[发明专利]产生用于纳米孔传感器的双层的方法

说明书

本发明提供了生物芯片以及用于制造生物芯片的方法。生物芯片可在邻近或靠近电极的膜(例如，脂双层)中包含纳米孔。还描述了用于形成膜和向膜中插入纳米孔的方法。该生物芯片和方法可用于核酸(例如，DNA)测序。本文还描述了使用生物芯片对分子(例如蛋白质)进行检测、分选和分箱的方法。

交叉引用

本申请要求2012年2月16日提交的美国临时专利申请号61/599,871及2012年2月17日提交的美国临时专利申请号61/600,398的权益，这些临时申请各自通过引用整体并入本文。

发明背景

核酸测序是一个可用于提供核酸样品的序列信息的过程。这样的序列信息在对受试者进行诊断和/或治疗中可能是有帮助的。例如，受试者的核酸序列可用于鉴别、诊断遗传疾病，并且可能开发针对该遗传疾病的治疗。作为另一个例子，对病原体的研究可导致针对接触性传染病的治疗。分子检测(例如，对蛋白质的检测)在对受试者进行诊断和/或治疗中同样可能是有帮助的。

有可获得的方法可用于对核酸进行测序和/或对分子进行检测。然而，这样的方法是昂贵的，而且可能无法在一个时间段内精确地提供对诊断和/或治疗受试者而言可能是必要的序列信息。

发明内容

纳米孔可用于对包括核酸分子在内的聚合物进行测序，和/或检测诸如蛋白质等分子。聚合物的例子包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。本文认识到对改进的核酸分子鉴别、核酸测序及分子检测的方法的需求。本文所描述的是用于形成脂双层(本文中也称为“双层”)并将纳米孔插入靠近传感器的双层中的方法。

在一些情况下，聚合物(例如，核酸)穿过纳米孔，而该聚合物的各种亚单位(例如，核酸的腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和/或尿嘧啶(U)碱基)可影响流过纳米孔的电流。如本文所述，可通过在跨纳米孔和/或跨膜施加的多个电压下测量电流来鉴别各种亚单位。

在一个方面，形成用于纳米孔传感器的膜(例如，脂双层)的方法包括(a)将缓冲溶液引入流动通道中，该流动通道包含其上具有材料层的电极，其中该缓冲溶液是导电的，并且其中该材料层包含膜的一种或多种组分(例如，脂质)；(b)使所述缓冲溶液与所述材料层接触；(c)测量通过所述电极的电流，以确定材料层的至少一部分是否已在电极的全部或一部分上形成膜(例如，脂双层)；以及(d)基于(c)的确定，向电极施加刺激，以诱导材料层的至少一部分形成邻近该电极的膜。

在一些实施方案中，在(c)中向所述电极施加一个或多个电压。

在一些实施方案中，所述电压高到足以破坏电极上的双层。

在一些实施方案中，所述刺激同时施加于所有电极上。

在一些实施方案中，所述刺激包括以下中的至少一个：在电极表面上流过的液体流、在电极表面上流过的一种或多种不同液体的连续流、在电极表面上流过的一个或多个气泡的流、电脉冲、超声脉冲、压力脉冲或声脉冲。

在一些实施方案中，包含一个或多个孔蛋白(porin)蛋白质的材料层包含一种或多种表面活性剂，该表面活性剂的浓度低于该表面活性剂的临界胶束浓度。

在一些实施方案中，所述流动通道包括多个电极。

在一些实施方案中，所述材料层包含脂质。在某些情况下，所述材料层包含至少2种、3种、4种、5种或10种类型的脂质。

在一些实施方案中，所述材料层包含孔蛋白。

在一些实施方案中，所述孔蛋白质是耻垢分枝杆菌(mycobacterium smegmatis)孔蛋白A(MspA)，α-溶血素，与耻垢孔蛋白A(MspA)或α-溶血素中的至少一个具有至少70％同源性的任何蛋白质，或它们的任意组合。