CN114667309A - 使用聚合物衬底和纳米流体分离系统的受控的化学合成 - Google Patents

Abstract

提供一种合成分子的方法和系统，其中该方法包括：提供核心聚合物和载体聚合物的第一混合物，所述核心聚合物和所述载体聚合物包括系链键和试剂；在所述核心聚合物和所述载体聚合物之间形成连接键，从而获得包含含有所述连接键的连接种类的第二混合物；以及从保留在第二混合物中的核心聚合物和载体聚合物分离连接种类，包括：使所述第二混合物流过第一纳米DLD阵列，所述第一纳米DLD阵列被配置为将所述连接种类与所述核心聚合物和所述载体聚合物分离；以及使所述连接种类转向远离所述第一纳米DLD阵列中的所述核心聚合物和所述载体聚合物；以及将所述连接种类片段化。

Description

使用聚合物衬底和纳米流体分离系统的受控的化学合成

背景技术

本申请总体上涉及小分子和大分子的合成，并且更具体地涉及使用纳米级确定性横向位移的液相合成。

化学合成很大程度上取决于纯化所产生的分子产物的能力。大量的纯化方法已经被部署用于合成日益复杂的靶。这些方法通常依赖于不对称化学势来驱动分离。在多孔介质中，尺寸排阻方法通过它们的平均尺寸以及因此它们的路径弯曲度来区分分子。亲和层析利用物理化学性质如疏水性、电荷状态或特异性超分子识别和与固定部分的结合的差异。凝胶电泳使用离子迁移率和粒径两者的差异。蒸馏和升华分别使用分子之间的蒸气压或升华点的差异。超速离心使用密度差异。

固相合成通过将物质固定在不能穿过过滤介质的宏观/微观固体(如珠状树脂或多孔介质)上来促进复杂的合成和纯化。化学物种在液/固界面处反应至固相，并且洗掉过量的试剂并且流过过滤介质远离固相。然后可以将固定的固相再用于下一反应步骤。液体试剂的重复施加和固相的过滤允许建立更大的分子，这些分子保持束缚在固体表面上。该方法允许合成中的误差限制能力：未能反应的系链构建体(tethered constructs)可以使用加帽试剂“密封”，该加帽试剂防止进一步合成(通常通过去除或改变分子上的反应性部分)。这允许从合成途径中除去失败的靶，但构成产率损失和污染，当分子产物从固相释放时，其必须在最终阶段除去。

硅基片上纳米流体器件代表一类在生物学、医学、药物和农业中具有应用的核心片上实验室器件。硅纳米流体器件具有优于它们的基于塑料的对应物的优点，包括可扩展性、制造小特征尺寸的能力、以及与片上电子器件的集成。纳米级确定性横向位移(“纳米DLD”)核心片是一种类型的硅纳米流体器件。纳米DLD包括非对称柱阵列，具有从10至1,000纳米(nm)的特征尺寸，被蚀刻到硅/二氧化硅衬底中的流体通道中。纳米DLD技术允许胶体和亚细胞组分的基于尺寸的分级分离，其直径范围从20至1,000nm。纳米DLD的关键设计特征是间隙尺寸，范围为50至1,000nm，其控制器件的尺寸选择性。纳米决定性横向位移(纳米DLD)可以在大多数聚合物胶体的尺寸范围内在纳米中尺度上操作，可以连续操作，在＞20nm范围内对胶体具有良好的尺寸选择性并且可以针对不同尺寸的反应和生产量进行缩放。流速控制可用于调节纳米DLD阵列中的聚合物衬底的分离分辨率。外部泵或气动源可以连接到包围纳米流体核心片的流动池以驱动流体流过纳米流体核心片。一定量的样品流体通过核心片被加压，并且不同粒径部分的输出流被收集在流动池内的室中。用于高密度核心片的纳米DLD装置的并行集成允许约1毫升/小时(mL/hr)的处理速率。流体动力学聚焦阵列(HFA)和聚光器聚焦阵列(CFA)是可用于颗粒分离的两种类型的纳米DLD阵列。

发明内容

提供了用于通过结合聚合物衬底和纳米结构的分离装置来合成分子的技术和系统。

在一个方面，合成分子的一种示例性方法包括提供核心聚合物和载体聚合物的一种第一混合物，该核心聚合物和该载体聚合物包括系链键和试剂，并且在这些核心聚合物与该载体聚合物之间形成连接键，由此获得一种第二混合物，该第二混合物包括连接种类(link species)，该连接种类包括这些连接键。通过使所述第二混合物流过第一纳米DLD阵列，将所述连接种类与保留在所述第二混合物中的所述核心聚合物和所述载体聚合物分离，所述第一纳米DLD阵列被配置为将所述连接种类与所述核心聚合物和所述载体聚合物分离，并且将所述连接种类转向远离所述第一纳米DLD阵列中的所述核心聚合物和所述载体聚合物。该方法进一步包括片段化该连接种类。本发明使得能够通过有利地将两种聚合物连接在一起进行合成和纯化，由此增加总体构建体长度。长度增加(扩增)用于辨别反应产物和未反应的试剂。

使连接物种片段化形成第三混合物，该第三混合物包括核心加上残余物聚合物、用过的载体聚合物以及未片段化的连接物种类。在一些实施例中，该方法包括从核心加上残留聚合物和用过的载体聚合物分离未片段化的连接种类。使第三混合物流过第二纳米DLD阵列，该第二纳米DLD阵列被配置为将未片段化的连接种类与核心加上残留聚合物和用过的载体聚合物分离。在一些优选的实施例中，靶分子与核心加残留聚合物解偶联，从而形成包括靶分子、用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的靶分子混合物。靶分子混合物中的靶分子与用过的核心聚合物和用过的载体聚合物分离。在一些实施例中，靶分子与用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的分离包括使靶分子混合物流动通过被配置为从靶分子分离用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的流体动力学聚焦纳米DLD阵列。

示例性方法可进一步包括从第三纳米DLD阵列收集核心加残留聚合物，获得包括核心加残留聚合物和另外的载体聚合物的初始混合物，以及在核心加残留聚合物和另外的载体聚合物之间形成另外的连接键。因此获得了包括另外的连接键和另外的载体聚合物的另外的连接种类。该初始混合物内的另外的载体聚合物可以包括相对于该第一混合物内的载体聚合物的试剂具有不同分子组成的试剂。可以任选地在该方法的不同阶段使用具有不同分子试剂的载体聚合物来产生具有分子种类的特定序列的分子产物。另外的连接种类可以在该方法的随后步骤中被片段化。

一种用于合成分子的系统包括连接反应器，该连接反应器用于在试剂之间形成连接键，这些试剂分别连接到一种第一混合物内的核心聚合物和载体聚合物上，由此获得一种包括连接种类的第二混合物，该连接种类包括这些连接键。配置第一纳米DLD阵列用于分离第二混合物内的连接种类。一种片段化反应器，配置为片段化连接种类，从而形成包含未片段化的连接种类、包含连接键的核心加残留聚合物、和用过的载体聚合物的第三混合物。该系统进一步包括第二纳米DLD阵列和解偶反应器，第二纳米DLD阵列被配置为用于从第三混合物内的核心加上残留聚合物和用过的载体聚合物分离未片段化的连接种类，解偶反应器被配置为用于从核心加上残留聚合物解偶包括连接键的目标分子。配置用于从用过的载体聚合物分离核心加残留聚合物的第三纳米DLD阵列可以进一步并入系统内。

如本文所公开的技术可以提供实质性有益的技术效果。仅仅作为示例而非限制，一个或多个实施例可以提供以下优点中的一个或多个：

■通过读出聚合物构建体的置换(大小)来验证化学反应的读取；

■通过收集未反应的聚合物衬底再循环试剂的能力；

■通过纳米结构物分隔件进行单颗粒(分子产物)探询；

■连续操作。

附图说明

以下附图仅通过示例而非限制的方式呈现，其中，遍及几个视图，相同的参考标号(当使用时)指示对应的元件，并且其中：

图1示意性地示出了使用依赖尺寸的聚合物用于分子合成的示例性方案；

图1A是在图1的示例性方案期间获得的聚合物连接种类的示意图；

图2示意性示出了图1中所示的方案的变形；

图3A示意性示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移(纳米DLD)的分子合成的第一阶段；

图3B示意性地说明了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第二阶段；

图3C示意性地示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第三阶段；

图3D示意性地示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第四阶段；

图3E示意性地示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第五阶段；

图3F示意性地示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第六阶段；

图3G示意性地示出了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第七阶段；

图3H示意性地说明了使用聚合物衬底和纳米级确定性横向位移的分子合成的第八阶段；

图4A-4H示意性示出了图3A-3H中所示的分子合成方案的示例性变化；

图5是示意性地示出包括分离循环的重复的示例性合成方案的流程图；

图6包括使用图5所示的合成方案获得的示例性产物的示意图；

图7是示出使用纳米DLD阵列序列的单个合成循环的步骤的流程图；

图8A是液体动力学聚焦的纳米DLD阵列的示意图；

图8B是聚光器聚焦的纳米DLD阵列的示意图；

图9是用于执行包括压缩聚焦纳米DLD阵列和流体动力学聚焦纳米DLD阵列的合成循环的阶段的系统的示意图；以及

图10示出了聚合物种类的三种尺寸分离的示例性实施方式的实验数据。

应当理解，为了简单和清晰起见，示出了附图中的元件。在商业上可行的实施例中可能有用或必需的通用但很好理解的元件可能未被示出，以便促进所示实施例的较少受阻的视图。

具体实施方式

本发明涉及使用聚合物衬底进行合成的方法以及用于实施此类方法的纳米流体器件和结构。根据本发明的示例性方法允许将合成反应门控为二进制读出：反应的或未反应的。这通过将聚合物衬底的长度映射到从反应混合物中纯化聚合物(及其产物)的能力而发生。当发生成功的化学反应时，这将两个聚合物衬底连接在一起，增加总体结构长度。长度增加(扩增)可以用于辨别反应产物和未反应的试剂。

本发明通过将键形成或键裂解映射到由这些反应形成的构建体的大小来改进固相合成的纠错能力。尺寸变化放大了反应的结果，然后通过分离过程读出该结果。纳米决定性横向位移(纳米DLD)提供了一种优异的分离方法，因为它可以在大多数聚合物胶体的尺寸范围内的纳米－中尺度上操作，可以连续操作，对于在＞20nm范围内的胶体具有良好的尺寸选择性，针对尺寸分离独立地询问单个颗粒(即，对于宽范围的浓度，该分离是独立于亲和力的)并且可以针对不同尺寸的反应和通过量进行缩放。DLD阵列可以基于尺寸横向置换样品流内的靶分子。包括纳米DLD晶格结构的多行柱可以被定位为以定义的角度彼此偏移，并且柱可以彼此隔开定义的间隙尺寸。所限定的角度和/或间隙尺寸可便于在流过纳米DLD阵列的流内置换目标尺寸范围的一个或多个分子。根据本发明的一个或多个实施例，纳米DLD以用于进行合成方法的新颖方式使用。

本发明通过结合聚合物衬底和纳米结构的分离装置有助于小分子和大分子的合成。聚合物衬底充当分子试剂的载体并且充当“分离标签”，其允许使用纳米级确定性横向置换(纳米DLD)纯化它们。当两种聚合物衬底通过成键反应连接在一起时，它们形成由合成产物焊接在一起的较大(较长)聚合物。可以使用链长度依赖的横向位移将合成产物从未反应的聚合物/试剂中纯化出来。该方法构成了基于反应产物的大小(长度)扩增的“检验读数”阶段，使得能够在单独的分子基础上进行错误检查反应的新方法。根据本发明的方法通过使得能够进行检验读数并且提供连续的单颗粒(产物)分离方案来推进液相合成和均相连接/缩合合成的领域。

在1000s-100,000s Da以及更大范围内的聚合物(包括dsDNA)可以在纳米DLD纳米流体装置中置换。这允许在连续流动过程中基于尺寸(主链长度)侧向分离和纯化聚合物。聚合物的长度决定横向位移的程度，并由此决定分离出聚合物的分辨率极限和选择性。较长的聚合物通常将取代多于较小的聚合物，从而允许较大的颗粒横向移位远离较小的聚合物，同时纯化两个聚合物长度。通过选择纳米DLD阵列的尺寸，可以确定低至至少1000Da的两种聚合物的分离分辨率。为了方便的目的，如在本文中使用的词语“尺寸”将被认为与聚合物的骨架长度同义。位移的程度取决于聚合物的持续长度和它移位通过纳米DLD阵列的速度。

纳米DLD中聚合物的尺寸依赖性置换允许合成反应的错误检查。合成反应被认为是使两个分子或胶体以足够强的键合在一起从而不被微流体/纳米流体装置或纳米结构阵列中的分离过程的任何条件破坏的任何化学或物理反应。在两种试剂之间形成结合以形成产物可用于将两种聚合物焊接在一起以形成较长的聚合物。对纳米DLD阵列的明智选择可以允许将较长连接的聚合物与较小子组分分离，从而形成分选成功反应并帮助纯化的基础。

使用依赖尺寸的聚合物进行合成的方案概述于图1中。参照图1的阶段A，两种聚合物基体，核20A和载体20B聚合物，被合成到特定的分子量(或多分散性极限)。核心和载体聚合物具有分别由伸长长度(或可选择地残留单元数)L1和L2限定的长度。该核心和载体聚合物的端基是分子试剂22A、22B，这些分子试剂通过键24A、24B系到它们各自的聚合物上。聚合物末端上的偶联基团26A、26B提供相容的部分以形成所需的系链键24A、24B。系链键足够不稳定，使得温和的反应条件可用于在所需阶段裂解这些键。温和的反应条件构成不破坏或降解聚合物或反应产物的那些。核心和载体系链键24A、24B的解偶联化学物是正交的，以允许在期望的阶段在存在另一个键的情况下选择性裂解一个键。

核心和载体上的分子试剂在阶段B(图1)期间一起反应以形成连接键28，该连接键28形成更长的聚合物，即来自核心和载体子单元的连接种类30。连接种类30具有L1+L2的长度。图1A示出了在图1的阶段B中获得的较长聚合物的示意图。连接键28通常必须具有比系链键24A、24B更高的稳定性。在阶段C和D(图1)中，可以使用纳米DLD(下文维达)从衬底聚合物中纯化掉连接种类。为了释放分子产物32，可以同时或依次除去载体和核心聚合物20A，20B上的系链键24A，24B，并使用纳米DLD(下文维达)从产物中纯化聚合物。在图1中用过的核心和载体聚合物(包括附接的偶联基团)分别由数字20AAA和20BB指定。通过片段化连接种类30获得的核心加残留聚合物由数字20AA表示。

反应方案的变化使用核心聚合物20A的两端，如图2的下部所示，图的上部示出仅使用核心聚合物的一端的反应方案。在该方案中，使一个核心聚合物20A′与两种载体聚合物20B反应以形成长度为L₁+2L₂的连接种类30′。这允许由子单元聚合物形成更长的链状聚合物，提供更高的分离分辨率的手段。优选所述核和载体聚合物(20A或20A′和20B)不形成可能扭曲其天然线圈状态的二级或三级结构。核心和载体聚合物不应聚集，并且不应结合在一起形成聚集体或四元结构。应认识到，聚合物20A、20B不应当与它们结合的试剂或产物具有结合亲和力或其他超分子或化学反应。

纳米DLD分离取决于聚合物的长度。对于给定的间隙尺寸，较长的聚合物具有较高的置换。给定的纳米DLD表现出作为聚合物长度(链长度)的函数的位移概率(效率)，得到未位移的低通(Z模式)分数，和位移的颠簸(B模式)分数。从Z模式到B模式的转换通常不是二进制的，而是以截止长度Lc为中心。当聚合物的混合物流入纳米DLD中时，长度L＜Lc的聚合物以Z模式穿过阵列，而长度L＞Lc的聚合物移位至阵列的边缘。可以将这两种级分转移到分开的通道中以作为分开的溶液收集。长度L～Lc的聚合物将呈现部分突沸模式、PB模式，并且它们被收集到Z或B模式部分的程度取决于阵列的具体设计和连接到阵列的纳米流体通道。

图3A-3H分别示意性地概述了用于使用聚合物衬底和纳米DLD进行合成的阶段A-H，以总体直方图的形式示出了所涉及的不同种类的每个阶段。为了从阶段A开始，将用其对应的试剂涂底漆的核心和载体聚合物的混合物一起反应(连接阶段B)。连接可涉及使用任何类型的化学来形成连接键，并且可以通过传统的同质或异质方法，使用天然产物或合成材料，使用，例如，微或纳米流体反应器、发酵、或酶化学，以所要求的任何规模，从大型工业反应器、桌面或研究级反应规模，低至微流体或较小水平的产物来进行。本发明的细节与反应化学的细节无关，只要形成的连接键将核和载体聚合物焊接成单个连接种类，如图1A所示。在连接之后，游离核心和载体聚合物的群体将减少，并且具有长度L₁+L₂(或可替代地，L₁+2L₂)的连接种类的群体将已经形成(阶段B)。

纳米DLD阵列(图3C中的阵列1)用于从未反应的核和载体聚合物中分离连接种类(阶段C)。这构成了“验证读数”(“proof-reading”)步骤，其中从未反应的物种中筛选出成功的化学反应。选择阵列1的L_c使得连接种类进入B模式，而未反应的核心和载体聚合物(图1A中的聚合物20A、20B)进入Z模式(或弱PB模式)，从而促进分离。阵列1检验读数的结果是连接种类的纯化的群体(阶段D)，在示例性实施例中，各自具有L1+L₂的链长。接下来，使用解偶联化学剂将连接种类裂解，所述解偶联化学剂至少裂解载体聚合物系链键(图1中的24B)和可能地裂解核心和载体聚合物二者的系链键，从而释放分子产物(图1中的靶分子32)。

在图3A-3H中概述的化学合成中，仅片段化载体链路产生在阶段E(图3E)中示出的概况，包括用于残余、未片段化物质群体的潜力，而片段化核心和载体链路两者产生在阶段G(图3G)中示出的概况(其中从示意图中省略了残余未片段化物质)。关于是否切割一个或两个键联的选择取决于是否将在靶分子32上进行后续化学(例如，参见下文)，在这种情况下，保持靶分子系留至核心(图3E中的“核心+残留”分子)可以有助于下游纯化并且阶段E是优选的方法。如果靶分子32是完全的，则直接跳至解偶联所有聚合物是可接受的，并且阶段G是优选的方法。如果进行所有聚合物的完全解偶联，则释放靶分子32并可以用纳米DLD进行最终纯化步骤以除去用过的聚合物和任何残留的未片段化物质。本发明的细节不依赖于解偶联化学的细节，只要与连接键或核心或载体聚合物或分子产物(靶分子)内的任何其他键相反，系链键被选择性地破坏。

如图3F中概述的，纳米DLD阵列(阵列2)可用于在阶段F中从核/载体20AA、20BB分离未分割的链路30。这构成了另一个验证读取步骤，其中从未反应的物种中筛选出成功的化学反应。阵列2的Lc与阵列1(阶段C)中所用的相同，其中核心和用过的载体聚合物20AA、20BB进入Z模式(或弱PB模式)，并且收集Z模式级分，因为这具有锚定的靶分子。然后可以在阶段G中将分子产物(靶分子)解偶联。所得混合物中的分子产物32使用纳米DLD(阵列4)纯化掉，纳米DLD分离出用过的核心和载体聚合物。选择Lc使得用过的核心和载体聚合物进入B模式，而分子产物(例如，图1中的靶分子32)进入Z模式，有助于分离。应理解，在本发明的一些实施例中，可使用单个阵列来代替阵列2和4，从而简化方案要求。对分子产物的限制是，它小于所使用的任何聚合物，或者它具有足够独特的尺寸L以通过纳米DLD阵列与核心和载体可分离，并且使得它允许核心聚合物、载体聚合物和连接种类之间的足够的尺寸差异。

图4A-4H概述了图3A-3H中所见的合成方案的变化。在该方案中，链接、验证-读取和片段化阶段如上所述。如果对下游化学的严格要求，则阵列2是去除残留的未片段化种类的可选阶段。图4G中的阶段G示出了剩余的核心加上靶标(在图中“核心+残留”)分子和用过的载体聚合物(注意在链条长轴中的调整的结垢)。在这个方案中，核心加靶分子(图1中的20AA)可以循环用于另外的合成和纯化循环，在每个合成循环中向产物中加入另外的分子区段(单体、残留)。再循环的核心加上靶分子聚合物可以用新的试剂活化(引发)(连接键形成)并且然后与另外的载体聚合物反应(连接键形成)以重新启动合成循环。这个过程使产物(靶分子)每个循环延长一个分子区段，从而构建具有重复循环的线性聚合物。这种变化可以用于合成特定分子量(残留数)的聚合物或产生特定分子区段序列的聚合物。这种变化需要额外的纳米DLD阵列(阵列3)，其用于将核心+产物20AA(可替代地，核心加残余物)与消耗的载体(图4H中的阶段H)分离。选择阵列3的Lc使得用过的载体聚合物(图1中的20BB)进入B模式，而核心聚合物+产物(图1中的20AA)进入Z模式，从而促进分离。然后可以将所收集的核心聚合物+产物种类进料回到反应器中以偶联另一种分子试剂(连接至载体聚合物)并且重复分离循环，如在图5中示意性地概述的。在这个阶段除去用过的载体不是强制性的，因为随后的具有核心的连接和纯化阶段(阶段A-C，图4A-4C)可以发生，与用过的载体群体无关。然而，在一个实施方式中，如果在另外的化学(阶段B，图4B)和用过的载体之间可能发生显著的副反应，则纯化的这个阶段H是必要的。在一个实施方式中，通过将连接的物质与未反应的核和载体分离的相同的阵列1去除剩余的消耗的载体(阶段C，图4C)。在完成所需数目的循环之后，可以通过使用阵列4将核心加残留聚合物20AA从分子产物中解偶联来释放最终的分子产物(聚合物或大分子本身)(图3G、图3H)。在这个变体中，相同的核心聚合物被连续地再循环以累积生长的分子产物。

图5示意性地概述了用于迭代地将单体添加至靶分子的一系列事件。该示意图示出了两个循环(循环1和循环2)，其中将两种单体添加到该核心聚合物中。如循环1中所示，将核和载体聚合物20A、20B引入连接反应器33A以形成连接种类30。然后使用纳米DLD阵列34-1(对应于图4中的阵列1)分离连接种类和未反应的聚合物。采用片段化反应器36来片段化连接种类30(图4的阶段E)，从而形成核+残留聚合物20AA和缺少附连的试剂22B的用过的载体聚合物20BB。“分离器”38用于分选未片段化的连接种类(link species)并且用于纯化包括核心聚合物的链。分离器38包括如在图4的阶段F和H中指定的阵列2和阵列3。在循环2中，将在循环1中获得的链20AA和具有附接的试剂22B′的新的载体聚合物20B′引入连接反应器33B中，该连接反应器33B可以是或可以不是在循环1中使用的相同的连接反应器33A。获得包含连接种类30B和未反应的链的混合物，新的粘合连接由数字28′表示。在纳米DLD阵列34-1′中处理混合物，其中连接种类30B进入B模式，而未反应的链进入Z模式(或弱PB模式)，从而促进分离。采用片段化反应器36′来片段化连接种类30B，从而产生包含用过的载体聚合物20BB′和核心聚合物的混合物，与在循环1结束时获得的链20AA相比，核心聚合物具有附接至其的另外的分子产物(链20AA′)。通过执行多个循环获得如图5中所示的核心加上残留聚合物20AA′。在完成所需数目的循环之后，最终将分子产物32′从核心加残留聚合物20AA′解偶联，如在图5的底部以及在阶段G和H中示意性地示出的(图3G、3H)。

应理解的是该核心和载体聚合物的聚合物大小可以被反转，L1＞L2，这样使得该核心聚合物进入B模式而该载体聚合物进入Z模式。这种尺寸反转对链路种类30、30′的长度或对纳米DLD的分离过程的结果的影响为空。

可以理解，该方案的变型是使核或载体聚合物成为最终产物的所需部分，无论是通过向聚合物末端加入小分子单体，还是将两种聚合物连接在一起以产生作为最终产物的连接。

图6示出了使用以上概述的合成方案来产生具有特定分子种类序列的分子产物的示意性实例。在该方案中，每个循环表示上述连接和随后的纳米DLD过程。每个循环使用不同的载体聚合物20B-1、20B-2、20B-3，各自具有独特的分子试剂22B-1、22B-2、22B-3。用于形成连接键28(如连接种类30A所示)和断开系链键的偶联/解偶联化学对于每种试剂是相同的，但是试剂(单体)的分子组成可以是不同的(例如，疏水对亲水、酸性对碱性、芳族对脂族、对映异构体、异构体、结构不同等)。在图6概述的实例中，三种不同的载体聚合物αβγ用于通过改变在每个合成循环中使用的载体聚合物来构建五个残留长并且具有αβγβα的特定残留序列的分子产物32-5。在该序列中的任何点处，该核心聚合物以及分子产物可以被裂解，并且释放的分子产物(32-1、32-2、32-3、32-4或32-5)是通过它直到那个点所经历的循环数来确定的一些子序列。

图7是概述了执行示例性方法所需的步骤的流程图，突出显示了构成单个合成循环的步骤。取决于最终分子产物的大小，该过程可以在一个合成循环之后停止，或连续地反馈以用连续的循环精制该分子产物，如以上关于图3、4和5所讨论的。将具有如以上描述的偶联剂的引料的核心聚合物和载体聚合物引入连接反应器33A中。底涂的聚合物衬底在连接之前包含第一混合物。图1示意性地示出了所描绘方案的阶段A中的示例性核和载体聚合物。在连接反应器33A内形成未反应的核和载体聚合物20A、20B以及连接种类30(或30′)的第二混合物35。该混合物流过第一纳米DLD阵列34-1，该阵列将连接种类30与未反应的核和载体聚合物20A、20B分离。分选的连接种类30在片段化反应器36中处理。获得包含核心加残留聚合物(图1中的20AA)、用过的载体聚合物(图1中的20BB)和未片段化连接种类30的第三混合物37。该混合物37由第二纳米DLD阵列34-2处理。通过第二阵列，从核心+残留聚合物20AA和用过的载体聚合物20BB的混合物39中分离未片段化的连接种类30。所得混合物39流过第三纳米DLD阵列34-3，其中核心+残留聚合物20AA与用过的载体聚合物20BB分离。

一旦该核心加残留聚合物20AA被纯化，它们可以被引导至活化反应器41或解偶联反应器43。在不需要对分子产物进行进一步添加的实施例中，分子产物与核+残留聚合物20AA解偶联。获得包含核+残余物聚合物20AA、用过的核心聚合物20AAA、和分子产物32(图7中的“产物”)的混合物44。该混合物流过第四纳米DLD阵列34-4，其中分子产物32与未偶联核+残留聚合物20AA和用过的核心聚合物20AAA分离。(如下所述，可以使用过滤介质代替第四纳米DLD阵列进行最终纯化阶段。)

在分子产物需要进一步的完成步骤的实施例中，纯化的核+残留聚合物20AA被引导至活化反应器41。包括活化反应器以解释其中靶分子(其系在核心聚合物上)必须化学转化以接受连接到载体的下循环的实施例。该活化可以是去保护步骤，其中已经隐藏了反应基团的部分被去除，或活化步骤，其中化学惰性部分被转化为反应性物质。在一个实施例中，活化反应器不是必需的，因为靶分子可以在没有任何活化的情况下进行下一连接化学。在大分子通过尾部生长合成的情况下，或在片段化化学或连接化学自动预激活靶分子的情况下，这可以是真实的。使用新的载体聚合物，如以上关于图6所讨论的载体聚合物，基本上重复前述步骤以进一步伸长分子产物。

根据本发明的一个或多个实施例的合成使用两种类型的纳米DLD来操作：如在图8A中示意性展示的流体动力学聚焦阵列(HFA)40A和如在图8B中示意性展示的聚光器聚焦阵列(CFA)40B。例如，在US 2018/0078939 A1和US 2019/0226953 A1中公开了示例性确定性横向位移阵列，其通过引用结合于此。该HFA阵列使用到该阵列中的两个流体输入端：样品入口46，其中这些种类(核心聚合物、载体聚合物、连接物)被注入到该阵列中；以及缓冲液入口48，其中纯的溶剂或不带有种类的缓冲液被注入到该阵列中。两个流体流并行地流过纳米DLD阵列并且描绘两个流体空间。纳米DLD阵列的横向位移效应用于将B模式物质从样本流移动到缓冲流中。这具有两个作用：从样品流中的其他物质纯化掉这些物质，并且将这些物质转移到纯的溶剂或缓冲液中。在必须从不受纳米DLD阵列影响的物质(例如，D_p＜10nm的小分子、胶体)中分离物质的情况下，该后来的效果是重要的。

CFA使用冷凝器纳米结构来将样品流准直成高浓度、小横截面流，然后将其注入纳米DLD中。微尺度和/或中尺度冷凝器阵列可以促进中尺度和/或纳米级颗粒的微流体分离和/或纯化。US 2019/0226953 A1和US 2019/0224677 A1公开了可以使用的示例性冷凝器装置。产生两个流，一个是浓缩样品流，另一个是清除或排空的流体流，其并行地流过纳米DLD阵列并且划定两个流体空间。与排空的流体流相比，浓缩样品流的小的横向截面提供更大的横向空间，在该横向空间上分离单独的物种，使得能够实现更大的分离分辨率。与HFA相反，操作CFA所需的单个输入简化了纳米DLD装置设计并允许增加的吞吐量。所有检验-读数阵列(阵列1、2、3和4)可以是HFA类型。阵列1、2和3可以是CFA类型。阵列4总体上应该是HFA类型，因为总体上该分子产物在这些纳米DLD阵列中将不是可移位的，并且因此将流出该CFA中的Z模出口和B模出口两者，从而导致一些产物损失。替代方案是跳过使用阵列4进行最终纯化，并且替代地使用过滤介质来从产物溶液中去除核心/载体聚合物。

本发明能够以各种结构形式来实施。本发明的实施例包括具有纳米DLD阵列的微流体/纳米流体网络的流体装置、保持流体装置的外壳、控制流体进入流体装置的阀组、流体驱动机构(例如，泵、空气压缩机、压缩空气罐、隔膜等)和运行驱动机构和(如果需要)阀的任何控制器(例如，计算机、微控制器、开关盒)。辅助部件可包括用于控制样品到流体装置中的装载和注入的结构、用于监测装置操作(例如，流速、样品输出、纳米DLD网络的状况)的传感器、以及用于在流体装置的各部分之间转移样品流体的自动化(例如，诸如蠕动的流体泵、自动化移液器)。

所需的纳米DLD阵列的数量取决于在给定的合成循环中待处理的必需流速和样品体积。通常，将几个纳米DLD阵列(100s至10,000s)平行集成，以在》1mL范围内实际加工体积。这些大规模平行阵列被集成到包括流体设备的流体网络中。例如，在US 2017/0136460A1中已经公开了阵列集成，该文件通过引用并入本文。典型的实现方式是使用纳米光刻在硅晶片中产生流体装置。流体装置可以用任何材料构造，包括金属、塑料、陶瓷等，只要该材料不与聚合物衬底或分子试剂或产物强烈相互作用。流体器件材料能够处理具有适当几何参数的纳米DLD的制造。纳米DLD的几何参数通常为：50-500nm的间隙尺寸G，100-400nm的支柱尺寸D₀，200-1,000nm的阵列节距λ，200-1,000nm的阵列深度H。这些维度可应用于CFA和HFA纳米DLD类型。取决于聚合物结构的细节，在这些几何参数范围内的阵列能够取代具有约1,000-1,000,000Da分子量的聚合物。对于合成方案中的每个验证读取阶段(即，图3、图4中的阵列1、2、3和4)，存在纳米DLD网络。网络可以被隔离，使得输入和输出只与该网络隔离，并且必须物理地传送到另网络。网络可以通过诸如管道、通道或微观流体通道的宏观流体连接链接在一起。流体装置可由单个纳米DLD网络组成，或由数十、数百、数干等网络组成，单独或连接在一起。阀或其他控制结构可以用于门控任何两个网络之间的流体转移。

壳体是提供机械刚性和强度以保护流体装置免受机械应力或冲击的任何形式的包封或封装，并且其承载用于将流体装置的纳米DLD网络一起管道连接所需的任何管、通道、馈线或其他宏观流体连接。在最简单的实施例中，这包括垂直于流体装置的入口和出口(Z模式和B模式输出)的端口。更复杂的外壳可包含自动装载端口或用于处理流体转移、混合、脱气、灌注、感测等的部件。嵌入在该壳体(或流体装置)中的是一系列阀。存在用于每个纳米DLD网络的至少一个阀(验证读取级)，该阀位于装置的入口侧。可添加附加阀，例如以选通流体装置的输出。阀用于机械地隔离流体样本并为流体驱动机构(例如，加压气体或流体)提供入口。可以使用手动或自动阀。阀可以独立地连接至驱动机构，或连接至歧管，该歧管连接至单个驱动机构。阀允许单个分离阶段独立运行，允许多个隔离阶段独立运行，消除了同步合成方案的所有处理阶段的问题。

驱动机构是可提供机械驱动力以推动样品流体通过纳米DLD网络的任何设备。随着样本和流体两者的传质将要发生，驱动机构通常应当是加压气体或流体。这可以是任何形式的泵、压缩机、压缩气体罐等。该压力可以通过任何管道、软管、通道或其他流体连接器被递送到该流体装置。压力可以经由歧管经由阀分配至单独的网络。嵌入在外壳中的传感器、阀或流体装置可用于监测所施加的压力或纳米DLD网络中的压力水平。

图9提供了本发明的一个实施例的示意图。使用硅晶片(器件晶片)50制造流体器件。单个隔离的纳米DLD网络被制造成包括扇区或核心片52的正方形覆盖区，图9示出了具有十六(16)个核心片中的十六(16)个单独的纳米DLD网络的晶片。在该实施例中，合成方案的一个验证读取阶段所需的每个阵列包括单个核心片。图9示出了实施例，该实施例被配置成用于按顺序执行完整合成循环的四个分离阶段加上由四个碎片代表的产品释放。每个网络的入口和出口结合至毛细管，当样品流体被注入核心片或从核心片排出时，毛细管存储样品流体。阀54附接至每个核心片的入口。来自压缩机56的加压空气是驱动机构。每个阀54垂直于压缩机，并且可以被打开以允许加压、关闭以隔离样本流体、或排放到大气中。在该实施例中，可以移除每个阀以允许手动装载/卸载样品，并且手动操作以加压或排放。入口中的样品流体的加压开始处理阶段。样品流体通过纳米DLD网络(图9中未示出)被推入核心片中。网络的处理后的Z模式和B模式流体输出(在图8A和8B中示意性地示出)收集在两个毛细管58B、58Z(B和Z模式)中。一旦输入样品已经耗尽，该过程完成，并且处理过的流体可以被去除并且被转移到合成循环的下一个或多个阶段。在图9所示的实施例中，流体可以用手使用移液管或球泡(bulb)手动地转移到其他毛细管或反应器容器中。可替代地，蠕动泵、自动移液器、自动流体注入器或其他适合的元件可以被定位在每个出口处以便将流体传送到下游过程。可替代地，可以使用压力(例如，来自驱动机构)将流体从一个核心片推至下一个核心片用于另外的处理。在图9所示的示例性实施例中，纳米DLD阵列1、2和3是CFA。阵列4具有两个阀和两个入口毛细管，如HFA所要求的。阵列4的样本入口和缓冲器入口由相同的压力源驱动，这要求纳米DLD网络被设计成考虑待由相同的压力驱动的两个输入流。可替代地，可以使用两个分开的驱动机构(压力)来分开地驱动每个入口。最终输出，释放的分子产物32，出现在图9中的阵列4核心片的Z模式出口中。

用于进行本文所述过程的流体装置可以是一次性的或可重复使用的。流体装置可以由几个网络组成，每个网络使用一次，直到整个装置被使用然后被丢弃。一般而言，设备可被重复使用，直到纳米DLD网络出现故障，这通常将由于堵塞而发生。当大于纳米DLD尺寸的颗粒被捕集在阵列网络中时，或者当较小的颗粒粘附到阵列或聚集体上时，形成阻塞网络的较大的颗粒，通常发生阻塞。可以去除阻塞，这种去除的性质取决于颗粒的化学性质。可以通过化学溶剂(例如，强碱或酸、氧化剂、酶)、光解地、通过气相反应物(例如，臭氧、卤素、氧)、或通过热降解成气态产物来除去有机颗粒。无机颗粒可以通过化学溶剂或气相反应物去除。可重复使用的流体装置必须由可承受用于去除阻塞物的清洁过程的材料构成。可以理解，清洁可随时间改变纳米DLD几何结构，从而需要监视设备行为。

聚合物的分子结构决定了其横向位移行为。持久长度、内部结构的存在、超分子结合、聚合物的长度、其溶剂化状态均影响给定纳米DLD阵列几何结构中的位移程度。虽然可以在理论上预测位移行为，但是通常理解的是，将需要一组校准实验来确定用于聚合物衬底类型、尺寸的新组的最佳纳米DLD阵列组。

应理解，流速控制可用于调节纳米DLD阵列中的聚合物衬底的分离分辨率，如例如在US2018/0080060A1中公开的，其公开内容通过引用并入本文。应进一步理解，分子试剂与聚合物衬底的偶联，或两种聚合物在其端基处的连接，可能是非常低效的。本发明的一个或多个实施例的一个优点是能够再循环已经使用纳米DLD分离的未反应物质并将它们进料至先前阶段以重试连接/片段化反应并因此提高产率。

基于聚合物的长度尺寸分离三种聚合物种类的能力有助于本文所公开的一种或多种方法。一种用于选择核心和载体聚合物(并且因此连接)所必需的聚合物尺寸的方法是对于给定的阵列几何形状和流速针对聚合物类型产生随聚合物尺寸而变的位移效率图。位移效率通常为S形曲线，拐点为Lo。通常，O.17-0.25的位移效率的差异足以给出约1级的分离分辨率。对于聚合物种类具有相似的位移效率的情况，可以通过制备更长的纳米DLD阵列来改善分离分辨率。足以用于良好分辨率分离的三个dsDNA链长度的实例是：

图10示出了聚合物种类的三种尺寸分离的一个实施方式的实验数据。该图示出了尺寸为250bp、500bp和1,000bp的dsDNA(YOYO-1染色的，10ngμL^-1，1xTE缓冲液)的样品流的荧光显微镜图像。将250bp+500bp(A)和500bp+1,000bp(B)的dsDNA混合物都注射在G＝115nm的HFA中。将每种混合物分离成在该阵列的出口处可见的两个流。在该实施例中，单个阵列几何形状足以分开三个股尺寸。在该实施方式中，250bp是载体聚合物，500bp是核心聚合物，1,000bp是连接种类。在该实施例中，连接种类由一个核心和两种载体聚合物形成。

为了制备核心和载体聚合物，可以使用与合成方法的要求相容的任何聚合物化学用于合成。可以使用纳米DLD阵列将核心和载体聚合物纯化并分离成所需长度。将用于合成循环的相同类型的阵列可以用于通过分离过程的“合并”作用从潜在地具有任何多分散性的任何聚合物混合物中最初纯化核心和载体聚合物。以这种方式，阵列模制聚合物的尺寸带以供将来使用。

可以理解的是，合成方法的潜在变化可以包括使得系链/连接键与聚合物核心或载体聚合物中的残留(亚单位)而不是末端上的键。还应当理解，该内部连接可通过改变纳米DLD阵列的几何形状来改变连接的位移行为并且需要调整位移条件。

鉴于到目前为止的讨论，将理解的是，一般而言，合成分子的方法包括提供核心聚合物20A和载体聚合物20B的第一混合物，核心聚合物和载体聚合物包括系链键24A、24B和试剂22A、22B，如在图1和图3A中描绘的阶段A中所示。在核心聚合物与载体聚合物之间形成连接键28，从而获得包括含有连接键的连接种类30的第二混合物，如图1的阶段B中所示。关于图3B和图7进一步描述了在该方法中获得的第二混合物(要素35)。连接种类30与保留在第二混合物中的未反应的核心聚合物20A和载体聚合物20B分离。分离过程包括使第二混合物流过第一纳米DLD阵列(例如，图3C中的阵列1，图7中的元件34-1)被配置为将连接种类与较短的未反应的核心聚合物和载体聚合物分离。连接种类转向离开第一纳米DLD阵列中的核心聚合物和载体聚合物，例如，如图3C和3D所示。在一个或多个实施方式中，第一纳米DLD阵列具有被配置为相对于核心聚合物和载体聚合物移位作为B模式部分的连接种类的截断长度。

用于合成分子的方法可以进一步包括片段化连接种类30以形成第三混合物(如相对于图3E描述的)，其包括核心加残留聚合物(在图1中的20AA)、用过的载体聚合物(20BB)和未片段化的连接种类30，以及从核和残留聚合物以及用过的载体聚合物分离未片段化的连接种类。通过使第三混合物流过第二纳米DLD阵列(例如，图3F中的阵列2)进行这种分离，该第二纳米DLD阵列被配置为将未片段化的连接种类30与核+残留聚合物20AA和用过的载体聚合物20BB分离。在一个或多个实施例中，第二纳米DLD阵列具有被配置用于相对于作为B模式部分的核心加残留聚合物和用过的载体聚合物移位未片段化的连接种类的截断长度。

示例性方法的另一个阶段包括将靶分子32与核+残留聚合物20AA解偶联，从而形成包括靶分子32、用过的核心聚合物(图1中的20AAA)和用过的载体聚合物20BB的靶分子混合物。然后在纯化阶段(例如，在纯化阶段中)从用过的核心聚合物20AAA和用过的载体聚合物20BB中分离靶分子32。从用过的核心聚合物20AAA和用过的载体聚合物20BB分离靶分子32可以包括使混合物流动通过被配置为从靶分子分离用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的流体动力学聚焦纳米DLD阵列(例如，如图3H所示的阵列4)。

本文中描述的实施方式的说明旨在提供对各种实施方式的一般理解，并且它们不旨在用作可利用本文中描述的技术的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。在给出此处的教导的情况下，许多其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见；其他实施例被利用并从中得到，使得可以在不背离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑的替换和改变。还应注意，在一些替代实施例中，示范性方法的步骤中的一些步骤可不按图中所指出的次序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个步骤实际上可以基本上同时执行，或者某些步骤有时可以以相反的顺序执行。附图也仅是代表性的并且不是按比例绘制的。因此，说明书和附图被视为是说明性的而非限制性的。

在本文中通过术语“实施例”单独地和/或共同地提及实施例，这仅是为了方便起见，而并非旨在将本申请的范围限制于任何单个实施例或发明构思(如果实际上示出多于一个的话)。由此，虽然本文已经示出和描述了特定实施例，但是应当理解，实现相同目的的布置可能替代所示的特定实施例。给定本文的教导，上述实施例和本文未具体描述的其他实施例的组合将对本领域技术人员变得显而易见。

本文中使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而并非旨在进行限制。如本文中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。与相对高度相反，诸如“上方”和“下方”的术语用于表示元件或结构相对于彼此的相对定位。

以下权利要求中的任何装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等效物旨在包括用于结合如具体要求保护的其他要求保护的元件来执行所述功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的呈现了不同实施例的描述，但并不旨在是详尽的或限于所公开的形式。在不背离本发明的范围的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。选择和描述实施例以便最好地解释原理和实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适于预期的特定用途的不同修改的不同实施例。

提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，其要求将允许读者快速确定本技术公开的性质的摘要。在理解其不用于解释或限制权利要求的范围或含义的情况下提交。此外，在以上具体实施方式中，可以看出，出于精简本公开的目的，在单个实施方式中将不同特征组合在一起。本公开的该方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确陈述的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的，所要求保护的主题可以在于少于单个实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此被结合到详细说明中，其中每个权利要求独立地作为单独要求保护的主题。

给定本文所提供的教导，本领域普通技术人员将能够设想所述技术和所公开的实施例的其他实现方式和应用。虽然本文已经参考附图描述了说明性实施例，但是应理解，说明性实施例不限于那些精确的实施例，并且在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员可以在其中进行各种其他改变和修改。

Claims (20)

1.一种合成分子的方法，包括：

提供核心聚合物和载体聚合物的第一混合物，所述核心聚合物和所述载体聚合物包括系链键和试剂；

在所述核心聚合物和所述载体聚合物之间形成连接键，从而获得包含含有所述连接键的连接种类的第二混合物；以及

从保留在第二混合物中的核心聚合物和载体聚合物分离连接种类，包括：

使所述第二混合物流过第一纳米DLD阵列，所述第一纳米DLD阵列被配置为将所述连接种类与所述核心聚合物和所述载体聚合物分离；以及

使所述连接种类转向远离所述第一纳米DLD阵列中的所述核心聚合物和所述载体聚合物；以及

将所述连接种类片段化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一纳米DLD阵列具有被配置为相对于所述核心聚合物和所述载体聚合物移位作为B模式部分的所述连接种类的截断长度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述连接种类片段化形成第三混合物，所述第三混合物包括核心加上残留聚合物、用过的载体聚合物和未片段化的连接种类；并且进一步包括：

从所述核心加残留聚合物和所述用过的载体聚合物分离所述未片段化的连接种类，包括使所述第三混合物流过第二纳米DLD阵列，所述第二纳米DLD阵列被配置为将所述未片段化的连接种类从所述核心加残留聚合物和所述用过的载体聚合物分离。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二纳米DLD阵列具有截断长度，所述截断长度被配置用于相对于所述核心加残留聚合物和所述用过的载体聚合物移位作为B模式部分的所述未片段化的连接种类。

5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

使靶分子与所述核心加残留聚合物解偶联，从而形成包括所述靶分子、用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的靶分子混合物；以及

将所述靶分子混合物中的所述靶分子与所述用过的核心聚合物和所述用过的载体聚合物分离。

6.根据权利要求5所述的方法，其中从所述用过的核心聚合物和所述用过的载体聚合物分离所述靶分子包括：

使所述靶分子混合物流动通过被配置为从所述靶分子分离所述用过的核心聚合物和所述用过的载体聚合物的流体动力学聚焦的纳米DLD阵列。

7.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

使所述核心加残留聚合物和所述用过的载体聚合物流过第三纳米DLD阵列，所述第三纳米DLD阵列被配置为将所述核心加残留聚合物与所述用过的载体聚合物分离。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

从所述第三纳米DLD阵列收集所述核心加残留聚合物；

获得包括所述核心加残留聚合物和其他载体聚合物的初始混合物；

在所述核心加残留聚合物和所述另外的载体聚合物之间形成另外的连接键，由此获得包括所述另外的连接键和所述另外的载体聚合物的另外的连接种类。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述初始混合物内的所述另外的载体聚合物包括相对于在所述第一混合物内的所述载体聚合物的试剂具有不同分子组成的试剂。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括将所述另外的连接种类片段化。

11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述载体聚合物的所述系链键被配置为促进所述载体聚合物的所述系链键相对于所述核心聚合物的所述系链键的选择性裂解。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述载体聚合物和所述核心聚合物的所述系链键包括正交的解偶联化学物质。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述试剂形成所述核心聚合物和所述载体聚合物的端基。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，片段化所述连接种类包括将所述试剂和连接键与所述连接种类解偶联，从而获得包括靶分子、用过的核心聚合物和用过的载体聚合物的靶分子混合物。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将所述靶分子与所述用过的核心聚合物和所述用过的载体聚合物分离。

16.一种用于合成分子的系统，包括：

连接反应器，该连接反应器用于在试剂之间形成连接键，这些试剂分别连接到一种第一混合物内的核心聚合物和载体聚合物上，由此获得一种包括连接种类的第二混合物，该连接种类包括这些连接键；

第一纳米DLD阵列，其被配置用于分离所述第二混合物内的所述连接种类；

片段化反应器，配置为片段化所述连接种类，从而形成包含未片段化的连接种类、包含所述连接键的核心加残留聚合物、和用过的载体聚合物的第三混合物；

第二纳米DLD阵列，所述第二纳米DLD阵列被配置用于从所述核心加所述第三混合物内的残留聚合物和所述用过的载体聚合物分离所述未片段化的连接种类；以及

配置用于使包含连接键的靶分子与所述核心加残留聚合物分离的分离反应器。

17.根据权利要求16所述的系统，进一步包括压缩机，并且进一步地，其中，所述第一纳米DLD阵列和所述第二纳米DLD阵列均包括入口和安装至所述入口的阀，所述阀中的每个均能操作地连接至所述压缩机。

18.根据权利要求16所述的系统，进一步包括：

第三纳米DLD阵列，其被配置用于将所述核心加残留聚合物与所述用过的载体聚合物分离。

19.根据权利要求18所述的系统，进一步包括流体动力学聚焦的纳米DLD阵列，所述纳米DLD阵列被配置用于使所述靶分子进入Z模式。

20.根据权利要求16所述的系统，进一步包括包含多个分立的核心片的晶片，所述第一纳米DLD阵列在第一核心片上并且所述第二纳米DLD阵列在第二核心片上。

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