形成受控單分子層的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本文公開了用于形成單分子層的方法和裝置，所述單分子層包括，例如一種或幾種磷脂或膽固醇綴合的核酸。例如，該單分子層在包括疏水性材料的表面上或與其締合。
【專利說明】形成受控單分子層的方法和裝置
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2007年3月26日提交的美國臨時申請?zhí)?0/908，872的權益，其全部內容通過弓I用明確地并入本文。
[0003]背景
[0004]聚合物、生物材料及其他軟性材料從基礎和應用兩種視角都具有日益提高的重要性。這些材料的應用范圍從納米尺度(例如生物分子材料和共聚中間相)到顯微尺度(微電子學)到肉眼可見尺度(高性能結構復合物)。與材料開發(fā)密切關聯(lián)的是應用的小型化，產生超小裝置，例如用于非侵入性體內診斷以及化學和電化學處理的分子水平化學傳感的生物醫(yī)學微型機械。為實現(xiàn)該小型化，利用和開發(fā)了自組裝方法，其導致了產生的納米尺度結構和組分的高度受控方法。在這一點上，開發(fā)用于顯微和納米結構表面上的自組裝生物分子(例如脂質、多肽、DNA和生物聚合物)的微槽和形成圖案的表面僅僅只有不成功的嘗試。高度定向和可變的尺寸，自組裝被用作加工納米和顯微尺度無機/有機結構的模板；例如,納米導線和納米導管。在例如醫(yī)藥移植物和體內藥物投遞系統(tǒng)上存在對生物相容材料快速增加的需要。
[0005]此外，為了獲得對生物膜功能和生理方面的了解，需要研究支架脂質單、雙和多分子層膜的化學和動態(tài)性能，而現(xiàn)有工具是不適合的。由于其應用表面靈敏技術諸如漸消場分光術(Watts, T.,H.Gaub, and H.McConnell, 1986.Nature, 320:179-181)的能力，具有利用固體表面締合的平面膜的系統(tǒng)和方法可能是有益的。迄今為止，已有的大部分在磷脂膜上的研究都是使用通過Langmuir-Blodgett方法或囊泡融合制備的靜態(tài)脂質層進行的,其缺乏對組裝和分子組織過程的控制。
[0006]大部分當代固定技術包括長的孵育周期、若干漂洗步驟和苛刻的化學處理步驟，使得固定系統(tǒng)的適用性復雜和冗長。因此，本領域存在對固定生物分子到表面的方法和技術的需要。
[0007]概述
[0008]本文公開了用于在固體基質上形成單分子層膜的方法和裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及納米技術和納米生物技術和固態(tài)-軟性物質界面。
[0009]本文描述了控制兩親分子或通常包括至少一個疏水性部分的分子的分子自組裝的方法和技術以在主要具有疏水特性的固態(tài)表面和自組裝或吸附的規(guī)定組合物單分子層之間產生規(guī)定界面。例如，單分子層可以包括一個或幾個磷脂、DNA、肽、蛋白質(包括膜蛋白)、液晶或其混合物。
[0010]本文描述的方法和系統(tǒng)適用于許多使用依賴自組裝或自締合的方法的范圍和領域，例如在生物膜研究，以及在藥物篩選、生物大分子分離和生物傳感(包括SPR和QCM)中。因此，裝置的幾何形狀可以設計和定制來提升可以用于例如在薄膜上的分離、反應和混合現(xiàn)象的特定功能性。作為進一步的例子，本文描述的方法和系統(tǒng)可以用于表面輔助的(二維的)超分子和大分子的組裝和合成以及納米尺度結構和裝置的生產。通常，它形成二維微流控技術或薄膜流控技術平臺的基礎。[0011]根據(jù)一個方面本文公開了包括包含疏水性表面的基底的裝置，其中該疏水性表面適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展。
[0012]在一個實施方案中，疏水性表面包括或形成室、柱、二維表面(例如96,384或1536孔微量滴定板、石英晶體微量天平(Quartz CrystalMicrobalance,QCM)晶體、表面等離子體共振(Surface PlasmonResonance, SPR)、芯片、顯微鏡蓋玻片、微流體芯片、夾層室(sandwichcell)或槽(例如,和/或從納米到米尺寸的任何其它幾何構型)的全部或一部分。
[0013]在另一個實施方案中，疏水性表面包括SU-8、硬烤的(hard-baked) SU-8、疏水聚合物、玻璃、陶瓷、金屬或液晶的一種或更多種。(其它具有SU-8類似性質的材料，或與水具有高接觸角的材料)。
[0014]在一個實施方案中,疏水性表面包括亞結構圖案。
[0015]在另一個實施方案中，亞結構包括在層中的穿孔、在層中的孔、在層上的柱或其它材料、小塊，或固定的顆粒、膜、化學制品或分子。
[0016]在一個實施方案中，層中的穿孔、層中的孔、層上的柱或其它材料、小塊，或固定的顆粒、膜、化學制品，或分子包括對存在于薄膜中、周圍溶液和/或周圍空氣、氣體或真空的材料或化合物的催化、結合、化學吸附、物理吸附、(或其他反應)、或調節(jié)作用。
[0017]在另一個實施方案中，亞結構以一種或更多種有序的(例如陣列的)或無序的方式排列，并且適合于被完全或部分地覆蓋，或者被具有至少一個疏水性部分的分子的鋪展膜圍繞。
[0018]在另一個實施方案中，疏水性表面適宜包括以下的過程:化學反應、表面輔助的合成步驟、催化過程、超分子自組裝或基于親合性的分離(例如，在固定在亞結構上或亞結構內的材料或反應物與鋪展膜的活性組分之間可以實現(xiàn))。
[0019]在一個實施方案中，具有至少一個疏水性部分的分子包括一種或更多種磷脂、兩親性分子(例如洗滌劑)表面活性劑、蛋白質(例如膜蛋白、用疏水性部分修飾的蛋白質)、肽(例如長或短肽、用疏水性部分修飾的肽)、核酸、寡核苷酸(例如DNA、RNA和siRNA)、用疏水性部分(例如具有與疏水性表面形成強疏水作用的能力的上述所有的脂質尾部)修飾的分子。
[0020]在一個實施方案中，具有至少一個疏水性部分的分子包括膜。
[0021 ] 在另一個實施方案中，該膜包括液體、固體、液晶或凝膠中的一種或更多種。
[0022]在一個實施方案中，裝置進一步包括溫度控制器。
[0023]在一個實施方案中，溫度控制器允許控制以致具有至少一個疏水性部分的分子的相變和鋪展行為是可控的。
[0024]在一個實施方案中，疏水性表面包括一種或更多種凸起或壓印的幾何圖案(例如2D 和 3D)。
[0025]根據(jù)一個方面本文公開了包括基底的裝置，所述基底包含疏水性表面、較小疏水性的表面和具有至少一個疏水性部分的分子的膜，該膜至少部分覆蓋和限于該疏水性表面。
[0026]根據(jù)一個方面本文公開了包含基底的裝置，所述基底包括具有在與之相關的極性(例如水性)環(huán)境中形成的薄膜單分子層表面的疏水性表面，其中該薄膜單分子層表面通過將磷脂脂質體置于疏水性表面上形成，其中該磷脂脂質體在置于疏水性表面上時鋪展形成薄膜單分子層表面。
[0027]在另一個實施方案中，薄膜單分子層進一步包括一種或更多種其它組分。
[0028]在一個實施方案中，該進一步的組分包括其它脂質、膜蛋白、適于分配進膜的分子或顆粒(例如藥物和染料)或與適于分配進膜的另一種分子綴合的分子和顆粒中的一種或更多種。
[0029]在另一個實施方案中，該一種或更多種其它組分包括與疏水性部分(例如膽固醇)綴合的寡核苷酸(例如DNA)。
[0030]根據(jù)一個方面本文公開了包括包含混合器的基底的裝置，該混合器包括與混合區(qū)聯(lián)系的第一和第二注射容器，其中該注射容器、第一和第二聯(lián)系區(qū)和混合區(qū)包括適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展的疏水性表面。
[0031]在一個實施方案中，基底進一步包括與混合區(qū)聯(lián)系的一個或更多個其它注射容器。
[0032]在一個實施方案中，基底進一步包括圍繞疏水性表面的較小疏水性的表面。
[0033]在另一個實施方案中，基底包括具有形成圖案的SU_8(疏水性表面)和Ti/Au (較小疏水性)表面的金涂層玻璃。
[0034]在一個實施方案中，裝置進一步包括一個或更多個額外的混合器。
[0035]在一個實施方案中，裝置進一步包括與混合區(qū)聯(lián)系的輸入和廢料槽以及到反應器(例如催化反應器和檢測器)(例如熒光或電化學檢測器)的槽。
[0036]在另一個實施方案中，注射口是圓形、正方形、五邊形、六邊形、三角形、矩形或任何其它幾何形狀。
[0037]在另一個實施方案中，混合區(qū)是長斜方形、三角形、矩形、六邊形、五邊形、圓形或任何其它幾何形狀。
[0038]在一個實施方案中，裝置用于藥物篩選、傳感器應用、QCM應用、SPR應用、漸消波熒光應用、催化作用、分子組裝(例如分子合成或裝置合成)或形成由具有至少一個疏水性部分的分子構成的分子薄層或膜。
[0039]在另一個實施方案中，裝置進一步包括試樣注射口。
[0040]在一個實施方案中，裝置進一步包括檢測器。
[0041]在一個實施方案中，檢測器包括質譜、表面等離子體共振(SPR)、石英晶體微量天平(QCM)、熒光檢測器、熒光相關檢測器、化學發(fā)光檢測器或電化學檢測器中的一種或更多種。
[0042]在一個實施方案中，使用的質譜選自MALDI MS (MALD1-T0F和MALD1-TOF-TOF)或電噴射離子化(ESI MS-MS)中的一種或更多種。
[0043]在一個實施方案中，裝置進一步包括樣品分離器、分餾器或操縱器中的一種或更多種。
[0044]在另一個實施方案中，分離器選自毛細管電泳(CE)、液相色譜(LC)、凝膠層析和凝膠電泳分離器中的一種或更多種。
[0045]根據(jù)一個方面本文公開了在表面上混合脂質體的方法，包括將(某種組成的)第一脂質體置于疏水性表面上，以及將不同組成的第二脂質體置于該疏水性表面上，其中第一和第二脂質體在該疏水性表面上鋪展和混合。
[0046]在一個實施方案中，通過一種或更多種尺寸的第一和第二脂質體或者通過時間安排控制從第一和第二脂質體貢獻出的材料的量。
[0047]在一個實施方案中，方法進一步包括撤走第一和第二脂質體中的一種或者全部兩種的至少部分。(例如在它們貢獻出需要數(shù)量的脂質到表面以后)
[0048]在一個實施方案中，脂質體用微量移液管、光鑷或微流體裝置中的一種或更多種置于疏水性表面上。
[0049]在另一個實施方案中，獲得了由第一和第二脂質體形成的膜的化學計量控制。
[0050]在另一個實施方案中，通過混合第一和第二脂質體的鋪展單分子層產生功能性表面。
[0051 ] 在一個實施方案中，功能性表面包括一種或更多種二或三維裝置。
[0052]在另一個實施方案中，該二或三維裝置包括室、毛細管、柱或者肉眼可見或顯微尺寸的任何其它裝置。
[0053]在另一個實施方案中，該功能性表面包括催化表面、結合表面或支持物理或化學操作的表面中的一種或更多種。
[0054]在另一個實施方案中,疏水性表面包括疏水性表面和較小疏水性的表面的陣列。
[0055]在另一個實施方案中，方法產生肉眼可見或顯微尺寸表面的陣列。
[0056]在一個實施方案中，第一脂質體鋪展形成第一膜并且通過添加與該膜結合或反應的其它分子功能化(或改變)第一膜(例如通過膜改變其性質的方式)。
[0057]在另一個實施方案中，脂質體形成超分子結構、納米結構、核酸陣列、蛋白質陣列、其它分子實體的陣列、顆粒陣列。
[0058]在一個實施方案中，一種或更多種第一或第二脂質體包括寡核苷酸、與疏水性部分綴合的寡核苷酸、膜蛋白、適于分配進膜的分子或顆粒、或者與適于分配進膜的另一種分子綴合的分子和顆粒
[0059]在一個實施方案中，方法進一步包括使基底與要檢測的樣品接觸。
[0060]在一個實施方案中，樣品包括核酸或其它位點定向分子識別分子(例如蛋白質、抗體或其片段、或凝集素)、酶、抑制劑、結合伴侶，或基底。
[0061]在一個實施方案中，方法進一步包括一種或更多種化學或物理修飾該膜。
[0062]在另一個實施方案中，在相同樣品上平行進行不同步驟的化學或物理調節(jié)或操作或者不同步驟的檢測。
[0063]在一個實施方案中，在不同樣品上平行進行不同步驟的化學或物理調節(jié)或操作或者不同步驟的檢測。
[0064]在一個實施方案中，方法進一步包括干燥由第一和第二脂質體形成的膜。
[0065]在另一個實施方案中，膜包括一種或更多種核酸膜或蛋白質膜。
[0066]在一個實施方案中，方法進一步包括在基底表面上干燥核酸膜。
[0067]在一個實施方案中，方法進一步包括干燥存儲核酸膜。
[0068]在一個實施方案中，方法進一步包括再水化該膜。
[0069]在一個實施方案中，方法進一步包括檢測膜和樣品之間的相互作用。
[0070]根據(jù)一個方面本文公開了形成動態(tài)液膜的方法，包括在緩沖液中懸浮多層囊泡，以及將囊泡置于包括疏水性表面的基底上，借此該囊泡在表面上鋪展為單分子層。
[0071]在一個實施方案中，方法進一步包括將第二多層囊泡置于該基底上，借此囊泡和第二囊泡鋪展并混合。
[0072]在一個實施方案中，方法進一步包括將第三多層囊泡置于該基底上，借此囊泡、第二囊泡和第三囊泡鋪展并混合。
[0073]在一個實施方案中，基底包括權利要求17.1的裝置。
[0074]在另一個實施方案中，鋪展系數(shù)包括大約0.01到大約500ym2/s之間。
[0075]根據(jù)一個方面本文公開了形成核酸膜的方法，包括將修飾的核酸分子置于基底的疏水性表面上，其中該修飾核酸分子與表面締合。
[0076]在一個實施方案中，修飾核酸分子包括膽固醇-四乙二醇-修飾的寡核苷酸(六
乙二醇/聚乙二醇)。
[0077]在一個實施方案中，方法進一步包括將第二修飾核酸分子置于基底的疏水性表面上。
[0078]在另一個實施方案中，修飾的核酸分子包括相同或不同序列的核酸。
[0079]在一個實施方案中，第二修飾核酸分子位于基底上的第二疏水性結構。
[0080]在一個實施方案中，方法進一步包括將三個或更多修飾核酸分子樣品置于基底上。
[0081]在一個實施方案中，樣品位于連續(xù)的疏水性表面或各自由較小疏水性的表面圍繞的各個疏水性表面上。
[0082]在另一個實施方案中，所述各個疏水性表面包括大約Inm到大約5cm之間的大小的特征。
[0083]在一個實施方案中，修飾的核酸分子包括大約10到大約200pmol/cm2之間的表面
覆蓋度。
[0084]在一個實施方案中，修飾的核酸分子包括大約20到大約95pmol/cm2之間的表面
覆蓋度。
[0085]在另一個實施方案中，修飾的核酸分子包括大約IO12到大約IO13分子/cm2之間的膜密度。
[0086]在一個實施方案中，方法進一步包括使互補核酸與核酸膜雜交。
[0087]其它實施方案見下文公開。
[0088]附圖簡述
[0089]圖1A描述了一個實施方案的示意圖，其是Ti粘附層涂層的載體基底(例如玻璃)，金底層和疏水性材料(SU-8聚合物)頂層。
[0090]圖1B描述了形成圖案的表面裝置的示意圖。顯示的是Ti粘附層涂層的載體基底(例如玻璃)，金底層和疏水性材料(SU-8聚合物)顯微結構化頂層。
[0091]圖1C顯示了與圖1B中描述的相同大體結構的形成圖案的表面裝置的明視野顯微照片，包括具有兩個(上排)、三個(中排)或四個(下排)分離的注射區(qū)域(0 25μιη)、通道(寬度5 μ m)和中心混合區(qū)域的三種不同的頂部結構。
[0092]圖1D描述了在鋪展通道上具有錨定點的形成圖案的表面的示意圖。該錨定點是凸起的或嵌入的并且攜帶官能團用于與鋪展的脂質膜中的組分化學或物理相互作用。[0093]圖2A顯示實驗設置，描述了在元件中的形成圖案的裝置，包括用于觀察和控制的倒置顯微鏡；用于注射針定位的顯微操作器；注射針；用于可溶或懸浮材料沉積的泵；以及化學制品，諸如在裝置上的脂質，和用于溫度控制的電阻加熱裝置。
[0094]圖2B顯示用于膜鋪展觀察的曲折通道的明視野顯微鏡圖像。磷脂(phosphospholipid)沉積(多層囊泡,0 5μ?η )位于中心注射區(qū)域上。圓形SU-8結構的直徑:25 μ m。
[0095]圖2C描述了包括具有疏水性尾部基團(例如磷脂)的兩親性種的分子膜在疏水性平面裝置表面上的環(huán)狀鋪展的示意圖。升高的中心結構代表包括多層囊泡的脂質沉積。箭頭表示鋪展的各向同性方向。
[0096]圖2D描述了顯示在圖2B中描述的平面結構化的SU_8裝置上磷脂膜鋪展的時序熒光顯微照片；組⑴:沉積后19min,組(ii):沉積后30min,組(iii):沉積后208min,組(iv):沉積后499min。圓形SU-8結構的直徑是25 μ m。
[0097]圖3A描述了顯示與圖1A相似的用SU-8覆蓋的裝置上兩種組分的脂質混合的時序突光顯微照片。組(i):在4min,組(ii):6min后的進展，組(iii):9min后，組(iv):27min后。兩種脂質級分之一是熒光標記的(顯得更明亮的)，另一個是未標記的(顯得暗)。混合觀察為標記的組分的熒光減少。該圓形結構的直徑是25 μ m。
[0098]圖3B描述了顯示在與圖1C中描述的一樣具有三通道混合表面的裝置上三種組分的脂質混合的時序顯微照片。組(i):明視野顯微照片，緊接著磷脂沉積后；組(ii)-(vi)熒光顯微照片；組(?):在Omin，緊接著磷脂沉積后;組(iii):20min后的進展；組(iv):90min后；組(v):210min后，(vi):240min后。在三個注射區(qū)域上沉積的三種脂質級分用三種差異放射的熒光染料標記以同時跟蹤它們的鋪展。圓形SU-8結構的直徑是25 μ m，圖像轉換了顏色來達到更好的對比。
[0099]圖3C描述了在有功能`性膜組分的情況下在具有單一通道表面的裝置上脂質鋪展和混合的示意圖。鋪展的脂質膜發(fā)源于在各自注射區(qū)域中心的多層囊泡。組(i):具有兩種脂質組分(各自攜帶兩種活性組分中的一種)的單一通道鋪展和混合裝置的圖。脂質鋪展發(fā)源于位于與單一通道相互連接的兩個注射區(qū)域上的兩種多層囊泡。當在通道的中心區(qū)域(嵌入)混合時附加組分與鋪展的脂質一起運動并且彼此反應。組(ii):描述了基于在單一通道表面上的脂質鋪展的分離裝置的示意圖。形成膜的脂質發(fā)源于一個注射區(qū)域中的單個多層囊泡。連接到注射區(qū)域的單一通道包括活性功能化表面亞結構，其被描述成環(huán)繞的點。在該實施方案中將兩種互相不起反應的組分與鋪展的脂質材料混合，其中兩者之一對活化的表面區(qū)域是反應的，而另一種是不起反應的。當鋪展穿過通道時，該兩種材料到達通道中心部分(嵌入)的活化的表面區(qū)域。反應的組分被保留，而不起作用的組分繼續(xù)遷移，在該二維納米流體膜裝置中有效地分離兩種組分。
[0100]圖4顯示了通過繪制熒光強度I對摻雜的極性大豆脂質制劑的摩爾分數(shù)φ定量兩種磷脂沉積(一種標記的，一種未標記的)的混合。除了 Φ =0，?和X代表在相同結構上的獨立測量值。施加脂質大約16小時以達到脂質穿過該結構的相等分布后進行測量。各對數(shù)據(jù)點帶有表面上的脂質膜組合物的符號表示。
[0101]圖5A描述了在形成圖案的表面裝置上DNA固定和雜交步驟的示意圖。組(i):手動吸取包括膽固醇-TEG-ssDNA的溶液到形成圖案的SU-8/金基底上。組(ii):在孵育期之后，漂洗、干燥和再水化蓋玻片(例如表面或基底)，讓ssDNA只吸附在疏水性SU-8區(qū)域上。組(iii):吸取包括cDNA的溶液到基底上。孵育期后，為了允許雜交發(fā)生，漂洗、干燥和再水化蓋玻片(例如表面或基底)。組(iv):在疏水性SU-8區(qū)域上有選擇地組裝DNA/cDNA雙鏈。
[0102]圖5B描述了在分子水平上該裝置上DNA固定和雜交的示意圖。組:把熒光標記的(標記1，500-600nm發(fā)射)膽固醇-ssDNA綴合物固定在該裝置上的疏水性SU-8結構上。組(iii)、(iv):把熒光標記的(標記2，550-700nm發(fā)射)互補ssDNA添加到溶液并與表面固定的ssDNA雜交。只有在結構化的表面上的疏水性SU-8區(qū)域上可得到雙標記的 dsDNA。
[0103]圖5C描述了顯示熒光標記的膽固醇-TEG-DNA綴合物的固定檢測的熒光顯微照片。組(i):孵育15min后固定在緩沖溶液中的SU-8上的DNAl的熒光(λ exc = 633nm, λ em=660-750nm)。組(ii):孵育25min后固定在緩沖液中的SU-8上的DNA3的熒光Uexc =488nm, λ em = 500_540nm)。圖像以假色顯示。
[0104]圖6描述了通過使用DNA3+C-DNA3/4探針對的FRET的雜交檢測。左列代表DNA3熒光(以500-540nm em.通道，488nm激發(fā)波長檢測)。右列代表C-DNA3/4熒光(以550_620nmem.通道，488nm激發(fā)波長檢測)。組(i)、(ii):沉積和清洗掉DNA3溶液后，干燥并用緩沖溶液再水化。組(iii)、(iv):清洗掉緩沖溶液并添加C-DNA3/4溶液。組(V)、(vi):清洗掉C-DNA3/4溶液后，干燥并用緩沖溶液再水化。列下面的圖表對1-vi各組定量強度數(shù)據(jù)。
[0105]圖7 描述了突光漂白恢復(fluorescence recovery afterphotobleaching, FRAP)時序。在緩沖溶液中使用550-620nm em.通道以543nm激發(fā)波長獲取熒光顯微照片。組(i):DNAI+c-DNAI/2 探針對。漂白前，t = 0s，t = 300s, t = 600s。組(ii):DNA3+c_DNA3/4 探針對。漂白前，t = Os, t = 300s, t = 600s。組(iii):兩個系列的漂白區(qū)域的突光恢復對時間。把熒光強度值標準化到100。
[0106]圖8顯示了 DEPE脂質鋪展的正溫轉換。(a)具有應用到左邊和右邊圓形襯墊的SPE脂質囊泡的SU-8結構的發(fā)射顯微照片。把摻雜羅丹明磷脂酰乙醇胺的DEPE顆粒在中間置于圓形襯墊上。(b)對準盤繞的、薄的Ti/Au膜的SU-8結構，把DC電流應用到所述膜上并從而加熱該裝置。(c-f)相應于(a)的熒光顯微照片的疊加。當溫度升高超STm(C-d)時DEPE(中)鋪展為單分子層。為了顯示低于Tm鋪展終止，把摻雜碳-熒光素磷脂酰乙醇胺(exc 488nm, em 500_560nm)的 SPE 脂質和慘雜 Alexa 633 憐脂酸乙醇胺(exc 633nm,em 640-800nm)的SPE分別沉積在左邊和右邊的襯墊上。當SPE脂質單分子層膜在SU-8結構上鋪展時，DEPE鋪展維持其尺寸(exc 543nm, em 550-650nm) (e-f)。
[0107]詳述
[0108]在表面上單分子層的清晰形成是構成多種化學反應裝置、傳感器、或篩選裝置以及其它應用非常需要的。本文描述了具有疏水性表面的裝置，其中不需要特定疏水性修飾或處理表面。本文描述的裝置進一步包括至少一種覆蓋疏水性表面的材料的分子薄層以及形成這樣的分子薄層的方法。如本文使用的，“分子薄”包括厚度在大約0.1nm和大約1000 μ m之間；在大約IOnm和大約200 μ m之間；或在大約IOOnm和大約100 μ m之間；在大約500nm和大約100 μ m之間；或在那里之間的任何單一值或子區(qū)域。
[0109]由于簡單和廣泛可適用于相對沒有缺點的脂質膜的制備的方法，對于脂雙分子層從脂質表面界面自發(fā)組裝和生長具有增加的興趣(Goennenwein S.等，Biophys.J.85:646-655(2003) ；Salafsky J.等，Biochemistry 35(47): 14773-14781 (1996))。本文公開的方法包括單一脂雙分子層在固體基底上的自發(fā)生長，其從例如水介質中沉積的脂質庫起始。已經(jīng)建立了描述實驗上觀察到的行為的物理模型(Czolkos 1.等，Nano Letters 7:1980-1984(2007))。本文描述的方法和系統(tǒng)允許生物大分子在它們的準天然環(huán)境，例如蛋白質和DNA在微流體和納米流體系統(tǒng)、生物傳感器及其他分析工具之內的直接操縱。
[0110]使用本文描述的方法和系統(tǒng)的一個例子是將功能性膜蛋白質摻入到表面締合的膜。過去，已經(jīng)研究了脂質基底界面性質對膜的自鋪展的影響。(S.Goennenwein等，(2003)Biophys.J.85,646-655)。對不同基底材料(例如云母、玻璃、和聚合物涂層的玻璃)適合性的報道呈現(xiàn)了這些材料在某種程度上顯示出誘導雙分子層自鋪展的能力。尤其是硅顯示了多種應用的潛力，包括通過連接電子設備的分子傳感或檢測技術。已經(jīng)研究了支配脂質層的形成和納米力學的幾個其它因素，例如電解質濃度、溫度、和電場。然而迄今為止，沒有報道允許脂質單分子層受控鋪展的合適界面。因此，本文描述了提供脂質單分子層受控鋪展的合適界面的方法和系統(tǒng)。
[0111]使用本文提供的方法和系統(tǒng)的另一個例子是用于傳感應用的DNA的開發(fā)。生物技術中的許多應用基于DNA尋址能力(addressability)和分子識別。在本上下文中，在不同基底上產生單鏈DNA(ssDNA)的高表面覆蓋度和功能可及性(accessibility)的有效的固定流程因此是極為重要的?？梢酝ㄟ^芯片實驗室(lab-on-chip)合成或者通過在固相支持物上固定預先人工合成的DNA產生DNA微陣列。前者方法復雜并且對模型化不同系統(tǒng)相當不靈活，而后者方法價格比較低廉并且在研究應用中更為優(yōu)選?？紤]這點，用于固定的固相支持物有助于確定固相生化反應的效率，由此微陣列的應用。過去已經(jīng)把DNA附著于多種種類的基底，其中基底和/或寡核苷酸是化學修飾的。
[0112]本文進一步描述了用于在疏水性表面上形成受控組合物的可變尺寸的單分子層膜的方法和裝置，其中不需要特定疏水性修飾或處理表面因為現(xiàn)有表面已經(jīng)是疏水性的。在一個實施方案中，該裝置包括能夠在例如親水支持物上以顯微結構形成圖案的疏水性基底。在疏水性表面上形成包括修飾的DNA (例如膽固醇綴合的DNA)、脂質、蛋白質(包括膜蛋白)、液晶以及其它兩親性分子的薄分子膜。能夠控制膜的化學計量和組成。例如，能夠通過控制包含在膜從其中生長的脂質體中的材料量，通過在規(guī)定區(qū)域的表面上混合摻雜有不同材料的不同膜，通過混合來自不同寬度的通道的膜，通過控制不同膜引入表面的時期或者通過用例如溫度控制膜的相態(tài)來控制膜的化學計量和組成。此外，還公開了用于將前體聚集物例如脂質體置于表面上的微量分配技術。本文公開的方法和裝置適用于許多使用歸因于高度限定的分子間相互作用而依賴自組裝或自締合的方法的范圍和領域。這樣的領域的例子包括，例如，生物膜研究，藥物篩選、分離、分餾、純化，生物大分子分離，單分子研究，和生物傳感，諸如表面等離子體共振(SPR)分光術和石英晶體微量天平(QCM)技術。
[0113]在生物技術和生物分析中的許多應用基于表面輔助的DNA雜交。因此在不同基底上產生單鏈DNA(ssDNA)的高表面覆蓋度和功能可及性的有效的固定流程是極為重要的。已經(jīng)把DNA共價連接到玻璃、硅、熔凝硅石、Si3N4、金、SU-8、PDMS、PVAjP PMMA。在所有這些情況中基底和/或寡核苷酸需要化學修飾。通過芯片上合成或者通過預合成DNA的固定將DNA定位在固相支持物上預先確定的位置。芯片上合成提供高密度陣列但是在DNA序列長度、合成可靠性、和可負擔性方面具有實際的限制。相反地，基于DNA固定的方法通常更簡單、更便宜、和更通用。大多數(shù)固定技術包括若干小時的孵育時間、若干個漂洗步驟、和苛刻的化學處理。DNA的非共價表面吸附是使基底的活化/修飾和隨后冗長、昂貴和耗時的固定步驟自動化的最簡單和最容易的方法。
[0114]本文使用的"陣列"包括，例如，(a)具有一個或更多個以分散的位點附著到其表面的實體的固相支持物，或(b)復數(shù)的固相支持物，各支持物具有一個或復數(shù)個以分散的位點附著到其表面的實體。陣列可以包括在本發(fā)明的參數(shù)之內的實體所有可能的置換。例如，陣列可以是完全脂質微陣列、具有復數(shù)化合物的微陣列、具有復數(shù)包括脂囊泡的化合物的微陣列、等等。
[0115]下面是對所述方法和裝置有用的脂質的例子。利用本公開，本領域技術人員可以確定可使用其它脂質。天然的脂質包括，例如，脂質A(去毒脂質A(Detoxified Lipid A))、膽固醇、鞘脂(鞘氨醇及衍生物，例如D-赤-鞘氨醇、鞘磷脂、神經(jīng)酰胺、腦苷脂、腦硫脂)、神經(jīng)節(jié)苷脂、鞘氨醇衍生物(葡糖苷酰鞘氨醇)、植物鞘氨醇及衍生物(植物鞘氨醇、D-核糖-植物鞘氨醇-1-磷酸、N-酰基植物鞘氨醇C2、N-?；参锴拾贝糃8、N-酰基植物鞘氨醇C18)、膽堿(卵磷脂、血小板活化因子)、乙醇胺(磷脂酰乙醇胺)、甘油(磷脂?；?DL-甘油)、肌醇(磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、絲氨酸(磷脂酰絲氨酸(鈉鹽))、心磷脂、磷脂酸、卵衍生的(卵衍生物)、Lyso (單酰基)衍生物(溶血磷脂)、氫化磷脂、脂質組織提取物(腦與卵，大腸桿菌與心臟，肝臟與大豆)、和組織的脂肪酸成分衍生的磷脂(卵磷脂、磷脂酰乙醇胺)。
[0116]鞘脂包括，例如，鞘氨醇(D-赤鞘氨醇、鞘氨醇-1-磷酸、N，N- 二甲基鞘氨醇、N，N,N-三甲基鞘氨醇、鞘氨醇基磷酸膽堿、鞘磷脂、糖基化的鞘氨醇)、神經(jīng)酰胺衍生物(神經(jīng)酰胺、D-赤神經(jīng)酰胺-1-磷酸、糖基化的神經(jīng)酰胺)、二氫鞘氨醇(二氫神經(jīng)鞘氨醇)(二氫鞘氨醇-1-磷酸、二氫鞘氨醇(C20)、D-赤二氫鞘氨醇、N-酰基-二氫鞘氨醇C2、N-?；?二氫鞘氨醇CS、N-?；?二氫鞘氨醇C16、N-?；?二氫鞘氨醇C18、N-?；?二氫鞘氨醇C24、N-?；?二氫鞘氨醇C24:l、糖基化的(C18)鞘氨醇和磷脂衍生物(糖基化的鞘氨醇)(鞘氨醇，.beta.D-葡糖基、鞘氨醇，.beta.D-半乳糖基、鞘氨醇，.beta.D-乳糖基)、糖基化的神經(jīng)酰胺(D-葡糖基beta.1-1'神經(jīng)酰胺(CS)、D-半乳糖基beta.1-1'神經(jīng)酰胺(C8)、D_乳糖基-.beta.1-11神經(jīng)酸胺(C8)、D_葡糖基-.beta.1-11神經(jīng)酸胺(C12)、D-半乳糖基_.beta.1-1'神經(jīng)酰胺(C12)、D_乳糖基-.beta.1-1'神經(jīng)酰胺(C12))、糖基化的磷脂酰乙醇胺(1，2-二油?；?sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺-N-乳糖)、D-赤(C17)衍生物(D-赤鞘氨醇、D-赤鞘氨醇-1-磷酸)、D-赤(C20)衍生物(D-赤鞘氨醇)、和L-蘇(C18)衍生物(L-蘇鞘氨醇、沙芬戈(Safingol) (L-蘇二氫神經(jīng)鞘氨醇))。
[0117]合成的基于甘油的脂質包括，例如，卵磷脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸、磷脂酰甘油、心磷脂、二酰甘油酯、膽固醇、PEG脂質、用于綴合的功能化脂質、具有多種首基的磷脂、用于PH敏感脂質體的脂質、金屬螯合的脂質、抗原性磷脂、Doxyl脂質、熒光脂質、Lyso磷脂、烷基磷酸膽堿、氧化脂質、生物素?；摹⒚阎|、縮醛磷脂、二植燒酰(Diphytanoyl)磷脂、可聚合性脂質、溴化磷脂、氟化磷脂、氣化脂質、Doxyl脂質、突光脂質、酶活化劑(DG、PS)，酶抑制劑(v-CAM、PKC的抑制劑)、生物活性的基于甘油的脂質(血小板活化因子脂質、第二信使脂質)、脂質代謝中間產物(?；o酶A、CDP-甘油二酯、和vpc-g蛋白偶聯(lián)受體(Lpa1ZIpa3受體拮抗劑、lpa受體激動劑、Sip1ZSip3受體拮抗劑、SlP1ZiSlP3受體激動劑)。
[0118]釀脂質包括，例如，_釀脂質(_燒基卵憐脂、_植燒基(Diphytanyl)釀脂質)、烷基磷酸膽堿(十二烷基磷酸膽堿)、O-烷基二?；蚜字j(1，2-二?；?sn-甘油基-3-磷酸膽堿與衍生物)、和合成的PAF及衍生物(1-烷基-2-酰基-甘油-3-磷酸膽堿及衍生物)。
[0119]聚合物與可聚合性脂質包括，例如，丁二炔磷脂、mPEG磷脂和mPEG神經(jīng)酰胺(多聚(乙二醇)-脂質綴合物、mPeg 350PE、mPEG550PE、mPEG 750PE、mPEG 1000PE、mPEG 2000PE、mPEG 3000PE、mPEG 5000PE、mPEG 750 神經(jīng)酰胺、mPEG 2000 神經(jīng)酰胺、mPEG5000 神經(jīng)酰胺)、和功能化的PEG脂質。
[0120]熒光脂質包括，例如，基于甘油的(卵磷脂、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰絲氨酸)和基于鞘氨醇的(鞘氨醇、鞘氨醇-1-磷酸、神經(jīng)酰胺、鞘磷脂、植物鞘氨醇、半乳糖基腦苷脂)脂肪酸標記脂質、首基標記的脂質(磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、二油?；字Ｒ掖及?、Alexa Fluor 633磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰絲氨酸)和25-NBD膽固醇。
[0121]氧化脂質包括，例如，1-棕櫚酰-2-壬二酰-sn-甘油基-磷酸膽堿、1_0_十六烷基-2-壬二酰-sn-甘油基-3-磷酸膽堿、1-棕櫚酰-2-戊二酰-sn-甘油基-3-磷酸膽堿、1-棕櫚酰-2-(9'-氧壬酰)-sn-甘油基-3-磷酸膽堿、和1-棕櫚酰-2-(5'-氧戊酰)-sn-甘油基-3-磷酸膽堿。
[0122]脂質還包括，例如，DEPE、DLPC、DMPC、DPPC、DSPC、DOPC、DMPE、DPPE、DOPE、DMPA-Na、DPPA-Na, DOPA-Na, DMPG-Na, DPPG-Na, DOPG-Na, DMPS-Na, DPPS-Na, DOPS-Na, DOPE-戊二酰-Na、四肉豆蘧酰心磷脂(Na) 2、DPPE-mPEG-2000-Na、DPPE-mPEG-5000-Na、DPPE 羧基 PEG2000-Na 和 DOTAP-Cl。裝置
[0123]在一個方面，本文公開了包括包含疏水性表面的基底的裝置，其中該疏水性表面適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展。
[0124]本文使用的疏水性表面指的是與水具有高接觸角的表面或材料。例如，接觸角范圍可以，例如在大約88到大約179度之間,在大約90到大約150度之間；在大約110到大約130度之間或者在那之間的任何范圍或單一值。示例性的疏水性表面包括，例如，SU-8、硬烤的SU-8、疏水聚合物、玻璃、陶瓷、金屬或液晶。
[0125]裝置的疏水性表面可以形成圖案和/或具有疏水性表面的亞結構。例如,疏水性表面可以形成由較小疏水性的表面圍繞的疏水性表面的陣列。如本文使用的，較小疏水性的表面指，例如，比該疏水性表面疏水性小并且不支持脂質鋪展的表面。較小疏水性的表面的接觸角范圍可以，例如，在大約20到大約87度之間；在大約25到大約80度之間；在大約30到大約70度之間；在大約40到大約60度之間或者在那之間的任何子區(qū)間或單一值。疏水性表面的圖案可以是任何形狀，可以是功能設計的(例如，本文描述的混合器設計來便于混合脂質單分子層)。
[0126]疏水性表面可以是，例如功能性地形成圖案的，例如，以提供用于應用或放置分子以及用于分子混合的位點。例如，基底可以包括混合器，該混合器包括與混合區(qū)聯(lián)系的第一和第二注射襯墊，其中該注射區(qū)、第一和第二聯(lián)系區(qū)以及混合區(qū)包括疏水性表面，所述疏水性表面適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展?；卓梢赃M一步包括一個或更多個額外的與混合區(qū)聯(lián)系的注射區(qū)域。在其它實施方案中，基底可以進一步包括一個或更多個額外的混合器?；旌掀骺梢砸躁嚵行问叫纬蓤D案或者隨機排列在基底的表面上。基底的注射口可以是，例如圓形、正方形、五邊形、六邊形、三角形、矩形或任何其它幾何形狀?；旌蠀^(qū)可以是，例如長斜方形、三角形、矩形、六邊形、五邊形、圓形或任何其它幾何形狀。在注射襯墊和混合區(qū)之間的聯(lián)系，例如槽可以是例如，在大約幾nm和大約若干cm長之間以及在大約幾nm和大約若干cm寬之間；在大約0.1nm和大約20cm長之間以及在大約0.1nm和大約20cm寬之間；在大約IOnm和大約IOcm長之間以及在大約IOnm和大約IOcm寬之間；在大約IOOnm和大約5cm長之間以及在大約IOOnm和大約5cm寬之間；或者在那之間的任何子區(qū)間或單一值或者任何長度和寬度測量數(shù)據(jù)的組合。聯(lián)系路徑的路徑可以是直線、曲線、蛇形線、或本領域技術人員為特定目的適當確定的任何其它形狀。
[0127]在一個實施方案中,基底具有圍繞疏水性表面的較小疏水性的表面。具有至少一個疏水性部分的分子，例如，只在疏水性表面上而不在較小疏水性的表面上鋪展?；卓梢园ㄅc混合區(qū)聯(lián)系的輸入和廢料槽以及到反應器(例如催化反應器)和檢測器(例如熒光或電化學檢測器)的槽。
[0128]基底可以包括一套或更多套互相連接的通道以形成通常關閉的微流體網(wǎng)絡。這樣的微流體網(wǎng)絡可以在網(wǎng)絡末端或者與外界接口的網(wǎng)絡中介包括一個、兩個、或更多開口。這樣的開口可以接收、存儲、和/或分配液體。分配的液體可以直接進入微流體網(wǎng)絡或微流體系統(tǒng)外部的位點。這樣的開口通常在輸入和/或輸出裝置中行使功能，和可以包括儲存器。
[0129]基底還可以包括任何其它合適的有助于流體、試劑和/或膜操作或分析的特征或裝置。例如，基底可以包括確定流體或膜流動速率和/或路徑方面的調節(jié)或控制裝置。閥和/或泵可以參與這樣的調節(jié)裝置?？蛇x擇地，或此外，基底可以包括確定、調節(jié)、和/或傳感流體或膜溫度、壓力、流速、曝光、對電場的暴露、磁場強度、和/或等等的裝置。相應地，基底可以包括加熱器、冷卻器、電極、透鏡、光柵、光源、壓力傳感器、壓力換能器、微處理器、微電子器件、和/或等等。此外，各裝置或系統(tǒng)可以包括一種或更多種特征，該特征作為編碼以鑒別給出的裝置或系統(tǒng)。該特征可以包括任何可檢測的形狀或標記，或成套形狀或標記，例如黑白的或彩色的條型碼、單詞、數(shù)字、和/或等等，其具有特殊的位置、身份、和/或其它性質(例如光學性質)。
[0130]基底可以由任何合適的材料或合適材料的組合形成。合適的材料可以包括彈性體，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS);塑料，例如聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等；玻璃；陶瓷；溶膠-凝膠；硅和/或其它準金屬；金屬或金屬氧化物；生物聚合物、混合物、和/或顆粒，例如蛋白質(明膠、聚賴氨酸、血清白蛋白、膠原等)、核酸、微生物等；和/或等等。
[0131]基底，也稱為芯片，可以具有任何合適的結構。這樣的裝置可以制造為來自單一組分的單一結構，或者兩種或更多組分的多組分結構。該兩種或更多組分可以具有任何合適的相對空間關系和可以通過任何合適的結合裝置彼此連接。
[0132]在一些實施方案中，兩種或更多的組分可以制造為相對薄的層，所述層可以面對面排列?；诠δ?，該相對薄的層可以具有不同的厚度。例如，一些層的厚度可以是大約10到250 μ m，20到200 μ m，或大約50到150 μ m等等。其它層可以是顯著更厚的，有時為該系統(tǒng)提供機械強度。這樣的其它層的厚度可以是大約0.25到2cm，0.4到1.5cm，或0.5到Icm等等。一個或更多個另外的層可以是起基底層作用的基本上平的層，有時對一些或全部微流體通道提供底面部分。
[0133]基于對系統(tǒng)需要的應用和用于制造的材料，本文描述的裝置的組分可以通過任何合適的裝置制造。例如，一種或更多種組分可以是使用合適的模具模制、模沖(stamped)、和/或壓花(emtoossed)的。這樣的模具可以通過顯微機械加工、蝕刻、軟性石版印刷、材料沉積、切削、和/或沖壓等等由任何合適的材料形成?？蛇x擇地，或此外，微流體系統(tǒng)的組分可以通過蝕刻、顯微機械加工、切削、沖壓、和/或材料沉積而不用模具制造。
[0134]裝置和裝置的部分可以分別制造，連接，和視情況進一步修飾。例如，當制造為不同的層時，組分可以結合，通常是面對面的。這些分離的組分可以是經(jīng)表面處理的，例如，用反應性化學制品修飾表面化學，用顆粒粘合劑，用試劑促進分析，和/或等等。這樣的表面處理可以定位到表面分散的部分或者相對非定域的。在一些實施方案中，分離的層可以制造然后沖壓和/或切削以產生另外的結構。這樣的沖壓和/或切削可以在不同的組分連接之前和/或之后進行。制造的方法為本領域技術人員所熟知。
[0135]通道(passage)通常包括任何合適的路徑(path)、槽(channel)或管道(duct),在裝置系統(tǒng)中材料(例如流體、顆粒和/或試劑)可以通過、越過或沿著所述路徑、槽或管道流通。集合地，通常以槽形式的流動性聯(lián)系的一組通道可以稱為微流體網(wǎng)絡。有時，通道可以描述為具有形成底、頂和壁的表面。通道可以具有任何合適的尺寸和幾何形狀，包括寬度、高度、長度、和/或橫斷面輪廓等等，并且可以遵循任何合適的路徑，包括直線、圓形和/或曲線等等。通道還可以具有任何合適的表面外形，包括凹進、突起、和/或孔，并且可以在槽之內的任何適當位置具有任何合適的表面化學或滲透性。合適的表面化學可以包括在通道形成之前、期間和/或之后通過添加和/或用化學制品和/或試劑處理的表面改性。
[0136]有時，通道，并且特別地槽和混合區(qū)，可以根據(jù)功能描述。例如，通道可以根據(jù)在特定應用中材料流動的方向、與特定參照結構的關系、和/或運送的材料的種類來描述。相應地，通道可以是通常攜帶材料到部位的進口通道(或槽)，和通常從部位攜帶出材料的出口通道(或槽)。此外，通道可以稱為顆粒通道(或槽)、試劑通道(或槽)、集中通道(或槽)、灌注通道(或槽)、廢料通道(或槽)、和/或等等。
[0137]通道可以分支、連接、和/或死端(dead-end)以形成任何合適的微流體網(wǎng)絡。相應地，通道可以在顆粒定位、分選、保留、處理、檢測、傳播、存儲、混合、和/或釋放等等中行使功能。
[0138]儲存器通常包括在加工操作(例如測量、處理和/或流動)之前、期間、之間、和/或之后存儲材料(例如流體、顆粒和/或試劑)的任何合適的容器或室。儲存器也稱為孔，可以包括輸入、中介、和/或輸出儲存器。輸入儲存器可以在把材料輸入到基底的一部分之前存儲材料(例如流體、顆粒、囊泡和/或試劑)。對比起來，中介儲存器可以在加工操作期間和/或之間存儲材料。最后，輸出儲存器可以在從芯片輸出，例如到外部的處理器或廢料之前，或者在芯片處理之前存儲材料。
[0139]調節(jié)器通常包括用于產生和/或調節(jié)材料(例如流體、顆粒、和/或試劑)運動的任何合適的裝置。合適的調節(jié)器可以包括閥、泵、和/或電極等等。調節(jié)器可以通過主動促進流動和/或通過限制主動或被動流動而起作用。通過調節(jié)器介導的合適的功能可以包括流體網(wǎng)絡的混合、分選、連接(或分離)，和/或等等。[0140]顆?？梢允悄遗?。囊泡通常包括用脂質包膜限定的任何非細胞衍生的顆粒。囊泡可以在它們的包膜或內部部分包括任何合適的組分。合適的組分可以包括化合物、聚合物、復合物、混合物、聚集物、和/或顆粒等等。示例性的組分可以包括蛋白質、肽、小化合物、藥物候選者、受體、核酸、配體、和/或等等。
[0141]合適的基底包括，例如，具有形成圖案的SU_8(疏水性表面)和Ti/Au(較小疏水性)表面的金涂層玻璃、玻璃上的SU-8、TiO2或SiO2上的SU-8、親水性SU-8上的疏水性SU-8、塑料上的SU-8、陶瓷上的SU-8、橡膠上的SU-8以及其它SU-8樣材料(包括聚合物、環(huán)氧樹脂(epoxies)、玻璃、陶瓷、橡膠、凝膠)的上述組合。
[0142]疏水性表面可以是固體表面或可以是在另一個表面上的層。例如，疏水性表面可以是在另一個表面上顯微制造的光致抗蝕劑層。其它表面可以是固體材料的或可以是分層構造的。例如，基底可以是具有Ti/Au層的玻璃，所述Ti/Au層是例如通過噴鍍應用的。利用本公開本領域技術人員可以了解怎樣產生具有疏水性表面的基底?？梢杂脼槲⑿酒圃祛I域技術人員所知的技術產生疏水性表面的圖案。
[0143]疏水性材料或較小疏水性的材料的亞結構可以是，例如在層中的穿孔、在層中的孔、在層上的同樣或其它材料的柱、小塊、槽、通過槽聯(lián)系的孔、固定的顆粒、固定的分子、或其組合。亞結構可以，例如以有序的(例如陣列的)或無序的圖案或其組合排列。亞結構可以適合于用單分子層完全或部分覆蓋，或者由具有至少一個疏水性部分的分子的鋪展膜圍繞。除亞結構之外或作為亞結構部分的疏水性表面可以具有一種或更多種凸起或壓印的幾何圖樣(例如2-D和3-D)。疏水性表面的亞結構可以由較小疏水性的表面圍繞。亞結構也可以是肉眼可見的或顯微尺寸的。
[0144]基底的疏水性表面適宜加工或實施加工。這樣的加工包括，例如化學反應、表面輔助的合成步驟、催化過程、超分子自組裝、或基于親合性的分離(例如，在固定在亞結構上或亞結構內的材料或者反應物與鋪展膜的活性組分之間或者在與一種或更多種囊泡相關的材料或反應物之間，所述囊泡放置在允許隨后或同時混合的基底上)。
[0145]能夠在疏水性表面上定向締合或附著和/或定向鋪展并且具有至少一個疏水性部分的分子包括例如，磷脂、兩親性分子(例如洗滌劑)、表面活性劑、蛋白質(例如膜蛋白、用疏水性部分修飾的蛋白質)、肽(例如長或短肽、用疏水性部分修飾的肽)、寡核苷酸(例如DNA、RNA和siRNA)、用疏水性部分(例如具有與疏水性表面形成強疏水作用的能力的上述所有的脂類尾部)修飾的分子。分子可以按本領域技術人員所知的任何組合彼此締合。例如，(單，雙，三)-膽固醇綴合的DNA，二茂鐵綴合的DNA，芘綴合的DNA，芳族化合物綴合的DNA，脂質綴合的DNA，芳族化合物(例如萘)、和FMOC衍生物以及脂質、和烷、烯和炔綴合的肽和蛋白質。分子可以包括一種或更多種另外的組分，包括，例如疏水性部分(例如膽固醇)綴合的寡核苷酸(例如DNA)。因此，薄膜單分子層也可以包括一種或更多種另外的組分。另外的組分也可以包括一種或更多種其它脂質、膜蛋白、適于分配進膜的分子或顆粒(例如藥物和染料)、或與適于分配進膜的另一個分子綴合的分子和顆粒。
[0146]在一個實施方案中，具有至少一個疏水性部分的分子包括膜。例如,在放置或應用分子到疏水性表面之前、期間或之后，該分子是或形成膜。膜可以是分子薄膜。膜可以是液體、固體、液晶、或凝膠或其組合。膜也可以包括DNA膜和/或蛋白質膜。
[0147]在一個實施方案中，本文描述的裝置可以進一步包括溫度控制器。溫度控制器允許，例如，控制具有至少一個疏水性部分的分子的相變和鋪展行為。低于該相變溫度膜表現(xiàn)為固體，不能鋪展或非常緩慢，并且不混合或幾乎不混合。高于該相變溫度它將表現(xiàn)為液體并且鋪展和混合。溫度控制也可以用于控制在薄膜上發(fā)生的反應速率(Arrhenius關系)。
[0148]在一個方面，本文提供了包括基底的裝置，所述基底包含疏水性表面、較小疏水性的表面和具有至少一個疏水性部分的分子的膜，該膜至少部分覆蓋和限于該疏水性表面。具有至少一個疏水性部分的分子也可以完全覆蓋疏水性部分。分子例如形成越過表面以部分或完全覆蓋該表面的單分子層膜。
[0149]在一個方面，本文提供了包括基底的裝置，所述基底包括具有在與之相關的極性(例如水性)環(huán)境中形成的薄膜單分子層表面的疏水性表面，其中該薄膜單分子層表面通過將磷脂脂質體置于疏水性表面上形成，其中該磷脂脂質體在置于疏水性表面上時鋪展形成薄膜單分子層表面。
[0150]本文公開的裝置可以用于，例如二維微流控技術、薄膜微流控技術、分離、分餾、單分子研究、藥物篩選、傳感器應用、QCM應用、SPR應用、漸消波熒光應用、催化作用、分子組裝(例如分子合成或裝置合成)、或形成由具有至少一個疏水性部分的分子構成的分子薄層或膜。
[0151]在一個實施方案中，覆蓋的膜是完全疏水的或在分子中至少包括一個疏水性部分(例如兩親化合物)。合適的疏水性表面的例子包括，例如，SU-8，尤其是硬烤的SU-8及其他疏水聚合物、環(huán)氧樹脂、玻璃、陶瓷、金屬、液晶、及其他與水具有高接觸角(例如在大約88到大約179度之間，在大約90到大約150度之間；在大約110到大約130度之間或者在那之間的任何子區(qū)間或單一值)的材料。單分子層例如通過鋪展或吸附(或通過其它原理締合)到疏水性表面形成，例如通過在表面上自組裝。形成的膜可以是結晶、固體、或固體樣或者可以是液體、液晶或液體樣材料，例如像POPC的磷脂。適于形成這樣的單分子層的裝置包括部分覆蓋的疏水性表面，通過在該疏水性表面上形成疏水膜的方式使得較小疏水性的其它部分限制在疏水性部分。因此，形成圖案的表面(例如在Au上的SU-8)能夠以一維、二維或三維制備。該裝置允許使用顯微操作(例如顯微注射)和自組裝技術來施加和組織分子到疏水性表面上。與其它用于材料轉移和樣品應用的技術，例如光阱或光鑷、和磁阱以及微流體方法結合也是可能的。此外，能夠制備裝置(具有二重性質疏水/親水性的設計的結構化表面)來支持具有受控組成的膜的形成。這類化學計量受控膜尤其適于用在疏水性表面上運動或鋪展的膜實施。這樣的膜的例子由磷脂組成。
[0152]在一個實施方案中該裝置可以包括用疏水涂層(例如SU-8或硬烤的SU-8)覆蓋(例如完全覆蓋)的芯片表面。如圖1A中示意性顯示的，這樣的裝置可以是，例如分層結構。這里，基于環(huán)氧樹脂的負性光致抗蝕劑SU-8旋轉涂層到用Ti/Au噴鍍的顯微鏡蓋玻片上。圖1B是顯示具有特定圖案的疏水性質的親水性芯片表面的示意圖。SU-8的地形(topographic)結構旋轉涂層到用Ti/Au層噴鍍的顯微鏡蓋玻片上。圖1C是三種不同類型的結構化裝置的明視野顯微鏡圖像，所述結構化裝置由旋轉涂層到用Ti/Au層噴鍍的顯微鏡蓋玻片上的SU-8制備。第一種是兩種膜組分的混合裝置，第二種是三種膜組分的混合裝置而第三種是四種膜組分的混合裝置。該裝置部分地由玻璃載體基底組成，該玻璃載體基底例如用于顯微鏡檢查法的硼硅酸鹽物鏡蓋玻片，其用作為親水性基底的金薄層以及薄的疏水環(huán)氧樹脂光致抗蝕劑Michrochem SU-8平面結構涂層。在顯示的裝置中，該平面結構在金涂層的蓋玻片表面上覆蓋了 8X 12mm的區(qū)域。該裝置的特定實施方案適于顯微鏡觀察，并且維持了足夠的光透明度。圖1C中顯示的結構具有微米范圍內的特征尺寸(例如，從大約I到大約25 μ m，在大約5和大約20 μ m之間，在大約10和大約15 μ m之間，在大約12和大約14 μ m之間，或包括在其中的任何子區(qū)間或單一值)并且厚度> 20nm(或在大約
0.01和大約2 μ m之間,在大約0.1和大約I μ m之間；在大約0.5和大約0.9 μ m之間；或包括在其中的任何子區(qū)間或單一值)。該裝置在例如凈室條件下制造，除了最后的硬烤來完成交聯(lián)環(huán)氧樹脂保護層的步驟，該步驟不需要在凈室條件下進行。盡管如此，可以通過沉積SU-8到不同表面制備更簡單的設備。
[0153]本文描述的芯片裝置可以，例如安裝在倒置顯微鏡上用于成像和操作目的。圖2A描述了一個示例性的環(huán)繞該裝置的試樣注射和操作工作站，其也可以通過機器人元件自動化。由微動臺控制的或人工控制的微量移液管可用于直接遞送材料到芯片表面，例如焦點注射到注射襯墊，或者直接進入覆蓋裝置的溶液。實驗可以，例如在液相(例如水溶液)中進行，但是該裝置也可適合于氣相實驗。
[0154]復雜的成套材料，例如不同結構的脂質、修飾的DNA(例如膽固醇綴合的DNA)、蛋白質(包括膜蛋白)可以用于與疏水性表面綴合形成單分子層膜或者啟動混合或化學反應。當至少兩種不同組分在相同疏水性表面上位于空間分開的區(qū)域時，如果表面上膜的活動性足夠大，例如大于大約0.01微米/秒，鋪展和混合可以發(fā)生。例如，這對于磷脂和其它脂質是可能發(fā)生的?？梢杂眠@種方法使同樣的、緊密相關的或不同結構的材料達到緊密接近接觸范圍之內，混合，經(jīng)歷化學反應(例如電子轉移反應、氧化、還原、以及所有其它能想到的種類的反應)，催化或抑制其它組分的化學反應(例如酶促反應)，從膜釋放材料(例如從雙鏈體釋放SSDNA)或以允許新材料附著的方式修飾表面，例如在DNA的例子中雜交。因此，裝置的幾何形狀可以優(yōu)化以提升可以用于例如在薄膜上的分離、反應和混合現(xiàn)象的特定功能性。作為進一步的例子，該技術可以用于表面輔助的(二維的)超分子和大分子的組裝和合成以及納米尺度結構和裝置的生產。通常，它形成二維微流控技術平臺的基礎。
[0155]圖2B顯示具有在金表面上形成從圓形注射襯墊向外輻射的蛇形圖案的SU-8的裝置的一部分。動態(tài)接觸角測量顯示SU-8(根據(jù)實施例1中的步驟制備)上的水接觸角是91.4° ±1.5°，這意味著它是疏水的，而金(根據(jù)實施例1中的步驟制備)上的接觸角是77.9° ±3.2°，因此它是親水的。在圓形注射襯墊上，如圖2A所示使用由顯微操作器和用于樣品應用的使用壓力的微量注射器控制的移液吸管放置多層囊泡。多層脂質體由兩親性磷脂分子組成，該兩親性磷脂分子以疏水性尾部基團和親水性首基為特征。當把脂質體運送到裝置的疏水性SU-8表面時，如圖2C示意性顯示地起始單分子層膜形成。脂質只沾濕SU-8表面而周圍的金仍然是沒有脂質的。磷脂的疏水性部分與SU-8表面接觸，而親水性首基面向水相。鋪展，例如按照箭頭指示的圓形地沿各個方向發(fā)生，直到疏水性表面被完全覆蓋，或者脂質儲存器被耗盡。在鋪展邊緣的張力和脂質/SU-8粘附能相等。不希望被任何特定的科學理論限制，沉積的脂質膜的研究得出存在脂質單分子層的結論。使用熒光漂白恢復(FRAP)實驗來評價脂質膜的活動性。發(fā)現(xiàn)的擴散常數(shù)與單分子層的存在相符合。該值比懸浮的磷脂雙分子層的擴散常數(shù)低大約一個數(shù)量級。脂質分子的疏水性尾部和SU-8表面之間的摩擦解釋了擴散常數(shù)的該低值并且推斷脂質實際上以具有指向SU-8的疏水性尾部和指向水性緩沖溶液的親水性首基的脂質單分子層鋪展。圖2D顯示了一個實施例，其中在SU-8通道上通過由熒光標記的大豆脂質提取物構成的多層囊泡沉積之后的鋪展形成磷脂單分子層膜。因為脂質只在疏水性表面上而不在親水表面上鋪展，該技術提供了進行受控二維微流控技術的可能性。與固體槽中的水樣溶劑微流控技術相比，該技術的一個有趣的方面是對于鋪展的脂質膜沒有固定的非滑動邊界條件。
[0156]該技術還提供了通過將脂質源施加到SU-8表面，用共聚焦顯微鏡監(jiān)測鋪展，和達到需要的覆蓋度之后用微量移液管移去脂質源來控制脂質沉積的可能性。因此，試樣注射可以在數(shù)量上精確地控制。因此這些工具使我們能夠在表面上二維地實施混合和化學轉化。可以制造需要的尺寸約為平方微米(以及更小和更大的)，例如在大約Ο.ΟΙμπι和大約數(shù)百微米之間的結構，并且通過添加和移去脂質源實現(xiàn)對化學反應物的量的直接控制，所述脂質源可以摻雜不同的化合物。這相應于不同的化合物在常規(guī)化學反應器中的體積分數(shù)。
[0157]此外，在裝置上通過脂質鋪展和混合產生預先確定的化學計量的磷脂單分子層膜的方法是可行的，所述預先確定的化學計量的磷脂單分子層膜包括不同的脂質或活性種以及組分。首先，如果不同組成的兩種脂質體在SU-8上鋪展，并且它們的前沿接觸，它們將通過擴散混合它們的成分。這顯示于圖3Α，其中形成和混合大豆極性提取物(SPE)脂質和合成脂質(DOTAP)膜?；旌虾?，形成的膜將包括與來自兩個相應的小塊的材料量成比例的兩種組分。為了進一步顯示化學計量地混合脂質的原理，一個實施方案包括了已知尺寸和特定幾何形狀的SU-8結構以促進η組分系統(tǒng)(其中η可以是任何大于I的整數(shù))中的混合。使用如圖3Β所示的3組分混合裝置，可以連續(xù)地施加不同脂質級分到三個不同的注射部位并監(jiān)測它們怎樣在表面上中央的三角形區(qū)域中混合。
[0158]因此二維微流體平臺提供了其自身在化學分析和合成中的多種應用。例如，大分子可以通過在表面上混合包括形成該分子所必需的相應組分(反應物)的脂質在膜中組裝。超分子聚集物也可以通過混合包含在最初分離的脂質級分中的該超分子集合的不同組分形成。例如，互補單鏈DNA分子可以通過在單一脂質膜中提供兩種不同的鏈在表面上雜交。為了能夠進行這種表面化學，通過本領域已知的方法用表現(xiàn)為鋪展的脂質膜中脂質的脂質化學綴合分子例如DNA是有益的。
[0159]該裝置可以用于反應性混合兩種或更多添加的組分(例如，互補DNA鏈的雜交，例如肽、DNA、芳族化合物、脂質、烷、烯、炔以及其它化合物的二聚、低聚和多聚，產生共價鍵的反應，引起二維晶體形成的混合，從單個構件的聚集/締合合成超分子，自組裝反應，通過集合構件的自組織反應，通過集合構件制造納米裝置和納米結構)，在脂質沉積到注射區(qū)域上之前將所述添加的組分加入鋪展的脂質材料，由此與形成的脂質膜一起鋪展，或者在形成充分伸展的膜之后將所述添加的組分加入鋪展的脂質材料。各沉積點可以包含一種或更多種這樣的添加的組分。圖3C，組(i)顯示包括通過鋪展通道互相連接的兩個沉積區(qū)的裝置。在各沉積區(qū)上，脂質材料作為多層囊泡與一種或更多種活性添加劑一起沉積。兩種脂質沉積物穿過通道向彼此鋪展，各自攜帶活性物質。當相遇時，在化學反應中或通過其它相互作用，包括自組裝或其它締合過程、催化過程或結合機制，功能性材料相互作用或結合。在圖3C，組(i)中，描述了兩種活性材料的締合。該方法允許確定活性添加劑的精確比例并因此控制締合或反應過程。該過程不局限于兩種活性材料或兩種脂質沉積物，任何材料組合都是可能的。例如，可以基于click化學制備DNA六角形結構，其中通過各自攜帶單一鏈的6種不同的鋪展脂質膜提供六角形的6條或少于6條不同的鏈。
[0160]圖4顯示了在一個二組分混合器中兩種不同混合物的合并熒光強度怎樣取決于混合比例(Φ)的圖表。因此用這個方法在任一點及時精確地確定兩種材料的混合比例是可能的。這意味著在這樣的裝置上可以原位合成任何組成的表面。
[0161]此外，可以通過外部參數(shù)，包括例如表面溫度的參數(shù)影響脂質材料的鋪展。在一個實施方案中這通過將溫度控制元件嵌入形成圖案的表面或通過放射方法(包括紅外線或激光)實現(xiàn)。因此在寬范圍(例如在大約室溫和大約95°C之間)中的溫度控制是可能的。在一個實施方案中這樣的控制元件是表面印制的電阻加熱條帶、加熱塊、加熱盤管、IR燈或也包括其中把加熱元件插入電解溶液中的技術的任何其它方法(圖2A)。與表面制造或其它加熱方法結合，脂質對溫度敏感的特性例如相變是應用的基礎:在相變點之上的高溫，脂質是無序的流體相狀態(tài)并可以在疏水性表面上鋪展，而在相變溫度以下脂質是非運動的結晶相，其引起可逆的鋪展停止。在一個實施方案中，相變溫度可以通過施加的脂質的化學結構和通過混合不同化學結構的脂質方便地控制。因此溫度是控制基于例如脂質鋪展的二維微流控技術中的脂質流的一種方法(圖8)。
[0162]以上，顯示了在疏水性SU-8支持物上的磷脂吸附和鋪展。然而，可以應用該方法來，例如粘附各種分子，只要它們具有可以與表面相互作用的疏水性部分，(例如(*01-0嫩、0嫩、蛋白質、用疏水性芳香族、烷、烯或炔綴合的肽)。這里我們顯示了這樣一個在用疏水性部分(膽固醇)修飾天然DNA之后的DNA的實施例。特別地，我們顯示膽固醇修飾的寡核苷酸有效地吸附在SU-8上，而非修飾的天然狀態(tài)的寡核苷酸保留在溶液中。chol-DNA與SU-8的偶聯(lián)包括強疏水性相互作用。描述的固定途徑提供了一個與其它用于DNA固定的方法相比的優(yōu)點，即通過除去表面活化的需要包含功能化的表面。此外，我們獲得了高的和可重復的互補鏈與固定的chol-DNA的雜交收率。
[0163]綴合到膽固醇和用熒光染料標記的單鏈DNA的固定到在金表面上具有疏水性和形成圖案的SU-8結構的裝置示意性地顯示于圖5A和5B。把溶液中的chol-DNA加入形成圖案的裝置(在Au上的SU-8)，chol-DNA只連接到具有指向SU-8的膽固醇部分的SU-8表面。chol-DNA與SU-8表面的締合是直接的并可以通過例如共聚焦顯微鏡檢查法觀察。取決于附著于DNA的染料分子，在不同波長激發(fā)樣品。
[0164]此外，形成的DNA膜是熱穩(wěn)定的并可以清洗、干燥以及長時期存儲?；?例如蓋玻片)可以，例如用水漂洗并且隨后在氮氣流下溫和地干燥。具有吸附的DNA的基底可以以干燥狀態(tài)長時期存儲。
[0165]圖5C顯不具有吸附到表面的兩種不同的突光標記的chol-DNA的SU_8結構。
[0166]在第一 DNA鏈吸附之后，可以把第二互補鏈加入溶液。然后互補鏈與表面附著的DNA雜交。我們使用兩種不同的技術來驗證雜交。第一次雜交通過在熒光標記的DNA3及其互補的c-DNA3/4(序列和標記信息參見表I)之間的FRET顯示。在圖6中，右邊的組(i1、iv.vi)顯示受體的發(fā)射而左邊的組(1、ii1、v)顯示供體的發(fā)射，兩者都是在供體激發(fā)波長下激發(fā)。在添加互補的C-DNA3/4之前，獲取的熒光顯微照片顯示在蓋玻片保持干燥6小時之后繼續(xù)停留在SU-8上的固定的DNA3 (圖6，組(i))。添加C-DNA3/4顯著地增加Cy3的熒光信號(圖6，組(ii)和(iv))而對于FAM則減少(圖6，組⑴和(iii))。在蓋玻片漂洗、干燥和用緩沖溶液再水化之后，固定和雜交的chol-DNA+c-DNA對仍然存在于SU-8中(參見圖6,組(V)和(vi))。
[0167]表1:寡核苷酸列表
[0168]
【權利要求】
1.一種包括基底的裝置，所述基底包括疏水性表面，其中該疏水性表面適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展。
2.權利要求1的裝置，其中該疏水性表面包括或形成室、柱、二維表面、石英晶體微量天平(QCM)晶體、表面等離子體共振(SPR)、芯片、顯微鏡蓋玻片、微流體芯片、夾層室、或槽的全部或部分。
3.權利要求1的裝置，其中該疏水性表面包括SU-8、硬烤的SU-8、疏水聚合物、玻璃、陶瓷、金屬、或液晶中的一種或更多種。
4.權利要求1的裝置，其中該疏水性表面包括亞結構圖案。
5.權利要求4的裝置，其中該亞結構包括層中的穿孔、層中的孔、層上的柱或其它材料、小塊，或固定的顆粒、膜、化學制品或分子中的一種或更多種。
6.權利要求5的裝置，其中所述層中的穿孔、層中的孔、層上的柱或其它材料、小塊、或固定的顆粒、膜、化學制品、或分子包括對存在于薄膜、周圍溶液和/或周圍空氣、氣體或真空中的材料或化合物的催化、結合、化學吸附、物理吸附、或調節(jié)作用。
7.權利要求4的裝置，其中該亞結構以一種或更多種有序的(例如陣列的)或無序的方式排列，并且適合于被完全或部分覆蓋，或者被具有至少一個疏水性部分的分子的鋪展膜圍繞。
8.權利要求4的裝置，其中該疏水性表面適宜的過程包括化學反應、表面輔助的合成過程、催化過程、超分子自組裝、或基于親合性的分離。
9.權利要求1的裝置，其中該具有至少一個疏水性部分的分子包括磷脂、兩親性分子、表面活性劑、蛋白質、肽、核酸、寡核苷酸、用疏水性部分修飾的分子中的一種或更多種。
10.權利要求1的裝 置，其中該具有至少一個疏水性部分的分子包括膜。
11.權利要求10的裝置，其中該膜包括液體、固體、液晶、或凝膠中的一種或更多種。
12.權利要求1的裝置，進一步包括溫度控制器。
13.權利要求12的裝置，其中溫度控制器允許控制分子或分子聚集物的相變和鋪展行為，例如具有至少一個疏水性部分的薄膜是可控的。
14.權利要求1的裝置，其中該疏水性表面包括一種或更多種凸起的或壓印的幾何圖案。
15.一種包括基底的裝置，所述基底包括疏水性表面、較小疏水性的表面、和具有至少一個疏水性部分的分子的膜，所述膜至少部分覆蓋和限于該疏水性表面。
16.一種包括基底的裝置，所述基底包括疏水性表面，所述疏水性表面具有在與之相關的極性環(huán)境中形成的薄膜單分子層表面，其中該薄膜單分子層表面通過將磷脂脂質體置于疏水性表面上形成，其中該磷脂脂質體在置于疏水性表面上時鋪展形成薄膜單分子層表面。
17.權利要求16的裝置，其中該薄膜單分子層進一步包括一種或更多種另外的組分。
18.權利要求17的裝置，其中所述另外的組分包括其它脂質、膜蛋白、適于分配進膜的分子或顆粒、或者與適于分配進膜的另一種分子綴合的分子和顆粒中的一種或更多種。
19.權利要求17的裝置，其中所述一種或更多種另外的組分包括與疏水性部分綴合的寡核苷酸。
20.一種包括基底的裝置，所述基底包括混合器，所述混合器包括與混合區(qū)聯(lián)系的第一和第二注射容器，其中該注射容器、第一和第二聯(lián)系區(qū)以及混合區(qū)包括疏水性表面，所述疏水性表面適宜具有至少一個疏水性部分的分子的定向締合或附著和/或定向鋪展。
21.權利要求20的裝置，其中該基底進一步包括與混合區(qū)聯(lián)系的一種或更多種另外的注射容器。
22.權利要求20的裝置，其中該基底進一步包括圍繞該疏水性表面的較小疏水性的表面。
23.權利要求22的裝置，其中該基底包括具有形成圖案的SU-8和Ti/Au表面的金涂層的玻璃。
24.權利要求20的裝置，進一步包括一種或更多種另外的混合器。
25.權利要求20的裝置，進一步包括與混合區(qū)聯(lián)系的輸入和廢料槽以及到反應器的槽。
26.權利要求20的裝置，其中該注射口是圓形、正方形、五邊形、六邊形、三角形、矩形或任何其它幾何形狀。
27.權利要求20的裝置，其中該混合區(qū)是長斜方形、三角形、矩形、六邊形、五邊形、圓形、或任何其它幾何形狀。
28.權利要求1、15、或16的裝置，其中該裝置用于藥物篩選、傳感器應用、QCM應用、SPR應用、漸消波熒光應用、催化作用、分子組裝、或形成由具有至少一個疏水性部分的分子構成的分子薄層或膜。
29.權利要求1、15、或16的裝置，其中該裝置進一步包括試樣注射口。
30.權利要求29的裝置，其中該裝置進一步包括檢測器。
31.權利要求30的裝置，其中該檢測器包括質譜、表面等離子體共振(SPR)、石英晶體微量天平(QCM);熒光檢測器、熒光相關檢測器、化學發(fā)光檢測器或電化學檢測器中的一種或更多種。
32.權利要求31的裝置，其中使用的質譜選自MALDIMS (MALD1-TOF和MALD1-TOF-TOF)或電噴射離子化(ESI MS-MS)中的一種或更多種。
33.權利要求1、15、或16的裝置，進一步包括試樣分離器、分餾器、或操縱器中的一種或更多種。
34.權利要求1、15、或16的裝置，其中該分離器選自毛細管電泳(CE)、液相色譜(LC)、凝膠層析和凝膠電泳分離器中的一種或更多種。
35.一種在表面上混合脂質體的方法,包括: 把第一脂質體置于疏水性表面上，以及 把不同組成的第二脂質體置于該疏水性表面上，其中在該疏水性表面上第一和第二脂質體鋪展并且產生的脂質膜混合。
36.35的方法，其中通過一種或更多種尺寸的第一和第二脂質體或通過時間安排控制從第一和第二脂質體貢獻出的材料的量。
37.權利要求36的方法，其中該方法進一步包括撤走第一和第二脂質體中的一種或者全部兩種的至少部分。
38.權利要求35的方法，其中該脂質體利用微量移液管、光鑷、或微流體裝置中的一種或更多種置于疏水性表面上。
39.權利要求35的方法，其中獲得了由第一和第二脂質體形成的膜的化學計量控制。
40.權利要求35的方法，其中通過第一和第二脂質體的混合產生功能性表面。
41.權利要求40的方法，其中該功能性表面包括一種或更多種二或三維裝置。
42.權利要求41的方法，其中該二或三維裝置包括室、毛細管、柱或者肉眼可見的或顯微尺寸的任何其它裝置。
43.權利要求40的方法，其中該功能性表面包括催化表面、結合表面、或支持物理或化學操作的表面中的一種或更多種。
44.權利要求35的方法，其中該疏水性表面包括疏水性表面和較小疏水性的表面的陣列。
45.權利要求44的方法，其中該方法產生肉眼可見的或顯微尺寸的表面的陣列。
46.權利要求35的方法，其中第一脂質體鋪展形成第一膜并且通過添加與膜結合或反應的其它分子使第一膜功能化。
47.權利要求35的方法，其中該脂質體形成超分子結構、納米結構、核酸陣列、蛋白質陣列、其它分子實體的陣列、顆粒陣列。
48.權利要求35的方法,其中一種或更多種第一或第二脂質體包括寡核苷酸、與疏水性部分綴合的寡核苷酸、膜蛋白、適于分配進膜的分子或顆粒、或者與適于分配進膜的另一種分子綴合的分子和顆粒 。
49.權利要求35的方法，進一步包括使基底與要檢測的試樣接觸。
50.權利要求49的方法，其中該試樣包括核酸或其它定點分子識別分子、酶、抑制劑、結合伴侶、或底物。
51.權利要求35或48的方法，進一步包括一種或更多種化學或物理修飾該膜。
52.權利要求51的方法，其中在相同的試樣上平行進行不同步驟的化學或物理調節(jié)或操作或者不同步驟的檢測。
53.根據(jù)權利要求51的方法，其中在不同的試樣上平行進行不同步驟的化學或物理調節(jié)或操作或者不同步驟的檢測。
54.權利要求35的方法，進一步包括干燥由第一和第二脂質體形成的膜。
55.權利要求54的方法，其中該膜包括一種或更多種核酸膜或蛋白質膜。
56.權利要求55的方法,進一步包括在基底表面上干燥該核酸膜。
57.權利要求55的方法，進一步包括干燥存儲核酸膜。
58.權利要求54的方法，進一步包括再水化該膜。
59.權利要求50的方法，進一步包括檢測膜和試樣之間的相互作用。
60.—種動態(tài)液膜形成的方法,包括: 在緩沖液中懸浮多層囊泡，并且 把該囊泡置于包括疏水性表面的基底上，借此該囊泡在表面上鋪展為單分子層。
61.權利要求60的方法，進一步包括將第二多層囊泡置于該基底上，借此該囊泡和該第二囊泡鋪展并混合。
62.權利要求61的方法，進一步包括將第三多層囊泡置于該基底上，借此該囊泡、該第二囊泡、和該第三囊泡鋪展并混合。
63.權利要求61的方法，其中該基底包括權利要求20的裝置。
64.權利要求60的方法，其中鋪展系數(shù)包括在大約0.01到大約500 μ m2/s之間。
65.一種形成核酸膜的方法，包括: 將修飾的核酸分子置于基底的疏水性表面上，其中該修飾的核酸分子與表面締合從而形成核酸膜。
66.權利要求65的方法,其中該修飾的核酸分子包括膽固醇-四乙二醇修飾的寡核苷酸。
67.權利要求65的方法，進一步包括將第二修飾的核酸分子置于該基底的疏水表面上。
68.權利要求65或67的方法,其中該修飾的核酸分子包括相同或不同序列的核酸。
69.權利要求67的方法，其中第二修飾的核酸分子位于該基底上的第二疏水性表面。
70.權利要求67的方法，進一步包括將三種或更多修飾的核酸分子試樣置于該基底上。
71.權利要求70的方法,其中該試樣位于連續(xù)的疏水表面或各自由較小疏水性的表面圍繞的各個疏水表面上。
72.權利要求71的方法，其中該各個疏水表面包括大約Inm到大約5cm之間尺寸的特性。
73.權利要求65的方法，其中該修飾的核酸分子包括大約10到大約200pmol/cm2之間的表面覆蓋度。
74.權利要求65的方法，其中該修飾的核酸分子包括大約20到大約95pmol/cm2之間的表面覆蓋度。
75.權利要求65的方法，其中該修飾的核酸分子包括大約IO12到大約IO13分子/cm2之間的膜密度。
76.權利要求65的方法,進一步包括使互補核酸與該核酸膜雜交。
【文檔編號】B01J19/00GK103443624SQ200880017595
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2008年3月26日 優(yōu)先權日:2007年3月26日
【發(fā)明者】歐·奧爾沃爾, 奧爾多·杰索卡, 伊爾賈·佐爾科斯, 亞沃茲·厄坎 申請人:納米系統(tǒng)公司