CN101017174A - 蛋白质微阵列载物片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载物片，在该载物片的相对侧具有第一和第二主表面以及从所述第一主表面到所述第二主表面穿过所述载物片的一个或多个开口，以及设置于所述载物片的一个主表面且在所述一个或多个开口之上的一个或多个膜。所述载物片提供了清洗以及降低活性膜区域的背景荧光性的能力。优选所述膜由硝化纤维素、尼龙或PVDF制备。所述开口可以用于允许清洗溶液流过所述膜并与污染物(未附着的物质，例如蛋白质或抗体、染料、盐等)一起从所述载物片上去除，从而降低荧光背景。另外，所述一个或多个开口显示出比设置在所述载物片上或附着于所述载物片的膜更低的荧光性，这是因为不存在会增加背景荧光性的载物片材料或任何粘合剂。

Description

蛋白质微阵列载物片

相关交叉参考申请

本专利申请要求2005年10月4日申请的美国临时专利申请第60/723406号的权益。该申请的全部内容作为整体并入本文。

本发明涉及一种蛋白质微阵列载物片。更具体地，它涉及具有承载在载物片上的膜和位于膜下面的载物片的一部分中的一个或多个开口的蛋白质微阵列载物片。

背景技术

基于膜的微阵列的用途是公知的。

一种这样的公知的阵列是由粘合或流延在玻璃显微镜载物片上的硝化纤维素膜材料形成的。

粘合在载物片上的PVDF膜的用途也是公知的，参见US6197599和WO03/072752。已知一些不同的实施方案，包括使用荧光减少的载物片如碳填充或涂覆的塑料载物片来减少背景干扰。

这些装置的问题有很多。

它们具有高的背景荧光性，使得难以从基底上区分发出荧光的蛋白质分子。由于膜自身的任何部分或全部；用于正被研究的蛋白质的附着、提纯和其它处理步骤中的各种试剂，例如染料；粘合剂，如果将膜附着在载物片上使用的话；或载物片材料自身，都可能引起背景荧光或“干扰”。

在适当位置流延的膜材料往往在膜材料的厚度和孔尺寸分布上不一致，这在荧光检测条件下观察时在膜的表面上常常显示为条纹或其它图像。这些不一致引起用于表征蛋白质的荧光图像变化，其限制了检测荧光和区分荧光信号的能力。

它们也难于清洗(通常除去未粘结的染料和其它这样的材料)，从而保持干扰程度高，并且有时抑止多步工艺的后续步骤。蛋白质试样需要：a)充分点样并粘结在靶表面上，b)附着在表面上时保持结构活性而不发生变性，c)当附着在表面上时充分冲洗去不需要的废物，以及d)在表面上充分干燥。试样和表面随后暴露在紫外光的控制波长下，以诱导在较高光波长下的荧光性，这由合适的仪器记录。

所记录信息的质量取决于荧光信号的强度，这通过平均信号、信噪比、以及在通过整个靶表面的不同位置的复制信号的一致性来测量。

需要一种克服现有载物片形式的这些问题的膜载物片，其通常为25mm×75mm×1mm。本发明提供了这样一个解决方案。

发明内容

本发明涉及一种载物片，其具有：a)该载物片相对侧上的第一和第二主表面，b)穿过所述载物片从所述第一主表面到所述第二主表面的一个或多个开口，以及c)设置于所述载物片的一个主表面且在所述一个或多个开口之上的一个或多个膜。所述载物片提供清洗和减少活性膜区域的背景荧光性的能力。所述膜优选由硝化纤维素、尼龙或PVDF制造，更优选PVDF。所述开口能够用于允许清洗液通过所述膜并且与污染物(未附着的物质，例如蛋白质或抗体、染料、盐等)一起从所述载物片上除去，从而减少荧光背景。另外，所述一个或多个开口显示出比设置在所述载物片上或附着于所述载物片的膜更低的荧光性，这是因为也不存在会增加背景荧光性的载物片材料或任何粘合剂。

在优选实施方式中，使用非对称的膜结构(从一个表面到另一表面存在孔尺寸梯度的膜，使得一个表面上的孔比另一表面上的孔更大)，其中更大开口侧背对载物片表面。发现该实施方式具有较低的背景荧光性。

第二实施方式由附着在载物片上的层状碳填充的膜构成。为了降低背景荧光性并生成第一层富含碳而第二层富含树脂的双层膜，将炭粉、染料或颜料流延到或浸渍到膜中。

第三实施方式由载物片表面一侧上的有网纹和小面的表面构成，膜附着在该表面上。三维网纹的表面吸收更多的UV光，内部折射更多的UV光，并且外部以散射方式反射UV光和荧光。总的来说，这种有网纹的表面减少了到达CCD或等效成像传感器的荧光量，这提高了背景荧光性能。该表面的特征也可是平的小面，该小面优选将光的荧光频率导向远离用于图像捕捉的CCD传感器。在荧光的轴和小面之间的入射角优选应当在45-89度之间。

在第四实施方式中，公开了一种载物片的载物片掩模夹持器，作为降低和消除由载物片材料产生的背景荧光的方法。它可包括顶盖和底盖，优选通过铰链固定在一起，更优选通过活动铰链固定。至少顶盖，优选顶盖和底盖具有与设置在载物片上的膜在尺寸和构型上基本相同的开口。

第五实施方式具有由低荧光性材料制备的载物片和/或覆盖物，或具有加入到载物片中或作为涂层施涂到载物片表面的荧光阻挡或吸收材料。优选地，该材料选自碳、木炭、活性炭和石墨。

第六实施方式由氯丁橡胶载物片材料或氯丁橡胶涂覆的载物片构成，该载物片具有已经附着在其上的膜。氯丁橡胶或等效物质覆盖整个载物片的上表面，除了留有露出膜的窗口。窗口的尺寸可以是20mm×50mm，但是可以更大或更小。氯丁橡胶或等效物质可为预先形成的片或涂层，并且通过机械手段例如夹具、粘接手段如双面粘合带或胶水附着到载物片上，或者当为预先形成的片时，它可以溶剂粘结到载物片表面上。可以使用例如覆板模压(pad stamping)、喷涂等的公知技术将氯丁橡胶或等效物质以涂层的形式应用。氯丁橡胶或其等效的片或涂层减少了来自膜边缘、载物片材料和粘合剂或其它用于将膜附着到载物片上的物质的背景荧光。

第七实施方式由机械附着到CD型圆盘的或形成在CD型圆盘中的载物片构成。一种实施方式由将标准载物片放置在适当配置的CD圆盘中构成。在使用抗体试剂、阻挡以及清洗的过程中，将载物片嵌入适当的位置并且固定在CD上。流体试剂的应用使用旋转涂覆工艺来进行。

第八实施方式由注模CD构成，其具有使载物片能够容易取出来从而分析并以用户传统的方式储存的分离特性。

第七或第八实施方式的装置的附加产品可以包括将雾化(雾化器)系统集成到CD驱动底盘中，该底盘包括UV激发和荧光检测。这些都是能够被预放置并集成到自动清洗和成像系统中的现货供应技术。

第九实施方式由敞开底部的载物片构成，该载物片具有中心，载物片的敞开部分暂时填充有在点样操作中从下面支撑悬垂的膜的辅助材料。在开始、以及预冲洗和点样操作中将该辅助材料固定到适当的位置。在点样之后和冲洗操作之前除去辅助材料。可由与载物片相同的材料冲切或注模辅助材料，或者可以由当浸入水溶液和甲醇类的溶剂中时具有低可萃取性的不同材料制备辅助材料。辅助材料可以是聚合物、玻璃、陶瓷或金属。在一个实施方式中，辅助材料由铁磁材料或含有铁磁颗粒的聚合物形成，并使用磁力将其本身附着到载物片上。

另一个实施方式是在固体载物片中形成排液口，临近膜或位于膜的角上或其它边缘处，以允许过量的液体从载物片表面排出。

本发明的一个目的是提供一种蛋白质微阵列载物片，其包括具有第一和第二主表面的载物片，并且该载物片具有穿过所述载物片、从所述第一主表面到所述第二主表面的一个或多个开口，以及附着在所述载物片的主表面且在所述一个或多个开口上面的的膜，所述载物片主表面选自所述第一主表面和所述第二主表面。

本发明的另一目的是提供一种蛋白质微阵列载物片，其包括具有第一和第二主表面的载物片，并且该载物片具有穿过所述载物片、从所述第一主表面到所述第二主表面的一个或多个开口，以及附着在所述载物片的主表面且在所述一个或多个开口上面的膜，所述载物片主表面选自所述第一主表面和所述第二主表面，其中所述载物片由玻璃或塑料制备。

本发明的再一目的是提供一种非对称的膜，其中更大开孔侧设置为向上背对所述膜附着的所述载物片表面。

本发明的一个目的是提供一种蛋白质微阵列载物片，其包括具有第一和第二主表面的载物片，并且该载物片具有从所述第一主表面到所述第二主表面穿过所述载物片的一个或多个开口，以及附着在所述载物片的主表面的膜，所述载物片主表面选自所述第一主表面和所述第二主表面，其中所述载物片由塑料制备，并且所述载物片含有一种或多种荧光阻挡或吸收材料的填料，或者涂覆有一种或多种荧光阻挡或吸收材料的层。

本发明的一个目的是提供一种蛋白质微阵列载物片，其包括具有第一和第二主表面的载物片，并且该载物片具有从所述第一主表面到所述第二主表面穿过所述载物片的一个或多个开口，以及附着在所述载物片的主表面上的膜，所述载物片主表面选自所述第一主表面和所述第二主表面，其中所述载物片由塑料制备，所述载物片含有一种或多种荧光阻挡或吸收材料的填料，或者涂覆有一种或多种荧光阻挡或吸收材料的层，所述膜为非对称膜，并且更大开孔侧向上背对所述膜附着的所述载物片表面。

本发明的一个目的是提供一种蛋白质微阵列载物片的夹持器，其包括顶盖、底盖和位于所述顶盖和底盖之间的铰链，所述顶盖和底盖具有基本覆盖所述载物片的尺寸和构型，并且其中至少所述顶盖或顶盖之一具有一个或多个开口，该开口与所述载物片的所述一个或多个开口相对应并对齐。

附图说明

图1图示了本发明的第一实施方式的俯视平面图。

图2图示了本发明的第一实施方式的横截面图。

图3图示了本发明另一实施方式的载物片支撑体的俯视平面图。

图4图示了本发明又一实施方式的载物片支撑体的俯视平面图。

图5图示了本发明再一实施方式的载物片支撑体的俯视平面图。

图6图示了本发明另一实施方式的平面侧视图。

图7图示了根据本发明的载物片制备工艺的方框图。

图8图示了本发明另一实施方式的平面图。

图9图示了本发明再一实施方式的俯视平面图。

图10图示了本发明的另一实施方式的横截面图。

图11图示了根据本发明的载物片夹持器的横截面图和打开构型。

图12图示了根据本发明的载物片夹持器的横截面图以及在适当位置放置根据本发明的载物片的关闭构型。

图13图示了本发明的另一实施方式的横截面图。

图14图示了本发明另一实施方式的平面图。

图15图示了本发明另一实施方式的俯视图。

图16图示了本发明另一实施方式的俯视图。

图17图示了本发明另一实施方式的俯视图。

图18图示了本发明另一实施方式的分解平面图。

图19图示了本发明另一实施方式的平面图。

图20A图示了本发明另一实施方式的俯视平面图。

图20B图示了本发明另一实施方式的俯视平面图。

图21A图示了本发明的图20A或B的一部分膜结构的俯视平面的特写图。

图21B图示了本发明一部分膜结构的另一俯视平面的特写图。

图22A-C图示了根据实施例1的实施方式的SEMs。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明为蛋白质阵列载物片2，其包括具有第一主表面6和第二主表面8的载物片基底4。第一表面6和第二表面8设置为彼此相对且彼此平行。在载物片支撑体4中从第一表面6到第二表面8形成一个或多个开口10。膜12附着在载物片支撑体4的任一主表面6或8上。

如图1和2显示了一个开口10，但是在某些实施方式中可以使用多于一个的开口。

图3图示了在载物片支撑体4的类似格栅或筛网的结构14之间的一系列开口10。

图4图示了另一实施方式，其中载物片支撑体4含有一系列平行的肋条16来替代图3的类似格栅的结构，这些肋条形成了一系列的凹槽或通道17。

图5图示了具有一系列开口10的载物片支撑体4。这种开口可以为任何通常的形状，例如圆形或椭圆形，或包括但不限于三角形、正方形、五边形、六边形、七边形或八边形等的多边形。

也可以使用其它构型。例如，可以设置在数量上与所需蛋白质阵列点的数量相等的一系列开口。优选在这样的实施方式中，开口10成行和列排列，并且每一行或列或二者之间彼此的间隔相等。在具有一个开口的实施方式中，如图1和2，开口优选位于中心。可选择地，如果需要，例如为了产生记录或标记试样来源的区域，以包含鉴别标签例如条形码或RFID标签等，开口可以偏移到支撑体的一侧或一端。

如图1所示，膜12的尺寸优选小于载物片支撑体4的尺寸。以这种方式，膜保持在支撑体边缘16的内侧。在这个实施方式中，载物片的一些区域是可见的，因此如果不进行处理来减少或消除干扰(如下所述)，可能导致干扰或背景荧光。然而允许对其进行简单处理并防止膜的任何边缘污染。可选择地，如图6所示，膜12可以覆盖载物片支撑体4的整个宽度和长度。这个实施方式允许膜表面的最完全使用，并且在一些情况下也可以通过载物片支撑体4被膜12覆盖而有助于减少由该支撑体引起的干扰。虽然图中并没有示出，但如果需要，可以容易地使用两片或多片膜12。

载物片支撑体可以由塑料、玻璃、金属或陶瓷形成。优选载物片支撑体由塑料形成，塑料例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙稀、聚乙烯、ABS、丙烯酸类树脂、尼龙、聚砜等。合适的玻璃是硼硅酸盐玻璃。金属包括但不限于铝、不锈钢等，并且可以使用各种陶瓷例如二氧化硅或硅酸盐类陶瓷。

优选地，如果载物片支撑体由塑料制备，它包含一种或多种试剂，例如通过阻挡或吸收荧光来帮助减少载物片支撑体的荧光背景的填料。可选择地，支撑体用具有相同作用的材料涂覆。同样的，陶瓷支撑体也可以含有这样的材料或具有这样的涂层。玻璃和金属支撑体将使用涂层。这样的材料在工业上是公知的，包括但不局限于选自炭黑、木炭、活性炭和石墨的荧光阻挡或吸收材料。根据它是涂层还是浸渍到多孔结构中，这些材料可以包含另外的成分。例如对于浸渍材料，这些材料可以在液体中载带，液体为例如水或如醇或其它溶剂的挥发性物质，这些液体随后可以通过干燥、加热、真空等除去。对于涂层，可以使用例如粘合剂或油漆的载体来将阻挡或吸收材料固定在适当的位置。

膜由选自PVDF、硝化纤维素和尼龙的材料制备。优选所选择的膜具有低的固有荧光性质，或使用一种材料处理所选择的膜来降低其荧光性质。这样的膜可从各种渠道市购得到。适用的PVDF膜是0.45微米平均孔直径的膜，已知的这种膜如可从马萨诸塞州MilliporeCorporation of Bllerica购得的Immobilon^TM FL膜。典型地，约0.80微米到约0.40微米范围内的孔尺寸适用于本发明。优选的孔尺寸是约0.45微米。

优选的，膜的孔尺寸构型是非对称的，从而一侧的孔尺寸大于另一侧的孔尺寸。通常2∶1-1000∶1的孔尺寸比适合于本发明。在使用这样的非对称膜时，将膜设置为较小开孔侧朝向膜附着的主表面。换句话说，膜的大尺寸孔侧背对膜附着的支撑体表面。已经发现这降低了来自膜的干扰程度。

可用几种不同的方法将膜附着到载物片支撑体上。可以使用一系列夹具，例如“C”夹具来将膜机械固定到支撑体表面上(未示出)。可选择的，粘合剂如图2中的层5，包括但不限于双面胶带，胶水、压敏粘合剂等，可用于在膜和载物片支撑体表面之间形成附着。

热粘结或溶剂粘结也可以用于塑料载物片支撑体材料。在一些应用中，这是优选的附着方法，因为它消除了由粘合剂或机械装置例如夹具引起的任何荧光干扰，并且减少了由在适当位置流延的膜引起的条纹或其它图像。优选的溶剂是使膜和支撑体材料都溶剂化，从而在二者之间产生牢固的粘结的溶剂。一个实例是丙酮，用于PVDF膜和聚苯乙烯载物片支撑体材料。可以简单地将少量溶剂施涂到期望的膜区域上，例如膜的外边缘，使溶剂通过毛细作用进入到膜中并随后蒸发，然后再将膜施涂到塑料支撑体上，以使二者溶剂化并彼此粘合。

如图7所示，溶剂粘结过程进行溶剂处理、蒸气回收、局部处理和包装。优选这为自动化系统。可以在多槽塑模100中形成载物片支撑体，然后将其传送到杯式给料机(bowl feeder)102中。给料机将载物片定向，随后将载物片织成组件巢状物104。可以将多个巢状物附着到转盘上，或如果需要可以使用单个巢状物。巢状物目测检查每个载物片以鉴别错误配置或有缺陷的载物片。在冲刀106上将膜切割成所需尺寸的片和构型，并分配到载物片上。优选地，分配工艺由在其中处理膜的微负压室构成。膜随后在润湿的同时冲切并被放置到等待的载物片上。优选该步骤在转盘上完成，并使用单线式运动传动装置来润湿、切割膜和将膜放置到适当的位置。浸没室具有小的溶剂储存器(50-100ml)、除去过量溶剂的刮片例如弹性体刀片、防止溶剂雾化排放的内部微负压、溶剂或例如碳或木炭的清除剂的回收系统的出口、以及用于浸没和从室内取回膜的辊筒。优选地，以上为自动化系统，使得浸没仅当机器运转时发生。如果机器由于维护、修复、紧急停车等停下时，停车时将进行取回操作。

然后在步骤108中使用压送锟、气动压力机或机械夹具来附着膜。

随后在步骤110中检查具有膜的载物片组件的膜的排列，并在步骤112中贴标签和包装。

形成本发明装置的另一种方法是使用双面粘合带，例如i)来自SPI Supplies，West Chester，PA的Carbon Tape；ii)来自3M的9415型丙烯酸酯胶带；或者iii)来自Avery Dennison的MED6000和MED3044。这种胶带具有附着到载物片并在一个或多个开口之上的第一侧，并且应用时使得在粘合带和载物片之间不存在气泡。载物片可以通过例如注模或例如用激光除去开口区域，预先形成一个或多个开口，或者可以在应用胶带后形成开口，例如通过使用激光切割出一个或多个穿过载物片和胶带材料的开口。如果开口是预先形成的，在开口上的粘合带通过刀具或激光切割掉。然后将膜附着到胶带的第二侧。膜和剩余的胶带随后切割成最终尺寸，例如使用刀具或优选激光，并且随后将多余的胶带/膜从载物片上剥掉并除去。

一个可选择的方法是使用激光吸收剂涂层和Yag激光。将激光吸收剂材料涂层例如ClearWeld^TM或等效涂层施涂到载物片表面的所选部分上，例如一个或多个膜部分待附着的载物片外边缘。一片膜以这样的方式施用到载物片上，即没有激光吸收剂涂层材料从其原来的位置移置。将激光应用到载物片上，使得载物片材料熔融并流入膜中。冷却后，使用切割激光来切除一个或多个最终膜形状的外边缘。剥离膜的框架从而获得蛋白质阵列载物片。

在另一实施例中，可以通过将有机或无机衍生的碳、炭黑或石墨的小颗粒真空浸渍到干燥或液体状态的0.45微米尺寸的PVDF膜的间隙中来完成预制膜的浸渍。在一些情况中，可以将少量的粘合剂与颗粒一起混合，以将颗粒保留到膜中，其中仅物理保留不令人满意。可以通过用以下材料涂覆膜来将这些颗粒固定到适当的位置，所述材料例如：a)紫外光固化过的丙烯酸酯聚合物；b)紫外光固化过的环氧化物；或c)将膜或载物片直接粘结到膜的富含碳侧的溶剂。

另一实施方式由附着在载物片上的层状碳填充的膜构成。为了降低背景荧光，将炭粉、染料或颜料流延到PVDF、尼龙或硝化纤维素膜中。

例如，可以将碳加入到共流延膜的一个层中来形成富含碳的层。通过使用共流延工艺，这种膜例如Immobilon^TM-FL型膜的蛋白质粘结性得到提高，所述共流延工艺在膜的一侧生成富含树脂的0.45微米孔径，而在膜的另一侧生成富含碳的0.45微米孔径。

在另一实施方式中，可以使用流延在预制膜支撑体上部的例如PVDF或硝化纤维素膜的复合膜，所述支撑体具有碳作为填充物或在支撑体生成过程中或之后或在第二层形成后将碳浸渍到支撑体中。如果层合膜具有所要求的允许清洗试样所必需的孔隙率，那么也可以使用层合膜。

图8中示出了根据该实施方式的载物片组件，其中载物片120在该实施例中具有单个开口122，但是如上所讨论的可以使用一个以上开口。图示的该实施方式的膜124具有临近并粘结到载物片120上的富含碳层126，另一层128向上背对载物片120。

在一些实施方式中，期望保持蛋白质互相分开。实现该目的的一种方法是隔离膜的区域，使得一种蛋白质不能向另一种迁移。图9中示出了这样的一个实施例，其中膜12的区域被隔离部分200与其它区域隔开。可以通过各种方式完成以上目的，例如通过在区域之间施加固体材料(例如固体塑料壁或肋条)、将膜折叠(collapsing)在隔离区域200中以使它们在整个厚度上没有孔、化学处理这些隔离部分(疏水或疏油边缘)或物理切割相邻区域的边缘，例如通过激光或在采用格栅或肋条的载物片表面上冲切。可选择的，可以在载物片中设置一系列膜的相应区域与之一致的格栅，并且这些格栅能够被剪切。

图10图示了另一实施方式，其中将膜密封在载物片的外边缘，并且载物片具有位于膜下面的凹进区域300以及位于载物片中的一个或多个真空口302。通过一个或多个口302施加真空，可以容易并且快速地从膜上除去清洗流体和污染物。也可以用本发明的其它实施方式实现相同原理。

可以使用根据本发明的载物片夹持器，所述夹持器能够用来在操作(如清洗或者点样)和成像期间夹持载物片。图11和12图示了一个这种夹持器。夹持器400是“蛤壳”的形式，具有顶盖402和底盖404，二者通过挠性或活动铰链406连接。由于成本低并且生产快速，优选铰链由真空成型的塑料制成。顶盖402具有窗口或开口408，其尺寸和形状与载物片412上的膜板410相符。在这种方式下，根据需要可以自由到达膜的表面同时保持载物片离开工作表面。也可以使用其它夹持器实施方式(未示出)。例如可以制成扣合在一起或通过粘合剂、夹具或Velcro^扣件固定在一起的两片材料的载物片夹持器。

图13中图示的另一实施方式由膜424附着的载物片422一侧上有网纹和小面的表面420构成。三维网纹的表面吸收更多UV光，内部折射更多UV光，并且如箭头426所示以散射方式外部反射UV光和荧光。总体上，这种有网纹的表面减少了到达CCD或等价成像传感器428的荧光量，从而改善了背景荧光性能。

载物片表面420也可以以平的小面为特征(未示出)，该小面优选将光的荧光频率导向远离用于图象捕捉的CCD传感器。在荧光的轴和小面之间的入射角应当在45度到89度之间。89度的上限将由模制上述特征并安全地从模具中取出部件所需的脱模斜度来限制。

表1显示了从载物片表面放射出的荧光随着载物片表面角度的改变而变化。如果在载物片的上表面中模制、机器加工或形成多小面的表面，可减少背景荧光。即使由于作为典型模制或制作能力特征的圆形边缘，使得5％的原始载物片表面不能旋转，上述仍然保持。

表1

小面角度	估算射回到CCD传感器的荧光。假设可形成刀口	矫正潜在的模制缺陷，这防止刀口的形成。假设5％的原始表面保持为平的。
			度数	百分数(％)	百分数(％)
0	100％	100％
			10	98％	99％
20	94％	94％
			30	87％	87％
40	77％	78％
			45	71％	72％
50	64％	66％
			60	50％	53％
70	34％	38％
			80	17％	22％
90	0％	5％

虽然图13图示了上面具有直角的小面，而其它面的角度小于直角并且在其上边界与垂直小面的面相交，可以使用其它小面设计，包括但不限于棱锥形。

另一实施方式使用氯丁橡胶载物片材料或氯丁橡胶涂覆的载物片，其中该载物片具有已经附着在其上的膜。如图14所示，氯丁橡胶或等效材料430覆盖整个载物片432的除窗口434以外的上表面，该窗口露出膜436。窗口的尺寸可以是20mm×50mm，但是可以更大或更小。氯丁橡胶涂层通过机械手段例如夹具、粘合手段例如双面粘合带或胶水附着在载物片上，或者可以溶剂粘结到载物片表面上。可选的，该涂层可以流延在适当位置。载物片材料可以是任何如上所述的材料，例如玻璃、铝、聚合物、陶瓷、或前述材料的复合物。膜材料可以是PVDF，例如Immobilon^TM-FL膜或等效物。膜也可以是硝化纤维素或尼龙。膜也可以是在膜中具有一个或多个次层的复合膜，这些次层含有更高浓度的碳-石墨、染料或颜料。膜的上层优选主要由PVDF膜例如Immobilon^TM-FL膜组成，该PVDF膜具有高的蛋白质粘结性和相对低的背景荧光。

这种新型载物片构思提供了一种蛋白质阵列载物片，明显改进了蛋白质列阵列载物片的性能的现有水平。这种设计的好处包括：1)当在如200nm至500nm的UV波长的光激发下，氯丁橡胶或等效涂层在具有波长在450nm到700nm之间的非常低的背景荧光；

2)涂层覆盖了玻璃载物片的露出表面，该露出表面可能产生不期望量的背景荧光；

3)涂层覆盖了膜的露出边缘，该露出边缘产生不期望量的背景荧光；

4)涂层覆盖了膜边缘上露出的粘合剂材料，该粘合剂材料也产生不期望量的背景荧光；

5)涂层覆盖在附着膜边缘上并将膜机械附着到载物片材料上，从而防止溶剂、水溶液或试剂通过膜渗漏和危害膜的附着；

6)氯丁橡胶或等效涂层具有非常低的蛋白质粘结性，这使昂贵抗体试剂的附着和随后的损失最小化。

氯丁橡胶或等效(例如碳或碳填充的聚硅氧烷橡胶)涂层可以使用不同的工艺施涂，例如：移动印刷(pad printing)、覆盖成型(over-molding)、层合或喷涂。

涂层高出的边缘也用作准O形环密封，这提高了这种产品在任何标准的阵列冲洗机中的总体流体密封性，冲洗机可以是人工操作或自动化操作。

图15和16图示的另一实施方式由一个或多个附着在CD型圆盘452上的载物片450构成。一种实施方式由将标准载物片放置在合适配置的CD圆盘452中构成。在施加抗体试剂、阻挡和清洗过程中，载物片450通过一系列保持器454嵌入适当位置并固定在CD452上。使用旋转涂覆工艺来完成流体试剂的施加。为了确保流线的流体流，膜的平面应当与CD圆盘452的润湿的表面在同一平面上。另外，载物片450和CD框架452之间的任何间隙必须最小化。

可选择地如图16所示，CD460可以制备成具有已经在其中形成的载物片模板462。然后将膜464附着到CD夹持器460上的每个载物片模板462上。另外，注模的CD460具有分离部件466，其使得载物片能够轻易取出以进行分析并以可用的用户传统的方式储存。

图17图示了可选择的实施方式，该实施方式使用支臂470替代图15和16中的圆盘模板，支臂470可以是两个或多个(图示了4个)，并且应当彼此等距地设置，以在使用中维持适当的平衡。载物片472通过如以上显示和讨论的机械手段可拆卸地固定在支臂上，或者可以如以上所讨论的将载物片模制到支臂中并具有附着在其上的膜474。

这些模板(图15-17)的关键益处是：a)可以应用旋转涂覆技术来将抗体试剂附着到靶表面上；b)已经开发了旋转涂覆方法，并已证明其在微芯片制造工业中有效；c)与目前的载物片处理方法相比，旋转涂覆将允许使用更少量的非常昂贵的试剂；d)使用超声波振动方法可以使试剂雾化，并且用此方法将其均匀地施涂；e)与压力驱动的流体流或电渗驱动的流体流相比，通过使用离心驱动流更有效地分布流体，可改进蛋白质粘结和阻挡的表面的清洗；以及f)旋转干燥可以缩短整个处理时间。

这种装置的附加产品包括将雾化(雾化器)系统集成到包括UV激发和荧光检测的CD驱动底盘中。这些都是能够被预放置并集成到自动清洗和成像系统中的现货供应技术。

图18图示的另一实施方式由具有载物片敞开部分482的底部敞开的载物片480构成，该敞开部分暂时填充有在点样操作中从下面支撑悬垂的膜486的辅助材料484。可以在开始、以及预冲洗和点样操作中将该辅助材料固定在适当的位置。在点样之后和清洗操作之前将辅助材料人工去除。辅助材料可以由与载物片相同的材料冲切或注模，或者可以由当浸入水溶液和甲醇类的溶剂中时具有低可萃取性的不同材料制备。可选择的材料包括聚合物例如弹性体、聚烯烃、聚苯乙烯、丙烯酸类和聚酯，或金属，当载物片由磁性材料制备或含有磁性填料或涂层时，辅助材料尤其为铁磁材料。这样的铁磁材料可以是金属例如钢、铁、镍等，或者可以是含有铁磁颗粒的聚合物。

由铁磁性材料制备的辅助材料将使用磁力代替机械压力装配或临时粘合系统使支撑体能够附着到载物片上。

辅助材料484可以涂覆有临时粘合系统，例如丙烯酸酯型胶带。这种胶带可以由一侧涂覆有粘合剂的聚酯膜或两侧涂覆有粘合剂的聚酯膜组成。这种方法使支撑体能够以这种方式附着到敞开底部的载物片上，即辅助材料粘结到载物片边缘，而且使用后容易剥离和以环境响应的方式丢弃。可选的，可以使用其它附着装置例如挂钩/环圈附着系统(例如Velcro^胶带)。

图19图示了本发明的另一种实施方式，其中载物片490中的一个或多个开口是一个或多个小排液孔492，该孔492形成为临近膜494或位于膜的一个或多个角上或其它边上，以使得尤其当受到来自载物片下部的真空时，过量液体能够从载物片表面排出。这种孔可以模制到塑料载物片中或通过穿孔或激光切割在塑料或玻璃载物片中形成。

图20A和B图示了载物片500的不同实施方式，该载物片具有一个或多个膜502，其含有大量与可在一些像照相平版印刷半导体的微阵列装置上所找到的类似的单独膜部分。单独部分优选通过激光切割形成。如果需要它们可以具有位于一些或全部膜部件下面的或如果需要临近膜502的最外行或列的排液孔(未示出)。图21A图示了膜502的截面特写图，那些膜502示出了典型尺寸的膜截面(从约0.050到约0.005英寸)和剖面(从约0.001到约0.005英寸)。

图21B图示了相似的特写图，但在该实施方式中膜502B已经切割成三角形片并且标出了它们的典型尺寸。

实施例1

填充碳的聚苯乙烯载物片支撑体制成与常规玻璃显微镜载物片相同的构型。位于支撑体中心的一个开口形成为长46mm和宽18mm的尺寸。使用丙酮将PVDF非对称膜，可从马萨诸塞州MilliporeCorporation of Billerica购得的Immobilon^TM FL膜，溶剂粘结到载物片上。将丙酮施加到膜的较小孔侧的边缘，并且使其通过毛细作用进入到膜中1秒钟。使溶剂蒸发3秒钟，随后将膜的较小孔侧压到载物片期望的主表面上并位于开口上，使用1/8英寸厚的聚硅氧烷弹性体板，以使得夹紧负载在板上尽可能地分布均匀。图22A-C图示了该实施例的一系列SEM。

Claims (31)

1、一种蛋白质微阵列载物片，其包括具有第一和第二主表面的载物片，并且该载物片具有从所述第一主表面到所述第二主表面穿过所述载物片的一个或多个开口，以及附着在所述载物片主表面且在所述一个或多个开口之上的一个或多个膜，所述载物片主表面选自所述第一主表面和第二主表面。

2、权利要求1的载物片，其中所述开口的数量为一个并且所述膜的数量为一个。

3、权利要求1的载物片，其中所述开口的数量多于一个而所述膜的数量为一个。

4、权利要求1的载物片，其中所述开口的数量和所述膜的数量都多于一个。

5、权利要求1的载物片，其中所述开口的数量和所述膜的数量都多于一个并且所述开口的数量和所述膜的数量相等。

6、权利要求1的载物片，其中所述载物片由选自玻璃、陶瓷、金属和塑料的材料制备。

7、权利要求1的载物片，其中所述载物片由选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS、尼龙、丙烯酸类树脂和聚砜的塑料制备。

8、权利要求1的载物片，其中所述载物片由塑料制备并且含有一种或多种荧光阻挡或吸收材料。

9、权利要求1的载物片，其中所述载物片由塑料制备并且含有选自炭黑、木炭、活性炭和石墨的一种或多种荧光阻挡或吸收材料。

10、权利要求1的载物片，其中所述载物片由塑料制备并且至少所述第一和第二主表面涂覆有包含一种或多种荧光阻挡或吸收材料的层。

11、权利要求1的载物片，其中所述载物片具有一个开口。

12、权利要求1的载物片，其中所述载物片具有一个开口并且所述开口位于所述载物片主表面的中心。

13、权利要求1的载物片，其中所述载物片具有两个或多个开口，所述开口的形式选自格栅、筛网、一系列通道、一系列孔以及它们的混合物。

14、权利要求1的载物片，其中所述膜由选自PVDF、硝化纤维素和尼龙的材料制备。

15、权利要求1的载物片，其中通过膜厚度的孔尺寸非对称，并且所述膜在所述载物片上的设置使得更大开孔侧背对所述膜附着的所述主表面。

16、权利要求1的载物片，其中所述膜为非对称PVDF膜，并且所述膜在所述载物片上的设置使得更大开孔侧背对所述膜附着的所述主表面。

17、权利要求1的载物片，其中所述载物片由塑料制备，含有一个开口，所述膜为非对称PVDF膜，并且所述膜在所述载物片上的设置使得更大开孔侧背对所述膜附着的所述主表面。

18、权利要求1的载物片，其中所述载物片由塑料制备，含有一个开口，所述膜为非对称PVDF膜，并且所述膜在所述载物片上的设置使得更大开孔侧背对所述膜附着的所述主表面，以及所述载物片含有一种或多种荧光阻挡或吸收材料。

19、权利要求1的载物片，其中所述膜通过选自粘合剂、双面粘合带和溶剂粘结的途径附着在所述载物片的表面。

20、权利要求1的载物片，其中通过溶剂粘结将所述膜附着到所述载物片的表面。

21、一种根据权利要求1的载物片的夹持器，其中所述夹持器包括顶盖、底盖，并且所述顶盖和底盖在尺寸和构型上基本上覆盖所述载物片，其中至少所述顶盖或底盖之一具有一个或多个窗口，所述窗口与所述载物片的膜相对应并对齐。

22、权利要求21的夹持器，其中所述顶盖和底盖都具有与所述载物片的一个或多个开口相对应并对齐的一个或多个开口。

23、权利要求21的夹持器，其中所述顶盖和底盖通过铰链彼此连接。

24、权利要求21的夹持器，其中所述顶盖和底盖通过铰链彼此连接，其中所述铰链作为包括所述顶盖和底盖的连续部件的一部分而形成。

25、权利要求21的夹持器，其中所述夹持器为蛤壳状设计。

26、权利要求21的夹持器，其中所述夹持器为蛤壳状设计并且由塑料制成。

27、权利要求21的夹持器，其中所述夹持器为蛤壳状设计并且由塑料制成，以及在所述顶盖和底盖相对的表面上含有一个或多个锁定结构。

28、权利要求21的夹持器，其中所述夹持器为具有位于所述顶盖和底盖之间的挠性铰链的单个部件，所述夹持器由塑料制成，并且所述夹持器含有在所述顶盖和底盖相对的表面上形成的一个或多个锁定结构。

29、权利要求21的夹持器，其中所述夹持器为具有连接所述顶盖和底盖的挠性铰链的单个部件，所述夹持器由塑料制成，并且所述夹持器含有在所述顶盖和底盖相对的表面外边缘上形成的一个或多个锁定结构。

30、权利要求21的夹持器，其中所述顶盖和底盖由塑料制成，并且包含一种或多种荧光阻挡或吸收材料。

31、权利要求21的夹持器，其中所述顶盖和底盖由塑料制成，并且在至少所述夹持器的第一和第二主表面上具有一种或多种荧光阻挡或吸收材料的层。

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