[发明专利]等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法

说明书

本文公开了等离子体共振系统(PR)和仪器、数字微流控盒(DMF)以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)和微滴操作来分析分析物的方法。例如，提供了一种PR系统，该PR系统可以包括DMF盒，该盒可以支持用于分析物分析的固定LSPR感测能力和溶液内LSPR感测能力。DMF盒可以包括用于执行微滴操作的电极装置，其中微滴操作可以用于执行固定LSPR感测操作和溶液内LSPR感测操作。此外，提供了使用DMF盒中的微滴操作来执行固定LSPR感测操作和/或溶液内LSPR感测操作的方法。

相关申请的交叉引用

当前公开的主题涉及并要求享有于2018年9月6日提交的标题为：“等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法”的美国临时专利申请62/727,934和于2019年5月29日提交的标题为“等离子体共振(PR)系统和仪器、数字微流控(DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(LSPR)用于分析物分析的方法”的美国临时专利申请62/854,103的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

目前公开的主题一般涉及分子的检测，例如DNA、蛋白质、药物及诸如此类，更具体地说，涉及等离子体共振(plasmon resonance,PR)系统和仪器、数字微流控(digitalmicrofluidic,DMF)盒以及使用局部表面等离子体共振(localized surface plasmonresonance,LSPR)和微滴操作(droplet operations)来分析分析物的方法。

背景技术

在传统的分析中，蛋白质或DNA阵列被含有标记的目标生物分子的溶液淹没，孵育过夜，漂洗，然后使用荧光检测方法“读出”。这不仅耗时，而且需要高样品浓度。存在直接的、无标记的检测技术，例如表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)。然而，这些技术显示出较低的灵敏度和吞吐量(throughput)，因此使它们不适于检测非常低浓度的目标分析物。具体来说，SPR技术有一定的缺点。例如，使用SPR技术的免疫测定可能很昂贵，可能需要复杂的微流体系统和高精度光学器件，可能需要复杂的测定，并且是一种具有很少专家的利基技术。

SPR技术可以结合在例如DMF盒中。在DMF中，DMF盒中的微滴操作可能发生在散装填充流体(例如，低粘度油，如硅油或十六烷填充流体)中。在另一个示例中，DMF盒中的微滴操作可以在空气中进行，并且微滴上可以具有薄的油涂层(或油壳)。该技术的进一步实施例可以在没有油壳的空气中使用微滴操作。

发明内容

第一方面包括一种与仪器一起使用以执行流体测量的盒。所述盒包括数字微流控(digital microfluidics,DMF)部分和反应部分，所述数字微流控部分包括多个微滴致动器，所述微滴致动器可操作以对所述DMF部分中的流体微滴执行微滴操作，所述反应部分包括相对于所述多个微滴致动器设置的传感器介质，其中所述多个微滴致动器可操作以在与所述传感器介质接触的同时引发所述流体微滴相对于所述传感器介质的移动。

许多特征改进和附加特征适用于第一方面。这些特征改进和附加特征可以单独使用或任意组合使用。这样，将讨论的以下特征中的每一个可以但并不要求与第一方面的任何其他特征或特征组合一起使用。

例如，在一个示例中，多个微滴致动器可以包括反应电极。多个反应电极可以通过电润湿来执行微滴操作。

在一个示例中，盒的传感器介质可以包括表面等离子体共振(surface plasmonresonance,SPR)传感器介质。该SPR传感器介质可以用捕获分子功能化，分析物流体的目标分子结合到该捕获分子上，以改变该表面等离子体共振传感器介质的光信号。捕获分子可以包括固定在SPR传感器介质上的配体，该配体对与分析物流体的目标分子结合敏感，以改变SPR传感器介质的光学性质，导致SPR传感器介质的光学信号的改变。光学性质的变化可以是光与SPR传感器介质相互作用导致的光学信号的变化。