[发明专利]分子诊断平台

说明书

1资助信息

本发明在国家卫生研究院授予的AI065169下以政府支持完成。美国政府具有本发明的某些权利。

2相关申请

本专利申请涉及且要求2011年5月2日提交的标题为“Molecular Diagnostics Platform that uses Digital Microfluidics and Multiplexed Bead Detection”的美国临时专利申请号61/481,508的优先权，所述临时专利申请的整个公开内容通过引用并入本文。

3背景

微滴执行机构通常包括配置为形成用于进行微滴操作的表面或间隙的一个或多个基板。一个或多个基板建立用于进行微滴操作的微滴操作表面或间隙，且还可以包括布置成进行微滴操作的电极。微滴操作基板或在基板之间的间隙可以被涂覆或填充有不与形成微滴的液体混合的填充流体。

微滴执行机构被用在各种应用中，包括分子诊断分析比如基于核酸的分析和免疫分析。在一个实例中，使用基于核酸的测试比如逆转录酶聚合酶链反应（RT-PCR）分析来识别呼吸道病毒。由于单个样品可包括待评估的多种分析物，存在对在微滴执行机构上用于使分子诊断分析多重化的改进方法的需要。

4定义

如本文所使用的，以下术语具有所指示的意义。

关于一个或多个电极的“激活”意指影响在有微滴的情况下导致微滴操作的一个或多个电极的电气状态的变化。

关于微滴执行机构上的珠子（bead），“珠子”意指能够与微滴执行机构上或在微滴执行机构附近的微滴相互作用的任何珠子或颗粒。珠子可以具有各种形状中的任一种，比如球形、大体球形、蛋形、圆盘形、立方体及其它三维形状。珠子可能例如能够在微滴执行机构上的微滴中被运输，或否则以允许微滴执行机构上的微滴接触微滴执行机构上的珠子和/或接触脱离微滴执行机构的珠子的方式关于微滴执行机构被配置。珠子可以使用各种材料——包括例如树脂和聚合物——制成。珠子可以是任何合适的尺寸，包括例如微珠、微粒、纳米珠和毫微粒。在一些情况下，珠子是磁性响应的；在其它情况下，珠子不是显著磁性响应的。对于磁性响应的珠子，磁性响应材料可以构成实质上整个珠子或仅构成珠子的一种组分。除了别的以外，珠子的剩余部分还可以包括聚合材料、涂层和允许分析试剂的附着的部分。合适的磁性响应珠子的实例包括流式细胞仪微珠、聚苯乙烯微粒和毫微粒、官能化的聚苯乙烯微粒和毫微粒、涂覆的聚苯乙烯微粒和毫微粒、二氧化硅微珠、荧光微球和纳米球、官能化的荧光微球和纳米球、涂覆的荧光微球和纳米球、染色的微粒和毫微粒、磁性微粒和毫微粒、超顺磁性微粒和毫微粒（例如，可从加利福尼亚州Carlsbad的Invitrogen公司得到的颗粒）、荧光微粒和毫微粒、涂覆的磁性微粒和毫微粒、铁磁性的微粒和毫微粒、涂覆的铁磁性微粒和毫微粒及在2005年11月24日公布的标题为“Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase”的美国专利公布号20050260686、2003年7月17日公布的标题为“Encapsulation of discrete quanta of fluorescent particles”的美国专利公布号20030132538、2005年6月2日公布的标题为“Multiplexed Analysis of Clinical Specimens Apparatus and Method”的美国专利公布号20050118574、2005年12月15日公布的标题为“Microparticles with Multiple Fluorescent Signals and Methods of Using Same”的美国专利公布号20050277197、2006年7月20日公布的标题为“Magnetic Microspheres for use in Fluorescence-based Applications”的美国专利公布号20060159962中所描述的那些；所述专利公布的全部公开内容通过引用并入本文，为了它们的涉及珠子及磁性响应材料和珠子的教导。珠子可以与生物分子（配体）预先连接。配体可以为例如抗体、蛋白质或抗原、DNA/RNA探针或具有对期望目标的亲和力的任何其它分子。用于固定磁性响应珠子和/或非磁性响应珠子和/或使用珠子进行微滴操作试验的微滴执行机构技术的实例在下列专利申请中被描述：2006年12月15日提交的标题为“Droplet-Based Particle Sorting”的美国专利申请号11/639,566；2008年3月25日提交的标题为“Multiplexing Bead Detection in a Single Droplet”的美国专利申请号61/039,183；2008年4月25日提交的标题为“Droplet Actuator Devices and Droplet Operations Using Beads”的美国专利申请号61/047,789；2008年8月5日提交的标题为“Droplet Actuator Devices and Methods for Manipulating Beads”的美国专利申请号61/086,183；2008年2月11日提交的标题为“Droplet Actuator Devices and Methods Employing Magnetic Beads”的国际专利申请号PCT/US2008/053545；2008年3月24日提交的标题为“Bead-based Multiplexed Analytical Methods and Instrumentation”的国际专利申请号PCT/US2008/058018；2008年3月23日提交的标题为“Bead Sorting on a Droplet Actuator”的国际专利申请号PCT/US2008/058047；及2006年12月11日提交的标题为“Droplet-based Biochemistry”的国际专利申请号PCT/US2006/047486，所述专利申请全部个公开内容通过引用并入本文。在使本发明的多重化方面中可以采用珠子的特征。具有适合于多重化的特征的珠子以及检测并分析从此类珠子发射的信号的方法的实例可以在以下专利申请中找到：2008年12月11日公布的标题为“Systems and Methods for Multiplex Analysis of PCR in Real Time”的美国专利申请号20080305481；2008年6月26日公布的标题为“Methods and Systems for Dynamic Range Expansion”的美国专利公布号20080151240；2007年9月6日公布的标题为“Methods,Products,and Kits for Identifying an Analyte in a Sample”的美国专利公布号20070207513；2007年3月22日公布的标题为“Methods and Systems for Image Data Processing”的美国专利公布号20070064990；2006年7月20日公布的标题为“Magnetic Microspheres for use in Fluorescence-based Applications”的美国专利公布号20060159962；2005年12月15日公布的标题为“Microparticles with Multiple Fluorescent Signals and Methods of Using Same”的美国专利公布号20050277197；及2005年6月2日公布的标题为“Multiplexed Analysis of Clinical Specimens Apparatus and Method”的美国专利公布号20050118574。