[发明专利]微芯片电泳喷墨式分配

说明书

提供了使用全都位于同一单块芯片上的微流控电泳柱、鞘液泵和出口通道来分离和分配材料的装置和方法。响应于电泳柱内的第一电极与集成到芯片中的终端电极之间的电压电势，材料在电泳柱中分离并进入出口室。终端电极可以在鞘液泵室、鞘液储器或单独的流动通道中，所述单独的流动通道连同电泳柱和鞘液泵室一起与出口通道交叉。鞘液到出口室内的流动将分离的分析物混入经由排放出口从出口室分配出去的流出物中。

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.62/372,244的权益，该临时申请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拨款1R43GM112289-01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Western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。

替代的分配技术，例如，材料的喷墨/喷液/喷出(inkjet)，可以解决一些上述问题。喷墨分配/喷墨式分配/喷液分配是一种成熟且易于理解的技术，其经常用于商业打印机(Martin等人，2008J.Physics:Conference Series 105:012001)。在过去几年中，喷墨技术/喷墨式技术//喷液技术已经用于越来越多的需要分配少量的、可控制量的流体的应用中(Derby 2010 Ann.Rev.Mat.Res.40:395)。

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。分离的材料从电泳柱输出到出口通道中。大量鞘液流经过出口通道并将分析物混入流出物中，该流出物经出口从出口通道排出。电泳柱、出口通道和鞘流泵中的每一者都集成在单个芯片上。电泳流由同样集成在芯片上的两个电极之间的电压电势驱动。终端电极可以位于单独的流动通道内，该流动通道也连接到出口通道，使得材料从电泳柱电泳地流向所述流动通道并进入出口通道。多个电泳柱可以集成在同一芯片上。单个公共流动通道内的终端电极可以用于与位于多个电泳柱内的多个电极产生多个电压电势。