CN114025873A - 用于聚合物合成的再使用和再循环 - Google Patents

Abstract

用于聚合物合成的试剂和溶剂被再使用或再循环，而不是被丢弃。可以分别在多个专用容器之一中收集来自聚合物合成的每个步骤的流出物。再使用将来自聚合物合成步骤的流出物返回到聚合物合成器的输入以供后续在同一步骤中使用。再循环处理来自聚合物合成的一个或多个步骤的流出物，以恢复原始浓度或纯度水平以供在稍后的合成运行中使用。质量控制分析可以确定从聚合物合成器中收集的流出物是否被再使用或再循环。这些技术降低了试剂成本和废物数量。这些技术可以用于亚磷酰胺或基于酶的脱氧核糖核酸(DNA)合成。

Description

用于聚合物合成的再使用和再循环

背景技术

用于聚合物合成的试剂和溶剂既昂贵又危险。流通式合成技术使用过量的试剂来推动聚合物合成。流出合成室的剩余的试剂和溶剂在每次合成运行之后作为废物被收集起来。来自脱氧核糖核酸(DNA)的亚磷酰胺合成的组合废物流例如包含核苷亚磷酰胺(即，A、G、C和T亚磷酰胺)和乙腈。核苷亚磷酰胺单体是昂贵的试剂。乙腈有毒并且易燃。用于DNA或用于其他聚合物的其他技术也可以包括昂贵和/或危险的试剂和溶剂。

DNA(以及其他类型的聚合物)的一种相对较新的用途是数字数据存储。使用DNA的数字数据存储将来自数字数据中的0和1的序列编码成DNA链中的核苷酸单体序列。数千或数百万条DNA链通常被用来编码单个计算机文件。在DNA链中存储数帕字节数据的数据中心可能需要合成大量DNA。这与通常在40nmol或更低的规模上执行的大多数生化和生物实验的DNA合成形成对比。对于小规模DNA合成，废物量最少，并且通常不经考虑就丢弃。

正是针对这些和其他考虑，在本文中呈现了本公开。

发明内容

本公开提供了一种用于再使用和再循环在聚合物合成中使用的试剂和溶剂两者的系统和技术。在聚合物合成的每个步骤之后，可以在专用容器中而不是组合废物罐中收集试剂和溶剂。每个专用容器可以收集来自主要包含单个试剂或洗涤溶液的聚合物合成的单独步骤的流出物。可以在同一聚合物合成器中再使用或再循环专用容器之一的内含物，以用于在相同或不同的聚合物合成器中使用。

再使用是指将从聚合物合成的流出物收集的溶液移回到聚合物合成器的输入以被再次使用。再使用发生得相对较快。在同一合成运行期间，可以再使用多次试剂或洗涤溶液。将从聚合物合成器的流出物收集的相同液体返回到聚合物合成器的适当输入而不进行处理或修改是再使用的示例。再使用还可以包括向在专用容器之一中收集的流出物添加浓缩的试剂或溶剂，以将有效浓度保持在预定浓度范围内。

再循环是指可能比再使用更复杂并花费更多时间的处理。再循环可以对从聚合物合成器收集的流出物调节有效浓度、纯化、过滤和/或清洁。再循环通常不作为合成运行的一部分被执行，并且可以使用与聚合物合成器分开的装置来完成。不能在合成运行的时间尺度内完成的任何处理都可以被表征为再循环。再循环没有时间限制。再循环的一个示例是蒸馏洗涤溶液以回收溶剂。

在单独的专用容器中收集来自聚合物合成的单独步骤的流出物，提供了离散的“废物”流以供再使用或再循环。然而，这些流出物并不是真正的废物流，因为它们被再使用或再循环。因此，可以多次使用先前使用过一次然后被丢弃的试剂和溶剂。未结合的单体亚基可以被返回到合成室并被用来构建聚合物链而不是被丢弃。这降低了试剂成本。有潜在危险的有机溶剂可以被再循环并用于稍后的合成运行，从而减少废物量。这针对合成聚合物创建了更便宜且更环保的过程。这些改进的好处对于大规模聚合物合成操作尤其显著，诸如，例如DNA数据存储中心连续运行多个寡核苷酸合成器以创建大量DNA链，以用于存储诸如计算机文件的数字数据。

本发明内容被提供来以简化的形式介绍将在下面的具体实施方式中被进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用来限制所要求保护的主题的范围。例如，术语“技术”可以指由上述上下文和整个文档所允许的(多个)系统和/或(多个)方法。

附图说明

参考附图来阐述具体实施方式。在附图中，附图标记最左边的(多个)数字表示该附图标记第一次在其中出现的附图。在不同的附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项。对多个项中的个体项进行的引用可以使用具有字母序列的字母的附图标记来引用每个个体项。对项的一般引用可以使用特定的引用编号，而没有字母顺序。

图1是示出了用于合成聚合物的系统的组件之间的通路的流体路径图。

图2是示出了在聚合物合成中使用的试剂和溶剂的再使用回路和再循环回路的流程图。

图3示出了被配置为再使用试剂的聚合物合成器的示意图。

图4示出了聚合物合成器和相关联的再循环装置的示意图，该再循环装置被配置为再循环在聚合物合成中使用的溶剂。

图5是示出了用于在聚合物合成期间再使用试剂或溶剂的说明性过程的流程图。

图6是示出了用于再循环在聚合物合成中使用的试剂或溶剂的说明性过程的流程图。

具体实施方式

本公开内容提供了一种用于再使用和再循环在聚合物合成中使用的试剂和溶剂的技术、设备、装置和系统。本公开的内容可以与任何类型的聚合物合成一起使用，其中过量的试剂、洗涤液、溶剂等流经在其中合成聚合物的结构。取决于具体的合成技术，聚合物可以在流动池、柱、电极阵列、或者其他结构上合成。

本文中所使用的聚合物分子(“聚合物”)包括任何类型的聚合物，诸如生物分子和人造聚合物。基于或源自生物分子的聚合物分子包括DNA、核糖核酸(RNA)和蛋白质。本公开的其余部分主要描述了用于合成DNA的应用。然而，试剂和溶剂的再使用和再循环的系统和方法不一定限于DNA的合成，并且可以用于任何类型的聚合物的合成。

用于DNA合成的技术包括核苷亚磷酰胺法和使用酶末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)的酶促DNA合成。用于酶促RNA合成的技术包括使用酶，诸如Phi6 RNA复制酶和TdT。化学蛋白质合成技术包括将一个氨基酸的羧基或C端与另一个氨基酸的氨基或N端偶联。用于化学蛋白质合成的一种常用技术是肽的固相合成。在下面提供了这些聚合物合成技术中的每一种技术的简要说明。

每种合成技术都以具体顺序将试剂溶液(例如，单体亚基的溶液)、洗涤液、溶剂等应用到其中正在合成聚合物的位置，并且大部分溶液在不与不断增长的聚合物链反应的情况下流出。因此，大部分的试剂未被消耗，并且洗涤溶液或溶剂吸收相对少量的溶质。这样，这些DNA和蛋白质合成技术生成流出物，如果分开收集，则这些流出物与开始的输入溶液相对接近并可以按原样或仅做最少处理而再次被使用。

DNA的合成通常使用亚磷酰胺方法，该方法在四唑催化剂存在时结合亚磷酰胺构建块。核苷亚磷酰胺是天然或合成的核苷的衍生物。亚磷酰胺是一种正常的核苷酸，具有在其活性胺、羟基和磷酸基团上添加了诸如三苯甲基的保护基团。这些保护基团防止不需要的副反应并在合成过程中强制形成所期望的产物。合成开始于单个亚磷酰胺通过诸如与长链烷基胺间隔基偶联的琥珀酰基接头之类的接头拴系到固体支持物上。

亚磷酰胺方法使用四种不同化学混合物的循环，以3'到5'合成方向上添加每个个体核苷。第一，通过在脱保护步骤中使用三氯乙酸(TCA)去除二甲氧基三苯甲基(DMT)，来使DMT保护的核苷亚磷酰胺去保护。这揭示了一个游离的5'-羟基。第二，在激活步骤中，新的DMT保护的亚磷酰胺与不断增长的寡核苷酸链的5'-羟基偶联，以形成亚磷酸三酯。第三，封端步骤将任何剩余的未反应5'羟基乙酰化，使未反应的寡核苷酸链对进一步添加核苷呈惰性，并且防止碱基缺失的一个来源。封端是通过添加由乙酸酐和N-甲基咪唑组成的乙酰化试剂完成的。该试剂仅与游离羟基反应以不可逆地封端偶联失败的寡核苷酸。第四，碘氧化将亚磷酸酯转化为磷酸酯，产生氰乙基保护的磷酸酯主链，氰乙基保护的磷酸酯主链稳定正在生长的寡核苷酸链中的单体之间的磷酸酯联结(linkage)。去除DMT保护基团以允许循环继续并添加下一核苷。

腺嘌呤、胞嘧啶和鸟嘌呤上的环外氨基的保护与5'-羟基的保护正交，因为DMT在每个合成循环结束时被去除。一种技术是在环外氨基上使用碱不稳定保护基团来创建与DMT保护基团的TCA裂解的正交性。

也可以通过酶促技术来合成DNA。DNA的酶促合成使用不依赖模板的DNA聚合酶，末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)，这是一种经过进化可快速催化天然发生的dNTP的联结的蛋白质。TdT不加选择地添加核苷酸，所以它可以通过各种技术停止继续不受调控的合成以防止链延长，例如绑定TDT、创建变异酶、以及使用包括可逆终止子的核苷酸。TdT活性在大约37℃时达到最大，并且在水性环境中进行酶促反应。

使用可逆终止子的技术一次只用一种类型的脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)淹没反应管。可逆终止子防止链延长，因此只有单个核苷酸被添加到不断增长的DNA链条中。一旦发生偶联，游离的dNTP被洗掉，用脱保护溶液去除终止子，并且系统准备好进行下一轮单核苷酸添加。酶促合成可能产生比亚磷酰胺方法更长的寡核苷酸，并且使用水作为溶剂来这样做，从而减少有毒废物流。美国专利第10,059,929号中提供了一种用于酶促合成寡核苷酸技术的细节。

肽固相合成(SPPS)是一种常用于合成蛋白质的技术。肽合成是肽的生产，也称为多肽或蛋白质，其中多个氨基酸通过酰胺键连接，也被称为肽键。肽是通过一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基的缩合反应来化学合成的。保护基团策略通常是必要的，以防止与各种氨基酸侧链发生不希望的副反应。化学肽合成最常从肽的羧基端(C端)开始，并且朝氨基端(N端)进行。

SPPS允许通过氨基酸衍生物在不溶性多孔支持物上的连续反应而快速组装肽链。一般的SPPS过程是交替的N端去保护和偶联反应的重复循环之一。首先，氨基酸通过氨基酸的羰基与固体支持物之间的共价键而联结到固体支持物上。将氨基酸偶联到固体支持物上的键可以是酰胺键或酯键。随后，将胺去除保护，然后与第二个氨基酸的游离酸偶联。这个循环一直重复，直到合成了所期望的序列为止。SPPS循环还可以包括封端步骤，其阻止未反应的氨基酸的末端发生反应。用于在肽合成中使用的氨基保护基团是芴基甲氧羰基(Fmoc)和叔丁氧羰基(Boc)。氨基酸的反应性侧链也用与被用于氨基的保护基团正交的保护基团保护。

图1示出了用于合成聚合物的系统100的流体通路图。可以使用上述技术中的任何技术来合成在该系统中合成的聚合物。系统100可以包括多个聚合物合成器102A、102B、……、102N。聚合物合成器102可以是寡核苷酸合成器、自动蛋白质合成器或另一种类型的聚合物合成器。此外，各个聚合物合成器102A、102B、……、102N中的每个聚合物合成器不需要是相同型号的机器或使用相同的硬件、试剂体积或时间尺度进行操作。

更详细地示出了聚合物合成器102A中的第一聚合物合成器。该聚合物合成器102A被示出为包含合成室104和用于收集流出物的多个专用容器106A、106B和106C。尽管未图示，但是其他聚合物合成器102B、……、102N也包括合成室和用于收集流出物的专用容器。

合成室104是聚合物合成器102的其中发生聚合物合成的部分。合成室104可以包括在其上合成聚合物的一个或多个固体支持物。例如，合成室104可以包括流动池、填充有珠子的柱、或者诸如硅芯片之类的二维衬底。根据被用于聚合物合成的特定技术和化学，可以以特定顺序使包含试剂、洗涤液和溶剂的溶液流入到合成室104中。添加到合成室104的溶液通常充满合成室104并存在足以允许化学或酶促反应发生的时间段。取决于合成室104的配置，内部的材料可以由于重力而流出或可以诸如通过应用真空或泵而被机械移除。

向合成室104添加材料由一个或多个输入来调控。输入可以被实现为用于控制流体流入到合成室104中的阀或其他设备。离开合成室104的材料被称为“流出物”，其被收集在多个专用容器106之一中。

专用容器106A、106B和106C中的每个专用容器可以与来自聚合物合成的特定步骤的流出物相关联或“专用于”收集流出物。因此，不是将来自合成室104的所有流出物收集为废物容器中的单个未分化的废物流，而是使用不同的容器来收集不同类型的流出物。专用容器106可以以与常规废物容器相同或相似的方式被构造并连接到合成室104。例如，专用容器106可以是可移除地附接到合成室104的输出端的塑料容器。

例如，可以在第一专用容器106A中收集来自添加第一种单体亚基的第一合成步骤的流出物。可以在第二专用容器106B中收集来自添加第二种单体亚基的第二合成步骤的流出物。可以在第三专用容器106C中收集来自添加主要为溶剂的洗涤溶液的洗涤步骤的流出物。因此，在合成运行之后，将有如下情况：第一专用容器106A包含第一试剂，其是第一种单体亚基；第二专用容器106B包含第二试剂，其是第二种单体亚基，以及第三专用容器106C包含主要是溶剂的溶液。

尽管仅示出了三个不同的专用容器106A、106B和106C，但是聚合物合成器102可以具有任意数目的不同的专用容器106。此外，聚合物合成器102A、102B、……、102N可以各自具有不同数目的专用容器106。对于聚合物合成的每个步骤或对于聚合物合成期间生成的每种类型的独特流出物，可以存在一个专用容器106。例如，如果存在使用相同洗涤液的两个洗涤步骤，则可以在相同的专用容器106中收集两个步骤的流出物。

来自合成室104的流出物可以通过路由机构被路由到专用容器106A、106B或106C中的一个专用容器，该路由机构改变离开合成室104的材料流并将其引导到一个或另一个专用容器106。当合成室104的输入改变时，路由机构可以将流出物的路由从合成室104切换到第二专用容器106B而不是第一专用容器106A。切换也可以延迟与流体流过合成室104所需的时间长度大约相等的时间段。延迟流出物的重新路由可以保持离开合成室104的材料的收集与进入的材料同相。这可以减少来自不同合成步骤的试剂或溶剂的混合。

路由机构可以被实现为用于控制或改变流体的路由的机构。许多类型的流体处理系统是本领域普通技术人员已知的。例如，控制机构可以包括以下一项或多项：泵、阀和流量计。路由机构可以是聚合物合成器102的一部分并可以被添加到现有的聚合物合成器102以代替与废物罐的常规连接。

专用容器106A、106B和106C中的一个或多个专用容器的内含物可以通过沿再使用通路108路由而被再使用，该再使用通路108将专用容器106的内含物返回到合成室104的输入或进料容器。未示出的进料容器是在将试剂或溶剂引入到合成室104中之前容纳试剂或溶剂的容器。用于聚合物合成的每种试剂和/或溶剂可以被储存在单独的进料容器中。所有进料容器可以共享与合成室104的相同的输入，或者各个进料容器可以具有单独的输入。如果进料容器共享相同的输入，则可以使用控制机构来调控哪个进料容器被连接到合成室104。

再使用通路108可以是包括管道、管子、阀、泵、流量计或其他自动流体处理系统的流体通路。再使用通路108还可以包括手动动作，诸如用户将专用容器106与聚合物合成器102分开并将内含物倒入到被用于相同试剂或溶剂的进料容器中。再使用通路108可以将来自多个不同聚合物合成器102的相同溶液的流出物合并到单个流出物保持室中，该流出物保持室合并来自相同合成步骤的流出物。例如，如果聚合物合成器102A生成含有G酰胺溶液的流出物并且聚合物合成器102B也生成具有相同G酰胺溶液的流出物，那么这两个流出物可以通过再使用通路108路由到相同的专用容器106、保持室等。合并的流出物也可以在返回到一个或多个聚合物合成器102之前由QC装置110批次分析。

再使用通路108可以简单地将专用容器106的内含物返回到合成室104的输入，以供在聚合物合成的相同步骤的后续迭代中再使用。例如，如果洗涤溶液被收集在专用容器106B中，则洗涤溶液可以通过再使用通路108路由并在使用相同洗涤溶液的后续洗涤步骤期间被重新引入到合成室104。

然而，试剂或溶剂可以在不修改的情况下再使用的次数可能受到限制。质量控制(QC)装置110可以在专用容器106移动通过再使用通路108时分析它的全部或部分内含物。不是测试整个体积，而是可以将专用容器106的内含物的试样或小部分移动到与QC装置110的感测组件接触以用于测试。QC装置110可以测量收集在专用容器106中的流出物的浓度、纯度、体积、pH、温度、或者任何其他特性。QC装置110的分析可以确定专用容器106的内含物是否具有适当的特性(例如，试剂浓度、溶剂纯度、总体积等)，以用于在聚合物合成中再使用。

QC装置110可以被实现为用于测量质量标准所基于的(多个)特性的任何类型的装置或设备。例如，QC装置110可以是用于确定专用容器106的内含物的体积是否在预定体积范围内的体积量度或尺度。QC装置110还可以包括光谱仪以使用紫外(UV)光谱、红外(IR)光谱、UV/IR光谱和紫外-可见(UV/viz)光谱或其他光谱技术测量试剂的浓度。QC装置110也可以是执行气相色谱-质谱分析的气相色谱-质谱仪(GC/MS)，或者是将液相色谱(或者，HPLC)的物理分离能力与质谱(MS)的质量分析能力相结合的液相色谱-质谱仪(LC-MS)。另一类型的QC装置110是分光光度计，它也可以测量溶液中的试剂的浓度。分光光度计的一个示例是赛默飞世尔科技公司可用的NanoDrop^TM系列分光光度计。QC装置110也可以被实现为pH测量设备，诸如pH电极，其可以确定专用容器106的内含物的pH是否在预定范围内。

QC装置110可以分析专用容器106的内含物以确定专用容器106中的流出物是否具有用于再使用的适当特性(例如，浓度、纯度、体积等)。取决于QC分析的结果，专用容器106的内含物可以通过再使用通路108或通过回收通路112路由。

在一些实施方式中，收集在专用容器106A、106B和106C的一个专用容器中的来自合成室104的流出物可以沿回收通路112路由而无需QC分析。例如，专用容器106中的一个专用容器可以被用来收集包含试剂的混合物的流出物。因为存在试剂的混合物，该流出物可能不适于再使用，因此专用容器106的内含物将始终沿回收通路112中的一个回收通路路由。

回收通路112从聚合物合成器102中的专用容器106通向再循环中心114。回收通路112可以被实现为管道、管子、阀、泵、流量计、或者其他自动流体处理系统，其将专用容器106A、106B和106C中的一个或多个专用容器的内含物移动到再循环中心114。回收通路112还可以包括一个或多个手动步骤，诸如用户携带专用容器106到再循环中心114和将内含物放入再循环装置116中。因此，回收通路112可以包括用于将流体从聚合物合成器102移动到再循环中心114的自动和/或手动技术。

再循环中心114可以在中心位置处，或者再循环中心114的部分可以被拆分在多个不同的位置，为一个或多个聚合物合成器102服务。因此，在这个系统100中，可以在再循环中心114中的再循环装置116与各个聚合物合成器102之间存在试剂和溶剂流的持续移动。再循环装置116是能够清洁、过滤、纯化、浓缩、稀释、添加试剂或对专用容器106的内含物执行其他操纵的装备或系统。再循环装置116可以执行的一个功能是调节流出物中的试剂或溶剂的有效浓度。

一种类型的再循环装置116是蒸馏器，其可以被用来从含有溶剂和溶质或其他杂质的流出物中对溶剂进行蒸馏和纯化。在蒸馏之后仍留在蒸馏器中的材料可以作为废物丢弃。例如，可以通过蒸馏来回收亚磷酰胺合成所使用的溶剂乙腈。然而，如果溶液中存在水，则乙腈会形成由86％的乙腈和14％的水组成的低沸点共沸物。因此，可以使用高效分馏系统从乙腈中除去水和溶质来执行乙腈的回收。乙腈-水共沸物也可以通过使混合物流过吸水的吸湿材料床然后进行蒸馏来纯化。

可以由再循环装置116中的一个再循环装置执行的另一种类型的蒸馏是真空蒸馏。在真空下执行的蒸馏降低了溶剂的沸点，并且允许在比常压蒸馏更低的温度下执行蒸馏。真空下的蒸馏可以保护对高温敏感的酶等试剂，并且还可以减少加热蒸馏器所需的能量消耗。从酶溶液中蒸馏水可以被用来增加酶的浓度以及回收用作溶剂的水。

再循环装置116的另一示例是流通膜。如果流通膜可以被用来执行渗析和从溶质中分离水。这可以净化水，从而使水可以再次被用作溶剂。渗析也可以被用来通过去除水同时保留酶来浓缩酶溶液。

此外，再循环装置116可以是液相色谱柱，其能够基于化合物对吸附剂的不同吸附来分离物质；化合物以不同的速率通过色谱柱，从而将它们分离成多个部分。液相色谱柱可以从溶液中过滤酶，并且被用来洗脱较小体积的酶，从而提高有效浓度。

再循环装置116的又一示例是离心机，其可以与过滤或纯化柱相结合以从溶液中纯化或去除组分。离心机使用沉降原理工作，其中离心加速度导致密度较大的物质和颗粒沿径向向外移动。同时，密度较小的物体被移位并移动到中心。在使用样品管的实验室离心机中，径向加速度导致密度较大的颗粒沉降到管底部，而低密度物质则上升到顶部。

可用于诸如分离、吸收、汽提和蒸馏之类的过程的另一种类型的再循环装置116是填充床吸收器。在化学加工中，填充床吸收器是填充有填充材料的中空管、管道或其他容器。填料可以随机填充小物体，或者它也可以填充专门设计的规整填料。填充床还可以包含催化剂颗粒或吸附剂，诸如沸石颗粒、颗粒活性炭等。填充床的目的通常是改善化学或类似过程中的两相之间的接触。填充床可以在化学反应器、蒸馏过程、洗涤器等中使用。

一种自动或手动系统，其将附加的试剂添加到另外类型的再循环装置116。添加附加的试剂可以使诸如核苷单体的试剂的有效浓度恢复到预定浓度范围内的浓度水平。许多试剂(诸如，酰胺和酶)以粉末状形式提供，其可以被添加到溶液中以增加试剂的浓度。粉末状试剂或浓缩液体形式的试剂被称为“浓缩试剂”。可以通过使用诸如光谱法的技术测量溶液的浓度，来确定将溶液的浓度提高到预定浓度范围内的水平所需的浓缩试剂的数量。

中央控制单元(CCU)115可以控制再循环中心114的操作，包括确定添加多少附加的试剂或溶剂以达到给定的有效浓度。CCU 115可以部分地基于从一个或多个QC装置118获得的数据来确定要添加的浓缩试剂、溶剂或其他物质的体积、重量、量等，该QC装置118也可以被包括在再循环中心114中。对于流到再循环中心114的流入，存在多种可能的选项来对材料进行再循环或刷新，CCU 115可以包括逻辑、算法、决策流程图或其他计算机实现的技术或确定使用哪种再循环方法。

CCU 115还可以与一个或多个聚合物合成器102通信连接并接收关于每个聚合物合成器内可用的试剂和溶剂的体积的数据。此外，指示来自诸如试剂罐122和溶剂罐124之类的其他来源的可用试剂和溶剂的量的数据可以对CCU 115可用。因此，CCU 115可以执行库存管理功能以维持试剂和溶剂对于聚合物合成器102的可用性。CCU 115可以具有控制再使用通路108、回收通路112和返回通路120的能力，从而优化试剂和溶剂的效率、成本节约和可用性。例如，如果确定从该溶液中捕获溶剂比再使用存在于该溶液中的试剂更经济有效，则CCU 115可以将该溶液路由到再循环中心114而不是通过再使用通路108。

使用再循环装置116的处理可以被称为“重调”。通过再循环中心114并恢复到比来自合成室104的流出物中的试剂或溶剂的条件更接近新的试剂或溶剂的条件的浓度、纯度或其他条件的试剂和溶剂被称为重调试剂或重调溶剂。备选地，它们也可以被称为回收试剂或回收溶剂。重调试剂和重调溶剂可能没有与新试剂或新溶剂完全相同的浓度、纯度或其他特性。然而，重调试剂和重调溶剂在被用于聚合物合成时在功能上等同于新试剂或新溶剂。

位于再循环中心114中的QC装置118可以与用于评估再使用通路108中的流出物的QC装置110相似或相同。QC装置118可以被实现为用于测量质量标准所基于的一个或多个特性的任何类型的设备或装置。

可以在用再循环装置116处理之前和/或之后执行用QC装置118的QC分析。QC分析可以确定需要哪种类型的重调或再循环。如果在重调之后被执行，QC分析可以被用来确定重调试剂或重调溶剂的浓度或其他特性是否在用于在聚合物合成中使用的可接受阈值内。重调试剂是未通过QC分析的溶剂，它们可能被重新处理和再次测试，或者它们可能作为废物被丢弃。

来自再循环中心114的返回通路120可以包括用于单独储存不同类型的试剂的试剂罐122和用于单独储存不同类型的溶剂的溶剂罐124。在再循环中心114处生产的各种类型的重调试剂可以暂时被储存在试剂罐122的一个试剂罐中，直到被聚合物合成器102需要为止。一些试剂一旦在溶液中就可能具有有限的保质期。然而，在具有从试剂罐122中吸取的多个聚合物合成器的高通量合成设施中，在保质期成为问题之前很将可能很好地使用重调试剂。

由再循环中心114产生的任何重调溶剂可以被储存在溶剂罐124的一个溶剂罐中，直到聚合物合成器102需要使用为止。再循环中心114也可以使用重调溶剂来稀释或增加试剂的体积。重调溶剂可以从溶剂罐124中的一个溶剂罐通过溶剂返回通路126被移回到再循环中心114。

返回通路120可以连接到每个聚合物合成器102A、102B、...、102N，从而创建回路，该回路可以捕获来自聚合物合成的流出物并将其返回到合成室104的输入。在合成运行之间或者当一组是合成器102正在积极合成聚合物时，可以在再循环中心114处执行重调。储存在试剂罐122和溶剂罐124中的重调试剂和重调溶剂可以被系统100中的任何合成器使用。试剂和溶剂的再循环和再使用可以大大减少但不能消除用于将新试剂和新溶剂引入到系统100中的需要。

试剂罐122、溶剂罐124和聚合物合成器102之间的返回通路120的部分可以包括附加的QC装置128。该QC装置128可以包含与其他QC装置110和118结合而描述的任何类型的设备或装备。将试剂和溶剂返回到聚合物合成器102之前的对它们的QC分析可以对试剂和溶剂的浓度和纯度执行附加的检查，并且确保在进入聚合物合成器102中的一个聚合物合成器之前试剂被正确混合。

图2是流程图200，示出了，再使用回路202和再循环回路204指示试剂和溶剂通过图1中所示的系统100的移动。再使用回路202示出了在聚合物合成206期间试剂或溶剂的再使用。再使用回路202可以在单个合成运行期间操作，从而使在合成运行中的较早步骤期间使用的试剂或溶剂可以在同一合成运行中的稍后步骤处被再使用。再使用流208表示通过再使用回路202的试剂和/或溶剂流。再使用回路202可以与单个聚合物合成器相关联，因此再使用流208返回到其从中开始的同一聚合物合成器。因此，再使用回路202可以通过聚合物合成器多次再流通试剂和溶剂。

再使用回路202可以包括再使用QC 210，其可以基于QC阈值来确定再使用流208是返回到聚合物合成206、路由到再循环回路204、或者被引导到废物214A。一些试剂和溶剂可能能够被再使用多次。在一种实施方式中，再使用QC 210可以简单地计算给定试剂或溶剂已循环通过再使用回路202的次数。在预定次数之后，再使用QC 210可以将试剂或溶剂发送到再循环回路204。因此，QC分析可以简单地计算再使用循环的数目。可以再使用给定试剂或溶剂的循环的数目可以通过实验来确定，诸如通过反复试验。可接受的再使用循环的该数目可以是在合成开始之前设置的预定阈值。这是一种无需测量的实施方式，其中再使用回路202仅持续所设定的迭代次数且不依赖于浓度、体积或其他测量来确定再使用流208是否被路由到再循环回路204。

在一个实施方式中，再使用QC 210可以测量来自聚合物合成206的流出物的体积或再使用流208中的试剂的浓度。体积或浓度的测量可以由如图1中所示的QC装置110执行。如果QC测量在诸如浓度范围或体积范围之类的预定阈值内，那么再使用流208可以继续并将试剂或溶剂返回到聚合物合成206。如果QC测量在预定范围之外，那么再使用流208的内含物可以在212处被补充或被路由到再循环回路204。

试剂/溶剂212的补充包括向再使用流208添加试剂或溶剂。通过添加粉末状试剂或液体溶剂，可以相对快速地进行补充。这种类型的操纵可以在循环通过再使用回路202可用的时间框架内调节再使用流208中的试剂或溶剂的有效浓度。例如，如果再使用QC 210处的分析确定体积低于阈值，那么补充212可以添加附加的溶剂以增加体积。类似地，如果再使用QC 210处的试剂浓度测量确定试剂的浓度太低，则可以添加附加的浓缩试剂作为补充212。

在聚合物的合成期间会消耗诸如核苷酸溶液的试剂。因此，核苷酸溶液的浓度将随着在聚合物合成期间单个核苷酸单体被从溶液中拉出并被添加到生长的聚合物中而逐渐降低。可以通过添加附加的核苷酸来刷新核苷酸溶液，使有效浓度返回到起始水平。

在再使用QC 210期间执行的分析也可以确定再使用流208的内含物应被丢弃，在这种情况下再使用流208被路由到废物214A。这可能是来自聚合物合成206的不同步骤的流出物的污染或意外混合的结果。

从再使用流208路由到再循环回路204的试剂或溶剂流可以被称为不纯再循环流216。不纯再循环流216包含不满足针对再使用的QC标准的试剂或溶剂。

可以通过预重调QC 218来评估不纯再循环流216的内含物。预重调QC 218可以由图1中所示的QC装置118中的一个QC装置执行。预重调QC 218可以确定是否以及如何对试剂进行重调。例如，预重调QC 218可以确定是否应该处理核苷酸溶液以使核苷酸的浓度返回到阈值范围内，或者是否应该处理核苷酸溶液以回收溶剂同时丢弃任何剩余的核苷酸。

一些类型的不纯再循环流216内含物(诸如，溶剂)可能不经受预重调QC 218。例如，如果重调的类型和执行重调的方式不取决于引入材料的条件，则可以省略预重调QC218。例如，将通过蒸馏回收的溶剂可以经受相同的蒸馏条件，而不管溶剂中溶质或杂质的数量如何。

在预重调QC 218之后，如果有的话，不纯再循环流216被重调220。重调220可以由图1中所示的再循环装置116中的一个再循环装置执行。试剂或溶剂的重调220可以包括调节有效浓度。可以通过添加试剂、去除溶液、纯化、蒸馏、渗析或其他操纵来调节有效浓度。重调220可以包括过滤所有不纯再循环流216以去除固体。固体可通过污染、管道的降解、来自阀或其他流体处理装置的材料以及来自试剂或溶剂中化学品的沉淀和结晶而进入不纯再循环流216。

在220处被重调之后，试剂或溶剂可以被称为重调再循环流222。重调再循环流222包括已通过以将试剂或溶剂的浓度调节在预定的阈值范围内的方式进行处理来重调的试剂或溶剂。重调试剂或重调溶剂可以具有一些特性，诸如浓度或纯度不一定与新试剂或新溶剂完全相同，但是将以与用于聚合物合成的新试剂或新溶剂相同的方式工作。因此，重调试剂或溶剂可以用于代替用于随后的聚合物合成206的新试剂或溶剂。

在重调220之后，可以存在重调后QC 224。作为重调后QC 224的一部分执行的分析可以确定重调220是否将试剂或溶剂的有效浓度或纯度恢复到合适的范围内。因此，重调后QC 224测试重调220的有效性。如果重调220没有将试剂或溶剂的有效浓度恢复到预定阈值浓度内的水平，那么重调再循环流222的内含物可以被返回以被再次重调220或被引导到废物214B。此外，诸如在溶剂的蒸馏之后留在蒸馏器中的材料之类的来自重调220的一些产品可以直接被发送到废物214B。

即使在聚合物合成206期间不消耗诸如溶剂的一些材料，也可能存在通过对废物214中受污染或混合的试剂/溶液的蒸发、处置等造成的损失。因此，可能需要不时地将试剂和溶剂两者的新输入226添加回到再循环回路204或再使用回路202中。添加到再循环回路204中的新输入226A可以与重调再循环流222中的重调试剂或重调溶剂相结合或者被单独添加到聚合物合成器中。例如，聚合物合成器可能定期使用全新的试剂和新溶剂来开始新的合成运行。这些新试剂和新溶剂接着进入该再使用回路202，随后进入再循环回路204。

新输入226B也可以被添加到再使用回路202。这些新输入226B不是可以作为补充试剂212的一部分添加的浓缩试剂，而是在合成运行期间被添加到聚合物合成器的合成室的新试剂溶液或溶剂。例如，在长时间的合成运行期间，即使一些溶剂被放入到再使用流208中并被再使用，最终也可能被完全消耗，需要添加新溶剂。

图3示出了被配置用于对试剂进行再使用的聚合物合成器的示意图300。例如，试剂可以是被用于DNA合成的四种不同的核苷酸混合物(例如A、G、C、T)。核苷酸混合物可以是用于亚磷酰胺合成的核苷亚磷酰胺或用于酶促DNA合成的dNTP。

输入302表示一个或多个开口、阀、管子、连接器等，通过这些，可以将试剂和溶剂添加到合成室104中。可以从单独的进料容器304提供各个试剂或溶剂。在该示例视图300中，存在六个不同的进料容器304A、304B、304C、304D、304E和304F。然而，可以存在更多或更少数目的进料容器304。控制机构306可以控制在任何给定时间哪个进料容器304与合成室104流体连接并将其内含物提供给合成室104。控制机构306可以被实现为泵、阀或用于调控输入302的其他流体处理机构。

进料容器304A、304B、304C和304D可以各自包含不同的核苷酸混合物(例如，A、G、C和T)。对于酶促DNA合成，进料容器304A、304B、304C和304D可以进行温度调控并维持在使酶活性最大化的温度，诸如，例如37℃。合成室104也可以进行温度调控以用于酶促DNA合成。进料容器304E可以包含洗涤溶液，其可以完全或大部分由用于核苷酸混合物的溶剂制成。对于亚磷酰胺合成，洗涤溶液可以包含溶剂乙腈。对于酶促DNA合成，洗涤溶液可以包含溶剂水。进料容器304F可以包含去除可逆终止子或保护基团并允许添加下一核苷的脱保护溶液。

可以使用常规技术通过以合成技术所指定的顺序将进料容器304A、304B、304C、304D、304E和304F的内含物添加到合成室104中来进行聚合物合成。在多个单独的专用容器106中，而不是在单个废物容器中，收集来自合成室104的流出308。在该示例中，可以存在六个专用容器106A、106B、106C、106D、106E和106F，这些专用容器是与进料容器304A、304B、304C、304D、304E和304F中的每个进料容器相对应的。路由机构可以调控控制机构306的操作以将流出308从合成室104引导到专用容器106中的特定的一个专用容器中。

对于酶促DNA合成，可以再使用在专用容器106A、106B、106C和106D中收集的酶和dNTP。因为将在较短的时间框架内再使用它们，所以专用容器106A、106B、106C和106D可以进行温度调控以将酶维持在使酶活性最大化的温度(诸如，例如37℃)或更低的温度(诸如，例如17℃)以用于作为再循环过程的一部分进行短期存储。这与没有温度调控的标准废物容器不同。

收集在专用容器106A、106B、106C和106D中的每一种核苷酸混合物可以返回到用于同一核苷酸的进料容器304A、304B、304C和304D。因此，含有核苷酸和碱基腺嘌呤的流出物被返回到用于向合成室104提供腺嘌呤的进料容器304A。核苷酸混合物各自通过单独的再使用通路108A、108B、108C和108D被返回到相应的进料容器304A、304B、304C和304D。可以使用单独的管道、管子、泵或其他流体处理装备来实现单独的再使用通路108A、108B、108C和108D。

可以修改在专用容器106A、106B、106C和106D中收集的核苷酸混合物的流出物，以获得与新核苷酸混合物相同的核苷酸有效浓度。如果有效浓度太低，则可以通过添加浓缩核苷酸来增加有效浓度。如果有效浓度太高，则可以通过添加溶剂来稀释核苷酸混合物。调节核苷酸的有效浓度是图2中所示的补充试剂步骤212的示例。

在需要补充核苷酸之前，核苷酸溶液可以被再使用多次(例如1-5次)。核苷酸的补充和浓缩核苷酸的添加可以继续进行多轮再使用。然而，在某些时候污染和杂质可能增加，使得在专用容器106A、106B、106C和106D中收集的混合物被发送到再循环步骤。消耗不同核苷酸或任何试剂的速率可能基于被合成的特定聚合物而不同。例如，合成一组具有高GC内含物的DNA链条消耗核苷酸腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基将比具有鸟嘌呤和胞嘧啶碱基的核苷酸更快。因此，与腺嘌呤和胸腺嘧啶核苷溶液相比，鸟嘌呤和胞嘧啶核苷酸溶液可能需要更频繁地被刷新。因此，每个单独的试剂可以具有其自己的循环通过再使用通路108并最终移到再循环通路的定时。

图4示出了用于再循环在聚合物合成中使用的溶剂的聚合物合成器和再循环装置的示意图400。溶剂可以是例如在亚磷酰胺合成的情况下的乙腈或在酶促DNA合成的情况下的水。

图4中的聚合物合成器的视图400类似于图3中所示的视图300。聚合物合成器包括连接到合成室104的多个输入302，合成室104又被连接到多个流出308。多个进料容器402A、402B、402C、402D、402E和402F被连接到输入302，并且进料容器402与输入302之间的流体连接由控制机构306调控。流出308被连接到多个专用容器106A、106B、106C、106D、106E和106F，这些专用容器各自专用于收集来自进料容器402A、402B、402C、402D、402E和402F中的相应的一个进料容器的流出物。作为解释，专用容器106A可以被用来收集来自进料容器402A的流出物。可以通过控制机构306的协调操作来维持专用容器106的一个专用容器与进料容器402中的一个进料容器之间的对应关系。

在该示例中，专用容器106C、106D和106E可以各自收集出于对溶剂进行再循环的目的而被捕获的流出308。专用容器106C、106D和106E中的每个专用容器可以收集不同的试剂或溶剂流出物。这些专用容器106C、106D和106E的内含物可以被汇集并沿回收通路112被返回到再循环装置116。再循环装置116被配置为从溶液中回收溶剂，并且可以是例如用于蒸馏的蒸馏器或用于渗析的半透膜。

在再循环装置116处的处理可以生成重调溶剂404，其可以被返回到进料容器中的一个或多个进料容器(诸如，进料容器402C和402D)，其各自可以包含主要由溶剂组成的不同的洗涤溶液。

重调溶剂404也可以与浓缩试剂406混合以产生试剂溶液，诸如放置在进料容器402A中的亚酰胺溶液。因此，由再循环装置116生成的重调溶剂404可以直接添加到进料容器402C和402D中，也可以用作稀释剂并与浓缩试剂406混合以产生添加到进料容器402A中的试剂溶液。

说明性过程

为了便于理解，本公开中所讨论的过程被描绘为被表示为独立框的单独操作。然而，这些单独描绘的操作不应被解释为其性能必然依赖于顺序。描述过程的顺序不旨在被解释为限制，并且除非与上下文另有矛盾，否则任何数目的过程框可以以任何顺序进行组合以实现过程或备选过程。此外，也可以修改或省略所提供的操作中的一个或多个操作。

图5示出了用于在聚合物合成期间使用试剂或溶剂的方法500。过程500可以例如使用图1-图4中所示的任何系统、设备或装置来实现。

在502处，在专用容器中收集来自聚合物合成器处的聚合物合成步骤的试剂或溶剂的流出物。专用容器可以是连接到聚合物合成器的流出的多个专用容器中的一个专用容器，诸如图1、图3和图4中所示的专用容器106。

聚合物合成器可以是寡核苷酸合成器。聚合物合成可以是例如基于亚磷酰胺的DNA合成，其中溶剂是乙腈并且试剂可以是核苷亚磷酰胺、氧化剂、活化剂或脱保护剂。备选地，聚合物合成可以是使用水作为溶剂的酶促DNA合成并且试剂可以是酶末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)或脱保护剂。

在504处，可以对流出物执行QC分析。QC分析测量流出物的特性，诸如体积、有效浓度或纯度。QC分析可由图1中所示的QC装置110执行。如果收集在专用容器中的流出物通过QC分析，则过程500沿“是”路径进行到506。

在506处，响应于确定流出物通过QC分析，将流出物从专用容器返回到被用来供应试剂或溶剂的聚合物合成器的输入。流出物可以经由图1中所示的再使用通路108而被返回到聚合物合成器的输入。这是试剂或溶剂的再使用，无需修改或调节有效浓度。试剂或溶剂在同一聚合物合成器中被用于聚合物合成的同一步骤。例如，如果试剂是含有带有碱基胸腺嘧啶的核苷酸单体的核苷酸溶液，则该试剂将在随后的胸腺嘧啶添加步骤期间被返回到聚合物合成器的输入。

在506处返回到聚合物合成器的输入的试剂或溶剂可以再次在502处在流出中被收集。这表示再使用回路的一个循环。浓度纯度，即试剂或固体每次在它通过聚合物合成器时的特性可能发生变化，因此在多次再使用之后不再通过504处的质量控制分析。

质量控制分析可以测量流出中的试剂的有效浓度，并且如果该试剂的有效浓度在预定浓度范围内，则确定流出物通过QC分析。针对每种类型的试剂的预定浓度范围可以不同，并且可以由给定聚合物合成技术的要求来确定。有效浓度包括可用于参与化学反应的试剂量，并且对于诸如TdT之类的酶，有效浓度还包括酶活性。因此，在一些实施方式中，QC分析可以测量不一定与酶浓度相关的酶活性。

QC分析也可以简单地计算专用容器的内含物已被返回到聚合物合成器的输入的次数。因此，QC分析可以被实现为计数器，该计数器在每当过程500进行到步骤506并将流出物返回到聚合物合成器时递增。如果该数目小于预定数目，则满足QC分析。一旦超过预定的再使用循环数目，则流出未通过QC分析。预定数目可以通过如下方式来标识：在测试阶段期间测量试剂的浓度，以标识试剂的浓度下降低于最小阈值水平的使用循环数目。

QC分析还可以测量流出物中的污染物的纯度或数目。如果由于污染物数目超过阈值水平导致纯度低于阈值水平，那么流出物未通过QC分析。如果流出物由于上述任何原因未通过QC分析，则过程500沿“否”路径进行到508。

在508处，确定收集在专用容器中的流出物是否通过添加附加的试剂或溶剂来补充。补充流出物的决定可以基于QC分析的结果。如果在508处补充流出物，则过程500沿“是”路径进行到510。通过添加附加的试剂或溶剂来补充流出物修改了流出物的有效浓度，因此它通过了QC分析。

在510处，添加附加的试剂或溶剂。附加的试剂可以作为浓缩液体或以粉末形式作为浓缩试剂而被添加。添加浓缩试剂增加了流出物中的试剂的有效浓度。添加溶剂可以增加体积而没有增加试剂量，从而降低有效试剂浓度。添加溶剂也可以被用来增加流出物的体积。

如果在508处没有补充流出物，因为例如补充不会将流出物返回到适合再使用的条件，则过程500沿“否”路径进行到512。在512处，专用容器的内含物被路由到再循环装置或废物。响应于确定流出物未通过QC分析，可以在504处做出将专用容器的内含物路由到再循环装置的确定。再循环装置可以是图1中所示的再循环装置116中的一个再循环装置。流出物通过循环的处理如图6中所示。

图6示出了用于再循环在聚合物合成中使用的试剂或溶剂的方法600。过程600可以例如使用图1-图4中所示的任何系统、设备或装置来实现。

在602处，来自聚合物合成步骤的试剂或溶剂的流出物被收集在专用容器中。专用容器可以是连接到聚合物合成器的流出的多个专用容器中的一个专用容器，诸如图1、图3和图4中所示的专用容器106。

聚合物合成器可以是寡核苷酸合成器。聚合物合成可以是例如基于亚磷酰胺的DNA合成，其中溶剂是乙腈并且试剂可以是核苷亚磷酰胺、氧化剂、活化剂或脱保护剂。备选地，聚合物合成可以是使用水作为溶剂的酶促DNA合成并且试剂可以是酶末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)或脱保护剂。

在604处，确定试剂或溶剂的有效浓度是否在预定浓度或纯度范围内。有效浓度可以是可用于参与化学反应的试剂的浓度或酶的活性水平。如果有效浓度在预定浓度范围内，则过程600可以沿“是”路径进行到606。

在606处，流出物可以在同一聚合物合成器中被再使用。收集在专用容器中的流出物的再使用在图5中进行了描述。

然而，如果专用容器中的流出物的有效浓度在预定浓度范围之外，则过程600是沿“否”通路从604进行到608。在608处，专用容器的内含物被路由到再循环装置。再循环装置可以是图1中所示的再循环装置116之一。例如，再循环装置可以是蒸馏器、半透膜、过滤柱、离心机或填充床吸收器。

在610处，调节流出物中的试剂或溶剂的有效浓度以产生重调试剂或重调溶剂。调节有效浓度可以包括增加浓度或降低浓度。调节有效浓度可以包括向含有一些但低于阈值浓度的试剂的溶液中添加附加的试剂。调节溶剂的有效浓度可以包括从溶剂中去除溶质，从而增加剩余溶剂的纯度和浓度。

在612处，确定重调试剂或重调溶剂是否通过QC分析。QC分析可以由图1中所示的QC装置118之一执行。如果重调试剂或重调溶剂未通过QC分析，则过程600可以沿“否”通路进行并返回到608，在这里，重调试剂或重调溶剂再次被路由到再循环装置以进行重复处理。

然而，如果在试剂或溶剂的重调之后在612处的QC分析指示重调成功，则过程600沿“是”路径进行到614。在614处，重调试剂或重调溶剂被返回到聚合物合成器的输入。这可以是也可以不是最初收集流出物的聚合物合成器。在一些实施方式中，来自多个不同聚合物合成器的重调溶剂和重调试剂可以一起被收集在一个或多个试剂罐122或溶剂罐124中，如图1中所示。重调试剂或重调溶剂可以经由图1中所示的返回通路120之一返回。

聚合物合成器的输入是供应用于聚合物合成的相同试剂或相同溶剂的输入。例如，如果溶剂是从酶促DNA合成中收集的水，一旦通过蒸馏、渗析或其他技术被重调，水就可以被返回到用于聚合物合成的水洗步骤的输入。

在616处，来自聚合物合成的额外步骤的额外流出物可以被收集在用于收集在602处的流出物的相同专用容器中。对于过程600的这条路径，在602处和在616处收集的流出物都包含相同的溶剂。这些流出物被用于回收溶剂，因此流出物中的试剂或溶质将被丢弃。因此，流出物的内容物和任何混合之间的任何差异都不会影响对来自合并流出物的溶剂进行再循环的最终能力。通过如上所述的过程600的剩余步骤处理该合并的溶剂流出物。在一些实现中，多个溶剂流出物可以被收集在不同的专用容器中并在过程600的稍后阶段进行合并。

说明性实施例

以下条款描述了用于实现本公开中描述的特征的多个可能的实施例。在本文中所描述的各种实施例不是限制性的，也不是任何给定实施例的每个特征都需要出现在另一实施例中。除非上下文另有明确指示，否则可以将任何两个或更多实施例组合在一起。本文档中使用的“或”意指和/或。例如，“A或B”意指没有B的A、没有A的B、或者A和B。如本文中所使用的，“包括”意指包括所有列出的特征并且可能包括未列出的其他特征的添加。“主要由……组成”意指包括所列特征和对所列特征的基本和新颖特性没有实质性影响的附加特征。“由……组成”意指仅列出的特征，不包括未列出的任何特征。

条款1.一种在聚合物合成(206)期间再使用试剂和溶剂的方法，该方法包括：在专用容器(106)中收集来自在聚合物处合成器(102)处的聚合物合成步骤的试剂或溶剂的流出物；对流出物执行质量控制(QC)分析(210)；以及

响应于确定流出物通过QC分析，将流出物从专用容器(106)返回到聚合物合成器(102)的输入，该聚合物合成器(102)被用来供应用于同一步骤的聚合物合成的试剂或溶剂(206)。

条款2.根据条款1所述的方法，其中聚合物合成是基于亚磷酰胺的脱氧核糖核酸(DNA)合成，并且试剂包括核苷亚磷酰胺、氧化剂、活化剂或脱保护剂，或者溶剂包括乙腈。

条款3.根据条款1-2中的任一项所述的方法，其中聚合物合成是酶促DNA合成并且试剂包括末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)或脱保护剂，或者溶剂包括水。

条款4.根据条款1-3中的任一项所述的方法，其中QC分析包括测量流出物中的试剂的有效浓度并且确定流出物通过QC分析包括确定试剂的有效浓度为在预定浓度范围内。

条款5.根据条款1-4中的任一项所述的方法，其中QC分析包括计算专用容器的内含物已被返回到聚合物合成器的输入的次数并且确定流出物通过QC分析包括确定次数小于预定数目。

条款6.根据条款1-5中的任一项所述的方法，还包括：响应于确定流出物未通过QC分析，向流出物添加附加的试剂或溶剂。

条款7.根据条款1-6中的任一项所述的方法，还包括响应于确定流出未能通过QC分析，将专用容器的内含物路由到再循环装置。

条款8.一种对用于聚合物合成(206)的试剂和溶剂进行再循环的方法，该方法包括：在专用容器(106)中收集来自聚合物合成(206)步骤的试剂或溶剂的流出物；将专用容器(106)的内含物路由到再循环装置(116)；调节流出物中的试剂或溶剂的有效浓度以产生重调试剂或重调溶剂(222)；将重调试剂或重调溶剂(222)返回到聚合物合成器(102)的输入，该聚合物合成器(102)被用来供应用于聚合物合成(206)的试剂或溶剂。

条款9.根据条款8所述的方法，其中再循环装置包括新的半透膜、过滤柱、离心机或填充床吸收器。

条款10.根据条款8-9中的任一项所述的方法，其中有效浓度包括可用于参与化学反应的试剂的浓度或酶的活性水平。

条款11.根据条款8-10中的任一项所述的方法，其中调节有效浓度包括向含有试剂的溶液中添加附加的试剂。

条款12.根据条款8-11中的任一项所述的方法，其中调节溶剂的有效浓度包括从溶剂中去除溶质。

条款13.根据条款8-12中的任一项所述的方法，还包括：在将流出物收集在专用容器中之后确定试剂或溶剂的有效浓度，并且其中将专用容器的内含物路由到再循环装置是响应于试剂或溶剂的有效浓度在预定浓度范围之外。

条款14.根据条款8-13中的任一项所述的方法，还包括：确定重调试剂或重调溶剂通过质量控制(QC)分析，并且其中将重调试剂或重调溶剂返回到聚合物合成器是响应于重调试剂或重调溶剂通过QC分析。

条款15.根据条款8-14中的任一项所述的方法，其中所述流出物包括溶剂并且还包括在专用容器中收集还包含溶剂的来自聚合物合成的附加步骤的附加流出物。

条款16.一种用于在聚合物合成(206)中有效使用试剂和溶剂的系统(100)，该系统包括：第一聚合物合成器(102A)，其包括用于收集来自聚合物合成的第一步骤的试剂或溶剂的流出物的第一专用容器(106A)；包括再循环装置(116)的再循环中心(114)，该再循环装置(116)被配置为接收第一专用容器(106A)的内含物并调节流出物中的试剂或溶剂的有效浓度以产生重调试剂或重调溶剂；以及返回通路，被配置为将重调试剂或重调溶剂引导到第一聚合物合成器或第二聚合物合成器。

条款17.根据条款16所述的系统，其中第一聚合物合成器还包括：用于收集来自聚合物合成的第二步骤的第二试剂或溶剂的流出物的第二专用容器；路由机构，将来自聚合物合成的第一步骤的流出物引导到第一专用容器并且将聚合物合成的第二步骤的流出物引导到第二专用容器。

条款18.根据条款16-18中的任一项所述的系统，其中第一聚合物合成器还包括再使用通路，将第一专用容器的内含物返回到第一聚合物合成器的输入，第一聚合物合成器被用来供应用于聚合物合成的第一步骤的试剂或试剂。

条款19.根据条款18所述的系统，还包括质量控制(QC)装置，被配置为确定第一专用容器的内含物是否通过QC分析并且响应于确定第一专用容器的内含物通过QC分析，将第一专用容器的内含物路由到再使用通路。

条款20.根据条款16-19所述的系统，其中再循环中心还包括QC装置，被配置为确定重调试剂或重调溶剂的有效浓度是否在预定浓度范围内。

结论

尽管已以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解的是，所附权利要求中所定义的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，特定特征和动作作为实现权利要求的示例形式而被公开。

除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似的指称应被解释为涵盖单数和复数。除非另有说明或明确与语境，否则术语“基于”和类似的指称应被解释为“至少部分地基于”，其包括“部分地基于”和“整体基于”。术语“部分”、“一部分”或类似的指称应被解释为意指整体的至少部分或一部分，包括直至所引用的整个名词。如本文中所使用的，“近似”或“大约”或类似的指称表示所述值的±10％的范围。

本文描述了某些实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。当然，在阅读上述描述之后，这些描述的实施例的变型对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。技术人员将知道如何适当地采用这种变型，并且可以以不同于具体描述的方式来实践本文公开的实施例。因此，所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物都被包括在本公开的范围内。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变化形式的任何组合。

Claims (15)

1.一种在聚合物合成期间再使用试剂和溶剂的方法，所述方法包括：

在专用容器中收集来自在聚合物合成器处的聚合物合成步骤的试剂或溶剂的流出物；

对所述流出物执行质量控制分析；以及

响应于确定所述流出物通过QC分析，将所述流出物从所述专用容器返回到所述聚合物合成器的输入，所述聚合物合成器被用来供应用于同一步骤的聚合物合成的所述试剂或所述溶剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述QC分析包括测量所述流出物中的所述试剂的有效浓度，并且确定所述流出物通过所述QC分析包括确定所述试剂的所述有效浓度在预定浓度范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述QC分析包括对所述专用容器的内含物已被返回到所述聚合物合成器的所述输入的次数进行计数并且确定所述流出物通过所述QC分析包括确定所述次数少于预定数目。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于确定所述流出物未通过所述QC分析，向所述流出物添加附加的试剂或溶剂。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，还包括：响应于确定所述流出物未通过所述QC分析，将所述专用容器的内含物路由到再循环装置。

6.一种对用于聚合物合成的试剂和溶剂进行再循环的方法，所述方法包括：

在专用容器中收集来自聚合物合成步骤的试剂或溶剂的流出物；

将所述专用容器的内含物路由到再循环装置；

调节所述流出物中的试剂或溶剂的有效浓度，以产生重调试剂或重调溶剂；以及

将所述重调试剂或所述重调溶剂返回到聚合物合成器的输入，所述聚合物合成器被用来供应用于聚合物合成的所述试剂或所述溶剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述再循环装置包括新的半透膜、过滤柱、离心机或填充床吸收器。

8.根据权利要求6所述的方法，其中调节有效浓度包括向包含所述试剂的溶液中添加附加的试剂或从所述溶剂中去除溶质。

9.根据权利要求6-8中的任一项所述的方法，还包括：在将所述流出物收集在所述专用容器中之后确定所述试剂或所述溶剂的有效浓度，并且其中将所述专用容器的内含物路由到所述再循环装置是响应于所述试剂或所述溶剂的所述有效浓度在预定浓度范围之外的。

10.根据权利要求6-8中的任一项所述的方法，还包括：确定所述重调试剂或所述重调溶剂通过质量控制(QC)分析，并且其中将所述重调试剂或所述重调溶剂返回到所述聚合物合成器是响应于所述重调试剂或所述重调溶剂通过所述QC分析的。

11.一种用于在聚合物合成中有效使用试剂和溶剂的系统，所述系统包括：

第一聚合物合成器，包括第一专用容器，所述第一专用容器用于收集来自聚合物合成的第一步骤的试剂或溶剂的流出物；

再循环中心，包括再循环装置，所述再循环装置被配置为接收所述第一专用容器的内含物并调节所述流出物中的所述试剂或所述溶剂的有效浓度以产生重调试剂或重调溶剂；以及

返回通路，被配置为将所述重调试剂或所述重调溶剂引导到所述第一聚合物合成器或第二聚合物合成器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一聚合物合成器还包括：

第二专用容器，用于收集来自聚合物合成的第二步骤的第二试剂或所述溶剂的流出物；以及

路由机构，将来自聚合物合成的所述第一步骤的所述流出物引导到所述第一专用容器并将来自聚合物合成的所述第二步骤的所述流出物引导到所述第二专用容器。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述第一聚合物合成器还包括再使用通路，所述再使用通路将所述第一专用容器的所述内含物返回到所述第一聚合物合成器的输入，所述第一聚合物合成器被用来供应用于聚合物合成的所述第一步骤的所述试剂或所述溶剂。

14.根据权利要求13所述的系统，还包括质量控制(QC)装置，所述QC装置被配置为确定所述第一专用容器的所述内含物是否通过QC分析并响应于确定所述第一专用容器的所述内含物通过所述QC分析而将所述第一专用容器的所述内含物路由到所述再使用通路。

15.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述再循环中心还包括QC装置，所述QC装置被配置为确定所述重调试剂或所述重调溶剂的有效浓度是否在预定浓度范围内。

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