專(zhuān)利名稱(chēng)：納米接觸印刷的制作方法
納米接觸印刷 發(fā)明背景近年來(lái)，有相當(dāng)多的努力旨在理解納米級(jí)的新現(xiàn)象，已經(jīng)制造和表征 了各種納米結(jié)構(gòu)的新材料。剛剛開(kāi)始設(shè)計(jì)具有誘人性質(zhì)的新器件。對(duì)于將 改變我們生活的新一代廉價(jià)的和創(chuàng)新的工具的期望極高。將新一套期望和 不期望的性質(zhì)與全新一族材料和制造方法組合到一起將能夠得到我們就 在十年前甚至不可能想像的器件。金屬納米顆粒以及半導(dǎo)體量子點(diǎn)的庫(kù)侖 阻塞、來(lái)自半導(dǎo)體納米顆粒的窄帶熒光發(fā)射、納米線和納米管的量子化彈道式傳導(dǎo)(quantized ballistic conduction)只是會(huì)影響我們?cè)O(shè)計(jì)光學(xué)和電子器 件的方式的少數(shù)新材料/現(xiàn)象。關(guān)于納米器件和制造技術(shù)的綜述，參見(jiàn) Bashir， Si(per/a妝e am/ Mfcro欲w"wms (2001)， 29(1): 1-16; Xia等人，C/ ew. Aev. (1999)，卯1823-1848;和Gonsalves等人，^dw"ced A/afeA7'^s (2001), 73(10): 703-714，這些文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。納米科學(xué)(并且主要是納米技術(shù))的第一階段主要是開(kāi)發(fā)和表征基于無(wú) 機(jī)半導(dǎo)體和金屬的新材料和器件。其一個(gè)原因是電子束光刻法(e-beam lithography)(能夠構(gòu)建納米級(jí)結(jié)構(gòu)和器件的最早工具之一)是在無(wú)機(jī)底材上 形成無(wú)機(jī)材料圖案的技術(shù)。近年來(lái)的明顯進(jìn)步是開(kāi)發(fā)了基于掃描探針顯微 鏡(SPM)的新的高度通用的納米光刻術(shù)(nanolithography)。使用各種類(lèi)型的 SPM，現(xiàn)在能夠通過(guò)誘導(dǎo)定位化學(xué)修飾或者通過(guò)形成自組裝單層(SAM)而 在各種有機(jī)和無(wú)機(jī)底材上形成圖案。例如，Mirkin和合作者已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基 于原子力顯微鏡(AFM)的技術(shù)(蘸筆納米光刻術(shù)(Dip Pen Nanolithography)， DPN)，其中能夠通過(guò)將分子從顯微鏡尖受控制地傳遞至底材來(lái)產(chǎn)生SAM, 其分辨率低于5 nm (參見(jiàn)Lee等人，Scfe"ce (2002)， "5: 1702-1705; Demers 等人，JMgew. Oze附./脫(2001), W(16): 3069- 3071; Hong等人，5We"ce (1999), 256: 523-525; Piner等人，^ie"ce (1999)， 2S3: 661-663; Demers等人， /W. ￡d (2001)， 40(16): 3071-3073; Demers等人，Sc/e"ce(2002)， 2961836-1838，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布2002/0063212、 2003/0049381、 2003/0068446和2003/0157254，這些文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參 考)。這樣的技術(shù)的開(kāi)發(fā)代表了重大突破，因?yàn)楝F(xiàn)在不僅能夠基于無(wú)機(jī)物， 而且能夠基于有機(jī)物和生物材料來(lái)構(gòu)建器件?；谟袡C(jī)物的納米材料可能 提供許多能夠在納米級(jí)有效調(diào)節(jié)的有趣性質(zhì)。由于這些新的制造技術(shù)以及 在表面和超分子化學(xué)方面基本概念的闡明，目前正在大量開(kāi)發(fā)新的器件。使用基于有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的納米光刻技術(shù)，目前正在制造許多不同的 納米器件(例如納米晶體管、納米傳感器和納米導(dǎo)波器)。然而，為了預(yù)言 納米技術(shù)將具有多大的影響，人們必須估計(jì)復(fù)雜器件的制造速度。已經(jīng)假 定器件制造時(shí)間(和重復(fù)性)會(huì)是納米技術(shù)中的主要限制因素。尤其是，還 沒(méi)有解決如何大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題。 具有微接觸印刷(micro-contact printing)的等價(jià)物對(duì)于納米技術(shù)將是合 意的由Whitesides和合作者設(shè)計(jì)的沖壓技術(shù)(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利5,512,131、 5,900,160、 6,048,623、 6,180,239、 6,322,979，這些文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考)已經(jīng)徹底改變了人們?cè)O(shè)計(jì)微器件的方式，并且已經(jīng)因允許非 化學(xué)工作者構(gòu)建像bio-MEMS—樣復(fù)雜的器件而具有巨大影響。不幸的是， 微接觸印刷具有一些分辨率限制，這限制了它在納米技術(shù)中的應(yīng)用。Chou 和在Princeton的合作者近期致力于該問(wèn)題。他們?cè)诿绹?guó)專(zhuān)利5,772,905和 6,309,580以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布2002/0167117 、 2003/0034329 、 2003/0080471和2003/0080472中討論的方法基于硬模具(即由無(wú)機(jī)材料制 成的模具)，所述硬模具被沖壓到覆蓋硅晶片的軟聚合物膜上，上述文獻(xiàn)的 全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。所印刷的底材通常由金屬線或半導(dǎo)體材料 組成(參見(jiàn)Chou等人，Nature(2002)， 477: 835-837;和Austin等人，J.Vac.Sci. Technol.B(2002),20(2): 665-667，這些文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作 為參考)。用于制造納米級(jí)器件的現(xiàn)有納米光刻技術(shù)的一個(gè)缺陷是許多器件的 各部分(features)在一系列步驟中制造。因此，這些技術(shù)可用于相對(duì)簡(jiǎn)單的 器件，但制造具有許多部分的器件可能需要大得不能承受的時(shí)間量。致力 于該問(wèn)題的一個(gè)努力是制造用于SPM的多尖陣列(Zhang等人，Mwotec/mo/ogv (2002)， 212，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考)。 盡管這樣的方法可能能夠平行地制造可能數(shù)十或數(shù)百個(gè)納米器件，但開(kāi)發(fā) 如下納米級(jí)沖壓技術(shù)將是合意的，所述技術(shù)通過(guò)在一個(gè)加工步驟中生產(chǎn)器 件上的許多部分而更好地促進(jìn)大量生產(chǎn)。發(fā)明概述本發(fā)明的方法補(bǔ)充近年已開(kāi)發(fā)并且經(jīng)常需要復(fù)雜儀器的化學(xué)導(dǎo)向納 米光刻技術(shù)。例如，已經(jīng)證明使用蘸筆納米光刻術(shù)能夠制造DNA測(cè)試陣 列。 一旦構(gòu)建了這些器件的主體，則能夠使用本發(fā)明的教導(dǎo)來(lái)印刷用于檢 測(cè)例如生物危害的大量廉價(jià)和極敏感的器件，而無(wú)需復(fù)雜的儀器和材料。 因?yàn)閭鬟f過(guò)程基于自組裝，所以除制造主體外的所有步驟均能夠在極大面 積和多個(gè)底材上平行進(jìn)行。在一方面，本發(fā)明是形成主體的互補(bǔ)圖像的方法。所述方法包括提供主體，所述主體包含結(jié)合至第一底材以形成圖案的第一套分子。當(dāng)所述第 一套分子包括核酸時(shí)，所述第一套分子包括具有不同序列的多種核酸。所 述方法還包括通過(guò)吸引力或形成鍵，在所述第一套分子上組裝第二套分 子。所述第二套分子中的每個(gè)分子均包括活性官能團(tuán)和被吸引至或結(jié)合至 所述第一套分子中的一個(gè)或多個(gè)分子上的識(shí)別組分。所述方法還包括使所 述第二套分子的活性官能團(tuán)與第二底材的表面接觸以在所述第二套分子 與所述第二底材之間形成鍵，破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間 的吸引力或鍵以形成所述主體的互補(bǔ)圖像，和任選地將組裝、接觸和破壞 步驟重復(fù)一次或多次。所述第二套分子中的每個(gè)分子還可以包括下列組分中的一種或多種 暴露的官能團(tuán)、將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分上的共價(jià)鍵或第一 間隔基或者將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分上的共價(jià)鍵或第二 間隔基?？梢酝ㄟ^(guò)使所述主體與包含所述第二套分子的溶液接觸而在所述 第一套分子上組裝所述第二套分子。例如，可以通過(guò)含有所述第二套分子 的溶液的毛細(xì)管作用來(lái)使所述主體與所述第二底材保持接觸，并且可以通 過(guò)蒸發(fā)所述溶液來(lái)破壞所述第一和第二套分子之間的吸引力或鍵。所述第二套分子可以包括兩種或更多種不同的分子，這些分子可以具 有不同的識(shí)別組分、不同的暴露的官能團(tuán)或者既具有不同的識(shí)別組分又具 有不同的暴露的官能團(tuán)。所述兩種或更多種不同的分子可以在所述第二底 材上形成圖案，所述圖案具有包括兩種或更多種高度的剖面。所述兩種或 更多種不同的分子中的至少一種可以包括第一間隔基，而所述兩種或更多 種不同的分子中的另一種可以具有長(zhǎng)度不同于所述第一間隔基的第二間 隔基或者可以沒(méi)有間隔基。在另一實(shí)施方案中，可以通過(guò)施加熱或者通過(guò) 使所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵與具有高離子強(qiáng)度的溶液 接觸來(lái)破壞所述鍵。在一些實(shí)施方案中，所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分均可以是核 酸序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分可以是與所述第一套分子上的核酸序列至少80%、至少卯％、至少95%或至少99%互補(bǔ)的核酸序列?？梢酝?過(guò)使所述第一和第二套分子之間的鍵與酶接觸來(lái)破壞所述鍵。所述核酸序 列可以包括DNA、 RNA、修飾的核酸序列或其組合。所述第一套分子、 第二套分子或兩者可以包括肽核酸序列。所述方法還可以包括在底材的表面上形成一種或多種金屬、金屬氧化 物或其組合的圖案，和使所述表面與所述第一套分子接觸。在該實(shí)施方案 中，所述第一套分子中的每個(gè)分子均具有活性官能團(tuán)，所述活性官能團(tuán)在 所述金屬或金屬氧化物與所述第一套分子的分子之間形成鍵以形成包含 結(jié)合至所述底材以形成圖案的第一套分子的主體。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二底材表面的至少一部分可以不含所述第 二套分子。所述方法還可以包括使所述第二底材的表面與反應(yīng)物接觸，和 除去所述第二套分子以暴露所述第二底材的一部分表面，所述反應(yīng)物被選 擇為對(duì)所述第二套分子是化學(xué)惰性的并且降解至少所述第二底材的表面 層，從而降解所述第二底材的不含所述第二套分子的那部分表面。例如， 本發(fā)明可以包括在不含所述第二套分子的那部分第二底材表面上沉積材 料，和除去所述第二套分子以暴露所述第二底材的一部分表面。所述第一 和第二套分子之間的吸引力可以是磁性的。在另一方面，本發(fā)明是形成主體或主體的一部分的復(fù)制品的方法。所述方法包括提供包含結(jié)合至第一底材以形成圖案的第一套分子的主體，通 過(guò)形成鍵而在所述第一套分子上組裝第二套分子，使所述第二套分子的活 性官能團(tuán)與第二底材的表面接觸以在所述第二套分子與第二底材之間形 成鍵，破壞所述第一套分子與所述第二套分子上的識(shí)別組分之間的鍵以形 成所述主體的互補(bǔ)圖像，通過(guò)形成鍵在所述互補(bǔ)圖像的第二套分子上組裝 第三套分子，使所述第三套分子的活性官能團(tuán)與第三底材的表面接觸以在 所述第三套分子與所述第三底材之間形成鍵，破壞所述第二套分子與所述 第三套分子上的識(shí)別組分之間的鍵以形成所述主體或所述主體的一部分 的復(fù)制品，和任選地將組裝所述第三套分子、接觸所述第三套分子的活性 基團(tuán)和破壞所述第二套分子與所述第三套分子之間的鍵的步驟重復(fù)一次 或多次。在另一方面，本發(fā)明是組合物，其包含結(jié)合至第一底材上的第一套分 子的第一圖案和包含通過(guò)第二套分子中的每個(gè)分子上的活性官能團(tuán)結(jié)合 至第二底材上的所述第二套分子的圖案的互補(bǔ)圖像。當(dāng)所述第一套分子包 括核酸序列時(shí)，所述第一套分子包括具有不同序列的多種核酸，且所述第 二套分子中的每個(gè)分子均具有識(shí)別組分，所述識(shí)別組分結(jié)合至來(lái)自所述第 一套分子的分子中的至少一部分上。具有所述第一圖案的第一底材可以是 可重復(fù)使用的主體。在另一方面，本發(fā)明是用于在底材上印刷分子圖案的試劑盒。所述試 劑盒包含主體，所述主體包含結(jié)合至底材上的第一套分子的圖案和第二套 分子，所述第二套分子中的每個(gè)分子均包括活性官能團(tuán)和結(jié)合至所述第一 套分子上的識(shí)別組分。分子如DAN鏈中貯存的信息量可能是巨大的。本發(fā)明的方法可能以 大量平行的方式(即以一個(gè)或僅幾個(gè)步驟中而非許多步驟)傳遞該信息。因 此能夠以一個(gè)步驟制造現(xiàn)在使用多步技術(shù)構(gòu)建的器件。該機(jī)會(huì)將使研究和 器件制造的方向轉(zhuǎn)向提高所制造的底材的復(fù)雜性。作為簡(jiǎn)單的實(shí)例，如果 用在具有一系列(例如50個(gè))納和微流體通道(其具有定義所述通道的壁的 50種不同類(lèi)型的DNA鏈)的1皿2底材上制造主體，則用本發(fā)明的方法在 一個(gè)印刷步驟中，人們能夠在1 mn^底材上制造所述一系列的納和微流體通道的互補(bǔ)圖像，它們各自的壁被以不同方式官能化真正的芯片上實(shí)驗(yàn) 室。本發(fā)明的教導(dǎo)的獨(dú)特特征是使用本發(fā)明的平行方法復(fù)印(并因此復(fù)制) 主體本身。這是相對(duì)于任何現(xiàn)有方法的重大優(yōu)點(diǎn)。巨大的生產(chǎn)線通常需要 許多主體。結(jié)合現(xiàn)有模具的磨損，這意味著需要持續(xù)生產(chǎn)主體。在本發(fā)明 的方法中， 一旦生產(chǎn)了主體，就能夠從它生產(chǎn)所述主體的復(fù)制品，然后會(huì) 使用這些新的主體印刷最終的器件。重復(fù)性應(yīng)得到改善，而且會(huì)只必須使 用以系列模式生產(chǎn)部分的第一主體制造儀器制造所述第一主體。本發(fā)明的方法是革命性的，這不僅是因?yàn)樗軌蛴糜谟∷⒂袡C(jī)SAM， 而且因?yàn)樵摲椒軌蛴糜趥鬟f多種類(lèi)型的信息(例如化學(xué)+形狀)和以平行 模式復(fù)制主體。附圖簡(jiǎn)述參考附圖中所示的特定實(shí)施方案描述本發(fā)明。附圖中的實(shí)施方案作為 實(shí)例顯示，而絕非意味著限制。

圖1A-D是用于產(chǎn)生互補(bǔ)圖像的本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案的圖示。圖2是結(jié)合至第二套分子上的第一套分子的圖示。 圖3A和3B是具有結(jié)合至底材的表面上的核酸分子的單層的主體的 AFM圖像。圖3C是圖3A中所示主體的互補(bǔ)圖像的AFM圖像。圖3D是圖3B中所示主體的互補(bǔ)圖像的AFM圖像。圖4A是具有以柵格圖案結(jié)合至底材上的核酸的主體的AFM圖像。圖4B是圖4A中所示主體的互補(bǔ)圖像的AFM圖像。定義用于本文時(shí)，"主體"是具有以隨機(jī)或非隨機(jī)圖案結(jié)合至底材的表面 上的第一套分子的底材。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一套分子以非隨機(jī)圖 案結(jié)合至所述主體上。所述第一套分子可以包括一種或多種不同的分子。所述圖案中編碼的信息可以來(lái)自所述底材的表面上每個(gè)分子的位置和/或所述分子的化學(xué)性質(zhì)(例如來(lái)自具有特定核酸序列的第一套分子的分子將特異性地結(jié)合至具有互補(bǔ)序列的核酸分子上)。用于本文時(shí)，"主體的互補(bǔ)圖像"指底材上的圖像，當(dāng)所述主體上的圖案是不對(duì)稱(chēng)的時(shí)，該圖像是所述主體或其部分中編碼的空間和/或化學(xué)信息的鏡像，或者當(dāng)所述主體上的圖像是對(duì)稱(chēng)的時(shí)，該圖像是所述主體或其部分中編碼的空間和/或化學(xué)信息的復(fù)本。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將第二套分子結(jié)合至第二底材而形成所述互補(bǔ)圖像。例如，如果結(jié)合至所述主體的第一套分子是形成非中心對(duì)稱(chēng)圖案的核酸分子，則所述主體的互補(bǔ)圖像將是用第二套分子在第二底材上形成的所述主體的鏡像，所述第二套分子 是具有與來(lái)自所述第一套分子的核酸序列中的至少一部分互補(bǔ)的序列的核酸。在一些實(shí)施方案中，傳遞至所述互補(bǔ)圖像上的化學(xué)信息與所述主體 上的信息不完全相同，但其是允許來(lái)自所述主體的信息的至少一部分被復(fù) 制的足夠信息。例如，當(dāng)所述第一和第二套分子是核酸分子時(shí)，來(lái)自所述 第一套分子的分子中的至少三個(gè)或多個(gè)連續(xù)堿基可以與來(lái)自所述第二套 分子的三個(gè)或多個(gè)連續(xù)堿基互補(bǔ)。例如，所述第一和第二套分子上至少80%、至少90%、至少95%或至少99%的核酸序列可以是互補(bǔ)的。通過(guò)為 所述第二套分子選擇只與結(jié)合至所述主體上的第一套分子中的一部分分 子結(jié)合的分子，能夠由所述主體上的一部分圖案形成互補(bǔ)圖像。當(dāng)所述第 二套分子只與所述第一套分子中的一部分分子結(jié)合時(shí)，所述互補(bǔ)圖像的高 度剖面(heightprofile)可以具有兩個(gè)或多個(gè)水平。此外，互補(bǔ)圖像可以只編 碼所述主體中編碼的空間信息的鏡像，或者可以編碼所述主體中編碼的化 學(xué)和空間信息兩者。例如，如果結(jié)合至所述主體的第一套分子是形成不對(duì) 稱(chēng)圖案的核酸分子，則所述主體的互補(bǔ)圖像將是用第二套分子在第二底材 上形成的所述主體的鏡像，所述第二套分子是具有與來(lái)自所述第一套分子 的核酸序列中的至少一部分互補(bǔ)的序列的核酸。在該實(shí)例中，空間和化學(xué) 信息均被從所述主體傳遞至所述互補(bǔ)圖像。而且，只有一部分所述化學(xué)信 息可以被傳遞至所述互補(bǔ)圖像。例如，當(dāng)所述主體上的第一套分子是核酸 分子時(shí)，則形成所述互補(bǔ)圖像的第二套分子可以是只與一部分所述主體上的核酸序列互補(bǔ)(例如不與整個(gè)序列互補(bǔ))的核酸序列。用于本文時(shí)，"主體的復(fù)制品"是主體的圖案中編碼的空間和/或化學(xué) 信息的復(fù)本。所述復(fù)制品可以是所述主體的僅一部分圖案的復(fù)本，或者可 以是所述主體的整個(gè)圖案的復(fù)本。此外，主體的復(fù)制品可以只復(fù)制所述主 體的空間信息，或者可以復(fù)制所述主體中編碼的空間和化學(xué)信息兩者。此 外，主體的復(fù)制品可以復(fù)制所述化學(xué)信息中的僅一部分。"分子中編碼的化學(xué)信息"指所述分子(通常，以特定構(gòu)象)特異性地 結(jié)合至另一個(gè)分子上或結(jié)合至特定類(lèi)型的分子上的能力。例如，特定的核酸序列可以特異性地結(jié)合至互補(bǔ)序列上，或者蛋白A可以特異性地結(jié)合至 免疫球蛋白上。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"圖案"指結(jié)合至底材上的一套分子中每個(gè)分子的 空間位置以及所述一套分子中每個(gè)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"硅烷"指具有下列結(jié)構(gòu)式的官能團(tuán)<formula>formula see original document page 23</formula>上面結(jié)構(gòu)式中的R2每次出現(xiàn)獨(dú)立地選自-H、烷基、芳基、烯基、炔基和 芳基烷基。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"氯硅烷"指具有下列結(jié)構(gòu)式的官能團(tuán)<formula>formula see original document page 23</formula>上面結(jié)構(gòu)式中的R6每次出現(xiàn)獨(dú)立地選自-C1或-OR2，條件是至少一個(gè)& 為-Cl。優(yōu)選地，每個(gè)R6均為-C1。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"間隔基"指連接分子的兩個(gè)組分的二價(jià)基團(tuán)。示 例性間隔基包括亞烷基、亞雜烷基、亞雜環(huán)垸基、亞烯基、亞炔基、亞芳 基、亞雜芳基、亞芳基垸基和亞雜芳基烷基，其中所述亞垸基、亞雜垸基、亞雜環(huán)烷基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基垸基或亞雜芳 基垸基可以是取代或未取代的。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"烷基"指完全飽和的直鏈或支鏈Q(jìng)-C2。烴或環(huán)狀<:3-<:2()烴。烷基可以是取代或未取代的。術(shù)語(yǔ)"亞垸基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的垸基(例如 亞甲基、亞乙基、亞異丙基等)。亞垸基可以是取代或未取代的。"烯基"是具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵的直鏈或支鏈CVC2o烴或環(huán)狀c3-c2()烴。烯基可以是取代或未取代的。"亞烯基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的烯基。亞烯基 可以是取代或未取代的。"炔基"是具有一個(gè)或多個(gè)三鍵的直鏈或支鏈C2-C2Q烴或環(huán)狀c3-c20烴。炔基可以是取代或未取代的。"亞炔基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的炔基。亞炔基 可以是取代或未取代的。"亞雜烷基"指具有式-X-((亞垸萄-X"-的基團(tuán)，其中X為-O-、 -NR廣 或-S-;且q為l至10的整數(shù)。R,是氫、烷基、芳基、芳基垸基、烯基、 炔基、雜芳基、雜芳基烷基或雜環(huán)垸基。亞雜烷基可以是取代或未取代的。當(dāng)單獨(dú)使用或作為另一個(gè)部分(例如芳基垸基等)的部分用于本文時(shí)， 術(shù)語(yǔ)"芳基"指碳環(huán)芳族基團(tuán)如苯基。芳基還包括稠合多環(huán)芳環(huán)系統(tǒng)，其 中碳環(huán)芳環(huán)稠合至另一個(gè)碳環(huán)芳環(huán)(例如l-萘基、2-萘基、l-蒽基、2-蒽基 等)，或者其中碳環(huán)芳環(huán)稠合至一個(gè)或多個(gè)碳環(huán)非芳環(huán)(例如四氫化萘、茚 滿(mǎn)等)。亞芳基稠合至碳環(huán)、非芳環(huán)的連接點(diǎn)可以在芳環(huán)或非芳環(huán)上。芳基 可以是取代或未取代的。"亞芳基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的芳基(例如亞苯 基等)。亞芳基可以是取代或未取代的。"芳基烷基"指通過(guò)亞烷基連接基連接至另一個(gè)部分的芳基。芳基垸 基可以是取代或未取代的。當(dāng)亞芳基烷基被取代時(shí)，取代基可以在所述芳 基烷基的芳環(huán)或亞烷基部分上。用于本文時(shí)，"亞芳基垸基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的芳基烷基。第二個(gè)連接點(diǎn)能夠在芳環(huán)或亞垸基上。亞芳基烷基可以是 取代或未取代的。當(dāng)亞芳基垸基被取代時(shí)，取代基可以在所述亞芳基垸基 的芳環(huán)或亞垸基部分上。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"雜芳基"指含有K 2、 3或4個(gè)選自氮、硫或氧 的雜原子的芳族雜環(huán)。雜芳基可以稠合至一個(gè)或兩個(gè)環(huán)如環(huán)垸基、雜環(huán)垸 基、芳基或雜芳基。雜芳基連接至分子的點(diǎn)可以在所述雜芳基、環(huán)垸基、 雜環(huán)烷基或芳基環(huán)上，且所述雜芳基可以通過(guò)碳或雜原子連接。雜芳基的 實(shí)例包括咪唑基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噁唑基、噻唑基、異噁唑基、 噻二唑基、噁二唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、噠嗪基、喹啉基、異喹 啉基、巧l唑基、苯并噁唑基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、中氮茚基、咪唑 并吡啶基、吡唑基、三唑基、異噻唑基、噁唑基、四唑基、苯并咪唑基、 苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并噁二唑基、吲哚基、四氫 吲哚基、氮雜吲哚基、咪唑并吡啶基、喹唑啉基、嘌呤基、吡咯并[2，3]嘧 啶基、吡唑并[3，4]嘧啶基或苯并(b)噻吩基，它們各自任選被取代。雜芳基 可以是取代或未取代的。"亞雜芳基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的雜芳基。亞 雜芳基可以是取代或未取代的。"雜芳基垸基"指通過(guò)亞烷基連接基連接至另一個(gè)部分的雜芳基。雜 芳基烷基可以是取代或未取代的。當(dāng)亞雜芳基烷基被取代時(shí)，取代基可以 在所述雜芳基垸基的芳環(huán)或亞烷基部分上。雜芳基垸基可以是取代或未取 代的。"亞雜芳基垸基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的雜芳基 烷基。亞雜芳基垸基可以是取代或未取代的。"雜環(huán)烷基"指含有一個(gè)或多個(gè)(例如一至四個(gè))氧、氮或硫的非芳環(huán) (例如嗎啉、哌啶、哌嗪、吡咯烷和硫代嗎啉)。雜環(huán)垸基可以是取代或未 取代的。"亞雜環(huán)烷基"指具有連接到至少兩個(gè)部分的至少兩個(gè)點(diǎn)的雜環(huán)垸 基。亞雜環(huán)烷基可以是取代或未取代的。垸基、亞垸基、烯基、亞烯基、炔基、亞炔基、雜烷基、亞雜烷基、雜環(huán)垸基、亞雜環(huán)垸基、芳基、亞芳基、芳基垸基、亞芳基烷基、雜芳基、 亞雜芳基、雜芳基烷基和亞雜芳基烷基的合適取代基包括在本發(fā)明的方法 中所用的反應(yīng)條件下穩(wěn)定的任何取代基。取代基的實(shí)例包括芳基(例如苯 基)、芳基垸基(例如芐基)、硝基、氰基、鹵素(例如氟、氯和溴)、垸基(例 如甲基、乙基、異丙基、環(huán)己基等)、鹵代烷基(例如三氟甲基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基等)、羥基、-NR3R4、 -NR3C(0)R5、 -C(0)NR3R4、 -C(0)R3、 -C(0)OR3、 -OC(0)R5，其中R3和R4每次出現(xiàn)獨(dú)立地為-H、烷基、芳基或 芳基垸基；且R5每次出現(xiàn)獨(dú)立地為烷基、芳基或芳基垸基。烷基、亞垸基、亞雜環(huán)烷基以及烯基、亞烯基、炔基、亞炔基的任何 飽和部分還可以被=0和-S取代。當(dāng)亞雜垸基、雜環(huán)垸基、亞雜環(huán)垸基、雜芳基或亞雜芳基含有氮原子 時(shí)，它可以是取代或未取代的。當(dāng)雜芳基或亞雜芳基的芳環(huán)中的氮原子具 有取代基時(shí)，所述氮可以是季氮。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"核酸"或"寡核苷酸"指核苷酸的聚合物。通常， 核酸包含至少三個(gè)核苷酸。所述聚合物可以包含天然核苷(即腺苷、胸苷、 鳥(niǎo)苷、胞苷、尿苷、脫氧腺苷、脫氧胸苷、脫氧鳥(niǎo)苷和脫氧胞苷)或修飾的 核苷。修飾的核苷酸的實(shí)例包含堿基修飾的核苷(例如阿糖胞苷、肌苷、異 鳥(niǎo)苷、水粉蕈素、假尿苷、2,6-二氨基嘌呤、2-氨基嘌呤、2-硫代胸苷、3-脫氮-5-雜氮胞苷、2'-脫氧尿苷、3-硝基吡咯、4-甲基吲哚、4-硫代尿苷、 4-硫代胸苷、2-氨基腺苷、2-硫代胸苷、2-硫代尿苷、5-溴胞苷、5-碘尿苷、 肌苷、6-氮雜尿苷、6-氯嘌呤、7-脫氮腺苷、7-脫氮鳥(niǎo)苷、8-氮雜腺苷、8-疊氮腺苷、苯并咪唑、Ml-甲基腺苷、吡咯并嘧啶、2-氨基-6-氯嘌呤、3-甲基腺苷、5-丙炔基胞苷、5-丙炔基尿苷、5-溴尿苷、5-氟尿苷、5-甲基胞 苷、7-脫氮腺苷、7-脫氮鳥(niǎo)苷、8-氧代腺苷、8-氧代鳥(niǎo)苷、0(6)-甲基鳥(niǎo)嘌 呤和2-硫代胞苷)、化學(xué)或生物學(xué)修飾的堿基(例如甲基化的堿基)、修飾的 糖(例如2'-氟核糖、2'-氨基核糖、2'-疊氮核糖、2'-0-甲基核糖、L-對(duì)映異 構(gòu)的核苷阿拉伯糖和己糖)、修飾的磷酸基團(tuán)(例如硫代磷酸和5'-N-亞磷酰 胺連接)及其組合。用于核酸的化學(xué)合成的天然和修飾的核苷酸單體可商 購(gòu)。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"肽核酸(PNA)"指具有肽主鏈的聚合物，其中天 然或非天然核酸堿基連接至每個(gè)氨基酸殘基。^:核酸描述于Hanvey等人, Scie"ce (1992), MS: 1481-1485，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。 PNA能夠特異性地結(jié)合至具有與所述PNA的序列互補(bǔ)的至少三個(gè)連續(xù)堿 基(例如六個(gè)連續(xù)堿基)的序列的核酸或另一個(gè)PNA。在一個(gè)實(shí)施方案中， 所述PNA與所述核酸或第二 PNA至少80%、至少90%、至少95%或至少 99%互補(bǔ)。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"吸引力"指將兩個(gè)或多個(gè)分子拉到一起的力。吸 弓I力的實(shí)例包括具有凈正電荷的分子對(duì)具有凈負(fù)電荷的分子的吸引、偶極 -偶極吸引和磁吸引。除非指明為共價(jià)鍵，術(shù)語(yǔ)"結(jié)合"包括共價(jià)和非共價(jià)結(jié)合，如氫鍵、 離子鍵、靜電相互作用、磁相互作用、共價(jià)鍵和范德華鍵。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"識(shí)別組分"是能夠特異性地結(jié)合至另一個(gè)分子上 的分子組分。用于本文時(shí)，"特異性結(jié)合"是指當(dāng)分子的識(shí)別組分結(jié)合一個(gè)或多個(gè) 其它分子或復(fù)合物時(shí)，其特異性足以區(qū)別所述分子或復(fù)合物與樣品的其它 組分或污染物。包含識(shí)別組分的分子及其靶是常規(guī)的，在此沒(méi)有詳述。用 于制備和利用這樣的系統(tǒng)的技術(shù)是本領(lǐng)域中公知的，且示例于Tijssen, P., "Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology Practice and Theories of Enzyme Immunoassays" (1988)， eds. Burdon禾口 Knippenberg， New York: Elsevier的出版物中，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。示例 性識(shí)別組分及其靶包括核酸/互補(bǔ)核酸、抗原/抗體、抗原/抗體片段、抗生 物素蛋白/生物素、抗生蛋白鏈菌素/生物素、蛋白A/Ig、凝集素/碳水化合 物和適體/靶。用于本文時(shí)，"適體"指選擇性地結(jié)合至靶上的非天然存在的核酸。 形成適體的核酸可以由天然存在的核苷、修飾的核苷、具有插入在一個(gè)或 多個(gè)核苷之間的烴連接基(例如亞烷基)或聚醚連接基(例如PEG連接基)的 天然存在的核苷、具有插入在一個(gè)或多個(gè)核苷之間的烴或PEG連接基的修 飾的核苷或其組合組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，核酸配體的核苷酸或修飾的核苷酸能夠被烴連接基或聚醚連接基代替，條件是該取代基本上不降低所 述核酸配體的結(jié)合親和力和選擇性(例如，適體對(duì)耙的解離常數(shù)應(yīng)該不大于約lxlO"M)。適體的靶分子是結(jié)合至所述適體的三維化學(xué)結(jié)構(gòu)。然而， 所述適體不是核酸靶的簡(jiǎn)單線性互補(bǔ)序列，而可以包括通過(guò)被其它結(jié)構(gòu)如 發(fā)夾環(huán)中斷的互補(bǔ)Watson-Crick堿基配對(duì)結(jié)合的區(qū)域。發(fā)明詳述本發(fā)明的方法涉及基于分子(尤其是有機(jī)分子)的可逆自組裝的分子圖 案沖壓和/或器件。該方法適于沖壓幾乎任何納米構(gòu)造的(nanofabricated)無(wú) 機(jī)和/或有機(jī)器件，且能夠用于將大量信息從一個(gè)底材傳遞到另一個(gè)底材。 該技術(shù)的工作原理完全不同于任何現(xiàn)有的納米構(gòu)造技術(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，使用包含具有以圖案結(jié)合到至少一個(gè)表 面上的第一套分子的底材的主體，通過(guò)可逆超分子化學(xué)(例如氫鍵、離子鍵、 共價(jià)鍵、靜電相互作用、范德華相互作用、磁相互作用或其組合)誘導(dǎo)第二 套分子的組裝。通過(guò)使用基本上不可逆的表面化學(xué)，使所述第二套分子連 接到底材的表面上，并隨后破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的 可逆鍵。用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"基本上不可逆"指所述第二套分子通過(guò)如下 鍵連接至所述底材的表面，該鍵在將破壞所述第一和第二套分子之間的鍵 的條件下是穩(wěn)定的。超分子鍵可以用作形狀傳遞的機(jī)理；這避免了所述主 體與被沖壓的底材之間機(jī)械接觸的需要，并因此構(gòu)成了相對(duì)于Chou和合 作者開(kāi)發(fā)的納米壓印(nano-imprinting)的主要進(jìn)步。該方法定制用以可靠地 傳遞有機(jī)圖案。使用有機(jī)分子允許大量變化，并能夠同時(shí)傳遞多個(gè)表面特 征。參考圖1，在一個(gè)實(shí)施方案中，形成主體的互補(bǔ)圖像的方法包括提供 主體10，其包含結(jié)合至第一底材14以形成圖案的第一套分子12。所述第 一套分子12可以包括間隔基11和識(shí)別組分13。通過(guò)形成鍵，在所述第一 套分子上組裝第二套分子16。所述第二套分子包括活性官能團(tuán)18和識(shí)別 組分20，所述識(shí)別組分20結(jié)合至所述第一套分子12的識(shí)別組分13 (參見(jiàn) 圖2，其提供了結(jié)合至所述第一套分子的第二套分子的放大圖)。然后使所述第二套分子16的活性官能團(tuán)18與第二底材22的表面接觸。所述活性 官能團(tuán)與所述第二底材的表面反應(yīng)以在所述第二套分子與所述第二底材 之間形成鍵。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使所述第二底材的剩余暴露表面進(jìn) 一步與另一組分子24接觸，所述另一組分子24各自具有活性官能團(tuán)，如 具有硫醇取代基的烷烴，例如巰基己醇，其能夠結(jié)合至所述表面以覆蓋所 述第二底材的暴露的表面。然后破壞所述第一套分子與所述第二套分子之 間的鍵，并且結(jié)合至所述第二底材上的第二套分子形成所述主體10的互 補(bǔ)圖像26。 一旦已經(jīng)通過(guò)破壞所述第一和第二套分子之間的鍵分離所述主 體和所述互補(bǔ)圖像，就能夠?qū)⑺鲋黧w重復(fù)使用一次或多次以形成額外的 互補(bǔ)圖像。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述互補(bǔ)圖像的至少一個(gè)部分的側(cè)面尺寸 小于200nm或更小，例如為100 nm或更小、50 nm或更小或者20 nm或 更小。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二套分子還可以包括下列組分中的一種或 多種暴露的官能團(tuán)28;將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵 或第一間隔基30;和將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或 第二間隔基。
所述第二套分子可以包括兩種或更多種不同的分子。例如，所述第二 套分子中的兩種或更多種分子可以具有不同的識(shí)別組分，如不同的核酸序 列，或者所述第二套分子中的兩種或更多種分子可以既具有不同的識(shí)別組 分又具有不同的暴露的官能團(tuán)。在一些實(shí)施方案中，來(lái)自所述第一套分子 的一種或多種分子決定來(lái)自所述第二套分子的每個(gè)分子結(jié)合在何處。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二套分子中的兩種或更多種不同的分子在 所述第二底材上形成圖案，所述圖案具有包括兩種或更多種高度的剖面。 例如，所述第二套分子中的分子可以包括兩種或更多種不同長(zhǎng)度的間隔基 30。所述間隔基的長(zhǎng)度差異可以使得傳遞到所述第二底材的分子圖像具有 不同的高度。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使所述主體與包含所述第二套分子的溶液接 觸，在所述第一套分子上組裝所述第二套分子。在將主體上的圖案?jìng)鬟f至 第二底材的一種方法中，通過(guò)含有所述第二套分子的溶液的毛細(xì)管作用使所述主體與所述第二底材保持接觸。還可以施加機(jī)械力(例如l(T3 Pa至1 GPa)以將兩個(gè)底材保持在一起。例如，所述力的級(jí)別可以為約l(r3Pa、l Pa、 lKPa、 1MPa或lGPa。然后緩慢蒸發(fā)含有所述第二套分子的溶液，使得 所述主體和所述第二底材更接近，并促進(jìn)所述第二套分子結(jié)合至所述第二 底材。
可以通過(guò)氫鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、靜電相互作用、范德華相互作用、
磁相互作用、7C-鍵相互作用或其組合形成所述第一套分子與所述第二套分
子之間的鍵。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)施加熱來(lái)破壞所述第一套分子與所
述第二套分子之間的鍵?；蛘呋蛄硗獾兀ㄟ^(guò)使所述第一套分子與所述第
二套分子之間的鍵與具有高離子強(qiáng)度的溶液或極性溶劑接觸來(lái)破壞所述
鍵。在再一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使所述第一套分子與所述第二套分子之間 的鍵與具有高離子強(qiáng)度的溶液接觸并施加熱來(lái)破壞所述鍵?；蛘撸ㄟ^(guò)使
所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵與含有破壞所述鍵的酶的溶 液接觸來(lái)破壞它們。通常，能夠破壞所述第一套分子與所述第二套分子之 間的鍵而不破壞大多數(shù)所述第二套分子與所述第二底材之間的鍵。
所述第二套分子上的活性官能團(tuán)可以是能夠結(jié)合至所述第二底材的 表面的基團(tuán)。例如，當(dāng)所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是硫醇基或受保護(hù) 的硫醇基時(shí)，所述第二底材的表面可以是金、銀、銅、鎘、鋅、鈀、鉑、 汞、鉛、鐵、鉻、錳、鴇或任何這些金屬的混合物或合金。用于本文時(shí)， 術(shù)語(yǔ)"活性官能團(tuán)"是能夠反應(yīng)以與底材的表面形成鍵的基團(tuán)。保持和脫
保護(hù)硫醇基的方法能夠在Greene禾Q Wuts， "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley & Sons (1991)中找到，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本 申請(qǐng)作為參考?？梢詫⑹鼙Ｗo(hù)的硫醇基脫保護(hù)，然后使它們與底材表面反 應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)例中，所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是硅垸或氯硅垸， 且所述第二底材的表面是摻雜硅或未摻雜硅、玻璃、熔凝硅石，或者是具 有氧化表面的任何底材，例如二氧化硅、氧化鋁、磷酸鈣陶瓷和羥基化的 聚合物?？梢詫⑽戳u基化的表面等離子蝕刻以產(chǎn)生能夠與硅垸反應(yīng)的氧化 基團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)例中，所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是羧酸，且所述 第二底材的表面是氧化物，如二氧化硅、氧化鋁、石英或玻璃，或者是氧化的聚合物表面。在另一個(gè)實(shí)例中，所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是腈 或異腈，且所述第二底材的表面是鉑、鈀或其任何合金。在另一個(gè)實(shí)例中， 所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是異羥肟酸，且所述第二底材的表面是銅 或鋁。還可以使用膦酸將所述第二套分子連接至鋁底材。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一套分子中的至少一些分子包括結(jié)合至所 述第二套分子中的一個(gè)或多個(gè)分子上的識(shí)別組分。例如，所述第一套分子 中的每個(gè)分子均可以包括核酸序列識(shí)別組分。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第
一套分子中的每個(gè)分子均包括核酸序列，例如DAN、 RNA、修飾的核酸 序列或它們的組合，且所述第二套分子的識(shí)別組分是核酸序列。在一個(gè)實(shí) 施方案中，所述第二套分子中的每個(gè)分子的核酸識(shí)別組分均可以與來(lái)自所 述第一套分子的分子中的至少一個(gè)分子的至少一部分核酸序列互補(bǔ)。例 如，來(lái)自所述第二套分子的分子中的三個(gè)或多個(gè)連續(xù)核酸堿基(例如六個(gè)或 多個(gè)核酸堿基)與來(lái)自所述第一套分子的分子中的三個(gè)或多個(gè)連續(xù)核酸堿 基(例如六個(gè)或多個(gè)核酸堿基)互補(bǔ)。在另一個(gè)實(shí)例中，所述第一套分子上 的至少80%、至少90%、至少95%或至少99°/。的核苷酸與它們所結(jié)合的來(lái) 自所述第二套分子的那些分子互補(bǔ)。當(dāng)將所述第二套分子組裝在所述第一 套分子上時(shí)，所述第二套分子會(huì)與來(lái)自所述第一套分子的具有與所述第二 套分子的核酸識(shí)別組分互補(bǔ)的序列的分子或其部分雜交。在該實(shí)施方案 中，使結(jié)合至所述主體的第一套分子在促進(jìn)雜交的條件下與所述第二套分 子的溶液接觸。促進(jìn)雜交的條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在Ausebd, F. M. 等人,Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley-Interscience, 1989中討論了雜交條件的一般描述，該文獻(xiàn)的教導(dǎo)引 入本文作為參考。諸如序列長(zhǎng)度、堿基組成、雜交序列之間的錯(cuò)配百分比、 溫度和離子強(qiáng)度的因素影響核酸雜交體的穩(wěn)定性。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一套分子包括具有不同核酸序列識(shí)別組分 的兩種或更多種不同的分子。在該實(shí)施方案中，所述第二套分子包括具有 與所述第一套分子中的至少一個(gè)分子互補(bǔ)的核酸序列或其部分的分子。在 一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使來(lái)自所述第一套分子的雜交分子與第二套分子之 間的氫鍵與酶接觸來(lái)破壞所述氫鍵。例如，來(lái)自解旋酶家族的酶可以用于破壞雜交核酸分子之間的鍵。已經(jīng)報(bào)道各種解旋酶將雙鏈寡核苷酸去雜
交。例如，大腸桿菌Rep、大腸桿菌DnaB、大腸桿菌UvrD (也稱(chēng)為解旋 酶II)、大腸桿菌RecBCD、大腸桿菌RecQ、噬菌體T7 DNA解旋酶、人 RECQL系列；WRN(RECQ2)、 BLM(RECQL3)、 RECQL4、 RECQL5、 S. Pomberqhl、秀麗隱桿線蟲(chóng)(C. elegance)T04A11,6 (通常，解旋酶名稱(chēng)源自 酶的來(lái)源生物)。解旋酶可以分成兩種類(lèi)型1)沿著核酸鏈在3'方向上移動(dòng) 的解旋酶；和2)沿著核酸鏈在5'方向上移動(dòng)的解旋酶。通常，通過(guò)考慮具 體雜交核酸的結(jié)構(gòu)受阻來(lái)選擇用于破壞雜交核酸之間的氫鍵的具體解旋 酶類(lèi)型?？梢蕴砑臃€(wěn)定單鏈DNA的輔因子如單鏈DNA結(jié)合蛋白(SSB)。
破壞兩個(gè)雜交核酸之間的鍵的另一種方法是使用限制性?xún)?nèi)切核酸酶， 它們識(shí)別特定的堿基序列并在核酸序列的特定位置處裂解兩條鏈。限制性 內(nèi)切核酸酶的實(shí)例包括Bamffl、 EcoRI和BstXI。使用酶將核酸去雜交的 其它方法倉(cāng)g夠在Lubert Stryer， Biochemistry, 4th Edition; Benjamin Lewin， Gene VII; Kristen Moore Picha和Smita S. Patel， "Bacteriophage T7 DNA Helicase Binds dTTP， Forms Hexamers, and Binds DNA in the Absence of Mg2+，，， C/zem. (1998)， Vol. 273， Issue 42， 27315-27319; Sheng Cui，
Raffaella Klima, Alex Ochem, Daniele Arosio, Arturo Falaschi禾卩Alessandro Vindigni， "Characterization of the DNA畫(huà)unwinding Activity of Human RECQl ， a Helicase Specifically Stimulated by Human Replication Protein A，" 5/o/. CVze附.(2003)， Vol. 27& Issue 3， 1424-1432; Umezu， K.和Nakay咖a, H. (1993), / Afo/.萬(wàn)fo/" 230: 1145-1150; Nakayama, K.， Irino， N.禾口 Nakayama, H.， Mo/. G饑(1985)，識(shí)266-271; Kusano， K" Berres， M, E.禾口 Engels， W. R" (1999)， " 1027-1039; Ozsoy, A. Z., Sekelsky， J. J.和
Matson, S. W., M/c/eic爿"VZs (2001)， 29: 2986-299中找到，這些文獻(xiàn)的 全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。
在另一實(shí)施方案中，所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分均為肽核酸 (PNA)，且所述第二套分子的識(shí)別組分是PNA序列?；蛘?，來(lái)自所述第一 套分子的每個(gè)分子的組分均為肽核酸(PNA)，且所述第二套分子的識(shí)別組 分是核酸序列，或反之亦然。PNA分子以類(lèi)似于核酸雜交至其它核酸的方式雜交至其它PNA分子和核酸序列。在一個(gè)實(shí)施方案中，來(lái)自所述第二套分子的至少一個(gè)或多個(gè)分子必需具有與來(lái)自所述第一套分子的分子中 的至少三個(gè)連續(xù)堿基(例如六個(gè)連續(xù)堿基)互補(bǔ)的至少三個(gè)連續(xù)堿基(例如六個(gè)連續(xù)堿基)。在另一個(gè)實(shí)例中，所述第一套分子上至少80%、至少90%、 至少95%或至少99%的核苷酸與來(lái)自它們所結(jié)合的第二套分子的那些分 子互補(bǔ)?；蛘?，通過(guò)施加熱、通過(guò)使鍵與具有高離子強(qiáng)度或極性的溶液接觸、 通過(guò)施加磁場(chǎng)或電場(chǎng)或上述方法的任何組合來(lái)破壞所述第一套分子與所 述第二套分子之間的鍵。當(dāng)一套分子結(jié)合至底材的表面時(shí)，所述分子可以彼此交疊或堆疊，從 而一部分分子將暴露在所述底材的表面上。所述暴露的官能團(tuán)可以是疏 水、親水或兩親官能團(tuán)。此外，所述暴露的官能團(tuán)可以是選擇性地結(jié)合各 種生物學(xué)或其它化學(xué)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、抗體、抗原、糖和其它碳水化合物等 的官能團(tuán)。所述暴露的官能團(tuán)可以包括任何特異性或非特異性結(jié)合對(duì)的成 員，如下列非限制性列表的任意成員抗體/抗原、抗體/半抗原、酶/底物、 酶/抑制劑、酶/輔因子、結(jié)合蛋白/底物、載體蛋白/底物、凝集素/碳水化合 物、受體/激素、受體/效應(yīng)物、核酸的互補(bǔ)鏈、阻抑物/誘導(dǎo)物等。所述暴 露的官能團(tuán)的其它實(shí)例包括但不限于-OH、 -CONH-、 -CONHCO-、 -NH2、 -NH-、 -COOH、 -COOR、 -CSNH-、 -NCV、 -S02、 -SH、 -RCOR-、 -RCSR-、 -RSR、 -ROR畫(huà)、-P(V3、 -OS03_2、國(guó)S(V、 -COCT、 -SOCT、 -RSOR-、 -CONR2、 -(OCH2CH2)nOH (其中n= l-20，優(yōu)選l-8)、-CH3、-P03H-、-2-咪唑、-N(CH3)2、 -N(R)2、 -P03H2、 -CN、 -(0 2^^3(其中11=1-20，優(yōu)選l-8)和烯烴，其中 R為氫、烴、鹵代烴、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物、凝集素、激素、受體、 抗原、抗體或半抗原。所述暴露的官能團(tuán)可以包括保護(hù)基，其可以被除去以進(jìn)一步修飾所述 主體的互補(bǔ)圖像或復(fù)制品。例如，可以使用可光除去的保護(hù)基。各種正性 光活性基團(tuán)在本領(lǐng)域中是已知的，例如硝基芳族化合物如鄰硝基芐基衍生 物或芐基磺酰基。可光除去的保護(hù)基描述于例如美國(guó)專(zhuān)利5,143,854中， 該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考，以及Patchomik, ": 6333(1970)和Amit等人,JOC，39: 192 (1974)，這兩篇文獻(xiàn)均引入本文作為參考。 在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過(guò)將所述第二套分子中的至少一個(gè)分子的 暴露的官能團(tuán)結(jié)合至金屬或金屬離子來(lái)進(jìn)一步修飾所述互補(bǔ)圖像。例如， 所述暴露的官能團(tuán)可以包括在其末端的胺、酰胺、亞硝?；?、氰基、羰基、 硫醇、硫代羰基、硒代羰基、烯基、芳基、芳基垸基、雜芳基、雜芳基烷 基或環(huán)戊二烯基，或者包括具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵或共軛7T系統(tǒng)的線性或環(huán) 狀有機(jī)基團(tuán)。這些基團(tuán)可以配位有金屬如鐵、鈷、鎳、金、銀、鋅、鉀、 磷、硒、鈉、鉑、鈀、鈦、釩、鉬、鎂、錸、釕和鋨的原子或離子。當(dāng)適 當(dāng)?shù)尿匣鶊F(tuán)太大或在其它方面不適合在沉積過(guò)程中被置于所述第二套 分子上時(shí)，可以修飾所述第二套分子以將適當(dāng)?shù)尿匣鶊F(tuán)連接到至少一部 分所述分子上。例如，使用與下文關(guān)于將所述第二套分子的識(shí)別組分連接 至間隔基所術(shù)相同的偶聯(lián)化學(xué)，可以將卟啉或咕啉環(huán)連接到至少一部分所 述第二套分子?；蛘呋蛄硗獾?，所述第二套分子可以包括肽序列或一段酶 或其它蛋白質(zhì)，它們的功能是結(jié)合金屬原子或離子。在一些實(shí)施方案中， 金屬原子或離子可以配位至兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)所述第二套分子的官能團(tuán)。 所述第一和第二套分子的第一和第二間隔基可以獨(dú)立地選自亞垸基、 亞雜烷基、亞雜環(huán)垸基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷 基和亞雜芳基垸基。所述亞烷基、亞雜烷基、亞雜環(huán)烷基、亞烯基、亞炔 基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷基和亞雜芳基垸基間隔基可以是取代或 未取代的。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一或第二間隔基中的任一個(gè)或者所 述第一和第二間隔基兩者均被一個(gè)或多個(gè)鹵素和/或羥基取代。在另一個(gè)實(shí)施方案中，用通過(guò)硅烷或其它活性官能團(tuán)固定到所述底材 上的間隔基制造被沉積的底材。所述間隔基的末端包括活性基團(tuán)如環(huán)氧或 羧酸鹽。在該實(shí)施方案中，所述第二套分子的識(shí)別組分20包括活性基團(tuán)， 所述活性基團(tuán)與所述間隔基上的活性基團(tuán)反應(yīng)以在所述間隔基與所述識(shí) 別組分之間產(chǎn)生共價(jià)鍵。例如，所述識(shí)別組分可以是胺端基的分子，例如 胺端基的DNA。羧基端基的分子也與環(huán)氧基反應(yīng)以形成酸酐。可以用于 將所述第二套分子偶聯(lián)至底材上的一套間隔基的其它化學(xué)包括酸酐-羥基、 碳二亞胺偶聯(lián)、羧酸鹽與胺、羥基和其它基團(tuán)的反應(yīng)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它偶聯(lián)反應(yīng)?？梢赃x擇反應(yīng)條件以保持所述識(shí)別組分的穩(wěn)定性。 例如，盡管一些識(shí)別組分對(duì)熱或特定溶劑而言是不穩(wěn)定的，但它們對(duì)在短 時(shí)間(例如幾小時(shí))暴露至這樣的條件而言是穩(wěn)定的。在一些實(shí)施方案中， 所述第二套分子與所述間隔基的末端上的活性基團(tuán)不與它們本身反應(yīng)，以 防止所沉積的間隔基或分子相互連接而不是將所述第二套分子連接至所 述底材?？梢酝ㄟ^(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法制備所述主體(參見(jiàn)Xia等 人，C/2ew. T ev. (1999)，卯1823-1848，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參 考)。例如，形成所述主體的方法可以是納米圖案形成(nanopatteming)方法。 在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用電子束光刻法，在底材的表面上形成一種或 多種金屬、金屬氧化物或其組合的圖案來(lái)制備所述主體。然后使所述底材 的表面與第一套分子接觸。在該實(shí)施方案中，每個(gè)所述第一套分子均具有活性官能團(tuán)，所述活性官能團(tuán)在所述金屬或金屬氧化物與所述第一套分子 中的分子之間形成鍵，從而將所述第一套分子結(jié)合至底材上，形成具有結(jié) 合至所述底材以形成圖案的第一套分子的主體。用于形成所述主體的活性 基團(tuán)和底材材料可以與用于將所述第二套分子形成圖案的活性基團(tuán)和底 材材料相同或不同?；蛘?，可以使用蘸筆納米光刻術(shù)來(lái)制備所述主體。使用蘸筆納米光刻 術(shù)制備分子形成圖案的底材的方法描述于Schwartz,丄flwg7wi^ (2002), 4041-4046和Piner等人，Sc/e"ce (1999)， 2S3: 661-663，這兩篇文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考?；蛘撸梢允褂锰娲饪?replacement Uthography)、納米陰影 (nanoshading)或納米移植(nanografting)來(lái)制備所述主體。這些方法描述于 Sun等人,J^GS (2002), "4(11): 2414-2415; Amro等人，Z""g/ww>" (2000), M: 3006-3009; Liu等人，A^"o丄e故rs (2002)， 2(8): 863-867;和Liu等人，Jcc. A仏(2000)， W: 457-466;這些文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。另一個(gè)實(shí)施方案是以下光刻法(lithographic method),其中第二底材表 面的至少一部分不含所述第二套分子。在該實(shí)施方案中，使所述第二底材 的暴露的表面與反應(yīng)物接觸，所述反應(yīng)物選擇為對(duì)作為防染劑(resist)的所述第二套分子是化學(xué)惰性的，并可降解至少所述第二底材的表面層，從而 降解所述第二底材的不含所述第二套分子的那部分表面。例如，所述反應(yīng) 物是活性離子蝕刻化合物。然后除去所述第二套分子以暴露所述第二底材 的一部分表面。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二底材表面的至少一部分不含所述第二套分 子，并且將材料沉積至不含所述第二套分子的那部分第二底材表面上。所 沉積的材料的實(shí)例包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)、金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、 金屬碳化物及其組合。然后除去所述第二套分子以暴露所述第二底材的一 部分表面。在本發(fā)明的一個(gè)方面，形成主體的互補(bǔ)圖像的方法包括通過(guò)吸引力在 所述第一套分子上組裝第二套分子。吸引力的實(shí)例包括將具有凈正電荷的 分子吸引至具有凈負(fù)電荷的分子、偶極-偶極吸引和磁吸引。在一個(gè)實(shí)施方 案中，所述吸引力是磁力。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)所述吸引力是磁力時(shí)，來(lái)自 所述第一套分子與來(lái)自所述第二套分子的一個(gè)或多個(gè)分子包括鐵或氧化 鐵組分。在該實(shí)施方案中，能夠通過(guò)施加磁場(chǎng)來(lái)破壞所述第一套分子與所 述第二套分子之間的吸引力。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述方法包括形成主體或其部分的復(fù)制品。 用于本發(fā)明的方法的該實(shí)施方案中的主體包含結(jié)合至第一底材以形成圖 案的第一套分子。通過(guò)形成鍵，在所述第一套分子上組裝第二套分子。所 述第二套分子包括活性官能團(tuán)和結(jié)合至所述第一套分子的識(shí)別組分。然后 使所述第二套分子的活性官能團(tuán)與第二底材的表面接觸。所述活性官能團(tuán) 與所述第二底材的表面反應(yīng)以在所述第二套分子與所述第二底材之間形 成鍵。然后破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵，結(jié)合至所述 第二底材的第二套分子形成所述主體的互補(bǔ)圖像。然后通過(guò)形成鍵，在所 述互補(bǔ)圖像的第二套分子上組裝第三套分子。第三套分子中的每個(gè)分子均 包括活性官能團(tuán)和結(jié)合至所述第二套分子的識(shí)別組分。然后使所述第三套 分子的活性官能團(tuán)與第三底材的表面接觸。所述第三底材的表面與所述第 三套分子的活性官能團(tuán)反應(yīng)以在所述第三套分子與所述第三底材之間形 成鍵。然后破壞所述第二套分子與所述第三套分子之間的鍵，結(jié)合至所述第三底材的第三套分子形成所述主體的圖案或其部分的復(fù)制品。 一旦已經(jīng) 分離了所述互補(bǔ)圖像和所述復(fù)制品，就可以將所述互補(bǔ)圖像重復(fù)使用一次 或多次以形成額外的復(fù)制品。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述復(fù)制品的至少一個(gè)部分的側(cè)面尺寸為200 nm或更小，例如100 nm或更小、50 nm或更小或 20 nm或更小。形成復(fù)制品的方法與用于形成互補(bǔ)圖像的方法相同，只是使用所述主 體的互補(bǔ)圖像作為模板(或"主體")以將所述圖案?jìng)鬟f至所述第三底材。 因此，上面公開(kāi)的關(guān)于所述第二套分子與所述第二底材的實(shí)施方案和實(shí)例 也分別適用于所述第三套分子與第三底材。此外，用于在所述第一套分子 上組裝第二套分子及用于破壞所述第一和第二套分子之間的鍵的條件的 實(shí)例也能夠同樣地適用于用于在所述第二套分子上組裝所述第三套分子 及用于破壞所述第三和第二套分子之間的鍵的條件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生主體的互補(bǔ)圖像的分子印 刷^1,其中所述主體具有結(jié)合至第一底材的第一套分子。所述分子印刷機(jī) 包含用于將第二套分子的溶液遞送至所述主體的表面的器件和用于使所 述第二套分子與第二底材接觸的器件。在該實(shí)施方案中，所述第二套分子 包括活性官能團(tuán)；和結(jié)合至所述第一套分子的識(shí)別組分。所述設(shè)備可以包括含有所述第二套分子的一個(gè)或多個(gè)貯庫(kù)和用于將 主體固定在位置上以遞送所述含有所述第二套分子的溶液的一個(gè)或多個(gè) 容器或組件。此外，所述設(shè)備可以包括用于將所述第二套分子的溶液從所 述貯庫(kù)傳遞至使用所述主體的表面的計(jì)算機(jī)控制的器件。所述設(shè)備還可以 包括將所述主體固定至所述第二底材的夾子。還可以控制所述第二套分子 的溶液和含有所述主體的容器的溫度。所述設(shè)備還可以包括含有溶液的貯 庫(kù)和用于遞送所述溶液的器件，所述溶液用于破壞所述第一和第二分子之 間的鍵，如具有高離子強(qiáng)度的溶液或含有將破壞所述鍵的酶的溶液。此外， 在所述第二底材己經(jīng)結(jié)合至所述第二套分子后，可以使用加熱元件來(lái)加熱 與結(jié)合的第一和第二套分子接觸的溶液以破壞所述鍵。用于傳遞溶液和控 制溫度的計(jì)算機(jī)控制的器件可以是任何各種常用的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)器械，如由 Harrison等人，5zotec/zm々wes, ": 88-97 (1993); Fujita等人，5/otec/w/^es, 9:584-591 (1990); Wada等人，T ev. iw^ww.， 54: 1569-1572 (1983)公開(kāi)的 那些，所有這些文獻(xiàn)的教導(dǎo)均引入本文作為參考。合適的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)器械 也可商購(gòu)，例如Applied Biosystems 800型Catalyst (Foster City, Calif.)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包括用于在所述第一套分子與所述第二套分 子之間的鍵已被破壞后分離所述第二底材和所述主體的器件。通過(guò)考慮下列實(shí)施例，將進(jìn)一步理解本發(fā)明的這些和其它方面，這些 實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的某些具體實(shí)施方案，并非用于限制由權(quán)利要求書(shū) 定義的其范圍。實(shí)施例實(shí)施例1: DNA單層的互補(bǔ)圖像的制備 A. DNA溶液的制備在使用前，用75% HzS04和25% H202的溶液清洗所有玻璃儀器。所 用的所有水均是超純水(18Mf2/cm)。第一DNA 5'-/5-硫醇MC6-D/ACG CAA CTT CGG GCT CTT-3'購(gòu)自 Integrated DNA Technologies, Inc. (IDT)， Coraville, IA。所有DNA鏈均以從 制造商處接受的狀態(tài)使用。以l [ig/mL的濃度將第一DNA溶于水中，分 成50iiL的較小等份，并貯存在-20'C下。當(dāng)使用一部分該溶液時(shí)，通過(guò)將 等份在含二硫蘇糖醇(DTT)的40 mM緩沖溶液(0.17 M磷酸鈉，pH 8)中放 置16 hr來(lái)還原它。根據(jù)制造商的說(shuō)明書(shū)，使用尺寸排阻層析法(來(lái)自 Pharmacia Biotech的NAP 10柱)來(lái)分離寡核苷酸和DTT反應(yīng)的副產(chǎn)物。使 用10 mM磷酸鈉緩沖液(pH 6.8)來(lái)平衡柱和洗脫寡核苷酸。由溶液在260 nm處的吸光度計(jì)算所得DNA溶液的濃度。在第一 DNA的情況下(即，使 用DNA形成主體)，將1M磷酸鉀緩沖溶液(pH 3.8)添加到DNA溶液中以 提高溶液的離子強(qiáng)度。DNA的最終濃度為4-5 pM。在第二 DNA溶液的情況下(即，使用DNA形成互補(bǔ)圖像)，添加在TE 緩沖液(IO mM Tris緩沖劑pH 7.2和1 mM EDTA)中的1M NaCl以提高溶 液的離子強(qiáng)度。所用的第二DNA購(gòu)自Integrated DNA Technologies, Inc. (IDT)， Coraville, IA，并具有如下結(jié)構(gòu)5V5硫醇MC6-D/AAG AGC CCGAAG TTG CGT-3'。B. 具有DNA單層的主體的制備使用云母上的干凈和原子上平坦的金作為底材。將該底材在上面制備 的第一 DNA溶液中放置5天以使DAN結(jié)合至底材的表面。用1M磷酸鉀 緩沖液將底材漂洗兩次，并用水漂洗五次。將底材在1 mM間隔基硫醇6-巰基-l-己醇水溶液中暴露2hr以使單鏈DNA的非特異性吸附最小化，然 后用水漂洗五次。C. 互補(bǔ)圖像的制備將步驟B中制備的主體在第二 DNA溶液中浸泡2小時(shí)以使互補(bǔ)DNA 與結(jié)合至主體的DNA雜交。用在TE緩沖液中的1M NaCl將底材漂洗兩 次，并用水漂洗五次。使第二云母底材上的干凈金與主體接觸，從而使兩個(gè)金表面相互面 對(duì)，且它們之間有少量的水。施加小的機(jī)械力以將兩個(gè)底材推到一起。隨 著兩個(gè)底材之間的水蒸發(fā)，表面之間的間隔由于毛細(xì)管吸引力增大而減 小。因此，第二DNA的硫醇基接近第二底材并與它結(jié)合。在約5hr后， 將底材在TE緩沖液中的lMNaCl(70。C)浸泡20min。底材(g卩，主體和互 補(bǔ)圖像)自動(dòng)分離，用在TE緩沖液中的lMNaCl漂洗兩次，并用水漂洗五 次，然后風(fēng)干。使用AFM敲擊模式將主體(參見(jiàn)圖3A和3B)及互補(bǔ)圖像(參 見(jiàn)圖3C和3D)兩者成像。D. 錢(qián)DNA完全覆蓋第一底材表面。由于單層和尖端之間的強(qiáng)烈相互作用， 徹底覆蓋使得AFM成像困難。傳遞至第二底材的層也被完全覆蓋。實(shí)施例2:金柵格的圖案?jìng)鬟f將AFM校準(zhǔn)金柵格在實(shí)施例1中所述的第一 DNA分子的4 pM溶液 中浸泡5天以產(chǎn)生形成圖案的主體。將主體在1 mM6-巰基-l-己醇水溶液中暴露2 hr以使單鏈DNA的非特異性吸附最小化，然后用水漂洗5次并 風(fēng)干。然后將主體在實(shí)施例1中所述的第二 DNA的6 nM溶液中暴露2 小時(shí)，從而發(fā)生雜交。將第二云母上的金底材放在主體上，從而使兩個(gè)金 表面相互面對(duì)，且它們之間有少量的水。施加小的機(jī)械力將兩個(gè)底材推到 一起。在約5 hr后，將底材在TE緩沖液中的1MNaCl (70。C)中浸泡20 min。 兩個(gè)底材(即，主體和互補(bǔ)圖像)自動(dòng)分離，用在TE緩沖液中的1M NaCl 漂洗兩次，并用水漂洗五次，然后風(fēng)干。使用AFM敲擊模式將主體和互 補(bǔ)圖像兩者成像(分別參見(jiàn)圖4A和4B)。實(shí)施例3: DNA芯片的制造如Demer等人，CAeAW, /"f. ￡d (2001)， 40: 3071-3073所述，使用 蘸筆納米光刻術(shù)制備主體，該文獻(xiàn)的全部教導(dǎo)均引入本文作為參考。為了 制備主體，使云母底材上的金表面與l-十八硫醇(ODT)在乙醇中的1 mM 溶液接觸5 min以用ODT分子覆蓋暴露的金表面。然后將底材浸入1,16-巰基十六酸(MHA)的1 mM溶液中，并通過(guò)使表面與約0.5 nN的力接觸以 產(chǎn)生100 nm的圓點(diǎn)而使用原子力顯微鏡的尖端使置換結(jié)合至表面的ODT 分子。溶液中的MHA結(jié)合至圓點(diǎn)的暴露的金表面。在pH 4.5下，用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDAC)在0.1 M嗎啉/乙磺酸 中的10 mg/mL溶液活化MHA的羧酸基團(tuán)，然后用pH 9.5的0.1M硼酸鈉 /硼酸緩沖液溶液漂洗。將用l-正己胺基團(tuán)修飾的DNA在硼酸鹽緩沖液中 的25 mM的溶液放在底材的表面上。DNA的胺基團(tuán)結(jié)合至活化的MHA 分子，形成100nm直徑的DNA圓點(diǎn)。用不同胺修飾的DNA分子將形成 MHA圓點(diǎn)和使DNA分子結(jié)合至MHA圓點(diǎn)的程序重復(fù)多次以形成DNA 陣列部分為約100 nm的主體。使用主體將DNA序列的互補(bǔ)圖像陣列印刷到第二底材上，其中每個(gè) DNA序列均與主體上的一個(gè)DNA分子互補(bǔ)，并且位于第二底材上與其在 主體上的互補(bǔ)序列為鏡像的位置。通過(guò)用己基硫醇連接基修飾一套DNA 分子而制備互補(bǔ)圖像陣列，所述一套DNA分子包括與主體上的DNA分子 互補(bǔ)的所有DNA分子。將硫醇修飾的DNA分子放置在pH 6.8的含1 MNaCl磷酸鹽緩沖液中。將主體在含有硫醇改性的DNA分子的溶液中浸泡 2 hr，然后從溶液中取出主體，用在TE緩沖液中的1M NaCI漂洗一次， 并用水漂洗五次。使第二云母底材上的干凈金與主體接觸，從而使兩個(gè)金表面相互面 對(duì)，且它們之間有少量的水。施加小的機(jī)械力以將兩個(gè)底材推到一起。隨 著兩個(gè)底材之間的水蒸發(fā)，表面之間的間隔由于毛細(xì)管吸引力的增加而減 小。因此，硫醇修飾的DNA分子的硫醇基接近第二底材并與它結(jié)合。在 約5hr后，將底材在TE緩沖液中的lMNaCl(70'C)中浸泡20min。底材 自動(dòng)分離，用在TE緩沖液中的lMNaCl漂洗兩次，并用水漂洗五次，然 后風(fēng)干。能夠使用主體制備一個(gè)或多個(gè)額外的互補(bǔ)圖像。實(shí)施例4: DNA陣列的互補(bǔ)圖像的制備購(gòu)買(mǎi)DNA芯片并用作第一主體。DNA芯片具有12 x 12正方形陣列， 其中每個(gè)正方形為300 nm x 300 nm，并且具有連接于底材的不同DNA序 列，總計(jì)有144種不同的DNA序列。300nmx300nm正方形沿著底材表 面的x-軸和y-軸間隔100 nm。使用主體在第二底材上印刷DNA序列的12xl2互補(bǔ)圖像陣列，其中 每個(gè)DNA序列均與主體上的一個(gè)DNA分子互補(bǔ)，并位于第二底材上與在 主體上其互補(bǔ)序列的鏡像的位置。用己基硫醇連接基修飾一套DNA分子， 所述一套DNA分子包括與主體上的DNA分子互補(bǔ)的所有DNA分子(即 144種不同的互補(bǔ)DNA序列)。將硫醇改性的DNA分子放置在pH 6.8的 含1 MNaCl的磷酸鹽緩沖液中。將主體在含有硫醇改性的DNA分子的溶 液中浸泡2hr，然后從溶液中取出主體，用在TE緩沖液中的lMNaCl漂 洗一次，并用水漂洗五次。使云母底材上的干凈金與主體接觸，從而使新底材的金表面面對(duì)DNA 分子的12x 12陣列。兩個(gè)表面之間有少量的水。施加小的機(jī)械力將兩個(gè) 底材推到一起。隨著兩個(gè)底材之間的水蒸發(fā)，表面之間的間隔由于毛細(xì)管 吸引力的增加而減小。因此，硫醇修飾的DNA分子的硫醇基接近第二底 材并與它結(jié)合。在約5hr后，將底材在TE緩沖液中的lMNaCl(7(TC)中浸泡20min。底材自動(dòng)分離，用在TE緩沖液中的lMNaCl漂洗兩次，并 用水漂洗五次，然后風(fēng)干?；パa(bǔ)圖像具有DNA分子的12x12陣列，它們 與主體上的DNA分子互補(bǔ)。按照相同的程序，能夠使用主體制備一個(gè)或 多個(gè)額外的互補(bǔ)圖像陣列。此外，按照該程序，能夠?qū)⒌谝恢黧w復(fù)制一次或多次，只是使用互補(bǔ) 圖像代替主體，并在互補(bǔ)圖像上組裝第三套144個(gè)DNA分子，這些DNA 分子具有與第一主體上的DNA分子相同的序列并用己基硫醇連接基修 飾。然后按照上面關(guān)于第一主體和第二底材所述，使云母上的第三個(gè)金底 材與互補(bǔ)圖像接觸。結(jié)合至第三底材并與互補(bǔ)圖像分離的第三套DNA是 第一主體的復(fù)制品。通過(guò)考慮本文公開(kāi)的發(fā)明說(shuō)明書(shū)或?qū)嵺`，本發(fā)明的其它實(shí)施方案對(duì)本 領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)是明顯的。希望說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例只被認(rèn)為是示例性的，本 發(fā)明的真正范圍和精神由所附權(quán)利要求指明。
權(quán)利要求
1.形成主體的互補(bǔ)圖像的方法，其包括a)提供主體，其包含結(jié)合至第一底材以形成圖案的第一套分子，其中當(dāng)所述第一套分子包括核酸時(shí)，所述第一套分子包括具有不同序列的多種核酸；b)通過(guò)吸引力或形成鍵，在所述第一套分子上組裝第二套分子，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子均包括i)活性官能團(tuán)；和ii)被吸引至或結(jié)合至所述第一套分子中的一個(gè)或多個(gè)分子上的識(shí)別組分；c)使所述第二套分子的活性官能團(tuán)與第二底材的表面接觸，從而在所述第二套分子與所述第二底材之間形成鍵；d)破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的吸引力或鍵，從而形成所述主體的互補(bǔ)圖像；和e)任選地將b)至d)重復(fù)一次或多次。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子還包括下列 組分中的一種或多種-a) 暴露的官能團(tuán)；b) 將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第一間隔基;和c) 將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第二間隔基。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)使所述主體與包含所述第二套分子的 溶液接觸，在所述第一套分子上組裝所述第二套分子。
4，權(quán)利要求3的方法，其中通過(guò)含有所述第二套分子的溶液的毛細(xì)管 作用使所述主體與所述第二底材保持接觸。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中破壞所述吸引力或鍵包括蒸發(fā)所述溶液。
6. 權(quán)利要求3的方法，其中所述第二套分子包括兩種或更多種不同的分子。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分子具 有不同的識(shí)別組分。
8. 權(quán)利要求6的方法，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分子既 具有不同的識(shí)別組分又具有不同的暴露的官能團(tuán)。
9. 權(quán)利要求6的方法，其中所述第二套分子中的兩種或更多種不同的 分子在所述第二底材上形成圖案，所述圖案具有包括兩種或更多種高度的 剖面。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述兩種或更多種不同的分子中的至少 一種包括第一間隔基，而所述兩種或更多種不同的分子中的另一種不包括 間隔基或者包括長(zhǎng)度不同于所述第一間隔基的第二間隔基。
11. 權(quán)利要求2的方法，其中所述互補(bǔ)圖像的至少一個(gè)部分的側(cè)面尺 寸為200nm或更小、100nm或更小、50 nm或更小或20 nm或更小。
12. 權(quán)利要求2的方法，其中在所述第一套分子與所述第二套分子之 間形成的鍵為氫鍵、離子鍵、磁相互作用、靜電相互作用、7t-鍵相互作用、 共價(jià)鍵、范德華鍵或其組合。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中通過(guò)施加熱來(lái)破壞所述第一套分子與所 述第二套分子之間的鍵。
14. 權(quán)利要求12的方法，其中通過(guò)使所述第一套分子與所述第二套分 子之間的鍵與具有高離子強(qiáng)度的溶液接觸來(lái)破壞所述鍵。
15. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是硫醇 基、受保護(hù)的硫醇基、硅烷、氯硅垸、羧酸、腈、異腈、異羥肟酸或膦酸。
16. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第二底材的表面是摻雜硅或未摻雜 硅、玻璃、熔凝硅石、二氧化硅、氧化鋁、磷酸鈣陶瓷、羥基化的聚合物、 氧化的聚合物表面、氧化物、鉑、鈀、鋁、金、銀、銅、鎘、鋅、滎、鉛、3鐵、鉻、錳、鎢、包含上述金屬中的至少一種的合金或包含上述金屬中的 至少一種的混合物。
17. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分均 為核酸序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分為與所述第一套分子上的核酸 序列至少80%、至少90%、至少95%或至少99%互補(bǔ)的核酸序列。
18. 權(quán)利要求17的方法，其中通過(guò)使所述第一套分子與所述第二套分 子之間的鍵與酶接觸來(lái)破壞所述鍵。
19. 權(quán)利要求17的方法，其中所述第一和第二套分子的核酸序列選自 DNA、 RNA、修飾的核酸序列及其組合。
20. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分均 為肽核酸(PNA)序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分是PNA序列。
21. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子的暴露的 官能團(tuán)不存在或者獨(dú)立地選自-OH、 -CONH-、 -CONHCO-、 -NH2、 -NH-、 -COOH、 -COOR、 -CSNH-、 -N02-、 -S02、 -SH、 -RCOR-、 -RCSR-、 -RSR、 -ROR國(guó)、-P043、國(guó)OS(V2、 -S03-、 -COO-、 -SOO陽(yáng)、-RSOR-、 -CONR2、 -(OCH2CH2)nOH (其中n= l-20，優(yōu)選l-8)、-CH3、-P03H-、-2-咪唑、-N(CH3)2、 -NR2、 -P03H2、 -CN、 -(CF2)nCF3 (其中n= 1-20，優(yōu)選1-8)、卟啉、咕啉環(huán)、 肽序列和烯烴，其中R為氫、烴、卣代烴、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物、凝集素、激素、 受體、抗原、抗體或半抗原。
22. 權(quán)利要求21的方法，其還包括將所述第二套分子中的至少一個(gè)分 子的暴露的官能團(tuán)結(jié)合至金屬或金屬離子。
23. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第二套分子具有第一間隔基、第二 間隔基或第一和第二間隔基，且所述間隔基獨(dú)立地選自亞垸基、亞雜垸基、 亞雜環(huán)烷基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷基和亞雜芳 基垸基，其中所述亞垸基、亞雜烷基、亞雜環(huán)烷基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷基或亞雜芳基垸基可以是取代或未取代的。
24. 權(quán)利要求23的方法，其中所述亞烷基、亞雜烷基、亞雜環(huán)烷基、 亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基垸基和亞雜芳基烷基的取代 基選自鹵素和羥基。
25. 權(quán)利要求2的方法，其還包括a) 在底材的表面上形成一種或多種金屬、金屬氧化物或其組合的圖案；b) 使所述表面與所述第一套分子接觸，其中所述第一套分子中的每個(gè) 分子均具有活性官能團(tuán)，所述活性官能團(tuán)在所述金屬或金屬氧化物與所述 第一套分子的分子之間形成鍵，從而形成包含結(jié)合至所述底材以形成圖案 的第一套分子的主體。
26. 權(quán)利要求2的方法，其中提供所述主體包括使用蘸筆納米光刻術(shù) 形成所述主體。
27. 權(quán)利要求2的方法，其中所述第二底材表面的至少一部分不含所 述第二套分子。
28. 權(quán)利要求27的方法，其還包括a) 使所述第二底材的表面與反應(yīng)物接觸，所述反應(yīng)物被選擇為對(duì)所述 第二套分子是化學(xué)惰性的并且降解至少所述第二底材的表面層，從而降解 所述第二底材的不含所述第二套分子的那部分表面；和b) 除去所述第二套分子以暴露所述第二底材的一部分表面。
29. 權(quán)利要求28的方法，其中所述反應(yīng)物是活性離子蝕刻化合物。
30. 權(quán)利要求27的方法，其還包括a) 在不含所述第二套分子的那部分第二底材表面上沉積材料；和b) 除去所述第二套分子以暴露所述第二底材的一部分表面。
31. 權(quán)利要求30的方法，其中所沉積的材料選自半導(dǎo)體、電介質(zhì)、金 屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物及其組合。
32. 權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)磁力吸引力在所述第一套分子上組 裝所述第二套分子。
33. 權(quán)利要求32的方法，其中通過(guò)施加磁場(chǎng)來(lái)破壞所述第一套分子與 所述第二套分子之間的吸引力。
34. 權(quán)利要求32的方法，其中所述第二套分子中的一個(gè)或多個(gè)分子的 識(shí)別組分是鐵或氧化鐵顆粒。
35. 形成主體或其部分的復(fù)制品的方法，其包括a) 提供主體，其包含結(jié)合至第一底材以形成圖案的第一套分子；b) 通過(guò)形成鍵，在所述第一套分子上組裝第二套分子，其中所述第二 套分子中的每個(gè)分子均包括i) 活性官能團(tuán)；和ii) 結(jié)合至所述第一套分子上的識(shí)別組分；c) 使所述第二套分子的活性官能團(tuán)與第二底材的表面接觸，從而在所 述第二套分子與所述第二底材之間形成鍵；d) 破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵，從而形成所述主 體的互補(bǔ)圖像；e) 通過(guò)形成鍵，在所述互補(bǔ)圖像的第二套分子上組裝第三套分子，其 中所述第三套分子中的每個(gè)分子均包括-i) 活性官能團(tuán)；和ii) 結(jié)合至所述第二套分子上的識(shí)別組分；f) 使所述第三套分子的活性官能團(tuán)與第三底材的表面接觸，從而在所 述第三套分子與所述第三底材之間形成鍵；g) 破壞所述第二套分子與所述第三套分子之間的鍵，從而形成所述主 體或其部分的復(fù)制品；和h) 任選地將e)至g)重復(fù)一次或多次。
36. 權(quán)利要求35的方法，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子任選地還 包括將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的間隔基，且所述第三套分子中的每個(gè)分子還包括下列組分中的一種或多種a) 暴露的官能團(tuán)；b) 將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第一間隔基;和 C)將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第二間隔基。
37. 權(quán)利要求36的方法，其中通過(guò)使所述互補(bǔ)圖像與包含所述第三套分子的溶液接觸，在所述第二套分子上組裝所述第三套分子。
38. 權(quán)利要求37的方法，其中通過(guò)含有所述第三套分子的溶液的毛細(xì) 管作用使所述互補(bǔ)圖像與所述第三底材保持接觸。
39. 權(quán)利要求38的方法，其中蒸發(fā)所述溶液。
40. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第三套分子包括兩種或更多種不同 的分子。
41. 權(quán)利要求40的方法，其中所述第三套分子中的兩種或更多種分子 具有不同的識(shí)別組分。
42. 權(quán)利要求40的方法，其中所述第三套分子中的兩種或更多種分子 既具有不同的識(shí)別組分又具有不同的暴露的官能團(tuán)。
43. 權(quán)利要求40的方法，其中所述第三套分子中的兩種或更多種不同 的分子在所述第三底材上形成圖案，所述圖案具有包括兩種或更多種高度 的剖面。
44. 權(quán)利要求36的方法，其中所述復(fù)制品或其部分的至少一個(gè)部分的 側(cè)面尺寸為200nm或更小、lOOnm或更小、50 nm或更小或20 ran或更小。
45. 權(quán)利要求36的方法，其中在所述第二套分子與所述第三套分子之 間形成的鍵為氫鍵、離子鍵、磁相互作用、靜電相互作用、共價(jià)鍵、兀-鍵 相互作用、范德華鍵或其組合。
46. 權(quán)利要求45的方法，其中通過(guò)施加熱來(lái)破壞所述第二套分子與所述第三套分子之間的鍵。
47. 權(quán)利要求45的方法，其中通過(guò)使所述第二套分子與所述第三套分 子之間的鍵與具有高離子強(qiáng)度的溶液接觸來(lái)破壞所述鍵。
48. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子的組分均 為核酸序列，且所述第三套分子的識(shí)別組分為與所述第二套分子的識(shí)別組 分至少80°/。、至少卯％、至少95%或至少99%互補(bǔ)的核酸序列。
49. 權(quán)利要求48的方法，其中所述第二套分子包括具有不同核酸序列 的兩種或更多種分子。
50. 權(quán)利要求48的方法，其中所述第三套分子中的兩種或更多種分子 具有不同的核酸序列。
51. 權(quán)利要求48的方法，其中通過(guò)使所述第二套分子與所述第三套分 子之間的鍵與酶接觸來(lái)破壞所述鍵。
52. 權(quán)利要求48的方法，其中所述第一套分子中的一種或多種分子的 組分是核酸序列。
53. 權(quán)利要求52的方法，其中所述第一、第二和第三套分子的核酸序 列選自DNA、 RNA、修飾的核酸序列及其組合。
54. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分均 為肽核酸(PNA)序列，且所述第一和第二套分子的識(shí)別組分是PNA序列。
55. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第三套分子中的每個(gè)分子的暴露的 官能團(tuán)不存在或者獨(dú)立地選自-OH、 -CONH-、 -CONHCO-、 -NH2、 -NH-、 畫(huà)COOH、國(guó)COOR、 -CSNH-、 -N02、 -S02、 -SH、 -RCOR-、陽(yáng)RCSR-、 -RSR、 -ROR腸、—P(V3、 -OS032、 -S03_、 -COO、 —SOCT、畫(huà)RSOR-、 -GONR2、 -(OCH2CH2)nOH(其中n= l-20,優(yōu)選l-8)、-CH3、-P03lT、-2-咪唑、-N(CH3)2、 -NR2、 -P03H2、 -CN、 -(0 2^^3(其中11=1-20，優(yōu)選1-8)、卟啉、咕啉環(huán) 和烯烴，其中R為氫、烴、鹵代烴、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物、凝集素、激素、受體、抗原、抗體或半抗原。
56. 權(quán)利要求55的方法，其還包括將所述第三套分子中的至少一個(gè)分 子的暴露的官能團(tuán)結(jié)合至金屬或金屬離子的步驟。
57. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第二套分子中的分子具有間隔基， 且所述第三套分子中的分子具有第一和第二間隔基，且所述間隔基獨(dú)立地 選自亞烷基、亞雜垸基、亞雜環(huán)垸基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳 基、亞芳基垸基和亞雜芳基烷基，其中所述亞烷基、亞雜垸基、亞雜環(huán)烷 基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷基或亞雜芳基垸基可 以是取代或未取代的。
58. 權(quán)利要求57的方法，其中所述亞垸基、亞雜烷基、亞雜環(huán)垸基、 亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基垸基和亞雜芳基烷基的取代 基選自鹵素和羥基。
59. 權(quán)利要求36的方法，其還包括a) 使用電子束光刻法，在底材的表面上形成一種或多種金屬、金屬氧 化物或其組合的圖案；b) 使所述表面與所述第一套分子接觸，其中所述第一套分子中的每個(gè) 分子均具有活性官能團(tuán)，所述活性官能團(tuán)在所述金屬或金屬氧化物與所述 第一套分子的分子之間形成鍵，從而形成包含結(jié)合至所述底材以形成圖案 的第一套分子的主體。
60. 權(quán)利要求36的方法，其中所述第三底材表面的至少一部分不含所 述第三套分子。
61. 權(quán)利要求60的方法，其還包括a) 使所述第三底材的表面與反應(yīng)物接觸，所述反應(yīng)物被選擇為對(duì)所述 第三套分子是化學(xué)惰性的并且降解至少所述第三底材的表面層，從而降解 所述第三底材的不含所述第三套分子的那部分表面；和b) 除去所述第三套分子以暴露所述第三底材的一部分表面。
62. 權(quán)利要求61的方法，其中所述反應(yīng)物是活性離子蝕刻化合物。
63. 權(quán)利要求60的方法，其還包括a) 在不含所述第三套分子的那部分第三底材表面上沉積材料；和b) 除去所述第三套分子以暴露所述第三底材的一部分表面。
64. 權(quán)利要求63的方法，其中所沉積的材料選自半導(dǎo)體、電介質(zhì)、金 屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物及其組合。
65. 組合物，其包含a) 結(jié)合至第一底材上的第一套分子的第一圖案，其中當(dāng)所述第一套分 子包括核酸序列時(shí)，所述第一套分子包括具有不同序列的多種核酸；和b) 互補(bǔ)圖像，其包括通過(guò)第二套分子中的每個(gè)分子上的活性官能團(tuán)結(jié) 合至第二底材上的所述第二套分子的圖案，其中所述第二套分子中的每個(gè) 分子均具有識(shí)別組分，所述識(shí)別組分結(jié)合至來(lái)自所述第一套分子的分子中 的至少一部分上。
66. 權(quán)利要求65的組合物，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子還包括 下列組分中的一種或多種a) 暴露的官能團(tuán)；b) 將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第一間隔基；和c) 將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第二間隔基。
67. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第二套分子包括兩種或更多種不 同的分子。
68. 權(quán)利要求67的組合物，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分 子具有不同的識(shí)別組分。
69. 權(quán)利要求67的組合物，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分 子既具有不同的識(shí)別組分又具有不同的暴露的官能團(tuán)。
70. 權(quán)利要求69的組合物，其中所述第二套分子中的兩種或更多種不 同的分子在所述第二底材上形成圖案，所述圖案具有包括兩種或更多種高度的剖面。
71. 權(quán)利要求70的組合物，其中所述兩種或更多種不同的分子中的至 少一種包括第一間隔基，而所述兩種或更多種不同的分子中的另一種不包 括間隔基或者包括長(zhǎng)度不同于所述第一間隔基的第二間隔基。
72. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述互補(bǔ)圖像的至少一個(gè)部分的側(cè)面 尺寸為200nm或更小、100nm或更小、50 nm或更小或20 nm或更小。
73. 權(quán)利要求66的組合物，其中在所述第一套分子與所述第二套分子 之間形成的鍵為氫鍵、離子鍵、磁相互作用、靜電相互作用、共價(jià)鍵、兀-鍵相互作用、范德華鍵或其組合。
74. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是硫 醇基、受保護(hù)的硫醇基、硅烷、氯硅垸、羧酸、腈、異腈、異羥肟酸或膦
75. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第二底材的表面是摻雜硅或未摻 雜硅、玻璃、熔凝硅石、二氧化硅、氧化鋁、磷酸鈣陶瓷、羥基化的聚合 物、氧化的聚合物表面、氧化物、鉑、鈀、鋁、金、銀、銅、鎘、鋅、汞、 鉛、鐵、鉻、錳、鎢、包含上述金屬中的至少一種的合金或包含上述金屬 中的至少一種的混合物。
76. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分 均為核酸序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分為與所述第一套分子的核酸 序列至少80%、至少90%、至少95%或至少99%互補(bǔ)的核酸序列。
77. 權(quán)利要求76的組合物，其中所述第一和第二套分子的核酸序列選 自DNA、 RNA、修飾的核酸序列及其組合。
78. 權(quán)利要求76的組合物，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分 均為肽核酸(PNA)序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分是PNA序列。
79. 權(quán)利要求73的組合物，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子的暴露 的官能團(tuán)不存在或者獨(dú)立地選自-OH、 -CONH-、 -CONHCO-、 -NH2、 -NH-、-COOH、誦COOR、 -CSNH-、國(guó)N(V、 -S02、 -SH、 -RCOR-、 -RCSR-、 -RSR、 -ROR-、 -PCV3、 -OS(V2、 -S03、 -COCT、 -SOCT、 -RSOR-、 -CONR2、 -(OCH2CH2)nOH (其中n= 1-20，優(yōu)選l-8)、-CH3、畫(huà)P03HV2-咪唑、-N(CH3)2、 -NR2、 -P03H2、 -CN、 -(CF2)nCF3(其中n= 1-20，優(yōu)選1-8)、 B卜啉、咕啉環(huán) 和烯烴，其中R為氫、烴、齒代烴、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物、凝集素、激素、 受體、抗原、抗體或半抗原。
80. 權(quán)利要求79的組合物，其還包含金屬或金屬離子，所述金屬或金 屬離子結(jié)合至來(lái)自所述第二套分子的至少一個(gè)分子的暴露的官能團(tuán)上。
81. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子均具有 第一間隔基、第二間隔基或第一和第二間隔基，且所述間隔基獨(dú)立地選自 亞烷基、亞雜垸基、亞雜環(huán)垸基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、 亞芳基烷基和亞雜芳基烷基，其中所述亞垸基、亞雜垸基、亞雜環(huán)烷基、 亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基烷基或亞雜芳基垸基可以是 取代或未取代的。
82. 權(quán)利要求81的組合物，其中所述亞垸基、亞雜垸基、亞烯基、亞 炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞雜環(huán)烷基、亞芳基烷基和亞雜芳基烷基的取 代基選自鹵素和羥基。
83. 權(quán)利要求66的組合物，其中所述第二底材表面的至少一部分不含 所述第二套分子。
84. 權(quán)利要求65的組合物，其中具有所述第一圖案的所述第一底材是 可重復(fù)使用的主體。
85. 用于在底材上印刷分子圖案的試劑盒，其包含a) 主體，其包含結(jié)合至底材上的第一套分子的圖案；和b) 第二套分子，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子均包括i) 活性官能團(tuán)；和ii) 結(jié)合至所述第一套分子上的識(shí)別組分。
86. 權(quán)利要求85的試劑盒，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子還包括 下列組分中的一種或多種a) 暴露的官能團(tuán)；b) 將所述活性官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第一間隔基；和c) 將所述暴露的官能團(tuán)連接至所述識(shí)別組分的共價(jià)鍵或第二間隔基。
87. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二套分子包括兩種或更多種不 同的分子。
88. 權(quán)利要求85的試劑盒，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分 子具有不同的識(shí)別組分。
89. 權(quán)利要求85的試劑盒，其中所述第二套分子中的兩種或更多種分 子既具有不同的識(shí)別組分又具有不同的暴露的官能團(tuán)。
90. 權(quán)利要求89的試劑盒，其中所述兩種或更多種不同的分子中的至 少一種包括第一間隔基，而所述兩種或更多種不同的分子中的另一種不包 括間隔基或者包括長(zhǎng)度不同于所述第一間隔基的第二間隔基。
91. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述主體的至少一個(gè)部分的側(cè)面尺寸 小于200腦。
92. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子的識(shí)別 組分均能夠通過(guò)氫鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、范德華鍵、磁相互作用、7T-鍵相 互作用、靜電相互作用或任何它們的組合結(jié)合至所述第一套分子中的至少 一個(gè)分子上。
93. 權(quán)利要求92的試劑盒，其還包含具有高離子強(qiáng)度的溶液，所述溶 液能夠破壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵。
94. 權(quán)利要求86的試劑盒，其還包含結(jié)合至所述第二套分子的活性官 能團(tuán)上的第二底材。
95. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二套分子上的活性官能團(tuán)是硫 醇基、受保護(hù)的硫醇基、硅烷、氯硅烷、羧酸、腈、異腈、異羥肟酸或膦酸。
96. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二底材的表面是摻雜硅或未摻 雜硅、玻璃、熔凝硅石、二氧化硅、氧化鋁、磷酸鈣陶瓷、羥基化的聚合 物、氧化的聚合物表面、氧化物、鉑、鈀、鋁、金、銀、銅、鎘、鋅、汞、 鉛、鐵、鉻、錳、鎢、包含上述金屬中的至少一種的合金或包含上述金屬 中的至少一種的混合物。
97. 權(quán)利要求94的試劑盒，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組分 均為核酸序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分為與至少一種來(lái)自所述第一 套分子的核酸序列至少80%、至少90%、至少95%或至少99%互補(bǔ)的核酸 序列。
98. 權(quán)利要求97的試劑盒，其中所述第二套分子包括兩種或更多種不 同的分子。
99. 權(quán)利要求98的試劑盒，其中所述第一套分子包括具有不同核酸序 列的兩種或更多種分子。
100. 權(quán)利要求98的試劑盒，其中所述第二套分子中的兩種或更多種 分子具有不同的核酸序列。
101. 權(quán)利要求97的試劑盒，其還包含具有酶的溶液，所述酶能夠破 壞所述第一套分子與所述第二套分子之間的鍵。
102. 權(quán)利要求97的試劑盒，其中所述第一和第二套分子的核酸序列 選自DNA、 RNA、修飾的核酸序列及其組合。
103. 權(quán)利要求97的試劑盒，其中所述第一套分子中的每個(gè)分子的組 分均為肽核酸(PNA)序列，且所述第二套分子的識(shí)別組分是PNA序列。
104. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子的暴 露的官能團(tuán)不存在或者獨(dú)立地選自-OH、-CONH-、-CONHCO-、-NH2、-NH-、 -COOH、 -COOR、 -CSNH-、 -N02\ -S02、國(guó)SH、 -RCOR-、 -RCSR-、畫(huà)RSR、 國(guó)ROR-、 -P(V3、 -OS(V2、陽(yáng)S(V、畫(huà)COCT、 -SOO、畫(huà)RSOR-、 -CONR2、-(OCH2CH2)nOH(其中n=卜20，優(yōu)選l國(guó)8)、-CH3、-P03HV2國(guó)咪唑、-N(CH3)2、 -NR2、 -P03H2、 -CN、《CF2)nCF3(其中n= 1-20，優(yōu)選1-8)、 B卜啉、咕啉環(huán) 和烯烴，其中R為氫、烴、鹵代烴、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物、凝集素、激素、 受體、抗原、抗體或半抗原。
105. 權(quán)利要求104的試劑盒，其還包含金屬或金屬離子，所述金屬或 金屬離子能夠結(jié)合至所述第二套分子中的至少一個(gè)分子的暴露的官能團(tuán) 上。
106. 權(quán)利要求86的試劑盒，其中所述第二套分子中的每個(gè)分子均具 有第一間隔基、第二間隔基或第一和第二間隔基，且所述間隔基獨(dú)立地選 自亞烷基、亞雜垸基、亞雜環(huán)烷基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、 亞芳基烷基和亞雜芳基烷基，其中所述亞垸基、亞雜烷基、亞雜環(huán)烷基、 亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基垸基或亞雜芳基垸基可以是 取代或未取代的。
107. 權(quán)利要求106的試劑盒，其中所述亞垸基、亞雜烷基、亞雜環(huán)烷 基、亞烯基、亞炔基、亞芳基、亞雜芳基、亞芳基垸基和亞雜芳基烷基的 取代基選自鹵素和羥基。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于分子的可逆自組裝的分子圖案沖壓方法和/或器件。在一個(gè)實(shí)施方案中，形成主體的互補(bǔ)圖像的方法包括提供主體，其具有結(jié)合至第一底材(14)以形成圖案的第一套分子(12)；通過(guò)形成鍵，在所述第一套分子(12)上組裝第二套分子(16)，所述第二套分子(16)具有活性官能團(tuán)(18)和暴露的官能團(tuán)(28)；使所述活性官能團(tuán)(18)與第二底材(22)的表面接觸，所述活性官能團(tuán)(18)與所述第二底材(22)的表面反應(yīng)，在所述第二套分子(16)與所述第二底材(22)之間形成鍵；使所述第二底材(22)的剩余暴露表面與另一組分子(24)接觸；破壞所述第一套分子(12)與所述第二套分子(16)之間的鍵，所述第二套分子(16)結(jié)合至所述第二底材(22)，形成所述主體的互補(bǔ)圖像(26)。能夠?qū)⑺鲋黧w重復(fù)使用一次或多次以形成額外的互補(bǔ)圖像。
文檔編號(hào)B32B5/02GK101218089SQ200580050101
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者A·A·于, F·斯泰拉奇 申請(qǐng)人:麻省理工學(xué)院