[发明专利]具有连接了接头部分的吸附多孔反应层的电极阵列装置

说明书

发明技术领域

本发明提供具有吸附多孔反应层的电极微阵列，所述反应层上连接有接头部分(linker moiety)。具体地说，本发明提供具有多个电极的电极微阵列，其中各电极具有吸附多孔反应层，而在该反应层上连接有接头部分以提高核酸和肽的合成质量及试验灵敏度。更具体地说，本发明提供计算机控制的具有多个含铂电极的电极微阵列，其中各电极具有吸附多孔反应层，而在该反应层上连接有接头部分，从而显著提高了寡核苷酸、肽和其它聚合化学物质的合成质量，同时提高结合试验灵敏度。

发明背景

微阵列，特别是核酸微阵列已成为药理学以及生物化学研究和发现中重要的分析研究工具。微阵列是以行和列的形式布置的点或位置的小型化阵列。分子(包括生物分子)在特定连接点连接或原位合成，虽然可用其它形式，但通常采用行和列的形式。微阵列的优点之一是它们能同时进行数百次实验(即使不是数千次)。与顺次实验相比，可利用这种并行性提高分子结构和生物学功能间关系的研究效率，在该关系中化学结构的微小改变可导致深远的生物化学效力。微阵列可以不同形式使用，可具有不同表面化学特征，从而导致连接或合成分子的方法不同。微阵列表面化学的差异可导致提供接纳预先合成的化学物质或原位合成化学物质的表面的制备方法不同。如其名称所提示的，微阵列上的连接点是通常为1-100μm的微米级别。

利用微阵列的研究主要集中于脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)相关领域，包括基因组学、细胞基因表达、单核苷酸多态性(SNP)、基因组DNA检测和确认、功能基因组学和蛋白质组学(Wilgenbus和Lichter，J.MoL Med.77：761，1999；Ashfari等，Cancer Res.59：4759，1999；Kurian等，J.Pathol.187：267，1999；Hacia，Nature Genetics 21增刊：42，1999；Hacia等，Mol.Psychiatry 3：483，1998；和Johnson，Curr.Biol.26：R171，1998)。除了用于DNA/RNA研究的微阵列外，可将微阵列应用于肽(两个或多个连接的天然或合成氨基酸)、小分子(例如，药物化合物)、寡聚物和聚合物的相关研究。

就用于DNA相关研究的微阵列而言，制备DNA相关分子的微阵列有许多方法。DNA相关分子包括天然或克隆的DNA及合成DNA。合成的较短单链DNA或RNA通常称为寡核苷酸(寡聚物)，该名称与寡脱氧核糖核苷酸同义。微阵列制备方法包括：(1)利用点样机器人将溶液点在制备的平面上；(2)采用喷墨或其它印刷技术来印刷试剂并采用常规亚磷酰胺(phosphoramidite)化学方法进行原位合成；(3)利用电化学产生的用于脱保护的酸和常规亚磷酰胺化学方法进行原位平行合成；(4)无掩蔽光生酸(maskless photo-generated acid)(PGA)控制的原位合成，采用常规亚磷酰胺化学方法；(5)利用光不稳定保护基团(PLPG)的光致断裂进行掩蔽定向(mask-directed)的原位平行合成；(6)利用PLPG和数字光刻蚀法进行无掩蔽原位平行合成；和(7)电场吸引/排斥沉积寡聚物。

原位寡聚物合成的光刻蚀技术公开于Fodor等的美国专利5,445,934及其要求优先权的其它专利。电场吸引/排斥微阵列公开于Hollis等的美国专利5,653,939和Heller等的美国专利5,929,208。采用电化学解封闭的原位寡聚物合成的电极微阵列公开于纳入本文作为参考的Montgomery的美国专利6,093,302；6,280,595和6,444,111(分别是Montgomery I、II和III)。采用电化学解封闭在与电极分开和远离的表面上进行原位寡聚物合成的另一种本质上不同的电极阵列(不是微阵列)公开于Southern的美国专利5,667,667。寡聚物微阵列合成的综述见：Gao等，Biopolymers 2004，73，579。