[发明专利]用于控制膜通道插入膜中的设备和方法

说明书

公开了用于控制膜通道插入膜中的设备和方法。在一种布置中，第一浴槽容纳与膜的第一表面接触的第一液体。第二浴槽容纳与所述膜的第二表面接触的第二液体。所述膜将所述第一液体和所述第二液体分隔开。第一电极接触所述第一液体。第二电极接触所述第二液体。驱动单元通过所述第一电极和所述第二电极跨所述膜施加电位差以促进膜通道从所述第一液体或所述第二液体插入所述膜中。膜电压减小单元与所述膜串联连接。所述驱动单元跨所述膜电压减小单元和所述膜施加驱动电压，所述驱动电压提供跨所述膜的所述电位差。所述膜电压减小单元被配置成使得由膜通道的插入引起的通过所述膜的电阻的减小固有地增加跨所述膜电压减小单元的电位差，由此降低跨所述膜的所述电位差。跨所述膜的所述电位差的所述降低足以防止或减少对插入另一个膜通道的促进。

技术领域

本发明涉及用于控制膜通道插入膜中的设备和方法。

背景技术

跨膜形成的通道可以用于感测分子实体。分子实体与通道之间的相互作用可以引起信号的特性调制。通过监测此信号，可以检测特性调制，并且由此感测分子实体。基于此原理已经提出了多种技术，如在WO2008102120、WO2009035647、WO200079257、WO200142782和WO2007057668中公开的技术。这种技术的一个实例是对由于离子流过膜通道而产生的电流信号进行的测量。所述膜将两种溶液分隔开，其中膜通道提供通过溶液之间的膜的传输路径。膜是高电阻的，使得溶液之间的唯一传输途径是通过一个或多个膜通道。可以使所关注的分子实体与通道相互作用，例如使其转移所述通道。

使用此技术感测分子实体提供了直接鉴定单个分子和分子实体的方法，而无需荧光标记和检测。存在广泛的可能应用，如对DNA或其它核酸进行测序；感测用于安全和防御的化学或生物分子；检测用于诊断的生物标志物；进行用于药物开发的离子通道筛选；以及对生物分子之间的相互作用进行无标记分析。

为了提供足够的通量，可以提供单独的膜的阵列，其中每个膜包括膜通道。

膜通常是两亲性的并且可以是双层膜。形成两亲性层的技术是众所周知的，如Montal和Mueller《美国国家科学院院刊(Proc Natl Acad Sci U S A)》.1972年12月；69(12):3561–3566，WO-2008/102120、WO2008012552和WO2014064444中所公开的。所得膜的厚度可以由于如膜材料的性质、溶剂掺入、膜几何形状以及制备方法的因素而变化。

对于一些系统，在没有额外刺激的情况下，膜通道不会自发地插入膜中并且通常非常缓慢地插入。选择这种系统可能是有利的，因为其允许控制膜插入过程。有助于插入膜通道的技术是已知的，最常见的是跨膜施加电位差。据认为，这种电位差使膜会拉伸并且变薄，从而更容易插入。电压辅助插入还可以用于控制插入膜中的膜通道的数量，其中可以响应于膜通道插入和对应的检测到流过膜的电流而主动降低所施加的电位，其中在插入膜通道后降低所施加的电位差降低了后续通道插入的可能性。可以由使用者执行降低所施加的电位，这是许多实验室形成膜和制得单通道记录的常规做法。这种方法的缺点是需要用户观察通道的电流(或类似的可观察参数，如电阻)并且手动对所述参数的变化作出反应。虽然这对于单通道记录是实用的，但在处理大型阵列时这是不切实际的。因此，希望使此过程自动化。

已经公开了各种方法，其使控制对膜的阵列所施加的电位自动化。如US20160289758所公开的，由于纳米孔插入，使用计算机控制来对观察到的电流的增加的检测作出反应。另一种方法教导了使用电极介导的气泡来辅助膜形成和搅拌刺激，以实现类似的效果，如US20120052188所公开的。每个膜所需的通道数量可以根据所使用的测量技术而变化。对于离子流量测量，希望每个膜提供一个通道。

发明内容