粘合劑層815，所述粘合劑層815在微孔陣列制品810的主表面上，所述微孔陣列制品810的主表面與包含微孔(在圖8A-8F中未示出微孔)的主表面相對(duì)。第一保護(hù)層820在與粘合劑層815相對(duì)的主表面上連接到微孔陣列810。屏蔽元件840連 接到粘合劑層815。第二保護(hù)層830連接到屏蔽元件840。圖8A示出了主體區(qū)域(“a”)，其基本上與第一保護(hù)層和第二保護(hù)層(分別為820和830)的微孔陣列810共延。延伸超出微孔陣列810的一個(gè)邊緣的是第一保護(hù)層和第二保護(hù)層(分別為820和830)的拉袢部分(“b”)。延伸超出微孔陣列810的另一個(gè)邊緣的是邊緣區(qū)域(“C”)。邊緣區(qū)域“c”是制品在拉袢部分之外的部分，其中第一保護(hù)層和第二保護(hù)層的周邊邊界交搭并且延伸超出微孔陣列的周邊邊界。圖8B示出圖8A制品的俯視圖。圖8B圖示了制品800的第一保護(hù)層主體區(qū)域820a基本上與微孔陣列810共延，從而形成微孔812上的覆蓋物。第一保護(hù)層拉袢部分820b自第一保護(hù)層主體區(qū)域820a的一部分延伸。類似于拉袢部分820b，第一保護(hù)層邊緣區(qū)域820c自第一保護(hù)層主體區(qū)域820a延伸超出微孔陣列810的周邊邊界。圖SB中還示出了對(duì)齊標(biāo)記850。對(duì)齊標(biāo)記可以是能夠用作基準(zhǔn)點(diǎn)來正確地對(duì)準(zhǔn)微孔陣列815與光學(xué)系統(tǒng)的組件(如照相機(jī)、光纖陣列、線掃描儀(未示出))的任何標(biāo)記或標(biāo)記(如線、點(diǎn)、字母、符號(hào)等)的組合。圖9A-9F圖示了制備用于微分析的柔性微孔陣列的方法的一個(gè)實(shí)施例。圖9A示出了制品900，根據(jù)圖9A的制品包括柔性微孔陣列910。微孔陣列910包括粘合劑層915。所述制品還包括屏蔽元件940，其以可脫開的方式粘合到粘合劑層915 ;第一保護(hù)層920，其以可脫開的方式粘合到微孔陣列910 ;和第二保護(hù)層930，其以可脫開的方式粘合到屏蔽元件940。在該步驟中，抓住第一保護(hù)層920和第二保護(hù)層930，并且通常以相反的方向拉弓丨，以分離所述層。圖9B示出兩個(gè)組件(I和II)，該組件得自圖9A所述步驟中保護(hù)層的分離。在該實(shí)施例中，組件I包括第一保護(hù)層920與微孔陣列910，所述微孔陣列910包含與之粘結(jié)的粘合劑層915。組件II包括第二保護(hù)層930以及與之粘結(jié)的屏蔽層940。因而，在該實(shí)施例中，第一保護(hù)層920和微孔陣列910之間粘結(jié)的剝離粘合強(qiáng)度、微孔陣列910和粘合劑層915之間粘結(jié)的剝離粘合強(qiáng)度以及第二保護(hù)層930和屏蔽元件940之間粘結(jié)的剝離粘合強(qiáng)度均大于屏蔽元件940和粘合劑層915之間粘結(jié)的剝離粘合強(qiáng)度。在一個(gè)替代實(shí)施例(未示出)，相對(duì)剝離粘合強(qiáng)度可以選擇為使得當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)層和第二保護(hù)層(分別為920和930)分離時(shí)，屏蔽元件940保持粘結(jié)到粘合劑層915而不是粘結(jié)到第二保護(hù)層930。
然后，將微孔陣列910施加到光學(xué)系統(tǒng)的組件990，如圖9C所示。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，使微孔陣列910的粘合劑層915的周邊部分(如邊緣)與光學(xué)組件990 (如照相機(jī)、光纖束)接觸。優(yōu)選通過以下方式使粘合劑層915的剩余部分與組件990接觸將組件I折彎成略微彎曲的形狀，并且在箭頭的方向上，將彎曲的柔性微孔陣列910的粘合劑層915以平滑的運(yùn)動(dòng)“軋制”到組件990上，以避免形成褶皺和/或在粘合劑層915和微孔陣列910之間夾帶空氣泡。在使微孔陣列910與光學(xué)組件990接觸之后,微孔陣列910可以被加工成在光學(xué)組件990上實(shí)現(xiàn)基本均勻、平坦的表面。圖9D示出(任選地)輥995如何可以接觸到第一保護(hù)層920的暴露表面，從而在微孔陣列910和光學(xué)組件990之間得到均勻的接觸。該過程還會(huì)形成更均勻的光學(xué)性質(zhì)(如場(chǎng)的深度、聚焦深度、粘合劑厚度)用于成像微孔陣列910中的每一個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)。從微孔陣列910移除第一保護(hù)層920，以暴露反應(yīng)性位點(diǎn)用于微分析，如圖9E所 示。任選地，輥可以接觸到微孔陣列910的表面，如上所述。圖9F示出了經(jīng)由粘合劑915光學(xué)結(jié)合到用于微分析的光學(xué)組件990的微孔陣列910。檢測(cè)被分析物的方法本發(fā)明提供檢測(cè)被分析物的方法。檢測(cè)被分析物的方法包括提供疑似含有被分析物的樣品、用于光學(xué)檢測(cè)被分析物的測(cè)定試劑、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明的微孔陣列制品。所述方法還包括在適于檢測(cè)至少一個(gè)微孔中的被分析物(如果存在的話)的條件下使樣品和測(cè)定試劑在所述至少一個(gè)微孔中接觸。所述方法還包括使用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)微孔中被分析物的存在或不存在。合適的條件包括本領(lǐng)域已知的多種分析條件。分析條件的非限制性實(shí)例包括用于檢測(cè)粘結(jié)配偶體(如受體-配體反應(yīng)；例如抗原-抗體反應(yīng)；以及核酸雜交反應(yīng))的分析條件以及適用于酶反應(yīng)(如核酸擴(kuò)增、核酸測(cè)序)的分析條件。微孔陣列中進(jìn)行的微體積分析在(例如)美國(guó)專利No. 6，942，968和PCT國(guó)際公布No. WO 03/016868中有所描述，這些文獻(xiàn)中的每一個(gè)都以引用的方式全文并入本文中。測(cè)定試劑可以包括探針(如蛋白或多核苷酸)。探針可以是標(biāo)記的探針。探針可以用本領(lǐng)域已知的多種可光檢測(cè)的標(biāo)記中的任何者進(jìn)行標(biāo)記。分析試劑可以含有酶。用于生物分析的光學(xué)檢測(cè)中的酶的非限制性實(shí)例包括DNA聚合酶、耐熱核酸酶、Taq聚合酶以及堿性磷酸酶。分析試劑可以含有酶底物。酶底物可以適用于可被光學(xué)檢測(cè)的反應(yīng)。在一些實(shí)施例中，酶底物為熒光性酶底物。在一些實(shí)施例中，酶底物為發(fā)光性酶底物。在一些實(shí)施例中，酶底物可以與第一酶反應(yīng)，以生成在熒光性或發(fā)光性反應(yīng)中與第二酶反應(yīng)的產(chǎn)物。 在一些實(shí)施例中，生物分析中的一種或多種生物分析組分可以附接到粒子(如微粒、納米粒子、珠粒)。分析組分可以是疑似含有被分析物(如被分析物被合成或捕獲和/或聚集到粒子上)的樣品。分析組分可以是粘結(jié)配偶體(如選擇性地粘結(jié)到被分析物的多肽、抗體或多核苷酸探針)。分析組分可以是酶。合適的粒子組合物包括用于肽、核酸和有機(jī)部分合成中的那些，包括(但不限于)塑料、陶瓷、玻璃、聚苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸類聚合物、順磁性材料、氧化釷溶膠、碳石墨、二氧化鈦、膠乳或交聯(lián)右旋糖苷(例如瓊脂糖)、纖維素、尼龍、交聯(lián)膠束和特氟隆均可以使用。通常在該實(shí)施例中，粒子在微孔中以非共價(jià)方式相關(guān)聯(lián)，但微孔可以另外如本文所述進(jìn)行化學(xué)官能化?？梢允褂媒宦?lián)劑或可以使用物理屏障(即在粒子上的膜或隔膜)，以抑制粒子遷移出微孔和/或在微孔之間遷移。粒子無(wú)需是球形的?？梢允褂貌灰?guī)則的粒子。此外，粒子可以是多孔的，從而提高粒子可用于生物活性劑附接或被分析物附接的表面積。粒子尺寸為在從納米(即IOOnm)至毫米(即Imm)的范圍內(nèi)，優(yōu)選珠粒為約0. 2微米至約200微米,特別優(yōu)選約0. 5至約5微米，但在一些實(shí)施例中可以使用較小的珠粒。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)粒子都包括目標(biāo)被分析物或生物活性劑，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的那樣，取決于合成方法，可以有一些粒子不含目標(biāo)被分析物或生物活性齊U?；蛘?，如本文所述，在一些實(shí)施例中，期望一組粒子不含生物活性劑或目標(biāo)被分析物。如本文所用，“候選生物活性劑”或“生物活性劑”或“化學(xué)官能度”或“粘結(jié)配體”描述了可以被附接到本發(fā)明的固體載體的任何分子，如蛋白、寡肽、小有機(jī)分子、配位復(fù)合物、多糖、多核苷酸等。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的制品具有兩個(gè)主要用途。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如下文中更全面概述，使用組合物來檢測(cè)特定目標(biāo)被分析物的存在或不存在；例如，檢測(cè)特定核苷酸序列或特定蛋白(例如酶、抗體或抗原)的存在或不存在。在一個(gè)替代的優(yōu)選實(shí)施例中，使用微孔陣列來篩選生物活性劑，即候選藥品，以用于粘結(jié)到特定目標(biāo)被分析物。
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如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的那樣，生物活性劑可以被直接合成在粒子上，或它們可被制備并在合成之后附接到粒子。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，使用鏈接物將生物制劑附接到粒子，以允許良好的附接、充分的柔性，從而允許與目標(biāo)分子的良好相互作用，并且避免不期望的粘結(jié)反應(yīng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，生物活性劑在珠粒上直接合成。如本領(lǐng)域所已知的那樣，當(dāng)前在包括珠粒在內(nèi)的固體載體上合成了許多種類的化合物，例如肽、有機(jī)部分和核酸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，首先合成生物活性劑，然后使其共價(jià)附接到珠粒。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的那樣，這將取決于生物活性劑和珠粒的組成來進(jìn)行。固體載體表面的官能化(例如具有化學(xué)反應(yīng)性基團(tuán)(例如硫醇、胺、羧基等)的某些聚合物)通常在本領(lǐng)域中是已知的。因此，可以使用具有表面化學(xué)性(其有利于使用者所需的官能度的附接)的微粒。這些微粒的表面化學(xué)性的一些實(shí)例包括(但不限于)氨基(包括脂族和芳族胺)、羧酸、醛、酰胺、氯甲基、肼、羥基、磺酸酯/鹽和硫酸酯/鹽。在一些實(shí)施例中，在微陣列的每一個(gè)孔中的粒子都可以含有相同或基本相同的生物活性劑。在一個(gè)替代的實(shí)施例中，微陣列可以包含一組具有相關(guān)但不相同的生物活性劑(如基因或染色體片段)的粒子。在一些實(shí)施例中，微陣列可以包含一組具有無(wú)規(guī)生物活性劑的粒子。應(yīng)該指出的是，并非陣列的所有位點(diǎn)都可以包含微粒；也就是說，基板表面上可以有一些位點(diǎn)是空的。此外，一些位點(diǎn)可以含有不止一個(gè)珠粒。通常，可以進(jìn)行被分析物或目標(biāo)被分析物的直接或間接檢測(cè)。如本文所用，“直接”檢測(cè)涉及以下信號(hào)(如熒光或發(fā)光信號(hào))的檢測(cè)，該信號(hào)是被分析物與粘結(jié)配偶體(如抗體、多核苷酸)或反應(yīng)組分(如酶或酶底物)的直接相互作用(如粘結(jié))的結(jié)果。直接檢測(cè)的非限制性實(shí)例包括以下檢測(cè)選擇性粘結(jié)到目標(biāo)被分析物的標(biāo)記(如熒光標(biāo)記)抗體的檢測(cè)，選擇性雜交至目標(biāo)被分析物的標(biāo)記多核苷酸的檢測(cè)，以及由酶與目標(biāo)被分析物的反應(yīng)產(chǎn)生的酶產(chǎn)物(如色度、熒光或發(fā)光產(chǎn)物)的檢測(cè)。用于標(biāo)記各種粘結(jié)配偶體的方法和用于檢測(cè)標(biāo)記分子的方法是本領(lǐng)域熟知的。“間接”檢測(cè)涉及(例如)以下信號(hào)(如色度、熒光或發(fā)光信號(hào))的檢測(cè)，該信號(hào)的產(chǎn)生是被分析物與未標(biāo)記的“初級(jí)”粘結(jié)配偶體(如抗體、多核苷酸)相互作用(如粘結(jié))、接著初級(jí)粘結(jié)配偶體與標(biāo)記的“次生”粘結(jié)配偶體的相互作用的結(jié)果。在一些實(shí)施例中，間接檢測(cè)可以涉及(例如)以下反應(yīng)產(chǎn)物(如酶反應(yīng)產(chǎn)物)的檢測(cè)，該反應(yīng)產(chǎn)物是酶標(biāo)記的粘結(jié)配偶體選擇性粘結(jié)到被分析物的結(jié)果，或者是通過目標(biāo)被分析物與初級(jí)酶的相互作用催化的次生酶反應(yīng)的結(jié)果(參見反應(yīng)方案I和II)。反應(yīng)方案I
權(quán)利要求
1.一種制品，其包括 具有上主表面和下主表面的微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層包含多個(gè)光學(xué)隔離的微孔，所述多個(gè)光學(xué)隔離的微孔在所述上主表面和所述下主表面之間延伸；和透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到所述微結(jié)構(gòu)化層的所述下主表面； 其中所述微結(jié)構(gòu)化層中的每ー個(gè)微孔都包含頂部開ロ、底部開口和至少ー個(gè)側(cè)壁，所述至少一個(gè)側(cè)壁在所述頂部開口和所述底部開ロ之間延伸； 其中所述透光柔性層的平均厚度為約2 μ m至約50 μ m。
2.—種制品，其包括 具有上主表面和下主表面的微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層包含多個(gè)光學(xué)隔離的微孔，所述多個(gè)光學(xué)隔離的微孔在所述上主表面的下面延伸；和 透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到所述微結(jié)構(gòu)化層的所述下主表面； 其中所述微結(jié)構(gòu)化層中的每ー個(gè)微孔都包括開ロ、透光底壁和至少ー個(gè)側(cè)壁，所述至少ー個(gè)側(cè)壁在所述開口和所述底壁之間延伸； 其中所述底壁的厚度為約O. I μ m至約5 μ m。
3.—種制品，其包括 具有上主表面和下主表面的微結(jié)構(gòu)化層，所述微結(jié)構(gòu)化層包含多個(gè)光學(xué)隔離的微孔，所述多個(gè)光學(xué)隔離的微孔在所述上主表面的下面延伸；和 透光柔性層，所述透光柔性層結(jié)合到所述微結(jié)構(gòu)化層的所述下主表面； 其中所述微結(jié)構(gòu)化層中的每ー個(gè)微孔都包括開ロ、透光底壁和至少ー個(gè)側(cè)壁，所述至少ー個(gè)側(cè)壁在所述開口和所述底壁之間延伸； 其中厚度(t)定義為所述底壁的厚度加上所述透光柔性層的厚度； 其中t為約2μηι至約55 μ m。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化層包含著色劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制品，其中所述著色劑選自炭黑、品紅、咔唑紫和福隆亮藍(lán)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述透光柔性層能透過選定波長(zhǎng)的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述底壁基本上能透過所述選定波長(zhǎng)的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的制品，其中所述至少一個(gè)側(cè)壁基本上不能所述透過選定波長(zhǎng)的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制品，其中所述至少一個(gè)側(cè)壁比所述底壁能透過的選定波長(zhǎng)的光少至少50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制品，其中一個(gè)側(cè)壁比所述底壁能透過的選定波長(zhǎng)的光少至少90%。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中微孔的所述底壁和/或所述至少ー個(gè)側(cè)壁還包括涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制品，其中微孔的所述底壁和/或所述至少ー個(gè)側(cè)壁還包括多個(gè)涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的制品，其中至少ー個(gè)涂層包含Si02。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至權(quán)利要求13中的任一項(xiàng)所述的制品，其中至少ー個(gè)涂層包含反射性涂層。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化層是衍生自樹脂的固化的聚合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制品，其中所述樹脂選自丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少ー個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少ー個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組ムロ ο
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制品，其中所述透光層包括聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯、聚萘ニ 甲酸こニ醇酯、高密度聚こ烯、低密度聚こ烯或線性低密度聚こ烯。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的制品，其中所述膜包括多層膜。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述透光柔性層還包含粘合剤。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化層還包含拉袢部分，所述拉袢部分基本上沒有微孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的制品，其中所述拉袢部分包含可拆卸部分。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其還包括覆蓋層，所述覆蓋層結(jié)合到所述微結(jié)構(gòu)化層的所述上主表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制品，其中所述覆蓋層可移除地結(jié)合到所述微結(jié)構(gòu)化層。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其還包括覆蓋層，所述覆蓋層在與所述微結(jié)構(gòu)化層相對(duì)的表面上結(jié)合到所述透光柔性層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的制品，其中所述覆蓋層可移除地結(jié)合到所述透光柔性層。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其還包括光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置光學(xué)結(jié)合到基板。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的制品，其中所述光學(xué)裝置包括光纖面板。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或權(quán)利要求27所述的制品，其中所述光學(xué)裝置包括CXD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或光電倍增管。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28中的任一項(xiàng)所述的制品，其中所述光學(xué)系統(tǒng)還包括處理器。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制品，其中至少ー個(gè)微孔還包含多核苷酸。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制品，其中所述多核苷酸結(jié)合到粒子。
32.一種制備微孔陣列制品的エ藝，所述エ藝包括如下步驟 提供 工具，所述工具具有成型表面，所述成型表面具有多個(gè)突起，所述突起從所述成型表面延伸并且適用于形成所述微結(jié)構(gòu)元件； 可流動(dòng)可固化的樹脂組合物； 透光柔性層，所述透光柔性層具有第一主表面和第二主表面； 向所述成型表面施加一定體積的所述可流動(dòng)可固化的樹脂組合物，所述可流動(dòng)可固化的樹脂組合物適用于形成所需的微結(jié)構(gòu)元件； 使所述樹脂組合物與所述透光柔性層的所述第一主表面接觸；其中對(duì)所述透光柔性層的所述第一主表面進(jìn)行表面處理，以促進(jìn)對(duì)固化的樹脂組合物的粘合性； 其中所述透光柔性層的厚度為約50 μ m或更小；以及 在與所述柔性層接觸的同時(shí)，使所述樹脂組合物固化，以形成微孔陣列制品，所述微孔陣列制品包含固化的微結(jié)構(gòu)化層，所述固化的微結(jié)構(gòu)化層包括多個(gè)微孔，所述多個(gè)微孔粘合到所述透光柔性層，以及 從所述工具移除所述微孔陣列制品。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的エ藝，其中使所述樹脂組合物與所述透光柔性層的所述第一主表面接觸的步驟包括向所述樹脂組合物施加壓力，以將所述樹脂基本上移置到所述エ具中的突起頂部與所述透光層的所述表面之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或權(quán)利要求33所述的エ藝，其中用選自下述的方法對(duì)所述透光柔性層進(jìn)行表面處理輻射處理、電暈放電處理、火焰處理、等離子體處理、高能UV處理和化學(xué)涂底漆處理。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至權(quán)利要求34中的任一項(xiàng)所述的エ藝，其中所述透光柔性層結(jié)合到載體。
36.根據(jù)權(quán)利要求32-35中的任一項(xiàng)所述的エ藝，其中所述樹脂組合物包含著色劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求34-38中的任一項(xiàng)所述的エ藝，其中所述固化的步驟包括使所述樹脂組合物暴露于至少ー種固化處理，所述至少ー種固化處理選自來自輻射源的光化輻射、電子束和化學(xué)固化劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求32-37中的任一項(xiàng)所述的エ藝，其中所述柔性層的厚度為約2μπι至約 48 μ m。
39.根據(jù)權(quán)利要求32-38中的任一項(xiàng)所述的エ藝，該エ藝還包括移除所述微結(jié)構(gòu)化層的一部分的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求32-39中的任一項(xiàng)所述的エ藝，該エ藝還包括移除所述透光柔性層的一部分的步驟。
41.根據(jù)權(quán)利要求32-40中的任一項(xiàng)所述的エ藝，該エ藝還包括將試劑設(shè)置在微孔中的步驟。
42.一種檢測(cè)微孔陣列中的被分析物的方法，該方法包括 提供 樣品，所述樣品疑似含有被分析物； 試劑，所述試劑用于所述被分析物的光學(xué)檢測(cè)； 光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；和 根據(jù)權(quán)利要求1-31中的任一項(xiàng)所述的制品； 在適于檢測(cè)，如果存在的話，在至少ー個(gè)微孔中的所述被分析物的條件下，使所述樣品和所述試劑在所述至少一個(gè)微孔中接觸；以及 使用所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)微孔中所述被分析物的存在或不存在。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)結(jié)合到所述基板。
44.根據(jù)權(quán)利要求42或權(quán)利要求43所述的方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括光纖面板，并且其中使用所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的步驟包括使信號(hào)通過所述光纖面板。
45.根據(jù)權(quán)利要求42-44中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或光電倍增管。
46.根據(jù)權(quán)利要求42-45中的任一項(xiàng)所述的方法,其中所述光學(xué)系統(tǒng)還包括處理器。
47.根據(jù)權(quán)利要求42-46中的任一項(xiàng)所述的方法，其中檢測(cè)被分析物的存在或不存在的步驟包括檢測(cè)光，所述光表征所述被分析物的存在。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中檢測(cè)光的步驟包括通過吸光度、反射率或熒光來檢測(cè)光。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中檢測(cè)光的步驟包括檢測(cè)來自發(fā)光底物反應(yīng)的光。
50.根據(jù)權(quán)利要求42-48中的任一項(xiàng)所述的方法，其中檢測(cè)所述被分析物的存在或不存在的步驟包括獲得微孔的圖像。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中檢測(cè)所述被分析物的存在或不存在的步驟包括顯示、分析或印刷微孔的圖像。
52.根據(jù)權(quán)利要求42-51中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在適于檢測(cè)所述被分析物的條件下，使所述樣品和所述試劑在多個(gè)微孔中接觸的步驟包括酶和酶底物。
53.根據(jù)權(quán)利要求42-52中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在適于檢測(cè)所述被分析物的條件下，使所述樣品和所述試劑在多個(gè)微孔中接觸的步驟包括在兩種多核苷酸之間形成雜化物。
54.—種分析系統(tǒng),其包括 根據(jù)權(quán)利要求1-31中的任一項(xiàng)所述的制品； 成像裝置，所述成像裝置光學(xué)結(jié)合到所述制品；和 處理器。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的分析系統(tǒng)，其中光學(xué)結(jié)合的步驟包括以粘結(jié)方式將所述微孔陣列制品結(jié)合到固體界面。
56.一種組合物，其包含選自以下物質(zhì)的化合物I- (3-甲基-正-丁氨基)-9，10-蒽ニ酮;1- (3-甲基-2-丁氨基)-9，10-蒽ニ酮；1- (2-庚氨基)-9，10-蒽ニ酮；1，1,3, 3-四甲基丁基-9，10-蒽ニ酮；1，10-十亞甲基-雙-(-1-氨基-9，10-蒽ニ酮);1，I-ニ甲基こ氨基-9，10-蒽ニ酮；和I-(正丁氧基丙氨基)_9，10-蒽ニ酮。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的組合物，其還包含固化的聚合物。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的組合物，其中所述固化的聚合物衍生自樹脂，所述樹脂選自丙烯酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸基樹脂，其衍生自環(huán)氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少ー個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少ー個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了微結(jié)構(gòu)化制品和可用于檢測(cè)樣品中的被分析物的方法。所述制品包括微孔陣列。所述制品可以與光學(xué)系統(tǒng)組件在檢測(cè)或表征被分析物的方法中一起使用。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102665916SQ201080053044
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者喬治·范·戴克·蒂爾斯, 奧萊斯特·小本森, 帕特里克·R·弗萊明, 庫(kù)爾特·J·霍爾沃森, 景乃勇, 毛國(guó)平, 雷蒙德·J·肯尼, 雷蒙德·P·約翰斯通 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司