生物分子檢測的測試條設(shè)計(jì)的制作方法
【專利說明】生物分子檢測的測試條設(shè)計(jì)
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年7月30日提交的美國臨時(shí)申請序列號61/677, 368的權(quán)益，這 個臨時(shí)申請?zhí)卮艘匀囊玫姆绞讲⑷搿?br>【背景技術(shù)】
[0003] 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA)是基于實(shí)驗(yàn)室的體外診斷（IVD)工具和臨床黃金標(biāo) 準(zhǔn)，其檢測生物樣本中如抗原或抗體的靶蛋白的存在。這種檢測方法可以提供定量或定性 結(jié)果。這種方法高度靈敏，但需要重大的資本設(shè)備和受過培訓(xùn)的技術(shù)人員來操作，因?yàn)槠渫?常需要多個處理步驟。ELISA因此不可便攜并且花費(fèi)大量時(shí)間來產(chǎn)生結(jié)果。這些限制集合 起來要求新的IVD技術(shù)，這些新技術(shù)允許更便宜、更高頻率并且更靈敏的診斷來改進(jìn)臨床 診斷的成本效益和治療結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的許多實(shí)施方案涉及一種用于生物分子檢測的半導(dǎo)體電子無標(biāo)記試驗(yàn) (SemiconductorElectronicLabel-FreeAssay;SELFA)測試條裝置，其包括：（a)基板， 其包括多個電極；(b)多個電子傳感器，如場效應(yīng)晶體管（FET)傳感器或納米線場效應(yīng)晶體 管（nwFET)傳感器，其在基板上集成或組裝并且連接至電極；以及（c)微流體組件，其安置 在基板上并且適于與電子傳感器流體連通。
[0005] 在一個實(shí)施方案中，微流體組件包括傳感臂。在一個實(shí)施方案中，微流體組件進(jìn)一 步包括在傳感臂上游的緩沖液池。在一個實(shí)施方案中，傳感臂包括樣品池、在樣品池下游的 樣品過濾模塊以及在樣品過濾模塊下游的樣品傳感區(qū)域。樣品傳感區(qū)域可以適于與電子傳 感器中的至少一者流體連通。
[0006] 在一個實(shí)施方案中，微流體組件進(jìn)一步包括控制臂。在一個實(shí)施方案中，控制臂連 接至在傳感臂上游的相同緩沖液池。在另一個實(shí)施方案中，控制臂連接至獨(dú)立的緩沖液池。 在一個實(shí)施方案中，控制臂包括任選的控制池、在任選的控制池下游的控制過濾模塊以及 在控制過濾模塊下游的控制傳感區(qū)域?？刂苽鞲袇^(qū)域可以適于與電子傳感器中的至少一者 流體連通。
[0007] 在一個實(shí)施方案中，緩沖液池包含至少一種緩沖液。緩沖液的離子強(qiáng)度可以例如 小于200mM，或小于100mM，或小于50mM，或小于20mM。緩沖液可以從緩沖液池釋放至傳感 臂和/或控制臂中以接觸電子傳感器。
[0008] 適于從生物樣品過濾細(xì)胞/碎片的任何過濾模塊可以用作樣品過濾模塊。在一個 實(shí)施方案中，樣品過濾模塊是慣性過濾模塊。慣性過濾模塊可以包括例如尺寸大于待過濾 的細(xì)胞/碎片的通道。慣性過濾模塊可以包括例如擴(kuò)大的微通道。慣性過濾模塊可以包括 例如（i)聚焦的微通道，其尺寸小于上游通道以提供慣性升力；（ii)擴(kuò)大的微通道，其在聚 焦的微通道下游用于指引細(xì)胞/碎片沿著擴(kuò)大的通道壁經(jīng)受所述慣性升力；以及（iii)收 集模塊，其在擴(kuò)大的微通道下游用于使細(xì)胞/碎片繞道進(jìn)入一個或多個旁通道中，同時(shí)允 許其余生物樣品流過并進(jìn)入傳感區(qū)域。
[0009] 適于從生物樣品過濾細(xì)胞/碎片的任何過濾模塊可以用作控制過濾模塊。在一個 實(shí)施方案中，控制過濾模塊也是慣性過濾模塊。
[0010] 在一個實(shí)施方案中，微流體組件進(jìn)一步包括至少一個廢液池。廢液池可以連接至 傳感臂和/或控制臂。一個實(shí)施方案包括在樣品傳感區(qū)域下游的第一廢液池和在控制傳感 區(qū)域下游的第二廢液池。另一個實(shí)施方案包括在樣品傳感區(qū)域與控制傳感區(qū)域下游的單個 廢液池。
[0011] 在一個實(shí)施方案中，微流體組件進(jìn)一步包括至少一個參考池。參考池可以連接至 傳感臂和/或控制臂。一個實(shí)施方案包括在樣品傳感區(qū)域上游的第一參考池和在控制傳感 區(qū)域上游的第二參考池。另一個實(shí)施方案包括在樣品傳感區(qū)域與控制傳感區(qū)域上游的單個 參考池。參考池可以例如放置在傳感臂和/或控制臂的過濾模塊下游。參考池可以包含例 如已知濃度的至少一種參考溶液。
[0012] 在一個實(shí)施方案中，微流體組件進(jìn)一步包括毛細(xì)泵。
[0013] 在一個實(shí)施方案中，測試條裝置的基板包含至少一種聚合物材料。在另一個實(shí)施 方案中，基板包含至少一種半導(dǎo)體材料。
[0014] 在一個實(shí)施方案中，電子傳感器中的至少一者在基板上集成。在另一個實(shí)施方案 中，電子傳感器中的至少一者是在基板上組裝的芯片的一部分。測試條裝置可以包括在基 板上集成或組裝的至少2個、至少4個、至少6個、至少12個或至少48個電子傳感器。
[0015] 在一個實(shí)施方案中，測試條裝置進(jìn)一步包括在基板頂上的鈍化層和安置在上面并 且在微流體通道下面的電子傳感器。鈍化層可能僅暴露內(nèi)部的傳感納米線區(qū)域和邊緣處的 電襯墊。
[0016] 在一個實(shí)施方案中，電子傳感器中的至少一者是包括T形結(jié)構(gòu)的nwFET傳感器，這 種T形結(jié)構(gòu)包括橫向納米線FET放大器和連接至橫向納米線FET放大器的縱向傳感納米 線。橫向納米線FET放大器可以具有連接至源極電極的第一末端和連接至漏極電極的第二 末端?？v向傳感納米線可以具有連接至橫向納米線FET放大器以形成節(jié)點(diǎn)的第一末端和連 接至基極電極的第二末端。
[0017] 在一個實(shí)施方案中，傳感納米線的第一末端以介于約10°與170°之間、40°與 140°之間或70°與110°之間的角連接至納米線FET放大器以形成節(jié)點(diǎn)。傳感線與納米線 FET放大器之間的角可以約為小于約或大于約10°、40°、70°、80°、90°、110°、140° 或170°。在另一個實(shí)施方案中，傳感納米線基本上與納米線FET放大器正交。在一個實(shí)施 方案中，傳感納米線與納米線FET放大器形成銳角或鈍角。本文所提及的角可以是在傳感 納米線與納米線FET放大器之間形成的兩個角之一。兩個角可能互為補(bǔ)角，以使得第一角 與第二角的和為180°?；蛘撸瑑蓚€角可能不互為補(bǔ)角。兩個角可以相等或不相等。舉例來 說，兩個角都可以為約45°，或一個角可以為約45°并且另一個可以為約90°。
[0018] 在一個實(shí)施方案中，傳感納米線和納米線FET放大器具有大約相同的尺寸。在 另一個實(shí)施方案中，傳感納米線和納米線FET放大器的寬度獨(dú)立地各自處于約IOnm至約 3000nm的范圍內(nèi)，或處于約50nm至約1000 nm的范圍內(nèi)，或處于約IOOnm至約500nm的范圍 內(nèi)。
[0019] 在一個實(shí)施方案中，nwFET傳感器進(jìn)一步包括具有第一末端和第二末端的第二傳 感納米線，其中第二傳感納米線的第一末端連接至納米線FET放大器以形成節(jié)點(diǎn)，并且第 二傳感納米線的第二末端連接至第二基極電極。在一個實(shí)施方案中，第一傳感納米線和第 二傳感納米線在相同節(jié)點(diǎn)處連接至納米線FET放大器。
[0020] 在一個實(shí)施方案中，nwFET傳感器進(jìn)一步包括具有第一末端和第二末端的第三傳 感納米線，其中第三傳感納米線的第一末端連接至納米線FET放大器以形成節(jié)點(diǎn)，并且第 三傳感納米線的第二末端連接至第三基極電極。
[0021] 在一個實(shí)施方案中，nwFET傳感器可以經(jīng)由鈍化與周圍環(huán)境隔絕，但傳感納米線表 面和任選的在連接傳感納米線與納米線FET放大器的節(jié)點(diǎn)處和節(jié)點(diǎn)附近的表面除外。
[0022] 在一個實(shí)施方案中，傳感納米線表面和任選的在連接所述傳感納米線與納米線 FET放大器的節(jié)點(diǎn)處和節(jié)點(diǎn)附近的表面用多個固定的受體進(jìn)行衍生處理。固定的受體可以 包含游離氨基、游離羧基、游離羥基或其組合。
[0023] 在一個實(shí)施方案中，傳感納米線表面和任選的在連接所述傳感納米線與納米線 FET放大器的節(jié)點(diǎn)處和節(jié)點(diǎn)附近的表面包含固定在上面的適于結(jié)合至生物標(biāo)志物的受體。 可以靶向適用于臨床診斷應(yīng)用的任何生物標(biāo)志物。
[0024] 在一個實(shí)施方案中，受體可以結(jié)合至與骨髓移植中的免疫調(diào)節(jié)和抑制相關(guān)的生 物標(biāo)志物，如⑶4、⑶14、⑶25、叉頭框蛋白P3(FoxP3)、顆粒酶B、核因子KB激酶亞單位 0 的抑制劑（IKK0)、干擾素a(IFN-a)、IFN-y、白介素 2(IL_2)、IL-4、IL-6、IL-10、 11-12、11-17、單核細(xì)胞趨化蛋白1(1?^-1)、髓性分化初級應(yīng)答基因88(1^088)、核因子KB(NFkB)、穿孔素、含TIR結(jié)構(gòu)域接頭誘導(dǎo)干擾素0 (TRIF)、toll樣受體4 (TLR4)、轉(zhuǎn)化 生長因子MTGF-0)以及腫瘤壞死因子a(TNF-a)。
[0025] 在另一個實(shí)施方案中，受體可以結(jié)合至與骨髓細(xì)胞的同種異體排斥中的先天免疫 相關(guān)的生物標(biāo)志物，如FoxP3、熱休克蛋白（HSP)、高迀移率族1框1蛋白（HMGBl)、透明質(zhì)酸 (hyaluronan)、I型IFN、IFN-a、IFN-0、IFN-y、干擾素y誘導(dǎo)的蛋白IO(IP-IO)、具有 三十四肽重復(fù)的干擾素誘導(dǎo)蛋白I(Ifitl)、Ifit2、IL-l0、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、 IL-17、IL-21、IL-23、MCP-1、MyD88、活化后調(diào)控的正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子（RANTES)、 TLR4、TRIF以及TNF-a。
[0026] 在另一個實(shí)施方案中，受體可以結(jié)合至與骨骼肌