用于制備能夠沿多個預定線條來結合目標樣本的平面波導的外表面的方法以及平面波導的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制備能夠沿多個預定線條來結合目標樣本的平面波導的外表面的方法,以及涉及一種根據(jù)相應獨立權利要求的平面波導。
【背景技術】
[0002]在未涉及波導的遠程技術領域中,金屬表面(比如自然鈦)上的納米結構的圖案是公知的(比如、“Getachew Tizazu et al.Large area nanopatterning ofalkylphosphonate self-assembled monolayers on titanium oxide surfaces byinterferometric photo-lithography,,、Nanoscale, 2011,3, 2511,公開于 2011 年 3 月 23日,http://pubs, rsc.0rg, do1: 10.1039/C0NR00994F)。金屬總體上并不適于形成平面波導。金屬表面的制備不會為平面波導的外表面的制備提供線索。特別地,自然鈦是不適于被應用在平面波導中的材料。
[0003]本發(fā)明的申請的領域是結合事件的檢測。眾所周知的設備通過標記的使用利用捕捉分子來檢測目標樣本的結合事件,其中,當激發(fā)時,標記能夠發(fā)出熒光。例如,熒光標簽可以被用作對目標樣本進行標記的標記。當激發(fā)時,熒光標簽被使得發(fā)出具有特定發(fā)射光譜的熒光。在特定斑處的特定發(fā)射光譜的檢測指示出被標記的目標分子已經(jīng)結合到存在于平面波導的外表面上的相應的特定斑處的特定類型的捕捉分子。用于檢測被標記的目標樣本在文獻“Zeptosens,s protein microarrays:A novel highperformance microarray platform for low abundance protein analysis,,Proteomics2002,2,S.383-393,Wiley-VCH Verlag Gmbh, 69451ffeinheim, Germany 中被描述了。
[0004]用于結合事件的光學檢測的新型設備提供一種有利方式在于:通過直接檢測在捕捉分子處的目標樣本的存在而克服標記的需要。設備包括平面波導,光線通過光耦合器耦合到該平面波導中以使得相干光傳播通過該平面波導,其中,相干光的消逝場沿該平面波導的外表面?zhèn)鞑?。該平面波導的外表面被制備成使得能夠沿多個預定線條結合目標樣本,從而消逝場的光線被沿多個預定線條布置的目標樣本所散射。散射光結構性地在預定檢測位置上干涉以有助于來自于目標樣本的疊加的散射光的可檢測信號。
[0005]這個新型設備通過在沿多個預定線條布置的目標樣本處散射的相干光的疊加來實現(xiàn)高的檢測靈敏度,這個物理現(xiàn)象被稱為“衍射”。散射光例如在預定檢測位置中在強度上結構性地干涉至最大值,這是由于多個預定線條中的線條布置成使得在不同線條上的目標樣本處散射的光線在預定檢測位置中具有在傳播通過平面波導的光線的波長的整數(shù)倍的光路長度上的差異。預定檢測位置相對多個預定線條來布置以滿足結構性干涉的需要。在另外示例中,光線在多個預定線條處衍射以便在平面波導中的預定方向上干涉。
【發(fā)明內容】
[0006]因此,本發(fā)明的目標是提供一種用于制備能夠沿多個預定線條結合目標樣本的平面波導的外表面的方法。本發(fā)明仍然另外目標是提供一種平面波導,其具有能夠沿多個預定線條結合目標樣本的平面波導的制備出的外表面。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實施例是相應的從屬權利要求的主題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明,提供一種用于制備能夠沿多個預定線條結合目標樣本的平面波導的外表面的方法。所述方法包括下列步驟。
[0009]提供一種具有外表面的平面波導,該外表面適于將連接分子的頭部基團附接至該外表面。
[0010]此后,順序地將至少一個多個連接分子施加至所述外表面。至少一個多個連接分子中的每個多個連接分子組裝形成連接分子的個體層,其中從平面波導的外表面開始,個體層被形成為一個在另一個之上。每個連接分子包括至少一個官能團和頭部基團,其中所述頭部基團經(jīng)由靜電相互作用吸收的形成或者通過共價鍵的形成以能夠附接至平面波導的外表面或者附接至連接分子的在前層的官能團。最上層的多個連接分子的官能團結合至對光不穩(wěn)定的保護基團,使得由所述對光不穩(wěn)定的保護基團所保護的每個官能團不能夠附接另外分子的互補官能團。
[0011]隨后,將沿多個預定線條布置的最上層的那些對光不穩(wěn)定的保護基團暴露于預定波長的光線以便將暴露的對光不穩(wěn)定的保護基團從所述官能團移除,從而使這些官能團能夠附接另外分子的互補官能團。
[0012]因此,將暴露的對光不穩(wěn)定的保護基團從官能團的移除限定了能夠附接另外分子的互補官能團的這些官能團的幾何位置。官能團的位置被選擇為多個預定線條。如在介紹性部分描述的,在那些線條上的目標樣本處散射的相干光在預定檢測位置中結構性地干涉。技術上更優(yōu)選的是在多個預定曲線上的布置具有相鄰線條之間的漸減距離。具有鄰線條之間的漸減距離的曲線的布置將衍射光聚焦到預定檢測位置中。多個預定曲線的布置包括一個在另一個之上的一系列多個預定線條的重復布置,以提供另外獨立的焦距(比如,通過使每個后續(xù)的多個預定線條相對于在前的多個預定線條輕微旋轉)。該系列多個預定線條的每個可以具有不同的化學、生物或藥學特性??蛇x的優(yōu)選是布置在直線上以便在平面波導的平面內使光線衍射,其中衍射光在平面波導內的預定方向上干涉。沿多個預定線條布置的那些對光不穩(wěn)定的保護基團的曝光可以利用多種光刻方法(例如接觸模式或遠場光刻法)來全部地(理想地所有對光不穩(wěn)定的保護基團被移除)執(zhí)行或部分地(對光不穩(wěn)定的保護基團的預定部分被移除,比如10%、20% )執(zhí)行,但優(yōu)選地通過近場光刻來執(zhí)行,在近場光刻中,光刻掩膜不與波導接觸但卻在掩膜和波導的外表面之間形成小的間隙(相應地,在與平面波導的外表面附接的連接分子上的對光不穩(wěn)定的保護基團的曝光期間可以被填充有液體的連接分子的暴露的對光不穩(wěn)定的保護基團)。光刻方法中的曝光包括光刻生成工具的使用,比如用于近場接觸模式光刻的彈性體相位掩膜,其在JohnA.Rogers 等人的 Generating ?90nanometer features using near-field contact-modephotophoto-lithography with an elastomeric phase mask,J.Vac.Sc1.Technol.B16 (I), Jan/Feb 1998,59 頁 et seq.中有詳細描述。
[0013]至少一個多個連接分子的順序應用包括以下被描述的兩個優(yōu)選示例。在一種變型中,一個多個連接分子被直接施加到平面波導的外表面,以組裝在單一個體層中。在另一種變型中,第一多個連接分子被施加至外表面并且順序地第二多個連接分子被施加到第一連接分子,以使得它們組裝在一個在另一個之上的正好兩個個體層中。在每個示例中,組裝在連接分子的最上層中的連接分子的官能團結合至對光不穩(wěn)定的保護基團。這可以在應用最上面的多個連接分子之前或之后來實現(xiàn)。最上層,或者換句話說最外層允許光刻掩膜的布置使得最上層可以直接通過其被光刻地照明。
[0014]在本申請的含義中“分子”包括廣泛的含義,但原理上是由化學鍵結合在一起的兩個或多個原子的親和性。原子的類型和數(shù)量并未限制,其中術語分子清晰地包括兩個或多個分子的組合物。術語分子并不限于內部的和內在的分子結合的具體類型以及具體的化學、藥學或物理特性。具體地,大分子和分子組裝被明確地包括在這個術語中(比如聚合物、低核苷酸、核酸、蛋白質、脂質體和縮氨酸)。原理上講,術語分子代表任意合成的或自然穩(wěn)定的多原子親和性。
[0015]應該理解的是,在本發(fā)明的保護范圍中,化學鍵可以由任意其他穩(wěn)定的分子間相互作用的具體組裝來替換,比如本領域技術人員知道的離子相互作用、疏水相互作用、絡合物形成、氫鍵結合、氟相形成等。
[0016]“官能團”在本申請的含義是以下半族(分子的部分)和分子(包括生物分子),針對該半族(分子的部分)和分子(包括生物分子),特定半族或分子、尤其是另外分子的互補官能團可以結合至其。例如,連接分子包括至少一個官能團。官能團的示例是普通的官能團,比如氨基、羧酸、羧酸醋、硫醋、羥基、氫硫基、硼酸、炔、疊氮基、環(huán)辛炔、馬來酰亞胺(maleinimido)、碘乙酰、乙醛、酮類、輕氨基、氰基、磺酸的組。其他示例是雙官能組,比如鄰二醇、芳香烴鄰二醛或者阿爾法琉基氨基烷烴(比如N終端半胱氨酸)和有機或縮氨酸金屬螯合物,比如三乙酸腈(NTA),或者形成具有“Ni2+”的穩(wěn)定復合物的聚乙烯組氨酸,單鏈DNA,抗生蛋白鏈菌素,生物素,受體或其配位體。官能團的進一步實施例是“標簽”,所述“標簽”由酶來識別以在標簽和互補“標簽”之間形成共價鍵。示例為捕捉標簽,夾持標簽以及分檢酶標簽。
[0017]多個連接分子的一些官能團和另外分子的互補官能團的多個相互作用也被包括在內。多個相互作用可以是共價的和非共價的,并且還包括疏水相互作用,這意味著術語官能團還包括能夠與另外分子的疏水實體相互作用的疏水半族。
[0018]因此,會導致另外分子的固定的官能團和互補官能團的所有類型的相互作用被包括在內。
[0019]“具有互補官能團的另外分子”在本申請中的含義是捕捉分子、改性捕捉分子或者包括應用的另外多個連接分子的頭部基團的連接分子?;パa官能團能夠與連接分子的官能團發(fā)生反應或者相互影響。
[0020]“互補官能團”在本申請中的含義是半族(分子的部分),分子或者生物分子,特定分子可以結合至其。例如,另外分子的互補官能團是連接分子的頭部基團以及能夠結合至在前層的連接分子的官能團的捕捉分子的一部分。例如,互補的單鏈DNA可以由氫鍵結合來形成雙螺旋以執(zhí)行正交耦合化學。另外選項是通過使用蛋白質配位體相互作用來形成穩(wěn)定的非共價鍵?;パa官能團的示例是普通的官能團,比如氨基、羧基、輕基、巰基、磺酸、有機或縮氨酸金屬螯合吸收劑(比如三乙酸腈(NTA),