[发明专利]溶于复杂混合物中的不同分子靶的分离和/或分析设备

说明书

本发明涉及分离和/或分析溶于复杂混合物中的不同分子靶、特别是核酸或蛋白质分子靶的设备。本发明特别涉及分离或分析分子靶的设备，其中包括由生物聚合物探针构成的芯片或阵列。这样设备用于分离和/或检测溶于复杂溶液中的多种分子靶。根据本发明的第一个实施方式，设备包括：

a.微型柱阵列，其包括放置在同一平面上的N个行和P个列的微型柱，每个微型柱包括一种固定的分子探针型，根据本发明的一个实施方式，通过探针/靶特异连接，能保留在复杂混合物中存在的特异分子靶，

b.平行于所述微型柱阵列平面并在其上面的平面内的第一毛细管网，所述的第一毛细管网能将接到所述设备中的复杂混合物循环到如在a中定义的阵列的每个微型柱中，

c.平行于该微型柱阵列平面并在其下面的平面内的第二毛细管网，所述的第二毛细管网能将洗脱后的分子靶循环到一个或多个检测器中，由此回收它们和/或对它们进行分析，

d.如果必要，用于回收和/或分析不同的分子靶的检测器，优选质谱仪。

本发明还涉及分离和/或检测溶于复杂溶液中的多种分子靶的设备，所述的设备包括：

a.毛细管网，它能使加入所述设备的复杂混合物循环，

b.两组置于毛细管网两侧的电极：

-官能化电极组，其中这些电极接入由点组成的探针，每种探针通过探针/靶的特异连接能保留在该复杂混合物存在的特异分子靶，

-非官能化电极组。

本发明还涉及这样一种设备尤其在分离和/或分析生物试样中含有的DNA或RNA分子中的用途。

人们知道可采用质谱法分析测定大分子的质量，例如DNA、RNA或蛋白质的质量。如果采用这种方法分析伴随有分子分解，还可以测定它们的序列。不过，对于具有不同尺寸和序列的分子混合物，采用这种技术就变得很困难，甚至不可能鉴别这些不同的分子。

可采用其它方法替代质谱进行检测。

因此，表面等离子体共振(SPR)能够测定用具有自由电子金属(例如金或铂等)制成的小厚度(xnm)薄片表面上小距离(200nm以下)内的累计物质密度。事实上，在该金属薄片的其中一个面上反射波随在另一面附近物质的密度和量成比例地改变。然而，确实不可能区分引起反射波改变的不同类分子。此外，采用这种方法，检测在生物-芯片上固定靶的灵敏度目前低于使用标记分子荧光所达到的灵敏度。在该金属表面上探针存在本身因远离金属靶而降低其检测灵敏度。动力学测量靶/探针相互作用时，在该表面附近存在的自由靶分子使这种测量走样。一般而言，由于效能的缘故，采用SPR方法检测需要使用比荧光或放射性标记法多的材料量。因此，采用SPR检测还与一些实验不相容，特别在诊断领域更是如此。

另外，可以求助于测量在不同分子状态之间存在的阻抗变化。

具有一定序列的单链DNA分子的阻抗与相应的双链配对复合体的不同。这种性质用于评估DNA芯片上的杂交比例，因此可评估在生物-芯片上生成的探针-靶复合体数(ref.)。一般而言，这些阻抗变化可以用于研究分子间的相互作用，例如配体固定在其受体上，但也可以用于研究DNA或蛋白质与药物、离子等之间的相互作用。不过，对于这些生物芯片，这种检测方法受到下述因素制约：

1)难以制造2000个点以上的高密度芯片。事实上，由于制造这些阻抗芯片所使用的电极尺寸和连接物几何结构，点数一超过800个，杂交面积就变得非常大。然而大的杂交面积要求应该布满很大杂交面积的试样体积，因此需要大量的生物材料，以便达到这种检测的最小浓度。这与例如对于这些诊断可使用材料不多的实验有矛盾。

2)所研究分子的构象变化(探针和/或靶)会造成测量结果的假改变，导致不能解释测量的阻抗变化。例如，由于分子内序列或杂交而产生的DNA变形与杂交所引起阻抗的变化为相同的数量级。

在现有技术中采用场效应晶体管作为电流放大器，测量与DNA分子杂交相关的阻抗变化(ref.)。把探针接到晶体管栅极。这些靶固定后，它们改变了栅极阻抗，这样引起在(晶体管输入)电源与晶体管输出漏极之间的电流改变。

但是，还没有描述过这类检测器的任何网状结构。使用场效应晶体管作为电流放大器这个事实制约了为证明与杂交相关阻抗变化而可使用的交流电流频率，自此制约了检测器的灵敏度(ref.)。此外在上述说明中，这种栅极控制了晶体管中电流通过，其中植入这些探针消除了使用如电极的晶体管不同端子来控制靶运动，由此引导杂交集中在靶与探针层面上的可能。