CN106661532A - 图像差异化多重测定 - Google Patents
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Abstract
本文提供用于多重测定中的分析物检测的编码的微载体。所述微载体使用用于辨识的模拟代码编码，并且包括用于分析物检测的捕获剂。还提供制备本文公开的所述编码的微载体的方法。进一步提供有关使用本文所述的微载体进行多重测定的方法和试剂盒。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年6月11日提交的美国临时申请序列号62/174,401的优先权权益，所述临时申请以引用的方式整体并入本文。
领域
本文提供用于多重测定中的分析物检测的编码的微载体，以及制备和使用所述微载体的方法和与所述微载体相关的试剂盒。所述微载体使用用于辨识的模拟代码编码，并且包括用于捕获分析物的捕获剂。
背景
免疫学测定和分子诊断测定在研究领域和临床领域中均发挥关键作用。通常，有必要进行一组多个靶标的测定来获得结果的有意义或鸟瞰视图，以有助于研究或临床决策。这在基因组学和蛋白质组学的时代中尤其如此，其中大量的遗传标志物和/或生物标志物被认为影响或预测特定疾病状态。理论上，多个靶标的测定可通过在不同反应容器中并行地或顺序地分别测试每个靶标来完成(即，多项单重法(multiple singleplexing))。然而，采用单重法策略的测定不仅通常是繁琐的，而且它们通常还需要较大样品体积，特别是当待分析的靶标数量较大时。
多重测定在单个测定中同时测量多个分析物(两个或更多个)。多重测定通常用于高通量筛选环境中，其中可一次分析许多试样。同时测定许多分析物和并行测定许多试样的能力是多重测定的标志并且是此类测定已经成为从药物发现到功能基因组学到临床诊断学的领域中的有力工具的原因。与单重法相比，通过在同一反应容器中组合所有靶标，所述测定不太繁琐且更容易执行，因为每一样品仅操作一个反应容器。因此，所需的测试样品的体积可显著减小，这在样品(例如，肿瘤组织、脑脊髓液或骨髓)难以大量取得和/或对于大量取得来说为侵入性时尤其重要。同样重要的是以下事实，可降低试剂成本并且测定通量显著增加。
复杂大分子样品的许多测定由两个步骤组成。在第一步骤中，将能够特异性地捕获目标大分子的试剂附接至固相表面。这些固定的分子可用于通过诸如杂交(例如，在基于DNA、RNA的测定中)或抗原-抗体相互作用(在免疫测定中)的各种方式从复杂样品中捕获目标大分子。在第二步骤中，检测分子与捕获分子和靶标的复合物一起孵育并且结合至所述复合物，从而发射信号，如荧光或其他电磁信号。然后通过那些信号的强度来定量靶标的量。
多重测定可通过利用多种捕获剂来进行，每种捕获剂对不同的目标大分子具有特异性。在基于芯片的阵列多重测定中，使每种类型的捕获剂附接至芯片上的预定位置。通过在对应于一种类型的捕获剂的每个位置处测量检测分子的信号来测定复杂样品中的多重靶标的量。在悬浮阵列多重测定中，微粒或微载体悬浮于测定溶液中。这些微粒或微载体含有可通过微粒/微载体的一个或多个元件嵌入、印刷或以其他方式产生的辨识元件。每种类型的捕获剂被固定至具有相同ID的颗粒，并且从具有特定ID的颗粒表面上的检测分子发射的信号反映相应靶标的量。
用于悬浮阵列多重测定的现有系统在分辨率上受限制。一些多重系统使用利用标准半导体制造技术印刷在扁平微珠上的数字条形码。然而，可由特定数量的数字产生的标识符的数量是有限的。增加唯一标识符的数量需要增加条形码数字的数目，从而在已经微小的微珠上需要更多的空间用于印刷。另一种类型的多重系统使用颜色编码，如用独特的荧光染料编码的荧光珠粒。然而，可用于此类荧光系统的唯一标识符的数量由于重叠的激发/发射光谱而受到限制，并且辨识误差可能由(例如)荧光染料的批次间变化而产生。
因此，需要一种模拟编码的多重测定系统，例如不受诸如数字条形码大小或荧光团分辨率的限制约束的多重测定系统。这样一种系统允许几乎无限的唯一标识符并且使由于使用模拟代码所致(例如，来自重叠光谱或批次间荧光团变化)的识别误差最小化。
出于所有目的，本文所引用的所有出版物、专利和专利申请特此以引用的方式整体并入。
简述
为了满足这种需求，本文尤其提供了用模拟代码编码的微载体，所述微载体包括用于捕获分析物的捕获剂。这些微载体可用于例如多重测定中，其中每个微载体包括用于捕获特定分析物的捕获剂和用于辨识的模拟代码。还提供了制备和使用此类微载体的方法，以及与所述方法相关的试剂盒。
因此，一方面，本文提供一种编码的微载体，其包括(a)基本上透明的聚合物层，所述聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；(b)基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层被固定至所述基本上透明的聚合物层的第一表面，并且包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状；以及(c)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上透明的聚合物层的至少所述中心部分中偶联至所述基本上透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。
在一些实施方案中，所述微载体还包括(d)基本上不透明的磁性层，所述磁性层在所述基本上不透明的聚合物层与所述基本上透明的聚合物层的中心部分之间包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分，其中所述基本上不透明的磁性层被固定至所述基本上透明的聚合物层的第一表面或第二表面。在一些实施方案中，所述微载体还包括(e)与所述第一基本上透明的聚合物层对齐的第二基本上透明的聚合物层，所述第二基本上透明的聚合物层具有与所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分对齐的中心部分，其中所述第二基本上透明的聚合物层被固定至所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面并且不延伸超出所述第一基本上透明的聚合物层的二维形状；以及(f)基本上不透明的磁性层，所述磁性层在所述基本上不透明的聚合物层与所述基本上透明的聚合物层的中心部分之间包围所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分，其中所述基本上不透明的磁性层被固定在所述第一基本上透明的聚合物层与所述第二基本上透明的聚合物层之间。在一些实施方案中，所述微载体还包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的模拟代码的定向指标。在一些实施方案中，所述定向指标包括所述基本上不透明的磁性层的不对称性。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层包括镍。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度介于约50nm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度是约0.1μm。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述微载体还包括(g)从所述第一基本上透明的聚合物层的第一表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱不在所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分内；和/或(h)从所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面或所述第二基本上透明的聚合物层的未固定至所述第一基本上透明的聚合物层的表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱不在所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的中心部分内。在一些实施方案中，所述微载体是基本上圆形的盘。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的约25％。在一些实施方案中，所述微载体的直径小于约200μm。在一些实施方案中，所述微载体的直径是约50μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约50μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度是约10μm。在一些实施方案中，所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，用于捕获所述分析物的捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的基本上透明的聚合物包括环氧基聚合物(epoxy-basedpolymer)。在一些实施方案中，所述环氧基聚合物是SU-8。
另一方面，本文提供一种编码的微载体，其包括：(a)基本上不透明的聚合物层，所述聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述基本上不透明的聚合物层的轮廓包括表示模拟代码的二维形状；以及(b)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上不透明的聚合物层的至少中心部分中偶联至所述基本上不透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。
在一些实施方案中，所述微载体还包括(c)从所述基本上不透明的聚合物层的第一表面和/或第二表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱包含磁性材料。在一些实施方案中，所述一个或多个柱的高度介于约1μm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述一个或多个柱的直径介于约1μm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述微载体还包括(d)包含磁性材料的磁性层，所述磁性层固定至所述基本上不透明的聚合物层的第二表面，其中所述磁性层不延伸超出所述基本上不透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述捕获剂偶联至所述基本上不透明的聚合物层的至少所述第一表面。在一些实施方案中，所述微载体还包括(e)与所述第一基本上不透明的聚合物层对齐的第二基本上不透明的聚合物层，其中所述第二基本上不透明的聚合物层被固定至所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面并且不延伸超出所述第一基本上透明的聚合物层的轮廓，并且其中所述磁性层被固定在所述第一基本上透明的聚合物层与所述第二基本上透明的聚合物层之间。在一些实施方案中，所述磁性材料包括镍。在一些实施方案中，所述微载体还包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的模拟代码的定向指标。在一些实施方案中，所述定向指标包括所述基本上不透明的聚合物层的轮廓的不对称性。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的轮廓包括二维齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述微载体是基本上圆形的盘。在一些实施方案中，所述第一基本上不透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上不透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。在一些实施方案中，所述第一基本上不透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上不透明的聚合物层的表面积的约25％。在一些实施方案中，所述微载体的直径小于约200μm。在一些实施方案中，所述微载体的直径是约60μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约50μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度是约10μm。在一些实施方案中，所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，用于捕获所述分析物的捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物包括环氧基聚合物。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物包括黑色基质抗蚀剂。
另一方面，本文提供一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：(a)沉积基本上透明的聚合物层，其中所述基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；(b)在所述基本上透明的聚合物层的第一表面上沉积基本上不透明的磁性层；(c)蚀刻所述基本上不透明的磁性层以除去所述基本上不透明的磁性层的沉积在所述基本上透明的聚合物层的中心部分上的部分；(d)在所述基本上不透明的磁性层上沉积第二基本上透明的聚合物层，其中所述第二基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述基本上不透明的磁性层，并且其中所述第二基本上透明的聚合物层与所述第一基本上透明的聚合物层对齐并且具有与所述基本上透明的聚合物层的中心部分对齐的中心部分；以及(e)在所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面上沉积基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层包围所述第一基本上透明的聚合物层和所述第二基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状。
在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层通过湿式蚀刻(wet etching)来蚀刻。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层包括镍。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度介于约50nm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度小于约0.1μm。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的模拟代码的不对称性。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的二维形状通过光刻(lithography)来产生。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述方法还包括：(f)在步骤(a)之前，在基底上沉积牺牲层(sacrificiallayer)；(g)使用光刻在所述牺牲层中产生一个或多个柱状孔；(h)在所述牺牲层中的一个或多个柱状孔中沉积第三基本上透明的聚合物层，其中在步骤(a)中将所述第一基本上透明的聚合物层沉积在所述第三基本上透明的聚合物层和所述牺牲层的顶部上；(i)在步骤(e)之后，在所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面上在未被所述基本上不透明的聚合物层覆盖的部分处使用光刻沉积一个或多个包含所述基本上透明的聚合物的柱；(j)将所述牺牲层溶解于溶剂中；以及(k)除去所述基底。在一些实施方案中，所述方法还包括：(f)在步骤(a)之前，在基底上沉积牺牲层；(g)作为步骤(a)的一部分，在所述牺牲层上沉积所述基本上透明的聚合物层；(h)在步骤(e)之后，将所述牺牲层溶解于溶剂中；以及(i)除去所述基底。在一些实施方案中，所述编码的微载体是基本上圆形的盘。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层的中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的约25％。在一些实施方案中，所述编码的微载体的直径小于约200μm。在一些实施方案中，所述编码的微载体的直径是约50μm。在一些实施方案中，所述编码的微载体的厚度小于约50μm。在一些实施方案中，所述编码的微载体的厚度是约10μm。在一些实施方案中，所述方法还包括：(f)将用于捕获分析物的捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面中的至少一个。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的基本上透明的聚合物包括环氧化物，并且偶联所述捕获剂包括：(i)使所述第一基本上透明的聚合物层和/或所述第二基本上透明的聚合物层的基本上透明的聚合物与光致产酸剂和光反应以产生交联聚合物，其中所述光具有激活所述光致产酸剂的波长；以及(ii)使所述交联聚合物的环氧化物与包含胺和羧基的化合物反应，其中所述化合物的胺与所述环氧化物反应以形成化合物偶联的交联聚合物；以及(iii)使所述化合物偶联的交联聚合物的羧基与所述捕获剂反应以将所述捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面中的至少一个。在一些实施方案中，所述化合物偶联的交联聚合物的羧基与所述捕获剂的伯胺反应。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层和/或所述第二基本上透明的聚合物层的基本上透明的聚合物包括SU-8。在一些实施方案中，所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，用于捕获所述分析物的捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
另一方面，本文提供一种通过以上实施方案中的任一个的方法产生的编码的微载体。
另一方面，本文提供一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：(a)在基底上沉积牺牲层；(b)在所述牺牲层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述牺牲层；(c)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；(d)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及(e)除去所述基底。另一方面，本文提供一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：(a)在基底上沉积牺牲层；(b)在所述牺牲层上沉积包含磁性材料的磁性层；(c)在所述磁性层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述磁性层；(d)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；(e)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及(f)除去所述基底。
在一些实施方案中，所述方法还包括(g)在步骤(b)之后且在步骤(c)之前，通过光刻使所述磁性层成形。在一些实施方案中，所述磁性材料包括镍。在一些实施方案中，所述微载体包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的模拟代码的定向指标。在一些实施方案中，所述定向指标包括所述基本上不透明的聚合物层的轮廓的不对称性。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述微载体是基本上圆形的盘。在一些实施方案中，所述微载体的直径小于约200μm。在一些实施方案中，所述微载体的直径是约60μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约30μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度是约10μm。在一些实施方案中，所述方法还包括(h)将用于捕获分析物的捕获剂偶联至所述基本上不透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的基本上不透明的聚合物包括环氧化物，并且偶联所述捕获剂包括：(i)使所述基本上不透明的聚合物层的基本上不透明的聚合物与光致产酸剂和光反应以产生交联聚合物，其中所述光具有激活所述光致产酸剂的波长；以及(ii)使所述交联聚合物的环氧化物与包含胺和羧基的化合物反应，其中所述化合物的胺与所述环氧化物反应以形成化合物偶联的交联聚合物；以及(iii)使所述化合物偶联的交联聚合物的羧基与所述捕获剂反应以将所述捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的第二表面中的至少一个。在一些实施方案中，所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在一些实施方案中，用于捕获所述分析物的捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
另一方面，本文提供一种通过以上实施方案中的任一个的方法产生的编码的微载体。
另一方面，本文提供一种检测溶液中的两种或更多种分析物的方法，所述方法包括：(a)使包含第一分析物和第二分析物的溶液与多个微载体接触，其中所述多个微载体至少包括：(i)根据以上实施方案中的任一个的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获所述第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及(ii)根据以上实施方案中的任一个的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获所述第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码；(b)使用模拟形状识别解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码以辨识所述第一微载体和所述第二微载体；以及(c)检测结合至所述第一微载体的第一分析物的量和结合至所述第二微载体的第二分析物的量。
在一些实施方案中，步骤(b)在步骤(c)之前发生。在一些实施方案中，步骤(c)在步骤(b)之前发生。在一些实施方案中，步骤(b)与步骤(c)同时发生。在一些实施方案中，解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码包括：(i)通过使光穿过所述第一微载体和所述第二微载体的基本上透明的部分和/或周围溶液来照射所述第一微载体和所述第二微载体，其中所述光未能穿过所述第一微载体和所述第二微载体的基本上不透明的部分以产生对应于所述第一微载体的第一模拟编码的光图案和对应于所述第二微载体的第二模拟编码的光图案；(ii)使所述第一模拟编码的光图案成像以产生第一模拟编码的图像并且使所述第二模拟编码的光图案成像以产生第二模拟编码的图像；以及(iii)使用模拟形状识别来使所述第一模拟编码的图像与所述第一模拟代码匹配且使所述第二模拟编码的图像与所述第二模拟代码匹配。在一些实施方案中，检测结合至所述第一微载体的第一分析物的量和结合至所述第二微载体的第二分析物的量包括：(i)在步骤(a)之后，将所述第一微载体和所述第二微载体与检测剂一起孵育，其中所述检测剂结合由所述第一微载体捕获的第一分析物和由所述第二微载体捕获的第二分析物；以及(ii)测量结合至所述第一微载体和所述第二微载体的检测剂的量。在一些实施方案中，所述检测剂是荧光检测剂，并且结合至所述第一微载体和所述第二微载体的检测剂的量通过荧光显微术来测量。在一些实施方案中，所述检测剂是发光检测剂，并且结合至所述第一微载体和所述第二微载体的检测剂的量通过发光显微术来测量。在一些实施方案中，所述溶液包含生物样品。在一些实施方案中，所述生物样品选自由以下组成的组：血液、尿液、痰液、胆汁、脑脊髓液、皮肤或脂肪组织的间质液、唾液、眼泪、支气管肺泡灌洗液、口咽分泌物、肠液、子宫颈阴道或子宫分泌物以及精液。
另一方面，本文提供一种试剂盒或制品，所述试剂盒或制品包括多个微载体，其中所述多个微载体至少包括：(a)根据以上实施方案中的任一个的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及(b)根据以上实施方案中的任一个的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码。
在一些实施方案中，所述试剂盒或制品还包括用于检测结合至所述第一微载体的第一分析物的量和结合至所述第二微载体的第二分析物的量的检测剂。在一些实施方案中，所述试剂盒或制品还包括有关使用所述试剂盒来检测所述第一分析物和所述第二分析物的说明书。
应了解，本文所述的各个实施方案的一种、一些或所有特性可组合以形成本发明的其他实施方案。本发明的这些和其他方面对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图简述
图1A和1B示出示例性微载体的两个视图。
图1C和1D示出用于分析物检测的使用示例性微载体的示例性测定。
图2A和2B示出示例性微载体的两个视图。
图3示出包括用于产生唯一模拟代码的多个形状变化点的示例性模拟编码方案。
图4A示出微载体的三个实例，所述微载体各自具有唯一模拟代码。
图4B示出根据一些实施方案，具有唯一模拟代码的微载体的实例。
图5A和5B示出示例性微载体的两个视图。
图6A和6B示出示例性微载体的两个视图。
图6C示出示例性模拟代码的尺寸。尺寸基于μm单位。
图7示出示例性微载体。
图8A示出包括作为定向指标的不对称起始位置的示例性微载体。
图8B示出包括用于产生唯一模拟代码的多个形状变化点的示例性模拟编码方案。
图9A-9C示出示例性微载体的两个视图(图9A和图9B)，连同任选特征的描绘(图9C)。
图10示出用于产生示例性微载体的方法。
图11A和11B示出用于产生示例性微载体的方法。
图12A-12E示出用于产生示例性微载体的方法。
图13A-13C示出用于产生示例性微载体的方法。
详述
一方面，本文提供用于多重测定中的分析物检测的编码的微载体。在一些实施方案中，所述微载体包括(a)具有第一表面和第二表面的基本上透明的聚合物层，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；(b)基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层被固定至所述基本上透明的聚合物层的第一表面，并且包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状；以及(c)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上透明的聚合物层的至少所述中心部分中偶联至所述基本上透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。在其他实施方案中，所述微载体包括(a)具有第一表面和第二表面的基本上不透明的聚合物层，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述基本上不透明的聚合物层的轮廓包括表示模拟代码的二维形状；以及(b)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上不透明的聚合物层的至少中心部分中偶联至所述基本上不透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。
另一方面，本文提供制备编码的微载体的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：(a)沉积基本上透明的聚合物层，其中所述基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；(b)在所述基本上透明的聚合物层的第一表面上沉积基本上不透明的磁性层；(c)蚀刻所述基本上不透明的磁性层以除去所述基本上不透明的磁性层的沉积在所述基本上透明的聚合物层的中心部分上的部分；(d)在所述基本上不透明的磁性层上沉积第二基本上透明的聚合物层，其中所述第二基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述基本上不透明的磁性层，并且其中所述第二基本上透明的聚合物层与所述第一基本上透明的聚合物层对齐并且具有与所述基本上透明的聚合物层的中心部分对齐的中心部分；以及(e)在所述第二基本上透明的聚合物层的第一表面上沉积基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层包围所述第一基本上透明的聚合物层和所述第二基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状。在其他实施方案中，所述方法包括：(a)在基底上沉积牺牲层；(b)在所述牺牲层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述牺牲层；(c)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；(d)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及(e)除去所述基底。在其他实施方案中，所述方法包括：(a)在基底上沉积牺牲层；(b)在所述牺牲层上沉积包括磁性材料的磁性层；(c)在所述磁性层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述磁性层；(d)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；(d)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及(e)除去所述基底。本文进一步提供通过本文公开的方法产生的编码的微载体。
在又一方面，本文提供用于通过以下步骤来检测溶液中的两种或更多种分析物的方法：(a)使包含第一分析物和第二分析物的溶液与多个微载体接触，其中所述多个微载体至少包括：(i)本公开的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获所述第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及(ii)本公开的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获所述第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码；(b)使用模拟形状识别解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码以辨识所述第一微载体和所述第二微载体；以及(c)检测结合至所述第一微载体的第一分析物的量和结合至所述第二微载体的第二分析物的量。
另一方面，本文提供用于进行多重测定的试剂盒或制品，所述试剂盒或制品包括多个微载体。所述多个微载体至少包括(a)本公开的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及(b)本公开的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码。
I.一般技术
除非另有说明，否则本文所述的技术的实践将采用聚合物技术、微制造、微机电系统(MEMS)制造、光刻、微流体、有机化学、生物化学、寡核苷酸合成和修饰、生物缀合物化学、核酸杂交、分子生物学、微生物学、遗传学、重组DNA以及如在本领域技术内的相关领域中的常规技术。所述技术在本文引用的参考文献中进行了描述并且在文献中得到充分解释。
关于分子生物学和重组DNA技术，参见例如(Maniatis，T.等人(1982)，MolecularCloning：A Laboratory Manual，Cold Spring Harbor；Ausubel，F.M.(1987)，CurrentProtocols in Molecular Biology，Greene Pub.Associates and Wiley-Interscience；Ausubel，F.M.(1989)，Short Protocols in Molecular Biology：A Compendium ofMethods from Current Protocols in Molecular Biology，Greene Pub.Associates andWiley-Interscience；Sambrook，J.等人(1989)，Molecular Cloning：A LaboratoryManual，Cold Spring Harbor；Innis，M.A.(1990)，PCR Protocols：A Guide to Methodsand Applications，Academic Press；Ausubel，F.M.(1992)，Short Protocols inMolecular Biology：A Compendium of Methods from Current Protocols in MolecularBiology，Greene Pub.Associates；Ausubel，F.M.(1995)，Short Protocols in MolecularBiology：A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology，Greene Pub.Associates；Innis，M.A.等人(1995)，PCR Strategies，Academic Press；Ausubel，F.M.(1999)，Short Protocols in Molecular Biology：A Compendium ofMethods from Current Protocols in Molecular Biology，Wiley，以及每年更新。
关于DNA合成技术和核酸化学，参见例如Gait，M.J.(1990)，OligonucleotideSynthesis：A Practical Approach，IRL Press；Eckstein，F.(1991)，Oligonucleotidesand Analogues：A Practical Approach，IRL Press；Adams，R.L.等人(1992)，TheBiochemistry of the Nucleic Acids，Chapman&Hall；Shabarova，Z.等人(1994)，Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids，Weinheim；Blackburn，G.M.等人(1996)，Nucleic Acids in Chemistry and Biology，Oxford University Press；Hermanson，G.T.(1996)，Bioconjugate Techniques，Academic Press)。
关于微制造，参见例如(Campbell，S.A.(1996)，The Science and Engineeringof Microelectronic Fabrication，Oxford University Press；Zaut，P.V.(1996)，Microarray Fabrication：a Practical Guide to Semiconductor Processing，Semiconductor Services；Madou，M.J.(1997)，Fundamentals of Microfabrication，CRCPress；Rai-Choudhury，P.(1997).Handbook of Microlithography，Micromachining，&Microfabrication：Microlithography)。
II.定义
在详细描述本发明之前，应理解本发明不限于特定组合物或生物系统，而所述组合物或生物系统当然可以变化。还将理解，本文所使用的术语仅是出于描述具体实施方案的目的，并且不意图具有限制性。
如本文所用的术语“微载体”可指捕获剂可偶联至其上的物理基底。本公开的微载体可采取任何适合的几何形式或形状。在一些实施方案中，所述微载体可以是盘形的。通常，微载体的形式或形状将包括至少一个大约10-4至10-7m的尺寸(因此前缀“微”)。
如本文所用的术语“聚合物”可指包括重复单体的任何大分子结构。聚合物可以是天然的(例如，在自然中发现的)或合成的(例如，人造的，如由非天然单体组成和/或以未在自然中发现的构造或组合聚合的聚合物)。
如本文所用的术语“基本上透明的”和“基本上不透明的”可指光(例如，具有特定波长的光，如红外光、可见光、UV光等)穿过基底(如聚合物层)的能力。基本上透明的聚合物可指透明、半透明和/或可透光的聚合物，而基本上不透明的聚合物可指反射和/或吸收光的聚合物。应理解，材料是基本上透明的还是基本上不透明的可取决于照射所述材料的光的波长和/或强度，以及检测行进穿过所述材料的光(或者其减少或不存在)的装置。在一些实施方案中，例如，如通过光学显微术(例如，明视野、暗视野、相差、微分干涉差(DIC)、诺马尔斯基干涉差(NIC)、诺马尔斯基(Nomarski)、霍夫曼(Hoffman)调制相差(HMC)或荧光显微术)成像，与周围材料或图像场相比，基本上不透明的材料引起透射光的可感知的减少。在一些实施方案中，例如，如通过光学显微术(例如，明视野、暗视野、相差、微分干涉差(DIC)、诺马尔斯基干涉差(NIC)、诺马尔斯基、霍夫曼调制相差(HMC)或荧光显微术)成像，基本上透明的材料允许可感知量的透射光穿过所述材料。
如本文所用的术语“模拟代码”可指以非量化和/或非离散方式(例如，如与数字代码相反)表示编码的信息的任何代码。例如，数字代码在值(例如，0/1类型值)的有限集合的离散位置处进行采样，而模拟代码可在更大范围的位置(或作为连续的整体)处进行采样和/或可包括值(例如，形状)的更宽集合。在一些实施方案中，可使用一种或多种模拟形状识别技术来读取或解码模拟代码。
如本文所用的术语“捕获剂”是广义术语，并且以其通常意义使用来指能够特异性地识别目标分析物的任何化合物或物质。在一些实施方案中，特异性识别可指特异性结合。捕获剂的非限制性实例包括例如，DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
如本文所用，“分析物”是广义术语，并且以其通常意义用作待确定其存在、不存在或量的物质，包括但不限于来指样品如生物样品或细胞或细胞群体中可进行分析的物质或化学成分。分析物可以是存在针对其的天然存在的结合成员的物质，或者可制备针对其的结合成员的物质。分析物的非限制性实例包括例如，抗体、抗体片段、抗原、多核苷酸(如DNA分子、DNA模拟物分子、RNA分子或RNA模拟物分子)、多肽、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、小分子、细胞器、激素、细胞因子、生长因子、类固醇、维生素、毒素、药物和上述物质的代谢物，以及细胞、细菌、病毒、真菌、藻类、真菌孢子等。
术语“抗体”以最广泛意义使用并且包括单克隆抗体(包括具有免疫球蛋白Fc区的全长抗体)、多克隆抗体、多特异性抗体(例如，双特异性抗体、双功能抗体和单链分子)以及抗体片段(例如，Fab、F(ab′)2和Fv)。
如本文所用，“样品”是指含有待检测的材料(如分子)的组合物。在一个实施方案中，样品是“生物样品”(即，从活的来源(例如人、动物、植物、细菌、真菌、原生生物、病毒)获得的任何材料)。生物样品可呈任何形式，包括固体材料(例如组织、细胞沉淀和活检)和生物流体(例如尿液、血液、唾液、淋巴、眼泪、汗液、前列腺液、精液(seminal fluid)、精液(semen)、胆汁、粘液、羊水和漱口水(含有口腔细胞))。固体材料通常与流体混合。样品还可指环境样品，如水、空气、土壤或任何其他环境来源。
如本说明书和随附权利要求中所用，除非内容另外明确指示，否则单数形式“一个(a/an)”和“所述”包括复数个指示物。因此，例如，提及“一个分子”任选地包括两个或更多个此类分子的组合等。
如本文所用的术语“约”是指本技术领域中的技术人员容易地已知的相应值的通常误差范围。本文中对“约”某一个值或参数的提及包括(以及描述)针对所述值或参数本身的实施方案。
应理解，本文中描述的本发明的方面和实施方案包括“包括”方面和实施方案、“由方面和实施方案组成”和/或“主要由方面和实施方案组成”。
III.编码的微载体
本文提供适合于分析物检测，例如多重分析物检测的编码的微载体。本文涵盖、描述且例示了编码的微载体的多种构造。
在一些方面，本文提供编码的微载体，其包括：具有第一表面和第二表面的基本上透明的聚合物层，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层被固定至所述基本上透明的聚合物层的第一表面，并且包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状；以及用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上透明的聚合物层的至少所述中心部分中偶联至所述基本上透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。因此，所述微载体含有至少两个层：所述层中的一个是基本上透明的，并且所述层中的另一个是表示模拟代码的基本上不透明的二维形状。有利地，这些微载体可采用多种二维形状，同时仍然保留均匀的总体形式(例如，基本上透明的聚合物层的周边)以获得包括例如总体尺寸、物理性质和/或溶液中的行为的方面的均匀性。这种类型的微载体及其方面的实例在图1A-5B中示出。
在一些实施方案中，所述微载体还包括固定至基本上透明的聚合物层的表面的基本上不透明的磁性层，所述磁性层包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层在基本上不透明的聚合物层与基本上透明的聚合物层的中心部分之间。
在一些实施方案中，所述微载体还包括第二基本上透明的聚合物层，所述第二基本上透明的聚合物层与第一基本上透明的聚合物层对齐且固定至所述第一基本上透明的聚合物层。在一些实施方案中，所述第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层各自具有中心部分，并且所述第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层两者的中心部分对齐。在一些实施方案中，所述微载体还包括基本上不透明的磁性层，所述磁性层包围所述第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层两者的中心部分。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层被固定在所述第一基本上透明的聚合物层与第二基本上透明的聚合物层之间。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层在基本上不透明的聚合物层与所述第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层两者的中心部分之间。
在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度介于约50nm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度小于约以下厚度(nm)中的任一个：10000、9500、9000、8500、8000、7500、7000、6500、6000、5500、5000、4500、4000、3500、3000、2500、2000、1500、1000、950、900、850、800、750、700、650、600、550、500、450、400、350、300、250、200、150或100。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度大于约以下厚度(nm)中的任一个：50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000或9500。即，所述基本上不透明的磁性层的厚度可以是具有上限10000、9500、9000、8500、8000、7500、7000、6500、6000、5500、5000、4500、4000、3500、3000、2500、2000、1500、1000、950、900、850、800、750、700、650、600、550、500、450、400、350、300、250、200、150或100和独立地选择的下限50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000或9500的厚度(nm)范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度是约0.1μm。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度是约50nm、约100nm、约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm、约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm、约5μm、约5.5μm、约6μm、约6.5μm、约7μm、约7.5μm、约8μm、约8.5μm、约9μm、约9.5μm或约10μm。在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层的厚度是约0.01μm、约0.02μm、约0.03μm、约0.04μm、约0.05μm、约0.06μm、约0.07μm、约0.08μm、约0.09μm、约0.1μm、约0.11μm、约0.12μm、约0.13μm、约0.14μm、约0.15μm、约0.16μm、约0.17μm、约0.18μm、约0.19μm、约0.20μm、约0.25μm、约0.30μm、约0.35μm、约0.40μm、约0.45μm或约0.50μm。
在一些实施方案中，所述微载体还包括用于定向基本上不透明的聚合物层的模拟代码的定向指标。微载体的通过成像(例如，本文描述的一种形式的显微或其他成像)和/或通过图像识别软件可见和/或可检测的任何特征可用作定向指标。定向指标可用作例如图像识别算法的参考点，以使模拟代码的图像在统一定向上取向(即，基本上不透明的聚合物层的形状)。有利地，这简化了图像识别，因为算法将仅需要将特定模拟代码的图像与相同定向中的模拟代码库进行比较，而不是与包括所有可能定向中的所有模拟代码的库进行比较。在一些实施方案中，所述定向指标可独立于基本上不透明的聚合物层。例如，它可形成为磁性层和/或基本上透明的聚合物层的一部分。在其他实施方案中，所述定向指标可形成为基本上不透明的聚合物层的一部分。在一些实施方案中，所述定向指标包括基本上不透明的磁性层的不对称性(例如，如通过图2A中的间隙210所示)。
在一些实施方案中，所述微载体还包括从微载体的表面(例如，微载体的顶表面和/或底表面)突出的一个或多个柱。如本文所用，“柱”可指从微载体表面突出的任何几何形状并且不一定表示尺寸的任何规则性，也不一定表示任何圆柱体特征。例如，柱的外表面可以或可以不与微载体表面平行。可从微载体突出的柱状形状的实例包括但不限于矩形棱柱、三角形、角锥体、立方体、圆柱体、球体或半球体、圆锥体等。在一些实施方案中，所述一个或多个柱不在第一和/或第二基本上透明的聚合物层的中心部分内。在一些实施方案中，所述一个或多个柱可从第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层中的一个或多个的面向外的表面(例如，未固定至另一个层的表面)突出。应注意本文中微载体厚度的任何描述在所陈述尺寸中不包括所述一个或多个柱。换言之，如本文所描述的微载体厚度独立于从其突出的任何任选的柱。
在一些实施方案中，所述一个或多个柱的高度介于约1μm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述一个或多个柱是约1μm高、约1.5μm高、约2μm高、约2.5μm高、约3μm高、约3.5μm高、约4μm高、约4.5μm高、约5μm高、约5.5μm高、约6μm高、约6.5μm高、约7μm高、约7.5μm高、约8μm高、约8.5μm高、约9μm高、约9.5μm高或约10μm高。在一些实施方案中，所述一个或多个柱小于约以下高度(μm)中的任一个：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述一个或多个柱大于约以下高度(μm)中的任一个：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述一个或多个柱可以是具有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的高度范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，所述一个或多个柱可以是圆柱体形状的。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有介于约1μm与约10μm之间的直径。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm、约5μm、约5.5μm、约6μm、约6.5μm、约7μm、约7.5μm、约8μm、约8.5μm、约9μm、约9.5μm或约10μm的直径。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有小于约以下长度(μm)中的任一个的直径：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有大于约以下长度(μm)中的任一个的直径：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述一个或多个柱可具有有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的直径范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。在其他实施方案中，所述一个或多个柱可具有与上文描述的任何直径大约相同的宽度，或与上文描述的任何直径范围大约相同的宽度范围，但是所述一个或多个柱可采用椭圆柱、抛物线柱、双曲柱或本文描述或本领域已知的任何其他圆柱体或多面体形状。
在其他方面，本文提供编码的微载体，其包括：具有第一表面和第二表面的基本上不透明的聚合物层，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述基本上不透明的聚合物层的轮廓包括表示模拟代码的二维形状；以及用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上不透明的聚合物层的至少中心部分中偶联至所述基本上不透明的聚合物层的第一表面和第二表面中的至少一个。因此，所述微载体由微载体本身的形状(例如，轮廓)编码：表示模拟代码的二维形状。有利地，这些微载体可有效且以高精度制造，从而允许高度精确的解码和成本有效的生产。这种类型的微载体及其方面的实例在图6A-9C中示出。
在一些实施方案中，所述微载体还包括从基本上不透明的聚合物层的表面突出的一个或多个柱。如在上文更详细地描述，“柱”可指从微载体表面突出的任何几何形状并且不一定表示柱状尺寸的任何规则性。可使用上文描述的示例性柱状形状中的任一种。
在一些实施方案中，所述一个或多个柱的高度介于约1μm与约10μm之间。在一些实施方案中，所述一个或多个柱是约1μm高、约1.5μm高、约2μm高、约2.5μm高、约3μm高、约3.5μm高、约4μm高、约4.5μm高、约5μm高、约5.5μm高、约6μm高、约6.5μm高、约7μm高、约7.5μm高、约8μm高、约8.5μm高、约9μm高、约9.5μm高或约10μm高。在一些实施方案中，所述一个或多个柱小于约以下高度(μm)中的任一个：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述一个或多个柱大于约以下高度(μm)中的任一个：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述一个或多个柱可以是具有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的高度范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，所述一个或多个柱可以是圆柱体形状的。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有介于约1μm与约10μm之间的直径。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm、约5μm、约5.5μm、约6μm、约6.5μm、约7μm、约7.5μm、约8μm、约8.5μm、约9μm、约9.5μm或约10μm的直径。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有小于约以下长度(μm)中的任一个的直径：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述一个或多个柱具有大于约以下长度(μm)中的任一个的直径：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述一个或多个柱可具有有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的直径范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。在其他实施方案中，所述一个或多个柱可具有与上文描述的任何直径大约相同的宽度，或与上文描述的任何直径范围大约相同的宽度范围，但是所述一个或多个柱可采用椭圆柱、抛物线柱、双曲柱或本文描述或本领域已知的任何其他圆柱体或多面体形状。
在一些实施方案中，所述微载体还包括固定至基本上不透明的聚合物层的表面的磁性层，所述磁性层包括磁性材料。在一些实施方案中，所述磁性层不延伸超出基本上不透明的聚合物层的二维形状。换言之，如果将使基本上不透明的聚合物层的轮廓成像，则所得到的图像将不会因磁性层的存在或不存在而改变。在一些实施方案中，所述磁性层可包括上文描述的一个或多个柱。即，上文描述的一个或多个柱可由本文描述的磁性材料制成。
在一些实施方案中，所述微载体还包括用于定向基本上不透明的聚合物层的模拟代码的定向指标。微载体的通过成像(例如，本文描述的一种形式的显微或其他成像)和/或通过图像识别软件可见和/或可检测的任何特征可用作定向指标。定向指标可用作例如图像识别算法的参考点，以使模拟代码的图像在统一定向上取向(即，基本上不透明的聚合物层的形状)。有利地，这简化了图像识别，因为算法将仅需要将特定模拟代码的图像与相同定向中的模拟代码库进行比较，而不是与包括所有可能定向中的所有模拟代码的库进行比较。在一些实施方案中，所述定向指标包括所述基本上不透明的聚合物层的轮廓的不对称性。例如，所述定向指标可包括可见特征，如微载体的轮廓的不对称性(例如，如通过图8A和9A中的起始位置804和904所示)。
本文所述的任何微载体可包括下文描述的特征、要素或方面中的一个或多个。此外，下文描述的特征、要素或方面中的一个或多个可取决于微载体的实施方案采用不同的特征，例如，如上文所描述。
在一些实施方案中，本公开的基本上透明的聚合物包括环氧基聚合物。用于制造本文描述的组合物的合适环氧基聚合物包括但不限于由Hexion Specialty Chemicals，Inc.(Columbus，OH)提供的环氧树脂的EPONTM家族和由The Dow Chemical Company(Midland，MI)提供的任何数量的环氧树脂。合适的聚合物的许多实例是本领域中通常已知的，包括但不限于SU-8、EPON 1002F、EPON 165/154和聚(甲基丙烯酸甲酯)/聚(丙烯酸)嵌段共聚物(PMMA-co-PAA)。关于另外的聚合物，参见例如，Warad，IC Packaging：PackageConstruction Analysis in Ultra Small IC Packaging，LAP LAMBERT AcademicPublishing(2010)；The Electronic Packaging Handbook，CRC Press(Blackwell，编辑)，(2000)；以及Pecht等人，Electronic Packaging Materials and Their Properties，CCRPress，第1版，(1998)。这些类型的材料具有在水性环境中不膨胀的优点，这确保在微载体群体内维持均匀的微载体大小和形状。在一些实施方案中，基本上透明的聚合物是光致抗蚀剂聚合物。在一些实施方案中，环氧基聚合物是环氧基的负型近UV光致抗蚀剂。在一些实施方案中，环氧基聚合物是SU-8。
在一些实施方案中，基本上不透明的聚合物是与一种或多种不透明的或有色染料混合的本文描述的聚合物(例如，SU-8)。在其他实施方案中，基本上不透明的聚合物是黑色基质抗蚀剂。可使用本领域中已知的任何黑色基质抗蚀剂；关于示例性黑色基质抗蚀剂和与其相关的方法，参见例如，美国专利号8,610,848。在一些实施方案中，黑色基质抗蚀剂可以是用黑色颜料着色，例如，如在作为黑色基质的一部分的LCD的滤色器上图案化的光致抗蚀剂。黑色基质抗蚀剂可包括但不限于由Toppan Printing Co.(东京)、Tokyo OHKA Kogyo(川崎)和Daxin Materials Corp.(台中市，台湾)出售的那些。
在一些实施方案中，可参照一个或多个聚合物层的中心部分。本公开的中心部分可采用任何形状。在一些实施方案中，所述中心部分的形状可反映或对应于相应聚合物层的形状(例如，轮廓)。在其他实施方案中，所述中心部分的形状可独立于相应聚合物层的形状(例如，轮廓)。例如，圆形微载体表面的中心部分在一些实施方案中可以是圆形的并且在其他实施方案中可以是正方形的。正方形微载体表面的中心部分在一些实施方案中可以是正方形的并且在其他实施方案中可以是圆形的。
在一些实施方案中，本公开的聚合物层的中心部分是所述聚合物层的表面积的约5％、约7％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％或约90％。在一些实施方案中，本公开的聚合物层的中心部分小于基本上透明的聚合物层的约以下分数(％)中的任一个：90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或7。在一些实施方案中，本公开的聚合物层的中心部分大于基本上透明的聚合物层的约以下分数(％)中的任一个：5、7、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80或85。即，包括于中心部分中的聚合物层表面积的分数可以是具有上限90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或7和独立地选择的下限5、7、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80或85的百分比范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。在一些实施方案中，聚合物层的中心部分占所述聚合物层的表面积的约25％。在一些实施方案中，微载体表面的中心部分包括微载体的整个表面减去轮廓部分。
如上所述，本公开的微载体还可包括磁性层，所述磁性层可采用如本文所述的多种形状。在一些实施方案中，磁性层可以是基本上不透明的层。在一些实施方案中，磁性层可包括磁性材料。本公开的磁性层可由任何合适的磁性材料制成，如具有顺磁、铁磁或亚铁磁特性的材料。磁性材料的实例包括但不限于铁、镍、钴和一些稀土金属(例如，钆、镝、钕等)以及其合金。在一些实施方案中，磁性材料包括镍，包括但不限于元素镍和磁性镍合金，如铝镍钴合金和坡莫合金。在本公开的微载体中包括磁性层可以是(例如)在促进磁性分离方面有利的，其可适用于洗涤、收集和以其他方式操纵一种或多种微载体。
如上所述，在一些实施方案中，磁性层可被固定至基本上透明的聚合物层的表面并且包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分。在其他实施方案中，如上所述，磁性层可包括一个或多个柱；即，以上所述的一个或多个柱可由本文所述的磁性材料制成。
在一些实施方案中，本公开的微载体可用构成二维形状的基本上不透明的层编码。例如，如上所述，二维形状可构成与微载体的基本上透明的层形成对比的基本上不透明的层的形状，或者它可构成微载体本身的形状(例如周边)。可使用可涵盖多个可分辨和独特变化的任何二维形状。在一些实施方案中，二维形状包括线性、圆形、椭圆形、矩形、四边形或更高多边形方面、单元和/或形状中的一个或多个。
在一些实施方案中，基本上不透明的聚合物层的二维形状包括齿轮形状。如本文使用的齿轮形状可指排列在基本上圆形、椭圆形或环形体的周边上的多个形状(例如，齿轮齿)，其中所述多个形状中的至少两个形状在空间上分离。在一些实施方案中，所述齿轮形状包括多个齿轮齿。在一些实施方案中，模拟代码由一个或多个选自以下的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。有利地，齿轮形状涵盖多个方面，包括齿轮齿的高度、齿轮齿的宽度、齿轮齿的数量和齿轮齿的布置，所述多个方面可变化以便产生各种各样的潜在唯一二维形状。然而，应理解，因为本公开的齿轮形状用于编码并且不需要与另一齿轮(例如，如与传递转矩的机械齿轮)物理地互相啮合，所以本公开的齿轮齿不受对在一个齿轮形状内或多个齿轮形状之间的相同或互相啮合形状的需要约束。因此，可视为本公开的齿轮齿的形状的多样性显著大于机械齿轮的形状的多样性。
在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括约1μm宽、约1.5μm宽、约2μm宽、约2.5μm宽、约3μm宽、约3.5μm宽、约4μm宽、约4.5μm宽、约5μm宽、约5.5μm宽、约6μm宽、约6.5μm宽、约7μm宽、约7.5μm宽、约8μm宽、约8.5μm宽、约9μm宽、约9.5μm宽或约10μm宽的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括小于约以下宽度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括大于约以下宽度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述多个齿轮齿可包括可为具有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的宽度范围中的任一个的一个或多个齿轮齿，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括约1μm高、约1.5μm高、约2μm高、约2.5μm高、约3μm高、约3.5μm高、约4μm高、约4.5μm高、约5μm高、约5.5μm高、约6μm高、约6.5μm高、约7μm高、约7.5μm高、约8μm高、约8.5μm高、约9μm高、约9.5μm高或约10μm高的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括小于约以下高度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括大于约以下高度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述多个齿轮齿可包括可为具有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的高度范围中的任一个的一个或多个齿轮齿，其中所述下限小于所述上限。应理解，如果齿轮齿自其延伸的相邻周边区段是不均匀的，则所述齿轮齿可取决于参考点而具有不同的可测量的高度(参见例如，图6C中的齿轮齿602，其取决于参考点可以是4或6.5μm高)。
在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的一个或更多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm、约5μm、约5.5μm、约6μm、约6.5μm、约7μm、约7.5μm、约8μm、约8.5μm、约9μm、约9.5μm或约10μm的一个或多个齿轮齿。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔小于约以下宽度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5。在一些实施方案中，所述多个齿轮齿包括间隔大于约以下宽度(μm)中的任一个的一个或多个齿轮齿：1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。即，所述多个齿轮齿可包括可间隔具有上限10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2或1.5和独立地选择的下限1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5的宽度范围中的任一个的一个或多个齿轮齿，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，本公开的微载体是基本上圆形的盘。如本文所用，基本上圆形的形状可指在所述形状的周边和所述形状的几何中心的所有点之间具有大约相同距离的任何形状。在一些实施方案中，如果连接几何中心和周边上的给定点的任何潜在半径之间的变化表现出10％或更小的长度变化，则认为形状是基本上圆形的。如本文所用，基本上圆形的盘可指任何基本上圆形的形状，其中所述形状的厚度显著小于其直径。例如，在一些实施方案中，基本上圆形的盘的厚度可以是其直径的小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、小于约15％、小于约10％或小于约5％。在某些实施方案中，基本上圆形的盘的厚度可以是其直径的约20％。应理解，本公开的轮廓为齿轮形状的微载体也可被认为是基本上圆形的盘；例如，所述微载体的除了一个或多个齿轮齿之外的形状可包括基本上圆形的盘。
在一些实施方案中，所述微载体的直径小于约200μm。例如，在一些实施方案中，所述微载体的直径小于约200μm、小于约180μm、小于约160μm、小于约140μm、小于约120μm、小于约100μm、小于约80μm、小于约60μm、小于约40μm或小于约20μm。
在一些实施方案中，所述微载体的直径是约180μm、约160μm、约140μm、约120μm、约100μm、约90μm、约80μm、约70μm、约60μm、约50μm、约40μm、约30μm、约20μm或约10μm。在某些实施方案中，所述微载体的直径是约60μm。
在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约50μm。例如，在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约70μm、约60μm、约50μm、约40μm、约30μm、小于约25μm、小于约20μm、小于约15μm、小于约10μm或小于约5μm。在一些实施方案中，所述微载体的厚度小于约以下厚度(μm)中的任一个：70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3或2。在一些实施方案中，所述微载体的厚度大于约以下厚度(μm)中的任一个：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60或65。即，所述微载体的厚度可以是具有上限70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3或2和独立地选择的下限1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60或65的厚度(μm)范围中的任一个，其中所述下限小于所述上限。
在一些实施方案中，所述微载体的厚度是约50μm、约45μm、约40μm、约35μm、约30μm、约25μm、约20μm、约19μm、约18μm、约17μm、约16μm、约15μm、约14μm、约13μm、约12μm、约11μm、约10μm、约9μm、约8μm、约7μm、约6μm、约5μm、约4μm、约3μm、约2μm或约1μm。在某些实施方案中，所述微载体的厚度是约10μm。
在一些方面，本公开的微载体可包括捕获剂。在一些实施方案中，用于特定微载体种类的捕获剂可以是“独特捕获剂”，例如捕获剂与具有特定标识符(例如，模拟代码)的特定微载体种类相关。捕获剂可以是能够结合溶液中存在的一种或多种分析物(如生物分子或化学化合物)的任何生物分子或化学化合物。生物分子捕获剂的实例包括但不限于DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。化学化合物捕获剂的实例包括但不限于化学品库的个别组分、小分子或环境毒素(例如杀虫剂或重金属)。
在一些实施方案中，捕获剂被偶联至微载体的表面(在一些实施方案中，在微载体表面的至少中心部分中)。在一些实施方案中，捕获剂可被化学连接至微载体。在其他实施方案中，捕获剂可被物理地吸收至微载体的表面。在一些实施方案中，捕获剂与微载体表面之间的连接键链可以是共价键。在其他实施方案中，捕获剂与微载体表面之间的连接键联可以是非共价键，包括但不限于盐桥或其他离子键、一个或多个氢键、疏水相互作用、范德华力、伦敦分散力、机械键(mechanical bond)、一个或多个卤素键、亲金作用(aurophilicity)、嵌入或堆积作用。
在一些方面，用于同一分析物的多于一种(如两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种或十种)捕获剂可各自与本文所述的微载体缔合。在此实施方案中，用于特定分析物的每种捕获剂以不同亲和力与分析物结合，如通过分析物/捕获剂结合的解离常数所测量。因此，在组合物中的多个微载体内，可存在具有结合至同一分析物的捕获剂的微载体的两个或更多个亚群，但是其中与每个亚群缔合的捕获剂以不同的亲和力结合至所述分析物。在一些实施方案中，分析物对于所述捕获剂中的任一种的解离常数不大于10-6M，如10- 7M或10-8M。在其他实施方案中，分析物对于所述捕获剂中的任一种的解离常数是约10-10M至约10-6M，如约10-10M至约10-7M、约10-10M至约10-8M、约10-10M至约10-9M、约10-9M至约10-6M、约10-9M至约10-7M、约10-9M至约10-8M、约10-8M至约10-6M或约10-8M至约10-7M。在一些实施方案中，分析物对于任何两种捕获剂的解离常数相差多达约3log10，如相差多达约2.5log10、2log10、1.5log10或1log10。
在一些实施方案中，本公开的分析物被偶联至用于捕获一种或多种分析物的微载体。在一些实施方案中，可从样品，如本文所述的生物样品中捕获一种或多种分析物。在一些实施方案中，分析物可包括但不限于DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。在其他实施方案中，分析物是能够结合至诸如化学品库的个别组分、小分子或环境毒素(例如杀虫剂或重金属)的捕获剂的化学化合物(如小分子化学化合物)。
在一些方面，样品(如生物样品)中的分析物可用能够在结合至捕获剂时发射可检测信号的信号发射实体标记。在一些实施方案中，信号发射实体可以是基于比色的。在其他实施方案中，信号发射实体可以是基于荧光的，包括但不限于藻红蛋白、蓝色荧光蛋白、绿色荧光蛋白、黄色荧光蛋白、青色荧光蛋白及其衍生物。在其他实施方案中，信号发射实体可以是基于放射性同位素的，包括但不限于用32P、33P、22Na、36Cl、2H、3H、35S和123I标记的分子。在其他实施方案中，信号发射实体是基于光的，包括但不限于荧光素酶(例如，基于化学发光的)、辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶及其衍生物。在一些实施方案中，可在与微载体接触之前用信号发射实体标记样品中存在的生物分子或化学化合物。在其他实施方案中，可在与微载体接触之后用信号发射实体标记样品中存在的生物分子或化学化合物。
IV.制备编码的微载体的方法
本公开的某些方面涉及用于制备编码的微载体(例如，本文所述的微载体)的方法。用于制备编码的微载体的方法可包括本文例如在以上部分III和/或以下实施例中描述的微载体特征或方面中的一个或多个。
在一些实施方案中，所述方法包括沉积基本上透明的聚合物层，其中所述基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面彼此平行。在一些实施方案中，彼此平行的第一表面和第二表面可以是单个层的顶表面和底表面。可使用本领域中已知的或本文描述的任何合适的基本上透明的聚合物。在一些实施方案中，使用旋涂沉积基本上透明的聚合物层。
在一些实施方案中，基本上透明的聚合物层可被沉积在基底上。合适的基底可包括在标准半导体和/或微机电系统(MEMS)制造技术中使用的基底。在一些实施方案中，基底可包括玻璃、硅、石英、塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、氧化铟锡(ITO)涂层等。
在一些实施方案中，牺牲层可被沉积在衬底(例如，如上所述的衬底)上。在一些实施方案中，牺牲层可由聚合物制成，所述聚合物包括但不限于聚乙烯醇(PVA)或OmniCoatTM(MicroChem；Newton，MA)。可例如根据制造商的说明书施加、使用并溶解或剥离牺牲层。
在一些实施方案中，本公开的基本上透明的聚合物层被沉积在牺牲层上。为了使用基本上透明的聚合物层产生平面微载体表面，基本上透明的聚合物层可被沉积到平面牺牲层上。为了产生具有从其突出的一个或多个柱的微载体表面，可例如通过使用标准光刻工艺来将牺牲层(例如，沉积到基底上的牺牲层)图案化为具有一个或多个柱状孔或空隙区域。在一些实施方案中，基本上透明的聚合物层可被沉积在牺牲层和任选的基底上，以使得所述层被沉积在一个或多个柱状孔或空隙区域中。在一些实施方案中，另一个基本上透明的聚合物层然后可被沉积在牺牲层以及填充有第一基本上透明的聚合物层的一个或多个柱状孔或空隙区域上。
在一些实施方案中，本公开的基本上不透明的磁性层被沉积在基本上透明的聚合物层的第一表面上。在一些实施方案中，通过溅射沉积所述基本上不透明的磁性层。所述基本上不透明的磁性层可由例如本文所述的任何磁性材料制成。例如，在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层包括镍(例如，元素镍或其合金)。
在一些实施方案中，可蚀刻所述基本上不透明的磁性层以除去所述基本上不透明的磁性层的沉积在基本上透明的聚合物层的中心部分上的部分。所述基本上不透明的磁性层可通过本领域中已知的任何方式来蚀刻。例如，在一些实施方案中，所述基本上不透明的磁性层通过常规湿式蚀刻来蚀刻。上文提供了基本上不透明的磁性层的示例性尺寸、形状和任选的不对称性。
在一些实施方案中，本公开的第二基本上透明的聚合物层被沉积在基本上不透明的磁性层上。在一些实施方案中，所述第二基本上透明的聚合物层具有彼此平行的第一表面和第二表面(例如，单个层的顶表面和底表面)。在一些实施方案中，所述第二表面被固定至基本上不透明的磁性层。在一些实施方案中，所述第二基本上透明的聚合物层与第一基本上透明的聚合物层对齐，并且具有与基本上透明的聚合物层的中心部分对齐的中心部分。上文提供了基本上透明的聚合物层的中心部分的示例性尺寸。
在一些实施方案中，本公开的基本上不透明的聚合物层被沉积在第二基本上透明的聚合物层的第一表面上。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层包围第一基本上透明的聚合物层和第二基本上透明的聚合物层的中心部分。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状。可使用本文描述或例示的任何二维形状，例如本公开的齿轮形状。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层被沉积在第二基本上透明的聚合物层上并且被蚀刻(例如，使用标准光刻工艺)成所需的二维形状。
在一些实施方案中，一个或多个柱可被沉积在基本上透明的聚合物上，例如沉积在第二基本上透明的聚合物层的第一表面上在未被基本上不透明的聚合物层覆盖的部分处。所述一个或多个柱可如本文所描述来沉积，例如使用标准光刻工艺。
在采用本公开的任选牺牲层和/或基底的一些实施方案中，通过使用溶剂，可溶解或剥离牺牲层和/或可移除基底。适用于制造(例如，在标准半导体或MEMS制造工艺中，如光致抗蚀剂去除)的多种溶剂是本领域中已知的。在一些实施方案中，溶剂是光致抗蚀剂剥离剂溶剂，如基于DMSO或1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的溶剂。在一些实施方案中，溶剂是光致抗蚀剂剥离剂，如300T(AZ Electronic Materials；Somerville，NJ)。
在一些实施方案中，所述方法包括在本公开的基底上沉积本公开的牺牲层。牺牲层、基底和合适的沉积方法是例如如上所述。
在一些实施方案中，本公开的基本上不透明的聚合物层被沉积在牺牲层上。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层具有彼此平行的第一表面和第二表面(例如，单个层的顶表面和底表面)。在一些实施方案中，所述第二表面被固定至牺牲层。
在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状，例如，如本文所述。所述基本上不透明的聚合物层可通过本领域中已知或本文所述的任何方法成形，例如使用标准光刻工艺，包括但不限于旋涂、软烘、UV暴露、蚀刻以及硬烘。
在一些实施方案中，通过使用溶剂(例如，如上所述)，可溶解或剥离牺牲层和/或可移除基底。
在其他实施方案中，本公开的包括磁性材料的磁性层被沉积在牺牲层上。上文提供了示例性磁性材料、磁性层形状/尺寸以及与其相关的沉积方法。例如，在一些实施方案中，所述磁性层可被成形为一个或多个柱，例如，如由柱906所示。在其他实施方案中，所述磁性层可(例如嵌入)在两个不透明的聚合物层之间，如由磁性层704所示。磁性材料可包含例如本文所述的任何磁性材料。例如，在一些实施方案中，所述磁性材料包括镍(例如，元素镍或其合金)。
在一些实施方案中，本公开的基本上不透明的聚合物层被沉积在磁性层上。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层具有彼此平行的第一表面和第二表面(例如，单个层的顶表面和底表面)。在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的表面(例如，第二表面)被固定至所述磁性层。
在一些实施方案中，所述基本上不透明的聚合物层的轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状，例如，如上所述。
在一些实施方案中，通过使用溶剂(例如，如上所述)，可溶解或剥离牺牲层和/或可移除基底。
在本公开通篇中提供了适合于以上所述的方法的示例性微载体形状、尺寸和任选的特征。
在一些实施方案中，捕获剂可被偶联至本公开的微载体，例如本文所述的微载体和/或通过本文所述的任何方法产生的微载体。本文所述的任何捕获剂或本领域中已知适合于捕获本文所述的分析物的任何捕获剂可用于本公开的方法和/或微载体中。
在一些实施方案中，捕获剂可被偶联至本公开的聚合物层，例如本文所述的基本上透明的或基本上不透明的聚合物层。在一些实施方案中，捕获剂可被偶联至聚合物层的第一或第二表面中的一个或两个。在一些实施方案中，捕获剂可被偶联至聚合物层的至少中心部分(例如，如本文所述的中心部分)。在一些实施方案中，聚合物包括环氧基聚合物或以其他方式含有环氧基团。
在一些实施方案中，偶联捕获剂涉及使聚合物与光致产酸剂和光反应以产生交联聚合物。在一些实施方案中，所述光具有激活所述光致产酸剂的波长，例如UV或近UV光。光致产酸剂可从Sigma-Aldr ich(St.Louis)和BASF(Ludwigshafen)商购。可使用本领域中已知的任何合适的光致产酸剂，包括但不限于六氟锑酸三苯基或三芳基锍；六氟磷酸三芳基锍；全氟-1-丁磺酸三苯基锍；三氟甲磺酸三苯基锍；全氟-1-丁磺酸或三氟甲磺酸三(4-叔丁基苯基)锍；含有双(4-叔丁基苯基)碘鎓的光致产酸剂，如全氟-1-丁磺酸、对甲苯磺酸和三氟甲磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓；三氟甲磺酸Boc-甲氧基苯基二苯基锍；三氟甲磺酸(叔丁氧基羰基甲氧基萘基)-二苯基锍；三氟甲磺酸(4-叔丁基苯基)二苯基锍；六氟磷酸、硝酸、全氟-1-丁磺酸、三氟甲磺酸或对甲苯磺酸二苯基碘鎓；三氟甲磺酸(4-氟苯基)二苯基锍；三氟甲磺酸N-羟基萘二甲酰亚胺；全氟-1-丁磺酸N-羟基-5-降冰片烯-2，3-二甲酰亚胺；三氟甲磺酸(4-碘苯基)二苯基锍；三氟甲磺酸(4-甲氧基苯基)二苯基锍；2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4，6-双(三氯甲基)-1，3，5-三嗪；三氟甲磺酸(4-甲基苯基)二苯基锍；三氟甲磺酸(4-甲硫基苯基)甲基苯基锍；三氟甲磺酸(4-苯氧基苯基)二苯基锍；三氟甲磺酸(4-苯硫基苯基)二苯基锍；或在product-finder.basf.com/group/corporate/product-finder/de/literature-document：/Brand+Irgacure-Brochure--Photoacid+Generator+Selection+Guide-English.pdf中描述的任何光致产酸剂。在一些实施方案中，光致产酸剂是含锍的光致产酸剂。
在一些实施方案中，偶联捕获剂包括使交联聚合物的环氧化物与诸如胺、羧基、硫醇等的官能团反应。或者，表面上的环氧基可被氧化成羟基，所述羟基随后用作水溶性聚合物如聚(丙烯酸)的接枝聚合的引发位点。聚(丙烯酸)中的羧基然后用于与捕获剂中的氨基或羟基形成共价键。
在一些实施方案中，偶联捕获剂涉及使交联聚合物的环氧化物与含有胺和羧基的化合物反应。在一些实施方案中，所述化合物的胺与环氧化物反应以形成化合物偶联的交联聚合物。不希望受理论束缚，据认为捕获剂可在聚合物交联之前偶联至聚合物；然而，这可能降低所得表面的均匀性。可使用具有伯胺和羧基的任何化合物。化合物可包括但不限于甘氨酸、氨基十一烷酸、氨基己酸、丙烯酸、2-羧乙基丙烯酸、4-乙烯基苯甲酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基-1-丁酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。在一些实施方案中，所述化合物偶联的交联聚合物的羧基与捕获剂的胺(例如伯胺)反应，以将捕获剂偶联至基本上透明的聚合物。
适合于上述方法的各种捕获剂和分析物的描述可在本公开通篇中，例如在以上部分III和/或以下实施例中找到。
V.多重测定
本公开的某些方面涉及通过使用编码的微载体(例如本文所述的微载体)来检测溶液中的分析物的方法。用于分析物检测的方法使用编码的微载体，所述微载体包括本文例如在以上部分III和IV和/或以下实施例中描述的微载体特征或方面中的一个或多个。有利地，与传统的多重测定相比，这些编码的微载体允许使用大量潜在独特微载体的改进的多重测定中的分析物检测和降低的识别误差。本文使用的分析物检测方法可在本领域中已知的任何合适的测定容器中进行，例如微板、培养皿或任何数量的其他熟知的测定容器。
在一些实施方案中，用于检测溶液中的分析物的方法包括使包含第一分析物和第二分析物的溶液与多个微载体接触，其中所述多个微载体至少包括本公开的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获所述第一分析物并且用第一模拟代码编码，以及本公开的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获所述第二分析物并且用第二模拟代码编码；使用模拟形状识别解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码以辨识所述第一微载体和所述第二微载体；以及检测结合至所述第一微载体的第一分析物的量和结合至所述第二微载体的第二分析物的量。
在一些实施方案中，所述方法包括使包含第一分析物和第二分析物的溶液与多个微载体接触。在一些实施方案中，所述多个微载体可包括本公开的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获第一分析物(例如，使用偶联至所述微载体的对第一分析物具有特异性的捕获剂)，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及本公开的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获第二分析物(例如，使用偶联至所述微载体的对第二分析物具有特异性的捕获剂)，其中用不同于所述第一模拟代码的第二模拟代码编码所述第二微载体。在一些实施方案中，所述第一分析物和第二分析物可以是不同的。在其他实施方案中，所述第一分析物和第二分析物可以是相同的，例如，第一微载体和第二微载体可冗余地识别同一分析物(这可以是有用的，例如出于质量控制目的)，或者它们可识别同一分析物的不同区域(例如，识别同一抗原的不同表位的抗体)。
本公开的方法可用于检测任何合适溶液中的分析物。在一些实施方案中，所述溶液包含生物样品。。生物样品的实例包括但不限于血液、尿液、痰液、胆汁、脑脊髓液、皮肤或脂肪组织的间质液、唾液、眼泪、支气管肺泡灌洗液、口咽分泌物、肠液、子宫颈阴道或子宫分泌物以及精液。在一些实施方案中，生物样品可来自人。在其他实施方案中，溶液包含不为生物样品的样品，如环境样品、在实验室中制备的样品(例如，含有一种或多种已经制备、分离、纯化和/或合成的分析物的样品)、固定的样品(例如，福尔马林固定的、石蜡包埋的或FFPE样品)等。
在一些实施方案中，所述分析是多重的，即，对每种溶液(例如，样品)进行分析以使得通过反应检测系统针对至少2种目标分析物、至少3种目标分析物、至少4种目标分析物、至少5种目标分析物、至少10种目标分析物、至少15种目标分析物、至少20种目标分析物、至少25种目标分析物、至少30种目标分析物、至少35种目标分析物、至少40种目标分析物、至少45种目标分析物或至少50种目标分析物或更多种目标分析物检测来自信号发射实体的信号。
在一些实施方案中，所述方法包括使用模拟形状识别解码第一模拟代码和第二模拟代码以辨识第一微载体和第二微载体。在概念上，解码可涉及使(例如，溶液或样品中的)每个微载体的模拟代码成像，将每个图像与模拟代码库进行比较，并且将每个图像与来自所述库的图像进行匹配，从而明确地辨识所述代码。任选地，如本文所述，当使用包括定向指标(例如，不对称性)的微载体时，解码还可包括旋转每个图像以与特定定向对齐(例如部分地基于定向指标)的步骤。例如，如果定向指标包括间隙，则可旋转图像直到间隙到达预定位置或定向(例如，图像的0°位置)。
各种形状识别软件、工具和方法是本领域中已知的。此类API和工具的实例包括但不限于来自ReKognition的Research FaceSDK、OpenBR、Face和SceneRecognition、Betaface API以及各种ImageJ插件。在一些实施方案中，模拟形状识别可包括但不限于图像处理步骤，如前景提取、形状检测、阈值处理(thresholding)(例如，自动或手动图像阈值处理)等。
本领域的技术人员应理解，本文所述的方法和微载体可适用于各种成像装置，包括但不限于显微镜、酶标仪(plate reader)等。在一些实施方案中，解码模拟代码可包括通过使光穿过第一微载体和第二微载体的基本上透明的部分(例如，基本上透明的聚合物层)和/或周围溶液来照射所述第一微载体和第二微载体。然后光可能未能穿过或以较低强度或其他明显的差异穿过第一微载体和第二微载体的基本上不透明的部分(例如，基本上不透明的聚合物层)，以产生对应于第一微载体的第一模拟编码的光图案和对应于第二微载体的第二模拟编码的光图案。
如上文所述，任何类型的光学显微术可用于本公开的方法，包括但不限于以下中的一种或多种：明视野、暗视野、相差、微分干涉差(DIC)、诺马尔斯基干涉差(NIC)、诺马尔斯基、霍夫曼调制相差(HMC)或荧光显微术。在某些实施方案中，可使用亮视野显微术来解码模拟代码，并且可使用荧光显微术来检测分析物。
在一些实施方案中，解码模拟代码还可包括使第一模拟编码的光图案成像以产生第一模拟编码的图像，并且使第二模拟编码的光图案成像以产生第二模拟编码的图像。换言之，成像的光的图案可对应于微载体的基本上透明/基本上不透明的区域的图案，从而产生模拟代码的图像。这种成像可包括多个步骤，包括但不限于捕获图像、对图像进行阈值处理以及实现模拟代码的更准确、精确或稳健成像所需的任何其他图像处理步骤。
在一些实施方案中，解码模拟代码还可包括使用模拟形状识别来使第一模拟编码的图像与第一模拟代码匹配且使第二模拟编码的图像与第二模拟代码匹配。在一些实施方案中，可使图像与预定阈值内的模拟代码(例如，来自图像文件库的图像文件，其中每个图像文件对应于唯一的二维形状/模拟代码)匹配，所述预定阈值例如容许图像与示例模拟代码图像之间的预定量的偏差或不匹配。所述阈值可凭经验确定并且可自然地基于用于模拟代码的二维形状的特定类型以及所述潜在二维形状组之间的变化程度。
在一些实施方案中，所述方法包括检测结合至第一微载体的第一分析物的量和结合至第二微载体的第二分析物的量。可使用本领域中已知的任何合适的分析物检测技术。例如，在一些实施方案中，第一微载体和第二微载体可与一种或多种检测剂一起孵育。在一些实施方案中，所述一种或多种检测剂结合由第一微载体捕获的第一分析物和由第二微载体捕获的第二分析物。在一些实施方案中，所述方法还包括测量结合至第一微载体和第二微载体的检测剂的量。
在一些实施方案中，溶液(如生物样品)中的分析物可用能够在结合至捕获剂时发射可检测信号的检测剂(例如，信号发射实体)标记。在一些实施方案中，检测剂可以是基于比色的。在其他实施方案中，检测剂可以是基于荧光的，包括但不限于藻红蛋白、蓝色荧光蛋白、绿色荧光蛋白、黄色荧光蛋白、青色荧光蛋白及其衍生物。在其他实施方案中，检测剂可以是基于放射性同位素的，包括但不限于用32P、33P、22Na、36Cl、2H、3H、35S和123I标记的分子。在其他实施方案中，检测剂是基于光的，包括但不限于荧光素酶(例如，基于化学发光的)、辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶及其衍生物。在一些实施方案中，可在与微载体组合物接触之前用检测剂标记溶液中存在的生物分子或化学化合物。在其他实施方案中，可在与微载体组合物接触之后用检测剂标记溶液中存在的生物分子或化学化合物。在其他实施方案中，检测剂可偶联至特异性地结合目标分析物的分子或大分子结构，例如DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器和/或抗体片段。
在一些实施方案中，检测剂是荧光检测剂，并且结合至第一微载体和第二微载体的检测剂的量通过荧光显微术(例如，荧光显微镜或酶标仪)来测量。在其他实施方案中，检测剂是发光检测剂，并且结合至第一微载体和第二微载体的检测剂的量通过发光显微术(例如，发光显微镜或酶标仪)来测量。
在一些实施方案中，每种分析物/捕获剂可与特异性检测剂一起使用。作为非限制性实例，检测剂可以是与特异性地结合分析物的抗体偶联的检测剂(例如，荧光、发光、酶或其他检测剂；或如果分析物是配体-受体对的同源配体/受体，则检测剂可以是所述配体-受体对的配体或受体。所述技术在概念上类似于包括捕获和检测抗体的夹心ELISA或蛋白质微阵列(但是在本发明的情况中应注意，此实例中的试剂不严格限于抗体)。作为另一个非限制性实例，检测剂可以是偶联至目标蛋白质(如标记的目标分析物)的荧光或其他可检测的探针。例如，可使用反应来使检测剂偶联至目标溶液(例如样品)中的一种或多种蛋白质，然后将通过捕获剂捕获所述一种或多种蛋白质(在概念上类似于蛋白质微阵列的抗原捕获类型)。
在其他实施方案中，多种独特的分析物/捕获剂可与通用检测剂一起使用。作为非限制性实例，如果分析物是抗体，则检测剂可以是结合至抗体的Fc区的试剂；如果分析物是多核苷酸如DNA或RNA，则检测剂可以是偶联至寡核苷酸(例如，与分析物杂交的单链寡核苷酸)的荧光或其他可检测的探针。后一种情况在概念上类似于微阵列技术。
在一些实施方案中，检测步骤可包括一个或多个洗涤步骤，例如以减少污染物、除去非特异性地结合至捕获剂和/或微载体表面的任何物质等。在一些实施方案中，磁性分离步骤可用于洗涤含有本公开的磁性层或材料的微载体。在其他实施方案中，可使用本领域中已知的其他分离步骤。
在一些实施方案中，解码步骤可在检测步骤之后发生。在其他实施方案中，解码步骤可在检测步骤之前发生。在其他实施方案中，解码步骤可与检测步骤同时发生。
VI.试剂盒或制品
本文还提供含有本公开的多个微载体的试剂盒或制品。这些试剂盒或制品可尤其适用于进行多重测定，如本文描述的示例性多重测定(参见例如，上文部分V)。
在一些实施方案中，所述试剂盒或制品可包括本公开的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获第一分析物(例如，使用偶联至所述微载体的对第一分析物具有特异性的捕获剂)，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及本公开的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获第二分析物(例如，使用偶联至所述微载体的对第二分析物具有特异性的捕获剂)，其中用不同于所述第一模拟代码的第二模拟代码编码所述第二微载体。在一些实施方案中，所述第一分析物和第二分析物可以是不同的。在其他实施方案中，所述第一分析物和第二分析物可以是相同的，例如，第一微载体和第二微载体可冗余地识别同一分析物(这可以是有用的，例如出于质量控制目的)，或者它们可识别同一分析物的不同区域(例如，识别同一抗原的不同表位的抗体)。所述试剂盒或制品可包括本文所述的任何微载体(参见例如，上文的部分III和下文的实施例)或使用本文所述的方法(参见例如，上文的部分IV和下文的实施例)产生的任何微载体。
在一些实施方案中，所述试剂盒或制品还可包括本公开的一种或多种检测剂，所述检测剂用于检测结合至第一微载体的第一分析物的量和结合至第二微载体的第二分析物的量。在一些实施方案中，用于第一分析物的检测剂可与用于第二分析物的检测剂相同。在其他实施方案中，用于第一分析物的检测剂可与用于第二分析物的检测剂不同。
在一些实施方案中，所述试剂盒或制品还可包括有关使用所述试剂盒或制品来检测一种或多种分析物(例如第一和第二分析物)的说明书。这些说明书可以是针对例如在本文所述的任何方法中使用所述试剂盒或制品。
在一些实施方案中，所述试剂盒或制品还可包括一种或多种检测剂(例如，如上文所述)，连同适合用于将检测剂偶联至一种或多种分析物或用于将检测剂偶联至识别分析物的一种或多种大分子的任何说明书或试剂。所述试剂盒或制品还可包括用于在测定(例如，多重测定)中使用微载体的任何另外部件，包括但不限于板(例如，96孔或其他类似的微板)、培养皿、显微镜载玻片或其他合适的测定容器；非暂态计算机可读存储介质(例如，包括用于模拟形状或代码识别的软件和/或其他指令)；洗涤剂；缓冲剂；板密封剂；混合容器；稀释剂或储存溶液等。
实施例
通过参照以下实施例，将更全面地理解本发明。然而，其不应解释为限制本发明的范围。应该理解本文所描述的实施例和实施方案仅出于说明目的，并且将建议本领域技术人员根据它们进行各种修改或变化，并且它们被包括在本申请的精神和权限以及随附权利要求书的范围之内。
现在将注意力转向用于多重测定(例如，分析物检测)的微载体及其产生方法。以下实施例说明用于分析物检测的模拟编码的微载体的示例性实施方案，所述微载体可尤其用于本文所述的方法、测定和试剂盒或制品。应当注意，这些示例性实施方案决不意图是限制性的，而是被提供来说明本文所阐述的一些方面和特征。
实施例1：具有二维模拟代码和均匀形状的编码的微载体
如上所述，由于大量潜在唯一标识符和减少的识别误差，所以模拟编码的微载体对于多重测定是非常有利的。此实施例描述用二维形状编码的各种类型的微载体，所述二维形状可用作用于辨识的模拟代码。应理解，本公开的编码的微载体可包括呈任何组合的以下阐述的一些或所有任选特征。
图1A和1B示出示例性微载体100的两个视图。微载体100是直径大约50μm和厚度10μm的圆形盘。图1A提供在所述盘的圆形面处观察的微载体100的视图，而图1B示出微载体100的与图1A中所示的表面正交的侧视图。示出微载体100的两个部件。第一，基本上透明的聚合物层102提供微载体的本体。层102可例如使用诸如SU-8的聚合物来产生，如上所述。
基本上不透明的聚合物层104被固定至层102的表面。尽管图1B中所示的微载体100的截面示出层104的不连续视图，但图1A中所示的视图示出层104的形状像具有多个齿的圆形齿轮。这些齿轮齿的形状、数量、大小和间距构成二维形状，并且齿轮齿的这些方面中的一个或多个可进行修改以便产生用于模拟编码的多个二维形状。有利地，层104的齿轮齿的外侧边缘配合在层102的周边内。这允许多种模拟代码，每种模拟代码表示用于一种微载体种类的唯一标识符，同时跨多种微载体种类维持均匀的总体形状。换言之，多种种类的群体内的每种微载体种类可具有不同的二维齿轮形状(即，模拟代码)，但每个微载体将具有相同的周边，从而产生物理性质(例如，大小、形状、在溶液中的行为等)的更大均匀性。层104可例如使用与染料混合的诸如SU-8的聚合物或使用黑色基质抗蚀剂来产生，如上所述。
层104围绕层102的中心部分106。用于捕获分析物的捕获剂偶联至层102的一个或两个表面(即，上/下表面)上的至少中心部分106。有利地，这允许中心部分106在没有由层104产生的任何干扰可能性的情况下成像。
图1C和1D示出用于分析物检测的使用微载体100的示例性测定。图1C示出微载体100可包括在至少中心部分106中偶联至一个或多个表面的捕获剂108。使微载体100与含有分析物110的溶液接触，所述分析物被捕获剂108捕获。如上所述，各种捕获剂可用于捕获从小分子、核酸和蛋白质(例如抗体)到细胞器、病毒和细胞的不同类型的分析物。图1C示出捕获分析物110的单一微载体种类(即，微载体100)，但在多重测定中使用多种微载体种类，每种种类具有识别特定分析物的特定捕获剂。
图1D示出用于“读取”微载体100的示例性方法。所述方法包括可同时或分别完成的两个步骤。首先，检测捕获剂108对分析物110的捕获。在图1D中所示的实施例中，检测剂114结合至分析物110。未被偶联至微载体100的捕获剂捕获的分析物可在检测之前被洗掉，以使得仅检测结合至微载体100的分析物。检测剂114还包括用于检测的试剂。作为一个实施例，检测剂114可包括荧光团，当由所述荧光团的激发光谱内的波长下的光116激发时，所述荧光团发射光118(例如，光子)。光118可通过任何合适的检测方式检测，如荧光显微镜、酶标仪等。
此外，读取微载体100的唯一标识符。在图1D中所示的实施例中，光112用于照射含有微载体100的场(在一些实施方案中，光112可具有与光116和118不同的波长)。当光112照射含有微载体100的场时，所述光穿过基本上透明的聚合物层102，但是被基本上不透明的聚合物层104阻挡，如图1D中所示。这产生可例如通过光学显微术(例如，使用微分干涉差或DIC显微术)成像的光图案。所述光图案基于微载体100的二维形状(即，模拟代码)。标准图像识别技术可用于解码由微载体100的图像表示的模拟代码。
分析物检测步骤和标识符成像步骤可以任何顺序发生或同时发生。有利地，图1D中所示的两个检测步骤可在一个成像装置上完成。作为一个实施例，能够进行荧光和光学(例如，明视野)显微术的显微镜可用于定量结合至微载体100的分析物110的量(例如，如通过检测剂114所检测)并且使由层102和104产生的模拟代码成像。这允许具有更少设备要求的更有效的测定方法。
现在转到图2A和2B，示出另一种示例性微载体200。与微载体100类似，微载体200包括基本上透明的聚合物层202和基本上不透明的聚合物层204。此外，微载体200包括磁性层206。如图2A中所示，磁性层206可被成形为在中心部分208与基本上不透明的层204之间的环。
图2B示出磁性层206可被嵌入在层202内。层202还可包括多于一个层，以使得磁性层206被夹在两个基本上透明的聚合物层之间(例如，如图2B中)。或者，磁性层206可被固定至层202的与层204相同的表面，或者磁性层206可被固定至层202的与层204相对的表面。在一些实施方案中，磁性层206可包括镍。
磁性层206将磁性性质赋予到微载体200上，其有利地可用于许多应用。例如，微载体200可在洗涤步骤期间通过磁吸引固定至表面，从而允许有效洗涤而不损失或以其他方式破坏所述微载体。
除了其磁性性质外，层206也是基本上不透明的。当如图1D中所示(例如，使用光112)成像时，层206将部分地或完全地阻挡透射光，从而产生用于成像的图案。如图2A中所示，层206也是不对称的-在此实施例中，其包括间隙210。这种不对称性产生可(例如)如图1D中所示使用光112成像的定向指标。有利地，可在图像识别期间利用定向指标来使由成像层204产生的二维形状在统一定向上取向，以实现更容易的模拟代码识别。这允许解码以任何定向成像的微载体。
图3示出使用图1A-2B中所示的齿轮形状可能的大量潜在模拟代码。图3示出示例性编码方案，其中标记多个形状变化点，例如，在示例性微载体300上的位置302、304、306、308、310、312、314、316、318、320、322、324、326和328处。即使使用简单的“填充或未填充”方案，基于使用14个形状变化点，多达214个唯一代码也是可能的。这种方案对于制造和用于产生对于图像识别分析来说容易区分的二维形状两者均是方便的。然而，由于使用模拟编码，所以使用多于2种可能性(例如，在如图3中标记的每个形状变化点处)的更复杂方案是可能的，从而成指数地扩展唯一标识符的数量。例如，多个齿轮齿形状和/或齿轮齿的多个大小是可能的。如图1A-3中所示的二维齿轮形状有助于广泛范围的唯一模拟代码，同时为分析物检测提供较大中心部分(例如，中心部分106和208)。
图4A示出图3中所示的编码方案的三个示例性实施方案：微载体400、402和404。微载体400、402和404的唯一代码是使用图3的简单“填充或未填充”方案产生的。图4B示出代码(cod)的10个示例性实施方案，尤其是就形状的数量(例如，与代码ZN_10中的七个不同形状相比，代码ZN_3中的两个不同形状)和/或形状的大小(例如，代码ZN_2中的大、小和中等大小的形状)而言。重要的是，如上所述，使用模拟图像识别可获得更复杂的编码方案，从而极大地扩展潜在唯一代码的数量。
现在转到图5A和5B，示出另一种示例性微载体500。与微载体200类似，微载体500包括基本上透明的聚合物层502、基本上不透明的聚合物层504、磁性层506和中心部分508。此外，微载体500具有包括柱510的四个柱，所述柱可具有从层502的表面延伸的任何形状。如图5A中所示，这些柱可与磁性层506对齐排列，从而防止干扰中心部分508中的分析物检测或者读取层504的二维形状(即，模拟代码)的任何可能性。图5B示出这些柱可从微载体500的上表面和下表面延伸。柱510可例如使用与层502相同的基本上透明的聚合物制成(示例性生产方法在下文中描述)。有利地，诸如柱510的一个或多个柱可用于例如通过光学接触粘合来防止微载体与彼此和/或容器(例如，多孔板中的孔的侧面)粘附。
实施例2：具有在微载体形状中编码的二维模拟代码的微载体
前面的实施例示出微载体的多个示例性实施方案，其中通过固定至透明聚合物层的不透明层提供模拟代码。这例如在允许不同种类的微载体之间的更大均匀性(即，各自具有由透明聚合物层提供的相同周边形状)方面是有利的。
然而，出于其他原因，可能有利的是使用微载体本身的周边作为用于模拟编码的二维形状。例如，如果模拟代码由微载体本身的形状提供，则仅需要一个层，从而简化制造过程。此外，使微载体的周边成形可通过高度精确的制造技术来实现，从而允许高度可再现的形状以用于更精确的图像识别。
图6A和6B示出这种类型的示例性微载体600。微载体600是直径大约80μm和高度15μm的齿轮状盘，包括任选的柱元件(类似于如上所述的柱510)。微载体600由单个不透明的聚合物层602制成，而不是分开的透明聚合物层和不透明聚合物层。微载体600可如图1D中所示成像，但是其模拟代码基于整个微载体形状(例如，不透明聚合物层的周边)成像。微载体600的一个或两个表面可用于偶联如上所述的捕获剂，并且可使用中心部分或整个表面。
图6C示出微载体600的齿轮齿604的尺寸。如所示，在此实施方案中，齿轮齿604是4μm宽并且与相邻齿轮齿606间隔4μm。由于微载体600的二维形状是模拟编码的，所以相邻齿轮齿之间的周边可以是可变的，从而允许多种齿轮齿形状。例如，齿轮齿604分别相对于紧邻左边或右边的相邻周边区段在高度上延伸4或6.5μm。
图7示出这种类型的微载体的另一个实施方案，微载体700。类似于微载体600，微载体700由不透明的聚合物层702制成。此外，微载体包括磁性层704。磁性层704可被固定至微载体700的表面中的一个，或它可嵌入在微载体700内(例如，在两个不透明的聚合物层之间)。磁性层704可例如通过沉积镍而产生。如上所述，磁性层允许另外的功能，如用于在磁性附接至另一表面同时洗涤微载体700的选择。
现在转到图8A，示出另一种示例性微载体800。与微载体700类似，微载体800包括不透明的聚合物层802(以及任选地，诸如层704的磁性层)。此外，微载体800包括起始位置804，其具有与微载体800的周边的其余部分不同的形状。起始位置804可用作用于图像识别的定向指标，如上文关于图2A中所示的间隙210所描述。
图8B示出可使用的编码方案。图8B示出微载体810，与微载体800类似，其包括不透明的聚合物层812和起始位置814(以及任选地，诸如层704的磁性层)。在所述方案中，标记围绕齿轮的潜在形状变化点，例如，在位置820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842和844处。如图8B中所示，虽然仅两种潜在形状可用于位置820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842和844，但此实施方案允许多达213个唯一代码。此外，如上所述，使用模拟编码通过允许在围绕周边的任何或所有所指示位置处(例如，在如图8B中标记的每个形状变化点处)使用多于两种潜在形状而极大地扩展了此数量。
图9A-9C示出微载体900中的另一潜在实施方案。与微载体800类似，微载体900是包括不透明的聚合物层902和起始位置904(以及任选地，诸如层704的磁性层)的齿轮形状的微载体。此外，微载体900可具有固定至微载体900的一个或两个表面的一个或多个柱(例如，柱906)。如图9B中的截面所示，柱906从层902的表面延伸。有利地，柱906有助于降低光学接触粘合的可能性(如上文参考柱510所描述)。
图9C示出柱906的尺寸。在此实施例中，柱906是高度3μm和直径3μm的圆柱体，但是如上所述，此类柱决不限于圆柱体形状。在一些实施方案中，柱906由磁性材料(如镍)制成。这允许柱906另外用作用于微载体900的磁性操纵的磁性元件，如上所述。
实施例3：产生具有在微载体形状中编码的二维模拟代码的微载体的方法
已经在前述实施例中描述了多种类型的微载体的示例性实施方案，现在关注产生微载体的方法。如上所述，取决于所需的构造和/或任选的特征，本公开的微载体可由一个、两个或更多个组成层制成。
图10中所示的过程1000示出用于制造单层微载体的示例性工作流程，所述微载体如以上实施例2中所描述的那些。在框1002处，在基底1004上构造牺牲层1006。在一些实施方案中，基底1004可以是玻璃基底。在框1010处，在牺牲层1006上沉积层1012。在一些实施方案中，层1012是不透明的聚合物层。在框1020处，使用光刻来将层1012的周边成形为齿轮形状(如上所述)以产生齿轮状层1022。在框1030处，将整个结构(即，层1022、牺牲层1006和基底1004)浸入溶剂中。这种溶剂处理使牺牲层1006溶解并且从基底1004释放齿轮状层1022，从而产生微载体1032。在一些实施方案中，可例如通过将捕获剂偶联至一个或两个表面来进一步修改微载体1032。
如以上实施例2中所描述，齿轮状微载体可包括任选的元件，如磁性部件(例如，柱和/或磁性层)。图11A和11B中所示的过程1100示出用于制造具有一个或多个磁性部件的齿轮形状的微载体的示例性工作流程。
如图11A中所示，在框1102处，在基底1104上构造牺牲层1106。在一些实施方案中，基底1104可以是玻璃基底。在框1110处，在牺牲层1106上沉积磁性层1112。在一些实施方案中，磁性层1112包括镍。在框1120处，通过光刻将磁性层1112成形为成形的磁性层1122。成形的磁性层1122可采取任何所需的形状，例如，它可被成形为一个或多个柱，如图9A中用柱906所示。
如图11B中所示，在框1130处，在成形的磁性层1122和牺牲层1106上沉积基本上不透明的聚合物层1132。在框1140处，通过光刻将层1132的周边成形为基本上不透明的齿轮状层1142(如图6A-9A中所示的齿轮形状之一)。在框1150处，将整个结构(即，层1142、成形的磁性层1122、牺牲层1106和基底1104)浸入溶剂中。这种溶剂处理使牺牲层1106溶解并且从基底1104释放齿轮状层1142和成形的磁性层1122，从而产生微载体1152。在一些实施方案中，可例如通过将捕获剂偶联至一个或两个表面来进一步修改微载体1152。
实施例4：产生具有二维模拟代码和均匀形状的编码的微载体的方法
现在关注产生具有一个或多个基本上透明的聚合物层和一个或多个基本上不透明的聚合物层的编码的微载体的方法，所述微载体如实施例1中描述的那些。图12A-12E示出过程1200，其是用于制造具有基本上透明的聚合物层、基本上不透明的聚合物层(其二维形状构成模拟代码)和一个或多个柱的微载体的示例性工作流程。
以图12A开始，在框1202处，将牺牲层1206沉积(例如，通过旋涂)到基底1204上。在一些实施方案中，基底1204可以是玻璃基底。在框1208处，施加掩模1210，并且用UV光暴露牺牲层1206。通过掩模1210施加UV光，从而允许UV光区段1212和1214穿过并处理牺牲层1206。在框1216处，在通过标准光刻显影使结构显影之后，由于UV处理的掩蔽，牺牲层1206被成形为成形的牺牲层1218。
过程1200在框1220(图12B)处继续，其中用基本上透明的聚合物填充成形的牺牲层1218中的掩蔽的孔，从而产生柱1222和1224。在框1226处，在柱1222和1224以及成形的牺牲层1218上沉积基本上透明的聚合物层1228。
过程1200在框1230(图12C)处继续，其中在层1228上沉积磁性层1232。在一些实施方案中，磁性层1232包括镍。在一些实施方案中，磁性层1232通过溅射沉积。在框1234处，在磁性层1232上沉积蚀刻阻挡层，如由蚀刻块1236和1238表示。在框1240处，磁性层1232的未阻挡区段被蚀刻掉，从而产生成形的磁性层1242。在一些实施方案中，成形的磁性层1242可被成形为围绕层1228(参见例如，图2A中的层206)的中心部分的环形状(具有用于指示定向的任选不对称性)。在框1244处，移除蚀刻阻挡层(如由蚀刻块1236和1238表示)。
过程1200在框1246(图12D)处继续，其中在层1228和1242上沉积基本上透明的聚合物层1248(从而填充通过蚀刻阻挡产生的层1242中的任何孔)。在框1250，通过光刻在层1248的顶部上沉积且成形基本上不透明的层1252。在一些实施方案中，层1252被成形为在围绕磁性层1242的环中具有一个或多个齿轮齿(参见例如，关于图2A的层202和206以及中心部分208的层204)。
过程1200在框1254(图12E)处继续，其中通过光刻在层1248的顶部上成形柱1256和1258。在一些实施方案中，柱1256和1258由基本上透明的聚合物制成。在一些实施方案中，如图5A和5B中所示来定位所述柱。在框1260处，将基底1204切割成具有相同形状的一个或多个微载体(即，尽管为了解释的简洁性，在图12A-12E中仅描绘了一个微载体，但是在过程1200中可在基底1204上构造多于1个微载体)。也在框1260处，将整个结构(即，包括1204、1218、1222、1224、1228、1242、1248、1252、1256和1258)浸入溶剂中。这种溶剂处理使牺牲层1218溶解并且从基底1204释放微载体1262。在一些实施方案中，可例如通过将捕获剂偶联至一个或两个表面来进一步修改微载体1262。
图13A-13C示出过程1300，其是用于产生不同类型的多层微载体的示例性工作流程。以图13A开始，在框1302处，在基底层1304上沉积牺牲层1306。在一些实施方案中，基底1304是玻璃基底。在框1308处，在牺牲层1306上沉积基本上透明的层1310。在框1312处，在层1310上沉积磁性层1314。在一些实施方案中，磁性层1314包括镍。
过程1300在框1316(图13B)处继续，其中将磁性层1314限定为成形的磁性层1318。在一些实施方案中，成形的磁性层1318被限定为围绕层1310(参见例如，图2A中的层206)的中心部分的环形状(具有用于指示定向的任选不对称性)。在框1320处，在层1318和1310上沉积基本上透明的层1322，从而填充通过限定成形的层1318产生的任何孔中。在框1324处，在层1322上沉积基本上不透明的聚合物层1326。
过程1300在框1328(图13C)处继续，其中基本上不透明的聚合物层1326通过光刻成形为齿轮形状的基本上不透明的聚合物层1330。在一些实施方案中，层1330被成形为在围绕成形的磁性层1318(参见例如，关于图2A的层202和206以及中心部分208的层204)的环中具有一个或多个齿轮齿。在框1332处，将整个结构(即，包括1304、1306、1310、1318、1322和1330)浸入溶剂中。这种溶剂处理使牺牲层1306溶解并且从基底1304释放微载体1334。在一些实施方案中，可例如通过将捕获剂偶联至一个或两个表面来进一步修改微载体1334。
尽管为了理解清楚的目的已经通过说明和实施例详细地描述了前述发明，但是所述描述和实施例不应被解释为限制本发明的范围。本文所引用的所有专利和科学文献的公开内容均明确地以引用的方式整体并入。
Claims (108)
1.一种编码的微载体，其包括：
(a)基本上透明的聚合物层，所述聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；
(b)基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层被固定至所述基本上透明的聚合物层的所述第一表面，并且包围所述基本上透明的聚合物层的中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状；以及
(c)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上透明的聚合物层的至少所述中心部分中偶联至所述基本上透明的聚合物层的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个。
2.如权利要求1所述的微载体，其还包括：
(d)基本上不透明的磁性层，所述磁性层在所述基本上不透明的聚合物层与所述基本上透明的聚合物层的所述中心部分之间包围所述基本上透明的聚合物层的所述中心部分，其中所述基本上不透明的磁性层被固定至所述基本上透明的聚合物层的所述第一表面或所述第二表面。
3.如权利要求1所述的微载体，其还包括：
(e)与所述第一基本上透明的聚合物层对齐的第二基本上透明的聚合物层，所述第二基本上透明的聚合物层具有与所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分对齐的中心部分，其中所述第二基本上透明的聚合物层被固定至所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面并且不延伸超出所述第一基本上透明的聚合物层的所述二维形状；以及
(f)基本上不透明的磁性层，所述磁性层在所述基本上不透明的聚合物层与所述基本上透明的聚合物层的所述中心部分之间包围所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分，其中所述基本上不透明的磁性层被固定在所述第一基本上透明的聚合物层与所述第二基本上透明的聚合物层之间。
4.如权利要求1-3中任一项所述的微载体，其还包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的所述模拟代码的定向指标。
5.如权利要求4所述的微载体，其中所述定向指标包括所述基本上不透明的磁性层的不对称性。
6.如权利要求2-5中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的磁性层包括镍。
7.如权利要求2-6中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的磁性层的厚度介于约50nm与约10μm之间。
8.如权利要求7所述的微载体，其中所述基本上不透明的磁性层的厚度是约0.1μm。
9.如权利要求1-8中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。
10.如权利要求9所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
11.如权利要求9或权利要求10所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
12.如权利要求9-11中任一项所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。
13.如权利要求1-12中任一项所述的微载体，其还包括：
(g)从所述第一基本上透明的聚合物层的所述第一表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱不在所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分内；和/或
(h)从所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面或所述第二基本上透明的聚合物层的未固定至所述第一基本上透明的聚合物层的表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱不在所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的所述中心部分内。
14.如权利要求1-13中任一项所述的微载体，其中所述微载体是基本上圆形的盘。
15.如权利要求1-14中任一项所述的微载体，其中所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。
16.如权利要求15所述的微载体，其中所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的所述表面积的约25％。
17.如权利要求1-15中任一项所述的微载体，其中所述微载体的直径小于约200μm。
18.如权利要求17所述的微载体，其中所述微载体的直径是约50μm。
19.如权利要求1-18中任一项所述的微载体，其中所述微载体的厚度小于约50μm。
20.如权利要求19所述的微载体，其中所述微载体的厚度是约10μm。
21.如权利要求1-20中任一项所述的微载体，其中所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
22.如权利要求1-21中任一项所述的微载体，其中用于捕获所述分析物的所述捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
23.如权利要求1-22中任一项所述的微载体，其中所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的所述基本上透明的聚合物包括环氧基聚合物。
24.如权利要求23所述的微载体，其中所述环氧基聚合物是SU-8。
25.一种编码的微载体，其包括：
(a)基本上不透明的聚合物层，所述聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述基本上不透明的聚合物层的轮廓包括表示模拟代码的二维形状；以及
(b)用于捕获分析物的捕获剂，其中所述捕获剂在所述基本上不透明的聚合物层的至少中心部分中偶联至所述基本上不透明的聚合物层的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个。
26.如权利要求25所述的微载体，其还包括：
(c)从所述基本上不透明的聚合物层的所述第一表面和/或所述第二表面突出的一个或多个柱，其中所述一个或多个柱包含磁性材料。
27.如权利要求26所述的微载体，其中所述一个或多个柱的高度介于约1μm与约10μm之间。
28.如权利要求26或权利要求27所述的微载体，其中所述一个或多个柱的直径介于约1μm与约10μm之间。
29.如权利要求25-28中任一项所述的微载体，其还包括：
(d)包含磁性材料的磁性层，所述磁性层固定至所述基本上不透明的聚合物层的所述第二表面，其中所述磁性层不延伸超出所述基本上不透明的聚合物层的所述中心部分，并且其中所述捕获剂偶联至所述基本上不透明的聚合物层的至少所述第一表面。
30.如权利要求29所述的微载体，其还包括：
(e)与所述第一基本上不透明的聚合物层对齐的第二基本上不透明的聚合物层，其中所述第二基本上不透明的聚合物层被固定至所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面并且不延伸超出所述第一基本上透明的聚合物层的所述轮廓，并且其中所述磁性层被固定在所述第一基本上透明的聚合物层与所述第二基本上透明的聚合物层之间。
31.如权利要求26-30中任一项所述的微载体，其中所述磁性材料包括镍。
32.如权利要求25-30中任一项所述的微载体，其还包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的所述模拟代码的定向指标。
33.如权利要求32所述的微载体，其中所述定向指标包括所述基本上不透明的聚合物层的所述轮廓的不对称性。
34.如权利要求25-33中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述轮廓包括二维齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。
35.如权利要求34所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
36.如权利要求34或权利要求35所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
37.如权利要求34-36中任一项所述的微载体，其中所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。
38.如权利要求25-37中任一项所述的微载体，其中所述微载体是基本上圆形的盘。
39.如权利要求25-38中任一项所述的微载体，其中所述第一基本上不透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上不透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。
40.如权利要求39所述的微载体，其中所述第一基本上不透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上不透明的聚合物层的所述表面积的约25％。
41.如权利要求25-40中任一项所述的微载体，其中所述微载体的直径小于约200μm。
42.如权利要求41所述的微载体，其中所述微载体的直径是约60μm。
43.如权利要求25-42中任一项所述的微载体，其中所述微载体的厚度小于约50μm。
44.如权利要求43所述的微载体，其中所述微载体的厚度是约10μm。
45.如权利要求25-44中任一项所述的微载体，其中所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
46.如权利要求25-45中任一项所述的微载体，其中用于捕获所述分析物的所述捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
47.如权利要求25-46中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的聚合物包括环氧基聚合物。
48.如权利要求25-46中任一项所述的微载体，其中所述基本上不透明的聚合物包括黑色基质抗蚀剂。
49.一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：
(a)沉积基本上透明的聚合物层，其中所述基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行；
(b)在所述基本上透明的聚合物层的所述第一表面上沉积基本上不透明的磁性层；
(c)蚀刻所述基本上不透明的磁性层以除去所述基本上不透明的磁性层的沉积在所述基本上透明的聚合物层的中心部分上的部分；
(d)在所述基本上不透明的磁性层上沉积第二基本上透明的聚合物层，其中所述第二基本上透明的聚合物层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述基本上不透明的磁性层，并且其中所述第二基本上透明的聚合物层与所述第一基本上透明的聚合物层对齐并且具有与所述基本上透明的聚合物层的所述中心部分对齐的中心部分；以及
(e)在所述第二基本上透明的聚合物层的所述第一表面上沉积基本上不透明的聚合物层，其中所述基本上不透明的聚合物层包围所述第一基本上透明的聚合物层和所述第二基本上透明的聚合物层的所述中心部分，并且其中所述基本上不透明的聚合物层包括表示模拟代码的二维形状。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述基本上不透明的磁性层通过湿式蚀刻来蚀刻。
51.如权利要求49或权利要求50所述的方法，其中所述基本上不透明的磁性层包括镍。
52.如权利要求49-51中任一项所述的方法，其中所述基本上不透明的磁性层的厚度介于约50nm与约10μm之间。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述基本上不透明的磁性层的厚度小于约0.1μm。
54.如权利要求49-53中任一项所述的方法，其中所述基本上不透明的磁性层包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的所述模拟代码的不对称性。
55.如权利要求49-54中任一项所述的方法，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述二维形状通过光刻来产生。
56.如权利要求49-55中任一项所述的方法，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
58.如权利要求56或权利要求57所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
59.如权利要求56-58中任一项所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。
60.如权利要求49-59中任一项所述的方法，其还包括：
(f)在步骤(a)之前，在基底上沉积牺牲层；
(g)使用光刻在所述牺牲层中产生一个或多个柱状孔；
(h)在所述牺牲层中的所述一个或多个柱状孔中沉积第三基本上透明的聚合物层，其中在步骤(a)中将所述第一基本上透明的聚合物层沉积在所述第三基本上透明的聚合物层和所述牺牲层的顶部上；
(i)在步骤(e)之后，在所述第二基本上透明的聚合物层的所述第一表面上在未被所述基本上不透明的聚合物层覆盖的部分处使用光刻沉积一个或多个包含所述基本上透明的聚合物的柱；
(j)将所述牺牲层溶解于溶剂中；以及
(k)除去所述基底。
61.如权利要求49-59中任一项所述的方法，其还包括：
(f)在步骤(a)之前，在基底上沉积牺牲层；
(g)作为步骤(a)的一部分，在所述牺牲层上沉积所述基本上透明的聚合物层；
(h)在步骤(e)之后，将所述牺牲层溶解于溶剂中；以及
(i)除去所述基底。
62.如权利要求49-61中任一项所述的方法，其中所述编码的微载体是基本上圆形的盘。
63.如权利要求49-62中任一项所述的方法，其中所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的表面积的介于约5％与约90％之间。
64.如权利要求63所述的方法，其中所述第一基本上透明的聚合物层的所述中心部分占所述第一基本上透明的聚合物层的所述表面积的约25％。
65.如权利要求49-64中任一项所述的方法，其中所述编码的微载体的直径小于约200μm。
66.如权利要求65所述的方法，其中所述编码的微载体的直径是约50μm。
67.如权利要求49-66中任一项所述的方法，其中所述编码的微载体的厚度小于约50μm。
68.如权利要求67所述的方法，其中所述编码的微载体的厚度是约10μm。
69.如权利要求49-68中任一项所述的方法，其还包括：
(f)将用于捕获分析物的捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的所述第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面中的至少一个。
70.如权利要求69所述的方法，其中所述第一基本上透明的聚合物层或所述第二基本上透明的聚合物层的所述基本上透明的聚合物包括环氧化物，并且其中偶联所述捕获剂包括：
(i)使所述第一基本上透明的聚合物层和/或所述第二基本上透明的聚合物层的所述基本上透明的聚合物与光致产酸剂和光反应以产生交联聚合物，其中所述光具有激活所述光致产酸剂的波长；以及
(ii)使所述交联聚合物的所述环氧化物与包含胺和羧基的化合物反应，其中所述化合物的所述胺与所述环氧化物反应以形成化合物偶联的交联聚合物；以及
(iii)使所述化合物偶联的交联聚合物的所述羧基与所述捕获剂反应以将所述捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的所述第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面中的至少一个。
71.如权利要求70所述的方法，其中所述化合物偶联的交联聚合物的所述羧基与所述捕获剂的伯胺反应。
72.如权利要求70或权利要求71所述的方法，其中所述第一基本上透明的聚合物层和/或所述第二基本上透明的聚合物层的所述基本上透明的聚合物包括SU-8。
73.如权利要求49-72中任一项所述的方法，其中所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
74.如权利要求49-73中任一项所述的方法，其中用于捕获所述分析物的所述捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
75.一种编码的微载体，其通过如权利要求49-74中任一项所述的方法产生。
76.一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：
(a)在基底上沉积牺牲层；
(b)在所述牺牲层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述牺牲层；
(c)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的所述轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；
(d)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及
(e)除去所述基底。
77.一种制备编码的微载体的方法，所述方法包括：
(a)在基底上沉积牺牲层；
(b)在所述牺牲层上沉积包含磁性材料的磁性层；
(c)在所述磁性层上沉积基本上不透明的聚合物层，所述基本上不透明的聚合物层具有轮廓、第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此平行，其中所述第二表面被固定至所述磁性层；
(d)通过光刻使所述基本上不透明的聚合物层的所述轮廓成形，其中所述轮廓被成形为表示模拟代码的二维形状；
(e)将所述牺牲聚合物层溶解于溶剂中；以及
(f)除去所述基底。
78.如权利要求77所述的方法，其还包括：
(g)在步骤(b)之后且在步骤(c)之前，通过光刻使所述磁性层成形。
79.如权利要求77或78所述的方法其中所述磁性材料包括镍。
80.如权利要求76-79中任一项所述的方法，其中所述微载体包括用于定向所述基本上不透明的聚合物层的所述模拟代码的定向指标。
81.如权利要求80所述的方法，其中所述定向指标包括所述基本上不透明的聚合物层的所述轮廓的不对称性。
82.如权利要求76-81中任一项所述的方法，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述二维形状包括齿轮形状，所述齿轮形状包括多个齿轮齿，并且其中所述模拟代码由一个或多个选自由以下组成的组的方面表示：所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的高度、所述多个齿轮齿中的一个或多个齿轮齿的宽度、所述多个齿轮齿中的齿轮齿数量以及所述多个齿轮齿内的一个或多个齿轮齿的布置。
83.如权利要求82所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括宽度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
84.如权利要求82或权利要求83所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括高度介于约1μm与约10μm之间的一个或多个齿轮齿。
85.如权利要求82-84中任一项所述的方法，其中所述多个齿轮齿包括间隔介于约1μm与约10μm之间的两个或更多个齿轮齿。
86.如权利要求76-85中任一项所述的方法，其中所述微载体是基本上圆形的盘。
87.如权利要求86所述的方法，其中所述微载体的直径小于约200μm。
88.如权利要求87所述的方法，其中所述微载体的直径是约60μm。
89.如权利要求76-88中任一项所述的方法，其中所述微载体的厚度小于约30μm。
90.如权利要求89所述的方法，其中所述微载体的厚度是约10μm。
91.如权利要求76-90中任一项所述的方法，其还包括：
(h)将用于捕获分析物的捕获剂偶联至所述基本上不透明的聚合物层的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个。
92.如权利要求91所述的方法，其中所述基本上不透明的聚合物层的所述基本上不透明的聚合物包括环氧化物，并且其中偶联所述捕获剂包括：
(i)使所述基本上不透明的聚合物层的所述基本上不透明的聚合物与光致产酸剂和光反应以产生交联聚合物，其中所述光具有激活所述光致产酸剂的波长；以及
(ii)使所述交联聚合物的所述环氧化物与包含胺和羧基的化合物反应，其中所述化合物的所述胺与所述环氧化物反应以形成化合物偶联的交联聚合物；以及
(iii)使所述化合物偶联的交联聚合物的所述羧基与所述捕获剂反应以将所述捕获剂在至少所述中心部分中偶联至所述第二基本上透明的聚合物层的所述第一表面和所述第一基本上透明的聚合物层的所述第二表面中的至少一个。
93.如权利要求91或权利要求92所述的方法，其中所述分析物选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
94.如权利要求91-93中任一项所述的方法，其中用于捕获所述分析物的所述捕获剂选自由以下组成的组：DNA分子、DNA类似物分子、RNA分子、RNA类似物分子、多核苷酸、蛋白质、酶、脂质、磷脂、碳水化合物部分、多糖、抗原、病毒、细胞、抗体、小分子、细菌细胞、细胞器以及抗体片段。
95.一种编码的微载体，其通过如权利要求76-94中任一项所述的方法产生。
96.一种检测溶液中的两种或更多种分析物的方法，所述方法包括：
(a)使包含第一分析物和第二分析物的溶液与多个微载体接触，其中所述多个微载体至少包括：
(i)根据权利要求1-48、75和95中任一项所述的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获所述第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及
(ii)根据权利要求1-48、75和95中任一项所述的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获所述第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码；
(b)使用模拟形状识别解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码以辨识所述第一微载体和所述第二微载体；以及
(c)检测结合至所述第一微载体的所述第一分析物的量和结合至所述第二微载体的所述第二分析物的量。
97.如权利要求96所述的方法，步骤(b)在步骤(c)之前发生。
98.如权利要求96所述的方法，步骤(c)在步骤(b)之前发生。
99.如权利要求96所述的方法，步骤(b)与步骤(c)同时发生。
100.如权利要求96-99中任一项所述的方法，其中解码所述第一模拟代码和所述第二模拟代码包括：
(i)通过使光穿过所述第一微载体和所述第二微载体的所述基本上透明的部分和/或所述周围溶液来照射所述第一微载体和所述第二微载体，其中所述光未能穿过所述第一微载体和所述第二微载体的所述基本上不透明的部分以产生对应于所述第一微载体的第一模拟编码的光图案和对应于所述第二微载体的第二模拟编码的光图案；
(ii)使所述第一模拟编码的光图案成像以产生第一模拟编码的图像并且使所述第二模拟编码的光图案成像以产生第二模拟编码的图像；以及
(iii)使用模拟形状识别来使所述第一模拟编码的图像与所述第一模拟代码匹配且使所述第二模拟编码的图像与所述第二模拟代码匹配。
101.如权利要求96-100中任一项所述的方法，其中检测结合至所述第一微载体的所述第一分析物的所述量和结合至所述第二微载体的所述第二分析物的所述量包括：
(i)在步骤(a)之后，将所述第一微载体和所述第二微载体与检测剂一起孵育，其中所述检测剂结合由所述第一微载体捕获的所述第一分析物和由所述第二微载体捕获的所述第二分析物；以及
(ii)测量结合至所述第一微载体和所述第二微载体的检测剂的所述量。
102.如权利要求101所述的方法，其中所述检测剂是荧光检测剂，并且其中结合至所述第一微载体和所述第二微载体的所述检测剂的所述量通过荧光显微术来测量。
103.如权利要求101所述的方法，其中所述检测剂是发光检测剂，并且其中结合至所述第一微载体和所述第二微载体的所述检测剂的所述量通过发光显微术来测量。
104.如权利要求96-103中任一项所述的方法，其中所述溶液包含生物样品。
105.如权利要求104所述的方法，其中所述生物样品选自由以下组成的组：血液、尿液、痰液、胆汁、脑脊髓液、皮肤或脂肪组织的间质液、唾液、眼泪、支气管肺泡灌洗液、口咽分泌物、肠液、子宫颈阴道或子宫分泌物以及精液。
106.一种用于进行多重测定的试剂盒，所述试剂盒包括多个微载体，其中所述多个微载体至少包括：
(a)根据权利要求1-48、75和95中任一项所述的第一微载体，所述第一微载体特异性地捕获第一分析物，其中用第一模拟代码编码所述第一微载体；以及
(b)根据权利要求1-48、75和95中任一项所述的第二微载体，所述第二微载体特异性地捕获第二分析物，其中用第二模拟代码编码所述第二微载体，并且其中所述第二模拟代码不同于所述第一模拟代码。
107.如权利要求106所述的试剂盒，其还包括用于检测结合至所述第一微载体的所述第一分析物的量和结合至所述第二微载体的所述第二分析物的量的检测剂。
108.如权利要求106或权利要求107所述的试剂盒，其还包括有关使用所述试剂盒来检测所述第一分析物和所述第二分析物的说明书。
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