CN110248724A

CN110248724A - 基于核酸的数据存储

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Publication number: CN110248724A
Application number: CN201780071879.0A
Authority: CN
Inventors: 比尔·詹姆士·佩克
Original assignee: Special Biological Science Co Ltd Of Tevez
Current assignee: Special Biological Science Co Ltd Of Tevez
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-09-17
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: KR20190049885A; KR102217487B1; CN110248724B; US20190318132A1; EP3516528A2; WO2018057526A3; US20200342143A1; JP2020504849A; US20180101487A1; US10417457B2; US10754994B2; US11562103B2; US11263354B2; US20230185971A1; JP6871364B2; US20220138354A1; US20230054232A1; WO2018057526A2; EP3516528A4

Abstract

本文提供了用于生成和使用基于生物分子的信息以供存储的组合物、装置、系统和方法。另外，本文描述的用于从头合成编码原始源信息相关信息的核酸的装置可以是刚性或柔性材料。本文进一步描述了用于长期数据存储的高效方法，其在信息保留方面具有100％的准确度。本文还提供了用于从存储结构中有效转移预选的多核苷酸以供读取存储信息的方法和系统。

Description

基于核酸的数据存储

交叉引用

本申请要求2017年6月9日提交的美国临时申请号62/517,671、2017年1月13日提交的美国临时申请号62/446,178和2016年9月21日提交的美国临时申请号62/397,855的权益，这些申请各自通过引用以其全文并入本文。

序列表

本申请含有以ASCII格式电子提交的序列表，并且其通过引用以其全文并入于此。创建于2017年9月18日的所述ASCII副本被命名为44854_728_601_SL.txt且大小为1,612个字节。

背景技术

基于生物分子的信息存储系统(例如，基于DNA)随着时间的推移具有大的存储容量和稳定性。然而，对用于生成用于信息存储的生物分子的可扩展的、自动化的、高度准确且高效的系统存在需求。

发明内容

本文提供了用于存储和访问信息的方法，所述方法包括：(a)将至少一个数字序列形式的至少一个信息项转换为至少一个核酸序列；(b)提供包含表面的结构；(c)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸从所述表面延伸；(d)存储所述多个多核苷酸；以及(e)将所述多个多核苷酸选择性转移到接收单元，其中选择性转移包括力的施加，其中所述力是层流压力、毛细管压力、滑流压力、磁力、静电力、蠕动力、声波、振动力、向心力、离心力或其任意组合，并且其中所述多个多核苷酸共同编码所述至少一个核酸序列的单个核酸序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括导电构件，和在所述结构与所述导电构件之间施加的电压电势。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括使所述结构的所述表面与刚性或柔性滑动件(slip)接触。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括压力释放或压力喷嘴。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括在步骤(c)期间使用压力喷嘴。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括使所述多核苷酸充溢通过所述压力喷嘴。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括使核苷酸沉积通过所述压力喷嘴。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括：对所述多个多核苷酸进行测序；以及组装所述至少一个数字序列。本文进一步提供了这样的方法，其中与初始的至少一个数字序列相比，所述组装的至少一个数字序列是100％准确的。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：(a)将至少一个数字序列形式的至少一个信息项转换为至少一个核酸序列；(b)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸包含：(i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及(ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；以及(c)存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述切割区包含限制酶识别位点。本文进一步提供了这样的方法，其中所述切割区包含光敏核碱基。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括施加限制酶、电磁辐射或气态试剂以在所述切割区处进行切割，从而去除所述多个编码区中的至少一个。本文进一步提供了这样的方法，其中每个编码区在长度上包含25至500个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中每个编码区在长度上包含100至2000个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中每个非编码区在长度上包含1至100个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中每个非编码区包含至多200个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸内的第一非编码区具有与每个多核苷酸内的第二非编码区不同的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸内的每个非编码区具有不同的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸内的第一切割区具有与每个多核苷酸内的第二切割区不同的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸内的每个切割区具有不同的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸内的多个切割区为至少1、2、3、4或5个。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个切割区的序列是不同的。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸包含系绳(tether)区。

本文提供了对信息进行加密的方法，所述方法包括：(a)将至少一个数字序列形式的至少一个信息项转换为至少一个核酸序列；(b)将所述至少一个核酸序列中的每一个与多个不相同标记中的一个相关联；(c)提供具有表面的结构，其中所述表面包含所述多个不相同的标记；(d)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸，并且其中每个多核苷酸从用所述不相同标记中的一个标记划分的离散区域中的所述表面延伸；以及(e)存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少1,000,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。本文进一步提供了这样的方法，其中用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的所述多核苷酸的子集包含相同的序列。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括选择用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的所述多核苷酸的子集、释放所述多核苷酸的子集、对所述多个多核苷酸进行测序、解密所述多个多核苷酸，以及组装所述至少一个数字序列。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括选择用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的所述多核苷酸的子集、扩增所述多核苷酸的子集、对所述多核苷酸的子集进行测序、解密所述多个多核苷酸，以及组装所述至少一个数字序列。本文进一步提供了这样的方法，其中与初始的至少一个数字序列相比，组装的所述至少一个数字序列是100％准确的。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个数字序列包含至少1吉字节(gigabyte)的数字信息量。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个数字序列包含至少1太字节(terabyte)的数字信息量。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个数字序列包含至少1拍字节(petabyte)的数字信息量。

本文提供了用于收集信息的方法，所述方法包括：(a)提供包含表面的结构，其中所述结构包括：共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的第一多个多核苷酸；以及共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的第二多个多核苷酸，其中所述第一多个多核苷酸和所述第二多个多核苷酸均从所述表面延伸并且均编码相同的至少一个核酸序列；(b)选择性分离包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域并从所述表面去除所述第一多个多核苷酸；以及(c)对所述至少一个核酸序列进行测序并解密，以形成至少一个编码信息项的数字序列。本文进一步提供了这样的方法，其中包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域包含一组通道或孔。本文进一步提供了这样的方法，其中所述结构是刚性结构。本文进一步提供了这样的方法，其中所述结构是柔性结构。本文进一步提供了这样的方法，其中仅包含缺少所述第一多个多核苷酸的结构剩余部分的结构区域被拼接回一起。本文进一步提供了这样的方法，其中选择性去除包括向包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域进行力的施加。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加是层流压力、毛细管压力、滑流压力、磁力、静电力、蠕动力、声波、振动力、向心力、离心力或其任意组合。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括导电构件，和在所述结构与所述导电构件之间施加的电压电势。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括使所述结构的所述表面与刚性或柔性滑动件接触。本文进一步提供了这样的方法，其中所述力的施加包括压力释放或压力喷嘴。本文进一步提供了这样的方法，其中所述第一多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多500个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述第一多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多200个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述第二多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多500个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述第二多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多200个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述信息项的量为至少一吉字节。本文进一步提供了这样的方法，其中所述信息项的量为至少一太字节。本文进一步提供了这样的方法，其中所述信息项的量为至少一拍字节。

本文提供了核酸文库，其包含多个多核苷酸，其中所述多核苷酸中的每一个包含：(i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及(ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；并且其中与预选的数字序列相比，当对所述多个多核苷酸进行测序、解密和组装以形成数字序列时，所述数字序列具有大于90％的准确度。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中所述切割区包含限制酶识别位点。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中所述切割区包含光敏核碱基。本文进一步提供了这样的核酸文库，其进一步包括施加限制酶、电磁辐射或气态试剂以在所述切割区处进行切割，从而去除所述多个编码区中的至少一个。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个编码区在长度上包含25至500个碱基。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个编码区在长度上包含100至2000个碱基。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个非编码区在长度上包含1至100个碱基。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个非编码区包含至多200个碱基。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中所述多个多核苷酸包含至少100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个多核苷酸内的第一非编码区具有与每个多核苷酸内的第二非编码区不同的序列。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个多核苷酸内的每个非编码区具有不同的序列。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个多核苷酸内的第一切割区具有与每个多核苷酸内的第二切割区不同的序列。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个多核苷酸内的每个切割区具有不同的序列。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中每个多核苷酸内的多个切割区为至少1、2、3、4或5个。本文进一步提供了这样的核酸文库，其中所述多个切割区的序列是不同的。

本文提供了用于存储信息的装置，所述装置包括：(a)具有表面的结构；以及(b)在所述表面上的多个离散区域，其用于合成共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸包含：(i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及(ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；并且其中所述至少一个核酸序列编码至少一个信息项。

本文提供了对信息进行加密的装置，所述装置包括：(a)具有表面的结构，其中所述表面包含所述多个不相同的标记；以及(b)在所述表面上的多个离散区域，其用于合成共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸，并且其中每个多核苷酸从用所述不相同标记中的一个标记划分的离散区域中的所述表面延伸；并且其中所述至少一个核酸序列编码至少一个信息项。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：(a)将至少一个数字序列形式的至少一个信息项转换为至少一个核酸序列；(b)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸包含：(i)至少一个长度高达约500个碱基的编码序列；以及(ii)至少一个条形码序列，其中所述条形码序列包含与所述编码序列的身份相关的序列；以及(c)存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸包含长度高达约300个碱基的至少一个编码序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约100,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述至少一个信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。

援引并入

本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文，其程度犹如具体地和个别地指出每一单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。

附图说明

在所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方案加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解，在附图中：

图1示出了用于基于核酸的数据存储的示例性工作流程。

图2A-图2C描绘了各个多核苷酸序列设计方案。

图3A-图3D描绘了各个多核苷酸序列设计方案。

图4A-图4B描绘了条形码设计方案。

图5示出了被配置用于多核苷酸合成的板，其包含24个区域或子域(每个具有256个簇的阵列)。

图6示出了图5中具有16×16个簇(每个簇具有121个单独的座位)的子域的近视图。

图7示出了图5中的簇的详细视图，其中该簇具有121个座位.6。

图8A示出了具有多个通道的板的正视图。

图8B示出了具有多个通道的板的剖视图。

图9A-图9B描绘了用于柔性结构的连续环和卷到卷布置。

图9C-图9D描绘了合成的多核苷酸的释放和提取的图示。

图10A-图10C描绘了分别具有斑点、通道或孔的柔性结构的放大图。

图11A示出了本文所述的结构上的座位的放大图。

图11B-图11C示出了本文所述的结构上的标记。

图12示出了多核苷酸合成材料沉积装置。

图13示出了多核苷酸合成工作流程。

图14A-图14B示出了用于将多核苷酸静电沉积到多个通道中的方法。

图15A-图15B示出了用于从多个通道静电转移多核苷酸的示例性方法。

图16A-图16B示出了用于通过滑动机构从多个通道转移多核苷酸的方法。

图17A-图17B示出了用于通过压力释放机构从多个通道转移多核苷酸的方法。

图18示出了用于通过喷嘴机构从柔性结构中的多个通道转移多核苷酸的方法。

图19A-图19B示出了用于通过销从多个通道捕获多核苷酸的方法。

图20A-图20B示出了用于从多个通道静电捕获多核苷酸的方法。

图21示出了用于将多核苷酸从多个通道静电容纳到接收单元中的方法。

图22示出了用于将多核苷酸从多个通道静电容纳到接收单元中的方法。

图23示出了计算机系统的示例。

图24是示出计算机系统的架构的框图。

图25是说明网络的示图，该网络被配置用于并入多个计算机系统、多个蜂窝电话和个人数据助理，以及网络附加存储(NAS)。

图26是使用共享虚拟地址存储空间的多处理器计算机系统的框图。

具体实施方式

由于生成和存储的信息量呈指数增长，因此需要更大容量的存储系统。传统存储介质容量有限并且需要随时间变化的专业技术，因此需要不断地向新介质传输数据，而且费用往往很高。与传统的二进制信息编码相反，诸如DNA分子的生物分子由于其随时间的稳定性和四比特信息编码的能力而提供了用于部分信息存储的合适主机。因此，与商用的信息存储装置相比，大量的数据以相对较小的物理空间量被编码在DNA中。本文提供了通过增加的序列密度和减少的周转时间来增加DNA合成通量的方法。

定义

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与这些发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

贯穿本公开内容，数值特征以范围格式给出。应当理解，范围格式的描述只是为了方便和简明，而不应被解释为对任何实施方案范围的硬性限制。相应地，对范围的描述应被认为明确公开了所有可能的子范围以及该范围内精确到下限单位十分之一的单个数值，除非上下文另有明确规定。例如，诸如从1至6的范围描述应被认为已经明确公开了诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等子范围，以及该范围内的单个值，例如，1.1、2、2.3、5和5.9。无论范围的宽度如何，这都是适用的。这些中间范围的上限和下限可独立地包括在更小的范围内，并且也被涵盖于本发明之中，但受制于所声称范围中的任何被明确排除的限值。当所声称范围包括限值中之一或全部两者时，排除了这些包括的限值中之一或全部二者的范围也被包括在本发明中，除非上下文另有明确规定。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在限制任何实施方案。除非上下文另有明确规定，否则如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”也预期包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何或所有组合。

除非特别说明或从上下文中明显看出，否则如本文所使用的，关于数字或数字范围的术语“约”应理解为所述数字及其数字+/-10％，或对于范围列出的值低于所列下限的10％且高于所列上限的10％。

如本文所用的，术语“预选序列”、“预限定序列”或“预定序列”可互换使用。该术语意指在聚合物的合成或组装之前，聚合物的序列是已知和选定的。具体地，本发明的多个方面主要就核酸分子的制备在本文中进行了描述，寡核苷酸或多核苷酸的序列在核酸分子合成或组装之前是已知和选定的。

本文提供了用于产生合成的(即从头合成的或化学合成的)多核苷酸的方法和组合物。多核苷酸也可称为寡核苷酸(oligonucleotide或oligo)。除非另有说明，否则本文所述的多核苷酸序列可包含DNA或RNA。

基于核酸的信息存储

本文提供了用于基于核酸的信息(数据)存储的装置、组合物、系统和方法。图1中提供了示例性工作流程。在第一步骤中，接收编码信息项(即，由计算机处理的二进制代码形式的数字信息)的数字序列(101)。实施加密103方案将数字序列从二进制代码转换为核酸序列105。选择用于核酸延伸的表面材料、用于核酸延伸的座位的设计(aka，排列点)和用于核酸合成的试剂(107)。制备结构的表面用于核酸合成(108)。进行从头多核苷酸合成(109)。存储合成的多核苷酸(111)并且该合成的多核苷酸可全部或部分地用于随后的释放(113)。一旦释放，对多核苷酸全部或部分地进行测序(115)，使其经历解密(117)以将核酸序列转换回数字序列。然后组装数字序列(119)以获得原始信息项的对准编码。

信息项

任选地，本文公开的DNA数据存储过程的早期步骤包括获得或接收初始代码形式的一个或多个信息项。信息项包括但不限于文本、音频和视觉信息。信息项的示例性来源包括但不限于书籍、期刊、电子数据库、病历、信件、表格、录音、动物记录、生物学特征、广播、电影、短视频、电子邮件、簿记电话记录、互联网活动日志、图纸、图画、版画、照片、像素化图形和软件代码。信息项的示例性生物学特征来源包括但不限于基因文库、基因组、基因表达数据和蛋白质活性数据。信息项的示例性格式包括但不限于.txt、.PDF、.doc、.docx、.ppt、.pptx、.xls、.xlsx、.rtf、.jpg、.gif、.psd、.bmp、.tiff、.png和.mpeg。以数字格式编码信息项的单个文件大小或编码信息项的多个文件的量包括但不限于最多1024个字节(等于1KB)、1024KB(等于1MB)、1024MB(等于1GB)、1024GB(等于1TB)、1024TB(等于1PB)、1艾字节(exabyte)、1泽字节(zettabyte)、1尧字节(yottabyte)、1xenottabyte或更多。在一些情况下，数字信息量为至少1吉字节(GB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000吉字节。在一些情况下，数字信息量为至少1太字节(TB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000太字节。在一些情况下，数字信息量为至少1拍字节(PB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000拍字节。

加密

二进制代码转换

通常，初始代码是通常采用计算机采用的二进制代码形式的数字信息。通用计算机是读取由数字“0”和“1”表示的“开”或“关”状态的电子设备。将这种二进制代码应用于计算机以读取多类型的信息项。在二进制算法中，数字2写为数字10。例如，“10”指示“数字二的一次方加零”。数字“3”写为“11”意指“二的一次方加一”。数字“4”写为“100”，数字“5”写为“101”，“6”写为“110”等。表1中以小写和大写字母提供了用于二进制代码的美国标准代码II(ASCII)的实例。

表1.

本文提供了用于将第一代码形式的信息(例如，二进制序列)转换成核酸序列的方法。该过程可以涉及从碱基2代码(即二进制)直接转换为更高的碱基代码。示例性碱基代码包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多。表2示出了各个碱基编号方案之间的示例性对准。接收机器转换指令的计算机可以自动将序列信息从一个代码转换为另一代码。

表2.

十进制	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											四进制	0	1	2	3	10	11	12	13	20	21
八进制	0	1	2	3	4	5	6	7	10	11
											三进制	0	1	2	10	11	12	20	21	22	100
二进制	0	1	10	11	100	101	110	111	1000	1001

规范DNA是具有可用的四种不同的核碱基——A、T、C或G(腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤)的碱基4编码系统。因此，这4个碱基允许碱基3(使用少于全部碱基)或碱基4编码方案。此外，使用在RNA中发现的尿嘧啶(U)提供第五碱基并允许碱基5编码方案。另外，修饰的核碱基可用于编码大于4的核酸碱基。不是规范DNA的核碱基或修饰的核碱基的核碱基包括但不限于尿嘧啶、3-meA(3-甲基腺嘌呤)、次黄嘌呤、8-氧代G(7,8-二氢-8-氧鸟嘌呤)、FapyG、FapyA、Tg(胸腺嘧啶二醇)、hoU(羟基尿嘧啶)、hmU(羟甲基尿嘧啶)、fU(甲酰基尿嘧啶)、hoC(羟基胞嘧啶)、fC(甲酰基胞嘧啶)、5-meC(5-甲基胞嘧啶)、6-meG(O6-甲基鸟嘌呤)、7-meG(N7-甲基鸟嘌呤)、εC(亚乙烯基胞嘧啶)、5-caC(5-羧基胞嘧啶)、2-hA、εA(亚乙烯基腺嘌呤)、5-fU(5-氟尿嘧啶)、3-meG(3-甲基鸟嘌呤)和异径尿酸。本文进一步提供了这样的编码方案，其中机器指令提供在最终被转化为最终核酸序列之前将二进制序列形式的数字信息转换成中间代码。

在一些情况下，为了将数据存储在DNA序列中，将信息从二进制代码的1和0转换成DNA的A、T、G和C碱基的代码。在一些情况下，首先以数字信息形式对信息项进行编码。在一些情况下，数字信息的二进制代码被转换成基于生物分子的(例如，基于DNA的)代码，同时保留代码所代表的信息。该转换的代码(数字二进制代码转换为生物分子代码)在本文中被称为导致关于在本文公开的表面上沉积本文公开的生物分子的“预定”序列。预定序列可以编码多个多核苷酸的序列。

核酸序列

本文提供了用于设计本文所述的多核苷酸的序列使得该核酸序列至少编码信息项的一部分的方法。在一些情况下，每个多核苷酸序列具有设计特征以便于在随后的组装步骤期间进行序列对准，并且也便于提供用于纠错的手段。在一些布置中，设计多核苷酸序列使得每个多核苷酸序列与群体中的另一多核苷酸序列之间存在重叠。在一些情况下，每个多核苷酸序列与仅一个其他多核苷酸序列的一部分重叠，图2A。在替代的布置中，每个多核苷酸序列区域与两个序列重叠，从而为单个多核苷酸内的每个序列产生2个拷贝，图2B。在另一其他布置中，每个多核苷酸序列区域与超过两个序列重叠，从而为单个多核苷酸内的每个序列产生3个拷贝，图2C。本文所述的多核苷酸的序列可以编码的长度为10-2000、10-500、30-300、50-250或75-200个碱基。在一些情况下，每个多核苷酸序列的长度为至少10、15、20、25、30、50、100、150、200、500个或更多个碱基。

在一些布置中，本文所述的每个多核苷酸序列被设计为包含多个编码区和多个非编码区，图3A。在这样的布置中，每个编码区(例如，301、303、305)编码信息项的至少一部分。任选地，相同多核苷酸中的每个编码区编码来自相同信息项的序列，并且如本文所述任选地采用重叠方案，图3B。在进一步的情况下，相同多核苷酸中的每个编码区编码相同的序列，图3C-图3D。本文所述的多核苷酸序列可编码至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个编码区。本文所述的多核苷酸序列可编码至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个相同的编码区。在一些情况下，多个编码区中的每一个的长度为10-1000、20-500、30-300、50-250或75-200个碱基。在一些情况下，多个编码区中的每一个的长度为25-500、25-200、50-300、50-200、75-150、10-2000、20-1000或25-500个碱基。在一些情况下，多个编码区中的每一个的长度为至少10、15、20、25、30、50、100、150、200个或更多个碱基。在一些情况下，多个编码区中的每一个为至少10、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、900、1000个或超过1000个碱基。在一些情况下，多个编码区中的每一个为至多10、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、900、1000个或超过1000个碱基。在一些情况下，每个多核苷酸包含将分子连接到结构的表面302的系绳区311。

在多个编码序列存在于同一多核苷酸中的布置中，切割区307任选地存在于每个编码区之间。切割区307可以存在于每个编码区之间的接合处，或者可以存在于在每个编码区之间具有一串序列的接头区内。切割区307可以编码一旦合成将在施加切割信号之后从链断裂的序列特征。切割区307可以编码限制酶识别位点、光敏性的且在施加电磁辐射时会断裂的修饰的核酸(例如，对>300nm的光波长敏感的携带碱敏感的S-新戊酰硫代乙基(t-Bu-SATE)磷酸三酯键的寡脱氧核苷酸杂聚物)或对施加某种化学物质敏感的修饰的核酸，例如，在施加氨气后断裂的胸苷-琥珀酰己酰胺CED亚磷酰胺(来自ChemGenes的CLP-2244)。因为具有特定切割方案的序列的设计可能不是从对合成的多核苷酸进行测序中显而易见的，所以切割方案提供了为由合成的核酸文库编码的序列添加安全性水平的手段。本文所述的多核苷酸序列可编码至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个切割区。本文所述的多核苷酸序列可编码至少1、2、3、4或5个切割区。在一些情况下，每个切割区编码的长度为1-100、1-50、1-20、1-10、5-25或5-30个碱基。在一些情况下，每个切割区编码至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、40、50、100个或更多个碱基。在一些布置中，对于每个多核苷酸，每个编码区是相同的并且每个编码区之间的每个切割区是不同的。例如，第一切割区307与第二切割区309不同。在一些布置中，最靠近表面302的切割区307与下一个远侧切割区307相同。在一些情况下，每个编码区与每个其他编码区不同。例如，第一切割区307与第二切割区309不同且与第三切割区308不同。

本文提供了被设计为包含多个编码区和多个非编码区的多核苷酸序列，其中该非编码区的长度和数目不同。例如，本文所述的多核苷酸的序列可包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个非编码区。本文所述的多核苷酸序列可包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个相同的非编码区。在一些情况下，多个非编码区中的每一个的长度为10-1000、20-500、30-300、50-250或75-200个碱基。在一些情况下，多个编码区中的每一个的长度为至少25-500、1-100、5-90、10-80、15-70、20-60、25-50或30-40个碱基。在一些情况下，多个非编码区中的每一个的长度为至少10、15、20、25、30、50、100、150、200个或更多个碱基。在一些情况下，多个非编码区中的每一个的长度为至多10、15、20、25、30、50、100、150、200个或更多个碱基。在一些情况下，非编码区是条形码。

条形码通常是允许鉴别与条形码相关的多核苷酸的一些特征的已知的核酸序列。图4A-图4B提供了说明性条形码布置。在图4A中，第一多核苷酸301、第二多核苷酸303和第三多核苷酸305的每个编码区具有以下特征(从表面302向外)：系绳区302、切割区307、第一引物结合区401、条形码区403、编码区301、303、305以及第二引物结合区404。可以使用识别第一和/或第二引物结合区的引物扩增多核苷酸。扩增可以发生在附接于表面或从表面释放的多核苷酸上(即，经由切割区307处的切割)。在测序之后，条形码区403提供用于鉴别与编码区相关联的特征的指示物。在一些实施方案中，条形码包含在与靶多核苷酸连接时用作衍生靶多核苷酸的样品的标识物的核酸序列，其。条形码可以被设计为合适的长度以允许足够程度的鉴别，例如，至少3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55个或更多个碱基的长度。可以在同一分子上使用，任选地通过非条形码序列分离多个条形码如2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个条形码。在一些实施方案中，条形码的长度短于10、9、8、7、6、5或4个碱基。在一些实施方案中，与一些多核苷酸相关的条形码与与其他多核苷酸相关的条形码的长度不同。通常，条形码具有足够的长度并且包含足够不同以允许基于与它们相关的条形码来鉴别样品的序列。在一些布置中，可以在条形码序列中的一个或多个碱基的突变、插入或缺失如突变、插入或缺失1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个碱基后准确鉴别该条形码和与其相关的样品来源。在一些实施方案中，多个条形码中的每个条形码与多个至少三个碱基位置如至少3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个位置中的每个其他条形码不同。本文提供的布置可包括对应于核酸序列以编码数字序列的特定区域的序列的条形码序列。例如，条形码序列可以指示特定多核苷酸序列在大文件中编码位置。在一些情况下，条形码序列可指示特定多核苷酸序列与哪个文件相关联。在一些情况下，条形码序列包含与特定序列的转换方案相关联的信息，从而提供添加的安全层。

本文提供了多核苷酸序列设计方案，其中群体中的每个多核苷酸序列酸被设计为在该群体中的多核苷酸序列中具有至少一个共同的区域。例如，相同群体中的所有多核苷酸可包含一个或多个引物区。序列特异性引物区的设计允许从多个多核苷酸的较大文库中选择要在选定的批次中扩增的多核苷酸。每个多核苷酸序列可包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个引物结合序列。多核苷酸序列群可包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、25、50、100、200、500、1000、5000、10000、50000、100000个或更多个不相同的结合序列。引物结合序列可以在长度上包含5-100、10-75、7-60、8-60、10-50或10-40个碱基。

用于多核苷酸合成的结构

本文提供了用于多核苷酸合成的刚性或柔性结构。在刚性结构的情况下，本文提供了具有用于生成多核苷酸文库的结构(例如，板)的装置。图5中示出了示例性结构500，其中结构500具有与标准96孔板大致相同的大小尺寸：140mm×90mm。结构500包含在24个区域或子域505中分组的簇，每个子域505包含256个簇510的阵列。图6中示出了示例性子域505的展开视图。在四个簇的展开视图中(图6)，单个簇510的Y轴簇间距(相邻簇的中心到中心的距离)为1079.210μm或1142.694μm并且X轴簇间距为1125μm。图7中描绘了说明性簇510，其中Y轴座位间距(相邻座位的中心到中心的距离)为63.483μm并且X轴座位间距为75μm。最长部分的座位宽度(例如圆形座位的直径)为50um并且座位之间的距离为24um。图7中的示例性簇中座位705的数目是121。座位可以是平坦的、孔或通道。图8A-图8B中示出了示例性通道布置，其中示出了包含主通道810和连接到主通道810的多个通道815的板805。主通道810与多个通道815之间的连接为从主通道810到多个通道815中的每个的流动路径提供流体连通。本文所述的板805可包含多个主通道810。多个通道815共同形成主通道810内的簇。

在柔性结构的情况下，本文提供了这样的装置，其中柔性结构包含围绕一个或多个固定结构(例如，一对辊903)缠绕的连续环901或围绕单独的固定结构(例如，一对卷905)缠绕的非连续柔性结构907。参见图9A-图9B。在一些情况下，该结构包含用于多核苷酸合成的多个区域。图9C中示出了示例性结构，其中板包含用于多核苷酸合成的不同区域909。可以通过断裂或切割将不同区域909分离911。可以进一步释放、测序、解密和读取913或存储915每个不同区域。图9D中示出了替代的结构，其中带包含用于多核苷酸合成的不同区域917。可以通过断裂或切割将不同区域917分离919。可以进一步释放、测序、解密和读取921或存储923每个不同区域。本文提供了具有表面的柔性结构，该表面具有多个用于多核苷酸延伸的座位。图10A-图10C示出了柔性结构中的座位的放大图。柔性结构1001的一部分中的每个座位可以是基本上平面的斑点1003(例如，平坦的)、通道1005或孔1007。在一个示例性布置中，结构的每个座位宽度为约10μm并且每个结构的中心之间的距离为约21μm。参见图11A。座位可包含但不限于圆形的、矩形的、锥形的或弧形。备选地或组合地，该结构为刚性的。在一些情况下，该刚性结构包含用于多核苷酸合成的座位、通道或孔。

在一些情况下，本文所述的通道的宽度与深度(或高度)比为1至0.01，其中宽度是微通道最窄区段处宽度的测量值。在一些情况下，本文所述的通道的宽度与深度(或高度)比为0.5至0.01的，其中宽度是微通道最窄区段处宽度的测量值。在一些情况下，本文所述的通道的宽度与深度(或高度)比为约0.01、0.05、0.1、0.15、0.16、0.2、0.5或1。

本文描述了包含多个用于多核苷酸合成的离散的座位、通道或孔的结构。在一些情况下，提供了本文所述的结构，其包含对应于簇内的多个座位的多个通道，其中通道的高度或深度为约5um至约500um、约5um至约400um、约5um至约200um、约5um至约100um、约5um至约50um或约10um至约50um。在一些情况下，通道的高度小于100um、小于80um、小于60um、小于40um或小于20um。在一些情况下，通道高度为约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500um或更高。在一些情况下，通道的高度或深度为至少10、25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或超过1000nm。在一些情况下，通道的高度或深度在约10nm至约1000nm、约25nm至约900nm、约50nm至约800nm、约75nm至约700nm、约100nm至约600nm或约200nm至约500的范围内。

在一些情况下，座位(例如，基本上平面的斑点、孔或通道)的宽度为约0.1um至约500um、约0.5um至约500um、约1um至约200um、约1um至约100um、约5um至约100um或约0.1um至约100um，例如，约90um、80um、70um、60um、50um、40um、30um、20um、10um、5um、1um或0.5um。在一些情况下，座位(例如，微通道)的宽度小于约100um、90um、80um、70um、60um、50um、40um、30um、20um或10um。在一些情况下，座位的宽度为至少10、25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或高于1000nm。在一些情况下，座位的宽度在约10nm至约1000nm、约25nm至约900nm、约50nm至约800nm、约75nm至约700nm、约100nm至约600nm或约200nm至约500的范围内。在一些情况下，两个相邻座位之间的距离为约0.1um至约500um、0.5um至约500um、约1um至约200um、约1um至约100um、约5um至约200um、约5um至约100um、约5um至约50um或约5um至约30um，例如，约20um。在一些情况下，座位的总宽度为约5um、10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um或100um。在一些情况下，座位的总宽度为约1um至100um、30um至100um或50um至70um。

在一些情况下，每个座位支持具有与在另一座位上生长的多核苷酸群不同的序列的多核苷酸群的合成。本文提供了包含至少10、100、256、500、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、20000、30000、40000、50000个或更多个簇的表面。本文提供了包含超过2,000；5,000；10,000；20,000；30,000；50,000；100,000；200,000；300,000；400,000；500,000；600,000；700,000；800,000；900,000；1,000,000；5,000,000；或10,000,000个或更多个不同座位的表面。在一些情况下，每个簇包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、130、150、200、500个或更多个座位。在一些情况下，每个簇包含50至500、50至200、50至150或100至150个座位。在一些情况下，每个簇包含100至150个座位。在示例性布置中，每个簇包含109、121、130或137个座位。

本文提供了在最长区段处宽度为5至100um的座位。在一些情况下，该座位在最长区段的宽度为约30、35、40、45、50、55或60um。在一些情况下，座位是具有多区段的通道，其中每个区段的中心到中心的距离为5至50μm。在一些情况下，每个区段的中心到中心的距离分别为5、10、15、20或25um。

在一些情况下，在本文所述的结构的表面上合成的不同多核苷酸的数量取决于基底中可用的不同座位的数目。在一些情况下，基底的簇内的座位密度为至少或约1个座位/mm²、10个座位/mm²、25个座位/mm²、50个座位/mm²、65个座位/mm²、75个座位/mm²、100个座位/mm²、130个座位/mm²、150个座位/mm²、175个座位/mm²、200个座位/mm²、300个座位/mm²、400个座位/mm²、500个座位/mm²、1,000个座位/mm²或更大。在一些情况下，基底包含约10个座位/mm²至约500个座位/mm²、约25个座位/mm²至约400个座位/mm²、约50个座位/mm²至约500个座位/mm²、约100个座位/mm²至约500个座位/mm²、约150个座位/mm²至约500个座位/mm²、约10个座位/mm²至约250个座位/mm²、约50个座位/mm²至约250个座位/mm²、约10个座位/mm²至约200个座位/mm²或约50个座位/mm²至约200个座位/mm²。在一些情况下，簇内两个相邻座位中心之间的距离为约10um至约500um、约10um至约200um或约10um至约100um。在一些情况下，距相邻座位的两个中心之间的距离为大于约10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um或100um。在一些情况下，距两个相邻座位的中心之间的距离为小于约200um、150um、100um、80um、70um、60um、50um、40um、30um、20um或10um。在一些情况下，两个相邻座位的中心之间的距离小于约10000nm、8000nm、6000nm、4000nm、2000nm 1000nm、800nm、600nm、400nm、200nm、150nm、100nm、80um、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm或10nm。在一些实施方案中，本文所述结构的每平方米允许至少约10⁷、10⁸、10⁹、10¹⁰、10¹¹个座位，其中每个座位支持一个多核苷酸。在一些实施方案中，在少于约6、5、4、3、2或1m²的本文所述结构上支持10⁹个多核苷酸。

在一些情况下，本文所述的结构为超过2,000；5,000；10,000；20,000；30,000；50,000；100,000；200,000；300,000；400,000；500,000；600,000；700,000；800,000；900,000；1,000,000；1,200,000；1,400,000；1,600,000；1,800,000；2,000,000；2,500,000；3,000,000；3,500,000；4,000,000；4,500,000；5,000,000；10,000,000个或更多个不相同的多核苷酸的合成提供支持。在一些情况下，本文所述的结构为超过2,000；5,000；10,000；20,000；50,000；100,000；200,000；300,000；400,000；500,000；600,000；700,000；800,000；900,000；1,000,000；1,200,000；1,400,000；1,600,000；1,800,000；2,000,000；2,500,000；3,000,000；3,500,000；4,000,000；4,500,000；5,000,000；10,000,000个或更多个编码不相同的序列的多核苷酸的合成提供支持。在一些情况下，至少一部分多核苷酸具有相同的序列或被配置成用相同的序列合成。在一些情况下，该结构为具有至少约50、60、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500个碱基或更多个碱基的多核苷酸的生长提供表面环境。在一些布置中，本文所述的用于多核苷酸合成的结构包含用于均匀排列的多核苷酸合成的位点。

在一些情况下，在结构的不同座位上合成多核苷酸，其中每个座位支持多核苷酸群的合成。在一些情况下，每个座位支持具有与在另一座位上生长的多核苷酸群不同的序列的多核苷酸群的合成。在一些情况下，结构的座位于多个簇内。在一些情况下，结构包含至少10、500、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、20000、30000、40000、50000个或更多个簇。在一些情况下，结构包含超过2,000；5,000；10,000；100,000；200,000；300,000；400,000；500,000；600,000；700,000；800,000；900,000；1,000,000；1,100,000；1,200,000；1,300,000；1,400,000；1,500,000；1,600,000；1,700,000；1,800,000；1,900,000；2,000,000；300,000；400,000；500,000；600,000；700,000；800,000；900,000；1,000,000；1,200,000；1,400,000；1,600,000；1,800,000；2,000,000；2,500,000；3,000,000；3,500,000；4,000,000；4,500,000；5,000,000；或10,000,000个或更多个不相同的座位。在一些情况下，每个簇包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、130、150个或更多个座位。在一些情况下，每个簇包含50至500、100至150或100至200个座位。在一些情况下，每个簇包含109、121、130或137个座位。在一些情况下，每个簇包含5、6、7、8、9、10、11或12个座位。在一些情况下，来自一个簇内不同座位的多核苷酸具有在组装时编码预定序列的连续较长多核苷酸的序列。

结构大小

在一些情况下，本文所述的结构为约标准96孔板的大小，例如约100至200mm乘约50至150mm。在一些情况下，本文所述的结构具有小于或等于约1000mm、500mm、450mm、400mm、300mm、250nm、200mm、150mm、100mm或50mm的直径。在一些情况下，基底的直径为约25mm至1000mm、约25mm至约800mm、约25mm至约600mm、约25mm至约500mm、约25mm至约400mm、约25mm至约300mm或约25mm至约200。基底大小的非限制性实例包括约300mm、200mm、150mm、130mm、100mm、76mm、51mm和25mm。在一些情况下，基底具有至少约100mm²、200mm²、500mm²、1,000mm²、2,000mm²、5,000mm²、10,000mm²、12,000mm²、15,000mm²、20,000mm²、30,000mm²、40,000mm²、50,000mm²或更大的平面表面积。在一些情况下，厚度为约50mm至约2000mm、约50mm至约1000mm、约100mm至约1000mm、约200mm至约1000mm或约250mm至约1000mm。厚度的非限制性实例包括275mm、375mm、525mm、625mm、675mm、725mm、775mm和925mm。在一些情况下，厚度随直径而变化，并取决于基底的组成。例如，包含硅之外的材料的结构可以具有与相同直径的硅结构不同的厚度。结构厚度可以由所用材料的机械强度来确定，并且该结构必须厚到足以在操作期间支撑其自身重量而不会破裂。在一些情况下，结构在任何一个维度上超过约1、2、3、4、5、10、15、30、40、50英寸。

材料

本文提供了包含表面的装置，其中所述表面被修饰用于在预定位置并且以低错误率、低遗漏率、高产量和高寡核苷酸呈现的方式支持多核苷酸合成。在一些实施方案中，本文提供的用于多核苷酸合成的装置的表面由能够被修饰用于支持从头多核苷酸合成反应的多种材料制成。在一些情况下，该装置具有足够的导电性，例如，能够跨整个装置或其一部分形成均匀电场。本文所述的装置可包含柔性材料。示例性柔性材料包括但不限于改性尼龙、未改性尼龙、硝化纤维素和聚丙烯。本文所述的装置可包含刚性材料。示例性刚性材料包括但不限于玻璃、熔融石英、硅、二氧化硅、氮化硅、塑料(例如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯，以及其共混物)和金属(例如，金、铂)。本文公开的装置可由包括硅、聚苯乙烯、琼脂糖、葡聚糖、纤维素聚合物、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、玻璃或其任何组合在内的材料制成。在一些情况下，本文公开的装置使用本文所列材料或本领域中已知的任何其他合适材料的组合制成。

本文所述的装置可包括具有一定拉伸强度的材料。具有一定拉伸强度的示例性材料包括但不限于尼龙(70MPa)、硝化纤维素(1.5MPa)、聚丙烯(40MPa)、硅(268MPa)、聚苯乙烯(40MPa)、琼脂糖(1-10MPa)、聚丙烯酰胺(1-10MPa)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)(3.9-10.8MPa)。本文所述的固体支持物的拉伸强度可为1至300、1至40、1至10、1至5或3至11MPa。本文所述的固体支持物的拉伸强度可为约1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、20、25、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、270MPa或更大。在一些情况下，本文所述的装置包含用于多核苷酸合成的固体支持物，其呈能够储存在连续环或卷轴中的柔性材料例如带或柔性片的形式。

杨氏模量衡量材料对负载下的弹性(可恢复)变形的抵抗力。具有一定杨氏模量刚度的示例性材料包括但不限于尼龙(3GPa)、硝化纤维素(1.5GPa)、聚丙烯(2GPa)、硅(150GPa)、聚苯乙烯(3GPa)、琼脂糖(1-10GPa)、聚丙烯酰胺(1-10GPa)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)(1-10GPa)。本文所述的固体支持物的杨氏模量可为1至500、1至40、1至10、1至5或3至11GPa。本文所述的固体支持物的杨氏模量可为约1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、20、25、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、400、500GPa或更大。由于柔性与刚度之间的关系为彼此成反比，因此柔性材料具有低杨氏模量并且在负载下其形状显著改变。在一些情况下，本文所述的固体支持物具有至少具有尼龙柔韧性的表面。

在一些情况下，本文公开的装置包括二氧化硅基底和氧化硅表面层。或者，该装置可以具有氧化硅基底。本文提供的装置的表面可以是纹理的，从而导致多核苷酸合成的总表面积增加。本文公开的装置可包含至少5％、10％、25％、50％、80％、90％、95％或99％的硅。本文公开的装置可以由绝缘体上硅(SOI)晶片制成。

该结构可由多种适用于本文所述的本发明的方法和组合物的材料制成。在某些实施方案中，制造包含本发明的基底/固体支持物的材料表现出低水平的寡核苷酸结合。在一些情况下，可以采用对可见光和/或UV光透明的材料。可以采用具有足够导电性的材料，例如能够在本文所述的全部或部分基底/固体支持物上形成均匀电场的那些材料。在一些实施方案中，这样的材料可以连接至电接地。在一些情况下，基底或固体支持物可以是导热的或隔热的。该材料可以是耐化学品和耐热的以支持化学或生物化学反应，如一系列寡核苷酸合成反应。对于柔性材料，感兴趣的材料可包括：改性尼龙和未改性尼龙、硝化纤维素、聚丙烯等。

对于刚性材料，感兴趣的特定材料包括：玻璃；熔融石英；硅、塑料(例如，聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯及其共混物等)；金属(例如，金、铂等)。该结构可由选自硅、聚苯乙烯、琼脂糖、葡聚糖、纤维素聚合物、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和玻璃的材料制成。基底/固体支持物或者其中的显微结构、反应器可使用本文所列材料或本领域中已知的任何其他合适的材料的组合制成。

术语“柔性”在本文中用于指能够弯曲、折叠或类似地操作而不破损的结构。在一些情况下，柔性结构围绕辊弯曲至少30度。在一些情况下，柔性结构围绕辊弯曲至少180度。在一些情况下，柔性结构围绕辊弯曲至少270度。在一些情况下，柔性结构围绕辊弯曲至少约360度。在一些情况下，辊的半径小于约10cm、5cm、3cm、2cm或1cm。在一些情况下，在20℃下，将该柔性结构在任一方向上反复弯曲和拉直至少100次而不会失效(例如，破裂)或变形。在一些情况下，本文所述的柔性结构具有适合滚动的厚度。在一些情况下，本文所述的柔性结构的厚度小于约50mm、10mm、1mm或0.5mm。

用于本文所述结构的示例性柔性材料包括但不限于尼龙(未改性尼龙、改性尼龙、透明尼龙)，硝化纤维素，聚丙烯，聚碳酸酯，聚乙烯、聚氨酯，聚苯乙烯，缩醛，丙烯酸，丙烯腈，丁二烯苯乙烯(ABS)，聚酯薄膜如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其他丙烯酸，聚氯乙烯或其他乙烯基树脂，透明PVC箔、用于打印机的透明箔，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)，甲基丙烯酸酯共聚物，苯乙烯聚合物，高折射率聚合物，含氟聚合物，聚醚砜，含有脂环结构的聚酰亚胺，橡胶，织物，金属箔及其任何组合。各种增塑剂和改性剂可与聚合物基底材料一起使用以实现选定的柔性特性。

本文所述的柔性结构可包含塑性材料，在一些情况下，该柔性结构包含热塑性材料。热塑性材料的非限制性实例包括丙烯酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、尼龙、聚乳酸、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯。在一些实施方案中，该基底包括聚芳醚酮(PEAK)家族中的热塑性材料。PEAK热塑性塑料的非限制性实例包括聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚(醚醚酮酮)(PEEKK)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。在一些情况下，该柔性结构包含与甲苯相容的热塑性材料。在一些情况下，通过添加增塑剂来增加塑性材料的柔性。增塑剂的实例为基于酯的增塑剂，如邻苯二甲酸酯。邻苯二甲酸酯增塑剂包括邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二正丁酯(DnBP，DBP)、邻苯二甲酸丁基苄酯(BBzP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP，DnOP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)和邻苯二甲酸二正己酯。在一些情况下，通过共聚或通过在聚合之前向单体添加非反应性侧链来修饰热塑性聚合物也增加了柔性。

本文提供了可进一步包含氟弹性体的柔性结构。具有约80％氟弹性体的材料被命名为FKM。氟弹性体包含全氟弹性体(FFKM)和四氟乙烯/丙烯橡胶(FEPM)。氟弹性体具有五种已知类型。1型FKM由偏二氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)组成，并且它们的氟含量通常为大约66重量％。2型FKM由VDF、HFP和四氟乙烯(TFE)组成，并且通常具有约68％至69％的氟。3型FKM由VDF、TFE和全氟甲基乙烯基醚(PMVE)组成，并且通常具有约62％至68％的氟。4型FKM由丙烯、TFE和VDF组成，并且通常具有约67％的氟。5型FKM由VDF、HFP、TFE、PMVE和乙烯组成。

在一些情况下，本文公开的基底包括计算机可读材料。计算机可读材料包括但不限于磁性介质、卷到卷带、匣式磁带、盒式磁带、软盘、纸质介质、胶片、缩微胶片、连续带(例如，带)以及适用于存储电子指令的任何介质。在一些情况下，该基底包括磁性卷到卷带或磁性带。在一些情况下，该基底包括柔性印刷电路板。

本文所述的结构对于可见光和/或UV光可以是透明的。在一些情况下，本文所述的结构具有足够导电性以在整个或一部分结构上形成均匀电场。在一些情况下，本文所述的结构是导热的或隔热的。在一些情况下，该结构是耐化学品和耐热的以支持化学反应，如多核苷酸合成反应。在一些实施方案中，基底是磁性的。在一些情况下，该结构包含金属或金属合金。

用于多核苷酸合成的结构在任何维度上可以超过1、2、5、10、30、50英尺长或更多英尺长。在柔性结构的情况下，该柔性结构任选地以缠绕状态存储，例如以卷的状态存储。在大型刚性结构(例如，长度大于1英尺)的情况下，可以垂直或水平存储该刚性结构。

结构表面上的加密密钥标记

本文提供了具有标记1101的结构，其中该标记提供与源信息项相关的信息，该源信息项与附近的多核苷酸群、用于解密附近多核苷酸群的序列的加密方案、附近多核苷酸群的拷贝数或其任意组合相关联。参见例如图11B-图11C。标记可以是肉眼可见的，或者使用显微镜可以在放大的视图下可见。在一些情况下，表面上的标记仅在暴露标记的处理条件(例如热处理、化学处理或光处理(例如，用UV或IR光照射标记))之后可见。通过加热产生的示例性墨水包括但不限于氯化钴(加热时变为蓝色)。通过化学反应产生的示例性墨水包括但不限于酚酞、硫酸铜、硝酸铅(II)、氯化钴(II)和由硫酸锰和过氧化氢产生的草酸铈。

表面制备

本文提供了支持将生物分子固定在基底上的方法，其中本文所述结构的表面包含材料并且/或者涂覆有促进与生物分子的偶联反应以用于附接的材料。为了制备用于生物分子固定的基底，可以利用表面修饰来通过加成工艺或减成工艺进行对基底表面的化学和/或物理改变，以改变基底表面或表面的选定位点或区域的一种或多种化学和/或物理性质。例如，表面修饰涉及：(1)改变表面的润湿性质；(2)对表面进行功能化，即，提供、修改或取代表面官能团；(3)对表面进行去功能化，即，移除表面官能团；(4)以其他方式例如通过刻蚀来改变表面的化学组成；(5)增大或减小表面粗糙度；(6)在表面上提供涂层，例如，展现出与表面的润湿性质不同的润湿性质的涂层；和/或(7)在表面上沉积微粒。在一些情况下，对结构的表面进行选择性功能化以在结构上产生两个或更多个不同区域，其中至少一个区域具有与相同结构的另一个区域不同的表面或化学性质。这样的性质包括但不限于表面能、化学终止、化学部分的表面浓度等。

在一些情况下，对本文公开的结构的表面进行修饰以包含一个或多个主动功能化表面，其被配置为与基底表面和生物分子两者相结合，从而支持对表面的偶联反应。在一些情况下，表面还用不能有效结合生物分子的钝化材料进行功能化，从而防止在被动性功能化剂结合的位点处的生物分子附接。在一些情况下，表面包含仅限定用于生物分子支持的不同座位的活性层。

在一些实施方案中，表面与有任何不同比率的功能化基团的混合物接触。在一些实施方案中，混合物包含至少2、3、4、5种或更多种不同类型的功能化剂。在一些情况下，混合物中的至少两种类型的表面功能化剂的比率为约1:1、1:2、1:5、1:10、2:10、3:10、4:10、5:10、6:10、7:10、8:10、9:10或用以达到两种基团的所需表面呈现的任何其他比率。在一些实施方案中，通过向基底表面提供合适比率的功能化剂来实现期望的表面张力、润湿性、水接触角和/或针对其他合适的溶剂的接触角。在一些情况下，混合物中的试剂选自合适的反应性和惰性部分，从而将反应性基团的表面密度稀释成用于下游反应的期望水平。在一些实施方案中，功能化剂的混合物包含一种或多种与生物分子结合的试剂和一种或多种不与生物分子结合的试剂。因此，试剂的调节允许控制在不同的功能化区域发生的生物分子结合的量。

在一些情况下，用于基底功能化的方法包括将硅烷分子沉积到基底表面上。硅烷分子可以沉积在基底的高能表面上。在一些情况下，高表面能区域包括钝化功能化剂。本文所述的方法提供硅烷基团以结合表面，而分子的剩余部分提供与表面的距离和在附接生物分子的末端处的游离羟基。在一些情况下，硅烷为有机官能烷氧基硅烷分子。有机官能烷氧基硅烷分子的非限制性实例包括二甲基氯十八烷基硅烷、甲基二氯十八烷基硅烷、三氯十八烷基硅烷和三甲基十八烷基硅烷、三乙基十八烷基硅烷。在一些情况下，硅烷为氨基硅烷。氨基硅烷的实例包括但不限于11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、缩水甘油基氧基丙基/三甲氧基硅烷和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基丁酰胺。在一些情况下，硅烷包括11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、缩水甘油基氧基丙基/三甲氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基丁酰胺或其任何组合。在一些情况下，活性功能化剂包括11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷。在一些情况下，活性功能化剂包括正癸基三乙氧基硅烷。在一些情况下，活性功能化剂包括缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷(GOPS)。在一些实施方案中，硅烷为氟硅烷。在一些实施方案中，硅烷为烃硅烷。在一些情况下，硅烷为3-碘-丙基三甲氧基硅烷。在一些情况下，硅烷为辛基氯硅烷。

在一些实施方案中，通过与有机官能烷氧基硅烷分子自组装在表面上进行硅烷化。有机官能烷氧基硅烷根据其有机官能来分类。硅氧烷功能化试剂的非限制性示例包括：羟烷基硅氧烷(甲硅烷基化表面，用乙硼烷功能化，并通过过氧化氢来氧化该醇)、二醇(二羟基烷基)硅氧烷(甲硅烷基化表面，并水解成二醇)、氨基烷基硅氧烷(胺不需要中间功能化步骤)、环氧丙氧基硅烷(3-环氧丙氧基丙基-二甲基-乙氧基硅烷、环氧丙氧基-三甲氧基硅烷)、巯基硅烷(3-巯基丙基-三甲氧基硅烷，3-4环氧环己基-乙基三甲氧基硅烷或3-巯基丙基-甲基-二甲氧基硅烷)、联环庚烯基-三氯硅烷、丁基-醛基-三甲氧基硅烷或二聚仲氨基烷基硅氧烷。示例性的羟烷基硅氧烷包括变成3-羟基丙基的烯丙基三氯氯硅烷或变成8-羟基辛基的7-辛-1-烯基三氯氯硅烷。二醇(二羟基烷基)硅氧烷包括缩水甘油基三甲氧基硅烷衍生的(2,3-二羟基丙氧基)丙基(GOPS)。氨基烷基硅氧烷包括变成3-氨丙基的3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-氨丙基-三乙氧基硅烷、3-氨丙基-二乙氧基-甲基硅烷、3-氨丙基-二甲基-乙氧基硅烷或3-氨丙基-三甲氧基硅烷)。在一些情况下，二聚仲氨烷基硅氧烷为变成双(甲硅烷基氧基丙基)胺的双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺。

活性功能化区域可以包含一种或多种不同种类的硅烷，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10种或更多种硅烷。在一些情况下，该一种或多种硅烷中的一种以相比于另一种硅烷更高的量存在于功能化组合物中。例如，具有两种硅烷的混合硅烷溶液包含99:1、98:2、97:3、96:4、95:5、94:6、93:7、92:8、91:9、90:10、89:11、88:12、87:13、86:14、85:15、84:16、83:17、82:18、81:19、80:20、75:25、70:30、65:35、60:40、55:45的一种硅烷与另一种硅烷比。在一些情况下，活性功能化剂包含11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷和正癸基三乙氧基硅烷。在一些情况下，活性功能化剂包含比率为约20:80至约1:99、或约10:90至约2:98、或约5:95的11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷和正癸基三乙氧基硅烷。

在一些情况下，功能化包括通过任何沉积技术将功能化剂沉积到结构上，所述沉积技术包括但不限于化学汽相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强CVD(PECVD)、等离子体增强ALD(PEALD)、金属有机CVD(MOCVD)、热丝CVD(HWCVD)、引发CVD(iCVD)、改进型CVD(MCVD)、汽相轴向沉积(VAD)、外汽相沉积(OVD)、物理汽相沉积(例如，溅射沉积、蒸发沉积)以及分子层沉积(MLD)。

根据最终功能化的基底所需的性质，省略或改变以下功能化过程中的任何步骤或组分。在一些情况下，将额外的组分和/或过程步骤添加到本文所体现的过程工作流程中。在一些情况下，首先清洁基底，例如使用水虎鱼溶液。清洁工艺的实例包括将装置在升高的温度(例如，120℃)下在水虎鱼溶液(例如，90％H₂SO₄，10％H₂O₂)中浸泡，以及洗涤(例如，水)和干燥该装置(例如，氮气)。该工艺任选地包括水虎鱼溶液后的处理，包括将经水虎鱼溶液处理的装置浸泡在碱性溶液(例如，NH₄OH)中，随后水洗(例如，水)。或者，可任选地在水虎鱼溶液浸泡和可选的水虎鱼溶液后的处理之后，对装置进行等离子体清洁。等离子体清洁工艺的实例包括氧等离子体蚀刻。在一些情况下，用活性功能化试剂沉积表面，然后蒸发。在一些情况下，在清洁之前使基底活性功能化(例如，通过水虎鱼处理和/或等离子体清洁)。

表面功能化的方法任选地包括抗蚀剂涂覆和抗蚀剂剥离。在一些情况下，在活性表面功能化之后，用抗蚀剂例如SPRTM3612正性光致抗蚀剂旋涂基底。在各种情况下，表面功能化的过程包括具有经图案化的功能化的光刻。在一些情况下，在抗蚀剂涂覆之后进行光刻。在一些情况下，光刻后，目视检查表面的光刻缺陷。在一些情况下，表面功能化的过程包括清洁步骤，由此去除基底的残留物(例如，通过等离子体清洁或蚀刻)。在一些情况下，在光刻步骤之后的一些步骤进行等离子体清洁步骤。

在一些情况下，例如在功能化之后和/或在光刻之后，处理涂覆有抗蚀剂的表面以去除抗蚀剂。在一些情况下，用溶剂例如用包含N-甲基-2-吡咯烷酮的剥离溶液去除抗蚀剂。在一些情况下，抗蚀剂剥离包括声处理或超声处理。在一些情况下，涂覆和剥离抗蚀剂，然后对暴露区域进行活性功能化以产生所需的差异功能化图案。

在一些情况下，本文所述的方法和组合物涉及施加光致抗蚀剂以在选择性区域中产生改性的表面性质，其中光致抗蚀剂的施加依赖于限定该光致抗蚀剂空间分布的表面的流体性质。不受理论束缚，与施加的流体相关的表面张力效应可以限定该光致抗蚀剂的流动。例如，表面张力和/或毛细作用效应可有助于在抗蚀剂溶剂蒸发之前以受控方式将光致抗蚀剂拉制成小结构。在一些情况下，抗蚀剂接触点通过尖锐边缘销连接，从而控制流体的前进。可以基于在制造和功能化过程期间用于施加光致抗蚀剂的所需的流动图案设计基础结构。溶剂蒸发后留下的固体有机层可用于继续进行制造过程的后续步骤。结构可以被设计为通过促进或抑制芯吸效应控制流体的流动进入相邻的流体路径。例如，设计结构以避免顶部边缘和底部边缘之间的重叠，这有利于将流体保持在顶部结构中，从而允许抗蚀剂的特定的布置。在替代的实例中，顶部边缘和底部边缘重叠，从而导致施加的流体芯吸到底部结构中。根据抗蚀剂的所需的施加，可以相应地选择适当的设计。

在一些情况下，本文所述的结构具有包含厚度为至少或至少约0.1nm、0.5nm、1nm、2nm、5nm、10nm或25nm的材料的表面，所述材料包含能够结合核苷的反应性的基团。示例性材料包括但不限于玻璃和硅如二氧化硅和氮化硅。在一些情况下，示例性表面包括尼龙和PMMA。

在一些情况下，UV光形式的电磁辐射用于表面图案化。在一些情况下，灯用于表面图案化，并且掩模介导UV光暴露于表面的位置。在一些情况下，激光用于表面图案化，并且快门打开/关闭状态控制UV光暴露于表面。激光布置可以与能够移动的柔性结构结合使用。在这样的布置中，激光曝光和柔性结构移动的协调用于产生具有不同核苷偶联能力的一种或多种试剂的图案。

材料沉积系统

本文提供了用于在本文所述的结构上沉积和存储生物分子的系统和装置。在一些实施方案中，所述生物分子是将编码信息存储在其序列中的多核苷酸。在一些实施方案中，该系统包括支持生物分子附接的结构表面和/或用于将生物分子施加至基底表面的装置。在一个实例中，用于施加生物分子的装置为多核苷酸合成仪。在一些实施方案中，该系统包括用于采用流体处理基底的装置(例如，流动池)。在一些实施方案中，该系统包括用于在施加装置与处理装置之间移动基底的装置。对于其中基底为卷到卷带的情况，该系统可包括两个或更多个卷轴，其允许在不同时间将基底的不同部分接入施加装置和可选的处理装置。

图12中示出了用于多核苷酸合成的多核苷酸材料沉积系统的第一个实例。该系统包括在X-Y方向移动以与基底的位置对准的材料沉积装置。该材料沉积装置也可在Z方向移动以与基底密封，从而形成解析反应器。解析反应器被配置为允许将流体(包括多核苷酸和/或试剂)从基底转移至加帽元件，和/或反之亦然。如图12所示，流体可穿过基底和加帽元件中的任一者或两者，并且包括但不限于偶联试剂、加帽试剂、氧化剂、解封闭剂、乙腈和氮气。能够进行高解析度小滴沉积的装置的实例包括喷墨打印机和激光打印机的打印头。在本文所述的系统和方法中有用的装置实现约100个点/英尺(DPI)至约50,000DPI、约100DPI至约20,000DPI、约100DPI至约10,000DPI、约100DPI至约5,000DPI、约1,000DPI至约20,000DPI或约1,000DPI至约10,000DPI的解析度。在一些情况下，该装置具有至少约1,000、2,000、3,000、4,000、5,000、10,000、12,000DPI或20,000DPI的解析度。通过该装置进行的高解析度沉积与各个喷嘴的数目和密度(对应于基底的特征)相关。

图13中示出了使用多核苷酸合成仪在基底上从头合成多核苷酸的示例性过程工作流程。将包含多核苷酸合成试剂的小滴以逐步的方式从材料沉积装置释放到基底，其中该材料沉积装置具有压电陶瓷材料和电极以将电信号转换成用于释放小滴的机械信号。小滴在基底表面上的特定位置上一次释放一个核碱基，以生成具有编码数据的预定序列的多个合成多核苷酸。在一些情况下，将合成的多核苷酸存储在基底上。核酸试剂可以以非连续或按需滴落方法沉积在基底表面上。在一些寡核酸合成方法中，核酸试剂以非连续或按需滴落方法沉积在基底表面上。这类方法的实例包括机电转移方法、电热转移方法和静电吸引方法。在机电转移方法中，由电脉冲变形的压电元件导致小滴得以喷射。在电热转移方法中，在装置的腔室中生成气泡，并且气泡的膨胀力导致小滴得以喷射。在静电吸引方法中，利用静电吸引力将小滴喷射到基底上。在一些情况下，滴落频率为约5KHz至约500KHz；约5KHz至约100KHz；约10KHz至约500KHz；约10KHz至约100KHz；或约50KHz至约500KHz。在一些情况下，频率小于约500KHz、200KHz、100KHz或50KHz。

分配的小滴的大小与装置的解析度相关。在一些情况下，装置以约0.01pl至约20pl、约0.01pl至约10pl、约0.01pl至约1pl、约0.01pl至约0.5pl、约0.01pl至约0.01pl、或约0.05pl至约1pl的大小沉积试剂的小滴。在一些情况下，小滴的大小小于约1pl、0.5pl、0.2pl、0.1pl或0.05pl。由装置分配的小滴的大小与沉积喷嘴的直径相关，其中每个喷嘴能够将试剂沉积到基底的特征上。在一些情况下，多核苷酸合成仪的沉积装置包含约100至约10,000个喷嘴；约100至约5,000个喷嘴；约100至约3,000个喷嘴；约500至约10,000个喷嘴；或约100至约5,000个喷嘴。在一些情况下，沉积装置包含大于1,000；2,000；3,000；4,000；5,000或10,000个喷嘴。在一些情况下，每个材料沉积装置包含多个喷嘴，其中每个喷嘴任选地被配置为对应于基底上的特征。每个喷嘴沉积不同于另一个喷嘴的试剂组分。在一些实施方案中，每个喷嘴可以沉积覆盖基底的一个或多个特征的小滴。在一些情况下，一个或多个喷嘴是成角度的。在一些实施方案中，多个沉积装置并排堆叠以实现吞吐量的成倍增加。在一些实施方案中，增益为2x、4x、8x或更多。沉积装置的实例为Samba打印头(Fujifilm)。Samba打印头可以与Samba Web管理工具(SWAT)一起使用。

通过在一定程度上使用并以剑角旋转相同的沉积装置可以增加沉积位点的数目。通过旋转沉积装置，每个喷嘴以一定量的延迟时间对应于剑角进行喷射。这种不同步的喷射造成喷嘴之间的串扰。因此，当小滴以不同于0度的某一剑角喷射时，来自喷嘴的小滴体积可以是不同的。

在一些布置中，多核苷酸合成系统的配置允许连续的多核苷酸合成工艺，该工艺利用基底的柔性来以卷到卷式工艺行进。该合成工艺以连续生产线方式进行操作，其中使用一个或多个卷轴来旋转基底的位置使基底行进通过多核苷酸合成的各个阶段。在示例性实施方案中，多核苷酸合成反应包括滚动基底：通过在用于亚磷酰胺沉积的沉积装置下方的溶剂浴、通过氧化剂浴、通过乙腈洗涤浴，以及通过解封闭浴。任选地，带也穿过加帽浴。卷到卷式工艺允许包含合成的多核苷酸的基底的最终产物容易地聚集在卷取卷轴上，在卷取卷轴处可将最终产物运输用于进一步处理或存储。

在一些布置中，当连续柔性带沿着输送带系统输送时，多核苷酸合成以连续工艺进行。类似于卷到卷式工艺，连续带上的多核苷酸合成以生产线方式操作，其中基底在输送过程中行进通过多核苷酸合成的各个阶段。然而，在输送带工艺中，连续带重新回到多核苷酸合成步骤，而不需要滚动和展开带，如在卷到卷工艺中的。在一些布置中，将多核苷酸合成步骤划分为区段，并且连续带在循环中一次或多次输送通过每个区段。例如，多核苷酸合成反应可包括(1)在循环中，将基底输送通过在用于亚磷酰胺沉积的沉积装置下方的溶剂浴、通过氧化剂浴、通过乙腈洗涤浴以及通过封闭浴；并随后(2)重复该循环以获得预定长度的合成的多核苷酸。在多核苷酸合成之后，将柔性基底从输送带系统移除，并且任选地将其卷起以便存储。可以围绕卷滚动以供存储。

在示例性布置中，包含热塑性材料的柔性基底涂覆有核苷偶联剂。将涂层图案化成座位，使得每个座位具有约10um的直径，两个相邻座位之间的中心到中心的距离为约21um。在这种情况下，在多核苷酸合成沉积步骤期间，座位大小足以容纳0.2pl的固着滴体积。在一些情况下，座位密度为约22亿个座位/m²(1个座位/441x 10^-12m²)。在一些情况下，4.5m²的基底包含约100亿个座位，每个座位具有10um的直径。

本文所述的材料沉积装置可包含约2,048个喷嘴，每个喷嘴以每个小滴1个核碱基每秒沉积约100,000个小滴。对于每个沉积装置，每天在基底上沉积至少约1.75x 10¹³个核碱基。在一些情况下，合成100至500个核碱基多核苷酸。在一些情况下，合成200个核碱基多核苷酸。任选地，在3天内，以每天约1.75x 10¹³个碱基的速率合成至少约262.5x 10⁹个多核苷酸。

在一些布置中，用于在合成反应期间将一种或多种试剂施加到基底的装置被配置成用于基于核苷亚磷酰胺的合成的沉积试剂和/或核苷酸单体。用于多核苷酸合成的试剂包括用于多核苷酸延伸的试剂和洗涤缓冲液。作为非限制性实例，该装置沉积清洁试剂、偶联试剂、加帽试剂、氧化剂、解封闭剂、乙腈、诸如氮气的气体及其任意组合。此外，该装置任选地沉积用于制备和/或维持基底完整性的试剂。在一些实施方案中，多核苷酸合成仪以小于约1000、500、100、50或20pl的体积沉积直径小于约200um、100um或50um的小滴。在一些情况下，多核苷酸合成仪每秒沉积约1至10000、1和5000、100和5000或1000至5000个小滴。

在一些布置中，在多核苷酸合成过程中，将基底置于流动池内和/或密封在流动池内。流动池可提供液体的连续或不连续流动，诸如包含在基底内对于反应所必需的试剂(例如氧化剂和/或溶剂)的那些液体。流动池可提供气体(诸如氮气)的连续或不连续流动，以通常通过增强挥发性基底的蒸发来干燥基底。多种辅助装置可用于改善干燥并减少基底表面上的残留水分。这类辅助干燥装置的实例包括但不限于真空源、减压泵和真空罐。在一些情况下，多核苷酸合成系统包含一个或多个流动池(诸如2、3、4、5、6、7、8、9、10或20个)和一个或多个基底(诸如2、3、4、5、6、7、8、9、10或20个)。在一些情况下，流动池被配置为在合成反应的一个或多个步骤期间保持试剂并向基底提供试剂。在一些情况下，流动池包括在基底的顶部上滑动的盖子并且可被夹紧到位以在基底的边缘周围形成压力密封。足够的密封包括但不限于允许约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个大气压的密封。在一些情况下，打开流动池的盖子以允许进入施加装置如多核苷酸合成仪。在一些情况下，多核苷酸合成方法的一个或多个步骤在流动池内的基底上进行，而不需要进行基底的运输。

在一些布置中，用于采用流体处理基底的装置包括喷杆。用施加装置将核苷酸单体施加至基底表面上，并且随后喷杆使用该喷杆的喷嘴用一种或多种处理试剂喷射基底表面。在一些布置中，将喷嘴按顺序排列以与多核苷酸合成过程中的不同处理步骤相关联。用于不同工艺步骤的化学物质可在喷杆中改变，以容易地适应合成方法或合成方法的步骤之间的变化。在一些实施方案中，当基底移动经过喷杆时，喷杆在基底表面上连续地喷射给定的化学物质。在一些情况下，喷杆沉积在大面积的基底上，非常像草坪洒水器中使用的喷杆。在一些实施方案中，喷杆喷嘴被定位成向基底的给定区域提供均匀的处理材料涂层。

在一些实施方案中，多核苷酸合成系统包含用于合成的多核苷酸的下游处理的一个或多个元件。作为实例，该系统包括温度控制元件，诸如热循环装置。在一些实施方案中，温度控制元件与多个解析反应器一起使用以进行核酸组装诸如PCA和/或核酸扩增如PCR。

从头多核苷酸合成

本文提供了用于短时间内在基底上合成高密度多核苷酸的系统和方法。在一些情况下，该基底是柔性基底。在一些情况下，一天内合成至少约10¹⁰、10¹¹、10¹²、10¹³、10¹⁴或10¹⁵个碱基。在一些情况下，一天内合成至少约10x10⁸、10x10⁹、10x10¹⁰、10x10¹¹或10x10¹²个多核苷酸。在一些情况下，每个合成的多核苷酸包含至少约20、50、100、200、300、400或500个核酸碱基。在一些情况下，合成这些碱基的总平均错误率小于约1/100个碱基；1/200个碱基；1/300个碱基；1/400个碱基；1/500个碱基；1/1000个碱基；1/2000个碱基；1/5000个碱基；1/10000个碱基；1/15000个碱基；1/20000个碱基。在一些情况下，这些错误率是合成的多核苷酸的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、98％、99％、99.5％或更多。在一些情况下，这些至少90％、95％、98％、99％、99.5％或更多的合成的多核苷酸与其编码的预定序列无差异。在一些情况下，使用本文所述的方法和系统在基底上合成的多核苷酸的错误率小于约1/200。在一些情况下，使用本文所述的方法和系统在基底上合成的多核苷酸的错误率小于约1/1,000。在一些情况下，使用本文所述的方法和系统在基底上合成的多核苷酸的错误率小于约1/2,000。在一些情况下，使用本文所述的方法和系统在基底上合成的多核苷酸的错误率小于约1/3,000。在一些情况下，使用本文所述的方法和系统在基底上合成的多核苷酸的错误率小于约1/5,000。各种类型的错误率包括在基底上合成的多核苷酸的错配、缺失、插入和/或替代。术语“错误率”是指合成的多核苷酸的总量与预定的多核苷酸序列的总和的比较。在一些情况下，本文公开的合成的多核苷酸包含12至25个碱基的系绳。在一些实施方案中，该系绳包含10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50个或更多个碱基。

本公开内容的用于基底上多核苷酸合成的合适方法为亚磷酰胺方法，其包括在亚磷酰胺结构单元与结合到基底的核苷之间形成亚磷酸三酯键的偶联步骤中将亚磷酰胺结构单元(即核苷亚磷酰胺)受控添加至生长的多核苷酸链中。在一些情况下，将核苷亚磷酰胺提供给活化的基底。在一些情况下，将核苷亚磷酰胺提供给具有活化剂的基底。在一些情况下，核苷亚磷酰胺以相对于基底结合核苷1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90、100倍或更多倍过量来提供给基底。在一些情况下，添加核苷亚磷酰胺在无水环境中(例如，在无水乙腈中)进行。在偶联步骤中添加并连接核苷亚磷酰胺后，任选地洗涤该基底。在一些实施方案中，偶联步骤另外重复一次或多次，任选地在向基底添加核苷亚磷酰胺之间进行洗涤步骤。在一些情况下，本文使用的多核苷酸合成方法包括1、2、3个或更多个连续的偶联步骤。在许多情况下，在偶联之前，与基底结合的核苷通过去除保护基团来脱保护，其中保护基团起防止聚合的作用。常见的保护基团为4,4’-二甲氧基三苯甲基(DMT)。

偶联后，亚磷酰胺多核苷酸合成方法任选地包含加帽步骤。在加帽步骤中，用加帽试剂处理生长的多核苷酸。加帽步骤通常用来在进一步链延伸偶联后封闭未反应的基底结合的5’-OH基团，从而防止形成具有内部碱基缺失的多核苷酸。此外，用1H-四唑的活化的亚磷酰胺通常在很小的程度上与鸟苷的O6位置反应。不受理论的束缚，在用I₂/水氧化后，该副产物(可能是经由O6-N7迁移)经历脱嘌呤。无嘌呤位点可终止在寡核苷酸的最终脱保护的过程中被切割，从而降低全长产物的产率。O6修饰可通过在用I₂/水氧化之前用加帽试剂处理而去除。在一些实施方案中，与没有加帽的合成相比，在多核苷酸合成过程中包含加帽步骤会降低错误率。作为实例，加帽步骤包括用乙酸酐和1-甲基咪唑的混合物处理基底结合的多核苷酸。在加帽步骤之后，任选地洗涤基底。

在添加核苷亚磷酰胺之后，并任选地在加帽和一个或多个洗涤步骤之后，基底结合的生长核酸得以氧化。氧化步骤包括将亚磷酸三酯氧化成四配位磷酸三酯(一种天然存在的磷酸二酯核苷间键的受保护的前体)。在一些情况下，生长的多核苷酸的氧化通过任选地在弱碱如吡啶、二甲基吡啶、三甲吡啶的存在下用碘和水处理来实现。氧化有时在无水条件下采用叔丁基过氧化氢或(1S)-(+)-(10-樟脑磺酰基)-氧杂吖丙啶(CSO)进行。在一些方法中，在氧化之后进行加帽步骤。第二个加帽步骤允许基底干燥，因为可能持续存在的来自氧化的残余水可以抑制随后的偶联。氧化后，任选地洗涤基底和生长的多核苷酸。在一些实施方案中，氧化步骤用硫化步骤来取代，以获得寡核苷酸硫代磷酸酯，其中任何加帽步骤可在硫化之后进行。许多试剂能够进行有效地硫转移，包括但不限于3-(二甲基氨基亚甲基)氨基)-3H-1,2,4-二噻唑-3-硫酮、DDTT、3H-1,2-苯并二硫醇-3-酮1,1-二氧化物(也被称为Beaucage试剂)以及N,N,N'N'-四乙基秋兰姆二硫化物(TETD)。

为了使核苷掺入的后续循环通过偶联而发生，必须移除基底结合的生长的多核苷酸的受保护的5’末端，使得伯羟基能够与下一个核苷亚磷酰胺反应。在一些情况下，保护基团为DMT并且用在二氯甲烷中的三氯乙酸进行解封闭。进行延长时间的脱三苯甲基化或者使用比推荐的酸溶液更强的酸溶液进行脱三苯甲基化可导致固体支持物结合的寡核苷酸的脱嘌呤增加，并因此降低了所需的全长产物的产率。本文所述的方法和组合物提供了受控的解封闭条件，从而限制不期望的脱嘌呤反应。在一些情况下，基底结合的多核苷酸在解封闭后洗涤。在一些情况下，解封闭后的有效洗涤有助于合成的多核苷酸具有低错误率。

用于在本文所述的基底上合成多核苷酸的方法通常涉及以下步骤的迭代序列：将受保护的单体施加于基底特征的表面上以与该表面、连接体或与先前脱保护的单体连接；使所施加的单体脱保护，使其能够与随后施加的受保护的单体反应；以及施加另一种受保护的单体进行连接。一个或多个中间步骤包括氧化和/或硫化。在一些情况下，一个或多个洗涤步骤在一个或全部步骤之前或之后。

在一些实施方案中，用光不稳定的保护基团合成多核苷酸，其中表面上生成的羟基被光不稳定的保护基团封闭。当该表面例如通过光刻掩模暴露于～UV光时，可在表面上产生游离的羟基基团的图案。这些羟基基团可依照亚磷酰胺化学法与光保护的核苷亚磷酰胺反应。可采用第二光刻掩模，且表面可暴露于UV光以产生羟基基团的第二图案，随后与5'-光保护的核苷亚磷酰胺偶联。同样，可产生图案并可使寡聚物链延伸。不受理论的束缚，可光切割的基团的不稳定性取决于波长和所采用的溶剂的极性，并且光切割的速率可受暴露的持续时间和光的强度影响。该方法可利用许多因素，例如，掩模对准的准确性、光保护基团去除的效率和亚磷酰胺偶联步骤的产率。此外，不期望的光向邻近位点的泄露可被最小化。每个斑点合成寡聚物的密度可通过调整合成表面上的先导核苷的负载来监控。

对为多核苷酸合成提供支持的基底的表面进行化学修饰，以允许从表面切割合成的多核苷酸链。在一些情况下，在多核苷酸脱保护的同时切割多核苷酸链。在一些情况下，在多核苷酸链脱保护之后切割多核苷酸链。在示例性方案中，三烷氧基甲硅烷基胺如(CH3CH2O)3Si-(CH2)2-NH2与基底的表面SiOH基团反应，然后与琥珀酸酐和胺反应以产生支持核酸链生长的酰胺键和游离OH。切割包括用氨或甲胺进行气体切割。在一些情况下，一旦从表面释放，多核苷酸被组装成更大的核酸，对其进行测序并解码以提取存储的信息。

组装

多核苷酸可以被设计为共同跨越编码信息的预定序列的大区域。在一些情况下，通过连接反应连接合成的多核苷酸来生成较大的多核苷酸。连接反应的一个实例是聚合酶链组装(PCA)。在一些情况下，至少一部分多核苷酸被设计为包含作为通用引物结合的基底的附加区域。对于PCA反应，预先合成的多核苷酸包括彼此的重叠(例如，具有重叠序列的4、20、40个或更多个碱基)。在聚合酶循环过程中，多核苷酸与互补片段退火，并随后通过聚合酶进行补平。每个循环因此根据多核苷酸彼此找到而随机增加各个片段的长度。片段之间的互补性允许形成完整的大跨度双链DNA。在一些情况下，在PCA反应完成之后，使用错配修复检测酶来进行错误校正步骤以去除序列中的错配。一旦生成较大的靶序列片段，就可以对该片段进行扩增。例如，在一些情况下，包含5’和3’末端衔接子序列的靶序列在聚合酶链式反应(PCR)中进行扩增，所述PCR包括与衔接子序列杂交的修饰的引物。在一些情况下，修饰的引物包含一个或多个尿嘧啶碱基。使用修饰的引物允许通过集中于靶向修饰的碱基和/或通过从片段切割修饰的碱基对的酶留下的空隙的酶促反应去除引物。剩下的是缺少衔接子序列残余物的双链扩增产物。以这种方式，多种扩增产物可以与同一组引物平行生成，以生成不同的双链DNA片段。

可以对合成的多核苷酸和/或组装的产物进行错误校正。用于错误校正的示例性策略涉及通过重叠延伸PCR进行定点诱变以校正错误，其任选地与两轮或更多轮克隆和测序相结合。在某些实施方案中，选择性地从正确合成的核酸群体中去除具有错配、凸起和小环、化学改变的碱基和/或其他异源双链体的双链核酸。在一些实施方案中，使用识别并结合或紧挨着双链核酸内的错配或未配对的碱基的蛋白质/酶进行错误校正，以产生单链或双链断裂或启动链转移转座事件。用于错误校正的蛋白质/酶的非限制性实例包括内切核酸酶(T7内切核酸酶I、大肠杆菌内切核酸酶V、T4内切核酸酶VII、绿豆核酸酶、细胞大肠杆菌内切核酸酶IV、UVDE)、限制酶、糖基化酶、核糖核酸酶、错配修复酶、解离酶、解旋酶、连接酶、错配特异性抗体及其变体。特异性错误校正酶的实例包括T4内切核酸酶7、T7内切核酸酶1、S1、绿豆内切核酸酶、MutY、MutS、MutH、MutL、切割酶(cleavase)、CELI和HINF1。在一些情况下，DNA错配结合蛋白MutS(水生栖热菌)用于从合成产物群体中去除失败产物。在一些实施方案中，使用Correctase酶进行错误校正。在一些情况下，使用SURVEYOR内切核酸酶(Transgenomic)——一种扫描异源双链体DNA中的已知和未知的突变以及多态性的错配特异性DNA内切核酸酶，来进行错误校正。

释放、提取和组装

本文提供了用于可复制信息存储的方法和装置。在一些情况下，合成相同编码区的多个拷贝、多核苷酸、相同簇、包含多核苷酸的结构的相同部分或包含多核苷酸的整个结构。当合成相同多核苷酸的多个拷贝时，每个多核苷酸可以附接到表面的不同区域。可以通过断裂或切割分离不同的区域。或者，每个多核苷酸可以以斑点、孔或通道的形式存在于座位上并且是可单独访问的。例如，使座位与切割试剂接触然后与水接触将使多核苷酸的一个拷贝游离，同时保留其他拷贝完整。类似地，在整个区域或整个板上切割多核苷酸允许访问一部分重复群体。重复群体可以存在于分离的卷、板、带等中。在柔性材料(如带)的情况下，可以切割复制区域并且可以将带的其余区域拼接回一起。或者，可以通过使用引物和DNA聚合酶扩增附接于结构表面的多核苷酸来获得合成和存储的多核苷酸的核酸信息。

在一些情况下，将水性或气态转移介质沉积在结构中的一个或多个通道上，以将多核苷酸从该结构转移到接收单元。例如，转移介质可以穿过结构中的通道以粘附多核苷酸、收集多核苷酸并将多核苷酸从结构中的通道转移到接收单元。在一些情况下，采用电荷传导特征和施加的电压以将转移介质吸引或排斥到结构中的通道或通过结构中的通道。在一些情况下，采用滑动件以将转移介质引导至结构中的通道。在一些情况下，采用压力释放以将转移介质引导至结构中或穿过结构中的通道。在一些情况下，使用喷嘴来形成高压的局部区域，其迫使转移介质进入或通过结构中的通道。在一些情况下，采用销以将多核苷酸从结构中的通道转移至容器至接收单元。在这样的情况下，销可包括促进转移介质粘附的试剂。在一些情况下，通过在导电特征与结构之间形成电压电势，采用电荷传导特征来将转移介质吸引或排斥到结构中的通道或通过结构中的通道。在一些情况下，移液管尖端或其他诱导结构的毛细管流用于经由毛细管流转移流体和多核苷酸。在一些情况下，容器包含一个或多个隔室，每个隔室接收从单个相应通道发射的一部分转移介质及其一个或多个多核苷酸。在一些情况下，容器包含单个隔室，其接收从一个或多个结构通道发射的转移介质的一个或多个部分(每个部分包含其一个或多个多核苷酸)。

参见图14A和图14B，将多核苷酸1417从结构1405中的通道1415转移通过沉积粘附于多核苷酸1417的水性或气态转移介质1419，并且其中一个或多个相互连接的导体板1420和供电单元1422将转移介质1419分别引导至一个或多个通道。在这种布置中，一系列一个或多个相互连接的导体板1420各自位于相应通道1415的近侧边缘上方并围绕该近侧边缘，并且其中由相互连接的导体板1420与结构1405之间的供电单元1422施加的电压电势将转移介质1419吸引到一个或多个通道1415的近侧开口。这样，在这种情况下将转移介质1419吸引到一个或多个通道1415的近侧开口的示例性方法包括：将转移介质1419沉积到结构1405的主通道1410中，并经由供电单元1422在相互连接的导体板1420与结构1405之间施加电压电势。此外，在这种情况下，转移介质1419可以包含在穿过结构1405和通道1415时对静电场或磁场或由供电单元1422产生的电势差作出反应的正电荷或负电荷。另外，可以调整一个或多个导体板1420和结构1405的静电性质以优化转移介质1419内的多核苷酸1417穿过结构中的通道1415的转移。最后，非导电隔板可以位于结构1405与一个或多个导体板1420之间，以调节或优化静电场或磁场或其中形成的电势差。此外，这种情况可以在主通道1410的一个或多个面上或在相互连接的导体板1420上另外采用亲水或疏水结构，以将转移介质1419更有效地引导到通道1415中。

参见图15A和图15B，将多核苷酸1517从结构1505中的通道1515转移通过沉积粘附于一个或多个多核苷酸1517的水性或气态转移介质1519，并且其中通过一个或多个导电片1524和供电单元1522将转移介质1519吸引穿过一个或多个通道1515。在这种布置中，采用在通道1515的远侧边缘下方并围绕通道1515的远侧边缘的导电片1524和供电单元1522，以将转移介质1519从通道1515的近侧开口(参见图15A)吸引到通道1515的远侧开口(参见图15B)。这样，在这种情况下将转移介质1519吸引到通道1515的远侧开口的示例性方法包括：经由供电单元1522在导电片1524与结构1505之间施加电压电势。此外，在这种情况下，转移介质1519可以包含在穿过结构1505和一个或多个导电片1524时对静电场或磁场或由供电单元1522产生的电势差作出反应的正电荷或负电荷。另外，可以调整一个或多个导电片1524和结构1505的静电性质以优化转移介质1519内的多核苷酸1517穿过结构中的通道1515的转移。非导电隔板可以位于结构1505与一个或多个导电片1524之间，以调节或优化静电场或磁场或其中形成的电势差。

参见图16A和图16B，将多核苷酸1617从结构1605中的通道1615转移通过沉积粘附于多核苷酸1617的水性或气态转移介质1619，并且其中采用与固定板结构1605或移动的非连续柔性结构的表面齐平接触并相对于固定板结构1605或移动的非连续柔性结构以锐角1632定位的滑动件1630以将转移介质引导到结构的通道中。在这种布置中，采用滑动件1630以将转移介质1619从一个或多个通道1615的近侧开口(参见图16A)引导至相应通道1615的远侧开口(参见图16B)。这样，在这种情况下引导转移介质1619通过一个或多个通道1615的示例性方法包括：相对于结构1605平移或旋转一个或多个滑动件1630。在这些情况下，该锐角1632可以等于约10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°或约80°。在一些情况下，采用单个滑动件1630或一个或多个滑动件1630的刚性组装件来引导转移介质1619穿过一个或多个通道1615。在一些情况下，滑动件1630与结构1605之间的相对速度高达约1厘米/秒。在一些情况下，滑动件1630与结构1605之间的相对速度超过1厘米/秒。在一些情况下，滑动件1630相对于结构1605之间的相对角速度高达约1转/秒。在一些情况下，滑动件1630与结构1605之间的相对角速度超过1转/秒。在一些情况下，可以使滑动件1630扭曲以部分地进入通道1615。最后，在这种情况下，滑动件1630可以由任何防水材料，包括塑料、橡胶、木材、金属、玻璃、玻璃纤维、碳纤维或其任意组合构成。

图17A和图17B示出了将多核苷酸1717从结构1705的通道1715转移通过沉积粘附于多核苷酸1717的水性或气态转移介质1719，以及采用在气体或流体内施加的压力1740和压力释放器1742来迫使转移介质1719通过结构1705中的通道1715的情况。在这种情况下，压力释放器1742封闭施加的压力1740，从而在通道1715的远侧边缘与压力释放器1742的远侧面之间形成压差，参见图17A，当通过压力释放器1742的开口释放该压差时，该压差迫使转移介质1719穿过通道，参见图17B。在一些情况下，采用单个压力释放器1742以一次引导转移介质1719穿过一个或多个通道1715。这样，在这种情况下引导转移介质1719通过通道1715的示例性方法包括：在气体或流体内形成施加的压力1740，以及相对于结构1705平移或旋转压力释放器1742。在一些情况下，一个或多个压力释放器1742与结构1705之间的相对速度高达约1厘米/秒。在一些情况下，一个或多个压力释放器1742与结构1705之间的相对速度超过1厘米/秒。在一些布置中，一个或多个压力释放器1742与结构1705之间的相对旋转速度高达约1转/秒。在一些情况下，一个或多个压力释放器1742与结构1705之间的相对旋转速度超过1转/秒。在一些情况下，由施加的压力1740产生的结构1705周围的气体或流体内的压差小于1atm。在一些情况下，由施加的压力1740产生的结构1705周围的气体或流体内的压差大于1atm。

参照图18，将多核苷酸1817从移动的非连续柔性结构1807中的通道1815转移通过沉积粘附于多核苷酸1817的水性或气态转移介质1819，并且其中采用喷嘴1844和施加的压力1840以迫使转移介质1819穿过结构1807的通道1815。因此，在这种情况下引导转移介质1819通过通道1815的示例性方法包括：围绕辊1803平移连续的柔性结构1807，使得通道1815在喷嘴1844下方对准，并触发喷嘴1844以朝向通道1815引导将施加的压力1840。在一些情况下，由喷嘴1844施加的结构1807周围的气体或流体内的压差小于1atm。在一些情况下，由喷嘴1844施加的结构1807周围的气体或流体内的压差大于1atm。

参见图19A和图19B，将多核苷酸1917从结构1905中的通道1915转移通过沉积水性或气态转移介质1919，并且图19A和图19B示出了其中销1950粘附于转移介质1919及其中的多核苷酸1917，以从结构1905中的通道1915去除转移介质1919来自。在这种情况下，销1950接触并吸引转移介质1919，参见图19A，其中转移介质1919对销1950的吸引大于转移介质1919对通道1915的远侧边缘的吸引，并且其中销1950与结构1905之间的相对垂直运动使转移介质1919从结构1905变位，参见图19B。在这样的情况下，销1950可以包括促进包含亲水或亲气的结构或涂层或结合化学涂层的转移介质粘附的特征。在一些情况下，销1950由任何硬质材料，包括金属、塑料、橡胶、碳纤维、木材、玻璃纤维或其任意组合构成。在其他情况下，销1950由能够传导电荷、静电荷或磁电荷或电场、静电场或磁场以吸引转移介质1919的导电材料构成。在一些情况下，销1950与结构1905之间的相对速度高达约1厘米/秒。在一些情况下，销1950与结构1905之间的相对速度超过1厘米/秒。

参见图20A和图20B，将多核苷酸2017从结构2005中的通道2015转移通过沉积水性或气态转移介质2019，并且其中通过从供电单元2022施加到导电片2024的电压，将转移介质2019从结构2005中的通道排出到接收单元2060。在这种情况下，采用在通道2015的远侧边缘下方并围绕通道2015的远侧边缘的导电片2024和供电单元2022，以将转移介质2019从通道2015的远侧开口(参见图20A)排出到接收单元2060(参见图20B)。这样，在这种情况下将转移介质2019从一个或多个通道2015的远侧开口排出的示例性方法包括：经由供电单元2022在一个或多个导电片2024与结构2005之间施加电压电势。此外，在这种情况下，转移介质2019可以包含在穿过结构2005和导电片2024时对静电场或磁场或由供电单元2022产生的电势差作出反应的正电荷或负电荷。另外，可以调整一个或多个导电片2024和结构2005的静电性质以优化转移介质2019内的多核苷酸2017穿过结构中的通道2015的转移。最后，非导电隔板可以位于结构2005与导电片2024之间，以调节或优化静电场或磁场或其中形成的电势差。

在一些布置中，用于将转移介质吸引到通道或从通道吸引转移介质的手段的组合采用流体或气体转移机构，其包括但不限于：层流压力、毛细管压力、滑流压力、磁力、静电力、蠕动力、声波、振动力、向心力、离心力或其任意组合。

在一些情况下，参见例如图21，接收单元2160包含两个或更多个隔室2162a2162b，其中每个隔室2162a 2162b能够接收并临时存储包含多核苷酸2117的气态或流体转移介质2119的单个相应部分。在其他布置中，参见例如图22，接收单元2260包含单个隔室2262，其能够接收并临时存储包含多核苷酸2217的气态或流体转移介质2219的一个或多个部分。

测序

在从结构表面提取和/或扩增多核苷酸后，可以采用合适的测序技术对多核苷酸进行测序。在一些情况下，在基底上或在结构的特征内读取DNA序列。在一些情况下，提取存储在基底上的多核苷酸并将其任选地组装成更长的核酸，然后对其进行测序。

在本文所述结构上合成并存储的多核苷酸编码可通过读取合成的多核苷酸的序列并将该序列转换成计算机可读的二进制代码解释的数据。在一些情况下，序列需要组装，并且组装步骤可能需要处于核酸序列阶段或数字序列阶段。

本文提供了包括能够直接在结构上和/或在从主结构移除之后对存储的多核苷酸进行测序的装置的检测系统。在结构是卷到卷带的柔性材料的情况下，检测系统包括用于保持结构并推进结构通过检测位置的装置和安置在检测位置附近用于检测源自带的一部分(当该部分处于检测位置时)的信号的检测器。在一些情况下，该信号指示存在多核苷酸。在一些实施方案中，该信号指示多核苷酸的序列(例如，荧光信号)。在一些情况下，当将带连续传送通过可操作地连接到计算机的检测器时，该计算机读取在连续带上的多核苷酸内编码的信息。在一些情况下，检测系统包括计算机系统，其包括多核苷酸测序装置、用于存储和检索与多核苷酸序列有关的数据的数据库、用于将多核苷酸序列的DNA代码转换成二进制代码的软件、用于读取二进制代码的计算机或其任意组合。计算机系统

在多个方面，本文所述的任何系统均可操作地连接至计算机，并且任选地本地或远程地通过计算机进行自动化。在各个实施方案中，本发明的方法和系统可进一步包括计算机系统上的软件程序及其使用。相应地，对于分配/抽真空/再填充功能的同步如编排和同步材料沉积装置运动、分配动作和真空致动的计算机化控制处于本发明的范围内。在一些情况下，计算机系统被编程为在用户指定的碱基序列与材料沉积装置的位置之间接合，以将正确的试剂递送至基底的指定区域。

图23中示出的计算机系统2300可被理解为能够从介质2311和/或网络端口2305读取指令的逻辑设备，其可任选地连接至具有固定介质412的服务器2309。该系统，诸如图4示出的，可包括CPU 2301、磁盘驱动器2303、可选的输入设备如键盘2315和/或鼠标2316以及可选的监视器2307。可通过示出的通信媒介实现与本地或远程位置处的服务器的数据通信。通信媒介可包括传输和/或接收数据的任何手段。例如，通信媒介可以是网络连接、无线连接或因特网连接。这样的连接可提供经由万维网的通信。可以预期有关本公开内容的数据可经过这样的网络或连接而传输，以便由用户方2322接收和/或审阅。

图24是示出可与本发明的示例实施方案结合使用的计算机系统1500的第一示例架构的框图。如图5所示，该示例计算机系统可包括用于处理指令的处理器2402。处理器的非限制性实例包括：Intel Xeon^TM处理器、AMD Opteron^TM处理器、Samsung 32-bit RISCARM 1176JZ(F)-S v1.0^TM处理器、ARM Cortex-A8Samsung S5PC100^TM处理器、ARM Cortex-A8Apple A4^TM处理器、Marvell PXA 930^TM处理器或功能上等效的处理器。多个执行线程可用于并行处理。在一些实施方案中，也可以使用多个处理器或具有多核的处理器，无论是在单一计算机系统中，在群集中，还是通过包含多个计算机、蜂窝电话和/或个人数据助理设备的网络跨系统分布。

如图24所示，高速缓冲存储器2404可连接至或并入处理器2402，以提供由处理器2402新近或频繁使用的指令或数据的高速存储器。处理器502通过处理器总线2408连接至北桥2406。北桥506通过存储器总线2412连接至随机存取存储器(RAM)2410，并管理处理器2402对RAM 2410的访问。北桥2406还通过芯片集总线2416连接至南桥2414。南桥2414又连接至外围总线2418。外围总线可以是例如PCI、PCI-X、PCI Express或其他外围总线。北桥和南桥通常被称为处理器芯片集，并管理在处理器、RAM与外围总线2418上的外围组件之间的数据传送。在一些供选择的架构中，北桥的功能性可以并入处理器，而不是使用单独的北桥芯片。

在一些实施方案中，系统2400可包括附接至外围总线2418的加速器卡2422。加速器可包括现场可编程门阵列(FPGA)或用于加速某个处理的其他硬件。例如，加速器可用于适应性数据重建或用来评估在扩展集处理中使用的代数表达式。

软件和数据存储在外部存储器2424中并可加载至RAM 2410和/或高速缓冲存储器2404中，以供处理器使用。系统2400包括用于管理系统资源的操作系统；操作系统的非限制性实例包括：Linux、Windows^TM、MACOS^TM、BlackBerry OS^TM、iOS^TM和其他功能上等效的操作系统，以及在操作系统顶部运行的、用于根据本发明的示例实施方案管理数据存储和优化的应用软件。

在该实例中，系统2400还包括与外围总线连接的网络接口卡(NIC)2420和521，以提供与外部存储如网络附加存储(NAS)和可用于分布式并行处理的其他计算机系统的网络接口。

图25是显示了具有多个计算机系统602a和602b、多个蜂窝电话和个人数据助理2002c以及网络附加存储(NAS)2504a和2504b的网络2500的示图。在示例实施方案中，系统2502a、2502b和2502c可管理数据存储并优化对存储在网络附加存储(NAS)2504a和2504b中的数据的数据访问。数学模型可用于该数据并使用跨计算机系统2502a和2502b和蜂窝电话以及个人数据助理系统2502c的分布式并行处理进行评估。计算机系统2502a和2502b和蜂窝电话以及个人数据助理系统2502c也可提供对存储在网络附加存储(NAS)2504a和2504b中的数据的适应性数据重建的并行处理。图25仅示出了一个实例，而多种多样的其他计算机架构和系统可与本发明的多个实施方案一起使用。例如，刀片式服务器可用来提供并行处理。处理器刀片可通过背板连接，以提供并行处理。存储还可通过单独的网络接口连接至背板或作为网络附加存储(NAS)。

在一些示例实施方案中，处理器可维持单独的存储空间并通过网络接口、背板或其他连接器传输数据以便由其他处理器并行处理。在其他实施方案中，部分或全部的处理器可使用共享的虚拟地址存储空间。

图26是根据示例实施方案使用共享虚拟地址存储空间的多处理器计算机系统2600的框图。该系统包括可访问共享的存储器子系统2604的多个处理器2602a-f。该系统中并入存储器子系统2604中的多个可编程硬件存储算法处理器(MAP)2606a-f。MAP 2606a-f中的每一个可包括存储器2608a-f和一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)2610a-f。MAP提供了可配置的功能单元，并且可向FPGA 2610a-f提供特定算法或算法的部分，以便与各自的处理器密切协调处理。例如，在示例实施方案中，MAP可用来评估与数据模型相关的代数表达式以及用来进行适应性数据重建。在该实例中，每个MAP可被用于这些目的的所有处理器全局访问。在一种配置中，每个MAP可使用直接存储器访问(DMA)以访问相关联的存储器2608a-f，使其独立于且异步于各自的微处理器2602a-f而执行任务。在这一配置中，MAP可将结果直接提供给另一MAP以用于流水处理和并行执行算法。

以上计算机架构和系统仅为实例，并且多种多样的其他计算机、蜂窝电话和个人数据助理架构和系统可与示例实施方案结合使用，其包括使用普通处理器、协处理器、FPGA和其他可编程逻辑设备、芯片上系统(SOC)、专用集成电路(ASIC)和其他处理和逻辑元件的任何组合的系统。在一些实施方案中，全部或部分计算机系统可用软件或硬件来实现。任何种类的数据存储介质可与示例实施方案结合使用，其包括随机存取存储器、硬盘驱动器、闪速存储器、磁带驱动器、磁盘阵列、网络附加存储(NAS)和其他的本地或分布式数据存储设备和系统。

在示例实施方案中，计算机系统可使用在任何上述或其他计算机架构和系统上执行的软件模块来实现。在其他实施方案中，系统的功能可部分或完全地在固件、可编程逻辑设备如图7所示的现场可编程门阵列(FPGA)、芯片上系统(SOC)、专用集成电路(ASIC)或其他处理和逻辑元件中实现。例如，集处理器(Set Processor)和优化器可通过使用硬件加速器卡如图18所示的加速器卡1822用硬件加速方式实现。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：将至少一个数字序列形式的信息项转换为至少一个核酸序列；提供具有表面的柔性结构；合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约100,000个多核苷酸，并且其中所述多个多核苷酸从所述柔性结构的表面延伸；以及存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中合成包括：在预定位置的表面上沉积核苷；以及移动所述柔性结构的至少一部分穿过浴或来自喷杆的排放物。本文进一步提供了这样的方法，其中所述浴或来自喷杆的排放物将所述结构的表面暴露于氧化剂或解封闭剂。本文进一步提供了这样的方法，其中合成进一步包括对沉积在所述表面上的核苷进行加帽。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括卷到卷带或连续带。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括热塑性材料。本文进一步提供了这样的方法，其中所述热塑性材料包括聚芳醚酮。本文进一步提供了这样的方法，其中所述聚芳醚酮为聚醚酮、聚醚酮酮、聚(醚醚酮酮)、聚醚醚酮或聚醚酮醚酮酮。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括尼龙、硝化纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、缩醛、丙烯酸、丙烯腈、丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、透明PVC箔、聚(甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯聚合物、含氟聚合物、聚醚砜或聚酰亚胺。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含50至500个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中在24小时内合成至少约1.75×10¹³个核碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中在72小时内合成至少约262.5×10⁹个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述信息项为文本信息、音频信息或视觉信息。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：将至少一个数字序列形式的信息项转换为至少一个核酸序列；提供具有表面的结构；合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约100,000个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸从所述结构的表面延伸，并且其中合成包括：清洁所述结构的表面；在预定位置处将核苷沉积在所述表面上；对沉积在所述表面上的核苷进行氧化、解封闭和任选地加帽；其中清洁、氧化、解封闭和加帽包括移动所述柔性结构的至少一部分穿过浴或来自喷杆的排放物；以及存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：将至少一个数字序列形式的信息项转换为至少一个核酸序列；合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约10,000个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸共同编码与预定序列有不超过1/1000个碱基不同的序列，并且其中所述多个多核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含50至500个碱基；以及存储所述至少约10,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约100,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约1,000,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少约100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的方法，其中所述信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。本文进一步提供了这样的方法，其中所述结构是刚性的或柔性的，并且其中所述结构包括表面，并且其中所述多个多核苷酸从所述表面延伸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：将至少一个数字序列形式的信息项转换为至少一个核酸序列；合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约10,000个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含50至500个碱基，并且其中所述多个多核苷酸从柔性结构的表面延伸；以及存储所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括卷到卷带或连续带。本文进一步提供了这样的方法，其中每个多核苷酸从所述柔性结构的表面上的座位延伸，其中所述座位的直径为约1um至约500um。本文进一步提供了这样的方法，其中所述座位的直径为约1um至约50um。本文进一步提供了这样的方法，其中所述座位的直径为约10um。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括热塑性材料。本文进一步提供了这样的方法，其中所述热塑性材料包括聚芳醚酮。本文进一步提供了这样的方法，其中所述聚芳醚酮为聚醚酮、聚醚酮酮、聚(醚醚酮酮)、聚醚醚酮或聚醚酮醚酮酮。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构包括尼龙、硝化纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、缩醛、丙烯酸、丙烯腈、丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、透明PVC箔、聚(甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯聚合物、含氟聚合物、聚醚砜或聚酰亚胺。本文进一步提供了这样的方法，其中所述柔性结构具有小于约10mm的厚度。本文进一步提供了这样的方法，其中每个寡核酸的长度为约200个碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中在24小时内合成至少约1.75×10¹³个核碱基。本文进一步提供了这样的方法，其中在72小时内合成至少约262.5×10⁹个寡核酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。

本文提供了用于存储信息的方法，所述方法包括：将至少一个数字序列形式的至少一个信息项加密为至少一个核酸序列；合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约10,000个多核苷酸，并且其中所述多个多核酸中的每个多核苷酸在长度上包含50至500个碱基存储所述多个多核苷酸；对所述多个多核苷酸进行测序；将所述多个多核苷酸从核酸序列解密为数字序列；以及组装所述数字序列以形成至少一个数字序列，其中与初始的至少一个数字序列相比，以100％的准确度组装所述至少一个数字序列。本文进一步提供了这样的方法，其进一步包括释放所述多个多核苷酸。本文进一步提供了这样的方法，其中所述核苷包括核苷亚磷酰胺。

本文提供了用于信息存储的装置，所述装置包括：具有表面的柔性结构；以及在所述表面上的多个座位，其中每个座位具有约1至约500um的宽度，并且其中所述多个座位中的每个座位涂覆有与所述表面结合并且包含可用于核苷偶联的羟基的部分。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构位于弯曲位置。本文进一步提供了这样的装置，其中所述弯曲位置包含大于30度的曲线。本文进一步提供了这样的装置，其中所述弯曲位置包含大于180度的曲线。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构包含至少约100万个座位。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构具有小于约4.5m²的总表面积。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构每m²包含超过20亿个座位。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构包括热塑性材料。本文进一步提供了这样的装置，其中所述热塑性材料包括聚芳醚酮。本文进一步提供了这样的装置，其中所述聚芳醚酮为聚醚酮、聚醚酮酮、聚(醚醚酮酮)、聚醚醚酮或聚醚酮醚酮酮。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构包括尼龙、硝化纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、缩醛、丙烯酸、丙烯腈、丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、透明PVC箔、聚(甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯聚合物、含氟聚合物、聚醚砜或聚酰亚胺。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构具有小于约10mm的厚度。本文进一步提供了这样的装置，其中每个座位的宽度为约1um至约50um。本文进一步提供了这样的装置，其中每个座位具有约10um的直径。本文进一步提供了这样的装置，其中第一座位的中心距离第二座位的中心以及所述第一座位和所述第二座位约21um。本文进一步提供了这样的装置，其中所述柔性结构包括卷到卷带或连续带。本文进一步提供了这样的装置，其中每个座位包含通道。

本文提供了用于信息存储的多核苷酸文库，所述文库包含多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少约10,000个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸共同编码与预定序列的总和有不超过1/1000个碱基不同的序列，并且其中所述多个多核苷酸中的每个多核苷酸包含：在解密时编码数字信息的预定序列。本文进一步提供了这样的文库，其中所述多个多核苷酸包含至少约100,000个多核苷酸。本文进一步提供了这样的文库，其中所述多个多核苷酸包含至少约100亿个多核苷酸。本文进一步提供了这样的文库，其中多个多核苷酸中的每个多核苷酸通过系绳附接至结构的表面。本文进一步提供了这样的文库，其中所述系绳包含具有至少一个化学修饰的核苷酸的可切割区，以在切割试剂的存在下从多核苷酸中分离。本文进一步提供了这样的文库，其中所述系绳包含约10至约50个碱基。本文进一步提供了这样的文库，其中大于90％的所述多核苷酸编码所述与预定序列无差异的序列。本文进一步提供了这样的文库，其中所述数字信息编码文本、音频或视觉信息。本文进一步提供了这样的文库，其中所述文库在少于3天内合成。本文进一步提供了这样的文库，其中所述文库在少于24小时内合成。

本文进一步提供了用于合成编码一定量的数字信息的多核苷酸的方法。在一些情况下，数字信息量为至少1吉字节(GB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000吉字节。在一些情况下，数字信息量为至少1太字节(TB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000太字节。在一些情况下，数字信息量为至少1拍字节(PB)。在一些情况下，数字信息量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000拍字节。

对于本领域技术人员而言，阐述以下实施例以更清楚地说明本文所公开的实施方案的原理和实践，并且这些实施例不应被解释为限制任何要求保护的实施方案的范围。除非另有说明，否则所有份数和百分比均以重量计。

实施例

实施例1：装置表面的功能化

将装置进行功能化以支持多核苷酸文库的附接和合成。首先使用包含90％H₂SO₄和10％H₂O₂的水虎鱼溶液(piranha solution)将装置表面润湿清洗20分钟。将该装置在具有去离子水的几个烧杯中冲洗，在去离子水鹅颈管水龙头下保持5min，并用N₂干燥。随后将该装置在NH₄OH(1:100；3mL:300mL)中浸泡5min，使用手枪(handgun)以去离子水冲洗，在具有去离子水的连续三个烧杯中各浸泡1min，随后再使用手枪以去离子水冲洗。然后通过将装置表面暴露于O₂来等离子体清洗该装置。使用SAMCO PC-300仪器在下游模式下以250瓦的O₂等离子体蚀刻1min。

用包含N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基丁酰胺的溶液使用具有以下参数的YES-1224P气相沉积烘箱系统使清洁的装置表面主动功能化：0.5至1托，60min，70℃，135℃汽化器。使用Brewer Science200X旋转涂布仪对装置表面进行抗蚀剂涂覆。将SPR^TM 3612光致抗蚀剂以2500rpm旋涂在装置上，时长40sec。该装置在Brewer热板上以90℃预烘30min。使用Karl Suss MA6掩模对准机对装置进行光刻。将该装置暴露2.2sec并在MSF 26A中显影1min。剩余的显影剂用手枪冲洗，并将装置在水中浸泡5min。该装置在烘箱中以100℃烘烤30min，随后使用Nikon L200目视检查光刻缺陷。采用除渣工艺利用SAMCO PC-300仪器以250瓦的O₂等离子体蚀刻1min来去除残余抗蚀剂。

用全氟辛基三氯硅烷与10μL轻矿物油混合的100μL溶液使装置表面功能钝化。将该装置放置于腔室中，泵送10min，随后将阀门关闭至泵并静置10min。该腔室通风排气。该装置通过在70℃下在500mL NMP中以最大功率超声波处理(在Crest系统上9次)进行两次5min浸泡来剥离抗蚀剂。然后将装置在室温下在500mL异丙醇中浸泡5min，并以最大功率进行超声波处理。将该装置浸入300mL的200标准乙醇中并用N₂吹干。激活该功能化表面以用作多核苷酸合成的支持物。

实施例2：50-聚体序列寡核苷酸的合成

将二维寡核苷酸合成装置组装至流动池中，其与流动池(Applied Biosystems(ABI394DNA合成仪")连接。该二维寡核苷酸合成装置用N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基-4-羟基丁酰胺(Gelest)均匀地功能化，其用来使用本文所述的寡核苷酸合成方法合成50bp的示例性寡核苷酸("50-聚体寡核苷酸”)。

该50-聚体的序列如SEQ ID NO.:1所述。5'AGACAATCAACCATTTGGGGTGGACAGCCTTGACCTCTAGACTTCGGCAT##TTTTTTTTTT3'(SEQ ID NO.:1)，其中#表示胸苷-琥珀酰己酰胺CED亚磷酰胺(来自ChemGenes的CLP-2244)，它是能够在脱保护过程中使多核苷酸从表面上释放的可切割的连接体。

根据表3中的方案和ABI合成仪，使用标准DNA合成化学法(偶联、加帽、氧化和解封闭)完成合成。

表3:

亚磷酰胺/活化剂组合以类似于本体试剂通过流动池的递送的方式进行递送。当在整个时间中环境保持被试剂“润湿”时，不进行干燥步骤。

从ABI 394合成仪中去除限流器，以使得能够更快速流动。在没有限流器的情况下，酰胺类(amidites)(在ACN中0.1M)、活化剂(在ACN中的0.25M苯甲酰基硫基四唑(“BTT”；来自GlenResearch的30-3070-xx))和Ox(在20％吡啶、10％水和70％THF中的0.02M I2)的流速大致为～100uL/sec，乙腈(“ACN”)和加帽试剂(帽A和帽B的1:1混合物，其中帽A是在THF/吡啶中的乙酸酐，帽B是在THF中的16％1-甲基咪唑(1-methylimidizole))的流速大致为～200uL/sec，解封闭剂(在甲苯中的3％二氯乙酸)的流速大致为～300uL/sec(与之相比，在有限流器的情况下所有试剂均为～50uL/sec)。观测完全排出氧化剂的时间，相应地调节化学品流动时间的时间选择，并在不同的化学品之间引入额外的ACN洗涤。寡核苷酸合成之后，芯片在75psi下在气态氨中脱保护过夜。将五滴水施加到表面上以组装多核苷酸。随后在BioAnalyzer小RNA芯片上分析组装的多核苷酸(数据未示出)。

实施例3：100-聚体序列寡核苷酸的合成

使用在实施例2中描述的用于合成50-聚体序列的相同过程，在两个不同的硅芯片上合成100-聚体寡核苷酸(“100-聚体寡核苷酸”；5'CGGGATCCTTATCGTCATCGTCGTACAGATCCCGACCCATTTGCTGTCCACCAGTCATGCTAGCCATACCATGATGATGATGATGATGAGAACCCCGCAT##TTTTTTTTTT3'，其中#表示胸苷-琥珀酰己酰胺CED亚磷酰胺(来自ChemGenes的CLP-2244)；SEQ ID NO.:2)，第一个用N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基丁酰胺均匀地功能化，而第二个用11-乙酰氧基十一烷基三乙氧基硅烷和正癸基三乙氧基硅烷的5/95混合物功能化，并在BioAnalyzer仪器上分析从表面提取的多核苷酸(数据未示出)。

在50uL PCR混合物(25uL NEB Q5主混合物，2.5uL 10uM正向引物，2.5uL 10uM反向引物，从表面提取的1uL多核苷酸，和加至50uL的水)中使用正向(5'ATGCGGGGTTCTCATCATC3'；SEQ ID NO.:3)和反向(5'CGGGATCCTTATCGTCATCG3'；SEQ IDNO.:4)引物，使用下列热循环程序，进一步PCR扩增来自两个芯片的全部十个样品：

98℃，30sec

98℃，10sec；63℃，10sec；72℃，10sec；重复12个循环

72℃，2min

PCR产物还在BioAnalyzer上运行(数据未示出)，在100-聚体位置处显示尖锐峰。然后，对PCR扩增的样品进行克隆，并进行Sanger测序。表4总结了从来自芯片1的斑点1-5采集的样品和从来自芯片2的斑点6-10采集的样品的Sanger测序结果。

表4：

斑点	错误率	循环效率
			1	1/763bp	99.87％
2	1/824bp	99.88％
			3	1/780bp	99.87％
4	1/429bp	99.77％
			5	1/1525bp	99.93％
6	1/1615bp	99.94％
			7	1/531bp	99.81％
8	1/1769bp	99.94％
			9	1/854bp	99.88％
10	1/1451bp	99.93％

因此，合成的寡核苷酸的高质量和均匀性在具有不同表面化学的两个芯片上重复。总体上，89％，相当于被测序的262个100-聚体中的233个，是没有错误的完美序列。

表5总结了从来自斑点1-10的寡核苷酸样品中获得的序列的错误特征。

表5：

实施例4：高度准确的基于DNA的信息存储和组装

以二进制数据的形式选择数字信息，该二进制数据总计约0.2GB，包含超过100种语言的“世界人权宣言(Universal Declaration of Human Rights)”的内容、ProjectGuttenberg的前100本书和种子数据库。将数字信息加密成基于核酸的序列并划分为字符串。以类似于实施例2中所述的方式，在刚性硅表面上合成超过1千万个不同的多核苷酸，每个对应于一个字符串。每个不同的多核苷酸的长度等于或小于200个碱基。收集合成的多核苷酸并对该多核苷酸进行测序，并解码回数字代码，与初始的至少一个数字序列相比，其对于源数字信息具有100％的准确度。

实施例5：将数字信息转换为核酸序列

计算机txt文件包括文本信息。通用计算机使用具有根据接收的指令将序列转换为碱基3、4或5序列的机器指令的软件程序。碱基3中的每个数字被指定核酸(例如，A＝0，T＝1，C＝2)。碱基4中的每个数字被指定核酸(例如，A＝0，T＝1，C＝2，G＝3)。或者，使用碱基5五进制序列，其中碱基5中的每个数字被指定核酸(例如，A＝0，T＝1，C＝2，G＝3，U＝4)。如表6所示生成序列。然后提供机器指令用于从头合成编码核酸序列的多核苷酸。

表6：

实施例6：具有高密度座位的柔性表面

用核苷偶联试剂涂覆包含热塑性材料的柔性结构。对涂层剂进行图案化以获得高密度的座位。图11A中示出了柔性表面的一部分。每个座位具有10um的直径，且两个相邻座位之间的中心距为21um。在多核苷酸合成沉积步骤期间，座位尺寸足以容纳0.2pl的固着滴体积。小座位尺寸允许在基底表面上合成高密度的多核苷酸。座位密度为22亿个座位/m²(1个座位/441×10^-12m²)。4.5m²的基底被制造成具有100亿个座位，每个座位具有10um的直径。将柔性结构任选地放置在连续环路系统(图9A)或卷到卷系统(图9B)中用于寡核酸合成。

实施例7：柔性结构上的多核苷酸合成

制备在热塑性柔性材料上包含多个座位的柔性结构。该结构用作使用包含沉积装置的多核苷酸合成装置合成多核苷酸的支持物。该柔性结构为柔性介质的形式，非常像磁性卷到卷带。

从头合成以连续生产线方式进行，其中结构行进通过溶剂浴，并随后行进至一堆打印头下方，在此处将亚磷酰胺印刷到该结构的表面上。使表面上沉积有固着滴的柔性结构滚入氧化剂浴，然后带从氧化浴中涌出来并浸入乙腈洗涤浴中，然后浸入解封闭浴中。任选地，带穿过加帽浴。在替代的工作流程中，柔性结构从氧化浴中涌出来并在洗涤步骤中用乙腈进行喷射。

或者，使用喷杆代替液体浴。在该工艺中，仍然采用喷墨装置将核苷酸沉积在表面上，但充溢步骤现在在具有喷嘴的腔室中完成。例如，沉积装置具有2,048个喷嘴，每个喷嘴以每个小滴1个核碱基每秒沉积100,000个小滴。存在顺序排列的喷嘴以模拟标准亚磷酰胺化学法中的充溢步骤的顺序。这种技术可容易地改变喷杆中装载的化学物质，以适应不同的工艺步骤。以与如实施例2中所述的方式相同的方式将多核苷酸脱保护或切割。

对于每个沉积装置，每天在结构上沉积多于1.75x10¹³个核碱基。合成多个200个核碱基多核苷酸。在3天内，以每天1.75x10¹³个碱基的速率合成262.5x10⁹个多核苷酸。每个寡核苷酸序列包含至少15个嵌入较长多核苷酸中的碱基的多核苷酸。在一中情况下，多核苷酸被设计为以5'至3'的顺序具有至少：接头区、切割区、第一引物结合区、条形码区、靶序列区和第二引物区。

实施例8：从头合成后的多核苷酸的静电转移

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用静电力将多核苷酸从结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。通道被位于通道上方的相互连接的导体板围绕。转移介质包括与该导体板产生的静电场反应的电荷(正或负)。在相互连接的导体板之间施加电压电势，从而导致转移介质的吸引和多核苷酸穿过通道的开口的转移。

为了从通道排出多核苷酸，通道被位于通道下方的相互连接的导体板围绕。当在相互连接的导体板之间施加电压电势时，将转移介质从通道排出到一个或多个通道或接收单元。

实施例9：从头合成后使用振动力转移多核苷酸

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用振动力将多核苷酸从结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。通道被振动能量施加器围绕。通过振动能量施加器施加振动能量，从而导致多核苷酸穿过通道的开口转移到一个或多个通道或接收单元。

实施例10：从头合成后使用滑动件转移多核苷酸

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用滑动件将多核苷酸从结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。滑动件被定位成以一定角度与结构接触。通过相对于结构旋转滑动件例如10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°或80°，将转移介质转移到一个或多个通道或接收单元。

实施例11：从头合成后使用施加的压力转移多核苷酸

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用施加的压力将多核苷酸从结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。采用气体或流体内施加的压力和压力释放迫使转移介质穿过结构中的通道。通过产生压差，打开压力释放迫使转移介质穿过通道。

实施例12：从头合成后使用施加的压力和喷嘴转移多核苷酸

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用施加的压力和喷嘴将多核苷酸从柔性结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。使用辊移动柔性结构，使得通道在喷嘴下方对准。然后喷嘴朝向通道施加压力并迫使转移介质穿过通道。

实施例13：从头合成后使用销转移多核苷酸

与实施例2-实施例3类似地合成多核苷酸。在多核苷酸合成之后，使用销将多核苷酸从结构中的通道转移至一个或多个通道或接收单元。

沉积粘附于多核苷酸的水性或气态转移介质。销接触并吸引转移介质，并且销与结构之间的相对垂直运动使转移介质从结构变位到一个或多个通道或接收单元。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅仅是通过示例的方式提供的。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下将会想到许多变化、改变和替代。应当理解，可在实施本发明时采用本文描述的本发明的实施方案的各种替代方案。旨在以下述权利要求限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求的范围内的方法和结构及其等同物。

序列表

<110> 特韦斯特生物科学公司

<120> 基于核酸的数据存储

<130> 44854-728.601

<140>

<141>

<150> 62/517,671

<151> 2017-06-09

<150> 62/446,178

<151> 2017-01-13

<150> 62/397,855

<151> 2016-09-21

<160> 4

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 62

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 人工序列的描述：合成寡核苷酸

<220>

<221> 修饰的碱基

<222> (51)..(52)

<223> 胸苷-琥珀酰己酰胺CED亚磷酰胺

<400> 1

agacaatcaa ccatttgggg tggacagcct tgacctctag acttcggcat tttttttttt 60

tt 62

<210> 2

<211> 112

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 人工序列的描述：合成多核苷酸

<220>

<221> 修饰的碱基

<222> (101)..(102)

<223> 胸苷-琥珀酰己酰胺CED亚磷酰胺

<400> 2

cgggatcctt atcgtcatcg tcgtacagat cccgacccat ttgctgtcca ccagtcatgc 60

tagccatacc atgatgatga tgatgatgag aaccccgcat tttttttttt tt 112

<210> 3

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 人工序列的描述：合成引物

<400> 3

atgcggggtt ctcatcatc 19

<210> 4

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 人工序列的描述：合成引物

<400> 4

cgggatcctt atcgtcatcg 20

Claims

1.一种用于存储和访问信息的方法，所述方法包括：

a)将至少一个数字序列形式的至少一个信息项转换为至少一个核酸序列；

b)提供包含表面的结构；

c)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸从所述表面延伸；

d)存储所述多个多核苷酸；以及

e)将所述多个多核苷酸选择性转移到接收单元，其中选择性转移包括力的施加，其中所述力是层流压力、毛细管压力、滑流压力、磁力、静电力、蠕动力、声波、振动力、向心力、离心力或其任意组合，并且其中所述多个多核苷酸共同编码所述至少一个核酸序列的单个核酸序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述力的施加包括导电构件，和在所述结构与所述导电构件之间施加的电压电势。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述力的施加包括使所述结构的所述表面与刚性或柔性滑动件接触。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述力的施加包括压力释放或压力喷嘴。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括在步骤(c)期间使用所述压力喷嘴。

6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括使所述多核苷酸充溢通过所述压力喷嘴。

7.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括使核苷酸沉积通过所述压力喷嘴。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

对所述多个多核苷酸进行测序；以及

组装所述至少一个数字序列。

9.根据权利要求8所述的方法，其中与初始的至少一个数字序列相比，所述组装的至少一个数字序列是100％准确的。

10.一种用于存储信息的方法，所述方法包括：

b)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸包含：

i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及

ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；以及

c)存储所述多个多核苷酸。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述切割区包含限制酶识别位点。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述切割区包含光敏核碱基。

13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括施加限制酶、电磁辐射或气态试剂以在所述切割区处进行切割，从而去除所述多个编码区中的至少一个。

14.根据权利要求10所述的方法，其中每个编码区在长度上包含25至500个碱基。

15.根据权利要求10所述的方法，其中每个编码区在长度上包含100至2000个碱基。

16.根据权利要求10所述的方法，其中每个非编码区在长度上包含1至100个碱基。

17.根据权利要求10所述的方法，其中每个非编码区包含至多200个碱基。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸。

19.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少100亿个多核苷酸。

20.根据权利要求10所述的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。

21.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。

22.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸内的第一非编码区具有与每个多核苷酸内的第二非编码区不同的序列。

23.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸内的每个非编码区具有不同的序列。

24.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸内的第一切割区具有与每个多核苷酸内的第二切割区不同的序列。

25.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸内的每个切割区具有不同的序列。

26.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸内的切割区的数量为至少1、2、3、4或5个。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述数量个切割区的序列是不同的。

28.根据权利要求10所述的方法，其中每个多核苷酸包含系绳区。

29.一种对信息进行加密的方法，所述方法包括：

b)将所述至少一个核酸序列中的每一个与多个不相同标记中的一个相关联；

c)提供具有表面的结构，其中所述表面包含所述多个不相同的标记；

d)合成共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸，并且其中每个多核苷酸从用所述不相同标记中的一个标记划分的离散区域中的所述表面延伸；以及

e)存储所述多个多核苷酸。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述多个多核苷酸包含至少1,000,000个多核苷酸。

31.根据权利要求29所述的方法，其中大于90％的所述多核苷酸编码与所述预定序列无差异的序列。

32.根据权利要求29所述的方法，其中所述至少一个信息项是文本信息、音频信息或视觉信息。

33.根据权利要求29所述的方法，其中用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的所述多核苷酸的子集包含相同的序列。

34.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括选择用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的多核苷酸的子集、释放所述多核苷酸的子集、对所述多个多核苷酸进行测序、解密所述多个多核苷酸，以及组装所述至少一个数字序列。

35.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括选择用所述不相同标记中的一个标记离散地划分的多核苷酸的子集、扩增所述多核苷酸的子集、对所述多核苷酸的子集进行测序、解密所述多个多核苷酸，以及组装所述至少一个数字序列。

36.根据权利要求34或35所述的方法，其中与初始的至少一个数字序列相比，所述组装的至少一个数字序列是100％准确的。

37.根据权利要求35所述的方法，其中所述至少一个数字序列包含至少1吉字节的数字信息量。

38.根据权利要求35所述的方法，其中所述至少一个数字序列包含至少1太字节的数字信息量。

39.根据权利要求35所述的方法，其中所述至少一个数字序列包括至少1拍字节的数字信息量。

40.一种收集信息的方法，所述方法包括：

a)提供包含表面的结构，其中所述结构包含：

共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的第一多个多核苷酸；以及

共同编码所述至少一个核酸序列的具有预定序列的第二多个多核苷酸，其中所述第一多个多核苷酸和所述第二多个多核苷酸均从所述表面延伸并且均编码相同的至少一个核酸序列；

b)选择性分离包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域并从所述表面去除所述第一多个多核苷酸；以及

c)对所述至少一个核酸序列进行测序并解密，以形成至少一个编码信息项的数字序列。

41.根据权利要求40所述的方法，其中包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域包含一组通道或孔。

42.根据权利要求40所述的方法，其中所述结构是刚性结构。

43.根据权利要求40所述的方法，其中所述结构是柔性结构。

44.根据权利要求40所述的方法，其中仅包含缺少所述第一多个多核苷酸的结构剩余部分的结构区域被拼接回一起。

45.根据权利要求40所述的方法，其中选择性去除包括向包含所述第一多个多核苷酸的所述结构的区域进行力的施加。

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述力的施加是层流压力、毛细管压力、滑流压力、磁力、静电力、蠕动力、声波、振动力、向心力、离心力或其任意组合。

47.根据权利要求45所述的方法，其中所述力的施加包括导电构件，和在所述结构与所述导电构件之间施加的电压电势。

48.根据权利要求45所述的方法，其中所述力的施加包括使所述结构的所述表面与刚性或柔性滑动件接触。

49.根据权利要求45所述的方法，其中所述力的施加包括压力释放或压力喷嘴。

50.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多500个碱基。

51.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多200个碱基。

52.根据权利要求40所述的方法，其中所述第二多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多500个碱基。

53.根据权利要求40所述的方法，其中所述第二多个核苷酸中的每个多核苷酸在长度上包含至多200个碱基。

54.根据权利要求40所述的方法，其中所述信息项的量为至少一吉字节。

55.根据权利要求40所述的方法，其中所述信息项的量为至少一太字节。

56.根据权利要求40所述的方法，其中所述信息项的量为至少一拍字节。

57.一种核酸文库，其包含多个多核苷酸，其中所述多核苷酸中的每一个包含：

i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及

ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；

并且其中与预选的数字序列相比，当对所述多个多核苷酸进行测序、解密和组装以形成数字序列时，所述数字序列具有大于90％的准确度。

58.根据权利要求57所述的核酸文库，其中所述切割区包含限制酶识别位点。

59.根据权利要求57所述的核酸文库，其中所述切割区包含光敏核碱基。

60.根据权利要求57所述的核酸文库，其进一步包括施加限制酶、电磁辐射或气态试剂以在所述切割区处进行切割，从而去除所述多个编码区中的至少一个。

61.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个编码区在长度上包含25至500个碱基。

62.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个编码区在长度上包含100至2000个碱基。

63.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个非编码区在长度上包含1至100个碱基。

64.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个非编码区包含至多200个碱基。

65.根据权利要求57所述的核酸文库，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸。

66.根据权利要求57所述的核酸文库，其中所述多个多核苷酸包含至少100亿个多核苷酸。

67.根据权利要求57所述的核酸文库，其中大于90％的所述多核苷酸编码与预定序列无差异的序列。

68.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个多核苷酸内的第一非编码区具有与每个多核苷酸内的第二非编码区不同的序列。

69.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个多核苷酸内的每个非编码区具有不同的序列。

70.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个多核苷酸内的第一切割区具有与每个多核苷酸内的第二切割区不同的序列。

71.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个多核苷酸内的每个切割区具有不同的序列。

72.根据权利要求57所述的核酸文库，其中每个多核苷酸内的切割区的数量为至少1、2、3、4或5个。

73.根据权利要求72所述的核酸文库，其中所述数量个切割区的序列是不同的。

74.一种用于存储信息的装置，所述装置包括：

a)具有表面的结构；以及

b)在所述表面上的多个离散区域，其用于合成共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中每个多核苷酸包含：

i)多个编码区，其中每个编码区是相同的；以及

ii)至少一个非编码区，其中所述至少一个非编码区包含切割区；并且

其中所述至少一个核酸序列编码至少一个信息项。

75.一种用于对信息进行加密的装置，所述装置包括：

a)具有表面的结构，其中所述表面包含多个不相同的标记；以及

b)在所述表面上的多个离散区域，其用于合成共同编码至少一个核酸序列的具有预定序列的多个多核苷酸，其中所述多个多核苷酸包含至少100,000个多核苷酸，并且其中每个多核苷酸从用所述不相同标记中的一个标记划分的离散区域中的所述表面延伸；并且

其中所述至少一个核酸序列编码至少一个信息项。