[发明专利]用于微流体直接印迹的多鞘流和芯片上的终端电极

说明书

提供了使用微流控分离柱分离和分配材料的装置和方法，所述微流控分离柱经由出口通道连接到一个或多个鞘流动通道。所分离的材料在分离柱中的流动至少部分地由分离柱内的第一电极与鞘流动通道中的至少一个内的终端电极之间的电压电势驱动。分离柱、出口通道、鞘流动通道和电极全都位于单个单块芯片内。片上终端电极的存在允许分离的材料混入鞘液中并喷射到可以不导电的表面上。多个鞘流的存在允许鞘流流体具有彼此不同的组成，同时减少鞘流流体进入分离柱的发生。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月8日提交的美国临时申请No.62/372,229的权益，其全部公开内容出于各种目的整体并入本文。

关于在联邦政府资助的研究和开发下完成的本发明的权利声明

本发明是利用在美国国立卫生研究院所授予的1R43GM112289-01拨款下的政府资助完成的。政府对本发明拥有一定权利。

背景技术

蛋白质印迹法(Western印迹)是一种普遍存在的分析技术，用于识别和量化复杂混合物中的特定蛋白质。在该技术中，使用凝胶电泳基于诸如三级结构、分子量、等电点、多肽长度或电荷的特性来分离凝胶中的蛋白质。一旦分离，蛋白质然后从凝胶转移到非特异性地结合蛋白质的膜，该膜通常由硝酸纤维素、尼龙或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成。进行这种转移的常用方法是电印迹，其中使用电流将蛋白质从凝胶中拉入膜中。然后用专用于被靶向的蛋白质的探针对膜进行染色，从而允许检测这些蛋白质的位置和量。

毛细管电泳提供了与蛋白质印迹法和其它生物技术程序相关的凝胶电泳分离的替代方案。在毛细管电泳中，诸如蛋白质的材料与凝胶电泳中一样以电动方式分离，但需要的体积小得多。该技术中使用的毛细管的典型特征是直径小于1毫米，并且在某些情况下结合在微流控装置或纳米流体装置中。

先前的工作已经证明了将微流控装置应用于蛋白质的蛋白质印迹法/Western印迹法的益处(Jin等人，2013Anal.Chem.85:6073)。这些装置将分离的蛋白质电转移到印迹表面，印迹表面本身就是终端电极(参见，例如，美国专利No.9,182,371)。该电场印迹法需要从分离装置到表面的连续电接触。结果，表面必须是导电的(例如，金属压印盘上的湿膜)。

在电场印迹中，蛋白质经由电泳向表面迁移。由于电流的截面积在离开分离装置时突然增大，所以电场突然衰减。而且，由于表面通常是湿的，所以在分离装置与所述表面之间的接触点周围往往形成大的弯液面。这种大的弯液面可以包括再循环区，在该再循环区中诸如蛋白质的分析物可以被捕获并混合，从而降低分离度。此外，仅在分离装置位于分析物上方时才施加电场印迹力。如果表面和分离装置相对于彼此移动到不同的位置，则电力消除并且仅扩散力导致分析物固定在表面膜中。

发明内容

一般而言，本文提供了用于分配已经通过微流控电泳分离的少量的、可控量的材料的装置和方法。材料的分离发生在连接到出口通道的微流控分离柱内。分离柱和出口通道是单个单块芯片的两个元件。一个或多个鞘流动通道也存在于芯片上并连接到出口通道，使得筛分凝胶、有机溶剂或其它流体可以通过或被泵送通过鞘流动通道并进入出口通道。可以在分离柱内的第一电极与位于鞘流动通道的一个内的终端电极之间施加电压，使得一种或多种分析物电泳移动通过分离柱并进入出口通道。在出口通道内，分离的分析物被夹带在鞘流中以形成流出物。然后将流出物从出口通道的排放出口排出到接收表面上。在这种构型中，因为终端电极位于芯片内而不是接收表面，所以对接收表面没有电气要求。