ИНТЕРПОЗЕР С ПЕРВЫМ И ВТОРЫМ АДГЕЗИОННЫМИ СЛОЯМИ Российский патент 2023 года по МПК B01L3/00 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка претендует на приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США №62/693,762, поданной 3 июля 2018 года, и заявкой на патент Нидерландов №NL 2021377, поданной 23 июля 2018 года, содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Различные протоколы биологических или химических исследований включают проведение большого числа регулируемых реакций на локальных опорных поверхностях или внутри заранее определенных реакционных камер. Затем желаемые реакции можно пронаблюдать или обнаружить, и последующий анализ может помочь определить или выявить свойства химических веществ, участвующих в реакции. Например, в некоторых мультиплексных анализах на неизвестный аналит, имеющий поддающуюся идентификации метку (например, флуоресцентную метку), можно воздействовать тысячами известных зондов в регулируемых условиях. Каждый известный зонд можно поместить в соответствующую ячейку микропланшета. Обнаружение химических реакций, происходящих между известными зондами и неизвестным аналитом в ячейках, может помочь определить или выявить свойства аналита. Другие примеры таких протоколов включают способы секвенирования ДНК, такие как секвенирование путем синтеза или параллельное циклическое секвенирование. При параллельном циклическом секвенировании плотную матрицу фрагментов ДНК (например, матричных нуклеиновых кислот) секвенируют посредством многократного повторения циклов ферментативных манипуляций. После каждого цикла можно захватить изображение и затем проанализировать его совместно с другими изображениями для определения последовательности фрагментов ДНК.

Достижения в области микроструйной технологии позволили разработать проточные ячейки, которые могут обеспечить быстрое секвенирование генов или химический анализ с использованием нанолитровых или даже меньших объемов пробы. Желательно, чтобы такие микроструйные устройства могли выдерживать многочисленные циклы высокого и низкого давлений, воздействие коррозионных химических веществ, колебания температуры и влажности и обеспечивать высокое отношение сигнал-шум (SNR; от англ.: signal-to-noise ratio).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, представленные в данной публикации, относятся преимущественно к микроструйным устройствам. Примером микроструйного устройства является проточная ячейка. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, представленные в данной публикации, относятся преимущественно к микроструйным устройствам, содержащим интерпозер и, в частности, к проточной ячейке, содержащей интерпозер, сформированный из черного полиэтилентерефталата (PET; от англ.: polyethylene terephthalate) и двустороннего акрилового адгезива, который содержит микроструйные каналы, проходящие через эти слои. Интерпозер может быть выполнен с возможностью иметь низкую автофлуоресценцию, высокую прочность на отрыв и сдвиг и может выдерживать воздействие коррозионных химических веществ и циклические изменения давления и температуры.

В первой серии вариантов осуществления настоящего изобретения интерпозер содержит базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности. Базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET). На первой поверхности базового слоя расположен первый адгезионный слой. Первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив. Второй адгезионный слой расположен на второй поверхности базового слоя. Второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив. Множество микроструйных каналов проходит насквозь через базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера общая толщина базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя лежит в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 200 мкм.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера базовый слой имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 30 мкм до примерно 100 мкм, и каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 50 мкм.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения, равную 532 нм, составляющую менее чем примерно 0,25 условных единиц относительно стандарта флуоресценции при 532 нм.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения, равную 635 нм, составляющую менее чем примерно 0,15 условных единиц относительно стандарта флуоресценции при 635 нм.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера базовый слой содержит по меньшей мере примерно 50% черного PET. В некоторых вариантах осуществления базовый слой по существу состоит из черного PET.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя содержит по меньшей мере примерно 10% акрилового адгезива.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения проточная ячейка содержит первую подложку, вторую подложку и любой из интерпозеров, описанных выше.

В некоторых вариантах осуществления проточной ячейки каждая из первой и второй подложек содержит стекло, так что соединение между каждым из первого и второго адгезионных слоев и соответствующими поверхностями первой и второй подложек может выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см², и отрывное усилие под углом 180 градусов, превышающее примерно 1 Н/см.

В некоторых вариантах осуществления проточной ячейки каждая из первой и второй подложек содержит слой смолы, который имеет толщину менее 1 мкм и имеет поверхность, связанную с соответствующими первым и вторым адгезионными слоями, так что соединение между каждым из слоев смолы и соответствующими первым и вторым адгезионными слоями может выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см², и отрывное усилие под углом 180 градусов, превышающее примерно 1 Н/см.

В некоторых вариантах осуществления проточной ячейки множество лунок выдавлено в слое смолы по меньшей мере одной из первой подложки или второй подложки. В каждую лунку помещают биологический зонд, а микроструйные каналы интерпозера выполнены с возможностью доставки текучей среды в множество лунок.

В другой серии вариантов осуществления настоящего изобретения интерпозер содержит базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности. На первой поверхности базового слоя расположен первый адгезионный слой. На первом адгезионном слое расположена первая отделяемая накладка. Второй адгезионный слой расположен на второй поверхности базового слоя. На втором адгезионном слое расположена вторая отделяемая накладка. Множество микроструйных каналов проходит насквозь через базовый слой, первый адгезионный слой, второй адгезионный слоя и вторую отделяемую накладку, но не через первую отделяемую накладку.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера первая отделяемая накладка имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 300 мкм, а вторая отделяемая накладка имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 25 мкм до примерно 50 мкм.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET), а каждый из первого и второго адгезионных слоев содержит акриловый адгезив.

В некоторых вариантах осуществления интерпозера первая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу оптически непрозрачной, а вторая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу оптически прозрачной.

Интерпозеры и проточные ячейки, описанные выше и ниже в данной публикации, можно осуществить в любой комбинации для обеспечения преимуществ, описанных ниже в данной публикации.

В другой серии вариантов осуществления настоящего изобретения способ формирования микроструйных каналов включает получение интерпозера, содержащей базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности. Базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET). На первой поверхности базового слоя расположен первый адгезионный слой, причем первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив, а второй адгезионный слой расположен на второй поверхности базового слоя, причем второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив. Формируют микроструйные каналы, которые проходят по меньшей мере через базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой.

В некоторых вариантах осуществления способ формирование микроструйных каналов включает использование СO₂-лазера.

В некоторых вариантах осуществления интерпозер дополнительно содержит первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое, и вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое.

В некоторых вариантах осуществления на стадии формирования микроструйных каналов эти микроструйные каналы с использованием СO₂-лазера формируют так, чтобы они проходили через вторую отделяемую накладку, но не формируют их в первой отделяемой накладке.

В некоторых вариантах осуществления способа СO₂-лазер имеет длину волны, лежащую в диапазоне от примерно 5000 нм до примерно 15000 нм, а размер луча лежит в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 150 мкм.

Способы, описанные выше и ниже в данной публикации, можно осуществить в любой комбинации для обеспечения преимуществ, описанных ниже в данной публикации.

Все варианты осуществления, описанные выше, в том числе - варианты осуществления интерпозеров, проточных ячеек и способов, можно объединять в любой конфигурации для обеспечения преимуществ, описанных ниже в данной публикации. Кроме того, варианты осуществления, описанные выше, и дополнительные варианты осуществления, более подробно обсуждаемые ниже (при условии, что эти идеи не являются взаимно несовместимыми), следует рассматривать как части предмета изобретения, раскрытого в данной публикации, и они могут быть объединены в любой конфигурации.

Несмотря на то, что данная публикация содержит много специфических подробностей вариантов осуществления настоящего изобретения, их следует рассматривать не как ограничивающие объем настоящего изобретения или формулы изобретения, а как описания признаков, специфических для конкретных вариантов осуществления конкретного изобретения. Некоторые признаки, описанные в данной публикации в контексте отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения, можно также осуществить в комбинации в одном варианте осуществления настоящего изобретения. Напротив, различные признаки, описанные в контексте одного варианта осуществления настоящего изобретения, можно также осуществить в множестве вариантов осуществления по отдельности или в любой подходящей субкомбинации. Кроме того, хотя признаки могли быть описаны выше, как действующие в определенных комбинациях, или даже быть заявлены как таковые, один или более признаков из заявленной комбинации в некоторых случаях могут быть исключены из комбинации, и заявленная комбинация может относиться к субкомбинации или вариации субкомбинации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Указанные выше и другие признаки настоящего изобретения станут более очевидными из последующего описания и формулы настоящего изобретения во взаимосвязи с прилагаемыми графическими материалами. С учетом того, что эти графические материалы изображают лишь несколько вариантов осуществления настоящего изобретения в соответствии с его описанием, и поэтому их нельзя считать ограничивающими его объем, настоящее изобретение будет описано более конкретно и детально за счет использования прилагаемых графических материалов.

Фиг. 1 является схематическим изображением примера проточной ячейки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является схематическим изображением примера интерпозера для использования в проточной ячейке согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схематическим изображением примера проточной ячейки согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4А является видом в перспективе сверху примера многослойной сборной конструкции, содержащей множество проточных ячеек согласно варианту осуществления настоящего изобретения; Фиг. 4 В является изображением бокового поперечного сечения многослойной сборной конструкции из. Фиг. 4А, выполненного вдоль линии А-А, показанной на Фиг. 4.

Фиг. 5 является блок-схемой примера способа изготовления интерпозера для проточной ячейки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6А является схематическим изображением поперечного сечения примера склеенной и структурированной проточной ячейки, а Фиг. 6 В является схематическим изображением поперечного сечения примера склеенной и не структурированной проточной ячейки, использованной для испытания эксплуатационных характеристик различных базовых слоев и адгезивов.

Фиг. 7 является гистограммой интенсивности флуоресценции в красной области спектра различных адгезивов и материалов проточных ячеек.

Фиг. 8 является гистограммой интенсивности флуоресценции в зеленой области спектра различных адгезивов и материалов проточных ячеек из Фиг. 7.

Фиг. 9А и 9 В демонстрируют схематические изображения примера схемы испытания на прочность соединения при сдвиге и примера схемы испытания на отрыв, соответственно, для определения прочности соединения при сдвиге и прочности к отрыву различных адгезивов, расположенных на стеклянном базовом слое.

Фиг. 10 является примером инфракрасного спектра с преобразованием Фурье (FTIR; от англ.: Fourier Transform Infrared) акрилового адгезива и ленты «скотч».

Фиг. 11 является примером газово-хроматографического (GC; от англ.: gas chromatography) спектра акрилового адгезива и черного каптона (Black Kapton).

Фиг. 12 является примером масс-спектроскопического (MS; от англ.: mass spectroscopy) спектра газообразного соединения, выделяющегося из акрилового адгезива, и возможной химической структуры выделяющихся газообразных соединений.

На протяжении всего последующего описания даны ссылки на прилагаемые графические материалы. На графических материалах сходные символы в характерном случае обозначают сходные компоненты, если из контекста не следует иное. Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, описанные в подробном описании, графических материалах и формуле изобретения, не следует считать ограничивающими настоящее изобретение. Можно использовать другие варианты осуществления настоящего изобретения и произвести другие изменения без отклонения от сущности и объема представленного в данной публикации предмета настоящего изобретения. Легко можно понять, что аспекты настоящего изобретения, в общих чертах описанные в данной публикации и проиллюстрированные на рисунках, можно компоновать, заменять, комбинировать и конструировать в виде большого многообразия различных конфигураций, которые полностью предусмотрены в настоящем изобретении и являются его частью.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данной публикации приведены примеры микроструйных устройств. Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные в данной публикации, в основном относятся к микроструйным устройствам, содержащим интерпозер, в частности - к проточной ячейке, которая содержит интерпозер, состоящий из черного полиэтилентерефталата (PET) и двухстороннего акрилового адгезива и содержащую микроструйные каналы, проходящие через нее насквозь. Интерпозер имеет конфигурацию, обеспечивающую относительно низкую автофлуоресценцию, относительно высокую прочность к отрыву и относительно высокую прочность соединений при сдвиге, и она может выдерживать коррозионные химические вещества и циклические изменения давления и температуры.

Достижения в области микроструйной технологии позволили разработать проточные ячейки, которые могут обеспечить быстрое секвенирование генов или химический анализ с использованием нанолитровых или даже меньших объемов пробы. Такие микроструйные устройства должны быть способны выдерживать многочисленные циклы высокого и низкого давлений, воздействие коррозионных химических веществ, колебания температуры и влажности и обеспечивать высокое отношение сигнал-шум (SNR). Например, проточные ячейки могут содержать различные слои, соединенные друг с другом с помощью адгезивов. Желательно структурировать различные слои так, чтобы их можно было изготовить и соединить друг с другом с получения проточной ячейки в производственном процессе с высокой производительностью. Кроме того, различные слои должны быть способны выдерживать циклические изменения температуры и давления, действие коррозионных химических веществ и не слишком сильно увеличивать шум.

Варианты осуществления описанных в данной публикации проточных ячеек, которые содержат интерпозер, содержащий нанесенный на него с двух сторон адгезив и микроструйные каналы, проходящие через нее насквозь, обеспечивают преимущества, включающие, например: (1) возможность формирования на цельной пластине множества проточных ячеек, что обеспечивает высокопроизводительное производство; (2) обеспечение низкой автофлуоресценции, высокой прочности при сдвиге, прочности к отрыву и коррозионной стойкости, которые могут сохраняться в течение 300 или более термических циклов при высоком значении рН, обеспечивая результаты испытания с высоким отношением «сигнал-шум»; (3) обеспечение возможности производства плоских оптически считываемых микроструйных устройств за счет использования плоского интерпозера, содержащего проходящие через него насквозь микроструйные каналы; (4) обеспечение возможности связывания двух подложек, покрытых смолой, за счет интерпозера с двусторонним адгезивным покрытием; и (5) обеспечение возможности склеивания микроструйного устройства, имеющего одну или более непрозрачных поверхностей.

Фиг. 1 является схематическим изображением проточной ячейки [100] согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Проточную ячейку [100] можно использовать для любой подходящей биологической, биохимической или химико-аналитической прикладной задачи. Например, проточная ячейка [100] может содержать микроматрицы для секвенирования генов (например, ДНК или РНК) или эпигенетических исследований, или они могут иметь конфигурацию, выполненную с возможностью высокопроизводительного скрининга лекарственных средств, фингерпринтинга ДНК или РНК, протеомного анализа, обнаружения химических веществ, любого другого подходящего применения или их комбинации.

Проточная ячейка [100] содержит первую подложку [110], вторую подложку [120] и интерпозер [130], расположенный между первой подложкой [110] и второй подложкой [120]. Первая и вторая подложки [110] и [120] могут содержать любой подходящий материал, например - диоксид кремния, стекло, кварц, пирекс, плавленый кварц, пластики (например, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен высокой плотности (HDPE; от англ.: high density polyethylene), полиэтилен низкой плотности (LDPE; от англ.: low density polyethylene), поливинилхлорид (PVC; от англ.: polyvinyl chloride), полипропилен (РР; от англ.: polypropylene), поливинилиденфторид (PVDF; от англ.: polyvinylidene fluoride) и т.п.), полимеры, TEFLON®, Kapton (то есть полиимид), материалы на основе бумаги (например, целлюлозу, картон и т.п.), керамические материалы (например, карбид кремния, оксид алюминия, нитрид алюминия и т.п.), комплементарные металлооксидные полупроводниковые (CMOS; complementary metal-oxide semiconductor) материалы (например, кремний, германий и т.д.) или любой другой подходящий материал. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая и/или вторая подложки [110] и [120] могут быть оптически прозрачными. В других вариантах осуществления настоящего изобретения первая и/или вторая подложки [110] и [120] могут быть оптически непрозрачными. Хотя это не показано на схеме, но первая и/или вторая подложки [110] и [120] могут содержать впускные или выпускные отверстия для перекачивания текучей среды к микроструйным каналам и/или от микроструйных каналов [138], которые содержатся в интерпозере [130]. При использовании в контексте настоящего изобретения термин «микроструйный канал» означает, что по меньшей мере один размер струйного канала (например, длина, ширина, высота, радиус или поперечное сечение) составляет менее 1000 мкм.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения множество биологических зондов можно разместить на поверхности [111] первой подложки [110] и/или на поверхности [121] второй подложки [120], расположенной после интерпозера [130]. Биологические зонды можно разместить в любой подходящей матрице на поверхностях [111] и/или [121], и они могут включать, например, ДНК-зонды, РНК-зонды, антитела, антигены, ферменты или клетки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения на поверхностях [111] или [121] могут быть размещены химические или биохимические аналиты. Биологические зонды могут быть ковалентно связаны или иммобилизованы в геле (например, в гидрогеле) на поверхностях [111] и/или [121] первой и второй подложек [110] и [120], соответственно. Биологические зонды могут быть помечены флуоресцентными молекулами (например, зеленым флуоресцентным белком (GFP; от англ.: green fluorescent protein), эозином желтым, люминолом, флуоресцеинами, красной и оранжевой флуоресцентными метками, производными родамина, комплексными соединениями металлов или любыми другими флуоресцентными молекулами), или они связываются с целевыми биологическими веществами, которые помечены флуоресцентными молекулами, так что флуоресценцию в оптическом диапазоне можно использовать для обнаружения (то есть определения присутствия или отсутствия) или определения (например, измерения количества) биологических веществ, например - для секвенирования ДНК.

Интерпозер [130] содержит базовый слой [132], имеющий первую поверхность [133], обращенную к первой подложке [110], и вторую поверхность [135], противолежащую первой поверхности [133] и обращенную к второй подложке [120]. Базовый слой [132] содержит черный полиэтилентерефталат (PET). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения базовый слой [132] может содержать по меньшей мере примерно 50% черного PET или по меньшей мере 80% черного PET, а остаток является прозрачным PET или любым другим пластиком или полимерным материалом. В других вариантах осуществления настоящего изобретения базовый слой [132] может по существу состоять из черного PET. В других вариантах осуществления настоящего изобретения базовый слой [132] может полностью состоять из черного PET. Черный PET может иметь низкий уровень автофлуоресценции, так что снижается уровень шума и обеспечивается высокий контраст, что позволяет флуоресцентную визуализацию проточной ячейки с высоким отношением «сигнал-шум» (SNR).

Первый адгезионный слой [134] расположен на первой поверхности [133] базового слоя [132]. Первый адгезионный слой [134] содержит акриловый адгезив (например, метакриловый или метакрилатный адгезив). Кроме того, второй адгезионный слой [136] расположен на второй поверхности [135] базового слоя [132]. Второй адгезионный слой [136] также содержит акриловый адгезив (например, метакриловый или метакрилатный адгезив). Например, каждый из первого адгезионного слоя [134] и второго адгезионного слоя [136] может содержать по меньшей мере примерно 10% акрилового адгезива, или по меньшей мере примерно 50% акрилового адгезива, или по меньшей мере примерно 80% акрилового адгезива. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй адгезионные слои [134] и [136] могут по существу состоять из акрилового адгезива. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй адгезионные слои [134] и [136] могут полностью состоять из акрилового адгезива. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения акриловый адгезив может содержать адгезив, коммерчески доступный под торговым наименованием МА-61А™, который можно приобрести в компании ADHESIVES RESEARCH®. Акриловый адгезив, включенный в первый и второй адгезионные слои [134] и [136] может быть адгезивом, чувствительным к давлению, так что он обеспечивает связывание базового слоя [132] интерпозера [130] с подложками [110] и [120] при приложении соответствующего давления. В других вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй адгезионные слои [134] и [136] могут иметь состав, который активируется теплом, ультрафиолетовым (UV; от англ.: ultra violet) излучением или другими активирующими стимулами. В других вариантах осуществления настоящего изобретения первый адгезионный слой [134] и второй адгезионный слой [136] могут содержать бутилкаучук.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] имеет автофлуоресценцию в ответ на возбуждение длиной волны, равной 532 нм (например, от красного возбуждающего лазера), составляющую менее чем примерно 0,25 условных единиц (а.u.; от англ.: arbitrary units) относительно стандарта флуоресценции при длине волны возбуждения, равной 532 нм. Кроме того, каждый из первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] имеет автофлуоресценцию в ответ на возбуждение длиной волны, равной 635 нм (например, от зеленого возбуждающего лазера), составляющую менее чем примерно 0,15 условных единиц относительно стандарта флуоресценции при длине волны возбуждения, равной 635 нм. Соответственно, первый и второй адгезионные слои [134] и [136] также имеют низкую автофлуоресценцию, так что комбинация базового слоя [132] из черного PET и первого и второго адгезионных слоев [134] и [136], содержащих акриловый адгезив, вносит пренебрежимо малый вклад в флуоресцентный сигнал, генерируемый в местах взаимодействия с биологическими зондами, и поэтому обеспечивает высокое соотношение «сигнал-шум» (SNR).

Множество микроструйных каналов [138] проходит через каждый из первого адгезионного слоя {134], базового слоя [132] и второго адгезионного слоя [136]. Микроструйные каналы [138] можно сформировать с использованием любого подходящего способа, например - лазерной резки (например с использованием ультрафиолетового наносекундного импульсного лазера, ультрафиолетового пикосекундного импульсного лазера, ультрафиолетового фемтосекундного импульсного лазера, СO₂-лазера или любого другого подходящего лазера), штампования, высекания штампом, гидроструйной резки, физического или химического травления или любого другого подходящего способа.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения микроструйные каналы [138] могут быть получены способом, который не вызывает значимого повышения автофлуоресценции первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] и базового слоя [132], но обеспечивает подходящее качество поверхности. Например, ультрафиолетовый наносекундный, фемтосекундный или пикосекундный импульсный лазер может обеспечить быструю резку, гладкие края и углы, тем самым обеспечивая превосходное качество поверхности, которое является желательным, но он также может модифицировать химические свойства поверхностей акриловых адгезионных слоев [134] и [136] и/или базового слоя [132] из черного PET, что может вызвать автофлуоресценцию этих слоев.

В противоположность этому, СO₂-лазер может обеспечить качество поверхности, которое, хотя в некоторых случаях может быть признано худшим, чем при использовании УФ-лазеров, однако остается в пределах проектных параметров, зато не изменяет химические свойства поверхностей адгезионных слоев [134] и [136] и/или базового слоя [132], так что не происходит значимого увеличения автофлуоресценции этих слоев. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения СO₂-лазер, имеющий длину волны, лежащую в диапазоне от примерно 5000 нм до примерно 15000 нм (то есть равную примерно 5000 нм, примерно 6000 нм, примерно 7000 нм, примерно 8000 нм, примерно 9000 нм, примерно 10000 нм, примерно 11000 нм, примерно 12000 нм, примерно 13000 нм, примерно 14000 нм или примерно 15000 нм, включая все промежуточные диапазоны и значения), и размер луча, лежащий в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 150 мкм (например, равный примерно 50 мкм, примерно 60 мкм, примерно 70 мкм, примерно 80 мкм, примерно 90 мкм, примерно 100 мкм, примерно 110 мкм, примерно 120 мкм, примерно 130 мкм, примерно 140 мкм или примерно 150 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения), можно использовать для формирования микроструйных каналов [138], проходящих через первый адгезионный слой [134], базовый слой [132] и второй адгезионный слой [136].

Как показано на Фиг. 1, первый адгезионный слой [134] связывает первую поверхность [133] базового слоя [132] с поверхностью [111] первой подложки [110]. Кроме того, второй адгезионный слой [136] связывает вторую поверхность [135] базового слоя [132] к поверхности [121] второй подложки [120]. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения первая и вторая подложки [110] и [120] могут содержать стекло. Связующее между каждым из первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] и соответствующими поверхностями [111] и [121] первой и второй подложек [110] и [120] может быть выполнено так, что оно выдерживает напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см², и отрывное усилие под углом 180°, превышающее примерно 1 Н/см. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения связующее может выдерживать значения давления в микроструйных каналах [138] до примерно 15 фунтов/кв. дюйм (примерно 103500 Па).

Например, прочность при сдвиге и прочность на отрыв адгезионных слоев [134] и [136] может быть функцией их химических композиций и их толщин относительно базового слоя [132]. Акриловый адгезив, включенный в первый и второй адгезионные слои [134] и [136], обеспечивает прочное сцепление с первой и второй поверхностями [133] и [135] базового слоя [132] и поверхностями [111] и [121] первой и второй подложек [110] и [120], соответственно. Кроме того, для получения прочного сцепления между подложками [110] и [120] и базовым слоем [132] толщину адгезионных слоев [134] и [136] относительно базового слоя [132] можно выбрать такой, чтобы она передавала большую часть приложенного отрывного и/или сдвигового напряжения, приложенного к подложкам [110] и [120], к базовому слою [132].

Если адгезионные слои [134] и [136] являются слишком тонкими, то они могут не обеспечить прочность на отрыв и сдвиг, достаточную для того, чтобы выдерживать многочисленные циклы изменения давления, которым может быть подвергнута проточная ячейка [100] вследствие потока текучей среды под давлением через микроструйные каналы [138]. С другой стороны, слишком толстые адгезионные слои [134] и [136] могут привести к образованию пустот или пузырьков в адгезионных слоях [134] и [136], которые снизят прочность сцепления. Кроме того, большая доля отрывного и сдвигового напряжения может действовать на адгезионные слои [134] и [136] и не передаваться к базовому слою [132]. Это может привести к разрушению проточной ячейки вследствие разрыва адгезионных слоев [134] и/или [136].

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения базовый слой [132] может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 25 мкм до примерно 100 мкм, а каждый из первого адгезионного слоя [134] и второго адгезионного слоя [136] может иметь толщину, лежащую в диапазоне от 5 мкм до 50 мкм (например, равную примерно 5 мкм, примерно 10 мкм, примерно 20 мкм, примерно 30 мкм, примерно 40 мкм или примерно 50 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения). Такие конструкции могут обеспечить достаточную прочность при отрыве и сдвиге, например - способность выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см², и отрывное усилие, превышающее примерно 1 Н/см, что является достаточным для того, чтобы выдерживать многочисленные циклы изменения давления, например - 100 циклов изменения давления, 200 циклов изменения давления, 300 циклов изменения давления или даже больше. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения общая толщина базового слоя [132], первого адгезионного слоя [134] и второго адгезионного слоя [136] может лежать в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 200 мкм (например, быть равной примерно 50 мкм, примерно 100 мкм, примерно 150 мкм или примерно 200 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения).

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения в первый и второй адгезионные слои [134] и [136] можно также включить усилители адгезии, и/или усилители адгезии можно нанести в форме покрытий на поверхности [111] и [121] подложек [110] и [120], например - для усиления сцепления между адгезионными слоями [134] и [136] и соответствующими поверхностями [111] и [121]. Подходящие усилители адгезии могут включать, например, силаны, титанаты, изоцианаты, любые другие усилители адгезии или их комбинации.

Первый и второй адгезионные слои [134] и [136] могут быть выполнены с возможностью выдерживать многочисленные циклы изменения давления и с низкой автофлуоресценцией, как описано выше в данной публикации. Во время эксплуатации проточная ячейка также может подвергаться циклическим изменениям температуры (например, от примерно -80°С до примерно 100°С), воздействию высоких значений рН (например, значений рН до примерно 11), вакуума и коррозионных реагентов (например, формамида, буферных растворов и солей). В различных вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй адгезионные слои [134] и [136] могут быть выполнены с возможностью выдерживать циклические изменения температуры диапазоне от примерно -80°С до примерно 100°С, обладать устойчивостью к образованию пустот даже в вакууме и устойчивостью к коррозии при воздействии рН до примерно 11 или коррозионных реагентов, таких как формамид.

Фиг. 2 является схематическим изображением интерпозера [230] согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Интерпозер можно использовать в проточной ячейке [100] или в любой другой проточной ячейке, описанной в данной публикации. Интерпозер [230] содержит базовый слой [132], первый адгезионный слой [134] и второй адгезионный слой [136], которые подробно были описаны применительно к интерпозеру [130], включенному в проточную ячейку [100]. Первый адгезионный слой [134] расположен на первой поверхности [133] базового слоя [132], а второй адгезионный слой [136] расположен на второй поверхности [135] базового слоя [132], противолежащей первой поверхности [133]. Базовый слой [132] может содержать черный PET, а каждый из первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] может содержать акриловый адгезив, как описано выше. Кроме того, базовый слой [132] может иметь толщину В, лежащую в диапазоне от примерно 30 мкм до примерно 100 мкм (то есть равную примерно 30 мкм, примерно 50 мкм, примерно 70 мкм, примерно 90 мкм или примерно 100 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения), а каждый из первого и второго адгезионных слоев [134] и [136] может иметь толщину А, лежащую в диапазоне от примерно 5 мкм до примерно 50 мкм (например, равную примерно 5 мкм, примерно 10 мкм, примерно 20 мкм, примерно 30 мкм, примерно 40 мкм или примерно 50 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения).

На первом адгезионном слое [134] может быть размещена первая отделяемая накладка [237]. Кроме того, на втором адгезионном слое [136] может быть размещена вторая отделяемая накладка [239]. Первая отделяемая накладка [237] и вторая отделяемая накладка [239] могут служить в качестве защитных слоев для первого и второго адгезионных слоев [134] и [136], и они могут быть выполнены с возможностью избирательного отслаивания или механического удаления другим способом для обнажения первого и второго адгезионных слоев [134] и [136], например - для связывания базового слоя [132] с первой и второй подложками [110] и [120], соответственно.

Первая и вторая отделяемые накладки [237] и [239] могут быть изготовлены из бумаги (например, из суперкаландрированной крафт-бумаги (SCK; от англ.: super calendared kraft paper), SCK-бумаги с покрытием из поливинилового спирта, крафт-бумаги с мелованным покрытием, крафт-бумаги машинной гладкости, бумаги, глазированной с одной стороны, крафт-бумаги с покрытием из полиолефина и т.д.), полимерного материала (например, из биаксиально ориентированной РЕТ-пленки, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки, полиолефинов, полиэтилена высокой плотности, полиэтилена низкой плотности, полипропиленовых смол и т.д.), тканей (например, из полиэстера), найлона, тефлона или любого другого подходящего материала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отделяемые накладки [237] и [239] могут выполнены из материала с низкой энергией поверхности (например, из любых материалов, описанных в данной публикации) для облегчения отрыва отделяемых пленок [237] и [239] от соответствующих адгезионных слоев [134] и [136]. В других вариантах осуществления настоящего изобретения материал с низкой энергией поверхности (например, силикон, воск, полиолефин и т.д.) может быть нанесен по меньшей мере на ту поверхность отделяемых пленок [237] и [239], которая размещена на соответствующих адгезионных слоях [134] и [136], для облегчения отрыва от них отделяемых пленок [237] и [239].

Множество микроструйных каналов [238] проходит через базовый слой [132], первый адгезионный слой [134], второй адгезионный слой [136] и вторую отделяемую накладку [239], но не через первую отделяемую накладку [237]. Например, вторая отделяемая накладка [239] может быть верхней отделяемой накладкой интерпозера [230], а прохождение микроструйных каналов [238] через вторую отделяемую накладку [239], но не через первую отделяемую накладку [237], может быть индикатором ориентации интерпозера [230] для пользователя, что облегчает изготовление проточной ячейки пользователем (например, проточной ячейки [100]). Кроме того, процесс изготовления проточной ячейки (например, проточной ячейки [100]) можно осуществить так, что вначале вторую отделяемую накладку [239] отрывают от второго адгезионного слоя [136] для связывания с подложкой (например, со второй подложкой [220]). Затем можно удалить первую отделяемую накладку и связать первый адгезионный слой [134] с другой подложкой (например, к подложке [110].

Первая и вторая отделяемые накладки [237] и [239] могут иметь одинаковую или разную толщину. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая отделяемая накладка [237] может быть значительно толще, чем вторая отделяемая накладка [239] (например, примерно в 2 раза толще, примерно в 4 раза толще, примерно в 6 раз толще, примерно в 8 раз толще или примерно в 10 раз толще), например - для обеспечения структурной жесткости интерпозера [230], и она может служить вспомогательным слоем для облегчения обращения пользователя с интерпозером [230]. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения первая отделяемая накладка [237] может иметь первую толщину L1, лежащую в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 300 мкм (например, равную примерно 50 мкм, примерно 100 мкм, примерно 150 мкм, примерно 200 мкм, примерно 250 мкм или примерно 300 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения), а вторая отделяемая накладка [239] может иметь вторую толщину L2, лежащую в диапазоне от примерно 25 мкм до примерно 50 мкм (например, равную примерно 25 мкм, примерно 30 мкм, примерно 35 мкм, примерно 40 мкм, примерно 45 мкм или примерно 50 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения).

Первая и вторая отделяемые накладки [237] и [239] могут быть оптически непрозрачными, прозрачными или полупрозрачными, и они могут иметь любой подходящий цвет. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая отделяемая накладка [237] может быть по меньшей мере по существу оптически непрозрачной (в том числе абсолютно непрозрачной), а вторая отделяемая накладка [239] может быть по меньшей мере по существу оптически прозрачной (в том числе абсолютно прозрачной). Как описано выше в данной публикации, вторую отделяемую накладку [239] можно первой удалить с второго адгезионного слоя [136] для связывания с соответствующей подложкой (например, к второй подложке [120]). Придание оптической прозрачности второй отделяемой накладке [239] может обеспечить возможность легко отличать вторую отделяемую накладку [239] от непрозрачной первой отделяемой накладки [237]. Кроме того, по существу оптически непрозрачная вторая отделяемая накладка [239] может обеспечить подходящий контраст для облегчения оптического совмещения подложки (например, второй подложки [120]) с микроструйными каналами [238], находящимися в интерпозере [230]. Кроме того, наличие второй отделяемой накладки [239], являющейся более тонкой, чем первая отделяемая накладка [237], может позволить преимущественное отделение второй отделяемой накладки [239], а не первой отделяемой накладки [237], за счет чего предотвращается случайное отделение первой отделяемой накладки [237] во время отделения второй отделяемой накладки [239] от второго адгезионного слоя [136].

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения одна или более подложек проточной ячейки могут содержать множество расположенных на них лунок, причем каждая лунка содержит биологический зонд (например, массив, состоящий из одного биологического зонда или различных биологических зондов). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения множество лунок может быть вытравлено в одной или более подложках. Например, подложка (например, подложка [110] или [120]) может содержать стекло, и множество лунок вытравливают в подложке с использованием влажного травления (например, травления забуференной фтористоводородной кислотой) или сухого травления (например, с использованием реактивного ионного травления (RIE; от англ.: reactive ion etching) или глубокого RIE).

В других вариантах осуществления настоящего изобретения множество лунок может быть сформировано в слое смолы, расположенном на поверхности подложки. Например, Фиг. 3 является схематическим изображением проточной ячейки [300] согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Проточная ячейка [300] содержит интерпозер [130], содержащий базовый слой [132], первый адгезионный слой [134] и второй адгезионный слой [136] и имеющий множество проходящих через них микроструйных каналов [138], как подробно описано ранее в данной публикации.

Проточная ячейка [300] также содержит первую подложку [310] и вторую подложку [320] с расположенным между ними интерпозером [132]. Первая и вторая подложки [310] и [320] могут быть изготовлены из любого подходящего материала, например - из диоксида кремния, стеклаа, кварца, пирекса, пластиков (например, из полиэтилентерефталата (PET), полиэтилена высокой плотности (HDPE), полиэтилена низкой плотности (LDPE), поливинилхлорида (PVC), полипропилена (РР) и т.п.), полимерных материалов, TEFLON®, каптона или любого другого подходящего материала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая и/или вторая подложки [310] и [320] могут быть оптически прозрачными. В других вариантах осуществления настоящего изобретения первая и/или вторая подложки [310] и [320] могут быть непрозрачными. Как показано на Фиг. 3, вторая подложка [320] (например, верхняя подложка) содержит впускной канал [323] для текучей среды для сообщения с микроструйными каналами [138] и выпускной канал [325] для текучей среды, обеспечивающий удаление текучей среды из микроструйных каналов [138]. Хотя на рисунке показаны один впускной канал [323] для текучей среды и один выпускной канал [325] для текучей среды, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения во второй подложке [320] может иметься множество впускных каналов для текучей среды и/или выпускных каналов. Кроме того, впускные и/или выпускные каналы для текучей среды могут также быть предусмотрены в первой подложке [310] (например, в нижней подложке). В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения первая подложка [310] может быть значительно толще, чем вторая подложка [320]. Например, первая подложка [310] может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 350 мкм до примерно 500 мкм (например, равную примерно 350 мкм, примерно 400 мкм, примерно 450 мкм или примерно 500 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения), а вторая подложка [320] может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 200 мкм (например, равную примерно 50 мкм, примерно 100 мкм, примерно 150 мкм или примерно 200 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения).

Первая подложка [310] содержит первый слой [312] смолы, расположенный на ее поверхности [311], обращенной к интерпозеру [130]. Кроме того, второй слой смолы [322] расположен на поверхности [321] второй подложки [320], обращенной к интерпозеру [130]. Первый и второй слои [312] и [322] смолы могут содержать, например, полиметилметакрилат (РММА; от англ.: polymethyl methacrylate), полистирол, глицерол-1,3-диглицеролата диакрилат (GDD; от англ.: glycerol 1,3-diglycerolate diacrylate), Ingacure 907, родамина 6G тетрафторборат, УФ-отверждаемую смолу (например, новолаковую эпоксидную смолу, РАК-01 и т.д.), любую другую подходящую смолу или их комбинацию. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения слои [312] и [322] смолы могут содержать смолу для наноимпринтной литографии (NIL; от англ.: nanoimprint lithography) (например, РММА).

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения слои [312] и [322] смолы могут иметь толщину менее 1 мкм, и они сцеплены с соответствующими первым и вторым адгезионными слоями [134] и [136]. Первый и второй адгезионные слои [134] и [136] имеют такой состав, что связующее между каждым из слоев [312] и [322] смолы и соответствующими первым и вторым адгезионными слоями [134] и [136] может выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см², и отрывное усилие, превышающее примерно 1 Н/см. Соответственно, адгезионные слои [134] и [136] образуют достаточно прочное непосредственное соединение с соответствующими подложками [310] и [320] или с соответствующими слоями [312] и [322] смолы, расположенными на них.

Множество лунок [314] формируют в первом слое [312] смолы посредством наноимпринтной литографии (NIL). Множество лунок [324] можно также сформировать во втором слое [322] смолы посредством наноимпринтной литографии (NIL). В других вариантах осуществления настоящего изобретения множество лунок [314] можно сформировать в первом слое [312] смолы, во втором слое [322] смолы или в обоих слоях. Множество лунок могут иметь диаметр или поперечное сечение, равные примерно 50 мкм или менее. Биологический зонд (не показан на рисунке) можно поместить в каждую лунку из множества лунок [314] и [324]. Биологический зонд может включать, например, ДНК-зонды, РНК-зонды, антитела, антигены, ферменты или клетки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в множестве лунок [314] и [324] дополнительно или альтернативно могут быть размещены химические или биохимические аналиты.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и/или второй слои [312] и [322] смолы могут содержать первую область и вторую область. Первая область может содержать первый полимерный слой, содержащий первое множество функциональных групп, обеспечивающих реакционные центры для ковалентного связывания функционализированной молекулы (например, биологического зонда, такого как олигонукпеотид). Первый и/или второй слои [312] и [322] смолы также могут содержать вторую область, которая содержит первый полимерный слой и второй полимерный слой, причем второй полимерный слой находится на первом полимерном слое, непосредственно примыкает к нему или находится рядом с первым полимерным слоем. Второй полимерный слой может полностью покрывать подлежащий первый полимерный слой и необязательно может содержать второе множество функциональных групп. Следует также понимать, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения второй полимерный слой полимера может покрывать лишь часть первого полимерного слоя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения второй полимерный слой покрывает значительную часть первого полимерного слоя, причем эта значительная часть обеспечивает покрытие первого полимерного слоя более чем на примерно 50%, более чем на примерно 55%, более чем на примерно 60%, более чем на примерно 65%, более чем на примерно 70%, более чем на примерно 75%, более чем на примерно 80%, более чем на примерно 85%, более чем на примерно 90%, более чем на примерно 95% или более чем на примерно 99% или обеспечивает покрытие, лежащее в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй полимерные слои не содержат кремния или оксида кремния.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая область является структурированной. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая область может содержать структуры микрометрового или нанометрового размера. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения структурами микрометрового размера или нанометрового размера в первом и/или втором слоях [312] и [322] смолы являются каналы, бороздки, стержни, лунки или их комбинации. Например, структура может включать множество лунок или других элементов, которые образуют матрицу. Высокоплотные матрицы отличаются тем, что содержат элементы, разделенные расстоянием, составляющим менее примерно 15 мкм. Матрицы средней плотности содержат элементы, разделенные расстоянием, лежащим в диапазоне от примерно 15 мкм до примерно 30 мкм, тогда как низкоплотные матрицы имеют участки, разделенные расстоянием, превышающим примерно 30 мкм. Матрица, пригодная для настоящего изобретения, может иметь, например, элементы, разделенные расстоянием, которое составляет менее примерно 100 мкм, менее примерно 50 мкм, менее примерно 10 мкм, менее примерно 5 мкм или менее примерно 0,5 мкм или лежит в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый элемент, присутствующий в первом и/или втором слоях [312] и [322] смолы, может иметь площадь, превышающую примерно 100 нм², превышающую примерно 250 нм², превышающую примерно 500 нм², превышающую примерно 1 мкм², превышающую примерно 2,5 мкм², превышающую примерно 5 мкм², превышающую примерно 10 мкм², превышающую примерно 100 мкм² или превышающую примерно 500 мкм², или лежащую в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями. Альтернативно или дополнительно каждый из элементов может иметь площадь, составляющую менее примерно 1 мм², менее примерно 500 мкм², менее примерно 100 мкм², менее примерно 25 мкм², менее примерно 10 мкм², менее примерно 5 мкм², менее примерно 1 мкм², менее примерно 500 нм² или менее примерно 100 нм² или лежащую в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями.

Как показано на Фиг. 3 первый и/или второй слои [312] и [322] смолы содержат множество лунок [314] и [324], но они могут также содержать и другие элементы или матрицы, которые содержат по меньшей мере примерно 10 элементов, примерно 100 элементов, примерно 1 × 10³ элементов, примерно 1 × 10⁴ элементов, примерно 1 × 10⁵ элементов, примерно 1 × 10⁶ элементов, примерно 1 × 10⁷ элементов, примерно 1 × 10⁸ элементов, примерно 1 × 10⁹ элементов или более, или число элементов лежит в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями. Альтернативно или дополнительно первый и/или второй слои [312] и [322] смолы могут содержать не более чем примерно 1 × 10⁹ элементов, не более чем примерно 1 × 10⁸ элементов, не более чем примерно 1 × 10⁷ элементов, не более чем примерно 1 × 10⁶ элементов, не более чем примерно 1 × 10⁵ элементов, не более чем примерно 1 × 10⁴ элементов, не более чем примерно 1 × 10³ элементов, не более чем примерно 100 элементов, не более чем примерно 10 элементов или менее, или число элементов лежит в диапазоне между двумя любыми приведенными выше значениями. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения среднее расстояние между элементами, находящимися в первом и/или втором слоях [312] и [322] смолы, может быть равно, например, по меньшей мере примерно 10 нм, по меньшей мере примерно 0,1 мкм, по меньшей мере примерно 0,5 мкм, по меньшей мере примерно 1 мкм, по меньшей мере примерно 5 мкм, по меньшей мере примерно 10 мкм, по меньшей мере примерно 100 мкм или более, или оно может лежать в диапазоне между любыми двумя приведенными выше значениями. Альтернативно или дополнительно среднее расстояние может составлять, например, не более примерно 100 мкм, не более примерно 10 мкм, не более примерно 5 мкм, не более примерно 1 мкм, не более примерно 0,5 мкм, не более примерно 0,1 мкм или менее, или оно может лежать в диапазоне между любыми двумя приведенными выше значениями.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая область является гидрофильной. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения первая область является гидрофобной. В конкретных случаях первая и вторая области имеют противоположный характер в том, что касается их гидрофобности и гидрофильности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первое множество функциональных групп первого полимерного слоя выбрано из C_8-14 циклоалкенов, 8-14-членных гетероциклоалкенов, С_8-14 циклоалкинов, 8-14-членных гетероциклоалкинов, алкинильных групп, винильных групп, атомов галогенов, азидогрупп, аминогрупп, амидогрупп, эпоксигрупп, глицидильных групп, карбоксильных групп, гидразонильных групп, гидразинильных групп, гидроксильных групп, тетразолильных групп, тетразинильных групп, нитрилоксидных групп, нитреновых групп, нитроновых групп или тиоловых групп или из необязательно замещенных вариантов и комбинаций этих групп. В некоторых из таких вариантов осуществления настоящего изобретения первое множество функциональных групп выбрано из атомов галогенов, азидогрупп, алкинильных групп, карбоксильных групп, эпоксигрупп, глицидильных групп, норборненовых групп или аминогрупп или из необязательно замещенных вариантов и комбинаций этих групп.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и/или второй слои [312] и [322] смолы могут содержать фотоотверждаемую полимерную композицию, содержащую силсесквиоксановый каркас (также известный как «POSS; от англ.: polyhedric oligomeric silsesquioxane»). Примером POSS может быть POSS, описанный в публикации Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86 (2009), pp. 776-778, содержание которой полностью включено в данную публикацию посредством ссылки. В некоторых случаях можно использовать силан для усиления адгезии между подложками [310] и [320] и соответствующими слоями [312] и [322] смолы. Соотношение мономеров в конечном полимере (p:q:n:m) может зависеть от стехиометрического соотношения мономеров в начальной полимерной композиционной смеси. Молекула силана содержит эпоксидный фрагмент, который может быть ковалентно включен в первый (нижний) полимерный слой, контактирующий с подложками [310] или [320]. Второй (верхний) полимерный слой, включенный в первый и\или второй слои [312] и [322] смолы, может быть осажден на полуотвержденный первый полимерный слой, который может обеспечить достаточное сцепление без использования силана. Первый полимерный слой будет естественным образом распространять полимеризацию на мономерные элементы второго полимерного слоя, ковалентно связывая их друг с другом.

Алкиленбромидные группы в стенках лунок [314] и [324] могут действовать как точки крепления для дальнейшей пространственно-селективной функционализации. Например, алкиленбромидные группы могут реагировать с азидом натрия с образованием покрытой азидом поверхности лунок [314] и [324]. Эту покрытую азидом поверхность можно затем использовать непосредственно для захвата олигомеров, терминированных алкиновыми группами, например - с использованием катализируемой медью клик-химии, или олигомеров, терминированных бицикло[6.1.0]нон-4-ином (BCN; от англ.: bicyclo[6.1.0]non-4-yne), с использованием безкатализаторной клик-химии. Альтернативно, азид натрия можно заменить функционализированным норборненом амином или сходным алкеном или алкином с кольцевой деформацией, например - амином, функционализированным дибензоциклооктинами (DIBCO; от англ.: dibenzocyclooctyne), с добавлением к полимеру элемента с кольцевой деформацией, который впоследствии может участвовать в безкатализаторной клик-реакции, стимулированной кольцевой деформацией, с олигомерами, функционализированными тетразином, для прививки праймеров к поверхности.

Добавление глицидола к второй фотоотверждаемой полимерной композиции может обеспечить полимерную поверхность с многочисленными гидроксильными группами. В других вариантах осуществления настоящего изобретения алкиленбромидные группы можно использовать для получения поверхности, функционализированной бромидом, который затем может вступить в реакцию с 5-норборнен-2-метанамином с образованием покрытой норборненом поверхности лунок. Затем азидсодержащий полимер, например - сополимер N-(5-азидоацетамидилпентил)акриламида и акриламида (PAZAM; от англ. poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-co-acrylamide), можно селективно присоединить к этой покрытой норборненом поверхности, локализованной в лунках [314] и [324], и затем привить алкинтерминированными олигомерами. Алкины с кольцевой деформацией, такие как олигомеры, терминированные BCN или DIBCO, можно также использовать вместо алкинтерминированных олигомеров в безкатализаторной циклоаддитивной реакции, промотируемой напряжением. В случае инертного второго полимерного слоя, покрывающего промежуточные области подложки, присоединение PAZAM и прививка локализованы в лунках [314] и [324]. Альтернативно, олигомеры, терминированные тетразином, можно привить непосредственно к полимеру за счет реакции с норборненовым фрагментом, исключая таким образом стадия присоединения PAZAM.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый фотоотверждаемый полимер, включенный в первый и/или второй слои [312] и [322] смолы, может содержать вспомогательное вещество. Различные не ограничивающие настоящее изобретение примеры вспомогательных веществ, которые можно использовать в фотоотверждаемой полимерной композиции, включенной в первый и/или второй слои [312] и [322] смолы, включают эпибромгидрин, глицидол, глицидилпропаргиловый эфир, метил-5-норборнен-2,3-дикарбоновый ангидрид, 3-азидо-1-пропанол, трет-бутил-N-(2-оксиранилметил)карбамат, пропиоловую кислоту, 11-азидо-3,6,9-триоксаундекан-1-амин, цис-эпоксиянтарную кислоту, 5-нонборнен-2-метиламин, 4-(2-оксиранилметил)морфолин, глицидилтриметиламмония хлорид, фосфомицина динатриевую соль, полиглицидилметакрилат, пол и про пилен гликоля диглицидиловый эфир, полиэтиленгликоля диглицидиловый эфир, сополимер диметилсилоксана и (2-(3,4-эпоксициклогексил)этил)метилсилоксана, сополимер пропилметакрил-гептаизобутил-PSS и гидроксиэтилметакрилата, сополимер пропилметакрил-гептаизобутил-PSS и трет-бутилметакрилата, [(5-бицикло[2.2.1]гепт-2-енил)этил]триметоксисилан, транс-циклогександиолизобутил-POSS, аминопропилизобутил-POSS, октатетраметиламмоний-POSS, полиэтилен гликоль-POSS, октадиметилсилан-POSS, октааммоний-POSS, октамалеамовая кислота-POSS, триснорборненилизобутил-POSS, пирогенный диоксид кремния, поверхностно-активные вещества или их комбинации и производные.

Что касается интерпозера [130] из Фиг. 3, то микроструйные каналы [138] интерпозера имеют конфигурацию, обеспечивающую доставку текучей среды к множеству лунок [314] и [324]. Например, интерпозер [130] может быть связан с подложками [310] и [320] так, что микроструйные каналы [138] согласованы с соответствующими лунками [314] и [324]. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения микроструйные каналы [138] могут иметь структуру, обеспечивающую доставку текучей среды (например, крови, плазмы, растительного экстракта, лизата клеток, слюны, мочи и т.п.), химически активных веществ, буферных растворов, растворителей, флуоресцентных меток или любого другого раствора к каждой из множества лунок [314] и [324] последовательно или параллельно.

Проточные ячейки, описанные в данной публикации, могут особенно хорошо подходить для серийного производства. Например, Фиг. 4А является видом сверху в перспективе многослойной сборной конструкции [40], содержащей множество проточных ячеек [400]. Фиг. 4 В является изображением бокового поперечного сечения многослойной сборной конструкции [40], выполненного вдоль линии А-А, показанной на Фиг. 4А. Многослойная сборная конструкция [40] содержит первую пластину-подложку [41], вторую пластину-подложку [42] и интерпозер [43], расположенную между первой и второй пластинами-подложками [41], [42]. Как показано на Фиг. 4 В, многослойная сборная конструкция [40] содержит множество проточных ячеек [400]. Интерпозер [43] содержит базовый слой [432] (например, базовый слой [132]), первый адгезионный слой [434] (например, первый адгезионный слой [134]), связывающий базовый слой [432] с поверхностью первой пластины-подложки [41], и второй адгезионный слой [436] (например, второй адгезионный слой [136]), связывающий базовый слой [432] с поверхностью второй пластины-подложки [42].

Множество микроструйных каналов [438] проходит через базовый слой [432] и первый и второй адгезионные слои [434] и [436]. Множество лунок [414] и [424] могут быть сформированы на первой пластине-подложке [41] и второй пластине-подложке [42] (например, вытравлены на пластинах-подложках [41] и [42]) или сформированы в слое смолы, расположенном на поверхностях пластин-подложек [41] и [42], обращенных к интерпозеру [43]. Биологический зонд может быть помещен в любую из множества лунок [414] и [424]. Множество лунок [414] и [424] находится в соединении по текучей среде с соответствующими микроструйными каналами [438] интерпозера [43]. Многослойную сборную конструкцию затем можно разрезать, чтобы отделить множество проточных ячеек [400] от многослойной сборной конструкции [40]. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения многослойная сборная конструкция [40] может обеспечить выход проточных ячеек, превышающий примерно 90%.

Фиг. 5 является блок-схемой способа [500] формирования микроструйных каналов в интерпозере (например, в интерпозере [130], [230]) проточной ячейки (например, проточной ячейки [100], [300], [400]) согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Способ [500] включает получение интерпозера [стадия 502]. Интерпозер (например, интерпозер [130], [230]) содержит базовый слой (например, базовый слой [132]), имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности. Базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET) (например, содержит по меньшей мере примерно 50% черного PET, по существу состоит из черного PET или полностью состоит из черного PET). На первой поверхности базового слоя расположен первый адгезионный слой (например, первый адгезионный слой [134]), а второй адгезионный слой (например, второй адгезионный слой [136]) расположен на второй поверхности базового слоя. Первый и второй адгезионные слои содержат акриловый адгезив (например, они могут содержать по меньшей мере примерно 10% акрилового адгезива, содержать по меньшей мере примерно 50% акрилового адгезива, по существу состоять из акрилового адгезива или полностью состоять из акрилового адгезива). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения адгезив может содержать бутилкаучук. Базовый слой может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 30 мкм до примерно 100 мкм, и каждый из первого и второго адгезионных слоев может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 50 мкм, так что интерпозер (например, интерпозер [130]) может иметь толщину, лежащую в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 200 мкм.

На стадии [504] формируют микроструйные каналы, проходящие через по меньшей мере базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения на стадии формирования микроструйных каналов микроструйные каналы формируют с использованием СO₂-лазера. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения также с использованием СO₂-лазера формируют микроструйные каналы, проходящие через вторую отделяемую накладку, но не через первую отделяемую накладку (хотя в других вариантах осуществления настоящего изобретения микроструйные каналы могут частично заходить в первую отделяемую накладку). СO₂-лазер может иметь длину волны, лежащую в диапазоне от примерно 5000 нм до примерно 15000 нм, и размер луча, лежащий в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 150 мкм. Например, СO₂-лазер может иметь длину волны, лежащую в диапазоне от примерно 3000 нм до примерно 6000 нм, от примерно 4000 нм до примерно 10000 нм, от примерно 5000 нм до примерно 12000 нм, от примерно 6000 нм до примерно 14000 нм, от примерно 8000 нм до примерно 16000 нм или от примерно 10000 нм до примерно 18000 нм. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения СO₂-лазер может иметь длину волны, равную примерно 5000 нм, примерно 6000 нм, примерно 7000 нм, примерно 8000 нм, примерно 9000 нм, примерно 10000 нм, примерно 11000 нм, примерно 12000 нм, примерно 13000 нм, примерно 14000 нм или примерно 15000 нм, включая все промежуточные диапазоны и значения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения СO₂-лазер может иметь размер луча, лежащий в диапазоне от примерно 40 мкм до примерно 60 мкм, от примерно 60 мкм до примерно 80 мкм, от примерно 80 мкм до примерно 100 мкм, от примерно 100 мкм до примерно 120 мкм, от примерно 120 мкм до примерно 140 мкм или от примерно 140 мкм до примерно 160 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения СO₂-лазер может иметь размер луча, равный примерно 50 мкм, примерно 60 мкм, примерно 70 мкм, примерно 80 мкм, примерно 90 мкм, примерно 100 мкм, примерно 110 мкм, примерно 120 мкм, примерно 130 мкм, примерно 140 мкм или примерно 150 мкм, включая все промежуточные диапазоны и значения

Как описано в выше в данной публикации, для формирования микроструйных каналов в интерпозере можно использовать различные лазеры. Важные параметры включают скорость резания, которая определяет общее время производства, гладкость краев, которая является функцией размера луча и длины волны лазера, и химические изменения, вызываемые лазером в различных слоях, включенных в интерпозер, которые являются функцией типа лазера. Импульсные УФ-лазеры могут обеспечивать меньший размер луча, поэтому они обеспечивают более гладкие края. Однако УФ-лазеры могут вызывать изменения химических свойств краев адгезионных слоев и базового слоя или приводить к появлению осколков второй отделяемой накладки, которые могут вызывать автофлуоресценцию. Автофлуоресценция может вносить значительный вклад в фоновый флуоресцентный сигнал во время флуоресцентной визуализации проточной ячейки, которая содержит интерпозер, описанный в данной публикации, за счет чего значительно снижается отношение «сигнал-шум» (SNR). В противоположность этому СO₂-лазер может обеспечить подходящую гладкость краев и при этом является химически инертным, то есть не вызывает химических изменений в адгезионных слоях и базовом слое и не приводит к появлению осколков, генерируемых второй отделяемой накладкой. Поэтому формирование микроструйных каналов в интерпозере с использованием СO₂-лазера не приводит к значительному увеличению автофлуоресценции и дает более высокое отношение «сигнал-шум» (SNR).

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном разделе описаны различные эксперименты, демонстрирующие низкую автофлуоресценцию и превосходную адгезивность акрилового адгезива. Экспериментальные примеры, описанные в данном разделе, являются исключительно иллюстративными, и их не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение.

Свойства материалов: Исследовали способность различных материалов склеивать проточную ячейку и обеспечивать высококачественные результаты секвенирования при низких расходах. Особое значение имеют следующие свойства: 1) отсутствие или низкий уровень автофлуоресценции: секвенирование генов основано на флуоресцентных метках, присоединенных к нукпеотидам, и сигналы от этих меток являются относительно более слабыми, чем нормальные. Для повышения отношения «сигнал-шум» от ДНК-кластеров с флуорофорами желательно отсутствие света, излучаемого или рассеиваемого краями связующих материалов; 2) прочность соединения: проточные ячейки часто подвергаются действию высокого давления (например, от 13 фунтов/кв. дюйм или даже выше). Для соединений в проточной ячейке желательна высокая прочность соединения, в том числе прочность на отрыв и сдвиг; 3) качество соединения: для высококачественного склеивания проточной ячейки желательно высокое качество связующего без пустот и утечек; 4) прочность соединения после напряжения: секвенирование генов включает использование многих буферных растворов (растворы с высоким значением рН, высоким содержанием солей и повышенной температурой), и оно может также включать использование органических растворителей. Удержание подложек проточной ячейки (например, верхней и нижней подложек) на месте при действии такого напряжения является желательным для успешного прогона секвенирования; 5) химическая стабильность: желательно, чтобы адгезионные слои и базовый слой были химически стабильными и не выделяли (например, не дегазировались) в растворы никаких химических веществ, поскольку ферменты и высокочистые нуклеотиды, используемые при секвенировании генов, очень чувствительны к любым загрязнениям, содержащимся в буферном растворе.

Конфигурации проточных ячеек: Адгезивы, чувствительные к давлению (PSA; от англ.: pressure sensitive adhesives), использовали в двух различных конфигурациях проточных ячеек, как показано на Фиг. 6А и Фиг. 6 В. Фиг. 6А является схематическим изображением поперечного сечения склеенной и структурированной проточной ячейки, то есть проточной ячейки, содержащей лунки, сформированные в смоле для наноимпринтной литографии (NIL), нанесенной на поверхность стеклянных подложек, между которыми вклеен интерпозер, а Фиг. 6А является схематическим изображением поперечного сечения склеенной и не структурированной проточной ячейки, содержащей интерпозер, связанный непосредственно со стекляннымми подложками (то есть не содержащей смолы на подложках). Фиг. 6А демонстрирует конфигурацию структурированной проточной ячейки с клейкой лентой толщиной 100 мкм, сформированной из слоев чувствительных к давлению адгезивов (PSA) с толщиной, примерно равной 25 мкм, нанесенных на базовый слой из черного PET с толщиной, примерно равной 50 мкм. Структурированная поверхность содержит материалы с низкой энергией поверхности, которые продемонстрировали низкую прочность сцепления с некоторыми PSA.

Способ скрининга материалов: В полном процессе скрининга материалов провели 48 различных скрининговых экспериментов. Для того чтобы проводить скрининг адгезивов и материалов-носителей с высокой пропускной способностью, способы скрининга разделили в соответствии с пятью различными уровнями приоритетности, как обобщено в Таблице 1. Многие адгезивы были забракованы после испытаний стадии 1. Ранняя отбраковка позволила провести скрининг значительного числа материалов (более 20) за несколько недель.

Свойства автофлуоресценции: Свойства автофлуоресценции измерили конфокальными сканнером флуоресценции (Typhoon) с зеленым (532 нм) и красным (635 нм) лазером в качестве источника возбуждающего излучения. В случае зеленого лазера использовали полосно-пропускающий фильтр с центральной длиной волны, равной 570 нм, а в случае красного лазера использовали длинноволновой пропускающий фильтр с длиной волны пропускания, равной 665 нм. Настройки возбуждения и эмиссии были сходными с использованными в иллюстративном примере секвенирования генов. Фиг. 7 является гистограммой интенсивности флуоресценции различных адгезивов и материалов проточной ячейки в канале красного сигнала. Фиг. 8 является гистограммой интенсивности флуоресценции различных адгезивов и материалов проточной ячейки из Фиг. 7 в канале зеленого сигнала. В Таблице II приведены значения автофлуоресценции для всех материалов.

Образцы ленты с 1 по 4 и с 7 по 8 были адгезивами, содержавшими термореактивные эпоксидные смолы, образец ленты 5 - адгезивом, содержавшим бут и л каучуковый адгезив, и образец ленты 6 содержал пленочную основу из силиконакрилата. Как видно из Фиг. 7, Фиг. 8 и Таблицы II черный Kapton (полиимид) и стекло использовали в качестве отрицательного контроля. Для того чтобы соответствовать требованию низкой флуоресценции в этом эксперименте, любой исследуемый материал должен излучать меньше света, чем черный Kapton. Лишь несколько адгезивов или носителей прошли этот процесс скрининга, в том числе метилакриловый адгезив, РЕТ-1, РЕТ-2, РЕТ-3, образец ленты 7 и образец ленты 8. Большинство материалов-носителей, такие как Kapton 1, РЕЕК и Kapton 2, не прошли испытание из-за высокой фоновой флуоресценции. Акриловый адгезив имеет автофлуоресценцию при длине волны возбуждения, равной 532 нм, составляющую менее примерно 0,25 условных единиц относительно стандарта флуоресценции при 532 нм (Фиг. 7), и автофлуоресценцию при длине волны возбуждения, равной 532 нм, составляющую менее примерно 0,15 условных единиц относительно стандарта флуоресценции при 635 нм (Фиг. 8), которая является достаточно низкой для использования в проточных ячейках.

Адгезия под нагрузкой и без нагрузки: При склеивании проточной ячейки следует оценивать качество клеевого соединения, в частности - прочность адгезии. Для количественной оценки прочности адгезии использовали испытания на прочность соединения при сдвиге и прочность на отрыв под углом 180°. Фиг. 9А и Фиг. 9 В демонстрируют схемы испытаний на прочность при сдвиге и прочность на отрыв, которые использовали для исследования предела прочности при сдвиге и предела прочности на отрыв у различных адгезивов. Как показано на Фиг. 9А и Фиг. 9 В, стопки пластин с адгезивом были сборками, имевшими структуру «сэндвича». Нижняя поверхность была стеклянной или NIL поверхностью, сходной с поверхностью проточной ячейки. Поверх адгезива располагали толстую пленку из Kapton, которая передавала усилие от инструмента кадгезиву во время испытания на прочность при сдвиге или прочность на отрыв. В Таблице III суммированы результаты испытаний на прочность при сдвиге и прочность на отрыв.

Таблица III

Начальная адгезия при испытании адгезивов приведена в Таблице III. Большинство адгезивов соответствовало минимальным требованиям (то есть продемонстрировали напряжение сдвига более 50 Н/см² и отрывное усилие более 1 Н/см) на стеклянной поверхности, за исключением РЕТ-1, РЕТ-2 и РЕТ-3, которые не прошли испытание на прочность при отрыве и также содержали пустоты после склеивания. Адгезив образца ленты 1 имел относительно низкую прочность на отрыв на NIL поверхности и не прошел испытание. Адгезивы также подвергали воздействию буферного раствора с высоким содержанием соли и высоким значением рН (1М NaCl, карбонатный буфер с рН 10,6 и 0,05% Tween 20) при примерно 60 градусах Цельсия в течение 3 дней в качестве нагрузочного испытания. Образец ленты 5 и образец ленты 1 потеряли более чем примерно 50% прочности при сдвиге и прочности на отрыв. После скрининга на автофлуоресценцию и прочность склеивания акриловый адгезив оказался ведущим адгезивом, продемонстрировавшим все желаемые характеристики. Следующим лучшим материалом был ND-C, но он показал примерно на 30% более высокий фоновый сигнал в канале красной флуоресценции относительно акрилового адгезива.

Формамидная, высокотемпературная и низкотемпературная нагрузка: Для дальнейшей оценки эксплуатационных характеристик адгезива в применении для склеивания проточной ячейки провели дополнительные эксперименты с акриловым адгезивом и адгезивами образца ленты 5 и образца ленты 1. Эксперименты включали замачивание в формамиде при примерно 60 градусах Цельсия в течение примерно 24 часов, хранение на холоде при температуре, равной примерно -20 градусам Цельсия и примерно 4 градусам Цельсия, в течение примерно 24 часов и термическую обработку в вакууме при примерно 60 градусах Цельсия в течение примерно 24 часов. Все результаты суммированы в Таблице IV.

Оба адгезива прошли большинство испытаний. Однако адгезив образца ленты 5 показал много пустот, образовавшихся после ваккумной сушки, и потерял более 40% прочности при сдвиге, что не соответствовало минимальным требованиям. Акриловый адгезив также потерял значительную часть прочности на отрыв после нагрузочного испытания с формамидом, но все еще соответствовал минимальным требованиям.

Выделение растворителя в газообразной Форме и перелив: Многие реагенты, используемые при секвенировании генов, являются очень чувствительными к загрязнениям, содержащимся в буферах или растворах, которые могут повлиять на матрицу для секвенирования. Для того чтобы определить все потенциально опасные материале, выделяющиеся из адгезивов, использовали термогравиметрический анализ (TGA), инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) и газовую хроматографию с масс-спектроскопией (GC-MS) для определения базовых химических структур адгезивов и выделения газов из адгезивов. Согласно измерению посредством TGA сухой акриловый адгезив, адгезив ND-C и адгезив образца ленты 5 показали очень малую потерю массы (0,5%). Образец ленты 1 продемонстрировал потерю массы, превышавшую 1%, что может свидетельствовать о более высоком риске выделения вредных материалов во время прогона секвенирования.

Потерю массы адгезивами также определили после нагрузки формамидом и буферным раствором. Акриловый адгезив продемонстрировал потерю массы, равную примерно 1,29%, что свидетельствует о том, что этот адгезив более чувствителен к формамиду, и совпадает с результатами ранее проведенного нагрузочного испытания с формамидом. Образец ленты 5 продемонстрировал большую потерю массы (примерно 2,6%) после нагрузочного испытания с буферным раствором, что также объясняет плохие результаты испытания на прочность при сдвиге после нагрузки буферным раствором. Базовые полимеры акрилового адгезива и ND-C были классифицированы как акриловые посредством FTIR. Биосовместимость акрилового полимера хорошо известна и снижает вероятность выделения вредных материалов во время прогона секвенирования. Фиг. 10 является FTIR-спектром акрилового адгезива и клейкой ленты «скотч». В Таблице V суммированы результаты измерений посредством TGA и FTIR.

Для дополнительного исследования дегазации акриловый адгезив и черный Kapton исследовали посредством GC-MS. Оба образца инкубировали при примерно 60°С в течение часа и газ, выделившийся из этих материалов, собрали посредством охлаждаемой ловушки и проанализировали посредством GC-MS. Как видно на Фиг. 11, не было определяемого выделения газа из черного Kapton и в общей сложности было обнаружено примерно 137 нг/мг летучих веществ, выделившихся из акрилового адгезива после отверждения в течение одного часа при 60°С.Количество выделившихся газообразных соединений является очень ограниченным и составляет всего примерно 0,014% от общей массы акрилового адгезива. Все выделившиеся газообразные соединения проанализировали посредством GC-MS, они были очень сходными друг с другом и происходили из акриловых адгезивов, содержавших акрилатный/метакрилатный мономер и алифатические боковые цепи и т.п. Фиг. 12 демонстрирует типичные MS спектры этих выделенных газообразных соединений с вставкой, показывающей вероятную химическую структуру выделившегося газообразного соединения. Поскольку известно, что акриловые и метакриловые адгезивы в целом являются биосовместимыми, не ожидается, что небольшое количество выделяющегося газа, содержащего акрилат/метакрилат, окажет какой-либо негативный эффект на реагенты, используемые при секвенировании генов.

Настоящее изобретение охватывает следующие варианты его осуществления:

1. Интерпозер, содержащий: базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности; первый адгезионный слой, расположенный на первой поверхности базового слоя; второй адгезионный слой, расположенный на второй поверхности базового слоя; и множество микроструйных каналов, проходящих через базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой.

2. Интерпозер по п. 1, отличающийся тем, что базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET); первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив; второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив.

3. Интерпозер по п. 2, отличающийся тем, что общая толщина базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя лежит в диапазоне от примерно 1 мкм до примерно 200 мкм.

4. Интерпозер по п. 2 или п. 3, отличающийся тем, что базовый слой имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 100 мкм, и каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 5 мкм до примерно 50 мкм.

5. Интерпозер по любому из пунктов с 1 по 4, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения, равную 532 нм, составляющую менее примерно 0,25 условных единиц по отношению к стандарту флуоресценции 532 нм.

6. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения, равную 635 нм, составляющую менее примерно 0,15 условных единиц по отношению к стандарту флуоресценции при длине волны возбуждения, равной 635 нм.

7. Интерпозер по любому из пунктов с 2 по 6, отличающийся тем, что базовый слой содержит по меньшей мере примерно 50% черного PET.

8. Интерпозер по п. 7, отличающийся тем, что базовый слой состоит по существу из черного PET.

9. Интерпозер по любому из пунктов с 2 по 8, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев содержит по меньшей мере примерно 5% акрилового адгезива.

10. Интерпозер по п. 9, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев состоит по существу из акрилового адгезива.

11. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что она дополнительно содержит: первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое; вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое; причем множество микроструйных каналов проходит через каждый из базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя и через вторую отделяемую накладку, но не через первую отделяемую накладку.

12. Интерпозер по п. 11, отличающийся тем, что первая отделяемая накладка имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 300 мкм, а вторая отделяемая накладка имеет толщину, лежащую в диапазоне от примерно 25 мкм до примерно 50 мкм.

13. Интерпозер по п. 11 или п. 12, отличающийся тем, что базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET), а каждый из первого и второго адгезионного слоев содержит акриловый адгезив.

14. Интерпозер по любому из пунктов с 11 по 13, отличающийся тем, что первая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу непрозрачной, а вторая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу прозрачной.

15. Проточная ячейка, содержащая первую подложку; вторую подложку и расположенную между первой подложкой и второй подложкой интерпозер по любому из пунктов с 2 по 10, причем первый адгезионный слой связывает первую поверхность базового слоя с поверхностью первой подложки, а второй адгезионный слой связывает вторую поверхность базового слоя с поверхностью второй подложки.

16. Проточная ячейка по п. 15, отличающийся тем, что каждая из первой и второй подложек содержит стекло, причем связующее между каждым из первого и второго адгезионных слоев и соответствующими поверхностями первой и второй подложек выполнено с возможностью выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см² и отрывное усилие, превышающее примерно 1 Н/см.

17. Проточная ячейка по п. 15, отличающийся тем, что каждая из первой и второй подложек содержит слой смолы, имеющий толщину менее примерно 1 мкм, и имеет поверхность, связанную с соответствующими первым и вторым адгезионными слоями, причем связующее между каждым из слоев смолы и соответствующими первым и вторым адгезионными слоями выполнено с возможностью выдерживать напряжение сдвига, превышающее примерно 50 Н/см² и отрывное усилие, превышающее примерно 1 Н/см.

18. Проточная ячейка по п. 15, отличающийся тем, что множество лунок выдавлено в слое смолы по меньшей одной из первой подложки или второй подложки, в каждой из лунок размещен биологический зонд, и микроструйные каналы интерпозера выполнены с возможностью доставки текучей среды в множество лунок.

19. Способ формирования микроструйных каналов, включающий: формирование интерпозера, содержащей базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности, причем базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET), первый адгезионный слой расположен на первой поверхности базового слоя, причем первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив, второй адгезионный слой расположен на второй поверхности базового слоя, причем второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив; и формирование микроструйных каналов, проходящих по меньшей мере через базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что формирование микроструйных каналов включает использование СO₂-лазера.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что интерпозер дополнительно содержит первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое, и вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое, и на стадии формирования микроструйных каналов дополнительно формируют микроструйные каналы, проходящие через вторую отделяемую накладку, но не формируют микроструйные каналы, проходящие через первую отделяемую накладку.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что СO₂-лазер имеет длину волны, лежащую в диапазоне от примерно 5000 нм до примерно 15000 нм, и размер луча, лежащий в диапазоне от примерно 50 мкм до примерно 150 мкм.

Следует понимать, что все комбинации изложенных выше идей и дополнительных идей, более подробно изложенных ниже (при условии, что эти идеи не являются взаимно несовместимыми), предполагаются являющимися частью раскрытого в данной публикации предмета настоящего изобретения. В частности, все комбинации пунктов формулы изобретения, приведенной в конце данного описания, следует рассматривать в качестве части предмета настоящего изобретения, раскрытого в данной публикации.

При использовании в контексте настоящего изобретения формы единственного числа включают множественное число, если в явном виде не указано иное. Так, например, термин «элемент» означает один элемент или комбинацию элементов, термин «материал» означает один или более материалов или их комбинацию.

При использовании в контексте настоящего изобретения термины «примерно» и «приблизительно» обычно означают плюс или минус 10% от указанного значения. Например, «примерно 0,5» может включать 0,45 и 0,55, «примерно 10» может включать от 9 до 11, «примерно 1000» может включать от 900 до 1100.

При использовании в контексте настоящего изобретения термин «по существу» и сходные термины имеют широкое значение, соответствующее стандартному и общепринятому применению этих терминов специалистами в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Специалисты в данной области техники, которые будут читать данное описание, должны понимать, что эти термины позволяют описывать отдельные указанные и заявленные признаки без ограничения объема этих признаков точными определениями и/или приведенными диапазонами численных значений. Соответственно, эти термины следует интерпретировать как указывающие на то, что несущественные или незначительные модификации или изменения описанного и заявленного предмета настоящего изобретения входят в объем настоящего изобретения, указанный в прилагаемой формуле изобретения.

Следует отметить, что термин «пример» при использовании в данной публикации для описания различных вариантов его осуществления указывает на то, что эти варианты осуществления являются возможными примерами, представлениями и/или иллюстрациями возможных вариантов осуществления настоящего изобретения (и этот термин не означает, что такие варианты осуществления настоящего изобретения являются экстраординарными или наилучшими примерами).

Термин «соединенный» и подобные термины при использовании в контексте настоящего изобретения означают прямое или опосредованное соединение двух элементов друг с другом. Такое соединение может быть стационарным (например, постоянным) или разборным (то есть удаляемым или съемным). Такое соединение может быть выполнено с использованием двух элементов или двух элементов и любых дополнительных промежуточных элементов, интегрально объединенных в единое тело с одним или двумя дополнительными элементами или с двумя элементами и любыми дополнительными промежуточными элементами, присоединенными друг к другу.

Важно отметить, что конструкция и устройство различных примеров вариантов осуществления настоящего изобретения являются исключительно иллюстративными. Хотя в данном описании описано лишь несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники, которые прочитают данную публикацию, легко поймут, что возможно много модификаций (например, вариаций размеров, измерений, структур, форм и пропорций различных элементов, значений параметров, схем расположения, использования материалов, цветов, ориентаций и т.д.) без существенного отклонения от новых принципов и преимуществ настоящего изобретения, описанных в данной публикации. Другие замены, модификации, изменения и исключения также могут быть выполнены в плане, рабочих условиях и расположении различных примеров осуществления настоящего изобретения без отклонения от объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к микроструйным устройствам. Интерпозер для проточной ячейки, содержащий: базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности, причем базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET); первый адгезионный слой, расположенный на первой поверхности базового слоя, причем первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив; второй адгезионный слой, расположенный на второй поверхности базового слоя, причем второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив; и множество микроструйных каналов, проходящих через каждый из базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя. Технический результат – обеспечение низкой автофлуоресценции, высокой прочности на отрыв и сдвиг и возможности выдерживать воздействие коррозионных химических веществ и циклические изменения давления и температуры. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил., 5 табл.

1. Интерпозер для проточной ячейки, содержащий:

базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности, причем базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET);

первый адгезионный слой, расположенный на первой поверхности базового слоя, причем первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив;

второй адгезионный слой, расположенный на второй поверхности базового слоя, причем второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив; и

множество микроструйных каналов, проходящих через каждый из базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя.

2. Интерпозер по п. 1, отличающийся тем, что общая толщина базового слоя, первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя находится в диапазоне от 1 мкм до 200 мкм.

3. Интерпозер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что базовый слой имеет толщину в диапазоне от 10 мкм до 100 мкм, и каждый из первого адгезионного слоя и второго адгезионного слоя имеет толщину в диапазоне от 5 мкм до 50 мкм.

4. Интерпозер по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения 532 нм, составляющую менее 0,25 условных единиц по отношению к стандарту флуоресценции при 532 нм.

5. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев имеет автофлуоресценцию в ответ на длину волны возбуждения 635 нм, составляющую менее 0,15 условных единиц по отношению к стандарту флуоресценции при 635 нм.

6. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что базовый слой содержит по меньшей мере 50% черного PET.

7. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что базовый слой состоит по существу из черного PET.

8. Интерпозер по любому из любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев содержит по меньшей мере 5% акрилового адгезива.

9. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из первого и второго адгезионных слоев состоит по существу из акрилового адгезива.

10. Интерпозер по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий:

первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое; и

вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое.

11. Интерпозер для проточной ячейки, содержащий:

базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности, причем базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET);

первый адгезионный слой, расположенный на первой поверхности базового слоя;

первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое;

второй адгезионный слой, расположенный на второй поверхности базового слоя;

вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое; и

множество микроструйных каналов, проходящих через каждый из базового слоя, первого адгезионного слоя, второго адгезионного слоя и вторую отделяемую накладку, но не через первую отделяемую накладку,

причем каждый из первого и второго адгезионных слоев содержит акриловый адгезив.

12. Интерпозер по п. 11, отличающийся тем, что:

первая отделяемая накладка имеет толщину в диапазоне от 50 мкм до 300 мкм; и вторая отделяемая накладка имеет толщину в диапазоне от 25 мкм до 50 мкм.

13. Интерпозер по любому из пп. 11, 12, отличающийся тем, что первая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу оптически непрозрачной, а вторая отделяемая накладка является по меньшей мере по существу оптически прозрачной.

14. Проточная ячейка, содержащая:

первую подложку;

вторую подложку и интерпозер по любому из предыдущих пунктов, расположенный между первой подложкой и второй подложкой, причем первый адгезионный слой связывает первую поверхность базового слоя с поверхностью первой подложки, а второй адгезионный слой связывает вторую поверхность базового слоя с поверхностью второй подложки.

15. Проточная ячейка по п. 14, отличающаяся тем, что каждая из первой и второй подложек содержит стекло, причем связующее между каждым из первого и второго адгезионных слоев и соответствующими поверхностями первой и второй подложек выполнено с возможностью выдерживать напряжение сдвига, превышающее 50 Н/см², и отрывное усилие, превышающее 1 Н/см.

16. Проточная ячейка по п. 14 или 15, отличающаяся тем, что каждая из первой и второй подложек содержит слой смолы толщиной менее 1 мкм, и имеющий поверхность, связанную с соответствующими первым и вторым адгезионными слоями, причем связующее между каждым из слоев смолы и соответствующими первым и вторым адгезионными слоями выполнено с возможностью выдерживать напряжение сдвига, превышающее 50 Н/см², и отрывное усилие, превышающее 1 Н/см.

17. Проточная ячейка по любому из пп. 14-16, отличающаяся тем, что:

множество лунок выдавлено в слое смолы по меньшей одной из первой подложки или второй подложки,

в каждой из лунок размещен биологический зонд, и

микроструйные каналы интерпозера выполнены с возможностью доставки текучей среды во множество лунок.

18. Способ формирования интерпозера для проточной ячейки, включающий стадии, на которых:

формируют интерпозер, содержащий:

базовый слой, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую первой поверхности, причем базовый слой содержит черный полиэтилентерефталат (PET),

первый адгезионный слой, расположенный на первой поверхности базового слоя, причем первый адгезионный слой содержит акриловый адгезив,

второй адгезионный слой, расположенный на второй поверхности базового слоя, причем второй адгезионный слой содержит акриловый адгезив;

и формируют микроструйные каналы, проходящие по меньшей мере через базовый слой, первый адгезионный слой и второй адгезионный слой.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что формирование микроструйных каналов включает использование CO₂-лазера.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что:

интерпозер дополнительно содержит:

первую отделяемую накладку, расположенную на первом адгезионном слое, и

вторую отделяемую накладку, расположенную на втором адгезионном слое, и

на стадии формирования микроструйных каналов с использованием CO₂-лазера дополнительно формируют микроструйные каналы, проходящие через вторую отделяемую накладку, но не формируют микроструйные каналы, проходящие через первую отделяемую накладку.

21. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что CO₂-лазер имеет длину волны в диапазоне от 5000 нм до 15000 нм и размер луча в диапазоне от 50 мкм до 150 мкм.