專利名稱：在微規(guī)模流體性設(shè)備里的高通過量的篩選分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及用來檢測(cè)分子之間相互作用的裝置和分析系統(tǒng)。該裝置包括帶有一個(gè)或多個(gè)相交管的基片和電滲透液移動(dòng)組分，或用來使液體在基片上的相交管里移動(dòng)的其它組分。
背景技術(shù)：
人們長(zhǎng)期需要快速分析化合物在各種生物過程中的作用的能力。例如，酶學(xué)家長(zhǎng)期尋找更好的底物、更好的抑制劑或更好的催化劑用于酶反應(yīng)。相似的是，在制藥工業(yè)中，人們致力于鑒別出能阻滯、減少或甚至增加生物分子之間的相互作用的化合物。特別是，在生物系統(tǒng)中，受體和它的配體之間的互相作用常常直接地或通過一些下游事件對(duì)該系統(tǒng)，最終對(duì)接受治療的病人產(chǎn)生有害的作用或有益的作用。因此，研究者長(zhǎng)期在尋找能減少、阻滯或甚至增加該相互作用的化合物或混合物。相似的是，能快速地處理樣品以便檢測(cè)與診斷或法醫(yī)分析有關(guān)的生物分子對(duì)于如診斷醫(yī)學(xué)、考古學(xué)、人類學(xué)和現(xiàn)代犯罪調(diào)查具有很重要的價(jià)值。
現(xiàn)代新藥發(fā)現(xiàn)研究被用來篩選具有這些所揭示的效果的化合物的分析通過量所限制。具體的是，篩選最大數(shù)量的不同化合物需要減少與每次篩選所用的時(shí)間和勞動(dòng)。
對(duì)化學(xué)合成分子和天然產(chǎn)物(如微生物發(fā)酵肉湯)集合體的高通過量篩選在尋找用于開發(fā)新穎的藥物的先導(dǎo)化合物中起關(guān)鍵的作用。對(duì)將組合化學(xué)和有關(guān)的技術(shù)用來產(chǎn)生和評(píng)價(jià)分子多樣性所產(chǎn)生的極大的興趣代表了藥物發(fā)現(xiàn)進(jìn)展中有重要的里程碑。參見Pavia等，1993，Bioorg.Med.Chem.Lett.3387-396，在此并入供參考。今天，肽化學(xué)已經(jīng)成為探索組合方法在配體鑒別的應(yīng)用中的主要?jiǎng)恿?。見Jung和Beck，Sickinger，1992，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.31367-383在此并入供參考。這歸因于氨基酸單體的大而結(jié)構(gòu)上多變的范圍、相對(duì)普通的高得率的固相偶合化學(xué)和與用于產(chǎn)生重組肽庫(kù)的生物學(xué)途徑的協(xié)同作用。此外，許多低分子量肽的有效和特定的生物活性使這些分子成為治療藥物發(fā)現(xiàn)研究中的引人注目的起點(diǎn)。參見Hirschmann，1991，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.301278-1301，和Wiley&Rich，1993，Med.Res.Rev.13327-384，每篇文獻(xiàn)并入本文供參考。但是，不良的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，如不良的口服生物利用度和快速的體內(nèi)廓清率限制了肽類化合物更為廣泛的開發(fā)成藥物。這樣的認(rèn)知讓人們近來得到靈感把組合有機(jī)合成延伸到肽化學(xué)以外來制造出已知的象苯并二氮雜那樣的藥效團(tuán)(參見Bunin&Ellman，1992，J.Amer.Chem.Soc.11410997-10998，這里并入本文供參考)及聚合物分子，如低聚的N-取代甘氨酸(“類肽”)和寡甲氨酸酯。參見Simon等，1992，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 899367-9371；Zuckermann等，1992，J.Amer.Chem.Soc.11410646-10647；和Cho等，1993，Science 2611303-1305，每篇文獻(xiàn)并入本文供參考。
在相似的開發(fā)中，和現(xiàn)代組合化學(xué)導(dǎo)致了許多可篩選的試驗(yàn)化合物數(shù)量的顯著增加極為相似，人類基因組研究也揭露了大量新的靶分子(如，基因和基因產(chǎn)物，諸如蛋白質(zhì)和RNA)，需要篩選對(duì)它們有效用的試驗(yàn)化合物。
盡管用平行篩選方法和其它技術(shù)，如自動(dòng)化和高通過量的檢測(cè)系統(tǒng)改進(jìn)了篩選方法，但目前的篩選方法仍有許多相關(guān)問題。例如，用目前的平行篩選方法來篩選大量樣品需要很大的空間來容納樣品和設(shè)備，如機(jī)器人等，高成本的設(shè)備和高成本的試劑來進(jìn)行這樣的分析。另外，在許多情況下，反應(yīng)體積必須極小以與少量可能得到的試驗(yàn)化合物匹配。這樣小量的體積把與液體處理和測(cè)量有關(guān)的誤差，如由于蒸發(fā)、小量分配的誤差之類復(fù)合在一起。另外，部分由于這類小體積中表面張力作用，液體處理設(shè)備和方法典型地不能用來在可接受的精確水平上處理這樣的體積范圍。
解決這些問題的系統(tǒng)開發(fā)必須考慮分析方法的各個(gè)方面。這些方面包括靶和化合物來源、試驗(yàn)化合物和靶處理、特定的分析需要和數(shù)據(jù)的采集、減少貯存和分析。特別是，人們需要高通過量的篩選方法和能重復(fù)、準(zhǔn)確地進(jìn)行分析篩選并能在極少體積下操作的相關(guān)的設(shè)備和裝置。
本發(fā)明滿足這些和各種其它要求。特別是，本發(fā)明提供了進(jìn)行篩選分析的新穎方法和裝置，它們提供了這些問題的解決措施。
發(fā)明綜述本發(fā)明提供了篩選多個(gè)試驗(yàn)化合物對(duì)生物化學(xué)系統(tǒng)的作用的方法。這些方法典型地使用微組裝基片，所述的基片至少有一個(gè)第一表面，和至少兩個(gè)組裝在該第一表面上的相交管。相交管中的至少一根的至少一個(gè)橫截面的尺寸范圍為0.1-500微米。該方法涉及將生物化學(xué)系統(tǒng)的第一組分流入至少兩根相交管中的第一根管里。至少第一試驗(yàn)化合物從第二根管流入第一管中，從而使試驗(yàn)化合物與生物化學(xué)系統(tǒng)的第一組分接觸。然后檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生物化學(xué)系統(tǒng)的作用。
在相關(guān)的一個(gè)方面，該方法包括連續(xù)地將生化系統(tǒng)的第一組分流入至少兩根相交管的第一管里。不同的試驗(yàn)化合物被定期地從第二管引入第一管。然后檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用(如果作用的話)。
在另一方面，該方法使用有至少第一表面的基片，多個(gè)反應(yīng)管組裝入該第一表面。多個(gè)反應(yīng)管的每根管與至少兩根也裝在該表面上的至少兩根橫向管流動(dòng)性地連接。生化系統(tǒng)中的至少第一組分被引入多個(gè)反應(yīng)管中，多個(gè)不同的試驗(yàn)化合物流經(jīng)至少兩根橫向管的至少一根管。進(jìn)而，多個(gè)試驗(yàn)化合物的每個(gè)以不連續(xù)的體積被引入橫向管。多個(gè)不同的試驗(yàn)化合物的每一個(gè)都被引向分開的反應(yīng)管，然后檢測(cè)每個(gè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用。
本發(fā)明也提供了實(shí)施上述方法的裝置。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用來篩選試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的裝置。該裝置包括一個(gè)基片，所述基片有至少一個(gè)表面，在該表面中裝有至少兩根相交管。該至少兩根相交管有至少一個(gè)截面其尺寸范圍約為0.1-500微米。該裝置也包括不同的試驗(yàn)化合物的源，所述的源與至少兩根相交管的第一管流動(dòng)性地連接，以及生化系統(tǒng)的至少一個(gè)組分的源，所述的源與至少兩根相交管的第二根流動(dòng)性地連接。該裝置也包括液體導(dǎo)向系統(tǒng)供該至少一種組分在相交管里流動(dòng)，并將不同的試驗(yàn)化合物從第一相交管引入第二相交管。該裝置也可任選地在第二管里包括檢測(cè)區(qū)供檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用。
在優(yōu)選的方面，本發(fā)明裝置包括液體導(dǎo)向系統(tǒng)，它包括至少三個(gè)電極，每個(gè)電極與至少兩個(gè)相交管在由至少兩個(gè)相交管形成的不同的相交面上進(jìn)行電接觸。該液體導(dǎo)向系統(tǒng)也包括用來在每個(gè)電極上同時(shí)施加可變電壓的控制系統(tǒng)，從而控制了在至少兩根相交管里的試驗(yàn)化合物或至少第一組分的移動(dòng)。
在另一方面，本發(fā)明提供了檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的設(shè)備，包括具有至少一個(gè)表面并在該表面中裝有多個(gè)反應(yīng)管的基片。該裝置也具有至少兩根裝在該表面里的橫向管，其中多根反應(yīng)管的每一根與至少兩根橫向管的第一根在每個(gè)反應(yīng)管的第一點(diǎn)上流動(dòng)地連接，并在每個(gè)反應(yīng)管的第二點(diǎn)處與第二橫向管流動(dòng)性地連接。該裝置進(jìn)一步包括與每個(gè)反應(yīng)管流動(dòng)性地連接的生化系統(tǒng)的至少一個(gè)組分的源，與第一橫向管流動(dòng)性連接的試驗(yàn)化合物源，和用來控制試驗(yàn)化合物和第一組分在橫向管和多個(gè)反應(yīng)管里移動(dòng)的液體導(dǎo)向系統(tǒng)。如上所述，該裝置在第二橫向管里也任選地包括檢測(cè)區(qū)供檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的可用于連續(xù)流動(dòng)分析系統(tǒng)的微實(shí)驗(yàn)室篩選分析系統(tǒng)的示例性示意圖。
圖2A和2B顯示了圖1所示的裝置在另外的分析系統(tǒng)中運(yùn)行的示意圖。圖2A顯示了用來篩選酶-底物相互作用的效應(yīng)物的系統(tǒng)。圖2B揭示了用于篩選受體-配體相互作用的效應(yīng)物的裝置。
圖3是“系列輸入平行反應(yīng)”微實(shí)驗(yàn)室分析系統(tǒng)的示意圖，其中待篩選的化合物被連續(xù)引入裝置，但在裝置里以平行的方向進(jìn)行篩選。
圖4A-4F顯示了圖3所示的裝置在篩選多個(gè)球基試驗(yàn)化合物中操作的示意圖。
圖5顯示了將摻入樣品的連續(xù)流動(dòng)分析裝置分流，以進(jìn)行延長(zhǎng)的培養(yǎng)然后分離步驟的示意圖。
圖6A顯示了用于液體基試驗(yàn)化合物的連續(xù)輸入平行反應(yīng)裝置的示意圖。圖6B和6C顯示了在圖6A顯示的裝置里的液體流動(dòng)模式的示意圖。
圖7顯示了用多個(gè)微實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、標(biāo)記為L(zhǎng)abChipsTM的總分析系統(tǒng)篩選試驗(yàn)化合物的示意圖。
圖8是用于連續(xù)流動(dòng)分析篩選系統(tǒng)的薄片版面的示意圖。
圖9顯示來自連續(xù)流動(dòng)分析篩選的熒光數(shù)據(jù)。圖9A顯示來自定期將已知抑制劑(IPTG)引入在薄片版式里的β-半乳糖苷酶分析系統(tǒng)。圖9B顯示來自圖9A的兩個(gè)數(shù)據(jù)片段的重疊，直接將抑制劑數(shù)據(jù)與對(duì)照(緩沖液)數(shù)據(jù)比較。
圖10顯示在小薄片設(shè)備上進(jìn)行酶抑制劑篩選分析的液體流動(dòng)系統(tǒng)的操作參數(shù)。
圖11顯示了樣品/間隔物在微液體裝置管里取間隔的裝置裝載時(shí)機(jī)選擇。
圖12，小圖A-G示意地說明了用于本發(fā)明裝置中的電極。
優(yōu)選技術(shù)方案的揭示1.發(fā)明申請(qǐng)本發(fā)明提供了為進(jìn)行高通過量篩選分析有用的新穎的微實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)和方法。具體的是，本發(fā)明提供了將這類裝置用于篩選大量不同的化合物對(duì)各種化學(xué)的，優(yōu)選的是生化的系統(tǒng)的作用的流體的裝置和方法。
本文使用的術(shù)語“生化系統(tǒng)”一般是指涉及一般在活的生物體里發(fā)現(xiàn)的分子的化學(xué)相互作用。這類相互作用包括在活體系統(tǒng)里發(fā)生的分解代謝和合成代謝反應(yīng)的全部范圍，包括酶反應(yīng)、結(jié)合反應(yīng)、信號(hào)反應(yīng)和其它反應(yīng)。進(jìn)而，本文定義的生化系統(tǒng)也包括模擬特定生化相互作用的模型系統(tǒng)。實(shí)施本發(fā)明所關(guān)注的生化系統(tǒng)的實(shí)例包括，如受體-配體相互作用、酶-底物相互作用、細(xì)胞信號(hào)途徑、供生物利用度篩選的涉及模型屏障系統(tǒng)(如細(xì)胞或膜部分)的傳送反應(yīng)和各種其它的一般系統(tǒng)。細(xì)胞或生物體的生存能力或活性也可用本發(fā)明的方法和裝置來篩選，如，用于毒理學(xué)研究。被分析的生物材料包括，但不限于，細(xì)胞、細(xì)胞碎片(膜、細(xì)胞溶質(zhì)制劑等)、細(xì)胞膜受體的激動(dòng)劑和拮抗劑(如細(xì)胞受體-配體相互作用，如轉(zhuǎn)鐵蛋白、c-試劑盒、病毒受體配體(如CD4-HIV)，細(xì)胞因子受體、趨化因子受體、白介素受體、免疫球蛋白受體和抗體，鈣粘著蛋白族、整聯(lián)蛋白族、選擇蛋白族等；參見，如Pigott和Power(1993)粘合分子手冊(cè)(The Adhesion Molecule FactsBook)Academic出版社New York和Hulme(編輯)受體配體相互作用實(shí)踐(Receptor Ligand Interactions A Practical Approach)Rickwood和Hames(系列編輯)IRL出版社(Oxford Press NY)，毒素和毒液、病毒表位鑒定、激素(如，鴉片制劑、類固醇等)、細(xì)胞內(nèi)受體(如調(diào)節(jié)各種小配體的作用的物質(zhì)，包括類固醇、甲狀腺激素、視網(wǎng)膜樣物質(zhì)和維生素D；綜述參見，如Evan(1988)Science，240889-895；Ham和Parker(1989)，Ann.Rev.Physiol.，51683-699；Truss和Beato(1993)Endocr.Rev.，14459-479)、肽類、retro-inverso肽、α-、β-或ω-氨基酸(D-或L-)的聚合物、酶、酶底物、輔助因子、藥物、植物血凝素、糖、核酸(線性和環(huán)狀聚合物構(gòu)型)、低聚糖、蛋白質(zhì)、磷脂和抗體。也可以測(cè)試諸如雜聚合物的合成聚合物，其中已知藥物與任何上述物質(zhì)，如聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚脲、聚酰胺、聚乙烯亞胺、聚亞芳基硫、聚甲硅烷、聚酰亞胺和聚乙酸酯進(jìn)行共價(jià)連接。其它也可用本系統(tǒng)分析的聚合物在本技術(shù)領(lǐng)域人員綜觀本發(fā)明后將會(huì)很顯然。本技術(shù)領(lǐng)域人員通常熟悉生物學(xué)文獻(xiàn)。對(duì)于生物系統(tǒng)的一般介紹參見Berger和Kimmel，分子克隆技術(shù)指南(Guide to Molecular Cloning Techniques)，酶學(xué)的方法(Methods in Enzymology)，卷152，Academic Press，Inc，.(美國(guó)加利福尼亞圣地亞哥)(berger)；Sambrook等(1989)分子克隆-實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)(第二版)卷1-3，ColdSpring Harbor Laboratory，Cold Spring Harbor Press，紐約(Sambrook)；分子生物學(xué)暫時(shí)草案(Current Protocols in Molecular Biology)，F(xiàn).M.Ausubel等編輯，CurrentProtocols，Greene出版協(xié)會(huì)公司和John Wiley&Sons，Inc.的合資單位(1997整年增補(bǔ)本)(Ausubel)；Watson等(1987)基因的分子生物學(xué)(Molecular Biology of theGene)，第四版The Benjamin/Cummings出版公司，美國(guó)加利福尼亞；Watson等(1992)重組DNA第二版，Scientific American Books(美國(guó)紐約)；Alberts等(1989)細(xì)胞的分子生物學(xué)，第二版(Molecular Biology of the Cell Second Edition)GarlandPublishing(美國(guó)紐約)；Pattison(1994)臨床病毒學(xué)的原理和實(shí)踐(Principles andPractice Of Clinical Virology)；Darnell等(1990)分子細(xì)胞生物學(xué)第二版(Molecular Cell Biology Second edition)，Scientific American Boods，W. H.Freeman and Company；Berkow(編輯)診斷和治療手冊(cè)(The Merck Manual ofDiagnosis and Therapy)，Merck&Co.，Rahway，NJ；內(nèi)科學(xué)的哈里森原理(Harrison’s Principles of Internal Medicine)，第13版，Isselbacher等(編輯)(1994)Lewin基因(Genes)，第5版，牛津大學(xué)出版(1994)；“Practical Approach”系列叢書(Rickwood和Hames編輯)，在牛津大學(xué)的IRL出版社出版，紐約；AcademicPress的“FactsBook Series”；來自生物試劑和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的產(chǎn)品說明書也提供了用于分析生物系統(tǒng)中的信息。這類制造商包括，如SIGMA chemical company(美國(guó)MO)，R&D systems(美國(guó)明尼蘇達(dá))，Pharmacia LKB生物技術(shù)(美國(guó)新澤西)，CLONTECH實(shí)驗(yàn)室公司(美國(guó)加利福尼亞)，Chem.Genes Corp.，Aldrich ChemicalCompany(美國(guó)WI)，Glen Research，Inc.，GIBCO BRL生命技術(shù)公司(美國(guó)馬里蘭)，F(xiàn)luka Chemica-Biochemika Analytika(瑞典)，Invitrogen(美國(guó)加利福尼亞)和Applied Biosystems(美國(guó)加利福尼亞)，及許多其它對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域公知的商業(yè)來源。
為了提供用于篩選化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的方法和裝置，本發(fā)明一般包含體外系統(tǒng)模型，所述的模型模擬作用物化合物所需的給定的生化體內(nèi)系統(tǒng)。針對(duì)可篩選的化合物和作用物化合物所需的的系統(tǒng)的范圍很廣。例如，化合物可任選地篩選在阻滯、減緩或抑制與產(chǎn)生不良作用的生化系統(tǒng)有關(guān)的關(guān)鍵事件時(shí)的作用。例如，試驗(yàn)化合物可任選地篩選它們阻滯對(duì)疾病的發(fā)作負(fù)責(zé)的(至少部分責(zé)任的)或?qū)膊〉奶囟òY狀的發(fā)生負(fù)責(zé)的系統(tǒng)的能力，包括，如遺傳病、癌癥、細(xì)菌或病毒感染等。在這些篩選分析方法中顯示出有希望結(jié)果的化合物接著可進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)來鑒定對(duì)于治療疾病或疾病癥狀的有效的藥理學(xué)制劑。
另外，可篩選化合物刺激、增加或誘發(fā)產(chǎn)生所需的功能的生化系統(tǒng)的能力，例如，治療病人存在的缺陷。
一旦選定了模型系統(tǒng)，可將試驗(yàn)化合物庫(kù)施加到這些模型系統(tǒng)上。通過體外鑒別這些對(duì)特定生化系統(tǒng)已有作用的試驗(yàn)化合物，人們可以發(fā)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)體內(nèi)有作用的潛在作用物。
在它們最簡(jiǎn)單的形式中，用于本發(fā)明方法和設(shè)備的生化系統(tǒng)模型將篩選試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的兩個(gè)組分，如受體-配體相互作用、酶-底物相互作用等之間的相互作用的作用。在該形式中，該生化系統(tǒng)模型典型地包括尋找對(duì)它的作用物的系統(tǒng)的兩個(gè)正常相互作用的組分，如受體及其配體或酶和它的底物。
首先決定試驗(yàn)化合物是否對(duì)該相互作用有效果，然后使系統(tǒng)與試驗(yàn)化合物接觸，分析該系統(tǒng)的功能，如受體-配體結(jié)合或底物周轉(zhuǎn)。然后將分析的功能與對(duì)照，如在沒有試驗(yàn)化合物存在下或有已知作用物存在下進(jìn)行相同的反應(yīng)，進(jìn)行比較。典型的是，這類分析涉及測(cè)量生化系統(tǒng)參數(shù)。“生化系統(tǒng)的參數(shù)”表示系統(tǒng)功能的一些可測(cè)量的證據(jù)，如存在或不存在標(biāo)記的基團(tuán)或分子量的改變(如，在結(jié)合反應(yīng)、轉(zhuǎn)移篩選中)，存在或不存在反應(yīng)產(chǎn)物或底物(在底物周轉(zhuǎn)測(cè)量中)，或電泳移動(dòng)性的改變(典型地通過標(biāo)記化合物洗脫時(shí)間的改變來檢測(cè))。
雖然闡述涉及到兩組分的生化系統(tǒng)，但本發(fā)明的方法和裝置也可用來篩選更復(fù)雜系統(tǒng)的作用物，其中系統(tǒng)的結(jié)果或最終產(chǎn)物是已知的，并在一定的水平上可分析，如酶途徑、細(xì)胞信號(hào)途徑等。另外，本文所述的方法和設(shè)備可任選地用來篩選與生化系統(tǒng)的單個(gè)組分相互作用的化合物，如特異性地與特定的生化化合物，如受體、配體、酶、核酸、結(jié)構(gòu)大分子等結(jié)合的化合物。
生化系統(tǒng)模型也可包含在整體細(xì)胞系統(tǒng)中。例如，當(dāng)人們?cè)趯で蠛Y選作用于細(xì)胞應(yīng)答的試驗(yàn)化合物時(shí)，可任選地使用整體細(xì)胞的試驗(yàn)化合物。改良的細(xì)胞系統(tǒng)也可用于本文涵蓋的篩選系統(tǒng)里。例如，嵌合的受體系統(tǒng)被任選地用作試驗(yàn)化合物對(duì)特定生化系統(tǒng)作用的指示劑。嵌合的受體系統(tǒng)典型地是將雜相受體系統(tǒng)整合到信號(hào)途徑里，它標(biāo)志受體與其配體結(jié)合。例如，受體被融合到異質(zhì)蛋白質(zhì)里，如活性很容易被分析的酶里。通過配體結(jié)合的受體激活活化了異質(zhì)蛋白質(zhì)，它然后可供檢測(cè)。這樣，替代的受體系統(tǒng)產(chǎn)生了容易檢測(cè)的事件或信號(hào)，從而可以分析受體/配體結(jié)合。這類嵌合受體系統(tǒng)的例子在本技術(shù)領(lǐng)域已有所揭示。
另外，當(dāng)人們對(duì)生物利用度(例如轉(zhuǎn)運(yùn))進(jìn)行篩選時(shí)，生物屏障被任選地包括生物屏障。術(shù)語“生物屏障”一般指在生物系統(tǒng)里的細(xì)胞的或膜的層，或它們的合成模型。這類生物屏障的例子包括上皮層和內(nèi)皮層，如血管內(nèi)皮層等。
生物應(yīng)答常常通過受體與它的配體結(jié)合所引發(fā)和/或控制。例如，生長(zhǎng)因子，即EGF、FGF、PDGF等與它們的受體相互作用刺激了大量生物應(yīng)答，包括，如細(xì)胞繁殖和分化、調(diào)節(jié)酶的活化、信息子周轉(zhuǎn)的刺激、離子流量的改變、酶的活化、細(xì)胞形狀的改變和基因表達(dá)水平的改變。因此，控制受體和它的配體之間的相互作用能提供由該相互作用導(dǎo)致的生物應(yīng)答的控制。
因此，一個(gè)方面，本發(fā)明可用于篩選對(duì)受體分子和它的配體的相互作用有作用的化合物。本文使用的術(shù)語“受體”一般指可特異性地彼此識(shí)別和結(jié)合的一對(duì)化合物中的一個(gè)成員。該一對(duì)物質(zhì)里的另一個(gè)成員是“配體”。這樣，受體/配體對(duì)可包括典型的蛋白質(zhì)受體(通常與膜相關(guān))和它的天然配體，如另一種蛋白質(zhì)或小分子。受體/配體對(duì)也可包括抗體/抗原結(jié)合對(duì)、互補(bǔ)的核酸、與核酸締合的蛋白質(zhì)和它們的核酸配體。大量特異性相關(guān)的生化化合物在本技術(shù)領(lǐng)域也是公知的，它們可用來實(shí)施本發(fā)明。
傳統(tǒng)上，對(duì)受體/配體相互作用的作用物篩選的方法涉及在試驗(yàn)化合物的存在下培養(yǎng)受體/配體結(jié)合對(duì)。受體/配體對(duì)的結(jié)合水平然后與陰性和/或陽性的對(duì)照比較。正常結(jié)合下降時(shí)，試驗(yàn)化合物被認(rèn)為是受體/配體結(jié)合的抑制劑。結(jié)合增長(zhǎng)時(shí)，試驗(yàn)化合物被認(rèn)定為相互作用的增加劑或誘發(fā)劑。
在效率上，篩選分析被典型地建立在多坑反應(yīng)板上，如多坑微板，這使得能同時(shí)平行地篩選大量試驗(yàn)化合物。
生化系統(tǒng)上相似和可能的重復(fù)包括酶和它們的底物之間的相互作用。本文使用的術(shù)語“酶”一般指作為催化劑誘發(fā)其它化合物或“底物”化學(xué)改變的蛋白質(zhì)。
典型的是，通過使底物與酶在待篩選化合物存在下或沒有所述化合物存在下，在最佳檢測(cè)酶活性改變的條件下接觸來篩選酶對(duì)其底物活性的作用物。在反應(yīng)預(yù)定時(shí)間后，分析混合物中反應(yīng)產(chǎn)物的存在量或底物量的減少量。已被催化的底物量與對(duì)照，即沒有試驗(yàn)化合物存在下或有已知作用物存在下酶和底物接觸，進(jìn)行比較。如上所述，降低酶對(duì)其底物的活性減少的化合物是“抑制劑”，而加強(qiáng)該活性的化合物是“誘導(dǎo)劑”。
一般來說，本發(fā)明涵蓋的各種篩選方法涉及將多個(gè)試驗(yàn)化合物引入微流體裝置。一旦流入該裝置，試驗(yàn)化合物用連續(xù)的系列或平行的分析取向篩選對(duì)生物系統(tǒng)上作用的。
本文使用的術(shù)語“試驗(yàn)化合物”是指待篩選影響特定生化系統(tǒng)能力的化合物的集合名詞。試驗(yàn)化合物可包括各種不同的化合物，包括化學(xué)化合物、化學(xué)化合物的混合物，如多糖類、小的有機(jī)或無機(jī)分子，生物大分子，如肽、蛋白質(zhì)、核酸，或從生物材料制備的提取物，如細(xì)菌、植物、真菌或動(dòng)物細(xì)胞或組織，天然形成或合成的組合物。根據(jù)特定實(shí)施的技術(shù)方案，來提供試驗(yàn)化合物，如注射，在溶液里游離或任選地與載體或固體支持物，如球珠連接。許多合適的固體支持物被用來固定試驗(yàn)化合物。合適的固體支持物的例子包括瓊脂糖、纖維素、右旋糖苷(市售可得，即Sephadex，Sepharose)、羧甲基纖維素、聚苯乙烯、聚乙二醇(PEG)、濾紙、硝基纖維素、離子交換樹脂、塑料膜、玻璃珠、聚胺甲基乙烯基醚馬來酸共聚物、氨基酸共聚物、乙烯-馬來酸共聚物、尼龍、絲等。另外，對(duì)于本文所述的方法和裝置，試驗(yàn)化合物被單個(gè)篩選或分組篩選。當(dāng)有效試驗(yàn)化合物的命中率預(yù)計(jì)很低，結(jié)果人們?cè)诮o定組中不能預(yù)期得到一個(gè)以上的陽性結(jié)果時(shí)，分組篩選尤為有用。或者當(dāng)不同的試驗(yàn)化合物的效果在單個(gè)系統(tǒng)里分別檢定時(shí)，可使用這類分組篩選，如通過這些效果的電泳分離或能分開檢測(cè)的分別標(biāo)記。
試驗(yàn)化合物是市售的，或從同上所述的對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員很明顯的各種生物來源的衍生物。一方面，來自病人的組織勻漿或血樣在本發(fā)明的分析系統(tǒng)里試驗(yàn)。例如，一方面試驗(yàn)血液中生物相關(guān)分子的存在或活性。例如，用本發(fā)明的分析系統(tǒng)通過向生物樣品提供酶底物并檢測(cè)產(chǎn)物的形成來檢測(cè)酶的存在和活性水平。相似的是，感染病原體(病毒、細(xì)菌、真菌等)或癌樣腫瘤的存在可通過監(jiān)測(cè)標(biāo)記配體對(duì)病原體或腫瘤細(xì)胞，或病原體或腫瘤組分，如蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞萃取物之類的結(jié)合來試驗(yàn)，或另外的方法是通過監(jiān)測(cè)病人血液中的病原體或腫瘤的抗體的存在來試驗(yàn)。例如，來自病人血液的抗體與諸如HIV蛋白質(zhì)的病毒蛋白的結(jié)合是檢測(cè)暴露于該病毒的病人的通常試驗(yàn)方法。許多檢測(cè)病原體感染的方法是公知的，它適合于本發(fā)明的分析系統(tǒng)。
用諸如靜脈穿刺或組織分離術(shù)的已知的技術(shù)從病人中得到生物樣品。當(dāng)生物材料來自非人類動(dòng)物，如市售的相關(guān)家畜類時(shí)，血樣和組織樣品常規(guī)地從家畜加工廠得到。相似的是，用于本發(fā)明分析的植物材料常規(guī)地來自農(nóng)業(yè)或園林業(yè)。另外的方法是，生物樣品可從貯存組織和/或血液的細(xì)胞庫(kù)或血庫(kù)得到，或從諸如細(xì)胞培養(yǎng)的體外來源得到。建立用作生物材料源的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和方法是本技術(shù)領(lǐng)域人員公知的。Freshney動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)，擠出技術(shù)手冊(cè)，第三版(Culture ofAnimal Cells，a Manual of Basic Technique，Third Edition)Wiley-Liss，美國(guó)紐約(1994)提供了細(xì)胞培養(yǎng)的一般介紹。
II.分析系統(tǒng)如上所述，本發(fā)明的篩選方法一般在微流體設(shè)備或“微實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)”里進(jìn)行，所述的設(shè)備或系統(tǒng)集成了進(jìn)行分析、自動(dòng)控制、和使諸如蒸發(fā)、污染、人為誤差等環(huán)境對(duì)分析系統(tǒng)的影響最小所需的部件。許多用來實(shí)施本發(fā)明分析方法的裝置詳述如下。但是，應(yīng)當(dāng)知道，這些裝置的特定結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)分析的類型和/或分析所需的取向而改變。例如，在一些具體例子中，本發(fā)明的篩選方法可用有兩個(gè)相交管的微流體設(shè)備來進(jìn)行。對(duì)于更復(fù)雜的分析或分析取向來說，任選地使用多管/相交管設(shè)備。這些設(shè)備的小規(guī)模、完整性和自身包含性質(zhì)使實(shí)際上任何分析取向可在微實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的范圍內(nèi)進(jìn)行。
A.電動(dòng)材料傳運(yùn)在優(yōu)選方面，本文揭示的設(shè)備、方法和系統(tǒng)使用電動(dòng)材料傳運(yùn)系統(tǒng)，更優(yōu)選的是使用控制的電動(dòng)材料傳運(yùn)系統(tǒng)。本文使用的“電動(dòng)材料傳運(yùn)系統(tǒng)”包括使物質(zhì)在相交管和/或含室結(jié)構(gòu)里通過對(duì)該物質(zhì)施用電場(chǎng)來轉(zhuǎn)運(yùn)和定向，從而使物質(zhì)貫穿和在管和/或室之中運(yùn)動(dòng)，即，陽離子向陰極運(yùn)動(dòng)，而陰離子向陽極運(yùn)動(dòng)。
這類電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和定向系統(tǒng)包括那些依賴于帶電荷物質(zhì)在施加于該結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)里的電泳移動(dòng)性的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)特別可稱為電泳物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。其它的電動(dòng)物質(zhì)定向和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)依靠在管或室結(jié)構(gòu)里的流體和物質(zhì)的電滲透流，它由跨越該結(jié)構(gòu)施加電場(chǎng)而產(chǎn)生。簡(jiǎn)言之，當(dāng)流體被放在管子里，它具有在蝕刻玻璃管或玻璃微毛細(xì)管上帶有帶電官能團(tuán)，如羥基的表面，這些這些基團(tuán)可被離子化。在羥基官能團(tuán)的情況下，該離子化，如在中性pH下導(dǎo)致從表面上釋放質(zhì)子并進(jìn)入流體，這樣產(chǎn)生了在鄰近流體/表面界面上的質(zhì)子濃度，或在管中大量流體周圍帶有正電荷鞘。沿管子長(zhǎng)度施加電壓梯度將導(dǎo)致質(zhì)子鞘，及其它所圍繞的流體朝電壓下降的方向運(yùn)動(dòng)，即向陰極運(yùn)動(dòng)。
本文使用的“受控的電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和定向”指上述的電動(dòng)系統(tǒng)，它使用施加在多個(gè)電極，即多于兩個(gè)電極上的電壓的活性控制。改述之，這類受控的電動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)調(diào)節(jié)施加在至少兩根相交管上的電壓梯度。受控的電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)如公開的PCT申請(qǐng)WO 96/04547(Ramsey)所述，在此全文并入本文供參考。具體的是，本文所述的優(yōu)選的微流體裝置和設(shè)備包括主要部分結(jié)構(gòu)，它包括至少兩根相交管或流體導(dǎo)管，如相交的封閉室，其中管包括至少三個(gè)不交叉的端點(diǎn)。兩根管子的交叉是指在一點(diǎn)處兩根或多根管互相通過流流相連，包括“T”相交、交叉相交、多個(gè)管子的“貨車輪”型相交，或兩根或多根管子進(jìn)行流體相通的任何其它幾何學(xué)圖形。管子不相交的末端是管子不與另一根管子進(jìn)行諸如“T”相交的端點(diǎn)處。優(yōu)選的是，該裝置包括至少三根相交管，它們有至少四個(gè)不相交的端點(diǎn)。在基本的跨管結(jié)果中，其中單個(gè)水平管是相交的，且與單根垂直管交叉，受控的電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通過在相交處提供來自其它管的約束流來控制物質(zhì)定向地流動(dòng)經(jīng)相交處。例如，假定人們想要將第一物質(zhì)運(yùn)送經(jīng)水平管，如從左到右，穿過與垂直管的相交處。穿越相交處的該材料的簡(jiǎn)單電動(dòng)物質(zhì)流可通過沿水平管的長(zhǎng)度施加電壓梯度來實(shí)實(shí)，即在該管子的左端施加第一電壓，在該管子的右端施加較低的第二電壓，或讓右端飄移(不施加電壓)。但是，該類型的流經(jīng)相交處的物質(zhì)流導(dǎo)致在相交處的大量擴(kuò)散，這是由于被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)在使用的介質(zhì)里的天然的擴(kuò)散性質(zhì)及在相交處的對(duì)流性所導(dǎo)致的。
在受控的電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中，被轉(zhuǎn)運(yùn)穿越交叉點(diǎn)的物質(zhì)通過來自側(cè)管，如頂部和底部管的低水平流動(dòng)所限制。這通過沿著物質(zhì)流的途徑，如從垂直管的頂部或底部末端流向右末端的物質(zhì)流施加平緩的電壓梯度而實(shí)現(xiàn)。結(jié)果是物質(zhì)流在交叉處“收縮”，這防止物質(zhì)擴(kuò)散入垂直管里。交叉處收縮的物質(zhì)的體積然后可通過施加穿越垂直管長(zhǎng)度，即從頂端到底端來施加電壓梯度來流入垂直管。為避免物質(zhì)在注入期間從水平管滲出，低水平的液流被導(dǎo)回側(cè)管，導(dǎo)致物質(zhì)從交叉處被“拉回”。
除了收縮注入方案外，使用受控電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)以產(chǎn)生不包括機(jī)械或運(yùn)動(dòng)部件的虛擬的閥。特別是，參照上述內(nèi)容，可通過控制垂直管的流動(dòng)，如垂直管中從底管到頂管的流動(dòng)來有效地調(diào)節(jié)、停止和再引發(fā)物質(zhì)從一根管子的部分流向另一根管子，如從水平管的左臂流向右臂。具體是，在“關(guān)閉”模式下，通過在左端和頂端處施加電壓梯度，物質(zhì)從左側(cè)管，經(jīng)過交叉處轉(zhuǎn)運(yùn)頂管。通過沿著該途徑(從底端到頂端)施加相似的電壓梯度使限制的流動(dòng)從底管流向頂管。然后通過將施加的電壓梯度從左到頂轉(zhuǎn)換成，從左到右，使計(jì)量量的物質(zhì)從水平管的左臂分配到右臂。時(shí)間和施加電壓梯度的量確定了以該方式分散的物質(zhì)量。雖然用四通道、截面交叉來供闡述用，這些受控的電動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可容易地適合更復(fù)雜的相交管網(wǎng)絡(luò)，如相交平行管的排列。
B.連續(xù)的流動(dòng)分析系統(tǒng)。
一方面，本發(fā)明優(yōu)選的方法和裝置用連續(xù)的流動(dòng)分析系統(tǒng)來篩選試驗(yàn)化合物。一般來說，連續(xù)的流動(dòng)分析系統(tǒng)可容易地用來篩選酶活性的抑制劑或誘導(dǎo)劑，或受體-配體結(jié)合的激動(dòng)劑或拮抗劑。簡(jiǎn)單來說，連續(xù)的流動(dòng)分析系統(tǒng)涉及沿著微組裝管的特定生化系統(tǒng)的連續(xù)流。本文使用的“連續(xù)”表示連續(xù)流動(dòng)的特定組合物不間斷或接連流動(dòng)。例如，連續(xù)流動(dòng)可包括有一定速度的恒定的液流，或換言之，包括整個(gè)系統(tǒng)里的流動(dòng)速度中止，結(jié)果該中止不干擾流動(dòng)的液流。該系統(tǒng)的功能通過可檢測(cè)的事件或信號(hào)來顯示。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，這類可檢測(cè)信號(hào)包括與所用的特定模型系統(tǒng)的功能有關(guān)的可光檢測(cè)的發(fā)色信號(hào)或熒光信號(hào)。對(duì)于酶系統(tǒng)，這類信號(hào)通過酶催化作用的產(chǎn)物，如在發(fā)光團(tuán)或發(fā)熒光底物上產(chǎn)生。對(duì)于結(jié)合系統(tǒng)，如受體配體相互作用，信號(hào)典型地涉及受體與標(biāo)記的配體的締合，或反之亦然。
各種其它的檢測(cè)信號(hào)和標(biāo)記物也可用于本發(fā)明的分析和裝置中。除了上述的發(fā)光團(tuán)和發(fā)熒光標(biāo)記外，也可常規(guī)性地測(cè)量放射活性衰變、電子密度、pH、溶劑粘度、溫度和鹽濃度的改變。
更通常的是，標(biāo)記物可通過光譜、光化學(xué)、生化、免疫化學(xué)或化學(xué)手段來檢測(cè)。例如，有用的核酸標(biāo)記物包括32P、35S、熒光染料、光電子密集試劑、酶(如通常用于ELISA中)、生物素(biotin)、二氧化素(dioxigenin)或半抗原和蛋白質(zhì)，可從中得到抗血清或單克隆抗體。各種適合標(biāo)記生物組分的標(biāo)記物是已知的，在科學(xué)和專利生物里得到廣泛的報(bào)道，一般可應(yīng)用于本發(fā)明來標(biāo)記生物組分。合適的標(biāo)記物包括放射性核苷酸、酶、底物、輔助因子、抑制劑、熒光部分、化學(xué)發(fā)光團(tuán)部分、磁性顆粒等。標(biāo)記試劑任選地包括，如單克隆抗體、多克隆抗體、蛋白質(zhì)或諸如親和基質(zhì)的其它聚合物(matrices)、碳水化合物或脂質(zhì)。用各種已知方法進(jìn)行的檢測(cè)包括光譜測(cè)量或放射活性或熒光標(biāo)記物的光學(xué)追蹤，或根據(jù)分子大小、電荷或親和性進(jìn)行追蹤的其它方法?？蓹z測(cè)部分可為有可檢測(cè)的物理或化學(xué)性質(zhì)的任何材料。這類可檢測(cè)標(biāo)記物在凝膠電泳、柱層析、固體底物、光譜技術(shù)等領(lǐng)域里是已得到很好的開發(fā)，一般來說用于這類方法的標(biāo)記物也可用于本發(fā)明。因此，標(biāo)記物是可被光譜、光化學(xué)、生化、免疫化學(xué)、電學(xué)、光熱或化學(xué)手段檢測(cè)的任何組合物。用于本發(fā)明的標(biāo)記物包括熒光染料(如熒光素異硫代氰酸酯，Texas紅，若丹明等)，放射標(biāo)記物(如3H、125I、35S、14C、32P或33P)、酶(如LacZ，CAT，辣根過氧化酶，堿性磷酸酯酶和其它通常用作可檢測(cè)的酶，如標(biāo)記產(chǎn)物或ELISA中使用的酶)、核酸嵌合劑(如溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓)和比色標(biāo)記物，如膠體金或著色玻璃或塑料(如聚苯乙烯、聚丙烯、膠乳等)珠。
熒光標(biāo)記物是尤為優(yōu)選的標(biāo)記物。優(yōu)選的標(biāo)記物典型的特征在于下列一個(gè)或多個(gè)高靈敏度、高穩(wěn)定性、背景弱、環(huán)境敏感性低和標(biāo)記中的高特異性。
引入本發(fā)明標(biāo)記物的熒光部分一般是已知的，包括1-和2-氨基萘、p，p’-二氨基芪、芘、季菲啶鹽、9-氨基吖啶、p，p’-二氨基苯酮亞胺、蒽、氧雜羰花青、部花青、3-氨基quilenin、苝、雙-苯并噁唑、雙-對(duì)-噁唑基苯、1，2-苯并吩嗪、視黃醇、雙-3-氨基吡啶鎓鹽、嚏根苷配基、四環(huán)素、甾族苯酚(sterophenol)、苯并咪唑基苯胺、2-氧基-3-色烯、吲哚、占噸、7-羥基香豆素、苯并噁嗪、calicylate、strophanthidin、卟啉、三芳基甲烷和黃素。在本發(fā)明裝置或分析中具有官能團(tuán)可連接在要檢測(cè)的元素上或通過改性可結(jié)合這類官能團(tuán)的的單個(gè)熒光化合物包括，如，丹?；龋粺晒馑?，如3，6-二羥基-9-苯基占噸醇；若丹明異硫代氰酸酯；N-苯基1-氨基-8-磺化萘；N-苯基2-氨基-6-磺化萘；4-乙酰氨基-4-異硫代氰酸酯基-芪-2，2’-二磺酸；芘-3-磺酸；2-甲苯氨基萘-6-磺酸酯；N-苯基-N-甲基-2-氨基萘-6-磺酸酯；溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓；stebrine；亞金胺-0，2-(9’-蒽基)棕櫚酸酯；丹酰磷脂?；掖及罚籒，N’-二十八烷基氧雜羰化青；N，N’-二己基氧雜羰化青；部花青、4-(3’-芘基)硬脂酸酯；d-3-氨基脫氧-馬萘雌酮；12-(9’-蒽基)硬脂酸酯；2-甲基蒽；9-乙烯基蒽；2，2’-(亞乙烯基-對(duì)-亞苯基)雙苯并噁唑；對(duì)-雙(2-(4-甲基-5-苯基-噁唑基))苯；6-二甲基氨基-1，2-苯并吩嗪；視黃醇；雙(3’-氨基吡啶鎓)-1，10-癸二基(decandiyl)二碘化物；嚏根苷配基的磺基萘基腙；氯代四環(huán)素；N-(7-二甲氨基-4-甲基-2-氧基-3-色烯基)馬來酰亞胺；N-(對(duì)-(2-苯并咪唑基)-苯基)馬來酰亞胺；N-(4-熒蒽基)馬來酰亞胺；雙(高香草酸)；刃天表；4-氯-7-硝基-2，1，3-苯并噁二唑；部花青540；試鹵靈；玫瑰瓊脂；和2，4-二苯基-3-(2H)-呋喃酮。許多熒光劑標(biāo)記物由SIGMA化學(xué)公司(美國(guó)MO)，Molecular Probes，R&D systems(美國(guó)明尼蘇打)，Pharmacia LKBBiotechnology(美國(guó)新澤西)，CLONTECH Laboratories，Inc.(美國(guó)加利福尼亞)，Chem GenesCorp.，Aldrich Chemical Company(美國(guó)WI)，Glen Research，Inc.，GIBCO BRL LifeTechnologies，Inc.(美國(guó)馬里蘭)，F(xiàn)luka Chemica-Biosystems(美國(guó)加利福尼亞)及其它本技術(shù)領(lǐng)域公知的市售來源。
需要的是，熒光標(biāo)記物吸收300納米，優(yōu)選的是約350納米，更優(yōu)選的是約400納米以上的光，通常以比吸收光大10納米的波長(zhǎng)發(fā)射。應(yīng)當(dāng)注意的是，結(jié)合的標(biāo)記物的吸收和發(fā)射特征可能不同于未結(jié)合的標(biāo)記物。因此，當(dāng)談及各種標(biāo)記物的波長(zhǎng)范圍和特征時(shí)，是指所使用的標(biāo)記物而不是沒有結(jié)合的并在任意的溶劑中表征的標(biāo)記物。
熒光標(biāo)記物是一類優(yōu)選的可檢測(cè)標(biāo)記物，部分是因?yàn)橥ㄟ^用光照射熒光標(biāo)記物，人們可得到多個(gè)發(fā)射。因此，單個(gè)標(biāo)記物可得到多個(gè)可測(cè)量的事件。用化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光源也可提供可檢測(cè)的信號(hào)?；瘜W(xué)發(fā)光源包括通過化學(xué)反應(yīng)而激發(fā)電子的化合物，然后發(fā)射的光可作為檢測(cè)信號(hào)或給予熒光受體提供能量。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，各種化合物的家族在不同的條件下有化學(xué)發(fā)光。一類化合物是2，3-二氫-1，4-2，3-二氮雜萘二酮。最常用的化合物是魯米諾，它是5-氨基化合物。其它化合物家族成員包括5-氨基-6，7，8-三甲氧基-和二甲氨基{ca}苯基類似物。這些化合物可用堿性過氧化氫或次氯酸鈣和堿變得發(fā)光。另一類化合物是2，4，5-三苯基咪唑，用lophine作為母體產(chǎn)物的通名?；瘜W(xué)發(fā)光類似物包括對(duì)-二甲氨基和-甲氧基取代物。化學(xué)發(fā)光劑也可用草酸酯，通常是草?；钚怎?，如對(duì)-硝基苯基酯，和過氧化物，如過氧化氫在堿性條件下得到。其它有用的化學(xué)發(fā)光化合物也是已知和可得的，包括N-烷基吖啶鎓酯(堿性H2O2)和dioxetane?？商鎿Q的是，熒光素可與熒光素酶或光澤精結(jié)合以得到生物發(fā)光。
根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域公知的方法將標(biāo)記物直接或間接地與要被檢測(cè)的分子(產(chǎn)物、底物、酶等)偶合。如上所述，可使用各種標(biāo)記物，根據(jù)所需的靈敏度、與化合物結(jié)合的容易性、穩(wěn)定性要求、可得的設(shè)備和棄置規(guī)定來選擇標(biāo)記物。非放射活性標(biāo)記物通常通過間接手段來連接。一般來說，配對(duì)分子(如生物素)被共價(jià)連接到聚合物上。然后配體結(jié)合到抗-配體(如，streptavidin)分子上，它可被固有地檢測(cè)出或共價(jià)連接到信號(hào)系統(tǒng)，如可檢測(cè)的酶、熒光化合物或化學(xué)發(fā)光團(tuán)化合物上。有許多配體和抗-配體可供使用。當(dāng)配體具有天然的抗配體時(shí)，如生物素、甲狀腺素和皮質(zhì)醇，它可用來與標(biāo)記的抗配體結(jié)合。可替換的是，任何半抗原或抗原化合物可用來與抗體結(jié)合。標(biāo)記物也可直接與信號(hào)產(chǎn)生化合物結(jié)合，如與酶或熒光結(jié)合。作為標(biāo)記物的酶主要為水解酶，特別是磷酸酯酶，酯酶和糖苷酶，或氧化還原酶，特別是過氧化酶。熒光化合物包括熒光素和它的衍生物，若丹明和它的衍生物、丹?；?、7-羥基香豆素等?；瘜W(xué)發(fā)光化合物包括熒光素和2，3-二氫-2，3-二氮雜萘，如魯米諾。檢測(cè)標(biāo)記物的手段是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。因此，例如，當(dāng)標(biāo)記物是放射性標(biāo)記物時(shí)，檢測(cè)設(shè)備包括放射閃爍計(jì)數(shù)器或放射性自顯影法中的照相膜。當(dāng)標(biāo)記物是熒光標(biāo)記物時(shí)，可通過用合適的光波長(zhǎng)來激發(fā)熒光發(fā)光團(tuán)來檢測(cè)所得的熒光，如通過顯微鏡、肉眼觀察、通過照相膜、通過使用諸如數(shù)字照相機(jī)的電子檢測(cè)器、電荷偶合裝置(CCDs)或光電倍增管和光電管等。熒光標(biāo)記物和檢測(cè)技術(shù)，特別是顯微鏡和光譜學(xué)是優(yōu)選的。相似的是，通過給酶提供合適的底物并檢測(cè)所得的反應(yīng)產(chǎn)物來檢測(cè)酶標(biāo)記物。最后，簡(jiǎn)單的比色標(biāo)記物常簡(jiǎn)單地通過觀察與標(biāo)記物有關(guān)的顏色來檢測(cè)。例如，結(jié)合的金色一般為粉紅，而各種結(jié)合的珠表現(xiàn)出是珠的顏色。
在優(yōu)選情況下，連續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的信號(hào)，它只是在影響系統(tǒng)的試驗(yàn)化合物被引入后發(fā)生改變。特別是，當(dāng)系統(tǒng)組分沿管流動(dòng)時(shí)，它們?cè)跈z測(cè)帶或管窗處產(chǎn)生相對(duì)恒定的信號(hào)水平。試驗(yàn)化合物被定期引入管子，并與系統(tǒng)組分混合。當(dāng)這些試驗(yàn)化合物對(duì)系統(tǒng)有作用時(shí)，就導(dǎo)致了檢測(cè)窗處恒定的信號(hào)水平發(fā)生偏離。該偏離然后與特定的篩選試驗(yàn)化合物進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
圖1顯示了在系列或連續(xù)的分析設(shè)備中使用的設(shè)備的一個(gè)技術(shù)方案。如圖所示，總體設(shè)備100被組裝在平面基片102上。合適的基片材料根據(jù)它們與特定操作條件的匹配性來選擇。這類條件包括pH、溫度、鹽濃度和施加電場(chǎng)的端值。另外，基片材料也可根據(jù)它們對(duì)由設(shè)備進(jìn)行分析或合成的關(guān)鍵組分的惰性來選擇。
有用的基片材料的例子包括，如玻璃、石英和硅及其聚合基片，如塑料。若是導(dǎo)體或半導(dǎo)體基片，通常需要在基片上包含絕緣層。當(dāng)在設(shè)備中結(jié)合入電氣部件時(shí)，如電氣材料和流體導(dǎo)向系統(tǒng)、傳感器等時(shí)這點(diǎn)尤為重要。對(duì)于聚合基片，基片材料是任選的剛性、半剛性或非剛性，不透明、半透明或全透明，這根據(jù)它們的用處而定。例如，包括光或肉眼檢測(cè)元件的設(shè)備通常用，至少部分用，透明的材料組裝，以便于檢測(cè)。可替換的是，玻璃或石英的透明窗被任選地并入設(shè)備中作為這些類型的檢測(cè)元件。另外，聚合材料可為直鏈或支鏈骨架，它們可任選地交聯(lián)或非交聯(lián)。特別優(yōu)選的聚合物材料例子包括，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚砜、聚碳酸酯等。
圖1顯示的裝置包括一系列管子110、112和任選的試劑管114，它們組裝在基片的表面上。這些管子中至少一根具有極小的截面尺寸，如約0.1-500微米。優(yōu)選的是，管子的截尺寸徑范圍為約0.1-200微米，更好的是約0.1-100微米。在特別優(yōu)選的情況下，每個(gè)管子的至少一個(gè)截面尺寸范圍為約0.1-100微米。雖然一般是如顯示的直管，但應(yīng)當(dāng)明白，為了最大限度地使用基片空間，S字曲線、鋸齒形或其它管子幾何圖形可使有效的更長(zhǎng)管子占據(jù)更短的距離。
將這些微規(guī)模元件制備入基片表面一般可通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的任何數(shù)目的微組裝技術(shù)進(jìn)行。例如，石版印刷的技術(shù)可任選地用于如玻璃、石英或硅基片的組裝中，它可采用半導(dǎo)體制造工業(yè)，如光石版印刷蝕刻、等離子蝕刻或濕化學(xué)蝕刻的公知方法?？商鎿Q的是，諸如激光鉆孔、微研磨等的微機(jī)械方法也可任選地采用。相似的是，對(duì)于聚合基片，也可使用公知的制造技術(shù)。這些技術(shù)包括注入模塑或沖壓模塑方法，其中大量基片任選地用如滾動(dòng)沖壓來生產(chǎn)出大張的微規(guī)?；蛴镁酆衔镂貉蛹夹g(shù)，這時(shí)基片在微機(jī)械鑄模里進(jìn)行聚合。
該裝置典型地包括另外的平面元件，它與裝了管子的基片重疊，密閉并液封各種管子以形成管道。用各種方法，包括如熱粘合、粘合劑或?qū)τ谀承┗绮ＡЩ虬雱傂院头莿傂缘木酆匣?，在兩個(gè)部件之間進(jìn)行天然的粘合，這樣將平面遮蓋元件連接上去。平面遮蓋元件另外可帶有入口和/或貯槽供引入各種用于特定篩選所需的液體組分。
圖1所示的裝置也包括貯槽104、106和108，它們放置并流體地連接在管子110和114的末端。如圖所示，樣品管112用來將多種不同的試驗(yàn)化合物引入裝置。這樣，該管子通?？梢后w地與大量分離的試驗(yàn)化合物源連接，所述的試驗(yàn)化合物將被各個(gè)引入樣品管112并接著進(jìn)入管子110。
由許多方法可將大量單個(gè)分離的體積的試驗(yàn)化合物引入樣品。例如，微吸移管被任選地用來將試驗(yàn)化合物引入裝置。在優(yōu)選的情況下，使用液體地連接于樣品管112的電子吸移管。美國(guó)專利申請(qǐng)08/671,986，1996，6，28提交(律師文檔號(hào)017646-000500)揭示了這類電子吸移管的一個(gè)例子，在此并入本文供參考。一般來說，該電子吸收移管用本文揭示的電滲透流體定向來交替地對(duì)許多試驗(yàn)化合物或“主題材料”和間隔的化合物進(jìn)行取樣。吸移管然后將單個(gè)的，物理上分離的樣品或試驗(yàn)化合物體積移送入主題材料區(qū)，按序進(jìn)入樣品管供裝置里作隨后的操作。各個(gè)樣品典型地由低離子強(qiáng)度間隔液體來分離。這些低離子強(qiáng)度間隔區(qū)域在其長(zhǎng)度上的電壓落差大于較高離子強(qiáng)度的主題材料或試驗(yàn)化合物區(qū)域的電壓落差，從而驅(qū)動(dòng)了電動(dòng)泵。在試驗(yàn)化合物或主題材料區(qū)域(它們典型地處在較高離子強(qiáng)度的溶液里)的每一側(cè)面上是液體區(qū)域，稱為第一間隔區(qū)域(也稱為“防護(hù)帶”)，它們與主題材料區(qū)的界面接觸。這些第一間隔區(qū)域典型地包括高離子強(qiáng)度溶液以防止樣品組分遷移入較低離子強(qiáng)度的液體區(qū)域，或第二間隔區(qū)域里，從而導(dǎo)致電泳變斜。美國(guó)專利申請(qǐng)08/671,986，1996，6，28提交(律師文檔號(hào)017646-000500)更詳盡地揭示了對(duì)這類第一和第二間隔區(qū)域的使用，在此并入本文供參考。
另外的方法是，樣品管112通過獨(dú)立的管子被任選地各個(gè)液體地連接到多個(gè)分開的貯槽。該分開的貯槽每個(gè)含獨(dú)立的試驗(yàn)化合物，并帶有另外的貯槽用來提供適當(dāng)?shù)拈g隔化合物。試驗(yàn)化合物和/或間隔化合物然后用合適的材料定向方案從各個(gè)貯藏運(yùn)送到樣品管。在每個(gè)情況下一般都需要用合適的間隔區(qū)域來分開不連續(xù)的樣品體積，或試驗(yàn)化合物。
如圖所示，該裝置也包括檢測(cè)窗或檢測(cè)帶116，在此可任選地監(jiān)測(cè)來自生化系統(tǒng)的信號(hào)。該檢測(cè)窗典型地包括透明的覆蓋物供肉眼或光學(xué)觀察并檢測(cè)分析結(jié)果，如比色的或熒光的應(yīng)答的觀察。
在特別優(yōu)選的情況下，用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)窗監(jiān)測(cè)信號(hào)。例如，熒光基的信號(hào)典型地用，如使用了適當(dāng)波長(zhǎng)的激光源來激活系統(tǒng)里的熒光指示劑的激光激活熒光檢測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)。然后用合適的檢測(cè)元件，如光電倍增管(PMT)來檢測(cè)熒光。相似的是，對(duì)于使用比色信號(hào)的篩選，可任選地使用將光源導(dǎo)向樣品的分光光量計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)，提供樣品的吸收性或透光率的測(cè)量。
在另外的情況下，檢測(cè)系統(tǒng)可包括非光學(xué)檢測(cè)器或傳感器供檢測(cè)安置在檢測(cè)窗116里的系統(tǒng)的特定性狀。這類傳感器包括溫度、傳導(dǎo)性、電位計(jì)(pH、離子)、電流計(jì)(amperometric)(對(duì)于氧化或還原的化合物，如，O2、H2O2、I2、可氧化/可還原的有機(jī)化合物等)。
在操作時(shí)，生物系統(tǒng)的可流動(dòng)的第一組分，如包括受體或酶的液體被放在貯槽104中。該第一組分流經(jīng)主管110，經(jīng)過檢測(cè)窗116，流向廢物貯槽108。生化系統(tǒng)的第二組分，如配體或底物同時(shí)從側(cè)管114流入主管110，在此第一和第二組分混合并相互作用。用多種方式加入這些組分。例如，酶和底物或受體和配體溶液可通過在平面遮蓋物上的開口或可密封的入口進(jìn)入本裝置。另外的方法是，這些組分在制造裝置時(shí)便被任選地加入到它們各自的貯槽里。對(duì)于這種預(yù)加入的組分，需要提供這些組分的穩(wěn)定形式以延長(zhǎng)本裝置的使用壽命。例如，酶/底物或受體/配體組分在裝置中以凍干形式存在。使用前，這些組分通過向貯槽里加入緩沖液來再構(gòu)建?？商鎿Q的是，組分與合適的緩沖鹽一起凍干，從而只要向樣品中加水家即可完成再構(gòu)建。
如上所述，第一和第二組分之間的相互作用通常伴隨可檢測(cè)的信號(hào)。例如，在第一組分是酶，第二組分是底物的技術(shù)方案里，當(dāng)酶作用于底物上時(shí)，底物是生色的或生熒光的底物，它產(chǎn)生光學(xué)可檢測(cè)的信號(hào)。若第一組分是受體，第二組分是配體，配體或受體可任選地包括可檢測(cè)信號(hào)。在每種情況下，化合物的混合和流動(dòng)速率典型地是穩(wěn)定的，結(jié)果第一和第二組分混合物流經(jīng)檢測(cè)窗116時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)信號(hào)?！胺€(wěn)態(tài)信號(hào)”通常表示具有規(guī)則的、可預(yù)見的信號(hào)強(qiáng)度曲線。這類穩(wěn)態(tài)信號(hào)可包括有恒定信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)或具有規(guī)則的周期性強(qiáng)度的信號(hào)，相對(duì)于它們，正常信號(hào)曲線中的變化就可以測(cè)量。這個(gè)后者的信號(hào)是在液體流被周期性地干擾，如在連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)中所述的加入了另外的試驗(yàn)化合物時(shí)產(chǎn)生。雖然上述酶系統(tǒng)里產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)沿管的長(zhǎng)度改變，即隨著酶將生熒光的底物轉(zhuǎn)換成熒光產(chǎn)物的暴露時(shí)間而增加，但在給定的恒定流速下，沿管子上任何特定點(diǎn)處的信號(hào)將是恒定的。
試驗(yàn)化合物從樣品管112周期性地或連續(xù)地進(jìn)入主管110并進(jìn)入第一和第二組分的流體里，此時(shí)液體區(qū)域含試驗(yàn)化合物，也稱為“主題材料區(qū)”。當(dāng)這些試驗(yàn)化合物對(duì)第一和第二組分的相互作用有影響時(shí)，它在相應(yīng)于主題材料區(qū)的檢測(cè)窗處檢測(cè)到的信號(hào)將產(chǎn)生偏差。如上所述，典型的是，經(jīng)管112被注入的各種不同的試驗(yàn)化合物將被第一，甚至第二間隔流體區(qū)域分離，以將一種試驗(yàn)化合物的作用與另一種區(qū)別開，或確定沒有作用。在使用電滲透流體定向系統(tǒng)的具體技術(shù)方案中，間隔流體區(qū)域也可減少試驗(yàn)樣品里發(fā)生的電泳偏斜。使用這些間隔區(qū)域來驅(qū)動(dòng)電滲透流體流動(dòng)，并消除樣品里或試驗(yàn)化合物里或主題材料區(qū)里的電泳偏斜，這在美國(guó)專利申請(qǐng)08/671,986，1996，6，28提交(律師穩(wěn)定號(hào)017646-000500)中得以揭示，前面已并入本文供參考。
舉例說明，流經(jīng)主管110的穩(wěn)定、連續(xù)的酶流和產(chǎn)熒光底物在檢測(cè)窗116處將產(chǎn)生恒定的熒光信號(hào)。當(dāng)試驗(yàn)化合物抑制酶時(shí)，在主題材料區(qū)里引入試驗(yàn)化合物在相應(yīng)于該主題材料區(qū)的檢測(cè)窗處會(huì)產(chǎn)生瞬間的，但可檢測(cè)到的信號(hào)下落。信號(hào)下落的時(shí)間測(cè)定可根據(jù)已知的注入對(duì)檢測(cè)的時(shí)間框架與特定的試驗(yàn)化合物進(jìn)行關(guān)聯(lián)。特別是，注入化合物產(chǎn)生可觀察到的效果所需要的時(shí)間可用陽性對(duì)照的方法很容易地測(cè)定出。
對(duì)于受體/配體系統(tǒng)，也可在穩(wěn)態(tài)信號(hào)里觀察到相似的變化。特別是，可以使受體和它的熒光配體沿管子有不同流速。這可這樣來實(shí)施在管子中裝入尺寸排阻基質(zhì)，或在電滲透方法里，改變兩個(gè)化合物之間的相對(duì)電泳遷移性，使受體更快地向下流動(dòng)。再者，通過使用尺寸排阻基質(zhì)或通過在管子里使用不同表面電荷，會(huì)導(dǎo)致電荷改變的化合物的流動(dòng)速率分化。當(dāng)試驗(yàn)化合物與受體結(jié)合時(shí)，它會(huì)在熒光信號(hào)中產(chǎn)生一個(gè)暗的，接著一個(gè)較亮的脈沖。不為特定的操作理論所約束，據(jù)信穩(wěn)態(tài)信號(hào)是游離熒光配體和結(jié)合到受體的熒光配體已與受體結(jié)合的結(jié)果。該結(jié)合的配體以與受體相同的流速運(yùn)動(dòng)，而未結(jié)合的配體運(yùn)動(dòng)較緩慢。當(dāng)試驗(yàn)化合物抑制受體-配體相互作用時(shí)，受體將不會(huì)“攜帶”熒光配體，從而在流動(dòng)方向稀釋熒光配體，過量的游離配體被留在后面。這導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)信號(hào)的暫時(shí)下降，然后是熒光的暫時(shí)增加。另外的方法是，使用與酶系統(tǒng)相似的方案，其中信號(hào)反映了受體與它的配體之間的相互作用。例如，指示pH對(duì)受體-配體結(jié)合的影響的pH指示劑即以封入小室的形式結(jié)合入生化系統(tǒng)的裝置，從而可檢測(cè)到產(chǎn)生自結(jié)合的輕微的pH改變。參見Weaver等，Bio/Technology(1988)61084-1089。另外，人們可以監(jiān)測(cè)由受體-配體結(jié)合導(dǎo)致的酶活化，如激酶的活化，或檢測(cè)這類酶在活化時(shí)構(gòu)象的改變，如通過摻入熒光，它由于酶在活化時(shí)的構(gòu)象改變而活化或淬滅。
通過各種方法在微規(guī)模流體裝置里讓流體流動(dòng)和定向。例如，裝置可包括完整的微流體結(jié)構(gòu)，如微泵和微閥，或外部元件，如泵和轉(zhuǎn)換閥供將各種液體泵經(jīng)整個(gè)裝置并定向。微流體結(jié)構(gòu)的實(shí)例如下列文獻(xiàn)所述如美國(guó)專利5,271,724，5,277,556，5,171,132和5,375,979。也可參見公開的英國(guó)專利申請(qǐng)2 248 891和公開的歐洲專利申請(qǐng)568 902。
雖然微組裝的流體泵和閥門系統(tǒng)可很容易地用于本發(fā)明的裝置，但與其制造和操作有關(guān)的成本和復(fù)雜性通常抑制了它們?cè)诒景l(fā)明大量生產(chǎn)的一次性裝置中的使用。鑒于該理由，本發(fā)明優(yōu)選的裝置典型地包括電滲透流體定向系統(tǒng)。這類流體定向系統(tǒng)綜合了沒有移動(dòng)部件的液體定向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與制造、對(duì)液體的控制和放置的容易性等優(yōu)點(diǎn)。特別優(yōu)選的電滲透流體定向系統(tǒng)的例子包括，如國(guó)際專利申請(qǐng)WO96/04547(申請(qǐng)人Ramsey等)在此并入本文供參考。
簡(jiǎn)單地說，這些流體控制系統(tǒng)典型地包括放置在貯槽里的電極，所述的貯槽被放在與組裝在基片表面里的多個(gè)相交管連接的流體交接處。貯藏在貯槽里的材料經(jīng)管系統(tǒng)運(yùn)送，將適當(dāng)體積的各種材料移送到基片上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域以進(jìn)行所需的篩選分析。
流體和材料的運(yùn)送和定向由電滲透或電運(yùn)動(dòng)來實(shí)施。簡(jiǎn)單地說，當(dāng)合適的材料，典型地包括流體，被放在表面上存在官能團(tuán)的管子里或其它流體導(dǎo)管里時(shí)，這些基團(tuán)可離子化。例如，當(dāng)管子的表面包括羥基官能團(tuán)時(shí)，質(zhì)子可離開管子的表面進(jìn)入流體。在這類條件下，表面將具有凈負(fù)電荷，而流體具有過量的質(zhì)子或正電荷，特別是在管子表面和流體之間的界面附近。通過沿著管子的長(zhǎng)度施加電場(chǎng)，陽離子流向陰極。流體中正電荷離子拉動(dòng)溶劑共同運(yùn)動(dòng)。該流體運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)速度由下式算得v=ϵξE4πη]]>其中v是溶劑速度，ε是流體的介電常數(shù)，ξ是表面的Z電位，E是電場(chǎng)強(qiáng)度，η是溶劑粘度。這樣，從該等式中可知，溶劑速度與表面電位成正比。
為了提供合適的電場(chǎng)，該系統(tǒng)通常包括能同時(shí)對(duì)每個(gè)貯槽，包括接地施加可選擇的電壓水平的電壓控制器。這類電壓控制器可用多電壓分配器和多重繼電器得到可選擇的電壓水平來實(shí)施?？商鎿Q的是，任選使用多個(gè)獨(dú)立的電壓源。電壓控制器與每個(gè)貯槽通過放置或組裝在多個(gè)貯槽里的每一個(gè)的電極進(jìn)行電連接。
將電滲透流體定向系統(tǒng)結(jié)合入如圖1所示的裝置涉及將電極裝入每個(gè)貯槽104、106和108、在樣品管112末端或在任何與之連接的流體管的末端處，從使而電極與放置在各個(gè)貯槽或管子中的流體電接觸。也可選擇基片材料來產(chǎn)生有所需表面電荷的管子。對(duì)于玻璃基片的情況，蝕刻的管子具有凈負(fù)電荷，它從自然存在在表面的離子化羥基得到?？商鎿Q的是，任選地用表面改性以提供合適的表面電荷，如涂覆，衍生化，如硅烷化或浸漬表面以在表面上得到合適的帶電荷的基團(tuán)。暫時(shí)申請(qǐng)60/015,498，1996，4，16提交(律師文檔號(hào)017646-002600)揭示了這類處理的例子，在此并入本文供參考。
簡(jiǎn)單地說，合適的基片通常根據(jù)它們與使裝置運(yùn)行的特定操作條件的匹配性來選擇。這類條件可包括pH、溫度和鹽濃度的端點(diǎn)值。另外，基片材料也可根據(jù)它們對(duì)用該裝置進(jìn)行的分析或合成的關(guān)鍵組分的惰性來選擇。聚合物基片材料根據(jù)它們的用途，可為剛性、半剛性或非剛性，不透明、半透明或全透明。例如，包括光學(xué)或肉眼檢測(cè)元件的裝置一般至少部分由透明的聚合材料組裝以便于檢測(cè)?？商鎿Q的是，如玻璃或石英的透明窗可裝入裝置作為檢測(cè)元件。另外，聚合材料可為直鏈或支鏈骨架，可為交聯(lián)或非交聯(lián)的。聚合材料的例子包括，如丙烯酸類，特別是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)；丙烯酸類的例子包括，如Acrylite M-30或Acrylite L-40，CYRO Industries出售(美國(guó)新澤西)，或PLEXIGLAS VS UVT，Autohass North America出售；聚碳酸酯(如Makrolon CD-2005，Plastics和Rubberdivision of Mobay Corporation或Bayer Corporation出售，或?yàn)長(zhǎng)EXAN OQ 1020L或LEXAN OQ 1020，兩者都是GE Plastics出售)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯，聚砜，聚碳酸酯等。許多塑料的光學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)和化學(xué)耐受性質(zhì)是公知的(一般可從制造商那里得到)或可通過標(biāo)準(zhǔn)分析很容易地測(cè)定。
如本文所述，本發(fā)明裝置中使用的電動(dòng)流體控制系統(tǒng)通常使用表面上有帶電荷官能團(tuán)的基片，如玻璃表面上存在著的羥基。如本文所述，本發(fā)明的裝置也可使用塑料或其它聚合基片。一般來說，這些基片材料具有疏水表面。結(jié)果，用于本發(fā)明中使用的聚合基片的裝置中使用電動(dòng)流體控制系統(tǒng)典型地使與流體接觸的基片表面改性。
聚合基片的表面改性可用各種不同的形式進(jìn)行。例如，可用合適的帶電荷材料涂覆。例如，帶有帶電荷基團(tuán)和疏水末端的表面活性劑是所需要的涂覆材料。簡(jiǎn)單地說，疏水末端將定位在基片的疏水表面上，從而使流體層上存在帶電荷的頭部基團(tuán)。
在一個(gè)技術(shù)方案中，制備在基片上的帶電荷表面涉及讓待改性的表面，如管子和/或反應(yīng)室暴露于合適的溶劑，所述的溶劑部分溶解或軟化該聚合基片的表面。然后使清潔劑與部分溶解的表面接觸。清潔劑分子的疏水部分將與部分溶解的聚合物締合。然后，如用水從表面上洗去溶劑，從而聚合物表面硬化，同時(shí)清潔劑被植入表面，在流體界面上存在帶電荷的頭部基團(tuán)。
在另外方面，諸如聚二甲基硅氧烷的聚合物材料可通過等離子體輻照來改性。特別是，等離子體輻照PDMS使甲基氧化，釋放出碳并在其位置上留下羥基，從而在聚合物材料上有效地制造出玻璃樣的表面，具有締合的羥基。
聚合基片根據(jù)使用的特定裝置可為剛性、半剛性、非剛性或剛性和非剛性元件的結(jié)合，在一個(gè)技術(shù)方案中，基片由至少一種較軟的彈性基片元件和至少一種較硬的更剛性的基片元件制成，其中的一種制成管子和室的表面。在匹配兩種基片時(shí)，選用較軟的元件可形成管子和室有效的液體密封性，排除了與剛性較大的塑料組件粘合或熔融在一起的問題。
許多另外的元件被加到聚合基片上以提供電動(dòng)流體控制系統(tǒng)。這些元件可在基片形成過程，即模塑或沖壓步驟中加入，或它們可在下一個(gè)分離步驟中加入。這些元件典型地包括給各種流體貯槽施加電壓的電極，在一些技術(shù)方案中，在各個(gè)管子相交處放置電壓傳感器以監(jiān)測(cè)施加的電壓。
電極可作為模塑加工的一部分裝入。特別是，電極可在模具中成形，使得在聚合材料引入模具時(shí)，電極可被合適地放置?？商鎿Q的是，在基片形成后用公知的微組裝方法，如噴濺或受控蒸汽沉積方法，然后用化學(xué)蝕刻加入電極和其它元件。
不論是使用聚合基片或其它基片，調(diào)制電壓被同時(shí)施加到各個(gè)貯槽以影響所需的流體流動(dòng)特性，如受體/酶、配體/底物向廢物貯槽的連續(xù)流動(dòng)，同時(shí)定期引入試驗(yàn)化合物。特別是，施加在各個(gè)貯槽上的電壓調(diào)制可移動(dòng)并指導(dǎo)流體以受控的方式流經(jīng)裝置的相交管結(jié)構(gòu)，使流體流至所需的篩選分析和裝置。
圖2A顯示了在典型的分析篩選期間流體定向的示意圖。特別是，所顯示的是將試驗(yàn)化合物(在主題材料區(qū)里)注入酶-產(chǎn)熒光底物混合物的連續(xù)流。如圖2A所示，并參照?qǐng)D1，酶的連續(xù)流從貯槽104流出沿主管110流動(dòng)。由合適的間隔區(qū)域121，如低例子強(qiáng)度間隔區(qū)域分離的試驗(yàn)化合物120被從樣品管112引入主管110。一旦引入主管，該試驗(yàn)化合物將與流動(dòng)的酶流相互作用。混合的酶/試驗(yàn)化合物區(qū)域然后沿主管110流動(dòng)，經(jīng)過與管子114的相交處。存放在貯槽106中的產(chǎn)熒光或生色底物的連續(xù)流被引入樣品管110，從而它與酶的連續(xù)流、包括含試驗(yàn)化合物122的主題材料區(qū)接觸和混合。酶與底物的作用會(huì)使熒光或彩色信號(hào)水平增加。當(dāng)它接近監(jiān)測(cè)窗時(shí)該增加的信號(hào)在主管里由增加的陰影來表示。在對(duì)酶/底物相互作用沒有影響的試驗(yàn)化合物或主題材料區(qū)，如試驗(yàn)化合物126也會(huì)發(fā)生該信號(hào)趨勢(shì)。當(dāng)試驗(yàn)化合物對(duì)酶和底物的相互作用確有影響時(shí)，產(chǎn)生的信號(hào)將會(huì)有變化。例如，假設(shè)產(chǎn)熒光底物，抑制酶和其底物相互作用的試驗(yàn)化合物會(huì)使主題材料區(qū)里產(chǎn)生的熒光產(chǎn)物較少。這將導(dǎo)致在物流經(jīng)過相應(yīng)于主題材料區(qū)的檢測(cè)窗116時(shí)無熒光，或可檢測(cè)到的熒光減少。例如，如圖所示，含試驗(yàn)化合物128(它是酶-底物相互作用公認(rèn)的抑制劑)的主題材料區(qū)顯示出熒光比周圍物流的熒光低的可檢測(cè)熒光。這由缺少主題材料區(qū)128的陰影來表示。
與檢測(cè)窗相鄰的檢測(cè)器監(jiān)測(cè)由產(chǎn)熒光或生色底物上酶活性產(chǎn)生的熒光信號(hào)。該信號(hào)對(duì)于對(duì)酶-底物相互作用沒有影響的試驗(yàn)化合物保持相對(duì)恒定。但是，在篩選抑制劑化合物時(shí)，其熒光信號(hào)有暫時(shí)的下落，這代表抑制了酶對(duì)底物的活性。相反，篩選誘導(dǎo)劑化合物時(shí)熒光信號(hào)產(chǎn)生暫時(shí)的上升，這相應(yīng)于酶對(duì)底物的活性增加。
圖2B提供了篩選受體-配體相互作用物的相似示意圖，如圖2A所示，受體的連續(xù)流從貯槽104流出經(jīng)主管110。被合適的間隔流體區(qū)域121分離的試驗(yàn)化合物或主題材料區(qū)150從樣品管112引入主管110，來自貯槽106的熒光配體的連續(xù)流從側(cè)管114里引入。在管子里用陰影表示熒光。如圖2A所示，熒光配體和受體的連續(xù)流經(jīng)過檢測(cè)窗116，產(chǎn)生了恒定的信號(hào)強(qiáng)度。物流中的主題材料區(qū)(含有對(duì)受體-配體相互作用沒有影響的試驗(yàn)化合物)會(huì)提供與余下的周圍物流，如試驗(yàn)化合物或主題材料區(qū)152的熒光水平相同或相似的熒光水平。但是，當(dāng)存在對(duì)受體-配體相互作用有拮抗或抑制活性的試驗(yàn)化合物時(shí)會(huì)導(dǎo)致帶有這些化合物的這些部分的物流，如試驗(yàn)化合物或主題材料區(qū)154的相互作用的水平降低。進(jìn)而，與熒光配體結(jié)合的受體和游離的熒光配體的不同的流動(dòng)速度導(dǎo)致相應(yīng)于由未結(jié)合、更快移動(dòng)的受體的熒光稀釋產(chǎn)生的的熒光水平可檢測(cè)性下落。熒光的下落后，繼而在熒光156處有增加，這相應(yīng)于較慢移動(dòng)的未結(jié)合的熒光配體的積聚。
在某些實(shí)例中，希望提供一種用于將主題材料區(qū)(subject material region)的反應(yīng)混合物從操作緩沖液(running buffer)和/或間隔區(qū)域(spacer regions)中分流或提取出來的附加管。這可能是下述的這種情況，即希望在反應(yīng)過程中將反應(yīng)成分保持含在不連續(xù)的流體區(qū)域中，而同時(shí)在獲取數(shù)據(jù)的階段中使這些成分分開。如上所述，通過在樣品之間加入合適的間隔流體區(qū)域(spacer fluid region)，可以將各種反應(yīng)成分一起保持在在反應(yīng)管中移動(dòng)的主題材料區(qū)中。通常對(duì)這種間隔流體區(qū)域進(jìn)行選擇以將樣品保留在其初始的主題材料區(qū)中，即不允許將樣品涂抹到間隔區(qū)域中，即使在延長(zhǎng)的反應(yīng)期間內(nèi)。然而，這個(gè)目的對(duì)于下述這些試驗(yàn)可以有所不同，所述試驗(yàn)為基于對(duì)試驗(yàn)成分的分離，例如如上所述的配體-受體試驗(yàn)，或其中的反應(yīng)產(chǎn)物必須在毛細(xì)管中分離的試驗(yàn)。這樣，可能希望除去那些在流體方向的初始部分中阻礙這種分離的成分。
為進(jìn)行這個(gè)樣品或主題材料的分流(shunting)或提取所用的裝置500的一個(gè)例子的示意示于圖5中。如圖所示，通過樣品管512將主題材料或試驗(yàn)化合物504引入裝置或片(chip)中。再者，一般通過合適的注入裝置506如毛細(xì)吸移管管理器引入這些材料或化合物。選擇離子強(qiáng)度和第一間隔區(qū)域508和第二間隔區(qū)域502的長(zhǎng)度，使得那些電泳遷移性最高的樣品在使樣品沿反應(yīng)管下移的期間內(nèi)不會(huì)從第一間隔區(qū)域508遷移到第二間隔區(qū)域502。
假定受體配體試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)化合物進(jìn)入裝置500，再進(jìn)入反應(yīng)管510，在此處它們先與受體混合。以主題材料區(qū)形式的試驗(yàn)化合物/受體沿反應(yīng)管流入培養(yǎng)區(qū)510a中。在此初始培養(yǎng)之后，試驗(yàn)化合物/受體混合物與標(biāo)記的配體(例如熒光配體)混合，此時(shí)這個(gè)混合物沿反應(yīng)管510的第二個(gè)培養(yǎng)區(qū)510b流動(dòng)。培養(yǎng)區(qū)的長(zhǎng)度和系統(tǒng)的流動(dòng)速度(由施加在各貯槽514，516，518，520，522以及試驗(yàn)管512末端處的電壓確定)決定了受體與熒光配體和試驗(yàn)化合物的培養(yǎng)時(shí)間。選擇含受體和熒光配體的溶液的離子強(qiáng)度，以及材料從容納這些成分的貯槽進(jìn)入樣品管的流動(dòng)速度，以便不干擾第一和第二間隔區(qū)域。
在如貯槽514，516，518以及樣品管512的末端施加電壓，使包含受體、熒光配體和試驗(yàn)化合物的分隔的主題材料區(qū)沿反應(yīng)管510流動(dòng)。在貯槽520和522，在分離管524的相對(duì)的兩端也施加電壓，使與轉(zhuǎn)移管兩端的電壓相匹配，從而使通過轉(zhuǎn)移管的凈流動(dòng)為零。當(dāng)主題材料區(qū)在反應(yīng)管510和轉(zhuǎn)移管526的交叉處通過時(shí)，使電壓在貯槽518和522上漂移(float)，此時(shí)施加在貯槽514，516，520上和樣品管512末端上的電壓會(huì)使主題材料區(qū)從轉(zhuǎn)移管526分流到分離管524中。一旦在分離管中，在所有的貯槽上都施加初始電壓以終止通過轉(zhuǎn)移管526的凈流體流動(dòng)。對(duì)于各后繼的主題材料區(qū)，可以重復(fù)主題材料的轉(zhuǎn)移。在分離管中，使主題材料區(qū)處在與反應(yīng)管的條件不同的條件下。例如，可以使用不同的流動(dòng)速度，可以運(yùn)用毛細(xì)管處理來分離帶有不同電荷或具有不同大小的物質(zhì)，等等。在一種較好的情況中，使主題材料分流到分離管中，將主題材料放到用高離子強(qiáng)度緩沖液充滿的毛細(xì)管中，即除去低離子強(qiáng)度的間隔區(qū)域，從而在最初的主題材料區(qū)邊界的外部分離各種樣品組分。例如，在上述受體/配體篩選的情況下，在轉(zhuǎn)移管中的受體/配體配合物可以具有與配體自身不同的電泳遷移性，從而使配合物從配體中及在其后繼的檢測(cè)中能更為顯著地分離出來。
這種改進(jìn)具有廣泛的應(yīng)用，尤其是需要分離反應(yīng)(如斷裂反應(yīng)，裂解反應(yīng)，PCR反應(yīng)等)后的反應(yīng)產(chǎn)物。
C.平行試驗(yàn)系統(tǒng)中的系列在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可以制出更為復(fù)雜的系統(tǒng)。例如，一種使用“系列輸入平行反應(yīng)(serial input parallel reaction)”結(jié)構(gòu)的替換實(shí)例的示意示于圖3中。如圖所示，裝置300也包括如上所述的平面基材302。組裝入基材302表面的是一系列平行的反應(yīng)管312-324。該圖也圖示了三個(gè)與這些平行反應(yīng)管中的每個(gè)管以流體方式相連接的橫向管。該三個(gè)橫向管包括樣品注入管304，任選的播種管(seeding channel)306和收集管308。再者，基材和各管通常使用如上所述的材料來制造并制成如上所述的大小。盡管所圖示和所描述的是以一系列平行的管來表示，但也可以以各種不同的取向來制造反應(yīng)管。例如，除了制造一系列與單個(gè)橫向管以流體方式連接的平行管外，還可以任選地將管制成連接到并從中心貯槽向外徑向延伸，或任選地將管以某些其它非平行的方式來放置。另外，盡管圖示了三個(gè)橫向管，但應(yīng)明白的是可以使用更少的橫向管，其中如生化系統(tǒng)組分可被預(yù)先置于裝置中。類似地，在需要時(shí)，任選地可以使用更多的橫向管，以在給定的試驗(yàn)篩選(assay screen)中引入更多的成分。因此，本發(fā)明的平行裝置中的系列一般包括至少兩個(gè)，較好為三個(gè)，四個(gè)，五個(gè)或更多個(gè)橫向管。類似地，盡管圖示了7個(gè)反應(yīng)管，但容易明白的是視具體篩選的要求，本發(fā)明的微型裝置將能包含7個(gè)以上的管。在較好的情況下，該裝置可以包含從10個(gè)到約500個(gè)反應(yīng)管，更好地包含從20個(gè)到約200個(gè)反應(yīng)管。
這個(gè)裝置尤其可用于篩選連續(xù)注入到裝置中的試驗(yàn)化合物，但一旦將樣品引入到裝置中，它使用平行的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，以提高通過量。
在操作中，將不連續(xù)主題材料區(qū)中的試驗(yàn)化合物連續(xù)地引入到如上所述分隔開的裝置中，而后沿橫向樣品注入管304流動(dòng)，直到分開的主題材料區(qū)靠近樣品管304與平行的反應(yīng)管310-324的交叉處。如圖4A-4F所示，試驗(yàn)化合物以任選地在單個(gè)珠上固定化的形式提供。在試驗(yàn)化合物固定在珠上的情況下，任選地將平行管制成包括位于反應(yīng)管與樣品注入管304的交叉處的珠停留井(bead restingwells)326-338。箭頭340表明在這種類型的樣品/珠注入過程中的凈流體流量。由于各珠沉降到停留井中，故通過那個(gè)特定管的流體流量通常將受到限制。在系列中下一個(gè)珠跟隨未受限制的流體流，而后流到下一個(gè)可利用的停留井中沉降到位。
一旦在靠近平行反應(yīng)管和樣品注入管交叉處的位置上，通過重新使流體流沿管而下，試驗(yàn)化合物被導(dǎo)入其各自的反應(yīng)管中。同樣地在那些試驗(yàn)化合物在珠上固定化的情況下，固定化一般通過可斷裂的連接基如對(duì)光不穩(wěn)定的、對(duì)酸或堿不穩(wěn)定的連接基而產(chǎn)生。因此，試驗(yàn)化合物一般必須從珠上釋放出來，這例如可通過將之暴露在釋放劑如光、酸、堿或類似物下，之后使試驗(yàn)化合物向下流入反應(yīng)管中。
在平行管中，試驗(yàn)化合物將與尋找效應(yīng)化合物(effector compound)的生化系統(tǒng)相接觸。如圖所示，使用與試驗(yàn)化合物所述的相類似的技術(shù)將生化系統(tǒng)的第一個(gè)組分放到反應(yīng)管中。尤其是，生化系統(tǒng)一般經(jīng)一個(gè)或多個(gè)橫向播種管306加入。箭頭342說明在播種管306中流體流動(dòng)的方向。生化系統(tǒng)任選地是溶液基的，例如如上所述的連續(xù)流動(dòng)的酶/底物或受體-配體混合物，或如圖4A-4F所示，可為全細(xì)胞(cell)或珠基系統(tǒng)，例如酶/底物系統(tǒng)在其上固定化的珠。
在那些生化系統(tǒng)以顆粒狀(例如細(xì)胞或珠)加入的情況下，平行管可以包括顆粒滯留區(qū)344。一般來說，這種滯留區(qū)包括顆粒篩分或過濾基體，例如多孔凝膠或能保留顆粒狀材料但使流體自由流動(dòng)的微結(jié)構(gòu)。此過濾所用的微結(jié)構(gòu)的例子包括如那些在美國(guó)專利5,304,487中所述的內(nèi)容，在此為所有的目的對(duì)其全部?jī)?nèi)容進(jìn)行參考引用。關(guān)于連續(xù)的系統(tǒng)，通常使用微制的流體定向結(jié)構(gòu)如泵和閥來控制更為復(fù)雜的系統(tǒng)中流體的方向。然而，當(dāng)系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜時(shí)，這種系統(tǒng)將很難以控制。因此，如上所述的電滲系統(tǒng)對(duì)控制這些更為復(fù)雜系統(tǒng)中的流體通常是較好的。一般來說，這種系統(tǒng)在位于各種橫向管末端的貯槽中加入電極，以控制流過裝置的流體。在某些情況下，希望在所有各種管的末端都裝上電極。這通常提供更為直接的控制，但隨著系統(tǒng)越是復(fù)雜，也就越難控制。為了使用較少的電極以便減少潛在的復(fù)雜性，常常希望在平行系統(tǒng)中，例如二種流體希望以類似的速度在平行管中移動(dòng)的系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)各種流動(dòng)管的幾何形狀。尤其是，當(dāng)管的長(zhǎng)度增加時(shí)，沿管的電阻也提高了。這樣，應(yīng)將電極之間的流動(dòng)長(zhǎng)度(flow lengths)設(shè)計(jì)成基本上相同，而不管所選擇平行的通道。這通常防止了橫向電場(chǎng)的生成，從而促進(jìn)了所有平行管中相等的流動(dòng)。為了在電極之間達(dá)到基本上相同的電阻，可以改變管結(jié)構(gòu)的幾何形狀，以提供相同的管長(zhǎng)度，進(jìn)而提供相同的管電阻，而不管所走過的通道?；蛘?，任選地通過改變通道的橫截面大小來調(diào)節(jié)管的電阻，從而產(chǎn)生均勻的電阻量，而不管所采用的通道。
當(dāng)試驗(yàn)化合物通過它們各自的平行反應(yīng)管時(shí)，它們將與上述所討論的生化系統(tǒng)相接觸。如上所述，特定的生化系統(tǒng)一般包括指示該系統(tǒng)的相對(duì)功能的可流動(dòng)的指示劑系統(tǒng)，例如可溶性指示劑如生色或產(chǎn)熒光底物，標(biāo)記的配體或類似物，或以顆粒為基的信號(hào)(particle based signal)，例如沉淀物或鍵合在珠上的發(fā)信號(hào)基團(tuán)(signalling group)。然后可流動(dòng)的指示劑流過各自的平行管進(jìn)入收集管308，在此來自各平行管的信號(hào)連續(xù)地流動(dòng)通過檢測(cè)窗116。
參照?qǐng)D3，圖4A-4F說明了注入試驗(yàn)化合物和生化系統(tǒng)組分進(jìn)入“系列輸入平行反應(yīng)”裝置的進(jìn)程示意圖，將系統(tǒng)與試驗(yàn)化合物接觸，所得的信號(hào)流出平行反應(yīng)管并通過檢測(cè)窗。尤其是，圖4A說明了通過樣品注入管304加入在珠346上固定化的試驗(yàn)化合物。類似地，通過播種管306將生化系統(tǒng)組分348加入反應(yīng)管312-324中。盡管如上所述圖示了與試驗(yàn)化合物一道加入裝置中，但是任選地在制造過程中已將待篩選的模型系統(tǒng)(model system)的組分加入反應(yīng)管中。再者，這種組分任選地以液體形式或以凍干形式提供，以提高特定篩選裝置的貯藏壽命。
如圖所示，生化系統(tǒng)組分包括在多孔狀(cellular)或以顆粒為基的系統(tǒng)中，然而，如在此所述，也可以使用流體組分。如上所述，當(dāng)顆粒組分流入反應(yīng)管時(shí)，它們?nèi)芜x地留在任選的顆粒保留基體344上。
圖4B說明了將珠與釋放劑接觸而使試驗(yàn)化合物從珠346上釋放。如圖所示，將珠暴露在能產(chǎn)生足以光解連接基的某一波長(zhǎng)光的合適的光源352的光下，從而釋放通過對(duì)光不穩(wěn)定的連接基連接到它們各自的珠上的化合物。
在圖4C中，釋放的試驗(yàn)化合物沿箭頭354所示的方向流入并沿平行反應(yīng)管流動(dòng)，直到它們與生化系統(tǒng)組分相接觸。然后生化系統(tǒng)組分348在試驗(yàn)化合物的存在下發(fā)揮其功能，如酶反應(yīng)，受體/配體相互作用等。當(dāng)生化系統(tǒng)的各種組分在固體載體上固定化時(shí)，從其載體上釋放組分可以為該系統(tǒng)提供起始事件(initiatingevent)。然后產(chǎn)生了與生化系統(tǒng)的功能相對(duì)應(yīng)的可溶性信號(hào)(soluble signal)356(圖4D)。如上所述，所產(chǎn)生的信號(hào)量的變化表明特定的試驗(yàn)化合物是特定的生化系統(tǒng)的效應(yīng)物。這可由信號(hào)358的較淡的陰影表示。
在圖4E和4F中，可溶性信號(hào)然后流出反應(yīng)管312-324進(jìn)入檢測(cè)管308，并沿檢測(cè)管通過檢測(cè)窗116。
再者，位于檢測(cè)窗附近的上述檢測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)信號(hào)量。在一些實(shí)例中，任選地回收載有試驗(yàn)化合物的珠以鑒定存在于其上的試驗(yàn)化合物。這一般可通過在珠上的試驗(yàn)化合物合成的過程中加入標(biāo)記基團(tuán)來完成。如圖所示，任選地將已釋放出試驗(yàn)化合物的廢珠(spent bead)360通過用于鑒定已連接到其上的試驗(yàn)化合物的孔362從管結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)移出來。這種鑒定任選地是經(jīng)下述方法在裝置的外部完成的，即將珠送入分部收集器，從而任選地通過鑒定標(biāo)記基團(tuán)或通過鑒定殘留化合物來鑒定存在于珠上的試驗(yàn)化合物。先前已經(jīng)描述過在組合化學(xué)方法中使用譯碼的核苷酸序列或氯化/氟化芳族化合物作為標(biāo)記基團(tuán)來加入標(biāo)記基團(tuán)。例如，參見公開的PCT申請(qǐng)No.WO 95/12608?；蛘撸芜x地將珠轉(zhuǎn)移到在裝置本身分開的試驗(yàn)系統(tǒng)中，在此進(jìn)行鑒定。
圖6A說明了另一個(gè)“系列輸入平行反應(yīng)”裝置的實(shí)例，它可用于與以珠為基的系統(tǒng)不同的以流體方式為基的系統(tǒng)。如圖所示，裝置600通常包含至少兩個(gè)如圖3和4所示的橫向管，即樣品注入管604和檢測(cè)管606。這些橫向管由將樣品管604連接到檢測(cè)管606上的系列平行管612-620相互連接起來。
所示的裝置也包括用于使流體試驗(yàn)化合物流入反應(yīng)管的附加的一組管。尤其是，附加的橫向抽吸管634通過一系列平行抽吸管636-646以流體方式連接到樣品管604上。抽吸管包括在其末端的貯槽650和652。平行管636-646的交叉處隔著樣品管604與平行管612-620的交叉處交錯(cuò)排列，即錯(cuò)開一半的距離。類似地，橫向抽吸管608通過平行抽吸管622-632連接到檢測(cè)管606上。再者，平行抽吸管622-632與檢測(cè)管606的交叉處和反應(yīng)管612-620與檢測(cè)管606的交叉處相交錯(cuò)排列。
這個(gè)系統(tǒng)的操作示意圖示于圖6B-6C中。如圖所示，使用如上所述的方法將物理上在分開的主題材料區(qū)域中相互分開的一系列試驗(yàn)化合物引入樣品管604中。對(duì)于電滲系統(tǒng)，在樣品管604的末端以及貯槽648上施加電壓。在貯槽650652，654656和658660上也施加電壓。如圖6B所示，這會(huì)導(dǎo)致流體沿橫向管634，604，606和608如箭頭所示的方向上流動(dòng)，并且使通過連接這些橫向管的平行管排列的凈流動(dòng)為零。一旦包含試驗(yàn)化合物的主題材料區(qū)與平行反應(yīng)管612-620相連，將樣品管604連接到檢測(cè)管606上，如圖6B中陰影部分所示，通過撤去施加在各管末端貯槽上的電壓，流動(dòng)在所有橫向方向上都停止。如上所述，可以改變管的幾何形狀以最大程度地利用基材上的空間。例如，當(dāng)樣品管是直的時(shí)候，反應(yīng)管之間的距離(從而可以在大小受限制的基材上進(jìn)行的平行反應(yīng)數(shù))受主題材料區(qū)之間的距離限定。然而，這些限制可以通過采用有所改變的管的幾何形狀而得以消除。例如，在某些情況下，可以采用蛇形、方波形、鋸齒形或其它往復(fù)式管的幾何形狀來調(diào)節(jié)第一和第二間隔區(qū)域的長(zhǎng)度。這就使得在有限的基材表面上能包括最大數(shù)目的反應(yīng)管。
如圖6C所示，一旦與平行反應(yīng)管相連，通過將第一電壓施加到貯槽650和652上，同時(shí)將第二電壓施加到貯槽658和660上，樣品或主題材料就流到平行反應(yīng)管612-620中，從而流過平行抽吸管636-646的流體迫使主題材料流入平行反應(yīng)管612-620中。在這個(gè)過程中，在貯槽648，654，656上，或樣品管604的末端上不施加電壓。一般對(duì)平行管636-646和622-632的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使管的總長(zhǎng)，因而從貯槽650和652到管604和從貯槽658和660到管606的電阻量對(duì)任何所采用的通道都是相同的。電阻通?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)管的長(zhǎng)度和寬度而得到調(diào)節(jié)。例如，管可通過采用折疊或蛇形的幾何形狀而加長(zhǎng)。盡管并未如此圖示，但為了達(dá)到這個(gè)相同的管長(zhǎng)，管636和646可以是最長(zhǎng)，而管640和642可以是最短，以產(chǎn)生對(duì)稱的流動(dòng)，從而迫使樣品流入管中?？梢钥闯?，在樣品流過管612-620的過程中，這些管中的電阻是相同的，原因是各管的長(zhǎng)度是相同的。
在篩選反應(yīng)后，通過將電壓從貯槽650和652施加到貯槽658和660上，同時(shí)使其余貯槽上的電壓漂移，從而使主題材料區(qū)/信號(hào)成分流到檢測(cè)管606中。通過將電壓施加到貯槽654和656上，同時(shí)在其它橫向管的末端施加合適的電壓以防止沿各種平行管的任何流動(dòng)，從而使主題材料區(qū)/信號(hào)連續(xù)地流過檢測(cè)窗/檢測(cè)器662。
盡管如圖所示，管以直角相交，但是其它角度也適合于連續(xù)進(jìn)料的平行反應(yīng)。例如，USSN 08/835,101(1997年4月4日申請(qǐng))描述了對(duì)拋物線型幾何形狀和管的優(yōu)點(diǎn)，可改變管的寬度以控制流體流動(dòng)。簡(jiǎn)潔地講，在電滲透系統(tǒng)中的流體流動(dòng)可以由電極間的電流控制，并因此與電極間的電流有關(guān)。流體管中的電阻隨路徑長(zhǎng)和路徑寬度變化，因此不同長(zhǎng)度的管有不同的電阻。如果該電阻差未得到校正，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生橫向電場(chǎng)，它會(huì)抑制設(shè)備使流體流向特定區(qū)域的能力。電流和由此的流體流動(dòng)總是流過電阻最小的路徑，如最短的路徑。通過采用分開的電系統(tǒng)(即在每個(gè)平行管的終端使用分開的電極)可緩和這類橫向電場(chǎng)問題，但是配有所有這些電極的設(shè)備的生產(chǎn)以及用于控制在每個(gè)電極上施加的電壓的控制系統(tǒng)可能很復(fù)雜，特別是在一個(gè)小規(guī)模的設(shè)備(如1-2厘米2)上有數(shù)百至數(shù)千個(gè)平行管的情況更是如此。因此，通過保證流過多個(gè)平行管的電流處于合適水平，以確保通過那些管或管網(wǎng)的所需流動(dòng)模式，本發(fā)明提供了用于進(jìn)行從連續(xù)到平行轉(zhuǎn)變的微流體設(shè)備。為達(dá)到這些目的的許多方法和基材/管的設(shè)計(jì)都是合適的。
對(duì)本發(fā)明設(shè)備的管的拋物線型的一個(gè)例子中，基材包括一個(gè)主管。一系列平行管的終端在主管上。這些平行管的另一端連接到拋物線管。電極排列在這些拋物線管的終端。通過調(diào)節(jié)平行管長(zhǎng)在每個(gè)平行管中的電流保持恒定或相同，使連接每個(gè)平行管到其電極為拋物線管結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)管寬度以適應(yīng)由這些平行管造成的平行流路徑所導(dǎo)致的管流變化，保持在平行管間的拋物線管內(nèi)的電壓降恒定。管的拋物線設(shè)計(jì)，與其圓錐形結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使得電阻沿所有平行管相等，導(dǎo)致相等的流體流動(dòng)，而不管所選擇的路徑如何。一般，可通過已知的方法來確定管道大小，保證可按照要求控制管內(nèi)的電阻，管大小的確定一般取決于諸如通過基材的流體構(gòu)成等因素。
盡管根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，就篩選分析描述了影響特定相互作用的化合物的鑒別，但是，認(rèn)為上述的微型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)也可以用于篩選能與生物化學(xué)系統(tǒng)的組分專一地相互作用，而不會(huì)影響該組分與生物化學(xué)系統(tǒng)中另一種元素的相互作用的化合物。這樣的化合物一般包括鍵合化合物(一般在如診斷和治療應(yīng)用中用作治療的目標(biāo)基團(tuán)或標(biāo)志基團(tuán)，即放射性核素、染料等)。例如，這些體系可任選用于篩選能與生物化學(xué)系統(tǒng)中的給定組分鍵合的試驗(yàn)化合物。
II.微型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)盡管對(duì)個(gè)別設(shè)備進(jìn)行了一般性描述，為易于操作，所述的系統(tǒng)一般是較大系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)既可以在個(gè)別的基準(zhǔn)上，也可以在平行、多設(shè)備的篩選中能監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備的功能。圖7所示為這樣的系統(tǒng)的一個(gè)例子。
如圖7所示，該系統(tǒng)包括一個(gè)試驗(yàn)化合物的處理體系700。圖7所示的體系包括平臺(tái)702，該平臺(tái)可以固定許多不同的測(cè)定片或裝置704。如圖所示，每個(gè)片包括許多分開的測(cè)定管706，每個(gè)板有一分開的界面708，如吸移管管理器，用于將試驗(yàn)化合物導(dǎo)入該裝置。這些界面可用于將試驗(yàn)化合物吸入該裝置，試驗(yàn)化合物通過吸入第一和第二間隔流體來分隔。在所示的系統(tǒng)中，片的界面通過開口710插入平臺(tái)702的底部，平臺(tái)702可以升高或降低板，使界面與試驗(yàn)化合物或洗滌液/第一間隔流體/第二間隔流體接觸，這些流體含在如多井微板711中，711微板放在平臺(tái)的下面，如在傳輸器體系712上。在操作中，含有大量不同試驗(yàn)化合物的多井板在傳輸器系統(tǒng)的端層疊為714。這些板被放在傳輸器上，由合適的緩沖劑容器716和718分開，這些容器中放有緩沖劑體系720。這些板下降到傳輸器，試驗(yàn)化合物抽樣到片中，由合適的間隔流體區(qū)域相間。在片上加上試驗(yàn)化合物后，然后在系統(tǒng)的相對(duì)端將多井板收集層疊為722。總的控制系統(tǒng)包括許多單個(gè)的微型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)或裝置，如圖7中所示。每個(gè)裝置連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，合理地編制該計(jì)算機(jī)程序，以控制在不同片內(nèi)的流體流動(dòng)和方向，并且監(jiān)測(cè)、記錄和分析由不同裝置進(jìn)行的篩選分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這些裝置一般可通過中間適配器模塊(intermediate adapter module)連接到計(jì)算機(jī)，該模塊提供計(jì)算機(jī)和各個(gè)裝置之間的界面，用于由計(jì)算機(jī)向裝置提供操作指令，和由裝置向計(jì)算機(jī)報(bào)告數(shù)據(jù)。例如，適配器一般包括在每個(gè)裝置上相應(yīng)元件合適的連接件，如連接到容器中用于電滲透流體流動(dòng)的電極的電線、檢測(cè)系統(tǒng)(電的或光學(xué)纖維的)電源入口和數(shù)據(jù)出口、和安裝到該裝置的其它傳感器元件的數(shù)據(jù)中繼站。該適配器設(shè)備還提供了對(duì)各個(gè)裝置的環(huán)境控制(當(dāng)這樣的控制是必要時(shí))，如使各個(gè)裝置在最佳溫度下進(jìn)行特定的篩選分析。
如圖所示，每個(gè)裝置還配有合適的流體界面，如微量吸移液管理器，用于將試驗(yàn)化合物導(dǎo)入各個(gè)裝置。這些裝置能容易地連接到自動(dòng)控制系統(tǒng)，使試驗(yàn)化合物從許多多井板上取樣，這些多井板沿傳輸器系統(tǒng)移動(dòng)。通過間隔溶液容器還可以導(dǎo)入插入的間隔流體區(qū)域。
III.防止微片中化學(xué)物質(zhì)的降解的流體電極界面通過電滲透或電泳泵抽液體或其它物質(zhì)通過本發(fā)明的裝置時(shí)，如果施加高電壓或電流，或長(zhǎng)時(shí)間施加電壓，流體中的化學(xué)物質(zhì)可以降解。阻止化學(xué)物質(zhì)從電極運(yùn)動(dòng)到管進(jìn)口，或阻止化學(xué)物質(zhì)向電極的運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，通過減少樣品中化學(xué)物質(zhì)不希望的降解，提高了化學(xué)分析的性能。在長(zhǎng)時(shí)間(如幾小時(shí)到幾天)施加電壓的分析系統(tǒng)特別優(yōu)選這類設(shè)計(jì)。
由圖12的A-G的考慮說明本發(fā)明的分析中減少化學(xué)物質(zhì)降解的電極設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可阻止化學(xué)物質(zhì)從電極向管進(jìn)口的運(yùn)動(dòng)或阻止化學(xué)物質(zhì)向電極的運(yùn)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)提高了化學(xué)分析的性能。圖12A所示為一典型的電極設(shè)計(jì)，其中電極1211部分浸在容器1215中，該容器流體連接到流體管1217。
與之比較，圖12B使用了有玻璃料1219的電極和流體連接到流體管1223的流體容器1221之間的鹽橋。
圖12C減少了化學(xué)物質(zhì)的降解，通過提供浸在第一流體容器1227的電極1225，由大管1231將容器1227流體連接到第二容器1229，管1231限制了擴(kuò)散，但是有低的電滲透流動(dòng)。
圖12D提供了類似的兩部分容器，其中電極1235浸在第一流體容器1237中，通過小管1243將1237流體連接到第二容器1241，管1243處理成減少或消除電滲透流動(dòng)。
圖12E提供了另一種類似的兩部分容器，其中電極1245浸在第一容器1247中，由管1253將容器1247流體連接到第二容器1251。管1253充有如凝膠、瓊脂、玻璃珠或其它降低電滲透流動(dòng)的基體的物質(zhì)。
圖12F提供了不同的兩部分容器系統(tǒng)，其中電極1255浸在第一容器1257中，由管1261將容器1257流體連接到第二容器1259。第二容器1259中流體水平高于第一容器1257中的流體水平，可迫使流體流向電極1255。
圖12G提供了第二類不同的兩部分容器系統(tǒng)，其中電極1265浸在第一容器1267中，由管1271將容器1267流體連接到第二容器1269。第一容器1267的直徑很小，足以由毛細(xì)管力將流體吸入第一容器1267。
對(duì)在此所述的方法和設(shè)備可進(jìn)行各種修改，而不會(huì)偏離按權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍，本發(fā)明可用于許多不同用途，包括微流體系統(tǒng)的使用，該系統(tǒng)含至少一個(gè)有第一管和與所述的第一管交叉的第二管的第一基材，所述的管中至少一個(gè)有至少一個(gè)在0.1-500微米范圍的橫截面，以試驗(yàn)多個(gè)試驗(yàn)化合物中的每一個(gè)對(duì)生物化學(xué)系統(tǒng)的作用。
如前所述的微流體系統(tǒng)的使用，其中所述的生物化學(xué)系統(tǒng)基本上連續(xù)地流過一個(gè)所述的管，使其能連續(xù)試驗(yàn)所述的多種試驗(yàn)化合物。
如前所述的微流體系統(tǒng)的使用，其中在所述第一基材中的許多反應(yīng)管使得多種試驗(yàn)化合物能平行地暴露在至少一個(gè)生物化學(xué)系統(tǒng)中。
如前所述的微流體系統(tǒng)的使用，其中，每一個(gè)試驗(yàn)化合物與相鄰的試驗(yàn)化合物物理地分離。
通過用所述管將所述試驗(yàn)材料與生物化學(xué)系統(tǒng)一起流動(dòng)，將帶有交叉管的基材用于篩選試驗(yàn)材料對(duì)生物化學(xué)系統(tǒng)的作用。
如前所述的基材的使用，其中至少一個(gè)所述的管具有至少一個(gè)在0.1-500微米范圍的橫截面。
使用上述任何一個(gè)微流體系統(tǒng)或基材的分析。
本發(fā)明提供了用于檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生物化學(xué)系統(tǒng)的作用的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)基材，該基材有至少一個(gè)表面帶有多個(gè)安裝在該表面的反應(yīng)管。如前所述的設(shè)備，有至少兩個(gè)安裝在該表面的橫向管，該設(shè)備中多個(gè)反應(yīng)管的每一個(gè)，在每一個(gè)反應(yīng)管的第一點(diǎn)上流體連接到至少兩個(gè)橫向管的第一個(gè)上，在每一反應(yīng)管的第二點(diǎn)流體連接到第二橫向管上，還提供了包括如前面所述的設(shè)備的分析設(shè)備。
實(shí)施例下列實(shí)施例僅提供說明用途，而不是限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)很容易認(rèn)識(shí)到，許多非臨界參數(shù)可以改變或修改，得到基本上相似的結(jié)果。
實(shí)施例1-酶抑制劑的篩選在一個(gè)平片格式(planar chip format)上證實(shí)進(jìn)行酶抑制劑分析篩選的效果。使用一個(gè)6-口(port)平片，有如圖8所示的布局。靠近管的數(shù)字表示每個(gè)管的長(zhǎng)度(毫米)。在片的出口上施加兩種電壓狀態(tài)。第一種狀態(tài)(狀態(tài)1)使酶與緩沖劑從頂部的緩沖劑井流到主管。第二電壓狀態(tài)(狀態(tài)2)導(dǎo)致從頂部井的緩沖劑流動(dòng)中斷，并由抑制劑并將抑制劑連同酶導(dǎo)入主管。還進(jìn)行了對(duì)照試驗(yàn)，其中將緩沖劑放在抑制劑井中。
施加兩種電壓狀態(tài)的每一種，在每個(gè)口施加的電壓如下狀態(tài)1 狀態(tài)2頂部緩沖劑井(I)18311498抑制劑井(II) 14981900酶井(III) 18911891底物井(IV) 14421442底部緩沖劑井(V)14421442檢測(cè)/廢物井(VI)0 0為證實(shí)該系統(tǒng)的效果，設(shè)計(jì)的分析為，使用下列酶/底物/抑制劑試劑篩選β-半乳糖苷酶的抑制劑酶 β-半乳糖苷酶(180U/ml在50mM Tris/300μg/ml BSA)底物熒光素-二半乳糖苷(FDG)400μM抑制劑 IPTG，200mM緩沖劑 20mM Tris，pH 8.5在兩種電壓狀態(tài)下，通過主管從其相應(yīng)出口連續(xù)泵出酶和底物。通過在電壓狀態(tài)1和電壓狀態(tài)2之間的交替，交替地分別從其相應(yīng)的井將抑制劑和緩沖劑送入主管。當(dāng)在主管的檢測(cè)端不存在抑制劑時(shí)，產(chǎn)生熒光產(chǎn)物的基線水平。在引入抑制劑時(shí)，熒光信號(hào)極大減弱，表明抑制了酶/底物的相互作用。由交替輸送抑制劑和緩沖劑至主管獲得的熒光數(shù)據(jù)示于圖9A。圖9B是從圖9A的兩個(gè)數(shù)據(jù)段的疊加，將抑制劑數(shù)據(jù)直接與對(duì)照(緩沖劑)數(shù)據(jù)比較。對(duì)照數(shù)據(jù)表明熒光信號(hào)僅有很小的波動(dòng)，很明顯是由于酶底物混合物的稀釋作用，而抑制劑的篩選表明熒光信號(hào)明顯減弱，表明清楚的抑制。
實(shí)施例2-多重試驗(yàn)化合物的篩選進(jìn)行分析篩選，以鑒別酶反應(yīng)的抑制劑。將使用的片的示意圖示于圖10。該片具有5厘米長(zhǎng)的反應(yīng)管，它包括1厘米的保溫區(qū)和4厘米的反應(yīng)區(qū)。在樣品管開端的容器充以酶溶液，邊上的容器充以產(chǎn)熒光底物。稀釋每一酶和底物，為分析系統(tǒng)在檢測(cè)器提供在線性信號(hào)范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)。在容器(樣品源、酶、底物和廢物)中的每一個(gè)上施加電壓，達(dá)到施加200V/cm的電場(chǎng)。這一施加的電場(chǎng)產(chǎn)生2毫米/秒的流動(dòng)速度。在給定樣品通過該片的過程中，一般樣品會(huì)有擴(kuò)散性擴(kuò)展。例如，在小分子樣品的情況，如，1mM苯甲酸可觀察到約0.38mm擴(kuò)散性擴(kuò)展和0.4mm電泳移動(dòng)。
將150mM NaCl中含試驗(yàn)化合物的主題材料區(qū)導(dǎo)入樣品管，樣品管分隔成150mMNaCl的第一間隔區(qū)域和5mM硼酸鹽緩沖劑的第二間隔區(qū)域。一旦顯示導(dǎo)入樣品管，主題材料區(qū)需要12秒通過樣品管長(zhǎng)，到達(dá)反應(yīng)管的保溫區(qū)。這正是2mm/秒的流動(dòng)速度的結(jié)果，估計(jì)需1秒使樣品吸移管管理器從樣品移動(dòng)到間隔化合物?？紤]了這些間斷，凈的流動(dòng)速度為0.68mm/秒。另外需要12秒使酶/試驗(yàn)化合物混合物通過保溫區(qū)到達(dá)與底物管的交叉部分，在那里底物連續(xù)流入反應(yīng)管的反應(yīng)區(qū)。然后含有試驗(yàn)化合物的每一主體材料區(qū)需要48秒穿過反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度，并且通過熒光檢測(cè)器。對(duì)主體材料區(qū)/間隔區(qū)域加載的時(shí)間安排示于圖11。上部的圖表明管內(nèi)的主體材料/第一間隔區(qū)/第二間隔區(qū)的分布，而下部的圖表明管加載所需要的時(shí)間。如圖所示，該示意圖包括高鹽(HS)第一間隔流體(“A”)的加載(吸入)、將吸移管管理器移到樣品或主體材料(“B”)，吸樣品或主體材料(“C”)，將吸移管管理器移動(dòng)到高鹽第一間隔區(qū)流體(“D”)，吸第一間隔流體(“E”)，將吸移管管理器移動(dòng)到低鹽(LS)或第二間隔流體(“F”)，吸第二間隔流體(“G”)，并回到第一間隔流體(“H”)。對(duì)另外的每一試驗(yàn)化合物重復(fù)該過程。
在沒有試驗(yàn)化合物存在時(shí)，在檢測(cè)器中建立恒定的基礎(chǔ)熒光信號(hào)。當(dāng)導(dǎo)入試驗(yàn)化合物時(shí)，觀察到熒光的減弱，與圖9A和9B類似，根據(jù)時(shí)間延遲，它對(duì)應(yīng)于各個(gè)具體的試驗(yàn)化合物。該試驗(yàn)化合物假設(shè)被鑒別為該酶的抑制劑，進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)，以確定該抑制劑并定量其效果。
前面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述僅達(dá)到說明和理解的目的，通過閱讀這些公開內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能清楚地理解在不偏離本發(fā)明范圍下可對(duì)本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變動(dòng)。在本發(fā)明中列舉的出版物和專利全部引用作為參考，與分別指出各出版物或?qū)＠哪康南嗤?br> 權(quán)利要求
1.一種用來篩選試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的裝置，包括有至少一個(gè)表面的基片；組裝在所述基片的所述表面里的至少兩個(gè)相交的管，所述至少兩個(gè)相交的管中的至少一根的截面尺寸為約0.1-500微米；與所述至少兩根相交的管的第一管以流體連接的多個(gè)不同試驗(yàn)化合物源；與所述至少兩根相交的管的第二管以流體連接的所述生化系統(tǒng)的至少一個(gè)組分源；供所述至少一種組分在所述至少兩個(gè)相交的管的所述第二相交管里流動(dòng)，并將所述不同化合物從所述至少兩個(gè)相交的管的所述第一管引入所述至少兩個(gè)相交的管的所述第二管中的液體導(dǎo)向系統(tǒng)；與所述表面匹配的遮蓋物；和在所述第二管中用于檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用的檢測(cè)帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的液體導(dǎo)向系統(tǒng)沿所述至少兩個(gè)相交的管的所述第二管產(chǎn)生所述至少第一組分的連續(xù)流，并定期地從所述第一管將試驗(yàn)化合物注入所述的第二管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，它進(jìn)一步包括所述生化系統(tǒng)的第二組分源，第三管組裝在所述表面里，所述的第三管將所述至少兩個(gè)相交的管的至少一個(gè)管與所述生化系統(tǒng)的所述第二組分源以流體地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述的液體導(dǎo)向系統(tǒng)沿所述至少兩個(gè)相交的管的所述第二管產(chǎn)生所述第一組分和所述第二組分的混合物的連續(xù)流，并定期從所述第一管將試驗(yàn)化合物注入所述第二管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述液體導(dǎo)向系統(tǒng)連續(xù)地從所述至少兩個(gè)相交的管的所述第一管將多個(gè)不同試驗(yàn)化合物流入所述至少兩個(gè)相交的管的所述第二管里，多個(gè)不同試驗(yàn)化合物的每一個(gè)被流體間隔物分開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述液體導(dǎo)向系統(tǒng)包括至少三個(gè)電極，每個(gè)電極與所述至少兩個(gè)相交的管在由所述至少兩個(gè)相交的管形成的相交處的不同面上進(jìn)行電接觸；和用于同時(shí)將可變電壓施加到所述每個(gè)電極上，從而控制在所述至少兩個(gè)相交的管里的所述試驗(yàn)化合物或所述至少第一組分的運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述檢測(cè)系統(tǒng)包括在所述第二管中的檢測(cè)窗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述的檢測(cè)系統(tǒng)是熒光檢測(cè)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的基片是平面的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的基片包括蝕刻玻璃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的基片包括蝕刻硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，它進(jìn)一步包括安置在所述蝕刻硅基片上的絕緣層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的基片是模塑的聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的生化系統(tǒng)的至少一個(gè)組分包括酶和底物，所述的底物當(dāng)與所述酶反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述的底物選自生色的和產(chǎn)熒光的底物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的生化系統(tǒng)的至少第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體或配體的至少一個(gè)具有與之相關(guān)聯(lián)的可檢測(cè)信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的生化系統(tǒng)的第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體與所述配體的結(jié)合產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置進(jìn)一步包括在多個(gè)貯槽中的多個(gè)電極，所述的貯槽與所述相交管的一個(gè)管或多個(gè)管以流體連接，和用于同時(shí)對(duì)每個(gè)所述電極施加電壓的控制系統(tǒng)，從而控制所述第一組分在所述至少兩個(gè)相交管中的運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中該裝置使存在于所述貯槽或所述相交管里的化學(xué)物質(zhì)的降解達(dá)到最小。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包括用于減少電滲透流的一種或多種組件，它選自在一個(gè)或多個(gè)電極上的玻璃料，該玻璃料減少了向一個(gè)或多個(gè)電極的電滲透流；在所述貯槽中至少兩個(gè)貯槽之間的大管，該大管限制了所述化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散，該管的電滲透流很低；在所述貯槽中至少兩個(gè)貯槽之間的窄管，該窄管限制了所述化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散，該窄管被處理以減少電滲透流；在所述貯槽的至少兩個(gè)貯槽之間的填充管，該填充管包含基質(zhì)以限制所述的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)填充管運(yùn)送，從而其電滲透流很低；液體水平高于至少一個(gè)低位貯槽的高位貯槽，該高位貯槽與所述的低位貯槽以流體連接，該低位貯槽包括電極，其中高位貯槽和低位貯槽之間的流體壓力減少了電滲透流流向電極；和雙貯槽系統(tǒng)，其第一貯槽通過連接管與窄直徑的第二貯槽以流體連接，后者適合接受多個(gè)電極中的一個(gè)，所述的窄直徑第二貯槽通過毛細(xì)管電泳將流體拉向該一個(gè)電極，從而電滲透流在連接管里相抵銷。
21.一種用來檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的裝置，包括有至少一個(gè)表面的基片；組裝入所述表面中的多個(gè)反應(yīng)管；組裝在所述表面中的至少兩個(gè)橫向管，多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)管與所述至少兩個(gè)橫向管的第一管在所述反應(yīng)管的第一點(diǎn)以流體連接，在所述反應(yīng)管的第二點(diǎn)處與所述至少兩個(gè)橫向管的第二管以流體連接，所述至少兩個(gè)橫向管和所述多個(gè)反應(yīng)管中的每根管的至少一個(gè)截面尺寸為約0.1-500微米；所述生化系統(tǒng)的至少一種組分源，所述的生化系統(tǒng)的至少一種組分源與所述多個(gè)反應(yīng)管的每根管以流體連接；與所述至少兩根橫向管的所述第一管以流體連接的試驗(yàn)化合物源；用于供控制所述試驗(yàn)化合物和所述的至少一種組分在所述的至少兩個(gè)橫向管和所述的多個(gè)反應(yīng)管中運(yùn)動(dòng)的液體導(dǎo)向系統(tǒng)；與所述表面匹配的遮蓋物；和用于檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用的檢測(cè)系統(tǒng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述的液體控制系統(tǒng)包括許多單個(gè)電極，每個(gè)與所述至少兩個(gè)橫向管的每個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行電接觸；和控制系統(tǒng)，用于同時(shí)將可變電壓施加到每個(gè)所述電極上，從而使所述試驗(yàn)化合物或所述至少第一組分在所述的至少兩個(gè)橫向管和所述多個(gè)反應(yīng)管中的運(yùn)動(dòng)得到控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)反應(yīng)管在所述多個(gè)反應(yīng)管的第一點(diǎn)處包含珠停留井。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述生化系統(tǒng)至少一種組分源與所述多個(gè)反應(yīng)管通過第三橫向管以流體連接，所述第三橫向管的至少一個(gè)截面尺寸范圍約為0.1-500微米，在所述反應(yīng)管的第三點(diǎn)處與所述多個(gè)反應(yīng)管的每一管以流體連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中在所述反應(yīng)管里的所述的第三點(diǎn)在所述反應(yīng)管的所述第一點(diǎn)和第二點(diǎn)中間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，它進(jìn)一步包括在所述多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)反應(yīng)管里的顆粒保留帶，它在所述多個(gè)反應(yīng)管的第三點(diǎn)和第二點(diǎn)之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述的顆粒保留帶包括顆粒保留基質(zhì)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述的顆粒保留帶包括微結(jié)構(gòu)濾器。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述多個(gè)反應(yīng)管包括組裝在所述基片的所述表面中的多個(gè)平行反應(yīng)管，所述至少兩個(gè)橫向管在每個(gè)所述平行反應(yīng)管的相反端連接。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述至少兩個(gè)橫向管以內(nèi)和外同心管各自被組裝在所述基片的所述表面上，所述的多個(gè)反應(yīng)管從所述內(nèi)同心管輻射狀延伸到所述的外同心管。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述檢測(cè)系統(tǒng)包括在所述第二管中的檢測(cè)窗。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述檢測(cè)系統(tǒng)是熒光檢測(cè)系統(tǒng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述的基片是平面的。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述基片包括蝕刻玻璃。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述基片包括蝕刻硅。
36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，它進(jìn)一步包括安置在所述蝕刻硅基片上的絕緣層。
37.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述基片是模塑的聚合物。
38.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述生化系統(tǒng)的至少一種組分包括酶和底物，所述的底物當(dāng)與所述的酶反反時(shí)產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述的酶底物選自生色的和產(chǎn)熒光的底物。
40.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體或配體的至少一種具有與之相關(guān)聯(lián)的可檢測(cè)信號(hào)。
41.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述生化系統(tǒng)的所述第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體與所述配體的結(jié)合產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào)。
42.一種測(cè)定樣品是否含能影響生化系統(tǒng)的化合物的方法，包括提供有至少第一表面的基片，至少兩個(gè)相交的管組裝在所述第一表面中，所述至少兩個(gè)相交管中的至少一個(gè)管子的至少一個(gè)截面尺寸范圍為0.1-500微米；將生化系統(tǒng)的第一組分流入所述至少兩個(gè)相交管的第一管中；將所述樣品從第二管流入所述第一管，從而使所述樣品與所述生化系統(tǒng)的所述第一組分接觸；和檢測(cè)所述至少一種樣品對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中生化系統(tǒng)的所述的至少第一組分包括抗體/抗原結(jié)合對(duì)的至少一個(gè)成員，其中所述抗體與所述抗原特異性地進(jìn)行免疫反應(yīng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中生化系統(tǒng)的所述至少第一組分包括抗體和與抗體進(jìn)行特異性反應(yīng)的抗原。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述抗體或抗原的一種包括可檢測(cè)的標(biāo)記基團(tuán)。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)中的至少一個(gè)成員。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分包括受體和能與所述配體特異性結(jié)合的配體。
48.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述樣品來自病人。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述樣品來自血液。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括在有或沒有所述樣品存在下測(cè)量所述生化系統(tǒng)的參數(shù)，并將在有所述樣品存在下測(cè)得的參數(shù)與在沒有所述樣品存在下測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行比較，所述參數(shù)的改變表示所述的樣品對(duì)所述生化系統(tǒng)有作用。
51.一種用來篩選試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用方法，包括有至少一個(gè)表面的基片，至少兩個(gè)相交管組裝在所述基片的所述表面上，所述至少兩個(gè)相交管中的至少一個(gè)管子的至少一個(gè)截面尺寸范圍為約0.1-500微米；與所述至少兩個(gè)相交管的第一管以流體接的樣品源；與所述至少兩個(gè)相交管的第二管以流體接的所述生化系統(tǒng)的至少一種組分源；一種液體定向系統(tǒng)，用于使所述至少一種組分在所述至少兩個(gè)相交管的所述第二管中流動(dòng)，并用于將樣品從所述第一管引入所述兩個(gè)相交管的所述第二管中；與所述表面相配的遮蓋物；和在所述第二管中用來檢測(cè)所述樣品對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用的檢測(cè)帶。
52.一種用來篩選多個(gè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的方法，包括提供有至少一個(gè)第一表面的基片，至少兩個(gè)相交管組裝在所述基片的所述第一表面上，所述至少兩個(gè)相交管中的至少一個(gè)管子的至少一個(gè)截面尺寸范圍為約0.1-500微米；將生化系統(tǒng)的第一組分流入所述至少兩個(gè)相交管的第一管里；將至少第一試驗(yàn)化合物從第二管流入所述第一管，從而使所述第一試驗(yàn)化合物與所述生化系統(tǒng)的所述第一組分接觸；和檢測(cè)所述至少第一試驗(yàn)化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分產(chǎn)生標(biāo)志了所述生化系統(tǒng)的功能的可檢測(cè)信號(hào)。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述至少第一組分進(jìn)一步包括與所述第一組分相互作用時(shí)產(chǎn)生標(biāo)志所述生化系統(tǒng)的功能的可檢測(cè)信號(hào)的指示劑化合物。
55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括酶和所述酶的底物，其中所述酶對(duì)所述底物的作用產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
56.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括受體/配體對(duì)，其中所述受體或配體的至少一種有與它相關(guān)聯(lián)的可檢測(cè)信號(hào)。
57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的所述第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體與所述配體的結(jié)合產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
58.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的所述至少第一組分是生物屏障，所述至少第一試驗(yàn)化合物的所述作用是所述的試驗(yàn)化合物橫越所述的屏障的能力。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述的屏障選自上皮或內(nèi)皮層。
60.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的所述至少第一組分包括細(xì)胞，所述的檢測(cè)步驟包括測(cè)定所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞的作用。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中所述細(xì)胞能產(chǎn)生相應(yīng)于細(xì)胞功能的可檢測(cè)信號(hào)，所述的檢測(cè)步驟包括通過檢測(cè)所述可檢測(cè)信號(hào)的水平來測(cè)定所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞功能的作用。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中所述的檢測(cè)步驟包括檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞生活力的影響。
63.一種用來篩選多個(gè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的方法，包括提供有至少第一表面的基片，至少兩個(gè)相交管組裝在所述基片的所述第一表面內(nèi)，所述至少兩個(gè)相交管中的至少一個(gè)管子的至少一個(gè)截面尺寸范圍為約0.1-500微米；將生化系統(tǒng)的第一組分連續(xù)地流入所述至少兩個(gè)相交管的第一管中；將不同試驗(yàn)試驗(yàn)化合物定期地從所述的至少兩個(gè)相交管的第二管引入所述第一管；和檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的作用。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述定期引入步驟包括使多個(gè)不同的試驗(yàn)化合物從所述至少兩個(gè)相交管的第二管流入所述的第一管，多個(gè)不同的試驗(yàn)化合物的每個(gè)化合物物理上彼此分開。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的所述至少第一組分產(chǎn)生代表所述生化系統(tǒng)功能的可檢測(cè)信號(hào)。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述的檢測(cè)包括監(jiān)測(cè)來自所述連續(xù)流動(dòng)第一組分在所述第一管上的一個(gè)點(diǎn)上的可監(jiān)測(cè)信號(hào)，所述的可監(jiān)測(cè)信號(hào)具有穩(wěn)態(tài)強(qiáng)度，其中所述第一組分和所述試驗(yàn)化合物之間的相互作用的所述影響包括所述可檢測(cè)信號(hào)的所述穩(wěn)態(tài)強(qiáng)度發(fā)生偏差。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述至少第一組分進(jìn)一步包括與所述第一組分互相作用以產(chǎn)生代表所述生化系統(tǒng)的功能的指示劑化合物。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括酶，所述指示劑化合物包括所述酶的底物，其中所述酶對(duì)所述底物的作用產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
69.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體或配體的至少一種具有與之相關(guān)聯(lián)的可檢測(cè)信號(hào)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中所述受體和所述配體沿所述第一管以不同的速度流動(dòng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體與所述配體的結(jié)合產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
72.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括細(xì)胞，所述檢測(cè)步驟包括測(cè)定所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞的作用。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述細(xì)胞能產(chǎn)生相應(yīng)于細(xì)胞功能的可檢測(cè)信號(hào)，所述的檢測(cè)步驟包括通過檢測(cè)所述可檢測(cè)信號(hào)的水平來檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞功能的影響。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述的檢測(cè)步驟包括檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞生活力的影響。
75.一種用來篩選多個(gè)不同試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的方法，包括提供有至少第一表面的基片，所述多個(gè)反應(yīng)管組裝在所述第一表面里，所述多個(gè)反應(yīng)管的每根管子與組裝在所述表面里的至少兩個(gè)橫向管以流體連接；將生化系統(tǒng)的至少第一組分引入所述多個(gè)反應(yīng)管；使多個(gè)不同試驗(yàn)化合物流經(jīng)至少兩個(gè)橫向管的至少一根管，所述多個(gè)試驗(yàn)化合物中的每個(gè)試驗(yàn)化合物被引入在分開的主題材料區(qū)里的所述至少一個(gè)橫向管里；使所述多個(gè)不同的試驗(yàn)化合物的每個(gè)導(dǎo)入所述多個(gè)反應(yīng)管里的分開的一個(gè)；和檢測(cè)每個(gè)所述化合物對(duì)所述生化系統(tǒng)的所述至少一種組分的作用。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分產(chǎn)生了代表所述生化系統(tǒng)的功能的可流動(dòng)的可檢測(cè)信號(hào)。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)管產(chǎn)生的所述可檢測(cè)的可流動(dòng)信號(hào)流入并經(jīng)過所述第二橫向管，所述多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)產(chǎn)生的可檢測(cè)的可流動(dòng)信號(hào)相互物理學(xué)上分開，從而使每個(gè)所述的可檢測(cè)的可流動(dòng)信號(hào)能被分開檢測(cè)。
78.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中所述的可流動(dòng)信號(hào)包括可溶信號(hào)。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中所述的可溶信號(hào)選自熒光或比色信號(hào)。
80.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中生化系統(tǒng)的所述至少第一組分進(jìn)一步包括與所述第一組分相互作用以產(chǎn)生代表所述生化系統(tǒng)的功能的可檢測(cè)信號(hào)的指示劑化合物。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括酶，所述指示劑化合物包括所述酶的底物，其中所述酶對(duì)所述底物的作用產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
82.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中生化系統(tǒng)的生化系統(tǒng)的所述至少第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體或配體的至少一種具有與其相關(guān)聯(lián)的可檢測(cè)信號(hào)。
83.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的第一組分包括受體/配體結(jié)合對(duì)，其中所述受體與所述配體的結(jié)合產(chǎn)生了可檢測(cè)信號(hào)。
84.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述生化系統(tǒng)的至少第一組分包括細(xì)胞，所述檢測(cè)步驟包括測(cè)定所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞的作用。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中所述細(xì)胞能產(chǎn)生相應(yīng)于細(xì)胞功能的可檢測(cè)信號(hào)，所述的檢測(cè)步驟包括通過檢測(cè)所述可檢測(cè)信號(hào)的水平來檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞功能的影響。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括檢測(cè)所述試驗(yàn)化合物對(duì)所述細(xì)胞的生活力的影響。
87.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中多個(gè)不同試驗(yàn)化合物的每個(gè)試驗(yàn)化合物在分開的珠上固定，使每個(gè)所述多個(gè)不同試驗(yàn)化合物導(dǎo)向進(jìn)入所述多個(gè)反應(yīng)管的各個(gè)分開管的步驟包括將所述分開珠的一個(gè)裝載到所述第一橫向管與所述多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)反應(yīng)管的交叉處；和可控制地將來自每個(gè)所述分開珠的所述試驗(yàn)化合物釋放入每個(gè)所述多個(gè)反應(yīng)管里。
88.含至少第一基片的微流體系統(tǒng)的用途，所述第一基片有第一管和與所述第一管相交的第二管，所述管的至少一個(gè)的至少一個(gè)截面尺寸為0.1-500微米，以便試驗(yàn)多個(gè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的用途，其中所述的生化系統(tǒng)基本連續(xù)地流經(jīng)所述管中的一根，使得能連續(xù)地試驗(yàn)所述多個(gè)試驗(yàn)化合物。
90.根據(jù)權(quán)利要求88或89所述的用途，其中在所述第一基片里的多個(gè)反應(yīng)管使多個(gè)試驗(yàn)化合物能平行地暴露于至少一種生化系統(tǒng)。
91.根據(jù)權(quán)利要求88、89或90任一所述的用途，其中每個(gè)試驗(yàn)化合物與相鄰的試驗(yàn)化合物被物理上分開。
92.攜帶相交管的基片在篩選試驗(yàn)材料對(duì)生化系統(tǒng)的作用中的用途，它通過使用所述管子使所述試驗(yàn)化合物和生化系統(tǒng)一起流動(dòng)。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的用途，其中所述相交管的至少一個(gè)的至少一個(gè)截面尺寸0.1-500微米。
94.一種用根據(jù)權(quán)利要求88-93任一所述用途的分析。
95.一種用于檢測(cè)試驗(yàn)化合物對(duì)生化系統(tǒng)的作用的裝置，包括有至少一個(gè)表面，多個(gè)反應(yīng)管組裝在所述表面里。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的裝置，它有至少兩個(gè)橫向管組裝在所述表面里，其中多個(gè)反應(yīng)管的每個(gè)反應(yīng)管與至少兩個(gè)橫向管的第一個(gè)在每個(gè)反應(yīng)管的第一點(diǎn)以流體連接，并在每個(gè)反應(yīng)管里的第二點(diǎn)處以流體連接到第二橫向管上。
97.分析裝置，包括如權(quán)利要求95或權(quán)利要求1所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了用來進(jìn)行高通過量篩選分析的微液體裝置和方法。具體的是,本發(fā)明的裝置和方法可用來篩選大量不同化合物對(duì)各種化學(xué)系統(tǒng),優(yōu)選的是生化系統(tǒng)的作用。該裝置包括一系列管子(110,112),和任選的試劑管(114),它們組裝在基片的表面里。這些管子的至少一種典型地有極小的截面尺寸范圍,如0.1—500微米。該裝置也包括處于且與管子末端流體連接的貯槽(104,106和108)。如圖所示,樣品管(112)用來將多個(gè)不同試驗(yàn)化合物引入裝置。這樣該管子通常與大量分開化合物源連接,從而可單個(gè)地引入樣品管(112)并接著進(jìn)入管(110)。
文檔編號(hào)G01N27/27GK1262629SQ97195954
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1997年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者J·W·帕斯, A·R·克普夫－西爾, L·J·布塞 申請(qǐng)人:卡鉗技術(shù)有限公司