[发明专利]测定分析物电荷的设备和方法

说明书

本公开内容提供了包括孔和施加的电场的传感器，其能够检测分析物诸如核酸。根据各个实施方式，传感器包括流体室，其具有其间有隔膜的电相反部分，隔膜提供适合于电解质在流体室的电相反部分之间通过的孔并具有在孔附近束缚的至少一种带电分析物；第一电路，其配置为施加能够使电解质穿过孔和牵拉至少一种带电分析物进入孔的电场；和第二电路，其配置为测量指示至少一种带电分析物的电荷的信号。还提供了使用该传感器例如测序核酸分子的方法。

交叉引用

本申请要求2014年6月19日提交的美国临时专利申请序号62/014,595以及附录A-C的权益；该专利文件通过引用全部并入本文中。

关于联邦政府资助的研究的声明

本发明由美国政府支持在美国国立卫生研究院(NIH)的合同号NIH P01 HG000205下完成。

背景技术

在生物技术领域内对核酸传感器存在极大兴趣，核酸传感器可以代替目前流行的基于光学的生物传感器。虽然在核酸研究中已经有众多理论进展，但是执行研发的方法(无论是诊断患者的疾病还是研究致病性状)的成本经常妨碍它们进入临床情况的选用。例如，虽然人基因组测序的成本已经从$30亿大幅地降低至$2万，但是这对用于常规临床环境依然太过昂贵。基于光学的感测(其往往操作耗时，需要改性的荧光试剂，需要庞大的光源和需要昂贵的成像仪器)被视为降低基因组学成本的主要瓶颈。虽然集成的电传感器似乎提供了许多优于光学传感器的优势，但是最近的方法或者在可制造性上具有限制或者已经显示差的稳健性。

发明内容

本文认识到，需要用于检测分析物诸如核酸的改进的传感器(如，其更加灵敏，更加稳健，和/或更加容易制造)。在各个方面中，本公开内容提供了这样的传感器和使用传感器例如测序核酸分子的方法。

本公开内容的各个方面涉及用于检测带电分析物的传感器和使用传感器的方法。传感器包括具有其间有隔膜的电相反部分(如，顶部分和底部分)的流体室。隔膜提供孔，其适合于电解质在流体室的电相反部分之间通过(如，从顶部分至底部分)并且具有在孔附近束缚的至少一种带电分析物；第一电路，其配置为施加能够使电解质穿过孔并牵拉至少一种带电分析物进入孔的电场。传感器进一步包括第二电路，其配置为在至少一种带电分析物被牵拉进入孔后测量指示至少一种带电分析物的电荷的信号。