供在層析中使用的分離介質的製作方法

2023-04-23 13:17:31 1

專利名稱：供在層析中使用的分離介質的製作方法
供在層析中使用的分離介質本發明針對用於層析，尤其是用於生物分子的凝膠電泳的設備的領域。層析，尤其是生物分子的電泳通常發生在凝膠狀基片介質中，在大多 數情況下，凝膠狀基片介質例如是通過將水介質中的丙烯和雙丙烯進行聚 合且未發生分離的很短時間內"現場"製成的。然而，尤其對於凝膠電泳而言，層析的結果有時由於分離介質的非結 構性質而缺乏可靠性。在分析期間，物質往往不能表現成定義明確的波段， 而是有"突出部分"和"邊緣"，這些"突出部分"和"邊緣"降低了分析 精確度，尤其在將要對例如在等電位點或重量中只有很小差別的數個生物 分子進行分離時。因此，本發明的目的是提供一種分離介質，其能夠對生物分子進行更 可靠地層析。這一目的是通過根據本發明權利要求1所述的分離介質解決的。因此， 本發明提供了 一種供在層析中使用，尤其供在凝膠電泳中使用的分離介質， 其中分離介質基本上為兩維材料，其至少部分具有這樣的結構，使得在優 選流動方向上的流動速率要比垂直於所述優選流動方向的大。通過使用這樣的分離介質，對於大部分應用而言能夠實現至少一個如 下優點-層析更易於控制，因此層析的可靠性得到增強。 -能夠減少層析所需要的材料量並且提高解析度。-被分離物種的位置得到更好的界定。因此，諸如CCD照相機等像 素化電光系統的讀出變得更好的界定。換言之，層析介質中的體素 (=體積像素)與照相機傳感器上的像素相互關聯。 術語"兩維材料"尤其是指和/或包括分離介質在一維中的厚度與在其 它維度中的任一相比> 0%且《35%。4根據本發明的一個實施例，分離介質為多孔和/或彈性材料。術語"多孔材料"尤其是指和/或包括材料的類型為可透過的以供進行 材料流動或材料擴散，使得與待分離材料進行的交互作用對於不同物種而 言是具體物種給出的不同流動速率。根據本發明的一個實施例，多孔材料可以為聚合物凝膠狀結構，使得 聚合物鏈在諸如水的液體中膨脹，並在聚合物鏈之間留有空間或孔以允許 材料遷移。根據本發明的一個實施例，聚合物的交聯密度及其與液體的物 理作用的組合在這種情況下確定了孔的大小。根據本發明的一個實施例，多孔材料為預先結構化的聚合物或無機材 料，該材料的孔藉助於光刻來確定。根據本發明的一個實施例，多孔材料為具有諸如聚合物小球的結構的 裝配，該結構彼此緊密接觸使得孔的大小得以通過該結構的形狀和大小來 確定。術語"流動速率"尤其是指和/或包括遷移速率，例如用m/s表示，物 種以該遷移速率穿過多孔介質。應當注意的是，這可以是指和/或包括各種 原因的遷移，例如由流動液體(洗脫劑)(通過毛細力填充介質)的水動力， 或者由在壓力下經由膜泵出液體引起的物種遷移。在本發明的意義上，術語"流動速率"尤其是指和/或包括(至少對於) 生物物種在分離介質中穿行的速率，用ms"表示。對於本發明內的大多數應用而言， 一種測量和/或獲得平均流動速率 (或者對於被分析物中最快流動部分的速率)的方法可藉助於示蹤染料， 例如有機螢光染料來獲得。這種染料可等量地加入到凝膠或者可以是生物 樣品中的一部分。例如，該染料可摻入DNA樣品。染料的流動對於大多數 應用而言可通過如下不同方式進行記錄-通過眼睛和標尺；這僅僅通過測量染料穿行典型距離例如lcm花費 的時間來提供一種易於實現流動速率的指示。這尤其適合於測量在 設備的優選方向上的流動速率。 -通過例如具有目鏡下的距離指示的顯微鏡。這便於測量在非優選方 向上的流動速率，以測量前向和側向流動的比率。簡單的實驗將可 看出染料是否已通過通道之間的屏障。-通過CCD照相機。這當然是最方便的方法，這是因為它是可自動運行的數位化方法。 在文獻中描述了各種示蹤染料。舉例如溴酚藍、溴酚藍鈉鹽和溴甲酚綠。在一些應用中，它還易於測量在優選流動方向和垂直於它的方向之間 的流動速率，使得還可應用兩種(或更多種)不同的測試液體。如果例如 對於流動而言在第一通道中加入紅色染料而在相鄰通道中加入綠色染料， 則人們能夠測量混合這兩種液體(觀察到黃色區域)所花費的時間(或者 已知優選方向上的流動速率時的橫向距離)。同樣的原則還可應用於使用相 應於第二流動中猝滅粒子的螢光團。根據本發明的一個實施例，流動至少部分是由電場的存在而引起的， 電場由於物種表面的電荷而強迫物種流動(電泳)。在這種情況下，物種將 在靜態液體內流動。同樣能夠想到效應的組合併且該組合在本發明的範圍 內。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比垂直所述優選流 動方向的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比垂直所述優選流 動方向的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比垂直所述優選流 動方向的大。根據本發明的一個實施例，分離介質基本上為兩維材料，其至少部分 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的>60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85°且《95°角度的任何方向上的大。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85°且《95°角度的任何方向上的大>2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大^2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》2倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60°/。且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大》2倍且《10000倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的>70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大》2倍且《10000倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流動方向呈》25。且《155。角度的任何方向上的大》2倍且《10000倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85°且《95°角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大^4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80°/。且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大^4倍且《100倍。豐艮據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流動方向呈^25。且《155。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》25。且《155。角度的任何方向上的大》4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》25。且《155。角度的任何方向上的大^4倍且《100倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的〉60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70°/。且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》85。且《95。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的>70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈^75。且《105。角度的任何方向上的大^10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》70%且《100%中具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流動方向呈》55。且《125。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈^55。且《125。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》60%且《100°/。中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》25。且《155。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的>70%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈^25。且《155。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質在其總面積的》80%且《100%中 具有這樣的結構，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流 動方向呈》25。且《155。角度的任何方向上的大》10倍且《50倍。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述 優選流動方向呈》85°且《95°角度的方向上交替提供具有》10%且《99%的高孔隙率的面積和域具有》0°/。且《60%的低孔隙率的面積。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述 優選流動方向呈》75°且《105°角度的方向上交替提供具有》10%且《99%的高孔隙率的面積和/或具有>0%且《60%的低孔隙率的面積。在本發明的意義上，術語"孔隙率"尤其是指和/或包括材料中所有孔 或空隙的體積與整個體積的比率。換言之，孔隙率為材料的非固體體積與 總體積的比例。在本發明的意義上，孔隙率尤其為在0%到100%之間的分 數。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述 優選流動方向呈》85°且《95°角度的方向上交替提供具有》40%且《99%的高孔隙率的面積和/或具有》5%且《40%的低孔隙率的面積。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述 優選流動方向呈》85°且《95。角度的方向上交替提供具有》60%且《99°/。的高孔隙率的面積和域具有》10%且《30%的低孔隙率的面積。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述優選流動方向呈>75°且《105°角度的方向上交替提供具有》40%且《99% 的高孔隙率的面積和/或具有》5%且《40%的低孔隙率的面積。根據本發明的一個實施例，分離介質具有這樣的結構，使得在與所述 優選流動方向呈》75°且《105°角度的方向上交替提供具有》609/。且《99% 的高孔隙率的面積和域具有》10%且《30%的低孔隙率的面積。根據本發明的一個實施例，具有高孔隙率的面積形成基本上平行的通 道和/或具有低孔隙率的面積形成隔壁。根據本發明的一個實施例，通道的寬度為》l^im且《1000^m。根據本 發明的一個實施例，通道的寬度為》10^im且《500Kim。根據本發明的一個 實施例，通道的寬度為》50Mm且《20(^m。根據本發明的一個實施例，通道的高度為》0.5^mi且《500Min。根據本 發明的一個實施例，通道的寬度為》2拜且《250pm。根據本發明的一個 實施例，通道的寬度為》5Mm且《100^im。根據本發明的一個實施例，通道在橫截面視圖中具有矩形剖面。應當注意到的是，在通道在橫截面視圖中具有非矩形和/或基本上不是 矩形的剖面的情況下，術語"寬度"和"高度"尤其是指或包括通道的最 大寬度和高度。根據本發明的一個實施例，通道在橫截面視圖中具有三角形剖面，根 據本發明的一個實施例，通道在在橫截面視圖中具有錐形剖面，根據本發 明的一個實施例，通道在在橫截面視圖中具有梯形剖面。根據本發明的一個實施例，隔壁的厚度為》100nm且《200拜。根據 本發明的一個實施例，隔壁的厚度為》lMm且《100nm。根據本發明的一 個實施例，隔壁的厚度為》l(Him且《50Mm。根據本發明的一個實施例，分離介質在沿與優選流動方向呈>85°且《 95。角度的橫截面視圖中每mm的通道數為》2且《500。根據本發明的一個實施例，分離介質在沿與優選流動方向呈^85。且《 95。角度的橫截面視圖中每mm的通道數為^4且《300。根據本發明的一個實施例，分離介質在沿與優選流動方向呈^85。且《 95。角度的橫截面視圖中每mm的通道數為》5且《200。根據本發明的一個實施例，分離介質包括聚丙烯材料。根據本發明的一個實施例，分離介質包括由至少一個丙烯酸單體和至 少一個多官能丙烯酸單體的聚合反應製成的聚丙烯材料。根據一個實施例單體選自一個範圍，使得由其形成的聚合物易於吸收 水以便形成膨脹介質。根據本發明的一個實施例，丙烯酸單體選自下列各項組成的組丙烯 醯胺、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸卡必酯或它們的混合物。根據本發明的一個實施例，多官能丙烯酸單體為雙丙烯和/或三丙烯和 /或四丙烯和/或五丙烯單體。根據本發明的一個實施例，多官能丙烯酸單體選自下列各項組成的組 雙丙烯醯胺、三丙二醇、二丙烯酸酯、季戊四醇、三丙烯酸酯或它們的混 合物。根據本發明的一個實施例，在具有低孔隙率的面積中的交聯密度為》0.05且《1和/或在具有高孔隙率的面積中的交聯密度為》0.0001且《0.5。在本發明的意義上，術語"交聯密度"尤其是指或包括如下的定義 交聯密度&在這裡定義為&二y^，其中X為多官能單體的摩爾分數而L為直鏈(=非多官能)形成單體的摩爾分數。在線型聚合物中&=0，在完全交聯體系中^"。根據本發明的一個實施例中，分離介質包括線型聚合物，並且凝膠的 形成由於聚合物鏈之間的二次作用而被物理交聯所增強。像瓊脂糖這樣的 天然聚合物表明了這種性能並且因此通常用於凝膠化材料。在這種情況下， 網格大小或孔的大小更易於通過聚合物在其緩衝溶液中的濃縮來確定。根據本發明的一個實施例，分離介質包括預先結構化的聚合物或無機 材料，該材料的孔是藉助於光刻來確定的。根據本發明的一個實施例，分離介質包括具有諸如聚合物小球的結構 的裝配，該結構彼此緊密接觸使得孔的大小得以通過該結構的形狀和大小 來確定。根據本發明的一個實施例，小球的內徑為》0.2nm且《10^m，根據本 發明的一個實施例，小球的內徑為》0.5jim且《5^m。12根據本發明的一個實施例，小球的表面進行這樣的修改，使得在生物 分子之間發生特殊的交互作用並且在這一具體的交互作用上發生分離。在 本說明書的意義上，術語生物分子包括適於層析並至少部分具有生物學特 性的物質或基於生物物質製造的物質。該術語並不局限於在化學領域通常 給出的定義中的分子。此外，本發明還可應用於化學物質。根據本發明的一個實施例，提供具有高孔隙率的面積作為互連的儲液 器(Wdl)。在本發明的意義上，術語"儲液器"尤其是指和/或包括這樣的 面積，其中被分離材料組分在這裡濃縮自己的概率高於它周圍的面積。根據本發明的一個實施例，儲液器具有》lnm且《200pm的平均寬度， 根據一個實施例具有》l(Him且《100Mm的平均寬度，根據一個實施例具有 》20pm且《50jim的平均寬度。根據本發明的一個實施例，儲液器具有》lMm且《200Mm的平均寬度， 根據一個實施例具有》10拜且《100拜的平均寬度，根據一個實施例具有 》20拜且《50nm的平均寬度。本發明還涉及一種用於生產根據本發明的分離介質的方法，包括如下 步驟a) 提供至少一種單體物質b) 使單體物質能夠在規定區域發生聚合，以便獲得具有這樣結構的 材料，使得在優選流動方向上的流動速率要比在與所述優選流動 方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的流動速率大》2倍。根據本發明的一個實施例，步驟a)中的單體選自包括以下各項的組 丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯醯 胺及其混合物。根據本發明的一個實施例，聚合的實現包括uv引發。uv引發是通過存在少量(<6重量°/。；優選0.01-3重量°/。；更優選介於0.1-1.5重量％之 間)光引發劑來激活的。本發明還涉及一種包括如上所述的分離介質的設備。根據本發明的一個實施例，該設備具有至少一個另外的玻璃基片。根據本發明的一個實施例，該玻璃基片具有電極。根據本發明的一個實施例，該設備包括至少一個蓋玻片，其中根據本13發明的一個實施例該至少一個蓋玻片具有電極。根據本發明的一個實施例，該設備還包括具有至少一個蓋玻片的至少一個彈性層，其中該彈性層用於補償分離介質的儲液器高度的公差。根據本發明的一個實施例，該彈性層包括一種選自下列各項組成的組的材料有機聚合物、矽聚合物或它們的混合物。根據本發明的一個實施例，該設備還包括CCD照相機。 根據本發明的一個實施例，分離介質包括儲液器，其中該儲液器在水平間距和垂直間距之間的比率方面一定程度上對應於諸如電荷耦合器件(CCD)照相機的自動化分析儀的形狀。CCD照相機是用於記錄圖像的傳 感器，其由包含連接或耦合的電容器(像素)陣列的集成電路構成。在外 部電路的控制下，每個電容器都可將它的電荷轉移給它相鄰的一個或其它 電容器，從而最終提供有關最初為每個像素充電的光強的信息。電容器陣 列形成例如1280x1024像素的矩陣，其在一個周期內排列為水平行為ph且 垂直列為pv。優選地，通道中儲液器的位置是這樣的，使得若通道的周期 性為Pv，則儲液器的周期性由下式給出(等式l)這樣，儲液器的位置對應於CCD照相機中像素的位置。在具體情況下， A-A且A-A。在這種情況下，分離設備中的體素以1:1與照相機的像素 匹配。但是，只要滿足等式l， A^A且A^A也是可能的。在後面的情況 下，體素藉助於透鏡系統與像素相關聯。根據本發明的分離介質、方法和/或設備可以用於各種各樣的系統和/ 或應用中，其中包括如下各項中的一個或多個-用於分子診斷的生物傳感器-對在諸如血液或唾液的複雜生物混合物中的蛋白質和核酸進行快速靈敏的檢測 -用於化學、製藥或分子生物學的高通量篩選設備 -例如用於在例如犯罪學中的DNA或蛋白質測試設備、用於(在醫院中)現場測試的測試設備、用於在中央實驗室或在科學研究中進行診斷的測試設備-用於對心臟病、感染性疾病和腫瘤學的DNA或蛋白質診斷，食品，以及環境診斷的工具 -用於組合化學的工具 -分析設備上面提及的部件，以及權利要求保護的部件和根據本發明要在所述實 施例中使用的部件關於它們的大小、形狀、材料選擇和技術構思並不受任 何具體例外，這樣能夠在沒有限制的情況下應用相關領域中公知的選擇標 準。


本發明目的的附加細節、特性、特徵和優點公開在子權利要求、附圖 以及相應附圖和實例的說明書中，相應附圖和實例以舉例方式說明根據本 發明的分離介質以及設備的幾個優選實施例。圖1示出了在注射待層析樣品之前根據本發明第一實施例的分離介質 的非常示意性頂視圖；圖2示出了在執行一次電泳步驟之後圖1的分離介質的非常示意性頂 視圖；圖3示出了在執行另一次電泳步驟之後圖1和圖2的分離介質的非常 示意性頂視圖；圖4示出了根據本發明第二實施例的分離介質的非常示意性圖案頂視圖；圖5示出了使用根據本發明一個實施例的分離介質的設備的非常示意 性圖案頂視圖，其中該設備還包括蓋玻片和彈性層。圖1示出了在注射待層析樣品之前根據本發明第一實施例的分離介質 1的非常示意性頂視圖。分離介質1包括具有高孔隙率的面積10，其大 約以通道形式提供；具有低孔隙率的面積20，其大約以隔壁形式提供。然 後將待層析樣品注射到用"x"標記的位置附近的分離介質中。應當注意到 的是，此實施例僅是舉例說明性的，並且通道和隔壁的數目對於大多數實 施例而言將相當高。圖2示出了在執行一次電泳步驟之後圖1的分離介質的非常示意性頂 視圖。可以看出，樣品中不同設置的生物分子在通道10的"入口"之前理 想情況下都靠右排列。圖3示出了在執行另一次電泳步驟之後圖1和圖2的分離介質的非常 示意性頂視圖。在圖3中，可以看出， 一旦進入特定通道的生物分子受限 於該同一通道，因此電泳的可靠性得到極大提高。圖4示出了根據本發明第二實施例的分離介質l'的非常示意性圖案頂 視圖。在該實施例中，具有高孔隙率的面積10'是以互連的儲液器形式提供 的。當執行如圖3所示的電泳時，生物分子最終將更有可能終止於儲液器， 即在分離介質內規定的側向位置。理想情況下，儲液器的間距等於CCD照 相機的間距，因而能夠捕獲到分離介質的圖片並對其進行自動分析。圖5示出了使用根據本發明一個實施例的分離介質的設備l'的非常示 意性圖案頂視圖，其中該設備還包括蓋玻片100和彈性層110。彈性層用於 補償儲液器20的公差，從而進一步減少在通道10之間的流動。舉例I本發明還通過下面的例子1來進行說明，例子1僅以舉例方式說明制 造根據本發明的一個實施例的分離介質。在玻璃基片上，施加一層固態的50mhi厚膜的具有光引發劑的多官能 環氧樹脂。非常適於我們目的的環氧材料的例子是從MicroChem Inc.購買 的名叫SU-8的環氧材料。SU-8基本上是一種負性、環氧型、近UV光刻 膠，它基於最初已經開發出的EPONSU-8環氧樹脂(來自Shell Chemical)， 並由IBM取得專利權(美國專利No,4882245 (1989)和其它)。該玻璃板 用水/表面活性劑進行清潔。50Mm的環氧樹脂膜是通過以3000 rpm的旋轉 速度，將SU-8 50 (MicroChemlnc.;由供應商溶解掉環氧化物並調整粘度) 旋塗長達30s來實現的。剩餘的溶劑通過在95。C進行15分鐘的軟烤來去除，並且樣品在室溫下 暴露於來自光刻機的165mJ.cm-2 UY光。掩模中的開放面積確定出將在哪 裡形成通道的隔壁(負性抗蝕劑)。在UV暴露之後，在95。C進行15分鐘 的後烤。通過用丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)進行5分鐘的衝洗去除未暴露的 面積。PGMEA隨後通過用2-丙醇進行1分鐘的衝洗來去除。舉例II在此例子中，使用如上描述的具有彈性層的蓋玻片。 玻璃板具有用於用分離介質填充通道並用被分析物加載的洞。為了有 效地將玻璃板粘結到隔壁和構造面積，用薄膜SU-8進行覆蓋，薄膜SU-8 是通過以2000 rpm的旋轉速度，將SU-8旋塗長達一分鐘來獲得的。該玻 璃板用SU-8平面進行加壓(5000N.m-2)，並用UV光GOOmJ.cm-2)進行 暴露，從而在壓力下保持整體布置，其中SU-8平面在150'C的溫度下與隔 壁接觸，遠高於未處治材料的軟化點。更佳的觸點粘結是通過將少量的雙 酚A的縮水甘油醚添加到SU-8來獲得的，這樣使得將其在粘結到SU-8的 隔壁前SU-8能有更佳的流動。上面詳細實施例中的部件和特徵的特定組合僅僅是舉例說明性的；還 可以清楚地預見到本專利/申請和以引用方式併入本文中的專利/申請中的 這些教導和其它教導的互換和替代。本領域普通技術人員應當認識到，在 不脫離要求權利保護的本發明的精神和保護範圍的情況下，本領域普通技 術人員能夠想到本文描述內容的變更、修改及其它實現方案。因此，前面 的說明書僅僅通過舉例說明的方式且並不旨在作為限制。本發明的保護範 圍由權利要求書及其等價內容進行限定。此外，說明書和權利要求書中使 用的參考標記並不限制要求權利保護的本發明的範圍。
權利要求
1、一種供在層析尤其是凝膠電泳中使用的分離介質，其中，所述分離介質基本上為兩維材料，其具有的結構使得優選流動方向上的流動速率要比垂直於所述優選流動方向的大。
2、 根據權利要求1所述的分離介質，其中，所述分離介質具有的結構使得在與所述優選流動方向呈》85°且《95°的方向上交替提供具有》10% 且《99%的高孔隙率的面積和具有》0%且《60%的低孔隙率的面積。
3、 根據權利要求1或2所述的分離介質，其中，所述具有高孔隙率的 面積形成基本上平行的通道，並且/或者，所述具有低孔隙率的面積沿著所 述通道形成隔壁。
4、 根據權利要求1至3中任一項所述的分離介質，其中，所述通道的 寬度》lpm且《100(Him。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述的分離介質，其中，所述隔壁的 厚度》100nm且《200miti。
6、 根據權利要求1至5中任一項所述的分離介質，其中，分離介質在 沿著與所述優選流動方向呈》85。且《95。角度的橫截面視圖中每mm的通 道數為》10且《500。
7、 根據權利要求1至6中任一項所述的分離介質，其中，所述分離介 質包括聚丙烯酸材料。
8、 一種包括根據權利要求1至7中任一項所述的分離介質的設備，其 中，所述具有低孔隙率的面積中的交聯密度為》0.05且《1，並且/或者， 所述具有高孔隙率的面積中的交聯密度為》0.0001且《0.5。
9、 一種用於製備根據權利要求1至8中任一項所述的分離介質的方法，包括如下步驟a) 提供至少一種單體物質，b) 使所述單體物質在規定區域中發生聚合，從而獲得具有以下結構的材料，該結構使得優選流動方向上的流動速率要比與所述優選流動方向呈》75。且《105。角度的任何方向上的大^2倍。
10、 一種系統，其包括根據權利要求1至8中任一項所述的分離介質 和/或根據權利要求9製成的分離介質，並且用在一項或多項以下應用中-用於分子診斷的生物傳感器-對在諸如血液或唾液之類的複雜生物混合物中的蛋白質和核酸進行快速靈敏的檢測 -用於化學、製藥或分子生物學的高通量篩選設備 -例如用於在例如犯罪學中的DNA或蛋白質測試設備、用於(在醫院中)現場測試的測試設備、用於在中央實驗室或在科學研究中進行診斷的測試設備 -用於對心臟病、感染性疾病和腫瘤學的DNA或蛋白質診斷，食品，以及環境診斷的工具 -用於組合化學的工具 -分析設備。
全文摘要
本發明涉及一種用於層析的分離介質，其具有如下結構在一個預選方向上的流動速率要比垂直於該方向的大。
文檔編號B01D15/20GK101325993SQ200680046486
公開日2008年12月17日 申請日期2006年11月28日 優先權日2005年12月12日
發明者D·J·布勒爾, E·佩特斯, R·庫爾特, R·彭特曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司