CN117015615A - 用于分析生物样品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述用于分析生物样品的系统和方法。包括一种用于处理分析物的方法，其包括：提供包含分析物和一种或多种聚合物前体的射流装置；选择所述射流装置内的离散区域；提供与所述射流装置光学连通的能量源；以及选择性地向所述射流装置供应从所述能量源生成的单位能量，以在所述射流装置内生成聚合物基体，其中所述聚合物基体在所述离散区域内或相邻于所述离散区域。

Description

用于分析生物样品的装置和方法

交叉引用

本申请要求于2021年1月8日提交的美国临时申请号63/135,463的权益，所述申请以引用的方式全文并入本文。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均以引用的方式并入本文，就好像每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地并单独地指示以引用的方式并入一样。就以引用的方式并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相矛盾而言，本说明书旨在取代和/或优先于任何这种矛盾的材料。

背景技术

在细胞生物学的领域中，单细胞分析可以包括在单细胞水平上对基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和细胞间相互作用的研究。由于在真核细胞群和原核细胞群中均存在异质性，所以分析单细胞可以使得有可能发现在研究大量细胞群时未发现的机制。在单细胞分析中，可以在基因、蛋白质或其他细胞组分的水平上跟踪或观察单细胞的变化。例如，在癌症中，细胞可能发生突变，了解癌症在基因水平上的变化可能是有意义的。可以使用单细胞测序观察这些模式的体细胞突变和拷贝数畸变。

发明内容

本文认识到需要将生物样品的组分区室化以对区室内的单个组分进行一项或多项测定。可以在需要或不需要对单个组分进行额外处理(例如，不需要核苷酸扩增步骤)的情况下进行一项或多项测定，同时保留单个组分的空间信息。可以根据需要生成或解构区室以定位(即，约束于区室)或释放生物样品的靶向组分。

本文提供一种方法，其包括：提供包含分析物和一种或多种聚合物前体的射流装置；鉴定射流装置内的离散区域；以及选择性地向射流装置供应从能量源生成的单位能量，以在射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中聚合物基体在离散区域内或相邻于离散区域。在一些实施方案中，射流装置包括流动通道。在一些实施方案中，射流装置包括敞开配置，例如图20的实施方案所示。在一些实施方案中，射流装置包括一个或多个离散位置，其中一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。在一些实施方案中，一个或多个离散位置是板表面上的一个或多个孔。在一些实施方案中，当离散位置通过表面中或其上的孔或腔或容器限定时，一个或多个离散位置在顶部是敞开的。也就是说，在一些实施方案中，一个或多个离散位置包含分析物或生物组分。在一些实施方案中，单位能量是有效引起通道中室的合成的一定量的能量，诸如光能。给定实施方案的单位能量的值可能根据但不限于诸如空间能量调制元件的性质、通道的大小、所需室的大小和几何形状、聚合物前体的性质等等的因素而大不相同。

在一些实施方案中，射流装置还包括空间能量调制元件。在一些实施方案中，射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中捕获探针联接至分析物以将分析物固定至表面。在一些实施方案中，聚合物基体相邻于或围绕分析物生成以固定分析物。在一些实施方案中，聚合物基体形成水凝胶。在一些实施方案中，捕获探针包含能够与分析物相互作用的一个或多个官能团。在一些实施方案中，一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。

在一些实施方案中，能量源与所述射流装置光学连通。在一些实施方案中，空间能量调制元件是光生成装置，诸如数字微镜装置。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至800nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至600nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至450nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成UV光。在一些实施方案中，选择性地向射流装置供应从光源生成的单位能量，以在射流装置内生成聚合物基体使用空间能量调制元件进行，所述空间能量调制元件是空间光调制器(SLM)。在一些实施方案中，SLM是数字微镜装置(DMD)。在一些实施方案中，SLM是使用检流计操纵的激光束。在一些实施方案中，SLM是基于液晶的。来自空间光调制器或空间能量调制元件的光能可以用于光交联聚合物前体以形成聚合物基体壁，聚合物基体壁构成在通道中形成的室。

在一些实施方案中，离散区域的面积小于射流装置的面积。在一些实施方案中，分析物在离散区域内被捕获。在一些实施方案中，离散区域的大小和形状可根据分析物大小、分析物形状或分析物的其他性质来调整。在一些实施方案中，使用算法来确定离散区域的形状和大小。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，离散区域以光学方式鉴定。在一些实施方案中，使用检测器来鉴定离散区域，检测器被配置成根据从射流装置收集的光的图像检测分析物的定位。在一些实施方案中，被配置成检测分析物在射流装置内的定位的检测器是用于对射流装置进行成像的显微镜物镜。在一些实施方案中，使用算法来基于成像确定分析物的定位。在一些实施方案中，成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，物镜联接至能量源以将能量发射至射流装置中的离散区域。

在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种试剂添至与分析物反应的聚合物基体。在一些实施方案中，一种或多种试剂流动通过膜。在一些实施方案中，膜是半渗透的。在一些实施方案中，膜包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙小于10um。在一些实施方案中，一种或多种试剂包括以下的一种或多种：酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。在一些实施方案中，一种或多种试剂是裂解试剂，例如用于裂解待选择性地从射流装置的通道去除的细胞。在一些实施方案中，一种或多种试剂是核酸变性试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂降解聚合物基体。

在一些实施方案中，分析物是细胞组分。在一些实施方案中，分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体内的捕获探针捕获。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体表面上的捕获探针捕获。

在一些实施方案中，分析物在与试剂相互作用之后从细胞释放。在一些实施方案中，试剂是氧化剂或还原剂。在一些实施方案中，试剂是有机分子或无机分子。在一些实施方案中，有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。在一些实施方案中，试剂是蛋白质。在一些实施方案中，试剂是DNA适体。在一些实施方案中，试剂是携带生物分子的珠子。在一些实施方案中，试剂是生物物种。在一些实施方案中，生物物种是病毒或细胞。

在一些实施方案中，分析物在暴露于能量源之后从细胞释放。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的UV光。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的可见光。在一些实施方案中，UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。在一些实施方案中，可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。

在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定分析物或其组分。在一些实施方案中，分析物是核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合。在一些实施方案中，分析物是核酸分子，并且鉴定包括对核酸分子或其衍生物进行测序。

在一些实施方案中，所述方法还包括测量分析物或其组分的特质。在一些实施方案中，特质是分析物或其组分的形状或大小。在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项分析细胞或其组分的功能测定，以评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。在一些实施方案中，一项或多项功能测定使用分析物的明场相差或荧光成像来进行。

在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量细胞或其组分。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是多组学测定。

本公开的另一方面提供一种用于处理分析物的方法，其包括：提供包含分析物和一种或多种聚合物前体的射流装置；以及配置数字微镜装置以将从能量源生成的单位能量引导至射流装置的离散区域，以在射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中聚合物基体包含或包封分析物。

在一些实施方案中，射流装置包括流动通道(有时在本文中称为“通道”)。在一些实施方案中，射流装置包括敞开配置。在一些实施方案中，射流装置包括一个或多个离散位置，其中一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。在一些实施方案中，一个或多个离散位置是一个或多个孔板。在一些实施方案中，一个或多个离散位置在顶部是敞开的。在一些实施方案中，一个或多个离散位置包含分析物。

在一些实施方案中，离散区域相邻于或围绕分析物。在一些实施方案中，离散区域可根据分析物大小、分析物形状或分析物的其他性质来调整。在一些实施方案中，离散区域以光学方式鉴定。在一些实施方案中，检测器被配置成检测所述分析物在射流装置内的定位。在一些实施方案中，被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的检测器是用于经由射流通道的图像对射流装置进行成像的显微镜物镜。在一些实施方案中，使用算法以基于成像来确定分析物或生物组分的位置。在一些实施方案中，成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，物镜联接至与射流装置光学连通的能量源。在一些实施方案中，基于通过算法从射流通道的图像提取的信息，数字微镜装置将单位能量引导至射流装置。

在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种试剂添至与分析物反应的聚合物基体。在一些实施方案中，一种或多种试剂流动通过膜。在一些实施方案中，膜是半渗透的。在一些实施方案中，膜包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙小于10μm。在一些实施方案中，一种或多种试剂是酶、寡核苷酸、引物或其任何组合。在一些实施方案中，一种或多种试剂是裂解试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂是核酸变性试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂降解聚合物基体。

在一些实施方案中，分析物是细胞组分。在一些实施方案中，细胞组分是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体内的捕获探针捕获。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体表面上的捕获探针捕获。

在一些实施方案中，分析物在与试剂相互作用之后从细胞释放。在一些实施方案中，试剂是氧化剂或还原剂。在一些实施方案中，试剂是有机分子或无机分子。在一些实施方案中，有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。在一些实施方案中，试剂是蛋白质。在一些实施方案中，试剂是DNA适体。在一些实施方案中，试剂是携带生物分子的珠子。在一些实施方案中，试剂是生物物种。在一些实施方案中，生物物种是病毒或细胞。

在一些实施方案中，分析物在暴露于能量源之后从细胞释放。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的UV光。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的可见光。在一些实施方案中，UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。在一些实施方案中，可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。

在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定分析物或其衍生物。在一些实施方案中，分析物是核酸分子，并且鉴定包括对核酸分子或其衍生物进行测序。在一些实施方案中，所述方法还包括测量分析物的特质。在一些实施方案中，特质是分析物的形状或大小。

在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项分析分析物的功能测定，以评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。在一些实施方案中，一项或多项功能测定使用分析物的明场相差或荧光成像来进行。

在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量分析物或其组分。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是多组学测定。

本公开的另一方面提供一种用于处理分析物的方法，其包括：提供包含分析物和一种或多种聚合物前体的射流装置；以及使用一种或多种聚合物前体以在射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中聚合物基体包含分析物，并且其中聚合物基体的生成在不存在物理光掩模的情况下进行。

在一些实施方案中，射流装置包括流动通道。在一些实施方案中，射流装置包括敞开配置。在一些实施方案中，射流装置包括一个或多个离散位置，其中一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。在一些实施方案中，一个或多个离散位置是一个或多个孔板。在一些实施方案中，一个或多个离散位置在顶部是敞开的。在一些实施方案中，一个或多个离散位置包含分析物。

在一些实施方案中，射流装置还包含一种或多种单体。在一些实施方案中，射流装置还包括空间能量调制元件。在一些实施方案中，射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中捕获探针联接至分析物以将分析物固定至表面。在一些实施方案中，聚合物基体相邻于或围绕分析物生成以固定分析物。在一些实施方案中，聚合物基体形成水凝胶。在一些实施方案中，捕获探针包含能够与分析物相互作用的一个或多个官能团。在一些实施方案中，一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。

在一些实施方案中，在所述射流装置内生成聚合物基体包括将一种或多种聚合物前体暴露于能量源。在一些实施方案中，能量源是光生成装置。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至800nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至600nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至450nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成UV光。在一些实施方案中，在所述射流装置内生成聚合物基体使用空间光调制器(SLM)来进行。在一些实施方案中，SLM是数字微镜装置(DMD)。在一些实施方案中，SLM是使用检流计操纵的激光束。在一些实施方案中，SLM是基于液晶的。

在一些实施方案中，聚合物基体在射流装置的离散区域中生成。在一些实施方案中，离散区域相邻于或围绕分析物。在一些实施方案中，离散区域的面积小于射流装置的面积。在一些实施方案中，分析物在离散区域内被捕获。在一些实施方案中，离散区域的大小和形状可根据分析物大小、分析物形状或分析物的其他性质来调整。在一些实施方案中，使用算法来确定离散区域的形状和大小。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

在一些实施方案中，离散区域以光学方式鉴定。在一些实施方案中，检测器被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位。在一些实施方案中，被配置成检测分析物在射流装置内的定位的检测器是用于对射流装置进行成像的显微镜物镜。在一些实施方案中，使用算法来基于成像确定分析物的定位。在一些实施方案中，成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，物镜联接至能量源以将能量发射至射流装置中的离散区域。

在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种试剂添至与分析物反应的聚合物基体。在一些实施方案中，一种或多种试剂流动通过膜。在一些实施方案中，膜是半渗透的。在一些实施方案中，膜包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙小于10μm。在一些实施方案中，一种或多种试剂是酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。在一些实施方案中，一种或多种试剂是裂解试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂是核酸变性试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂降解聚合物基体。

在一些实施方案中，分析物是细胞组分。在一些实施方案中，分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体内的捕获探针捕获。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体表面上的捕获探针捕获。

在一些实施方案中，分析物在与试剂相互作用之后从细胞释放。在一些实施方案中，试剂是氧化剂或还原剂。在一些实施方案中，试剂是有机分子或无机分子。在一些实施方案中，有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。在一些实施方案中，试剂是蛋白质。在一些实施方案中，试剂是DNA适体。在一些实施方案中，试剂是携带生物分子的珠子。在一些实施方案中，试剂是生物物种。在一些实施方案中，生物物种是病毒或细胞。

在一些实施方案中，分析物在暴露于能量源之后从细胞释放。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的UV光。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的可见光。在一些实施方案中，UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。在一些实施方案中，可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。

在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定分析物或其衍生物。在一些实施方案中，分析物是核酸分子，并且鉴定包括对核酸分子或其衍生物进行测序。在一些实施方案中，所述方法还包括测量分析物的特质。在一些实施方案中，特质是分析物的形状或大小。

在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项分析分析物的功能测定，以评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。在一些实施方案中，一项或多项功能测定使用分析物的明场相差或荧光成像来进行。

在一些实施方案中，所述方法还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量分析物或其组分。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是多组学测定。

本公开的另一方面提供一种系统，其包括包含一个或多个生物组分和一种或多种聚合物前体的射流装置。系统还可以包括与射流装置连通的至少一个能量源。在一些实施方案中，至少一个能量源向射流装置供应能量以使一种或多种聚合物前体在生物组分上或相邻于它形成至少一个聚合物基体。

在一些实施方案中，射流装置包括穿过其设置的通道。在一些实施方案中，第一表面沿着通道的一部分设置，并且第二表面与第一表面相对设置。在一些实施方案中，射流装置包括在其中设置的室。在一些实施方案中，第一表面沿着室的一部分设置，并且第二表面与第一表面相对设置。在一些实施方案中，第一表面是下表面。在一些实施方案中，第二表面是上表面。在一些实施方案中，射流装置还包括一个或多个捕获元件，其将一个或多个生物组分中的至少一个固定在相邻于第一表面的定位处，形成固定的生物组分。在一些实施方案中，第一表面相邻于能量源设置。在一些实施方案中，能量源是光源。在一些实施方案中，能量源是电极阵列。在一些实施方案中，能量源向一种或多种聚合物前体供应电化学能以形成一系列聚合物基体。在一些实施方案中，一种或多种聚合物前体中的至少两种联接至第一表面，在第一表面上形成图案。

在一些实施方案中，至少一个聚合物基体在图案上或相邻于它形成。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体联接至第一表面。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体从第一表面向第二表面延伸，使得至少一个聚合物基体围绕固定的生物组分的至少一部分。

在一些实施方案中，至少一个能量源处于与射流装置光学连通、电化学连通、电磁连通、热连通或微波连通中的至少一种。在一些实施方案中，至少一个能量源包括光生成装置、热生成装置、电化学生成装置、电极或微波装置。在一些实施方案中，系统还包括被配置成控制来自能量源的能量的空间分布的光刻装置或数字微镜装置(DMD)。

在一些实施方案中，一个或多个捕获元件包括物理捕集器(trap)、几何捕集器、孔、电化学捕集器、化学亲和捕集器、一个或多个磁性颗粒、电泳捕集器、介电泳捕集器或其组合。在一些实施方案中，化学亲和捕集器包含链霉亲和素、抗体或其组合。在一些实施方案中，物理捕集器包含聚合物基体。在一些实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，电化学捕集器包括金电极、铂电极、氧化铟锡(ITO)电极或其他合适的电化学捕集器。在一些实施方案中，一个或多个捕获元件以一定图案设置在第一表面上。在一些实施方案中，一个或多个捕获元件包括孔。在一些实施方案中，孔的直径为1μm(微米)至50μm。在一些实施方案中，孔的深度为0.1μm至100μm。

在一些实施方案中，一个或多个生物组分是多个生物组分。在一些实施方案中，多个生物组分联接至一个或多个捕获元件。在一些实施方案中，射流装置是微射流装置或纳射流装置。在一些实施方案中，射流装置用于核酸测序。在一些实施方案中，核酸测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

在一些实施方案中，一个或多个生物组分包括细胞、细胞裂解物、核酸、微生物组、蛋白质、细胞混合物、空间连接的生物组分或代谢物。在一些实施方案中，细胞混合物包含第一细胞类型和第二细胞类型。在一些实施方案中，第一细胞类型不同于第二细胞类型。在一些实施方案中，细胞是动物细胞(例如，人类细胞)、植物细胞、真菌细胞或细菌细胞。在一些实施方案中，一个或多个生物组分包括肿瘤球状体或空间联接的生物样品。

在一些实施方案中，核酸是100个碱基对或更大的DNA或50个碱基对或更大的RNA。在一些实施方案中，细胞裂解物包含50bp(碱基对)至100Gbp(千兆碱基对)的DNA或50bp至100kbp(千碱基对)的RNA。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，射流装置还包含一种或多种聚合物前体。在一些实施方案中，一种或多种聚合物前体包含水凝胶前体。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体抑制固定的生物组分通过。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体形成从第一表面向第二表面延伸的聚合物基体壁，以在通道内形成室。例如，此类室可以包括圆柱体外壳或多边形外壳，其包括内部空间或内部和聚合物基体壁。在一些实施方案中，此类室具有类环形的横截面。如本文所用，术语“类环形的横截面”意指拓扑上等同于环形的横截面。在一些实施方案中，室的内部空间或内部的内径为1μm至500μm，并且体积范围为1皮升至200纳升、或100皮升至100纳升、或100皮升至10纳升。在一些实施方案中，聚合物基体壁的厚度为至少1μm(微米)。在一些实施方案中，具有类环形的横截面的聚合物基体壁的高宽比(即，高度/宽度)为1或更小。在一些实施方案中，选择高宽比和聚合物基体壁厚度以最大化抵抗力(诸如通过通道的试剂流)、洗涤等的室稳定性。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体壁是水凝胶壁。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体是可降解的。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体的降解是“根据需要”的。

在一些实施方案中，根据需要的降解可以使用容许光交联和光降解的聚合物前体，例如针对交联和降解使用不同的波长来实现。例如，曙红Y可以用于使用500nm波长在定义的区域处的自由基聚合，之后可以使用380nm的照射来切割交联剂。在其他实施方案中，光笼式水凝胶切割试剂可以包括在聚合物基体壁的形成中。例如，可以使用酸不稳定交联剂(诸如酯等)产生水凝胶，然后可以使用UV光生成局部酸性条件，其进而降解水凝胶。

在一些实施方案中，至少一个聚合物基体可以通过以下中的至少一种降解：(i)使至少一个聚合物基体与切割试剂接触；(ii)将至少一个聚合物基体加热至至少90℃；或(iii)将至少一个聚合物基体暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，可光切割交联剂交联至少一个聚合物基体的聚合物。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，切割试剂降解水凝胶。在一些实施方案中，切割试剂包括还原剂、氧化剂、酶、基于pH的切割试剂或其组合。在一些实施方案中，切割试剂包括二硫苏糖醇(DTT)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三(3-羟丙基)膦(THP)或其组合。

在一些实施方案中，至少一个聚合物基体允许试剂通过。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙的平均大小使用化学试剂、通过施加热、施加电、施加光或其组合来调节。在一些实施方案中，试剂包括酶、化学品、寡核苷酸或大小小于50个碱基对的引物中的至少一种。

在一些实施方案中，试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、细胞培养基或二价阳离子。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过至少一个聚合物基体，但太小以致于不允许用于分析的DNA或RNA横穿孔隙。在一些实施方案中，保留的DNA或RNA的长度可使用常规的边合成边测序技术进行测序。例如，此类DNA或RNA包含至少50个核苷酸，或在一些实施方案中，至少100个核苷酸。在一些实施方案中，至少一个聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，水凝胶包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质烷(hyaluronan)、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。在一些实施方案中，水凝胶包含可酶促降解的水凝胶、PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。在一些实施方案中，以下前体和交联剂可以用于形成具有可降解聚合物基体(水凝胶)壁的室。聚合物前体可以通过使用表1A的任何水凝胶前体和交联剂(分别为第1栏和第3栏)来形成。所得聚合物基体可以用表1A中指示的降解剂(第4栏)降解。

在一些实施方案中，第一表面、第二表面或两者包含一个或多个条形码。在一些实施方案中，一个或多个条形码包含识别符以鉴定一个或多个生物组分的来源。在一些实施方案中，来源包括从中收集一个或多个生物组分的试样。在一些实施方案中，来源包括从中收集一个或多个生物组分的生理学或解剖学来源。在一些实施方案中，解剖学来源包括对象的器官。在一些实施方案中，对象是人。在一些实施方案中，一个或多个条形码被配置成结合一个或多个生物组分或通过一个或多个生物组分得到的分子。

在一些实施方案中，第一表面、第二表面或两者包含被配置成结合一个或多个生物组分的一种或多种化合物。在一些实施方案中，第一表面或第二表面用表面聚合物官能化。在一些实施方案中，表面聚合物用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。在一些实施方案中，聚合物基体的表面用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。在一些实施方案中，表面聚合物包括聚乙二醇(PEG)、硅烷聚合物、吡啶甲醛(PCA)、丙烯酰胺、琼脂糖或其组合。

在一些实施方案中，系统还包括用于鉴定生物组分中的一个或多个、一个或多个条形码或其组合的检测器。在一些实施方案中，检测器包括相机(荧光相机)。

在一些实施方案中，系统还包括固持射流装置的载物台。在一些实施方案中，系统还包括测序装置，其用于获得测序数据。在一些实施方案中，测序数据使用下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出生成。

在一些实施方案中，系统还包括空间能量调制元件，以选择性地向射流装置供应能量。在一些实施方案中，空间能量调制元件使用鉴定至少一个生物组分的位置的检测器生成。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

本公开的另一方面提供一种分析生物组分的方法。所述方法可以包括：(a)将一个或多个生物组分添至射流装置中；(b)将一个或多个生物组分的第一部分相邻于射流装置的第一表面设置；以及(c)相邻于第一表面的第一部分形成一个或多个聚合物基体，以将一个或多个生物组分中的至少一个定位于第一部分。

在一些实施方案中，所述方法还包括：(d)搅拌射流装置内的一个或多个生物组分；(e)相邻于射流装置的第一表面设置一个或多个生物组分的第二部分；以及(f)相邻于第一表面的第二部分形成一个或多个聚合物基体，以固定第二部分的一个或多个生物组分中的至少一个。在此实施方案和其他实施方案中的搅拌步骤可以防止或破坏生物组分(诸如生物细胞)的聚集。搅拌还可以诱导通道内生物组分在第一表面上的更均匀分布。

在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定一个或多个生物组分中的至少一个的位置，使得至少一个能量源向射流装置供应能量，以在鉴定的位置上或相邻于它形成一个或多个聚合物基体。

本公开的另一方面提供一种分析生物组分的方法。所述方法可以包括：(a)将生物组分添至射流装置中；(b)将生物组分联接至设置在射流装置的第一表面或第二表面上的一个或多个捕获元件以产生联接的生物组分；以及(c)在联接的生物组分上或相邻于它形成聚合物基体。

在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种聚合物前体添至射流装置中。在一些实施方案中，形成聚合物基体包括向射流装置供应能量以形成聚合物基体。

在一些实施方案中，能量被选择性地供应至射流装置的一个或多个部分。在一些实施方案中，所述方法还包括空间能量调制元件，以选择性地向射流装置供应能量。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。

在一些实施方案中，空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。在一些实施方案中，能量经由光能量源、热能量源、电化学能量源或电磁能量源供应。

在一些实施方案中，聚合物基体联接至第一表面。在一些实施方案中，能量在联接的生物组分的一部分周围形成聚合物基体。在一些实施方案中，生物组分的至少一部分被聚合物基体包封。在一些实施方案中，整个生物组分被聚合物基体包封。

在一些实施方案中，所述方法还包括将第一生物组分联接至第一捕获元件以形成第一分析室以及将第二生物组分联接至第二捕获元件以形成第二分析室。在一些实施方案中，第一分析室相邻于第二分析室。在一些实施方案中，第一分析室被设置成距离第二分析室5微米(μm)至1,000μm。

在一些实施方案中，所述方法还包括在第一分析室中分析第一生物组分以及在第二分析室中分析第二生物组分。在一些实施方案中，所述方法还包括启动第一生物组分中的第一反应以及启动第二生物组分中的第二反应。在一些实施方案中，第一反应和第二反应不同。在一些实施方案中，所述方法还包括启动第一生物组分中的第三反应以及启动第二生物组分中的第四反应。在一些实施方案中，第三反应和第四反应不同。

在一些实施方案中，所述方法还包括获得联接的生物组分的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组。

在一些实施方案中，蛋白质组包含分泌蛋白、表面蛋白或其组合。在一些实施方案中，转录组是基本上全长转录组。在一些实施方案中，转录组是全长转录组。在一些实施方案中，所述方法还包括对生物组分的至少一个核酸进行测序。在一些实施方案中，测序不包括测序文库的扩增。在一些实施方案中，来自生物组分的核酸文库在同一室内进行测序。在一些实施方案中，所述方法还包括将条形码联接至生物组分或通过生物组分产生的分子。

在一些实施方案中，所述方法还包括将生物组分或联接的生物组分暴露于分析物。在一些实施方案中，生物组分包括一种或多种微生物。在一些实施方案中，分析物包括抗微生物剂或微生物生长促进剂。在一些实施方案中，所述方法还包括筛选一种或多种微生物对抗微生物剂的易感性。在一些实施方案中，分析物包括药剂。

在一些实施方案中，所述方法还包括筛选药剂对生物组分的影响。在一些实施方案中，所述方法还包括筛选生物组分的靶分子产生。

在一些实施方案中，靶分子包括抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素或适体中的至少一种。

在一些实施方案中，所述方法还包括在生物组分周围形成聚合物基体，使得生物组分设置在通过聚合物基体形成的结构内。

在一些实施方案中，所述方法还包括分析第一分析室或第二分析室中的局部参数。在一些实施方案中，第一分析室中的局部参数的水平不同于第二分析室中的局部参数的水平。在一些实施方案中，局部参数包括pH、氧气浓度或CO2浓度。

在一些实施方案中，一个或多个捕获元件包括聚合物基体。在一些实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。

本公开的另一方面提供一种获得生物组分的转录组的方法。所述方法可以包括：(a)在生物组分上或相邻于它形成聚合物基体以形成分析室；以及(b)在分析室中进行一种或多种反应以获得生物组分的转录组。在一些实施方案中，在进行一种或多种反应期间，生物组分保留在或基本上保留在分析室中。

在一些实施方案中，所述方法还包括将生物组分联接至设置在射流装置中的捕获元件以产生联接的生物组分。在一些实施方案中，所述方法还包括向射流装置提供来自能量源的能量以形成聚合物基体。在一些实施方案中，能量使用空间能量调制元件选择性地提供。在一些实施方案中，空间能量调制元件基于生物组分的定位而生成。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案、虚拟电极分布图案、光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

在一些实施方案中，生物组分包括RNA。在一些实施方案中，RNA为50个碱基至100kb(千碱基碱基)。在一些实施方案中，聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过聚合物基体，但太小以致于不允许RNA横穿孔隙。在一些实施方案中，一种或多种反应包括RNA测序。

本公开的另一方面提供一种分析两个或更多个生物组分的方法。所述方法可以包括：(a)将第一生物组分和第二生物组分添至射流装置中；(b)在第一生物组分上或相邻于它形成聚合物基体以形成第一分析室，以及在第二生物组分上或相邻于它形成聚合物基体以形成第二分析室；以及(c)分析第一生物组分和第二生物组分的一个或多个特质。在一些实施方案中，第一分析室相邻于射流装置中的第二分析室。在一些实施方案中，一个或多个特质包括第一特质和第二特质。在一些实施方案中，(c)包括在第一分析室中分析第一生物组分的第一特质和第二特质。

在一些实施方案中，在对第一特质和第二特质中的每一个的分析之间，第一生物组分保留在第一分析室中。在一些实施方案中，一个或多个特质包括对分析物的应答、对药剂的应答、对抗微生物剂的应答、靶化合物的产生、靶分子的产生、核酸的产生或蛋白质的产生。在一些实施方案中，第一生物组分与第二生物组分生物学连通。在一些实施方案中，生物学连通在第一生物组分中或在第二生物组分中生成生物学应答。在一些实施方案中，生物学连通包括通过第一生物组分或通过第二生物组分生成的分子，包括蛋白质、核酸、细胞因子、趋化因子或其组合。

本公开的另一方面提供一种用于鉴定核酸分子的方法。所述方法可以包括提供包含核酸分子的聚合物基体，以及在不存在核酸扩增的情况下检测核酸分子。

在一些实施方案中，核酸分子是脱氧核糖核酸(DNA)分子。

在一些实施方案中，聚合物基体形成定位核酸的室。在一些实施方案中，室根据需要而形成。在一些实施方案中，聚合物基体根据需要而降解。在一些实施方案中，DNA是100个碱基对或更大。在一些实施方案中，核酸是核糖核酸分子(RNA)。在一些实施方案中，RNA是50个核苷酸或更大。在一些实施方案中，所述方法还包括在室内从生物组分生成核酸文库。在一些实施方案中，在室内对核酸文库进行测序。

本公开的另一方面提供一种用于处理生物组分的方法。所述方法可以包括在不存在核酸扩增的情况下确定基因组序列、转录组、蛋白质组或表观基因组。在一些实施方案中，处理在单个微射流装置中进行。在一些实施方案中，细胞至少部分地在聚合物基体内。在一些实施方案中，聚合物基体根据需要而降解。在一些实施方案中，所述方法还包括确定细胞中的甲基化。

本公开的另一方面提供一种方法，其包括在不将多个核酸分子的单个核酸分子条形码化的情况下鉴定多个细胞的多个核酸分子。在一些实施方案中，提取多个核酸分子以及鉴定在单个微射流装置中进行。在一些实施方案中，鉴定包括测序。在一些实施方案中，所述方法还包括在多个细胞中的单个细胞上或相邻于它们形成聚合物基体，使得单个细胞彼此分开。在一些实施方案中，所述方法还包括从单个细胞中提取单个核酸分子。在一些实施方案中，测序包括对聚合物基体内的单个核酸分子进行测序。在一些实施方案中，测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

本公开的另一方面提供一种方法，其包括：(a)在多个基体内提供多个核酸分子；以及(b)当多个核酸分子在多个基体内的同时对多个核酸分子进行测序。在一些实施方案中，多个核酸分子中的单个核酸分子来自不同细胞。在一些实施方案中，多个基体设置在射流装置中。在一些实施方案中，多个基体包含多个细胞。在一些实施方案中，多个细胞包含多个核酸分子。在一些实施方案中，测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

本公开的另一方面提供一种分析生物组分的方法。所述方法可以包括：(a)将一个或多个生物组分添至射流装置中；(b)将一个或多个生物组分的第一部分相邻于射流装置的第一表面设置；以及(c)相邻于第一表面的第一部分形成一个或多个聚合物基体，以将一个或多个生物组分中的至少一个定位于第一部分。在一些实施方案中，所述方法还包括：(d)搅拌射流装置内的一个或多个生物组分；(e)相邻于射流装置的第一表面设置一个或多个生物组分的第二部分；以及(f)相邻于第一表面的第二部分形成一个或多个聚合物基体，以固定第二部分的一个或多个生物组分中的至少一个。在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定一个或多个生物组分中的至少一个的位置，使得至少一个能量源向射流装置供应能量，以在鉴定的位置上或相邻于它形成一个或多个聚合物基体。

本公开的另一方面提供一种系统，其包括射流装置。射流装置可以包括：流动通道；相邻于流动通道设置的分析通道；设置在流动通道与分析通道之间的层；以及与射流装置连通的至少一个能量源。在一些实施方案中，至少一个流动抑制元件设置在流动通道内以抑制生物组分的流动。在一些实施方案中，层包括相邻于至少一个流动抑制元件设置的至少一个可密封开孔。在一些实施方案中，至少一个可密封开孔被配置成允许生物组分通过。在一些实施方案中，至少一个能量源被配置成在分析通道内形成聚合物基体。

在一些实施方案中，流动通道的一部分基本上平行于分析通道的一部分。在一些实施方案中，至少一个可密封开孔被配置成从密封状态转变至敞开状态。在一些实施方案中，生物组分通过至少一个可密封开孔在密封状态下被抑制。在一些实施方案中，生物组分通过至少一个可密封开孔在密封状态下被抑制。在一些实施方案中，当至少一个可密封开孔处于密封状态时，至少一个可密封开孔用琼脂糖凝胶、温度溶解性聚合物、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)聚合物、蜡化合物或藻酸盐中的至少一种密封。

在一些实施方案中，流动通道包括与层的流动通道表面相对设置的表面。在一些实施方案中，至少一个抑制元件中的至少一个从表面向流动通道表面延伸，使得生物组分在流动通道中的流动被至少一个抑制元件抑制。在一些实施方案中，分析通道包括与层的分析通道表面相对设置的表面。在一些实施方案中，流动通道可拆卸地联接至分析通道。在一些实施方案中，分析通道的表面包含一个或多个条形码。在一些实施方案中，条形码包含寡核苷酸。

在一些实施方案中，聚合物基体联接至分析通道的表面或层的分析通道表面中的至少一个。在一些实施方案中，聚合物基体从分析通道的表面向层的分析通道表面延伸，使得聚合物基体围绕生物组分的至少一部分。

在一些实施方案中，至少一个能量源处于与射流装置光学连通、电化学连通、电磁连通、热连通或微波连通中的至少一种。在一些实施方案中，至少一个能量源包括光生成装置、热生成装置、电化学生成装置、电极或微波装置。

在一些实施方案中，生物组分包括多个生物组分。

在一些实施方案中，射流装置是微射流装置或纳射流装置。在一些实施方案中，射流装置包括测序流通池。在一些实施方案中，射流装置用于核酸测序。在一些实施方案中，生物组分包括细胞、核酸、微生物组、蛋白质、细胞组合、空间连接的生物组分或代谢物。在一些实施方案中，细胞是动物细胞(例如，人类细胞)、植物细胞、真菌细胞、细菌细胞、肿瘤球状体或其组合。在一些实施方案中，核酸是100个碱基对或更大的DNA或50个碱基对或更大的RNA。

在一些实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，射流装置还包含一种或多种聚合物前体。在一些实施方案中，一种或多种聚合物前体包含水凝胶前体。在一些实施方案中，聚合物基体包含宽度为至少1μm的聚合物基体壁。在一些实施方案中，聚合物基体抑制生物组分通过。在一些实施方案中，聚合物基体壁是水凝胶壁。在一些实施方案中，聚合物基体是可降解的。在一些实施方案中，聚合物基体的降解是“根据需要”的。在一些实施方案中，聚合物基体可以通过以下中的至少一种降解：(i)使聚合物基体与切割试剂接触；(ii)将聚合物基体加热至至少90℃；或(iii)将聚合物基体暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，可光裂解交联剂交联聚合物基体的聚合物。

在一些实施方案中，可密封开孔通过以下中的至少之一种转变至敞开状态：(i)使可密封开孔与切割试剂接触；(ii)将可密封开孔加热至至少90℃；或(iii)将可密封开孔暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，可光切割交联剂交联可密封开孔的聚合物。在一些实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，切割试剂被配置成降解聚合物基体。在一些实施方案中，切割试剂包括还原剂、氧化剂、酶、基于pH的切割试剂或其组合。在一些实施方案中，切割试剂包括二硫苏糖醇(DTT)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三(3-羟丙基)膦(THP)或其组合。

在一些实施方案中，聚合物基体允许试剂通过。在一些实施方案中，聚合物基体包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙的大小通过改变一种或多种聚合物前体的组成、至少一个能量源或其组合来控制。

在一些实施方案中，试剂包括酶、化学品、寡核苷酸或大小小于50个碱基对的引物中的至少一种。在一些实施方案中，试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、细胞培养基或二价阳离子。

在一些实施方案中，聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过基体，但太小以致于不允许DNA或RNA横穿孔隙。在一些实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，水凝胶包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质烷(hyaluronan)、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。在一些实施方案中，水凝胶包含可酶促降解的水凝胶、PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。

在一些实施方案中，表面包含一个或多个条形码。在一些实施方案中，分析通道的表面包含被配置成结合生物组分的一种或多种化合物。在一些实施方案中，分析通道的表面用表面聚合物官能化。在一些实施方案中，表面聚合物用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。在一些实施方案中，聚合物基体的表面用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。在一些实施方案中，表面聚合物包括聚乙二醇(PEG)、硅烷聚合物、吡啶甲醛(PCA)、丙烯酰胺、琼脂糖或其组合。

在一些实施方案中，系统还包括用于鉴定生物组分中的一个或多个、一个或多个条形码或其组合的检测器。在一些实施方案中，检测器包括相机。在一些实施方案中，系统还包括固持射流装置的载物台。在一些实施方案中，系统还包括测序装置，其用于获得测序数据。

在一些实施方案中，系统还包括空间能量调制元件，以选择性地向射流装置供应能量。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案、虚拟电极分布图案。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

本公开的另一方面提供一种分析生物组分的方法。所述方法可以包括：(a)将生物组分添至射流装置的流动通道中；(b)抑制相邻于抑制元件的生物组分的流动；(c)将生物组分从流动通道向射流装置的分析通道设置；以及(d)在将生物组分设置在分析通道中之前或之后，在分析通道中的生物组分上或相邻于它形成聚合物基体。在一些实施方案中，可密封开孔相邻于抑制元件设置。

在一些实施方案中，在(c)中的设置之前，使用以下中的至少一种降解可密封开孔：(i)使可密封开孔与切割试剂接触；(ii)将可密封开孔加热至至少90℃；或(iii)将可密封开孔暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，可光切割交联剂交联可密封开孔的聚合物。在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种聚合物前体添至射流装置中。在一些实施方案中，形成聚合物基体包括向射流装置供应能量以形成聚合物基体。在一些实施方案中，能量被选择性地供应至射流装置的一个或多个部分。在一些实施方案中，所述方法还包括激活空间能量调制元件，以选择性地向射流装置供应能量。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。在一些实施方案中，空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。在一些实施方案中，能量经由光能量源、热能量源、电化学能量源或电磁能量源供应。

在一些实施方案中，聚合物基体联接至分析通道的表面。在一些实施方案中，能量在联接的生物组分的一部分周围形成聚合物基体。在一些实施方案中，生物组分的至少一部分被聚合物基体包封。在一些实施方案中，整个生物组分被聚合物基体包封。

在一些实施方案中，所述方法还包括包封第一生物组分以形成第一分析室以及包封第二生物组分以形成第二分析室。在一些实施方案中，第一分析室相邻于第二分析室。在一些实施方案中，第一分析室被设置成距离第二分析室5微米(μm)至1,000μm。

在一些实施方案中，所述方法还包括在第一分析室中分析第一生物组分以及在第二分析室中分析第二生物组分。在一些实施方案中，所述方法还包括启动第一生物组分中的第一反应以及启动第二生物组分中的第二反应。在一些实施方案中，第一反应和第二反应不同。在一些实施方案中，所述方法还包括启动第一生物组分中的第三反应以及启动第二生物组分中的第四反应。在一些实施方案中，第三反应和第四反应不同。

在一些实施方案中，所述方法还包括获得生物组分的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组。在一些实施方案中，转录组是基本上全长转录组。在一些实施方案中，转录组是全长转录组。在一些实施方案中，所述方法还包括对生物组分进行测序。在一些实施方案中，测序不包括测序文库的扩增。在一些实施方案中，所述方法还包括条形码，其被配置成联接至生物组分或通过生物组分产生的分子。

在一些实施方案中，所述方法还包括将生物组分或第一生物组分暴露于分析物。在一些实施方案中，生物组分包括一种或多种微生物。在一些实施方案中，分析物包括抗微生物剂、微生物生长促进化学品或其组合。在一些实施方案中，所述方法还包括筛选一种或多种微生物对抗微生物剂的易感性。在一些实施方案中，分析物包括药剂。

在一些实施方案中，所述方法还包括筛选药剂对生物组分的影响。在一些实施方案中，所述方法还包括筛选生物组分的靶分子产生。在一些实施方案中，靶分子包括抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素或适体中的至少一种。

在一些实施方案中，所述方法还包括在生物组分周围形成聚合物基体，使得生物组分设置在通过聚合物基体形成的结构内。在一些实施方案中，所述方法还包括分析第一分析室或第二分析室中的局部参数。在一些实施方案中，第一分析室中的局部参数的水平不同于第二分析室中的局部参数的水平。在一些实施方案中，局部参数包括pH、氧气浓度或CO2浓度。

本公开的另一方面提供了一种包括机器可执行代码的非暂时性计算机可读介质，所述机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实现了上述或本文其他地方的任何方法。

在一些实施方案中，本发明提供一种分析生物样品的一个或多个生物组分(诸如哺乳动物细胞)的方法，其包括以下步骤：(a)提供射流装置，其具有(i)具有入口和出口的通道，通道通过具有第一表面的第一壁和具有第二表面的第二壁界定，其中第一壁和第二壁跨通道彼此相对设置，(ii)相邻于第一壁设置的空间能量调制元件，空间能量调制元件能够以预先确定的射束特征跨所述通道投射能量；(b)将包含生物样品和一种或多种聚合物前体的反应混合物加载于通道；(c)通过跨通道投射能量，使得投射的能量交联一种或多种聚合物前体以形成室的聚合物基体壁，在通道中在一个或多个生物组分中的每一个周围合成一个或多个室。在一些实施方案中，通道是平面形状，宽度和幅度相对于其高度较大。垂直于试剂流动方向的通道的横截面通常是矩形的。反应混合物或其他试剂例如洗涤溶液等通过入口被加载至通道中并且通过出口去除。在一些实施方案中，此类试剂或混合物可以例如使用注射泵来泵送通过入口并进入通道中。在一些实施方案中，出口可以是每当将试剂通过入口加载至通道中时，空气从通道逸出，从而置换空气的排气口。

在一些实施方案中，本发明提供一种分析生物样品的一个或多个生物组分(诸如哺乳动物细胞)的方法，其包括以下步骤：(a)提供射流装置，其具有(i)通道，通道通过具有第一表面的第一壁界定，(ii)相邻于第一壁设置的空间能量调制元件，空间能量调制元件能够以预先确定的射束特征跨第一壁向通道中投射能量；(b)用包含生物样品和一种或多种聚合物前体的反应混合物加载通道；(c)通过向通道中投射能量，使得投射的能量交联一种或多种聚合物前体以形成室的聚合物基体壁，在通道中在一个或多个生物组分中的每一个周围合成一个或多个室。此实施方案在本文中有时被称为本发明的系统的“敞开配置”。在一些敞开配置的实施方案中，室包括顶部敞开的孔或容器。在一些实施方案中，孔或容器的顶部与第一表面相对。

在一些实施方案中，所述方法的射流装置还包括在敞开配置的实施方案中相邻于第二壁或与第一壁相对设置在空间能量调制元件对面的检测器。决定检测器的位置，使得它能够检测来自分布在室中的第一表面上的一个或多个生物组分(诸如哺乳动物细胞)的光信号。在一些实施方案中，第一壁和第二壁各自包含透光物质，例如，使得空间能量调制元件可以将光能投射至通道的内部，并且使得检测器可以检测光信号，诸如来自生物组分的荧光发射或反射光。在一些实施方案中，从空间能量调制元件投射的能量是来自光束的光能。在一些实施方案中，通过空间能量调制元件投射的光束可以具有容许(在各种实施方案中)同时合成多个室的复杂横截面。透光物质包括但不限于玻璃、石英、塑料和类似物质。

在一些实施方案中，合成室的步骤包括决定室的位置，使得它们基于检测器所检测的光学信号包封一个或多个生物组分。也就是说，在一些实施方案中，检测器在操作上与空间能量调制元件相关联，以选择性地将一根或多根光束投射至所检测的光信号指示存在感兴趣的生物组分的定位。在此类实施方案中，检测器和空间能量调制元件在操作上相关联，使得空间能量调制元件被配置成生成具有预先确定的射束特征的能量束。例如，一种此类特征可以是导致感兴趣的生物组分被室包封的射束横截面。在此类操作关联中，检测器所检测的光信号可以包括但不限于：生物组分的形态，例如细胞形态；生物组分的运动性，诸如细胞；一种细胞类型与另一种细胞类型的相互作用，诸如一种细胞类型与另一种细胞类型的结合；生物组分上标记的存在、不存在或特质等。

在一些实施方案中，当形成或合成室时，室的聚合物基体壁从第一表面向第二表面延伸以形成各自具有内部的室。在其他实施方案中，射流装置可以没有具有第二表面的第二壁，其在本文中被称为“敞开配置”。在此类实施方案中，室在第一表面上形成敞开的圆柱体或孔的形状。孔壁的高度和厚度部分地通过空间能量调制元件的光照射的强度和持续时间决定。在一些实施方案中，预先确定的射束特征包括具有类环形的横截面的射束。在其他实施方案中，预先确定的射束特征包括具有包括多个类环形的形状的横截面的射束，类环形的形状可以是隔离的且不连续的，或者可以包括连续的类环形的形状。在其他实施方案中，预先确定的射束特征包括生成多个室的射束，其中室的一部分与多个室中的一个或多个其他室共享聚合物基体壁，如图25B所示。

在一些实施方案中，加载的步骤还可以包括搅拌反应混合物(例如通过振动、摇动或搅拌通道)以减少生物组分的聚集的步骤。此类搅拌可以持续几分钟(例如1-30分钟)至一小时或更长时间(例如1-2小时)。

在一些实施方案中，第一表面或第二表面(通常是第一表面)包括一个或多个捕获元件，其用于特异性捕获所述生物样品的一个或多个预先确定的生物组分，例如选定的细胞，诸如淋巴细胞等。在一些实施方案中，加载的步骤可以包括在一定条件下孵育含有此类预先确定的生物组分的反应混合物，以容许一个或多个捕获元件捕获一个或多个预先确定的生物组分。此类孵育可以持续几分钟至一小时或更长时间。在一些实施方案中，此类孵育时间的范围可以是1分钟至10小时、或10分钟至2小时、或30分钟至2小时。

在一些实施方案中，本发明的方法包括在完成合成室的步骤之后从通道去除反应混合物。此类去除可以包括用缓冲溶液洗涤通道。

在一些实施方案中，本发明的方法在形成室之后包括加载所述通道分析测定试剂的步骤，以便确定包封在所述室中的所述生物组分的一种或多种特征，其中分析测定试剂能够穿过所述聚合物基体壁并且能够生成指示一种或多种特征的一个或多个光信号。如本申请中其他地方所指示，可以进行多种分析测定，包括RNA或DNA鉴定和/或测序、蛋白质鉴定和/或定量、组学测定等。

在一些实施方案中，室的聚合物基体壁可通过用降解剂处理室来降解。在此类实施方案中，本发明的方法可以包括以下另外的步骤：(a)基于从分析测定试剂的操作生成的所述一个或多个光学信号，鉴定所具有的所述生物组分具有选定特征的所述室中的一个或多个；(b)将包含第二聚合物前体的第二反应混合物加载于通道，其中第二聚合物前体能够形成对于至少一种降解剂不可降解的第二聚合物基体壁；以及(c)合成包封所鉴定的室的第二室。在一些此类实施方案中，具有可降解聚合物基体壁的原始室可以通过用降解剂处理来降解，从而使第二室保持完整，容许分离出感兴趣的生物组分。

本公开的另一方面提供了一种系统，其包括一个或多个计算机处理器和联接到其上的计算机存储器。计算机存储器包括机器可执行代码，机器可执行代码在被一个或更多个计算机处理器执行时，实现了上述或本文其他地方的任何方法。

根据以下具体描述，本公开的另外的方面和优点对于本领域技术人员将容易变得清楚，在以下具体描述中仅示出和描述了本公开的说明性实施方案。如将会理解的，本公开能够具有其他的和不同的实施方案，并且其若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本公开。因此，附图和说明书应当被看作是说明性质的，而不是限制性的。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求书中特别地阐述。通过参考阐述了利用本发明原理的说明性实施方案的以下详细描述和附图(在本文中也称为“图(Figure)”和“图(FIG.)”)将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在附图中：

图1显示根据一些实施方案，设置在射流装置中的通道的一部分的示意图。

图2A显示根据一些实施方案，如本文所提供的系统的一部分，包括能量源。

图2B显示根据一些实施方案，在如本文所提供的系统的一部分中在生物组分周围形成的聚合物基体。

图2C显示根据一些实施方案，在如本文所提供的系统中在生物组分周围形成聚合物基体的方法。

图3是描绘形成聚合物基体的实施方案的流程图。

图4A显示根据一些实施方案，在射流装置中包括捕获元件的通道的一部分。

图4B示出根据一些实施方案，在射流装置中联接至通道的一部分的表面上的捕获元件的生物组分。

图4C示出根据一些实施方案，在射流装置的通道的一部分中设置在生物组分周围的聚合物基体。

图5是描绘在联接至表面的生物组分周围形成聚合物基体的实施方案的流程图。

图6A显示包括可密封开孔的射流装置的另一实施方案的一部分。

图6B显示根据一些实施方案，在射流装置的一部分中捕集生物组分的方法。

图7A显示根据一些实施方案，射流装置的一部分的示意图的俯视图。

图7B显示根据一些实施方案，射流装置的一部分的示意图的俯视图，包括聚合物基体。

图8显示根据一些实施方案，射流装置的一部分的示意图的俯视图，包括多种不同试剂。

图9A显示根据一些实施方案，空间能量调制元件和圆柱形聚合物基体的一部分。

图9B显示根据一些实施方案，空间能量调制元件和空心圆柱体形状的聚合物基体的一部分。

图10显示根据一些实施方案，包封一个或多个生物组分的聚合物基体区室的显微照片。

图11A示出根据一些实施方案，在多步骤聚合物基体形成过程中形成的敞开区室。

图11B示出根据一些实施方案，在多步骤聚合物基体形成过程中形成的闭合区室。

图12A是根据一些实施方案，涂覆有排斥元件的射流装置的表面的一部分的示意图。

图12B显示根据一些实施方案，使用排斥元件在表面上捕获的生物组分的显微照片。

图12C显示根据一些实施方案，使用排斥元件在表面上捕获的生物组分的更高放大倍数的显微照片。

图13A是以外部测序的示例性mRNA 3'基因表达工作流程的细胞捕获和细胞裂解步骤的示意图。

图13B是在以外部测序的示例性mRNA 3'基因表达工作流程中从模板mRNA生成cDNA文库的示意图。

图13C是在以外部测序的示例性mRNA 3'基因表达工作流程中的序列文库制备的示意图。

图14A和图14B显示以原位测序的示例性mRNA 3'基因表达工作流程的示意图。

图15显示被编程或以其他方式被配置成实现本文所提供的方法的计算机系统。

图16A示出根据一些实施方案，使用能量调制元件形成聚合物基体的实例。

图16B示出根据一些实施方案，使用能量调制元件形成的聚合物基体的实例的俯视图。

图17A-图17E示出根据一些实施方案，使用可移动能量调制元件形成聚合物基体的示例性步骤。

图18显示根据一些实施方案的全基因组工作流程的示意图。

图19显示根据一些实施方案的多组学工作流程的示意图。

图20显示根据一些实施方案，在孔板形式内部的聚合物基体。

图21显示根据一些实施方案，在10mm大小的孔内部的聚合物基体。

图22显示根据一些实施方案，在聚合物基体顶部具有多孔膜的射流装置。

图23显示根据一些实施方案，在孔内部具有水凝胶捕集器并且在聚合物基体顶部具有多孔膜的孔板。

图24A显示根据一些实施方案的配备有DMD和集成UV照射LED的显微镜。

图24B显示根据一些实施方案，DMD将虚拟掩模图像投射至填充有聚合物前体的射流通道上以生成聚合物基体的示意图。

图24C显示根据一些实施方案，使用DMD投射的各种虚拟掩模图像和在射流装置内部生成的对应聚合物基体。

图25A显示根据一些实施方案的水凝胶结构，在水凝胶结构中单个细胞被包封在圆形水凝胶基体中。

图25B显示根据一些实施方案，使用明场成像使用4x显微镜物镜鉴定的细胞、基于细胞的定位计算得到的Voronoi掩模以及使用Voronoi掩模生成的围绕细胞的水凝胶结构。

图26A示出根据一些实施方案，荧光钙黄绿素AM染色的细胞和非荧光细胞的混合物中荧光细胞的选择性保留。

图26B示出根据一些实施方案，感兴趣的细胞的选择性保留以及不需要的细胞的去除。

图27A显示根据一些实施方案，单细胞在每个室内部的在射流通道内部的水凝胶基体或CellCage^TM结构。

图27B是根据一些实施方案，显示序列与来自Jurkat细胞的mRNA分子对齐的所有DNA簇的定位的空间图。

图27C显示根据一些实施方案，使用更高放大倍率的图像的在内部具有细胞的被加亮的水凝胶基体以及映射至人mRNA的DNA序列的对应空间图。

图27D显示根据一些实施方案，使用更高放大倍率的图像的在内部具有细胞的被加亮的水凝胶基体以及映射至人mRNA的DNA序列的对应空间图。

图28A是根据一些实施方案，显示独特映射至每个水凝胶基体内的小鼠和人基因组的读长数量的散点图。

图28B显示根据一些实施方案，映射至人和小鼠mRNA的DNA序列的空间图。

图29A显示根据一些实施方案，两侧有寡聚物序列、条形码和多聚A尾的抗体标记。

图29B显示根据一些实施方案，在对裂解水凝胶基体内部的细胞之后捕获的抗体条形码寡聚物进行测序之后检测到的各种表面蛋白的相对表达。

图29C显示根据一些实施方案，细胞笼内部的代表性细胞和条形码序列的空间图，其通过条形码序列的身份进行颜色编码，说明细胞裂解之后每个水凝胶基体内部各种抗体的丰度。

图30A显示根据一些实施方案，从已经捕获了从CHO DP-12细胞分泌的IgG分子的链霉亲和素珠子释放出的荧光信号。

图30B显示根据一些实施方案，从已经捕获了从捕获在水凝胶基体中的一个捕获CHO DP-12细胞分泌的IgG分子的链霉亲和素珠子释放出的荧光信号。

图30C显示根据一些实施方案，映射至图30B的捕获在水凝胶基体中的CHO DP-12细胞的RNA序列的空间图。

图31A显示根据一些实施方案，含有细胞因子捕获珠子和mRNA捕获寡聚物的微射流装置的示意图。

图31B显示根据一些实施方案，未刺激和刺激的Jurkat细胞的基因表达分析。

图31C显示根据一些实施方案，来自两个水凝胶基体的荧光信号，每个水凝胶基体含有单个IL-2分泌细胞。

图32显示根据一些实施方案，用于培养CHO细胞的水凝胶基体在0小时、18小时、42小时和46小时的图像。

本专利或申请文件含有至少一幅以彩色绘制出的附图。在提出请求并支付必要费用后，本事务所将提供具有一张或多张彩色附图的本专利或专利申请公布的副本。

具体实施方式

引言

可以对单细胞或细胞群分析生物样品的细胞物理性质、蛋白质组、转录组、基因组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组水平。例如，来自细胞的遗传物质可以与来自其他细胞的遗传物质分开或组合进行分析。虽然单独地分析样品的组分可以生成分辨率更高并且噪声或交叉污染更少的数据，但这种方法可能成本高昂且耗时。另一方面，大量分析一个样品或多个样品可能是成本和时间高效的，但可能生成不期望的或不太期望的输出(例如，由于异质性)。例如，特定数据可能无法追踪到样品中的来源。样品组分的空间关联也可能丢失。例如，样品的两种组分可以在其生物学相关状态下彼此相邻，但是在汇集多个样品或样品组分之后，两种组分之间的空间信息可能丢失。

为了避免生成异质样品，可以将样品的单个组分区室化。这可以允许同时或基本上同时处理样品的单个组分，同时保持空间信息完整并减少处理步骤。另外，通过防止外部样品处理期间的交叉污染和物质损失，生成的数据可以具有更高的特质(例如，数据可以适当地具有更高的信噪比)。一些方法可以通过对样品中的单个区室或区室的组条形码化来保存空间信息。这些方法可以组合条形码化的组分，并且可能无法对区室或分析室内的同一组分进行多次测定。这些方法中的一些可能需要核苷酸扩增步骤，这可能在生成的数据中引入偏差。

为了区室化生物样品的单个组分，可以在射流装置中相邻于单个组分的至少一部分或在其周围形成聚合物基体(例如，水凝胶基体)。水凝胶基体可以在系统检测组分之后选择性地生成以围绕组分，或者水凝胶基体可以根据射流装置中预先定义的图案来生成。水凝胶基体可以允许试剂和较小的实体通过，同时使生物样品的单个组分保持在适当的位置。因为一个或多个单个组分可以定位在射流装置内(例如，被包封)，并且定位的组分可以在分析期间和/或分析之间中暴露于一种或多种试剂和/或洗涤溶液，所以可以在区室内进行多项测定(例如，同时、基本上同时、连续等)。

可以在射流装置的不同定位中进行不同的测定，例如，以测试不同处理条件的影响。另外，因为组分通常不混合和组合，所以可以防止组分的浓度低(例如，由于稀释)。例如，当分析基因组物质时，由于每个区室中遗传物质的保存，可以避免扩增步骤。通过在区室内有两种或更多种组分，也可以研究组分之间的相互作用。聚合物基体可以“根据需要”降解，从而实现受控的定位和释放机制。本文所提供的解决方案可以保留组分的空间信息并生成细胞、蛋白质组、转录组或基因组水平的数据。由于保留了空间信息，因此数据可以与表型数据相关联(例如，有联系)。此外，本文所提供的解决方案可以保留组分的空间信息以及联系细胞、蛋白质组、转录组或基因组水平的数据(例如，表型数据)。

尽管本文已经显示和描述了本发明的各个实施方案，但对本领域技术人员而言将明显的是，此类实施方案仅通过举例的方式来提供。在不背离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到多种变型、改变和替代。应理解，可以采用针对本文所述的本发明实施方案的各种可替代方案。

每当术语“至少”在两个或更多个数值系列中的第一个数值之前时，术语“至少”适用于此数值系列中的每个数值。例如，至少1、2或3相当于至少1、至少2或至少3。

每当术语“小于”在两个或更多个数值系列中的第一个数值之前时，术语“小于”适用于此数值系列中的每个数值。例如，小于3、2或1相当于小于3、小于2或小于1。

本文所用的术语“联接至”、“连接至”和“与……连通”通常指两个或更多个实体之间的任何形式的相互作用，包括机械相互作用、电相互作用、磁相互作用、电磁相互作用、流体相互作用、生物相互作用和热相互作用。即使两个组分彼此不直接接触，它们也可能彼此联接。

如本文可互换使用的术语“多肽”和“肽”通常指氨基酸的聚合物，其中氨基酸可以通过肽键连接至另一氨基酸。在一些实例中，多肽是蛋白质。氨基酸可以是天然存在的氨基酸或非天然存在的氨基酸(例如，氨基酸类似物)。多肽可以是直链或支链的。多肽可以包含修饰的氨基酸。多肽可以被非氨基酸中断。多肽可以呈单个链或缔合的链而存在。多肽可以包含多个氨基酸。多肽可以具有二级和三级结构(例如，多肽可以是蛋白质)。在一些实例中，多肽可以包含至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100、1,000、10,000个或更多个氨基酸。多肽可以是较大聚合物的片段。在一些实例中，多肽可以是较大多肽的片段，诸如蛋白质的片段。

如本文所用，术语“氨基酸”通常指天然存在的或非天然存在的氨基酸(例如，氨基酸类似物)。非天然存在的氨基酸可以是工程化的或合成的氨基酸。

如本文所用的术语“样品”通常指含有生物组分的化学或生物样品。生物组分可以包括细胞、核酸、微生物组、蛋白质、细胞组合、代谢物、其组合或生物样品的任何其他合适的组分。例如，样品可以是包含一个或多个细胞的生物样品。又例如，样品可以是包含一种或多种多肽的生物样品。生物样品可以获自(例如，提取或分离)自或包括血液(例如，全血)、血浆、血清、尿液、唾液、粘膜排泄物、痰、粪便和泪液。生物样品可以是流体或组织样品(例如，皮肤样品)。在一些情况下，样品可以来源于匀化的组织样品(例如，脑匀浆、肝匀浆或肾匀浆)。在某些实施方案中，样品可以包括特定类型的细胞(例如，神经元细胞、肌肉细胞、肝细胞或肾细胞)。样品可以包含或获自患病细胞或组织(例如，肿瘤细胞或坏死细胞)。在一些实施方案中，样品可以包含或可以来自疾病相关内含物(例如，斑块、生物膜、肿瘤或非癌性生长)。在某些实施方案中，样品可以包括或可获自无细胞体液，诸如全血、唾液或尿液。在各种实施方案中，样品可以包括循环肿瘤细胞。在一些情况下，样品可以包括或可以是环境样品(例如，土壤、废物或环境空气)、工业样品(例如，来自任何工业过程的样品)或食品样品(例如，乳制品、蔬菜产品或肉制品)。可以在加载至微射流装置中之前对样品进行处理。例如，可以处理样品以纯化某种细胞类型或多肽和/或包含试剂。

如本文所用，术语“聚合物基体”通常指包含至少一种聚合物的相物质(例如，连续相物质)。在一些实施方案中，聚合物基体是指至少一种聚合物以及未被聚合物占据的间隙空间。聚合物基体可以由一种或多种类型的聚合物构成。聚合物基体可以包含直链、支链和交联的聚合物单元。聚合物基体还可以包含插入其未被聚合物链占据的间隙空间内的非聚合物物种。插入的物种可以是固体、液体或气体物种。例如，术语“聚合物基体”可以涵盖干燥水凝胶、水合水凝胶和含有玻璃纤维的水凝胶。聚合物基体可以包含聚合物前体，其通常指在激活时可以触发或引发聚合反应的一种或多种分子。聚合物前体可以通过电化学能量、光化学能量、光子、磁能量或任何其他合适的能量来激活。如本文所用，术语“聚合物前体”包括单体(其被聚合以产生聚合物基体)和交联化合物，其可以包括光引发剂、生成聚合物基体所必需或有用的其他化合物等。

如本文所用的，术语“物理光掩模”通常指具有多个开孔或孔穴的物理结构，可以通过它们投射光。物理光掩模可用于通过使聚合物前体溶液聚合并形成对应于光掩模上的图案的三维结构来产生如本文所述的水凝胶基体。物理光掩模可以用特定的布局或几何图案进行图案化。物理光掩模可以粘附至流通池的上表面。

在一些实施方案中，如本文所用，术语“局部参数”意指由聚合物基体壁形成的室中或紧邻由聚合物基体壁形成的室的参数(例如pH)值。

如本文所用，术语“根据需要”意指可以针对单个的、离散的、选定的定位(例如，聚合物前体溶液的空间定位；或选定的聚合物基体室)的操作。此类选择可以基于对检测器收集的光信号或数据的手动观察，或者此类选择可以基于对检测器收集的光信号或数据进行操作的计算机算法。对检测器收集的光信号或数据的手动观察可以包括实时检测或在调制单位能量以聚合聚合物前体或降解室之前的某个时间段的检测。例如，室的子集(全部用可光降解的聚合物基体壁形成)可以基于位置信息和来自在室中进行的分析测定的光信号的值，针对释放和去除其内容物进行预选。预选的室可以通过选择性投射适当波长特征的光束(例如，用空间能量调制元件)以降解预选的室的聚合物基体壁来光降解。在另一实例中，可以实时观察(例如经由荧光显微镜)多个室以便检测感兴趣的分析物，并且在检测感兴趣的分析物之后实时选择多个室中的一个或多个室以用于降解。

如本文所用，关于装置的术语“微射流”和“纳射流”在本文中可互换使用，其各自意指用于捕获、移动、混合、分配或分析小体积流体包括样品(其继而可以含有或包含感兴趣的细胞或分子分析物)、试剂、稀释剂、缓冲剂等的集成系统。一般来说，对“微射流”和“纳射流”的提及表示装置尺寸大小和处理的流体体积的不同尺度。在一些实施方案中，微射流装置的特质具有小于几百平方微米的横截面尺寸并且所具有的通路或通道具有毛细管尺寸，例如具有约500μm至约0.1μm的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，微射流装置的体积容量的范围为1μL至几nL，例如10-100nL。纳射流装置中对应特质的尺寸或结构通常比微射流装置小1至3个数量级。本领域技术人员将从特定应用的情况知道哪个维度是恰当的。在一些实施方案中，微射流或纳射流装置具有一个或多个室、孔口和通道，它们互相连接且流体连通并且被设计用于单独或结合提供支持功能的器具或仪器进行一个或多个分析反应或过程，诸如样品添加、流体和/或试剂驱动方式(诸如正压或负压、声能量等)、温度控制、检测系统、数据收集和/或集成系统等。在一些实施方案中，微射流和纳射流装置还可以包括阀门、泵、过滤器和内壁上的专用功能涂层例如以防止样品组分或反应物的吸附、通过电渗促进试剂移动等。此类装置可以被制造为在固体基底中的集成装置，固体基底可以是玻璃、塑料或其他固体聚合物物质，并且可以具有平面形式以便于检测和监测样品和试剂移动，尤其是经由光学或电化学方法。在一些实施方案中，此类装置是可在单次使用之后抛弃的。微射流和纳射流装置的制造和操作是本领域中熟知的，如通过以引用方式并入的以下参考文献所例示：Ramsey,美国专利6,001,229、5,858,195、6,010,607和6,033,546；Soane等人,美国专利5,126,022和6,054,034；Nelson等人,美国专利6,613,525；Maher等人,美国专利6,399,952；Ricco等人,国际专利公布WO 02/24322；Bjornson等人,国际专利公布WO99/19717；Wilding等人,美国专利5,587,128、5,498,392；Sia等人,Electrophoresis,24:3563-3576(2003)；Unger等人,Science,288:113-116(2000)；Enzelberger等人,美国专利6,960,437；Cao,“Nanostructures&Nanomaterials:Synthesis,Properties&Applications,”(Imperial College Press,London,2004)；Haeberle等人,LabChip,7:1094-1110(2007)；Cheng等人,Biochip Technology(CRC Press,2001)；等。

如本文所用，术语“分析物”通常指使用本文所述的方法和系统测量、检测和/或区分的离散生物或化学实体。在一些实施方案中，分析物可以是如本文所述的生物组分。

生物组分的分析系统

本公开提供用于区室化或隔离一个或多个生物组分的系统。系统可以包括含有或包含一个或多个生物组分的射流装置。射流装置可以含有或包含一种或多种聚合物前体。在一些情况下，射流装置可以包括第一表面，其被配置成联接或接收一个或多个生物组分中的至少一个以形成联接的生物组分。系统还可以包括至少一个能量源，其中能量源与射流装置连通。在一些实施方案中，能量源可以与射流装置光学连通。在各种实施方案中，至少一个能量源可以在一个或多个生物组分的至少一部分上或相邻于一个或多个生物组分的至少一部分形成聚合物基体。

在一些情况下，可以将样品添至或提供至系统。在某些情况下，样品可以包含一个或多个生物组分。系统可以用于将一个或多个生物组分彼此分开。在各种情况下，生物组分可以被物理分开。在一些情况下，生物组分可以彼此射流连通。在某些情况下，生物组分可以彼此化学连通。系统可以用于单细胞分析。在一些实施方案中，系统可以用于在基因组水平上的单细胞分析。例如，系统可以用于基因组测序。又如，系统可以用于脱氧核糖核酸(DNA)测序。系统可以用于无细胞DNA的DNA测序、全基因组测序、全外显子组测序、靶向测序或16S测序。系统可以用于研究附接至感兴趣的生物分子上的DNA标签。生物分子可以包括蛋白质、代谢物等。在一些情况下，DNA可以是核DNA或线粒体DNA。系统可以用于在转录组水平上的单细胞或大量分析。例如，系统可以用于核糖核酸(RNA)测序。例如，系统可以用于3'或5'基因表达分析、细胞的免疫组库研究或全长mRNA分析。在一些实施方案中，系统可以用于在蛋白质组水平上的单细胞分析。系统可以用于生物组分的功能测定。系统可以用于研究生物组分的表面蛋白、分泌蛋白或代谢物。在一些情况下，系统可以用于测量生物组分的特质。在一些情况下，测量的特质可以是生物组分的大小或形状。在一些情况下，系统可以用于研究生物组分中的表观基因组学、DNA甲基化或染色质可及性。系统可以用于其他合适的测定、实验和过程。

在某些实施方案中，系统可以用于在间接细胞间相互作用水平上的单细胞分析。例如，可以使用如本文所提供的系统分析从第一细胞产生的一个或多个分子对第二细胞的影响。在各种实施方案中，系统可以用于分析直接细胞间相互作用。例如，两个或更多个细胞(例如，第一细胞和第二细胞)可以物理接触，并且第一细胞对第二细胞的一种或多种影响(或反之亦然)可以使用如本文所公开的系统分析。在一些实施方案中，系统可以用于在生物组分中的药物应答分析。在某些实施方案中，系统可以用于分析生物组分对各种生理条件(例如，各种培养基、温度、机械刺激等)的应答。

在一些情况下，样品包括生物样品。生物样品可以包含生物组分。在一些实施方案中，生物样品可以包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、100、200、300、400、500、600、700、1,000、10,000、10⁵、10⁶、10⁷、10⁸、10⁹、10¹⁰、10²⁰个或更多个生物组分。生物样品可以包含本文所提及的任何两个数字之间的任何数量的生物组分。在一些实施方案中，生物样品可以包含多于10²⁰个生物组分。生物组分可以包括细胞。在一些实施方案中，细胞可以包括真核细胞、原核细胞、真菌细胞、原生动物、藻类细胞、植物细胞、动物细胞(例如，人类细胞)或任何其他合适的细胞。生物组分可以包括细胞、病毒、细菌、核酸(例如，DNA或RNA)、蛋白质或其组合。组合可以包含DNA-蛋白质复合物、RNA-蛋白质复合物或其组合。在某些实施方案中，核酸可以包含DNA。DNA可以是至少10个碱基对(bp)长。在一些实施方案中，DNA为至少10bp、20bp、30bp、40bp、50bp、60bp、70bp、80bp、90bp、100bp、200bp、300bp、400bp、500bp、600bp、700bp、800bp长或长于800bp。

聚合物前体可以通过使用表1A的任何水凝胶前体和交联剂(分别为第1栏和第3栏)来形成。所得聚合物基体可以用表1A中指示的降解剂(第4栏)降解。

在某些实施方案中，可以将一种或多种聚合物前体添加至生物样品中或与生物样品一起被包含。可以将一种或多种生物样品和一种或多种聚合物前体添至系统中(例如，系统的射流装置中)。可以将一种或多种生物样品和一种或多种聚合物前体以任何顺序(例如，并行、顺序等)添至射流装置中。例如，可以在聚合物前体之前添加生物样品，可以在生物样品之前添加聚合物前体，可以同时(或基本上同时)或以任何其他合适的方式或次序添加生物样品和聚合物前体。在一些实施方案中，聚合物前体可以包含一种或多种水凝胶前体。一种或多种聚合物前体可以单独储存和/或添至系统中。在一些情况下，一种或多种聚合物前体可以在添至系统之前与一个或多个生物组分混合。在各种情况下，一种或多种聚合物前体可以在添至系统之后与一个或多个生物组分混合。

系统可以包括射流装置。在一些实施方案中，射流装置可以包括一种或多种聚合物前体。换句话说，一种或多种聚合物前体可以设置在射流装置的至少一部分内(例如，射流装置的通道的至少一部分内)。在一些实施方案中，射流装置可以包括一个或多个通道或室。在一些实施方案中，射流装置可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、100、200、300、400、500、600、700、1,000、10,000个通道或室，或者本文所提及的任何两个数字之间的任何数量的通道或室。在一些实施方案中，射流装置包括超过10,000个通道或室。如本文所述，射流装置可以包括一个或多个通道。射流装置还可以或替代地包括一个或多个室。除非另外指示，否则术语通道和室在本文的公开内容中可以互换使用。例如，射流装置的通道或室可以包括第一表面、第二表面或更多表面。

射流装置的通道或室(有时也称为“流动室”或“反应室”，与通道内从聚合物基体壁形成的室相对)可以接收或被配置成接收生物样品。图1显示通道100的一部分的示意图，所述通道可以设置在如本文所提供的系统的射流装置的至少一部分中。射流装置可以包括通道100。通道100可以包括第一表面101。此外，通道100可以包括第二表面102。在一些实施方案中，第一表面101和第二表面102彼此相对地设置、放置或决定位置(例如，如图1中所描绘)。在一些实施方案中，第一表面和第二表面基本上平行，使得它们之间的垂直距离在整个通道中基本上相同，例如，在形成室的地方。在一些实施方案中，第一表面与第二表面之间的垂直距离部分取决于待分析的生物组分的性质和大小。在一些实施方案(诸如适于分析哺乳动物细胞的实施方案)中，第一表面与第二表面之间的垂直距离可以在10μm至500μm的范围内或在50μm至250μm的范围内。在一些实施方案中，第一表面与第二表面之间的垂直距离可以在待分析的生物组分的平均大小的两倍至待分析的生物组分的平均大小的五倍的范围内。在一些实施方案中，第一表面与第二表面之间的垂直距离可以在生物样品中最大生物组分的平均大小的两倍至生物样品中最大生物组分的平均大小的五倍的范围内。在一些实施方案中，第一表面101可以是下表面。在某些实施方案中，第二表面102可以是上表面。术语“下”和“上”并非旨在进行限制并且在本文中为了参考附图时方便而使用。通道100可以接收生物样品，其包含一个或多个生物组分50、51。通道100可以接收一种或多种聚合物前体。如图1所示，生物组分50、51可以包括细胞。然而，如本文所讨论，生物组分可以包括组织、蛋白质、核酸等。在一些实施方案中，第一表面101、第二表面102或两个表面可以联接或接收或者被配置成联接或接收一个或多个生物组分50、51中的至少一个。在一些情况下，第一表面101可以联接或接收或者被配置成联接或接收生物组分(例如，生物组分50、51)。在某些情况下，第二表面102可以联接或接收或者被配置成联接或接收生物组分(例如，生物组分50、51)。

在某些情况下，通道可以具有矩形、圆形、半圆形、卵形横截面或其他合适形状的横截面。因此，通道可以具有单个内表面。在一些情况下，通道可以具有三角形、正方形、矩形、多边形或其他横截面。因此，通道可以具有三个或更多个内表面。一个或多个内表面可以联接或接收或者被配置成联接或接收一个或多个生物组分。

在一些情况下，第一表面101、第二表面102或两个表面101、102可以例如用涂层(例如，表面涂层)官能化。在一些实施方案中，表面涂层可以是表面聚合物。表面涂层的一些非限制性实例可以包括捕获试剂(例如，吡啶甲醛(PCA))、捕获一个或多个部分(例如，化学部分)的官能团、丙烯酰胺、琼脂糖、生物素、链霉亲和素、strep-tag II、接头、包含醛的官能团、磷酸酯、硅酸酯、酯、酸、酰胺、炔烃、叠氮化物、醛二硫戊环或其组合。在各种实施方案中，表面涂层可以包含捕获一个或多个部分的官能团。例如，丙烯酰胺、琼脂糖等可以包含这种官能团。在某些实施方案中，表面聚合物可以包含聚乙二醇(PEG)、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物或其组合。在各种实施方案中，表面聚合物可以包含硅烷聚合物。在一些实施方案中，表面聚合物可以用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素或适体中的至少一种官能化。

在一些情况下，第一表面101、第二表面102或两个表面101、102可以包含一个或多个条形码(例如，核酸条形码)。在一些实施方案中，第一表面101、第二表面102或两个表面101、102可以包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、100、200、300、400、500、600、700、1,000、10,000、50,000、100,000、250,000、500,000、1,000,000、2,000,000、5,000,000、10,000,000、15,000,000个条形码或者本文所提及的任何两个数字之间的任何数目的条形码。条形码可以覆盖约500nm²至约500μm²的面积。在一些实施方案中，第一表面101、第二表面102或两个表面101、102可以包括总数至多约10,000,000个条形码。条形码可以彼此不同(例如，每个条形码可以是独特的)。在某些实施方案中，条形码的第一部分或子集可以不同于条形码的第二部分或子集。可以有2、3、4、5、10、15、20、25、50、75、100、1,000、10,000个条形码部分或子集，或本文所提及的任何两个数字之间的任何数量的条形码部分或子集。在一些情况下，条形码(或条形码的一部分/子集)可以与条形码在表面上的定位(通道表面上的定位坐标(例如，x坐标、y坐标))相关联。条形码可以附接或联接至捕获的生物组分。在一些实施方案中，条形码可以是将生物组分与其他生物组分区分开(例如，鉴定第一生物组分对第二生物组分)的独特标识符。在一些实施方案中，条形码可以包含捕获生物组分或在扩增使用的核酸序列(例如，共同序列)。在一些实施方案中，条形码可以包含独特标识符，独特标识符包含独特核酸序列(例如，DNA序列、RNA序列等)、蛋白质标签、抗体或适体。在一些实施方案中，条形码可以包含荧光分子。在一些实施方案中，捕获的生物组分的定位可以与独特标识符相关联，以例如保留生物组分的空间信息。

在一些实施方案中，射流装置可以是流通池。例如，射流装置可以用于测序(例如，DNA或RNA测序)。在一些实施方案中，射流装置可以是微射流装置。在某些实施方案中，射流装置可以是纳射流装置。

本文所公开的系统可以包括一个或多个能量源。能量源可以与射流装置连通。在一些实施方案中，能量源可以与射流装置光学连通。在一些情况下，能量源可以用于在射流装置中(例如，在射流装置的通道或室的表面上或相邻于它)形成一个或多个聚合物基体。在一些实施方案中，能量源可以包括光生成装置、热生成装置、电化学反应生成装置、电极或微波装置。聚合物基体可以在射流装置的通道中形成。能量源可以将能量引导或传递至射流装置中的预先确定的位置。能量可以引起或激活一种或多种聚合物前体，以在预先确定的位置中形成聚合物基体(例如，聚合)。

在一些实施方案中，聚合物基体可以包含水凝胶。在一些实施方案中，水凝胶可以是足够多孔的，或具有合适大小的孔隙，以允许试剂(例如，酶、化合物、小分子、抗体等)移动或转移通过聚合物基体，而水凝胶可能不允许生物组分(例如，DNA、RNA、蛋白质、细胞等)移动或转移通过聚合物基体。在一些实施方案中，孔隙的直径可以为5nm至100nm。在一些实施方案中，孔隙的直径可以为5nm至10nm、10nm至20nm、20nm至30nm、30nm至40nm、50nm至60nm、60nm至70nm、70nm至80nm、80nm至90nm、90nm至100nm。在一些实施方案中，孔隙的直径可以大于100nm。在一些实施方案中，孔隙的直径可以小于5nm。试剂可以包括大小小于50个碱基对(bp)的酶或引物。引物可以包含单链DNA(ssDNA)。在一些实施方案中，引物的大小可以为5bp至50bp。在一些实施方案中，引物的大小可以为5bp至10bp、10bp至20bp、20bp至30bp、30bp至40bp或40bp至50bp。在一些实施方案中，引物的大小可以超过50bp。在某些情况下，引物的大小可以小于5bp。试剂可以包括溶菌酶、蛋白酶K、六聚体(例如，随机六聚体)、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、脱氧核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶抑制剂、核糖核酸酶、核糖核酸酶抑制剂、DNA寡聚物、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、洗涤剂、盐、二价阳离子或任何其他合适的试剂。

在一些实施方案中，一种或多种试剂流动通过膜。在一些实施方案中，膜是半渗透的。在一些实施方案中，膜包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙的宽度小于1微米。在一些实施方案中，孔隙的宽度为约0.5微米至约15微米。在一些实施方案中，孔隙的宽度为约0.5微米至约1微米、约0.5微米至约5微米、约0.5微米至约10微米、约0.5微米至约15微米、约1微米至约5微米、约1微米至约10微米、约1微米至约15微米、约5微米至约10微米、约5微米至约15微米或约10微米至约15微米。在一些实施方案中，孔隙的宽度为约0.5微米、约1微米、约5微米、约10微米或约15微米。在一些实施方案中，孔隙的宽度为至少约0.5微米、约1微米、约5微米或约10微米。在一些实施方案中，孔隙的宽度为至多约1微米、约5微米、约10微米或约15微米。在一些实施方案中，一种或多种试剂是酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。在一些实施方案中，一种或多种试剂是裂解试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂是核酸变性试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂降解聚合物基体。

图22显示顶部具有多孔膜2210的射流装置。生物组分2202使用聚合物基体2204包封和/或定位在射流装置的表面2206上。适合穿过膜2210中的孔隙的试剂可以进入聚合物基体中并与生物组分2202反应。在一些实施方案中，如图23所示，聚合物基体2304和生物组分2302被接种在孔板2306上，并且多孔膜2310位于聚合物基体2304的顶部。适合穿过膜2310中的孔隙的试剂可以进入聚合物基体中并与生物组分2302反应。由于孔2308的壁，不同孔之间可能不存在射流连通，所以可以在每个单个孔中使用不同的试剂。

图2A显示如本文所提供的系统的一部分，包括能量源203。图2A的实施方案可以包括在一些方面中类似于图1的部件的部件。例如，图2A的实施方案包括可以类似于图1的通道100的通道200。应当理解，所示的实施方案可以具有类似的特质。因此，相似的特质用相似的附图标号表示，其中前导数字递增至“2”。因此，上文阐述的关于相似鉴定的特质的相关公开内容可以在下文中不再重复。此外，本文所提供的系统的具体特质以及图2A中所示的相关部件可能未通过附图中的附图标号示出或标识或者在随后的书面描述中具体讨论。然而，此类特质可以明确地与其他实施方案中描绘的和/或关于此类实施方案描述的特质相同或基本上相同。因此，此类特质的相关描述等同地适用于图2A的系统和相关部件的特质。关于图1所示的系统和部件描述的特质的任何合适的组合及其变型可以与图2A的系统和部件一起使用，反之亦然。此公开模式同样适用于随后的附图中描绘的和下文中描述的其他实施方案。

继续参考图2A，系统的通道200可以包括第一表面201和第二表面202。在一些实施方案中，能量源203可以包括一个或多个能量发射部分(例如，能量发射部分205)。在一些实施方案中，能量源203可以包括一个或多个非发射部分(例如，非发射部分204)。非发射部分204可以不发射或者被配置成不发射能量。在一些实施方案中，发射部分205可以呈电磁波(例如，微波、光、热等)的形式向射流装置的至少一部分发射能量。在某些实施方案中，发射部分205可以向射流装置发射能量。在一些实施方案中，射流通道可以联接至可移动载物台上。在其他实施方案中，可以将光投射至射流通道的至少一部分或其上，以生成一个或多个聚合物基体。可以将光引导至射流通道的各种部件。在一些实施方案中，发射部分205可以联接至物镜(例如，显微镜物镜或透镜)，其中物镜可以移动至射流装置的不同部分。物镜可以提供允许光在射流装置上形成图案的形状(例如，虚拟或物理掩模)，以便形成与图案相似或互补的聚合物基体。在各种实施方案中，射流装置中的或与生物样品混合的一种或多种聚合物前体可以吸收发射的能量206。在一些实施方案中，发射的能量206可以或足以从一种或多种聚合物前体形成聚合物基体。例如，射流装置的通道200内的一种或多种聚合物前体的一部分可以通过发射的能量激活，并且可以引发聚合反应以形成聚合物基体。

在一些实施方案中，能量源可以将能量发射至射流通道的较大部分或射流通道的几乎整个表面。物理掩模可以用于阻挡发射至射流通道的一个或多个部分的能量。能量源(例如，光源)可以经由物镜(例如，显微镜物镜或透镜)联接至射流装置。能量源可被引导至射流通道的一部分(例如，经由可移动物镜)。在一些情况下，光源、物镜和/或射流通道是可移动的以允许将能量发射至射流通道，以便在射流装置的表面的至少一部分上生成图案。聚合物基体可以与能量发射的图案相似或互补地形成。

聚合物前体可以包含激活分子，其可以吸收发射的能量206以在射流装置中引发一种或多种聚合物前体的聚合。激活分子的非限制性实例可以包括光催化剂、光激活剂、光酸发生剂或光碱发生剂。在一些实施方案中，第一聚合物基体208和/或第二聚合物基体209可以在生物组分50上或相邻于它形成。在某些实施方案中，第一聚合物基体208和第二聚合物基体209可以形成分析室或区室220，其在射流装置中将生物组分50与其他生物组分(例如，生物组分51、52或53)分开(例如，以物理方式分开)。换句话说，聚合物基体可以区室化通道(例如，通道200)。在各种实施方案中，聚合物基体可以部分地包围生物组分。例如，围绕生物组分的聚合物结构可以形成闭合结构(例如，中空圆柱体形聚合物结构)或部分敞开结构(例如，新月形聚合物结构)。在一些实施方案中，可以相邻于生物组分形成两个或更多个聚合物基体，形成将生物组分与其他生物组分分开的区室。在某些实施方案中，聚合物基体可以包括或形成壁(例如，聚合物基体壁)。

在各种实施方案中，聚合物基体包含水凝胶。在一些实施方案中，聚合物基体壁可以是水凝胶壁。在一些实施方案中，水凝胶或水凝胶壁可以包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BAC)、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、葡聚糖-丙烯酰胺、透明质烷、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯、乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。水凝胶或水凝胶壁可以包含可降解交联剂(例如，N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、壳聚糖、聚(ε-己内酯)二丙烯酸酯、聚丙交酯二丙烯酸酯、聚丙交酯二甲基丙烯酸酯、聚(丙交酯-乙交酯)共聚物、聚己内酯分子或其他合适的可降解交联剂。

在一些实施方案中，聚合物基体或水凝胶的表面可以通过将官能团偶联至聚合物基体或水凝胶来官能化。官能团的一些非限制性实例可以包括捕获试剂(例如，吡啶甲醛(PCA))、丙烯酰胺、琼脂糖、生物素、链霉亲和素、strep-tag II、接头、包含醛、磷酸酯、硅酸酯、酯、酸、酰胺、醛二硫戊环、PEG、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物的官能团或其组合。在一些情况下，官能化聚合物基体可以用于捕获在相邻于生物组分(例如，在其周围或在其上)形成的聚合物基体区室内部的生物分子。生物分子可以通过生物组分(例如，来自细胞的分泌组)产生。区室内部的聚合物基体的官能化表面可以用于捕获来自区室外部的试剂或分子。官能化表面可以增加被试剂、分子传感器或任何感兴趣的分子(例如，抗体)覆盖的表面积。

在一些实施方案中，围绕生物组分的区室可以包括多边形基部。在各种实施方案中，围绕生物组分的区室可以包括圆形或卵形基部(参见例如图2C中的区室220或区室222)。在某些实施方案中，区室的聚合物基体壁的厚度(例如，宽度)可以为1μm至250μm。聚合物基体壁的厚度可以为1μm至250μm。聚合物基体壁或区室的厚度可以为1μm至5μm、1μm至10μm、1μm至20μm、1μm至30μm、1μm至40μm、1μm至50μm、1μm至100μm、1μm至150μm、1μm至250μm、5μm至10μm、5μm至20μm、5μm至30μm、5μm至40μm、5μm至50μm、5μm至100μm、5μm至150μm、5μm至250μm、10μm至20μm、10μm至30μm、10μm至40μm、10μm至50μm、10μm至100μm、10μm至150μm、10μm至250μm、20μm至30μm、20μm至40μm、20μm至50μm、20μm至100μm、20μm至150μm、20μm至250μm、30μm至40μm、30μm至50μm、30μm至100μm、30μm至150μm、30μm至250μm、40μm至50μm、40μm至100μm、40μm至150μm、40μm至250μm、50μm至100μm、50μm至150μm、50μm至250μm、100μm至150μm、100μm至250μm或150μm至250μm。聚合物基体壁或区室的厚度可以为约1μm、约5μm、约10μm、约20μm、约30μm、约40μm、约50μm、约100μm、约150μm或约250μm。聚合物基体壁或区室的厚度可以为至少1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、250μm或更大。聚合物基体壁或区室的厚度可以为至多5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm或250μm。聚合物基体壁或区室的厚度可以小于1μm。

继续参考图2A，聚合物基体208、209或聚合物基体208、209的至少一部分可以联接至第一表面201、第二表面202或两个表面201、202。在某些实施方案中，聚合物基体或聚合物基体的至少一部分可以适当地联接至第三表面、第四表面、第五表面等。在各种实施方案中，聚合物基体208、209可以从第一表面201向第二表面202延伸(例如，穿过通道200的内腔或室的腔的至少一部分)，使得聚合物基体围绕或基本上围绕生物组分50。在一些实施方案中，在物理上非常接近的两个或更多个生物组分(例如，图2C的生物组分50、51)可以被分开(例如，通过搅拌或摇动射流装置)。射流装置可以通过物理移动、使用声脉冲、改变通道中的流动或任何其他合适的搅拌方法来搅拌或摇动。然后可以形成围绕(或部分围绕)分开的生物组分的聚合物基体。图2B显示在与生物组分51分开之后围绕生物组分50形成的聚合物基体208、209。图2C显示根据各种实施方案的分离非常接近的两个生物组分50、51的过程。也就是说，通过搅拌或摇动射流装置，可以分开生物组分50、51。在一些实施方案中，生物组分的分开通过流体压力、流量脉动、介电泳、光热流或其某种组合来实现。在一些情况下，生物组分的分开通过声振动来实现。图2C还显示在分开生物组分50、51之后围绕生物组分50形成以生成区室222的聚合物基体。

继续参考图2A，在一些情况下，能量源203可以或被配置成形成或产生一个或多个发射部分205和一个或多个非发射部分204。本文所公开的系统还可以包括空间能量调制元件，以将能量从能量源引导至射流装置的一个或多个靶向部分。例如，空间能量调制元件可以被配置成选择性地引导来自能量源的能量以在射流装置的离散区域中形成聚合物基体。在一些实施方案中，基于生物组分的定位来选择离散区域。在一些实施方案中，离散区域的面积小于射流装置的面积。在一些实施方案中，生物组分在离散区域内被捕获。在一些实施方案中，离散区域的大小和形状可根据生物组分的大小、形状或其他性质来调整。在一些实施方案中，使用算法来确定离散区域的形状和大小。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。空间能量调制元件可以被配置成通过例如抑制或防止能量被引导至除射流装置的一个或多个靶向部分之外的一个或多个部分来选择性地引导能量。在一些实施方案中，空间能量调制元件可以包括物理掩模。在一些情况下，空间能量调制元件可以包括虚拟掩模。在一些情况下，空间能量调制元件可以是空间光调制器(SLM)。在一些实施方案中，SLM是数字微镜装置(DMD)。在一些实施方案中，SLM是使用检流计操纵的激光束。在一些实施方案中，SLM是基于液晶的。

图24A显示根据一些实施方案的配备有DMD和集成UV照射LED的显微镜。图24B显示根据一些实施方案，将虚拟掩模图像投射至填充有聚合物前体的通道以生成聚合物基体的DMD设定。图24C显示使用DMD投射的各种虚拟掩模图像以及在射流装置内部生成的对应水凝胶结构。

在某些情况下，空间能量调制元件可以被配置成控制一个或多个电极，电极可以选择性地向射流装置的一个或多个靶向部分提供能量。电极概念还可以用于提供空间调制能量以形成水凝胶结构。在一些具体实施中，一个或多个电极可以被布置在射流通道中的预先确定的定位处，因此允许在那些定位中形成水凝胶。在替代具体实施中，电极可以是阵列的形式。阵列的元件可以根据需要打开或关闭，以产生所需的能量空间图案，形成所需的水凝胶形状。例如，一个或多个电极(例如，电极阵列)可以设置在射流装置的一个或多个部分内。又例如，一个或多个电极(例如，电极阵列)可以与射流装置的一个或多个部分连通(例如，电连通)。

在一些实施方案中，能量源是光生成装置。在一些实施方案中，光生成装置生成约350纳米至约800纳米的光。在一些实施方案中，光生成装置生成约350纳米至约400纳米、约350纳米至约450纳米、约350纳米至约600纳米、约350纳米至约800纳米、约400纳米至约450纳米、约400纳米至约600纳米、约400纳米至约800纳米、约450纳米至约600纳米、约450纳米至约800纳米或约600纳米至约800纳米的光。在一些实施方案中，光生成装置生成约350纳米、约400纳米、约450纳米、约600纳米或约800纳米的光。在一些实施方案中，光生成装置生成至少约350纳米、约400纳米、约450纳米或约600纳米的光。在一些实施方案中，光生成装置生成至多约400纳米、约450纳米、约600纳米或约800纳米的光。在一些实施方案中，光生成装置生成UV光。

在一些实施方案中，掩模可以防止或被配置成防止能量源203的能量发射表面210的一个或多个部分(例如，非发射部分204)发射能量。在一些实施方案中，掩模可以是虚拟掩模(例如，计算机代码或数字系统)。在某些实施方案中，掩模可以防止能量发射至生物组分所存在的定位。这可以允许或容许形成相邻于生物组分、在其上或包封它的聚合物基体(例如，以将细胞、蛋白质、DNA分子、RNA分子或其他靶分子保留在射流通道上的定位处)。在其他实施方案中，掩模可以促进聚合，使得聚合物基体在生物组分上。在各种实施方案中，掩模可以是物理掩模(例如，不透明物质、热屏蔽或电磁屏蔽)。在一些实施方案中，可以使用检测或鉴定生物组分的定位的检测器或与其组合来生成掩模(例如，虚拟掩模或物理掩模)。在一些实施方案中，检测器包括相机。在一些实施方案中，检测器包括光检测器、电导率检测器、超声检测器、超声传感器、压电传感器、其组合或另一合适的检测装置。

在一些实施方案中，第一表面201或第二表面202可以包括检测器，其检测或被配置成检测一个或多个生物组分在射流装置中(例如，在通道200中)的一个或多个定位。在某些实施方案中，能量源203可以包括检测器、联接至检测器或与检测器连通，检测器检测或被配置成检测生物组分在射流装置中的定位。在一些实施方案中，检测器可以是用于对射流装置进行成像的显微镜物镜。在各种实施方案中，可以使用从射流装置的至少一部分获得的图像来生成掩模。掩模可以允许或容许能量源203在一个或多个生物组分在第一表面201上或相邻于它存在的一个或多个定位或位置中或向它们发射能量。掩模可以抑制或防止能量源203在一个或多个生物组分在第一表面201上或相邻于它存在的一个或多个定位或位置中或向它们发射能量。在一些实施方案中，图像可以从相机(例如，数码相机、荧光成像相机等)获得。在一些实施方案中，成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。在一些实施方案中，相机可以联接至、连接至能量源203或与它连通。例如，相机(未示出)可以与能量源203电连通。在一些实施方案中，能量源203可以包括相机。在各种实施方案中，能量源203可以包括显微镜(例如，荧光显微镜、共焦显微镜、无透镜成像系统、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等)。显微镜可以用于检测一个或多个生物组分的一个或多个位置(例如，与检测器组合)。

在一些实施方案中，使用算法以基于成像来确定生物组分或分析物的位置。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，物镜联接至能量源以将能量发射至射流通道中的预先确定的部分。

图9A显示掩模的实例，其包括能量掩蔽区域910和能量透明区域915。来自能量源的能量可以被能量掩蔽区域910阻挡，以防止能量在射流装置的一部分(例如，部分920)中形成任何聚合物基体。能量透明区域915可以允许能量与射流装置连通以形成聚合物基体925。图9B显示掩模的另一实例，其中能量透明区域935为空心圆柱体形状(例如，环形)。被掩蔽区域930掩蔽的能量可以防止与射流装置的一部分(例如，部分940)的能量连通。能量透明区域935可以将能量递送至射流装置以形成聚合物基体945。聚合物基体945可以是中空圆柱体形状。

图10显示了使用聚合物基体包封和/或定位的生物组分(即，指示为白色斑点)的实例。在一些情况下，生物组分1001可以定位在聚合物基体区室1002的中空区域内。在一些其他情况下，聚合物基体1003可以在生物组分1004上形成。在一些替代情况下，聚合物基体1005可以定位多于一个生物组分。生物区室聚合物基体1006可包封一个或多个生物组分。

在一些实施方案中，射流装置包括一个或多个离散位置，其中一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。在一些实施方案中，一个或多个离散位置包含分析物。在一些实施方案中，一个或多个离散位置是一个或多个孔板。图20显示使用聚合物基体2004包封和/或定位在孔板上的生物组分2002的实例。在一些实施方案中，聚合物基体2004和生物组分2002被接种在孔板2006上。在一些实施方案中，生物组分与聚合物前体一起被添至射流装置中。聚合物基体可以在不存在物理光掩模的情况下通过UV光图案化来形成。壁2008可以分开单个孔。孔板可以具有任意数量的孔。例如，孔板可以具有6、12、24、48或96个孔。在一些实施方案中，每个孔的直径为约1毫米至约100毫米。在一些实施方案中，每个孔的直径为约1毫米至约2毫米、约1毫米至约5毫米、约1毫米至约10毫米、约1毫米至约20毫米、约1毫米至约50毫米、约1毫米至约100毫米、约2毫米至约5毫米、约2毫米至约10毫米、约2毫米至约20毫米、约2毫米至约50毫米、约2毫米至约100毫米、约5毫米至约10毫米、约5毫米至约20毫米、约5毫米至约50毫米、约5毫米至约100毫米、约10毫米至约20毫米、约10毫米至约50毫米、约10毫米至约100毫米、约20毫米至约50毫米、约20毫米至约100毫米或约50毫米至约100毫米。在一些实施方案中，每个孔的直径为约1毫米、约2毫米、约5毫米、约10毫米、约20毫米、约50毫米或约100毫米。在一些实施方案中，每个孔的直径为至少约1毫米、约2毫米、约5毫米、约10毫米、约20毫米或约50毫米。在一些实施方案中，每个孔的直径为至多约2毫米、约5毫米、约10毫米、约20毫米、约50毫米或约100毫米。

一个孔可以不与另一孔射流连通。每个孔2008的壁可以防止流体在孔之间移动。在一些情况下，可以对孔中的生物组分实施或进行一项或多项测定。可以在不同的孔中实施或进行不同的测定。例如，可以对接种在6孔板上的生物组分进行6种不同的测定。

在一些实施方案中，一个或多个离散位置在顶部是敞开的。图21显示10毫米大小的孔内部的凝胶微孔结构。根据一些实施方案，结构在顶部是敞开的。加载至射流装置中的荧光珠也可以进入孔中，确认孔在顶部是敞开的。

图3是根据本公开的一些实施方案，在一个或多个生物组分上或相邻于它们形成聚合物基体的流程图。过程300可以手动地或自动地(例如，通过适当编程的计算机系统)进行。在步骤310中，可以将生物样品沉积、添至或提供至射流装置的至少一部分中。在一些实施方案中，然后可以形成或生成掩模以使朝向生物组分的能量源的一个或多个部分不发射(步骤320)。在步骤330中，能量源可以向射流装置的至少一部分施加或提供能量。在一些实施方案中，能量源可以激活或引发聚合物前体，使得聚合物前体形成聚合物基体(例如，经由能量源提供的能量)。在一些实施方案中，可以在步骤310之后和步骤320之前进行对射流装置的成像以确定或鉴定生物组分的定位以生成掩模。在一些实施方案中，掩模是虚拟掩模。在一些实施方案中，聚合物基体可以形成部分或完全围绕生物组分的区室。

在某些情况下，可以操纵能量源使得在不同步骤中形成聚合物基体。例如，能量源可以引发多种聚合物前体，使得聚合物前体形成敞开的区室(例如，新月形或半圆柱体聚合物基体)。敞开区室可以用于将生物组分(例如，细胞)或样品的一部分捕获和/或容纳至射流装置的一部分。可以调整能量源或射流装置的取向，并且可以形成聚合物基体的附加部分。此附加部分可以用于与预成形的半圆柱体聚合物基体结合形成一个或多个区室。在其他实施方案中，聚合物基体区室可以在至少2、3、4、5或更多个基体形成步骤中形成。

图11A和图11B显示多步骤聚合物基体区室生成的实例。图11A显示多步骤生成的第一步，其中可以生成敞开的区室(例如，由聚合物基体制成的敞开的区室1101)以捕获和/或容纳生物组分(例如，生物组分1102)。包含生物组分1102的样品可以在射流装置(例如，射流装置1100的一部分)内具有流动方向1103。敞开的区室1101可以通过使用本文所述的能量源和能量调制单元生成聚合物基体来形成。敞开的区室可以与射流装置中的样品流动方向1103的一部分相交。聚合物基体敞开区室1101可以倾斜或垂直于射流装置中样品的流动方向1103。图11B显示多步骤生成的第二步骤，其中通过相邻于生物组分(例如，生物组分1112)、在其周围或在其上形成聚合物基体来密封或闭合敞开区室(例如，敞开区室1101)。在一些情况下，在第二步中，生物组分可以完全或基本上完全被聚合物基体包封(例如，以形成闭合的区室1111)。在一些情况下，可以相邻于生物组分、在其周围或在其上形成的聚合物基体将生物组分定位于射流装置1100上的定位。可以从定位的生物组分提取出基因组和/或蛋白质组物质。聚合物基体可以进一步定位提取的物质。然后射流装置可以提供可以对提取的物质进行测序的表面。在一些实施方案中，提取的物质可以被洗脱并转移至另一装置或表面以用于测序。在其他实施方案中，测序可以通过短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序、使用显微镜的任何光学读出或任何其他合适的测序方法来进行。

射流装置的一个或多个表面可以包括光学(例如，荧光)、机械、电或生化传感元件或传感器。传感元件可以包括荧光标签、酶、引物、寡核苷酸或传感器分子(例如，生化传感器分子)。传感元件可以用于检测和/或测量pH、氧气浓度、CO₂浓度或任何其他合适的变量。传感元件可以局部地检测和/或测量参数。例如，传感元件可以检测和/或测量围绕生物组分的区室(例如，聚合物基体外壳圆柱体)内的pH、氧气浓度或CO₂浓度。

具有捕获元件的系统

本公开还提供系统，其包括用于固定和/或区室化一个或多个生物组分的一个或多个捕获元件。系统可以包括射流装置。射流装置可以包括或含有一个或多个生物组分。此外，射流装置可以包括或含有一种或多种聚合物前体。在一些实施方案中，射流装置可以包括第一表面(例如，在射流装置的通道和/或室中)。射流装置可以包括一个或多个捕获元件。捕获元件可以或可以被配置成将一个或多个生物组分中的至少一个固定在第一表面(或任何合适的表面)上或相邻于它的定位处。生物组分与捕获元件的固定或偶联可以形成固定的生物组分。系统还可以包括与射流装置连通的至少一个能量源。在某些实施方案中，至少一个能量源可以或被配置成向射流装置的至少一部分提供或供应能量。因此，能量源可以激活或导致一种或多种聚合物前体(例如，设置在射流装置中)在固定的生物组分上或相邻于固定的生物组分形成至少一个聚合物基体。在各种实施方案中，射流装置还可以包括平台或载物台以固持射流装置。在一些实施方案中，系统还可以包括测序装置(例如，下一代测序装置)以获得测序数据。在射流装置中形成的聚合物基体可以用于捕获和定位生物组分。可以使用射流装置提取基因组和/或蛋白质组物质。然后射流装置可以提供可以对提取的物质进行测序的表面。在一些实施方案中，提取的物质可以被洗脱并转移至另一装置或表面以用于测序。在其他实施方案中，测序可以通过短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或使用显微镜的任何光学读出来进行。

为了固定生物组分，射流装置可以包括一个或多个捕获部位。捕获部位可以包括捕获元件。在一些实施方案中，一个或多个捕获元件或部位可以包括图案或被设置成一定图案。射流装置可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、100、200、300、400、500、600、700、1,000、10,000、10⁵、10⁶、10⁷、10⁸、10⁹、10¹⁰、10²⁰个捕获元件，或本文所提及的任何两个数字之间的任何数量的捕获元件。在一些实施方案中，射流装置可以包括多于10²⁰个捕获元件。

射流装置可以包括通道。射流装置可以包括室。图4A显示射流装置中的通道400的至少一部分的实例。一个或多个捕获元件411可以设置或决定位置在射流装置的第一表面401上。在一些情况下，第二表面402可以包括一个或多个捕获元件。捕获元件可以设置在两个表面或任何其他合适的表面上。捕获元件可以包含官能团或至少部分地由官能团形成。官能团的一些非限制性实例包括捕获试剂(例如，吡啶甲醛(PCA))、生物素、链霉亲和素、strep-tag II、接头或可以与分子反应的官能团(例如，醛、磷酸酯、硅酸酯、酯、酸、酰胺、炔烃、叠氮化物或醛二硫戊环)。官能团可以特异性地偶联至肽的N末端或C末端。官能团可以特异性地偶联至氨基酸侧链。官能团可以偶联至氨基酸侧链(例如，谷氨酸或天冬氨酸的酸、半胱氨酸的硫醇、赖氨酸的胺或者谷氨酰胺或天冬酰胺的酰胺)。官能团可以特异性地偶联至特定物种上的反应性基团，诸如细胞上的膜结合分子(例如，真核细胞的糖蛋白或原核生物的原生质上的菌毛)。在一些实例中，捕获元件可以包含纤连蛋白。在另一个实例中，捕获元件可以包含RGD肽。在一些情况下，捕获元件可以包含抗体。在一些实例中，官能基序可以可逆地偶联和切割(例如，通过使用酶)。图4B示出与捕获元件411接触或联接的生物组分51的实例。在一些情况下，排斥表面涂层(例如，PEG)可以用于防止聚合物基体覆盖或捕集生物组分。

在各种情况下，捕获元件可以包括物理捕集器、流体动力学捕集器、几何捕集器、孔、电化学捕集器(例如，捕集电荷分子)、链霉亲和素、抗体、适体、亲和结合(例如，可以结合细胞的表面蛋白的肽)、一种或多种磁性物质(例如，磁性盘、磁性阵列或磁性颗粒)、介电泳捕集器(例如，电极阵列)或其组合。捕集器可以包含聚合物基体或水凝胶。聚合物基体或水凝胶捕集器可以根据需要，使用能量源和/或类似于本文所提及的聚合物基体区室的降解来构建或解构。例如，捕获元件可以包括孔。孔的直径可以为1μm至50μm。在一些实施方案中，孔的直径可以为1μm至20μm、20μm至30μm、30μm至40μm或40μm至50μm。孔的直径可以超过50μm。孔的直径可以小于1μm。在一些实施方案中，孔的深度可以为0.1μm至100μm。在某些实施方案中，孔的深度可以超过100μm。孔的深度可以小于0.1μm。孔的深度可以为0.1μm至0.5μm、0.1μm至1μm、0.1μm至5μm、0.1μm至10μm、0.1μm至20μm、0.1μm至30μm、0.1μm至50μm、0.1μm至100μm、0.5μm至1μm、0.5μm至5μm、0.5μm至10μm、0.5μm至20μm、0.5μm至30μm、0.5μm至50μm、0.5μm至100μm、1μm至5μm、1μm至10μm、1μm至20μm、1μm至30μm、1μm至50μm、1μm至100μm、5μm至10μm、5μm至20μm、5μm至30μm、5μm至50μm、5μm至100μm、10μm至20μm、10μm至30μm、10μm至50μm、10μm至100μm、20μm至30μm、20μm至50μm、20μm至100μm、30μm至50μm、30μm至100μm或50μm至100μm。孔的深度可以为约0.1μm、约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约20μm、约30μm、约50μm或约100μm。孔的深度可以为至少0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm或50μm。孔的深度可以为至多0.5μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm或100μm。

在一些实施方案中，射流装置可以包括排斥表面涂层，其可以用于防止在预先定义的定位处捕获生物组分。图12A示出射流装置的表面1201的一部分，其中表面1201可以包括捕获部位1202和排斥部位1203。表面1201可以使用表面涂层(例如，PEG)官能化以生成排斥部位1203。排斥部位1203可以防止生物组分在排斥部位1203的定位处结合表面1201并且将生物组分驱动至捕获部位1202。在一些情况下，表面1201可以仅包括排斥部位而没有捕获部位。排斥部位最初可以定位生物组分。聚合物基体可以通过将能量源引导至排斥部位来形成，以相邻于可以定位于排斥部位之间的生物组分形成区室。图12B显示射流装置中预先定义的定位中所含的生物组分的实例。图12C显示射流装置中预先定义的定位中所含的生物组分的更高放大倍数的实例。

能量源可以用于在捕获的生物组分的至少一部分上、周围或相邻于它形成聚合物基体。在一些实施方案中，掩模可以用于允许或容许能量源将能量引导至捕获的生物组分的定位或位置。在某些实施方案中，掩模可以用于抑制或防止能量源将能量引导至捕获的生物组分的定位或位置。掩模可以被配置成将能量引导至预先确定或选定的定位以形成围绕或至少部分地围绕一个或多个生物组分的聚合物基体。掩模可以至少部分地基于捕获部位的图案(例如，射流装置表面上的捕获部位/元件的图案)来生成。在一些实施方案中，掩模可以被配置成防止能量被引导至围绕尚未捕获或联接生物组分的捕获部位或元件的定位。在某些情况下，为了分析单细胞，掩模可以被配置成防止能量相邻于已捕获或联接两个或更多个生物组分的捕获元件的定位被发射。在一些实施方案中，掩模可以被配置成允许或容许能量相邻于已捕获两个或更多个生物组分的捕获元件的定位被发射，例如，以允许分析细胞间相互作用。在某些实施方案中，掩模可以是光刻掩模或另一种合适的掩模，如本文所述。在一些实施方案中，系统还可以包括检测器，例如以检测生物组分的定位，如本文所述。掩模可以至少部分地基于所检测的生物组分的定位来生成。另外，掩模可以选择性地将能量从能量源引导或供应至射流装置，如本文所述。

图4C示出相邻于(例如，围绕)生物组分形成聚合物基体的方法的实例。聚合物基体408可以相邻于捕获元件411形成。聚合物基体408可以被配置成将生物组分51固持在适当的位置或在分析室或区室420内。区室420可以至少部分地由聚合物基体408、第一表面401和第二表面402形成，在射流装置内(例如，在生物组分51周围)形成室或至少部分密封的空间。在一些实施方案中，聚合物基体408可以围绕生物组分51形成区室420。区室420可以将生物组分51固持在适当的位置。聚合物基体408和/或区室420可以抑制或防止与生物组分51缔合的化合物离开区室。在一些实施方案中，与生物组分缔合的化合物可以包括核酸(例如，DNA或RNA)、蛋白质、代谢物、酶、抗体、其组合或任何其他合适的化合物或物质。在一些实施方案中，聚合物基体或水凝胶的表面可以通过将官能团偶联至聚合物基体或水凝胶来官能化。区室内部聚合物基体的官能化表面可以偶联至捕获元件(例如，抗体)以捕获生物组分所分泌的分子(例如，分泌蛋白)。然后可以通过传感分子或通过标记方法(例如，通过荧光标记)读出捕获元件或捕获的分子。在一些实施方案中，聚合物基体可以被配置成允许与生物组分缔合的一种或多种化合物通过。在一些实施方案中，聚合物基体可以被配置成允许试剂通过。试剂可以包括例如一种或多种酶、化学品、寡核苷酸(例如，一种或多种大小小于50个碱基对的引物)、溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、细胞培养基、二价阳离子、其组合或任何其他合适的试剂。

聚合物基体中的孔径可以使用化学试剂或通过施加热、电、光或另一合适的刺激来调节。换句话说，聚合物基体可以包括可调谐的性质(例如，孔径)。在一些情况下，聚合物基体可以包括热响应性或温度响应性聚合物。热响应性聚合物(例如，聚(N-异丙基丙烯酰胺)(NIPAAM))在加热之后或在冷却之后可能与溶液发生相分离(例如，显示下临界溶液温度(LCST)或上临界溶液温度(UCST)的聚合物)。聚合物基体可以包含可在高温下塌陷的聚合物，以例如控制水凝胶或聚合物基体的孔径。可以用于形成具有可调谐的性质的水凝胶/聚合物基体的热响应性聚合物的非限制性实例可以包括聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚(N-乙基噁唑啉)、聚(甲基乙烯基醚)、聚(丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物或其组合。温度的变化可以闭合或打开聚合物基体中的孔隙，以允许试剂、核酸分子、蛋白质或任何生物分子或小于孔径的分子从聚合物基体区室中释放。在一些情况下，释放的分子可能是感兴趣的分子。可以收集释放的分子用于分析。在释放分子以将生物组分和其他分子定位在聚合物基体内之后，孔径可能减小。在一些情况下，剩余的定位的分子可以是感兴趣的分子。例如，可以调整孔径以允许蛋白质标签(例如，较短的DNA寡聚体)从聚合物基体区室和射流室中释放。然后可以收集蛋白质标签，同时mRNA保持定位在聚合物基体区室内以用于进一步分析。

聚合物基体的孔径可以为约5纳米(nm)至约100nm。聚合物基体的孔径可以为约5nm至约10nm、约5nm至约20nm、约5nm至约30nm、约5nm至约40nm、约5nm至约50nm、约5nm至约60nm、约5nm至约70nm、约5nm至约80nm、约5nm至约90nm、约5nm至约100nm、约5nm至约110nm、约10nm至约20nm、约10nm至约30nm、约10nm至约40nm、约10nm至约50nm、约10nm至约60nm、约10nm至约70nm、约10nm至约80nm、约10nm至约90nm、约10nm至约100nm、约10nm至约110nm、约20nm至约30nm、约20nm至约40nm、约20nm至约50nm、约20nm至约60nm、约20nm至约70nm、约20nm至约80nm、约20nm至约90nm、约20nm至约100nm、约20nm至约110nm、约30nm至约40nm、约30nm至约50nm、约30nm至约60nm、约30nm至约70nm、约30nm至约80nm、约30nm至约90nm、约30nm至约100nm、约30nm至约110nm、约40nm至约50nm、约40nm至约60nm、约40nm至约70nm、约40nm至约80nm、约40nm至约90nm、约40nm至约100nm、约40nm至约110nm、约50nm至约60nm、约50nm至约70nm、约50nm至约80nm、约50nm至约90nm、约50nm至约100nm、约50nm至约110nm、约60nm至约70nm、约60nm至约80nm、约60nm至约90nm、约60nm至约100nm、约60nm至约110nm、约70nm至约80nm、约70nm至约90nm、约70nm至约100nm、约70nm至约110nm、约80nm至约90nm、约80nm至约100nm、约80nm至约110nm、约90nm至约100nm、约90nm至约110nm或约100nm至约110nm。聚合物基体的孔径可以为约5nm、约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm、约70nm、约80nm、约90nm、约100nm或约110nm。聚合物基体的孔径可以为至少约5nm、约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm、约70nm、约80nm、约90nm、约100nm或更小。聚合物基体的孔径可以为至多约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm、约70nm、约80nm、约90nm、约100nm、约110nm或更大。

聚合物基体可以是可降解的。在一些实施方案中，可降解聚合物基体可以被解聚(例如，解聚成聚合物前体)。可以再次使用来自降解的聚合物基体的至少一部分聚合物前体以形成另一聚合物基体。如本文所提供的能量源可以用于解聚聚合物基体。在一些实施方案中，通过解聚聚合物基体，可以解构围绕生物组分的区室(例如，以释放生物组分)。在一些实施方案中，释放生物组分还可以包括从捕获的元件释放生物组分。也就是说，生物组分可以从捕获元件分离或解联接。在一些实施方案中，可以使用化合物(例如，琼脂糖酶、葡聚糖酶、金属蛋白酶或其他酶)或通过使用能量源向捕获部位或捕获元件提供能量(例如，光介导的降解)来切割捕获元件或捕获元件的一部分。在一些情况下，可以使用水解、酯水解、酶促水解、可逆的点击反应或光解切割来切割捕获元件。在一些情况下，捕获元件可以通过施加物理力(例如，超声处理、搅拌射流装置等)从表面或生物组分解联接。在一些情况下，捕获元件可以包含可以使用琼脂糖酶降解或切割的琼脂糖。在一些情况下，捕获元件可以包含葡聚糖，其可使用葡聚糖酶降解或切割。在一些情况下，捕获元件可以包含金属蛋白酶(MMP)可降解肽。在某些情况下，可以使用化学方法(例如，使用消化酶来切割键)或物理方法(例如，使用能量源提供热、微波、电磁波、电磁场、声波等)将生物组分从捕获元件解联接。

在一些实施方案中，聚合物基体可以与切割混合物接触以使聚合物基体降解或解聚。在一些实施方案中，切割混合物可以包含二硫苏糖醇(DTT)、β-巯基乙醇、谷胱甘肽、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三(3-羟丙基)膦(THP)或其组合。在一些实施方案中，可以将热引导至聚合物基体以使聚合物基体降解或解聚。在一些实施方案中，可以将聚合物基体加热至至少90℃。在一些实施方案中，可以将聚合物基体加热至80℃至100℃、90℃至110℃、110℃至120℃、120℃至180℃或180℃至250℃。可以将一定波长的适合于切割交联聚合物基体的可光切割交联剂的光引导至聚合物基体以使聚合物基体降解或解聚。在一些实施方案中，射流装置可以包含光活性化合物(例如，光酸发生剂或光碱发生剂)，其可在暴露于光能(例如，一定波长的光)时使聚合物基体降解或解聚。

聚合物基体可以包含水凝胶。在一些实施方案中，聚合物基体可以形成壁，其中聚合物基体壁可以联接至第一表面和/或第二表面。在一些实施方案中，壁可以是水凝胶壁。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以为1μm至250μm。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以为1μm至5μm、1μm至10μm、1μm至20μm、1μm至30μm、1μm至40μm、1μm至50μm、1μm至100μm、1μm至150μm、1μm至250μm、5μm至10μm、5μm至20μm、5μm至30μm、5μm至40μm、5μm至50μm、5μm至100μm、5μm至150μm、5μm至250μm、10μm至20μm、10μm至30μm、10μm至40μm、10μm至50μm、10μm至100μm、10μm至150μm、10μm至250μm、20μm至30μm、20μm至40μm、20μm至50μm、20μm至100μm、20μm至150μm、20μm至250μm、30μm至40μm、30μm至50μm、30μm至100μm、30μm至150μm、30μm至250μm、40μm至50μm、40μm至100μm、40μm至150μm、40μm至250μm、50μm至100μm、50μm至150μm、50μm至250μm、100μm至150μm、100μm至250μm或150μm至250μm。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以为约1μm、约5μm、约10μm、约20μm、约30μm、约40μm、约50μm、约100μm、约150μm或约250μm。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以为至少1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、250μm或更多。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以为至多5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm或250μm。聚合物基体壁或水凝胶壁的厚度可以小于1μm。

在一些实施方案中，水凝胶可以包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质烷、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。在一些实施方案中，水凝胶可以包含PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。例如，PEG分子可以包含多臂PEG衍生物，其在臂的每个末端处具有连接至一个季戊四醇核心的硫醇基团。反应性游离硫醇、SH、硫氢基或巯基可以选择性地与包含金、银等的微射流表面(例如，马来酰亚胺或过渡金属表面)反应。PEG-SH可以被空气氧化以形成S-S二硫化物(二硫)键，其可以用还原剂逆转以形成可逆的聚乙二醇化或PEG水凝胶。

如所讨论的，聚合物基体(例如，水凝胶)可以是足够多孔的以允许试剂(例如，酶、试剂、小分子、抗体)通过，同时防止捕获的生物组分(例如，DNA、RNA、蛋白质、细胞等)或与生物组分(例如，DNA、RNA、抗体、来自细胞的分泌化合物等)缔合的化合物通过。在一些实施方案中，试剂可以包括大小小于50个碱基对(bp)的酶或引物。引物的大小可以为5bp至50bp。在一些实施方案中，引物的大小可以为5pb至10bp、10bp至20bp、20bp至30bp、30bp至40bp或40bp至50bp。在某些实施方案中，引物的大小可以超过50bp。在各种实施方案中，引物的大小可以小于5bp。

在某些实施方案中，射流装置中通道的第一表面、第二表面或两个表面可以被官能化，如本文所述。射流装置的表面(例如，第一表面、第二表面、第三表面等)可以包含被配置成结合至生物组分(例如，捕获的生物组分)的化合物。在一些实施方案中，射流装置的表面(例如，第一表面、第二表面、第三表面等)可以包含一个或多个条形码。一个或多个表面可以包含寡聚物以形成DNA簇以便进行测序。在一些情况下，一个或多个表面可以包括用于直接DNA和/或RNA读出的一个或多个纳米孔读取器。一个或多个表面可以包括捕获单个RNA分子和/或单个DNA分子或容纳DNA/RNA文库的纳米孔。在一些替代情况下，一个或多个表面可以包含用于选择性沉积DNA纳米球的图案化疏水/亲水特质。纳米球可以通过从DNA/RNA分子环化和扩增DNA文库来生成。

射流装置的一个或多个表面可以包括光学(例如，荧光)、机械、电或生化传感元件或传感器。传感元件可以包括荧光标签、酶、引物、寡核苷酸或传感器分子(例如，生化传感器分子)。传感元件可以用于检测和/或测量pH、氧气浓度、CO₂浓度或任何其他合适的变量。传感元件可以局部地检测和/或测量参数。例如，传感元件可以检测和/或测量围绕或包封生物组分的区室(例如，聚合物基体外壳圆柱体)内的pH、氧气浓度或CO₂浓度。

多层次系统

本文还提供了用于分析生物组分的系统，其至少包括流动通道(例如，第一层或上层)和分析通道(例如，第二层或下层)。系统可以包括射流装置，其包括流动通道、分析通道以及设置在流动通道与分析通道之间的层或壁。系统可以包括与射流装置连通的至少一个能量源，如本文所述。分析通道可相邻于流动通道设置，其中至少一个流动抑制元件可以设置在流动通道内以抑制或停止生物组分在流动通道中的流动。设置在流动通道与分析通道之间的层可以包括在至少一个流动抑制元件处或相邻于它设置的至少一个可密封开孔。一个或多个生物组分可相邻于可密封开孔被阻挡或捕集。至少一个可密封开孔可以被配置成允许一个或多个生物组分通过。例如，可密封开孔可以被配置成允许一个或多个生物组分从流动通道向分析通道通过。至少一个能量源可以与分析通道连通。此外，至少一个能量源可以或被配置成在分析通道内形成聚合物基体。

如本文所述，在一些实施方案中，射流装置可以包括微射流装置或纳射流装置。在某些实施方案中，射流装置可以用于核酸测序。在一些情况下，射流装置可以包括核酸测序流通池。在其他情况下，测序可以包括短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序、通过任何光学读出的收集的测序或任何其他合适的测序方法。如本文所述，生物组分可以包括细胞、细胞裂解物、核酸、微生物组、蛋白质、细胞混合物、空间连接的生物组分、代谢物、其组合或任何其他合适的生物组分。在一些情况下，细胞混合物可以包含两种或更多种不同的细胞类型。例如，细胞混合物可以包含第一细胞类型和第二细胞类型。在一些情况下，细胞混合物可以包含2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多种细胞类型。细胞可以是哺乳动物细胞(例如，人类细胞)、真菌细胞、细菌细胞、肿瘤球状体、其组合或任何其他合适的细胞。在一些情况下，生物组分可以包括肿瘤球状体或空间连接的生物组分(或样品)。

在一些情况下，核酸可以包含至少100个碱基或碱基对。在某些实施方案中，核酸包含DNA或RNA。DNA的长度可以为至少100bp。在一些实施方案中，DNA可以包含至少50bp、100bp、200bp、300bp、400bp、500bp、600bp、700bp、800bp、900bp、1,000bp、10千碱基对(kbp)、100kbp、1兆碱基对(Mbp)、100Mbp、1千兆碱基对(Gbp)、10Gbp、100Gbp或更多碱基对。生物组分可以包含DNA分子，其包含本文所提及的数目之间中的任何数量的碱基对。例如，DNA可以包含50bp至1,000bp、300bp至10kbp或1,000bp至10Gbp。RNA可以是dsRNA。dsRNA可以包含至少50bp、100bp、200bp、300bp、400bp、500bp、600bp、700bp、800bp、900bp、1,000bp、10kbp或100kbp。生物组分可以包含dsRNA分子，其包含本文所提及的数目之间中的任何数量的碱基对。例如，dsRNA可以包含50bp至1,000bp、300bp至10kbp或1,000bp至100kbp。RNA可以是ssRNA。ssRNA可以包含至少50个核苷酸至100,000nt。ssRNA可以包含50nt至100nt、50nt至1,000nt、50nt至10,000nt、50nt至100,000nt、100nt至1,000nt、100nt至10,000nt、100nt至100,000nt、1,000nt至10,000nt、1,000nt至100,000nt或10,000nt至100,000nt。在一些情况下，ssRNA的长度可以小于50个核苷酸。ssRNA的长度可以超过100,000个核苷酸。

在一些实施方案中，流动通道或其一部分可以与分析通道或其至少一部分平行或基本上平行。在一些实施方案中，流动通道可以可拆卸地联接至分析通道。例如，用户可以从分析通道去除流动通道。因此，射流装置的包括分析通道的部分可以用于进行各种分析或实验。在射流装置的包括流动通道的部分被去除的情况下，射流装置的包括分析通道的部分可以更容易接近例如检测器、相机或用于分析分析通道内的生物组分的其他装置。

在一些情况下，分析通道可以包括用于捕获或捕集生物组分或者通过生物组分产生(例如，在将生物组分添至射流装置中之前)的分子或化合物的聚合物基体结构。例如，用户可以获得包括聚合物基体结构的分析通道。也就是说，用户可以不形成聚合物基体结构。在各种情况下，分析通道可以被配置成包括用于捕获或捕集生物组分或者通过生物组分产生的分子或化合物的聚合物基体结构。例如，在此类实施方案中，在将生物组分添至射流装置和分析通道中之后，可以在分析通道中形成一个或多个聚合物基体结构。分析通道可以被配置用于筛选过程、文库制备或其他合适的过程。在一些实施方案中，筛选过程可以用于药物筛选、抗生素筛选、培养条件筛选或CRISPR筛选。在某些情况下，可以将多个样品放置于多个通道中。可以针对其他包含信号的通道中的多种条件来筛选多个样品。

可密封开孔可以被配置成从密封状态转变至敞开状态。例如，可密封开孔可以包含热敏聚合物，其可以例如在接收热之后熔化并使可密封开孔敞开。在一些情况下，生物组分通过可密封开孔在密封状态下可以被抑制。在某些情况下，生物组分通过可密封开孔在敞开状态下可以被允许。在一些情况下，可密封开孔可以用琼脂糖凝胶、温度溶解性聚合物、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)聚合物、蜡化合物、藻酸盐或任何其他合适的化合物或物质。

图6A和6B显示被配置成捕集生物组分50的射流装置的一部分。射流装置可以包括流动通道或室651、分析通道或室652以及设置在流动通道651的至少一部分与分析通道652之间的层或壁653。层653可以包括一个或多个可密封开孔或开口654。另外，一个或多个流动抑制元件655可以抑制或防止或者可以被配置成抑制或防止生物组分50沿着流动通道611流动。流动抑制元件655可以被配置成阻止或捕集相邻于可密封开孔654的生物组分50。如本文所述，可密封开孔614可以被配置成从密封状态(例如，闭合状态)或配置转变成敞开状态或配置。图6A显示在密封状态下的可密封开孔614的实例。图6B显示在敞开状态下的可密封开孔654的实例。在从密封状态转变至敞开状态之后，可密封开孔654可以允许或容许生物组分50从流动通道651的至少一部分向分析通道652的至少一部分通过。在某些情况下，分析通道652可以放置或被配置成放置在流动通道651下方，以允许生物组分50通过所提供的力(例如，经由重力，高压脉冲，通过对流动通道中的流加压并在分析通道中生成负压)从流动通道651转移至分析通道652。在一些实施方案中，射流装置可被旋转或离心以将一个或多个生物组分从流动通道设置至分析通道。试剂可以被设置或通过分析通道652的至少一部分，例如以进行本文提供的分析或实验。

如图6A所示，流动抑制元件655可以设置在流动通道651的至少一部分内，以抑制或防止生物组分(例如，生物组分50)在流动通道651中的流动。流动抑制元件655可以被配置成捕获或捕集流动通道651的至少一部分中的生物组分50。在一些情况下，流动抑制元件655可以从流动通道651的表面(例如，表面669)延伸。在一些情况下，表面669可以与相邻于层653的流动通道表面661相对设置。

在各种情况下，分析通道652可以包括与相邻于层653或是其表面的分析通道表面663相对设置的表面659。分析通道652可以包括一个或多个聚合物基体656。分析通道652可以包括一种或多种聚合物前体。例如，一种或多种聚合物前体可以设置在分析通道652的至少一部分中。可以使用向分析通道602中的一种或多种聚合物前体提供能量的能量源来形成一个或多个聚合物基体656。能量源可以与射流装置或分析通道652光学连通、电化学连通、电磁连通、热连通或微波连通。在一些情况下，能量源可以是光生成装置、热生成装置、电化学生成装置、电极、微波装置或其组合。能量源可以选择性地向分析通道652提供能量以在预先定义的定位处形成聚合物基体。空间能量调制元件可以用于选择性地向分析通道652提供能量。

在一些情况下，空间能量调制元件可以包括光刻掩模、DMD系统或其他合适的掩模。一个或多个聚合物基体656可以在可密封开孔654转变成敞开状态之前形成(例如，如图6A所示)。例如，聚合物基体可以形成并且与可密封开孔对齐，使得当使可密封开孔654敞开时，通过抑制元件655固持的生物组分650可以被引导(例如，通过重力或通过流体压力落下)至区室620中。一个或多个聚合物基体656可以在可密封开孔654转变成敞开状态之后形成(例如，如图6B所示)。一个或多个聚合物基体656可以形成分析室或区室620，如本文所述。

图7A和图7B显示射流装置的俯视图。流动抑制通道675可以被配置成抑制生物组分20沿着流动通道651流动。流体(例如，包含生物组分的流体)通过流动通道651和流动抑制通道651的流动可以导致生物组分20被捕集或阻挡在流动抑制通道675的开口处，如图7A所描绘。如图所示，流动抑制通道675的尺寸(例如，宽度)可能太小或太窄以致于不允许或容许生物组分20通过流动抑制通道675。如图7B所示，聚合物基体676可以在生物组分20上或相邻于它(例如，围绕它)形成。在一些情况下，聚合物基体可以围绕生物组分的至少一部分。图7A和7B的射流装置可以是单层射流装置。也就是说，聚合物基体可以在流动通道651中形成。如图所示，流动通道651的路径可以是迂回的。例如，流动通道651可以包括一条或多条曲线。在一些实施方案中，流动通道的路径可以是直的、基本上直的、呈锯齿状图案或任何其他合适的形状。

在某些实施方案中，图7A和7B的射流装置可以包括两个或更多个层。例如，射流装置可以包括流动通道和分析通道(类似于图6A和6B所示的系统)。此外，可密封开孔可以设置在流动抑制通道的一部分处或相邻于它。在此类实施方案中，生物组分可以通过可密封开孔转移至分析通道(例如，相邻于流动通道或在它下方设置)中，如本文所述。在一些情况下，分析通道可以接收两个或更多个生物组分。例如，分析通道可以接收2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个生物组分。

图8显示包括或被配置用于多种试剂和/或分析物(R1、R2、R3和R4)的射流装置的实例。射流装置可以包括第一流动通道851a以接收来自第一样品的一个或多个生物组分。第一流动通道851a可以允许或容许来自第一样品的一个或多个生物组分流动或通过。此外，第一流动通道851a可以允许或允许一种或多种聚合物前体流动或通过。射流装置可以包括第二流动通道851b以接收来自第二样品的一个或多个生物组分。第二流动通道851b可以允许或容许来自第二样品的一个或多个生物组分流动或通过。此外，第二流动通道851b可以允许或容许来自第二样品的一个或多个生物组分流动或通过。

第一流动通道851a和/或第二流动通道851b可以包括多个抑制元件(例如，抑制元件855)。生物组分(例如，生物组分50)可以被抑制元件855捕集或定位。如本文所述，第一流动通道851a和/或第二流动通道851b可以包括在一个或多个抑制元件855处或相邻于它们设置的一个或多个可密封开孔，其可以被打开(例如，从密封状态转变至敞开状态)以允许生物组分移动至第一分析通道852a或第二分析通道852b。第一和第二流动通道851a、851b可以设置在第一和第二分析通道852a、852b上方(例如，类似于图6A和6B中所示的射流装置，在上层和下层中)。聚合物基体856可以围绕生物组分50形成。聚合物基体856可以部分地围绕生物组分50。聚合物基体856可以形成区室或分析室820以将生物组分50定位在分析通道(例如，分析通道851a、851b)的至少一部分内。

第一分析通道852a可以包含一种或多种试剂和/或分析物，其与第二分析通道852b中的一种或多种试剂和/或分析物不同。第一分析通道852a可以包含一种或多种试剂和/或分析物，其与第二分析通道852b中的一种或多种试剂和/或分析物相同。在一些情况下，射流装置可以包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50个或更多个流动通道。在某些情况下，射流装置可以包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50个或更多个分析通道。射流装置可以并行分析多个生物组分。多个生物组分可以暴露于一种或多种不同的试剂和/或分析物，如本文所提供。这种配置(例如，如图8所示)可以允许在通过不同试剂和/或分析物提供的各种条件下分析一个或多个样品中的多个生物组分。图8所示的射流装置可以用于筛选过程。筛选过程可以用于药物筛选、抗生素筛选、培养条件筛选或CRISPR筛选。筛选过程可以呈组合方式进行。例如，可以将多个样品加载到多个流动通道中(例如，并行的)，可以针对多个分析通道中的多个条件进行筛选。

第一和/或第二样品可以是同质或异质的。例如，第一样品中的一个或多个生物组分可以相同或不同。第一样品可以与第二样品不同。在一些情况下，可以通过选择性降解聚合物基体来从区室或分析室820释放生物组分，如本文所述。换句话说，聚合物基体可以“根据需要”进行降解(例如，通过用户或如计算机所引导)。在各种实施方案中，可以通过使用定位的刺激来实现降解。在某些实施方案中，降解可以通过使用热、光、电化学反应或其某种组合来实现。释放的生物组分可以使用出口通道(例如，出口通道881a或881b)来收集。

如参考图6A和图6B的射流装置所述，层可以设置在流动通道851a、851b与分析通道852a、852b之间。相邻于层的分析通道表面(例如，类似于图6A所示的表面661)、与层相对的分析通道表面(例如，类似于图6A所示的表面659)或两者可以包含一个或多个条形码，如本文所述。

在一些情况下，通道(例如，通道100、200、400)和/或分析通道(例如，分析通道652、852a、852b)可以包含除一个或多个条形码之外或代替一个或多个条形码的分子。例如，一个或多个通道和/或分析通道的任何表面可以包括光学(例如，荧光)、机械、电或生化传感元件或传感器。传感元件可以包括荧光标签、酶、引物、寡核苷酸或传感器分子(例如，生化传感器分子)。传感元件可以用于检测和/或测量pH、氧气浓度、CO₂浓度或任何其他合适的变量。传感元件可以局部地检测和/或测量参数。例如，传感元件可以检测和/或测量围绕生物组分的区室(例如，聚合物基体外壳圆柱体)内的pH、氧气浓度或CO₂浓度。

图16A显示如本文所提供的任何系统的一部分，其包括能量源1610(例如，光源)和空间能量调制元件(例如，掩模)1630。在一些实施方案中，能量源1610可以联接至物镜(例如，显微镜物镜或透镜)。能量源1610可以呈电磁波(例如，微波、光、热等)发射能量。在一些实施方案中，发射的能量1620可以或可以足以在通道1665的至少一部分内形成聚合物基体1660。在一些实施方案中，能量源1610被配置成仅向通道1665的特定靶向部分发射能量。在一些实施方案中，这可以通过使用空间能量调制元件或掩模1630来实现。例如，空间能量调制元件1630的非发射部分1650可以抑制或防止能量被引导至通道1665上的一个或多个定位(例如，生物组分的定位)。发射部分1640可以允许通过能量源1610发射的能量1620接触通道1665上的靶向定位。在一些实施方案中，包括发射部分1640和非发射部分1650的掩模1630可以包括物理部件(例如，不透明物质、热屏蔽、电磁屏蔽等)。在其他实施方案中，掩模1630、发射部分1640、非发射部分1650或其某种组合可以包括数字部件(例如，操作电极的计算机代码或数字系统等)。例如，数字或虚拟掩模可以使一个或多个电极或电极阵列产生空间调制能量(例如，光、电流等)，以形成图案化聚合物基体1660。

继续参考图16A，在一些情况下，聚合物基体1660或聚合物基体1660的至少一部分可以围绕或基本上围绕生物组分1670。在一些实施方案中，聚合物基体1660可以自身或结合通道和其他表面来包封生物组分1670。

在一些实施方案中，通道或分析通道的任何表面可以被配置成携带官能团，如本文所述。在某些实施方案中，系统还可以包括用于检测(或鉴定)生物组分、一个或多个条形码或其组合的检测器，如本文所述。在各种实施方案中，系统还可以包括被配置成固持射流装置的平台或载物台。在一些实施方案中，系统还可以包括测序装置。在一些情况下，系统还可以包括空间能量调制元件，以选择性地向射流装置供应能量，如本文所述。

图16B显示如本文所提供的通道的俯视图。从能量源发射的能量可以如本文所述进行空间调制以形成聚合物基体1660。在一些情况下，聚合物基体1660可以包封生物组分1670。在某些情况下，生物组分可以在聚合物基体1660中和/或与其一起被通道壁包封。

图17A-图17E示出将能量施加至本文所述的任何射流装置以形成聚合物基体的实例性工作流程。图17A显示射流装置的通道1730的一部分、第一生物组分1720、第二生物组分1725、能量源(例如，光源)1700和能量调制元件(例如，掩模或定位的掩模)1710。在一些实施方案中，能量源1700可以相邻于或靠近通道1730决定位置，使得足以触发水凝胶聚合的能量可以从能量源1700被引导至通道1730的至少一部分。在一些实施方案中，空间能量调制元件1710可以用于选择性地允许来自能量源1700的能量与射流装置的至少一部分连通。生物样品或生物组分1720、1725可以存在于通道1730内。图17B显示在第一定位(例如，相邻于第一生物组分1720)处的水凝胶形成的第一步。能量源1700可以发射足以在相邻于第一生物组分1720的通道1730内形成聚合物基体1760的能量1750。

在一些实施方案中，能量可以通过空间能量调制元件1710导向或穿过它，如本文所述。在一些实例中，聚合物基体可以在通道中对应于空间能量调制元件1710的发射部分的定位处形成。图17C显示在通道1730中的水凝胶形成的第二步，其中能量源1700和通道1730的相对位置可以改变。在一些实施方案中，射流装置可以放置在可移动载物台上。在某些实施方案中，能量源1700可以是可移动的或联接至可移动载物台。在各种实施方案中，掩模1710可以是可移动的或联接至可移动载物台。在一些实施方案中，能量源1700、掩模1710和射流装置的某种组合可以被配置成相对于彼此可移动。在一些实施方案中，空间能量调制元件1710可以是虚拟空间能量调制元件，并且发射区域的位置可以数字地改变。

图17D显示第三步，其中来自能量源1700的能量穿过能量调制元件(或掩模)1710可以在第二定位(例如，相邻于第二生物组分1765)处形成聚合物基体。在一些实施方案中，能量源1700、掩模1710和射流装置可以相对于彼此移动以使用来自能量源的能量在通道1730内形成包括多个水凝胶基体(例如，水凝胶基体1765、1766、1767和1768)的不同水凝胶图案，如本文所述(图17E)。

分析生物组分的方法

本文还提供用于分析生物组分的方法。所述方法可以包括将生物组分添至射流装置中以及在生物组分上或相邻于它形成聚合物基体。所述方法还可以包括将生物组分联接至设置在射流装置表面(例如，第一表面)上的一个或多个捕获元件，以产生联接的生物组分。因此，聚合物基体可以在联接的生物组分上或相邻于它形成。

图5是使用包括如本文所公开的射流装置的系统来分析生物组分的方法的实例的流程图。方法500可以包括向射流装置中提供和/或添加生物样品510，其可以包含或者可以怀疑包含生物组分。在捕获步骤520中，射流装置中的捕获元件可以捕获和/或联接生物组分，例如使得生物组分被固定。在一些情况下，生物组分的固定可以通过使用排斥表面涂层来进行，以将生物组分容纳在可能不具有排斥表面的那一部分表面内，如本文所述。在一些情况下，可以不使用捕获步骤，并且生物组分可以在步骤530之前随机分布在表面上。在步骤530中，可以选择性地施加空间能量调制元件(例如掩模)以向射流装置提供来自能量源的能量，以形成一个或多个聚合物基体。在一些实施方案中，掩模可以被配置成选择性地相邻于生物组分供应能量，以相邻于生物组分形成聚合物基体。在某些实施方案中，掩模可以被配置成选择性地在生物组分上供应能量以形成包封生物组分的至少一部分的聚合物基体。I掩模可以至少部分地基于生物组分的定位来施加。方法500还可以包括在步骤510之前在射流装置的一个或多个表面(例如，第一表面、第二表面、第三表面等)上形成或生成预先定义或预先确定的图案的捕获部位/元件。在一些情况下，预先定义或预先确定的图案的捕获部位/元件可以在方法500之前在射流装置上生成。在一些实施方案中，每个捕获部位可以被配置成携带一个或多个捕获元件，如本文所述。

在一些实施方案中，如本文所提供的检测器可以用于检测生物组分的定位或位置。然后掩模可以至少部分地基于所检测的生物组分的定位或位置来生成。在步骤540中，生成的掩模可以与能量源组合使用，以选择性地将能量施加至射流装置和/或在步骤510中添至射流装置中的生物样品。在某些实施方案中，掩模可以是光刻掩模或另一种合适的掩模。在步骤550中，可以通过施加足以聚合射流装置中的聚合物前体和/或在510中添至射流装置中的生物样品的能量(例如，来自能量源)来形成聚合物基体。能量可以包括电化学能、电磁能、热能、微波能或任何其他合适的能量。在一些实施方案中，能量可以是光能，如本文所讨论。

在某些实施方案中，聚合物基体可以相邻于生物组分形成。在一些实施方案中，聚合物基体可以在生物组分上形成(例如，以包封生物组分)。聚合物基体可以在两个生物组分之间中形成以防止两个生物组分之间的接触(例如，物理接触)。在各种实施方案中，生物组分的至少一部分可以被聚合物基体围绕。在一些实施方案中，生物样品中的一个或多个生物组分可以被聚合物基体围绕，使得两个生物组分可以通过聚合物基体(例如，一个或多个聚合物基体壁)彼此分开。生物组分可以被聚合物基体包封。在某些实施方案中，聚合物基体可以包含水凝胶。在各种实施方案中，聚合物基体可以形成在生物组分周围(例如，通过围绕生物组分)的区室以形成分析室。

如本文别处所述，可以对分析室中的生物组分实施或进行一项或多项测定。可以捕获生物样品中的一个或多个生物组分，并且可以相邻于和/或围绕每种捕获的生物组分形成分析室。结合所公开的实施方案所述的方法的步骤或动作的次序可以变化。因此，除非另外指明，否则附图或具体描述中的任何次序仅为了说明性目的，并且不意味着暗示所需的次序。

在一些实施方案中，可以对聚合物基体中的生物组分实施或进行一项或多项功能测定。在一些实施方案中，功能测定将用于评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。在一些实施方案中，可以实施或进行比色测定或荧光测定。在一些实施方案中，功能测定使用分析物的明场相差或荧光成像来进行。在一些实施方案中，可以将细胞裂解，并且将对其组分进行功能测定。因为一个或多个单个组分可以定位在射流装置内(例如，被包封)，并且定位的组分可以在分析期间和/或分析之间中暴露于一种或多种试剂和/或洗涤溶液，所以可以在区室内进行多项测定(例如，同时、基本上同时、连续等)。可以在射流装置的不同定位中进行不同的测定，例如，以测试不同处理条件的影响。

在一些实施方案中，可以进行一项或多项组学测定来表征和定量生物组分或其组分。组学测定可以是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。在一些实施方案中，一项或多项组学测定是多组学测定。

本文还提供用于获得生物组分的转录组的方法。所述方法可以包括将生物组分联接至设置在射流装置中的捕获元件以产生联接的生物组分。所述方法可以包括在联接的生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成分析室。所述方法还可以包括在分析室中实施或进行一种或多种反应以获得生物组分的转录组。在进行一种或多种反应期间，生物组分可以保留在分析室中。在一些实施方案中，生物组分可以不联接至设置在射流装置中的捕获元件。例如，可以通过在生物组分上或相邻于它形成聚合物基体来定位生物组分，而不将生物装置联接至捕获元件。转录组可以被表面上的靶捕获探针捕获。捕获探针可以包括条形码，其解码生物组分的定位并区分生物组分的来源。可以对捕获的生物组分的转录组进行进一步的生化处理，以将其转化为DNA并使用测序或杂交的形式确定其序列。

所述方法还可以包括将来自能量源的能量引导至射流装置的至少一部分，以在生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成区室或分析室。能量可以被选择性地引导至射流装置，以在射流装置中的预先定义的定位处形成分析室。可以使用空间能量调制元件(例如，如本文所述的掩模)进行能量的选择性引导。在一些实施方案中，所述方法还可以包括使用检测器检测生物组分。来自所检测的生物组分的信息(例如，生物组分在射流装置中的定位)可以用于形成或生成空间能量调制元件。例如，空间能量调制元件可以抑制或防止能量被引导至相邻于生物组分的定位。在一些实施方案中，空间能量调制元件可以选择性地将能量引导至相邻于生物组分的定位。在一些实施方案中，空间能量调制元件可以选择性地将能量引导在生物组分上。

在某些情况下，所述方法可以包括将来自能量源的能量引导至射流装置的预先确定的部分，以在射流装置中的预先确定的定位处或在射流装置中以预先确定的图案形成聚合物基体结构。在一些实施方案中，可以使用检测器(例如，检测一个或多个生物组分的定位)。在各种实施方案中，可以不使用检测器。可以在生物组分上或相邻于它形成或生成一定数量的聚合物基体结构。换句话说，射流装置中可以有足够数量的生物组分，使得不必在形成聚合物基体结构之前首先确定生物组分的定位。

空间能量调制元件可以包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案、虚拟电极分布图案、光刻掩模、DMD系统或任何其他合适的掩模。物理或虚拟光掩模可以例如防止能量被引导至射流装置的一部分，同时允许能量被引导至射流装置的另一部分。电极分布图案可以包括电激活一个或多个电极(例如，电极阵列)以允许能量被引导至射流装置的一部分。电极可以在可能不形成聚合物基体的定位中被“关闭”或不能产生能量。电极可以在可以形成聚合物基体的定位处被“打开”。

在一些情况下，生物组分可以包含细胞或其转录组。细胞可以包括真核细胞、原核细胞、真菌细胞、藻类细胞、原生动物、植物细胞、动物细胞(例如，人类细胞)或任何其他合适的细胞。进行的一种或多种反应可以包括RNA测序。在一些实施方案中，进行的一种或多种反应可以包括转录组的分析(例如，在不同或变化的条件下)。例如，可以进行一种或多种反应来分析温度、小分子、毒素、细胞间相互作用、感染等对转录组的影响。在一些实施方案中，转录组的分析可以提供细胞或细胞组合的基因表达谱。在某些实施方案中，进行的一种或多种反应可以包括基于杂交的基因表达读出。转录组可以包含信使RNA(mRNA)、长非编码RNA(lncRNA)、线粒体RNA或总RNA。在一些实施方案中，可以对其他类型的RNA(例如，核糖体RNA(rRNA))进行分析和/或测序。RNA可以包含至少50个核苷酸(nt)、100nt、200nt、300nt、400nt、500nt、600nt、700nt、800nt、900nt、1,000nt、10,000nt或更多核苷酸。生物组分可以包含本文所提及的任何两个数字之间的任何数量的核苷酸。RNA可以是双链RNA(dsRNA)分子或单链RNA(ssRNA)分子。

本文还提供用于分析两个或更多个生物组分的方法。所述方法可以包括将第一生物组分和第二生物组分添至射流装置中。所述方法可以包括在第一生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成第一分析室。所述方法还可以包括在第二生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成第二分析室。第一分析室可以相邻于第二分析室。所述方法还可包括分析第一生物组分和/或第二生物组分的一个或多个特质。

在一些实施方案中，第一生物组分和/或第二生物组分的一个或多个特质可以包括对分析物的应答、对药剂的应答、对抗微生物剂的应答、细胞或细胞群落产生靶化合物、靶分子的产生、核酸的产生、蛋白质的产生或任何其他合适的应答。一个或多个特质可以包括第一生物组分的至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50、100个或更多个特质。一个或多个特质可以包括第二生物组分的至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50、100个或更多个特质。在一些情况下，可以将第一生物组分的特质与第二生物组分的相同特质进行比较。在各种实施方案中，可以分析或监测第一生物组分和/或第二生物组分的2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50、100个或更多个特质。在某些实施方案中，可以将第一生物组分的特质与第二生物组分的不同特质进行比较。例如，第一生物组分中的第一特质可以包括对分析物或药剂的应答，所述分析物或药剂导致第一生物组分生成化合物或分子(例如，抗体、蛋白质、酶等)。然后第二生物组分中的第二特质可以包括第二生物组分对通过第一生物组分生成的分子或化合物的应答。

在一些情况下，可以分析第一生物组分或第二生物组分中的第一特质和第二特质。例如，可以应答于通过第二生物组分生成的化合物或分子分析第一生物组分中的第一特质和第二特质。这可以用于阐明第一生物组分与第二生物组分之间的一种或多种相互作用。

所述相互作用可以包括第一生物组分与第二生物组分之间的连通(例如，生物学连通)。在一些情况下，所述相互作用可以包括第一生物组分与第二生物组分之间的生化连通。在一些实施方案中，生物学连通可以包括分子，所述分子包括蛋白质、核酸、细胞因子、趋化因子、其组合或任何其他合适的分子。分子可以通过第一生物组分或第二生物组分生成。在一些情况下，超过两个生物组分可以定位于彼此相邻形成的分析室中，以分析三个或更多个生物组分中的三个或更多个特质。在一些实施方案中，这可以用于研究三个或更多个生物组分之间的相互作用。在各种实施方案中，可以研究2、3、4、5、6、7、10、15、25、50、100个或更多个生物组分之间的相互作用。

在一些情况下，第一生物组分和第二生物组分可以包括不同的细胞类型(例如，第一细胞类型和第二细胞类型)。在某些实施方案中，第一生物组分和第二生物组分可以包括相似的细胞类型，例如具有不同基因型或表型的细胞类型。可以在两种不同的细胞类型之间比较对分析物或药物化合物的应答(例如，应答水平)。在一些情况下，可以分析和/或比较两种不同的细胞类型之间的靶化合物的量或分子产生的量。在一些实施方案中，在特质分析期间，第一生物组分和第二生物组分可以分别保持定位于第一分析室和第二分析室内。此类分析或实验可以扩大规模以评估或分析3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、50、100个或更多个生物组分(例如，平行地)。

本文还提供用于鉴定核酸分子的方法。此方法可以包括生物组分的捕获。然后生物组分可以被水凝胶包封，从而可以形成分析室。在一些实施方案中，可以在分析室内提取和释放核酸分子。此核酸可以通过下一代测序来测序，测序可以通过短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或使用例如显微镜的任何光学读出来进行。其他合适的测序方法也在本公开的范围内。所述方法还可以包括在不存在核酸扩增的情况下检测核酸分子。

在一些实施方案中，可以将包含细胞的生物组分添至射流装置中。然后可以在生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成区室或分析室。可以通过选择性地将来自能量源的能量引导至射流装置来形成分析室，如本文所述。在一些实施方案中，可以通过“根据需要”降解聚合物基体来解构分析室。根据需要降解聚合物基体可以包括选择性地将能量引导至分析室、使用酶消化或解聚聚合物基体或者用于降解聚合物基体的任何其他合适的方法。

可以将细胞裂解以释放生物组分(例如，DNA或RNA)。在某些实施方案中，生物组分在与试剂相互作用之后从细胞释放。在一些实施方案中，试剂是有机分子或无机分子。在一些实施方案中，有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。在一些实施方案中，试剂是蛋白质。在一些实施方案中，试剂是DNA适体。在一些实施方案中，试剂是携带生物分子的珠子。在一些实施方案中，试剂是生物物种。在一些实施方案中，生物物种是病毒或细胞。

在一些实施方案中，生物组分在暴露于能量源之后从细胞释放。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的UV光。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的可见光。在一些实施方案中，UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。在一些实施方案中，可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。

如本文所述，聚合物基体的孔径或平均孔径可能不允许核酸分子穿过或横穿聚合物基体。在一些情况下，分析室可以用于测序文库制备和/或核酸测序。测序可以是下一代测序。测序可以是短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或使用例如显微镜的光学读出。分析室中的一种或多种核酸分子可以经历核酸测序反应，包括例如DNA测序或RNA测序。可以构建或生成核酸文库。聚合物基体可以允许试剂穿过，如本文所述。试剂可以包括引物、衔接子、酶和用于核酸测序反应的其他试剂。

在某些实施方案中，核酸可以包含DNA分子或RNA分子。DNA的长度可以为至少100bp。在一些实施方案中，DNA可以包含至少50bp、100bp、200bp、300bp、400bp、500bp、600bp、700bp、800bp、900bp、1,000bp、10千碱基对(kbp)、100kbp、1兆碱基对(Mbp)、100Mbp、1千兆碱基对(Gbp)、10Gbp、100Gbp或更多碱基对。生物组分可以包含DNA分子，其包含本文所提及的数目之间中的任何数量的碱基对。例如，DNA可以包含50bp至1,000bp、300bp至10kbp或1,000bp至10Gbp。RNA可以是dsRNA。dsRNA可以包含至少50bp、100bp、200bp、300bp、400bp、500bp、600bp、700bp、800bp、900bp、1,000bp、10kbp或100kbp。生物组分可以包含dsRNA分子，其包含本文所提及的数目之间中的任何数量的碱基对。例如，dsRNA可以包含50bp至1,000bp、300bp至10kbp或1,000bp至100kbp。RNA可以是ssRNA。ssRNA可以包含50nt至100,000nt。ssRNA可以包含50nt至100nt、50nt至1,000nt、50nt至10,000nt、50nt至100,000nt、100nt至1,000nt、10nt至100nt、10nt至1,000nt或100nt至1,000nt。在一些情况下，ssRNA的长度可以小于50个核苷酸。ssRNA的长度可以超过100,000个核苷酸。

在一些实施方案中，测序文库构建可以包括条形码化。条形码化在每个分析室中可以是独特的，以将核酸分子与分析室或生物组分(例如，细胞)相关联。在一些实施方案中，聚合酶链反应(PCR)可以用于测序文库构建。在一些情况下，因为核酸物质可以保留在分析室内并且可能不会被稀释或损失，所以除用于测序文库构建之外，可以不使用PCR。在一些实施方案中，测序文库构建可以包括衔接子连结。在一些实施方案中，当生物组分和/或核酸定位于分析室中时，可以进行对核酸分子进行测序所需的所有步骤。在一些实施方案中，文库制备包括核酸分子的转座酶辅助标签化(例如，通过使用转座子切割和标记基因组DNA)。

本文还提供了用于处理细胞以确定细胞的转录组的方法。在一些实施方案中，此方法不包括核酸扩增。在其他实施方案中，此方法可以包括核酸扩增。所述方法可以包括处理细胞以确定细胞的表观基因组。在一些实施方案中，可以将包含细胞的生物组分添至如本文所提供的射流装置中。聚合物基体可以在生物组分上或相邻于它形成，以形成分析室(例如，围绕生物组分或包封生物组分)。分析室可以至少部分地或完全地围绕细胞。可以通过选择性地将来自能量源的能量引导至射流装置来形成分析室，如本文所述。在一些实施方案中，可以通过降解聚合物基体来解构或去除分析室。如本文所提供，聚合物基体可以“根据需要”来降解。

生物组分或其产物可以在分析室内进行分析。在一些情况下，生物组分或其产物可以被洗脱并转移至另一装置以用于分析。例如，可以在分析室中提取和/或处理(例如，加标签、条形码化等)来自生物组分(例如，细胞、细菌、病毒等)的核酸物质或蛋白质产物。然后可以在本文所述的射流装置的分析室内对核酸物质或蛋白质产物进行测序。在一些情况下，核酸物质或蛋白质产物可被洗脱并转移至另一装置(例如，测序流通池)以进行测序(例如，使用测序装置)。

细胞可以包括哺乳动物细胞(例如，人类细胞)、真菌细胞、细菌细胞、藻类细胞、原生动物、植物细胞、肿瘤球状体或其组合。在一些实施方案中，可以例如通过裂解细胞来提取细胞的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组。在一些情况下，可以在不裂解细胞的情况下分析细胞产生和/或释放的一种或多种蛋白质。在一些情况下，可以对细胞的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组和/或代谢组进行研究、分析和/或测序(视情况而定)，同时细胞和/或细胞的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组可以保留在分析室内，或者可以基本上保留在分析室内。在一些实施方案中，细胞中的核酸可以保留在分析室内。因此，可以避免或回避核酸扩增。在一些情况下，可以在分析室内处理一个或多个细胞以鉴定和研究一个或多个细胞中的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组和/或代谢组。

射流装置的第一表面和/或第二表面(类似于图1的表面101、102)可以包括检测元件。检测元件可以包括一种或多种试剂或生化传感器。在一些情况下，可以将研究细胞的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组和/或代谢组的试剂添至射流装置中。聚合物基体可以包含允许试剂穿过的孔隙，但孔隙可能不允许(例如，细胞的)核酸或蛋白质越过聚合物基体。

本文还提供用于鉴定多个细胞的多个核酸分子而不对多个核酸分子的单个核酸分子进行条形码化的方法。所述方法可以包括对多个核酸分子进行测序。在一些实施方案中，可以将多个生物组分添至射流装置中。聚合物基体可以在多个生物组分中的生物组分上或相邻于它形成，以形成至少部分或完全围绕或包封生物组分的分析室。可以通过选择性地将来自能量源的能量引导至射流装置来形成分析室，如本文所述。在一些实施方案中，可以通过“根据需要”降解聚合物基体来解构分析室，如本文所述。可以在围绕生物组分形成的分析室中提取生物组分(例如，细胞、细菌、病毒等)的多个核酸分子。然后可以在分析室内对核酸分子进行测序。测序的读出可以在分析室内进行。因此，可以避免对缔合核酸分子和生物组分的条形码的需要。

可以从多个细胞提取多个核酸分子。在一些情况下，可以通过在分析室(例如，围绕细胞的区室或室)内裂解细胞来从细胞提取细胞的核酸分子。分析室可以包含和/或定位来自分析室内的细胞的核酸。因此，来自多个细胞的多个核酸分子可以定位于单个和/或分开的分析室中。在一些实施方案中，测序过程(例如，核酸文库构建、测序等)可以对可以被分离或定位于分开的分析室中的多个核酸分子进行。因此可以避免或回避区分生成多个核酸分子中的核酸分子的细胞的条形码化。

计算机系统

本公开提供被编程以实现本公开方法的计算机系统。图15显示计算机系统1501，其可以被编程或以其他方式配置成进行本文所述的方法。计算机系统1501可以调节本公开的各个方面，诸如像鉴定生物组分、检测条形码、生成空间调制元件(例如，掩模)、提供来自能量源的能量或者使用传感器检测或测量测量局部参数。检测器可以是相机(例如，荧光相机)，诸如能够从分布在平面区域上的多个源收集光信号和位置信息的电荷耦合器件(CCD)相机。计算机系统1501可以是用户的电子装置或可以相对于电子装置位于远处的计算机系统。电子装置可以是移动电子装置。

计算机系统1501包括中央处理单元(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)1505，其可以是单核或多核处理器，或者用于并行处理的多个处理器。计算机系统1501还包括存储器或存储位置1510(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器)、电子存储单元1515(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口1520(例如，网络适配器)以及外围装置1525，诸如高速缓存、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器。存储器1510、存储单元1515、接口1520和外围装置1525通过通信总线(实线)(诸如主板)与CPU1505通信。存储单元1515可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据储存库)。借助于通信接口1520，计算机系统1501可以可操作地联接至计算机网络(“网络”)1530。网络1530可以是互联网(Internet)、互联网(internet)和/或外联网，或可以与互联网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络1530可以是电信和/或数据网络。网络1530可以包括一个或更多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，诸如云计算。在一些情况下，借助于计算机系统1501，网络1530可以实现对等网络，这可以使联接至计算机系统1501的装置表现为客户端或服务器。

CPU 1505可以执行机器可读指令序列，其可以体现在程序或软件中。指令可以存储在存储器位置(诸如存储器1510)中。指令可以被引导到CPU 1505，其可以随后对CPU1505进行编程或以其他方式进行配置，以实现本公开的方法。由CPU 1505进行的操作的实例可以包括提取、解码、执行和写回。

CPU 1505可以是电路(诸如集成电路)的一部分。系统1501的一个或更多个其他部件可以包括在电路中。在一些情况下，电路可以是专用集成电路(ASIC)。

存储单元1515可以存储文件，诸如驱动程序、文库和保存的程序。存储单元1515可以存储用户数据，例如，用户偏好和用户程序。在一些情况下，计算机系统1501可以包括计算机系统1501外部的一个或更多个额外数据存储单元，诸如位于可以通过内联网或互联网与计算机系统1501通信的远程服务器上。

计算机系统1501可以通过网络1530与一个或更多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统1501可以与用户的远程计算机系统(例如，膝上型计算机、个人计算机、平板电脑或移动电话)通信。远程电脑系统的实例包括个人电脑(例如，便携式PC)、平板(slate/tablet)PC(例如，iPad、Galaxy Tab)、电话、智能手机(例如，iPhone、支持安卓的装置、)或个人数字助理。用户可以经由网络1530访问计算机系统1501。

如本文所述的方法可以通过存储在计算机系统1501的电子存储位置上(例如像，存储在存储器1510或电子存储单元1515上)的机器(例如，计算机处理器)可执行代码来实现。机器可执行或机器可读代码可以以软件的形式提供。在使用期间，代码可以由处理器1505执行。在一些情况下，可以从存储单元1515中检索代码，并将其存储在存储器1510上，以备处理器1505访问。在一些情况下，可以排除电子存储单元1515，并且机器可执行指令存储在存储器1510上。

代码可以被预编译和配置成与具有适于执行代码的处理器的机器一起使用，或者可以在运行时被编译。可以用编程语言提供代码，可以选择所述编程语言以使代码能够以预编译或编译的方式执行。

本文提供的系统和方法的方面，诸如计算机系统1501，可以在编程中实现。所述技术的各个方面可以被认为是“产品”或“制品”，通常是机器(或处理器)可执行代码和/或相关数据的形式，其可以被携带或包含在一种类型的机器可读介质中。机器可执行代码可以存储在电子存储单元(诸如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪存)或硬盘)上。“存储”类型的介质可以包括计算机、处理器等的任何或所有有形存储器或其相关模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，它们可以在任何时候为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过互联网或各种其他电信网络进行通信。例如，此类通信可以使得能够将软件从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器中，例如，从管理服务器或主计算机加载到应用服务器的计算机平台中。因此，可以携带软件元素的另一种类型的介质包括光、电和电磁波，如通过有线和光学陆线网络以及各种空中链路在本地装置之间的物理接口上使用的。携带此类波的物理元件，如有线或无线链路、光链路等，也可以被认为是携带软件的介质。如本文所用，除非限于非暂时性的、有形的“存储”介质，否则如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质(诸如计算机可执行代码)可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如，光盘或磁盘，诸如任何一个或多个电脑等中的任何存储装置，诸如可以用于实现附图中所示的数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内总线的电线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号的形式，或者声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些声波或光波。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片纸带、具有孔图案的任何其他物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带、传输数据或指令的载波、传输这种载波的电缆或链路，或者计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器以供执行。

计算机系统1501可以包括电子显示器1535或者与它通信，所述电子显示器包括用户界面(UI)1540，用于提供例如与液滴操控、样品操控或其组合相关的信息。UI的实例包括但不限于图形用户界面(GUI)和基于网络的用户界面。

本公开的方法和系统可以通过一种或多种算法来实现。算法可以在由中央处理单元1505执行时通过软件来实现。算法可以例如鉴定生物组分、检测条形码、生成空间调制元件(例如，掩模)、提供来自能量源的能量、使用传感器检测或测量局部参数等。

实施方案

实施方案1.一种系统，其包括：包含一个或多个生物组分和一种或多种聚合物前体的射流装置；和与所述射流装置连通的至少一个能量源，其中所述至少一个能量源向所述射流装置供应能量以使所述一种或多种聚合物前体在所述生物组分上或相邻于它形成至少一个聚合物基体。

实施方案2.如实施方案1所述的系统，其中所述射流装置包括穿过其设置的通道，并且其中第一表面沿着所述通道的一部分设置，并且第二表面与所述第一表面相对设置。

实施方案3.如实施方案1或实施方案[00325]所述的系统，其中所述射流装置包括设置于其中的室，其中第一表面沿着所述室的一部分设置，并且第二表面与所述第一表面相对设置。

实施方案4.如实施方案[00325]或实施方案[00326]所述的系统，其中所述第一表面是下表面，并且其中所述第二表面是上表面。

实施方案5.如实施方案1所述的系统，其中所述射流装置还包括一个或多个捕获元件，其将所述一个或多个生物组分中的至少一个固定在相邻于所述第一表面的定位处，形成固定的生物组分。

实施方案6.如实施方案1所述的系统，其中所述第一表面相邻于所述能量源设置，并且其中所述能量源是电极阵列。

实施方案7.如实施方案[00329]所述的系统，其中所述电极阵列向所述一种或多种聚合物前体供应电化学能以形成聚合物基体阵列。

实施方案8.如实施方案1所述的系统，其中所述一种或多种聚合物前体中的至少两种联接至所述第一表面，在所述第一表面上形成图案。

实施方案9.如实施方案[00331]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体在所述图案上或相邻于它形成。

实施方案10.如实施方案[00328]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体联接至所述第一表面。

实施方案11.如实施方案[00333]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体从所述第一表面向所述第二表面延伸，使得所述至少一个聚合物基体围绕所述固定的生物组分的至少一部分。

实施方案12.如实施方案1至[00334]中任一项所述的系统，其中所述至少一个能量源处于与所述射流装置光学连通、电化学连通、电磁连通、热连通或微波连通中的至少一种。

实施方案13.如实施方案1至[00334]中任一项所述的系统，其中所述至少一个能量源包括光生成装置、热生成装置、电化学生成装置、电极或微波装置。

实施方案14.如实施方案1至[00336]中任一项所述的系统，其还包括被配置成控制来自所述能量源的所述能量的空间分布的光刻装置或数字微镜装置(DMD)。

实施方案15.如实施方案[00328]至[00337]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个捕获元件包括物理捕集器、几何捕集器、孔、电化学捕集器、化学亲和捕集器、一个或多个磁性颗粒、电泳捕集器、介电泳捕集器或其组合。

实施方案16.如实施方案[00338]所述的系统，其中所述化学亲和捕集器包含链霉亲和素、抗体或其组合。

实施方案17.如实施方案[00338]所述的系统，其中所述物理捕集器包含聚合物基体。

实施方案18.如实施方案[00340]所述的系统，其中所述聚合物基体包含水凝胶。

实施方案19.如实施方案[00338]所述的系统，其中所述电化学捕集器包括金电极、铂电极或氧化铟锡(ITO)电极。

实施方案20.如实施方案[00328]至[00342]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个捕获元件以一定图案设置在所述第一表面或所述第二表面上。

实施方案21.如实施方案[00328]至[00343]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个捕获元件包括孔，其中所述孔的直径为1μm(微米)至50μm，并且其中所述孔的深度为0.1μm至100μm。

实施方案22.如实施方案[00328]至[00344]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个生物组分是多个生物组分，并且其中所述多个生物组分联接至所述一个或多个捕获元件。

实施方案23.如实施方案1至[00345]中任一项所述的系统，其中所述射流装置是微射流装置或纳射流装置。

实施方案24.如实施方案1至[00345]中任一项所述的系统，其中所述射流装置用于核酸测序。

实施方案25.如实施方案[00347]所述的系统，其中所述核酸测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

实施方案26.如实施方案1至[00348]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个生物组分包括细胞、细胞裂解物、核酸、微生物组、蛋白质、细胞混合物、空间连接的生物组分或代谢物。

实施方案27.如实施方案[00349]所述的系统，其中所述细胞混合物包括第一细胞类型和第二细胞类型，并且其中所述第一细胞类型与所述第二细胞类型不同。

实施方案28.如实施方案[00349]所述的系统，其中所述细胞是动物细胞、植物细胞、真菌细胞或细菌细胞。

实施方案29.如实施方案[00351]所述的系统，其中所述动物细胞是人类细胞。

实施方案30.如实施方案1至[00351]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个生物组分包括肿瘤球状体或空间联接的生物样品。

实施方案31.如实施方案[00349]至[00353]中任一项所述的系统，其中所述核酸是100个碱基对或更大的DNA或50个碱基对或更大的RNA。

实施方案32.如实施方案[00349]至[00354]中任一项所述的系统，其中所述细胞裂解物包含50bp(碱基对)至100Gbp(千兆碱基对)的DNA或50bp至100kbp(千碱基对)的RNA。

实施方案33.如实施方案1至[00355]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体包含水凝胶。

实施方案34.如实施方案1至[00356]中任一项所述的系统，其中所述射流装置还包含一种或多种聚合物前体。

实施方案35.如实施方案[00356]所述的系统，其中所述一种或多种聚合物前体包括水凝胶前体。

实施方案36.如实施方案[00328]至[00358]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体抑制所述固定的生物组分通过。

实施方案37.如实施方案1至[00359]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体形成圆柱体外壳或多边形外壳，其包括内部空间和聚合物基体壁。

实施方案38.如实施方案[00360]所述的系统，其中所述内部空间的内径为1μm至500μm。

实施方案39.如实施方案[00360]或实施方案[00361]所述的系统，其中所述聚合物基体壁的厚度为至少1μm(微米)。

实施方案40.如实施方案[00362]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体壁是水凝胶壁。

实施方案41.如实施方案1至[00363]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体是可降解的。

实施方案42.如实施方案[00364]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体的所述降解是“根据需要”的。

实施方案43.如实施方案[00364]或实施方案[00365]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体可通过以下中的至少一种降解：(i)使所述至少一个聚合物基体与切割试剂接触；(ii)将所述至少一个聚合物基体加热至至少90℃；或(iii)将所述至少一个聚合物基体暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，所述可光裂解交联剂交联所述至少一个聚合物基体的所述聚合物。

实施方案44.如实施方案[00366]所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体包含水凝胶，并且其中所述切割试剂降解所述水凝胶。

实施方案45.如实施方案[00366]所述的系统，其中所述切割试剂包括还原剂、氧化剂、酶、基于pH的切割试剂或其组合。

实施方案46.如实施方案[00366]所述的系统，其中所述切割试剂包括二硫苏糖醇(DTT)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三(3-羟丙基)膦(THP)或其组合。

实施方案47.如实施方案1至[00369]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体允许试剂通过。

实施方案48.如实施方案1至[00370]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体包括孔隙，其中所述孔隙的平均大小使用化学试剂、通过施加热、施加电、施加光或其组合来调节。

实施方案49.如实施方案[00370]或实施方案[00371]所述的系统，其中所述试剂包括酶、化学品、寡核苷酸或大小小于50个碱基对的引物中的至少一种。

实施方案50.如实施方案[00370]至[00372]中任一项所述的系统，其中所述试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、细胞培养基或二价阳离子。

实施方案51.如实施方案1至[00373]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过所述至少一个聚合物基体，但太小以致于不允许DNA或RNA横穿所述孔隙。

实施方案52.如实施方案1至[00374]中任一项所述的系统，其中所述至少一个聚合物基体包含水凝胶，并且其中所述水凝胶包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质烷、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。

实施方案53.如实施方案[00375]所述的系统，其中所述水凝胶包含可酶促降解的水凝胶、PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。

实施方案54.如实施方案[00328]至[00376]中任一项所述的系统，其中所述第一表面、所述第二表面或两者包含一个或多个条形码。

实施方案55.如实施方案[00377]所述的系统，其中所述一个或多个条形码包含鉴定所述一个或多个生物组分的来源的识别符。

实施方案56.如实施方案[00378]所述的系统，其中所述一个或多个条形码包含寡核苷酸。

实施方案57.如实施方案[00378]所述的系统，其中所述来源包括从中收集所述一个或多个生物组分的试样。

实施方案58.如实施方案[00378]所述的系统，其中所述来源包括从中收集所述一个或多个生物组分的生理学或解剖学来源。

实施方案59.如实施方案[00381]所述的系统，其中所述解剖学来源包括对象的器官。

实施方案60.如实施方案[00382]所述的系统，其中所述对象是人。

实施方案61.如实施方案[00377]至[00383]中任一项所述的系统，其中所述一个或多个条形码被配置成结合所述一个或多个生物组分或通过所述一个或多个生物组分得到的分子。

实施方案62.如实施方案[00328]至[00384]中任一项所述的系统，其中所述第一表面、所述第二表面或两者包含被配置成结合所述一个或多个生物组分的一种或多种化合物。

实施方案63.如实施方案[00328]至[00385]中任一项所述的系统，其中所述第一表面、所述第二表面或两者用表面聚合物官能化。

实施方案64.如实施方案[00386]所述的系统，其中所述表面聚合物用寡核苷酸官能化。

实施方案65.如实施方案[00386]所述的系统，其中所述表面聚合物用抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。

实施方案66.如实施方案1至[00388]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。

实施方案67.如实施方案[00386]所述的系统，其中所述表面聚合物包括聚乙二醇(PEG)、硅烷聚合物、吡啶甲醛(PCA)、丙烯酰胺、琼脂糖或其组合。

实施方案68.如实施方案1至[00390]中任一项所述的系统，其还包括用于鉴定所述生物组分中的所述一个或多个、所述一个或多个条形码或其组合的检测器。

实施方案69.如实施方案[00391]所述的系统，其中所述检测器包括相机(荧光相机)。

实施方案70.如实施方案1至[00392]中任一项所述的系统，其还包括固持所述射流装置的载物台。

实施方案71.如实施方案1至[00393]中任一项所述的系统，其还包括用于获得测序数据的测序装置。

实施方案72.如实施方案[00394]所述的系统，其中所述测序数据使用下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出生成。

实施方案73.如实施方案1至72中任一项所述的系统，其还包括空间能量调制元件，以选择性地向所述射流装置供应所述能量。

实施方案74.如实施方案[00396]所述的系统，其中所述空间能量调制元件使用鉴定所述至少一个生物组分的所述位置的所述检测器生成。

实施方案75.如实施方案[00396]或实施方案[00397]所述的系统，其中所述空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。

实施方案76.如实施方案[00396]或实施方案[00397]所述的系统，其中所述空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

实施方案77.一种分析生物组分的方法，所述方法包括：(a)将一个或多个生物组分添至射流装置中；(b)将所述一个或多个生物组分的第一部分相邻于所述射流装置的第一表面或第二表面设置；以及(c)相邻于所述第一表面或所述第二表面的第一部分形成一个或多个聚合物基体，以将所述一个或多个生物组分中的至少一个定位于所述第一部分。

实施方案78.如实施方案[00400]所述的方法，其还包括：(a)搅拌所述射流装置内的所述一个或多个生物组分；(b)将所述一个或多个生物组分的第二部分相邻于所述射流装置的所述第一表面或所述第二表面设置；以及(c)相邻于所述第一表面或所述第二表面的第二部分形成一个或多个聚合物基体，以固定所述第二部分的所述一个或多个生物组分中的至少一个。

实施方案79.如实施方案[00400]或实施方案[00401]所述的方法，其还包括鉴定所述一个或多个生物组分中的至少一个的位置，使得至少一个能量源向所述射流装置供应能量，以在所述鉴定的位置上或相邻于它形成所述一个或多个聚合物基体。

实施方案80.一种分析生物组分的方法，其包括：(a)将所述生物组分添至射流装置中；(b)将所述生物组分联接至设置在所述射流装置的第一表面或第二表面上的一个或多个捕获元件以产生联接的生物组分；以及(c)在所述联接的生物组分上或相邻于它形成聚合物基体。

实施方案81.如实施方案[00403]所述的方法，其还包括将一种或多种聚合物前体添至所述射流装置中。

实施方案82.如实施方案[00403]或实施方案[00404]所述的方法，其中形成所述聚合物基体包括向所述射流装置供应能量以形成所述聚合物基体。

实施方案83.如实施方案[00405]所述的方法，其中所述能量被选择性地供应至所述射流装置的一个或多个部分。

实施方案84.如实施方案[00403]至[00406]中任一项所述的方法，其还包括空间能量调制元件，以选择性地向所述射流装置供应所述能量。

实施方案85.如实施方案[00407]所述的方法，其中所述空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。

实施方案86.如实施方案[00407]所述的方法，其中所述空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

实施方案87.如实施方案[00405]至[00409]中任一项所述的方法，其中所述能量经由光能量源、热能量源、电化学能量源或电磁能量源供应。

实施方案88.如实施方案[00405]至[00410]中任一项所述的方法，其中所述聚合物基体联接至所述第一表面或所述第二表面。

实施方案89.如实施方案[00405]至[00411]中任一项所述的方法，其中所述能量在所述联接的生物组分的一部分周围形成所述聚合物基体。

实施方案90.如实施方案[00403]至[00412]中任一项所述的方法，其中所述生物组分的至少一部分被所述聚合物基体包封。

实施方案91.如实施方案[00413]所述的方法，其中所述生物组分的全部被所述聚合物基体包封。

实施方案92.如实施方案[00403]至[00414]中任一项所述的方法，其还包括将第一生物组分联接至第一捕获元件以形成第一分析室以及将第二生物组分联接至第二捕获元件以形成第二分析室。

实施方案93.如实施方案[00415]所述的方法，其中所述第一分析室相邻于所述第二分析室。

实施方案94.如实施方案[00415]或实施方案[00416]所述的方法，其中所述第一分析室被设置成距离所述第二分析室5微米(μm)至1,000μm。

实施方案95.如实施方案[00415]至[00417]中任一项所述的方法，其还包括在所述第一分析室中分析所述第一生物组分以及在所述第二分析室中分析所述第二生物组分。

实施方案96.如实施方案[00415]至[00418]中任一项所述的方法，其还包括启动所述第一生物组分中的第一反应以及启动所述第二生物组分中的第二反应。

实施方案97.如实施方案[00419]所述的方法，其中所述第一反应和所述第二反应不同。

实施方案98.如实施方案[00415]至[00420]中任一项所述的方法，其还包括启动所述第一生物组分中的第三反应以及启动所述第二生物组分中的第四反应。

实施方案99.如实施方案[00421]所述的方法，其中所述第三反应和所述第四反应不同。

实施方案100.如实施方案[00403]至[00422]中任一项所述的方法，其还包括获得所述联接的生物组分的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组。

实施方案101.如实施方案[00423]所述的方法，其中所述蛋白质组包含分泌蛋白、表面蛋白或其组合。

实施方案102.如实施方案[00423]所述的方法，其中所述转录组是基本上全长转录组。

实施方案103.如实施方案[00423]所述的方法，其中所述转录组是全长转录组。

实施方案104.如实施方案[00403]至[00426]中任一项所述的方法，其还包括对所述生物组分的至少一个核酸进行测序。

实施方案105.如实施方案[00427]所述的方法，其中所述测序不包括测序文库的扩增。

实施方案106.如实施方案[00428]所述的方法，其中来自所述生物组分的所述核酸文库在同一室内进行测序。

实施方案107.如实施方案[00403]至[00428]中任一项所述的方法，其还包括将条形码联接至所述生物组分或通过所述生物组分产生的分子。

实施方案108.如实施方案[00403]至[00430]中任一项所述的方法，其还包括将所述生物组分或所述联接的生物组分暴露于分析物。

实施方案109.如实施方案[00431]所述的方法，其中所述生物组分包括一种或多种微生物，并且其中所述分析物包括抗微生物剂或微生物生长促进剂。

实施方案110.如实施方案[00432]所述的方法，其还包括筛选所述一种或多种微生物对所述抗微生物剂的易感性。

实施方案111.如实施方案[00431]所述的方法，其中所述分析物包括药剂。

实施方案112.如实施方案[00434]所述的方法，其还包括筛选所述药剂对所述生物组分的影响。

实施方案113.如实施方案[00403]至[00431]中任一项所述的方法，其中所述方法还包括筛选所述生物组分的靶分子的产生。

实施方案114.如实施方案[00436]所述的方法，其中所述靶分子包括抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素或适体中的至少一种。

实施方案115.如实施方案[00403]至[00437]中任一项所述的方法，其还包括在所述生物组分周围形成所述聚合物基体，使得所述生物组分设置在通过所述聚合物基体形成的结构内。

实施方案116.如实施方案[00403]至[00438]中任一项所述的方法，其还包括分析所述第一分析室或所述第二分析室中的局部参数，其中所述第一分析室中的所述局部参数的水平不同于所述第二分析室中的所述局部参数的水平。

实施方案117.如实施方案[00439]所述的方法，其中所述局部参数包括pH、氧气浓度或CO₂浓度。

实施方案118.如实施方案[00403]至[00440]中任一项所述的方法，其中所述一个或多个捕获元件包括聚合物基体。

实施方案119.如实施方案[00441]所述的方法，其中所述聚合物基体包含水凝胶。

实施方案120.一种获得生物组分的转录组的方法，所述方法包括：(a)在所述生物组分上或相邻于它形成聚合物基体，以形成分析室；以及(b)在所述分析室中进行一种或多种反应以获得所述生物组分的所述转录组，其中在进行所述一种或多种反应期间所述生物组分保留在所述分析室中。

实施方案121.如实施方案[00443]所述的方法，其还包括将所述生物组分联接至设置在射流装置中的捕获元件以产生联接的生物组分。

实施方案122.如实施方案[00443]或实施方案[00444]所述的方法，其还包括向所述射流装置提供来自能量源的能量以形成所述聚合物基体。

实施方案123.如实施方案[00445]所述的方法，其中所述能量使用空间能量调制元件选择性地提供。

实施方案124.如实施方案[00446]所述的方法，其中所述空间能量调制元件基于所述生物组分的定位而生成。

实施方案125.如实施方案[00446]或实施方案[00447]所述的方法，其中所述空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案、虚拟电极分布图案、光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

实施方案126.如实施方案[00443]至[00448]中任一项所述的方法，其中所述生物组分包括RNA。

实施方案127.如实施方案[00443]至[00449]中任一项所述的方法，其中所述RNA为50个碱基至100kb(千碱基碱基)。

实施方案128.如实施方案[00443]至[00450]中任一项所述的方法，其中所述聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过所述聚合物基体，但太小以致于不允许所述RNA横穿所述孔隙。

实施方案129.如实施方案[00443]至[00451]中任一项所述的方法，其中所述一种或多种反应包括RNA测序。

实施方案130.一种分析两个或更多个生物组分的方法，所述方法包括：(a)将第一生物组分和第二生物组分添至射流装置中；(b)在所述第一生物组分上或相邻于它形成聚合物基体以形成第一分析室，以及在所述第二生物组分上或相邻于它形成聚合物基体以形成第二分析室，其中所述第一分析室相邻于所述射流装置中的所述第二分析室；以及(c)分析所述第一生物组分和所述第二生物组分的一个或多个特质。

实施方案131.如实施方案[00453]所述的方法，其中所述一个或多个特质包括第一特质和第二特质，并且其中(c)包括在所述第一分析室中分析所述第一生物组分的所述第一特质和所述第二特质。

实施方案132.如实施方案[00453]或实施方案[00454]所述的方法，其中在对所述第一特质和所述第二特质中的每一个的分析之间，所述第一生物组分保留在所述第一分析室中。

实施方案133.如实施方案[00453]至[00455]中任一项所述的方法，其中所述一个或多个特质包括对分析物的应答、对药剂的应答、对抗微生物剂的应答、靶化合物的产生、靶分子的产生、核酸的产生或蛋白质的产生。

实施方案134.如实施方案[00453]至[00456]中任一项所述的方法，其中所述第一生物组分与所述第二生物组分生物学连通。

实施方案135.如实施方案[00457]所述的方法，其中所述生物学连通在所述第一生物组分中或在所述第二生物组分中生成生物学应答。

实施方案136.如实施方案[00457]所述的方法，其中所述生物学连通包括通过所述第一生物组分或通过所述第二生物组分生成的分子，包括蛋白质、核酸、细胞因子、趋化因子或其组合。

实施方案137.一种用于鉴定核酸分子的方法，其包括：提供包含所述核酸分子的聚合物基体，以及在不存在核酸扩增的情况下检测所述核酸分子。

实施方案138.如实施方案[00460]所述的方法，其中所述核酸分子是脱氧核糖核酸(DNA)分子。

实施方案139.如实施方案[00460]或实施方案[00461]所述的方法，其中所述聚合物基体形成定位所述核酸的室。

实施方案140.如实施方案[00460]至[00462]中任一项所述的方法，其中所述室根据需要而形成。

实施方案141.如实施方案[00460]至[00463]中任一项所述的方法，其中所述聚合物基体根据需要而降解。

实施方案142.如实施方案[00461]至[00464]中任一项所述的方法，其中所述DNA是100个碱基对或更大。

实施方案143.如实施方案[00460]所述的方法，其中所述核酸是核糖核酸分子(RNA)。

实施方案144.如实施方案[00466]所述的方法，其中所述RNA是50个核苷酸或更大。

实施方案145.如实施方案[00460]至[00467]中任一项所述的方法，其还包括在所述室内从所述生物组分生成核酸文库。

实施方案146.如实施方案[00468]所述的方法，其中在所述室内对所述核酸文库进行测序。

实施方案147.一种用于处理生物组分的方法，其包括在不存在核酸扩增的情况下确定基因组序列、转录组、蛋白质组或表观基因组，其中所述处理在单个微射流装置中进行。

实施方案148.如实施方案[00470]所述的方法，其中所述细胞至少部分地在聚合物基体内。

实施方案149.如实施方案[00470]或实施方案[00471]所述的方法，其中所述聚合物基体根据需要而降解。

实施方案150.如实施方案[00470]至[00472]中任一项所述的方法，其还包括测定所述细胞中的甲基化。

实施方案151.一种方法，其包括鉴定多个细胞的多个核酸分子而不将所述多个核酸分子中的单个核酸分子条形码化，其中提取所述多个核酸分子以及鉴定在单个微射流装置中进行。

实施方案152.如实施方案[00474]所述的方法，其中所述鉴定包括测序。

实施方案153.如实施方案[00474]或[00475]所述的方法，其还包括在所述多个细胞中的单个细胞上或相邻于它们形成聚合物基体，使得所述单个细胞彼此分开。

实施方案154.如实施方案[00476]所述的方法，其还包括提取所述单个细胞的所述单个核酸分子。

实施方案155.如实施方案[00477]所述的方法，其中所述测序包括对所述聚合物基体内的所述单个核酸分子进行测序。

实施方案156.如实施方案[00475]所述的方法，其中所述测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

实施方案157.一种方法，其包括：(a)在多个基体内提供多个核酸分子，其中所述多个核酸分子中的单个核酸分子来自不同细胞；以及(b)在所述多个核酸分子在所述多个基体内的同时对所述多个核酸分子进行测序。

实施方案158.如实施方案[00480]所述的方法，其中所述多个基体设置在射流装置中。

实施方案159.如实施方案[00480]或实施方案[00481]所述的方法，其中所述多个基体包含多个细胞，并且其中所述多个细胞包含所述多个核酸分子。

实施方案160.如实施方案[00480]所述的方法，其中所述测序包括下一代测序、短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边原位杂交边测序或光学读出。

实施方案161.一种分析生物组分的方法，所述方法包括：(a)将一个或多个生物组分添至射流装置中；(b)将所述一个或多个生物组分的第一部分相邻于所述射流装置的第一表面或第二表面设置；以及(c)相邻于所述第一表面的第一部分形成一个或多个聚合物基体，以将所述一个或多个生物组分中的至少一个定位于所述第一部分。

实施方案162.如实施方案[00484]所述的方法，其还包括：(a)搅拌所述射流装置内的所述一个或多个生物组分；(b)将所述一个或多个生物组分的第二部分相邻于所述射流装置的所述第一表面设置；以及(c)相邻于所述第一表面的第二部分形成一个或多个聚合物基体，以固定所述第二部分的所述一个或多个生物组分中的至少一个。

实施方案163.如实施方案[00484]或实施方案[00485]所述的方法，其还包括鉴定所述一个或多个生物组分中的至少一个的位置，使得至少一个能量源向所述射流装置供应能量，以在所述鉴定的位置上或相邻于它形成所述一个或多个聚合物基体。

实施方案164.一种系统，其包括：射流装置，所述射流装置包括：流动通道；相邻于所述流动通道设置的分析通道，其中至少一个流动抑制元件设置在所述流动通道内以抑制生物组分的流动；和设置在所述流动通道与所述分析通道之间的层，其中所述层包括相邻于所述至少一个流动抑制元件设置的至少一个可密封开孔，并且其中所述至少一个可密封开孔被配置成允许所述生物组分通过；以及与所述射流装置连通的至少一个能量源，其中所述至少一个能量源被配置成在所述分析通道内形成聚合物基体。

实施方案165.如实施方案[00487]所述的系统，其中所述流动通道的一部分基本上平行于所述分析通道的一部分。

实施方案166.如实施方案[00487]或实施方案[00488]所述的系统，其中所述至少一个可密封开孔被配置成从密封状态转变至敞开状态。

实施方案167.如实施方案[00489]所述的系统，其中所述生物组分通过所述至少一个可密封开孔在所述密封状态下被抑制，并且其中所述生物组分通过所述至少一个可密封开孔在所述密封状态下被抑制。

实施方案168.如实施方案[00489]或实施方案[00490]所述的系统，其中当所述至少一个可密封开孔处于所述密封状态时，所述至少一个可密封开孔用琼脂糖凝胶、温度溶解性聚合物、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)聚合物、蜡化合物或藻酸盐中的至少一种密封。

实施方案169.如实施方案[00487]至[00491]中任一项所述的系统，其中所述流动通道包括与所述层的流动通道表面相对设置的表面，并且其中所述至少一个抑制元件中的至少一个从所述表面向所述流动通道表面延伸，使得所述生物组分在所述流动通道中的流动被所述至少一个抑制元件抑制。

实施方案170.如实施方案[00487]至[00492]中任一项所述的系统，其中所述分析通道包括与所述层的所述分析通道表面相对设置的表面。

实施方案171.如实施方案[00487]至[00493]中任一项所述的系统，其中所述流动通道可拆卸地联接至所述分析通道。

实施方案172.如实施方案[00487]至[00494]中任一项所述的系统，其中所述分析通道的所述表面包含一个或多个条形码。

实施方案173.如实施方案[00495]所述的系统，其中所述一个或多个条形码包含寡核苷酸。

实施方案174.如实施方案[00492]至173中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体联接至所述分析通道的所述表面或所述层的所述分析通道表面中的至少一个。

实施方案175.如实施方案[00492]至[00497]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体从所述分析通道的所述表面向所述层的所述分析通道表面延伸，使得所述聚合物基体围绕所述生物组分的至少一部分。

实施方案176.如实施方案[00487]至[00498]中任一项所述的系统，其中所述至少一个能量源处于与所述射流装置光学连通、电化学连通、电磁连通、热连通或微波连通中的至少一种。

实施方案177.如实施方案[00487]至[00499]中任一项所述的系统，其中所述至少一个能量源包括光生成装置、热生成装置、电化学生成装置、电极或微波装置。

实施方案178.如实施方案[00487]至[00500]中任一项所述的系统，其中所述生物组分包括多个生物组分。

实施方案179.如实施方案[00487]至[00501]中任一项所述的系统，其中所述射流装置是微射流装置或纳射流装置。

实施方案180.如实施方案[00487]至179中任一项所述的系统，其中所述射流装置包括测序流通池。

实施方案181.如实施方案[00487]至180中任一项所述的系统，其中所述射流装置用于核酸测序。

实施方案182.如实施方案[00487]至[00504]中任一项所述的系统，其中所述生物组分包括细胞、核酸、微生物组、蛋白质、细胞组合、空间连接的生物组分或代谢物。

实施方案183.如实施方案[00505]所述的系统，其中所述细胞是动物细胞、植物细胞、真菌细胞、细菌细胞、肿瘤球状体或其组合。

实施方案184.如实施方案[00506]所述的系统，其中所述动物细胞是人类细胞。

实施方案185.如实施方案[00505]所述的系统，其中所述核酸是100个碱基对或更大的DNA或50个碱基对或更大的RNA。

实施方案186.如实施方案[00487]至[00508]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体包含水凝胶。

实施方案187.如实施方案[00487]至[00509]中任一项所述的系统，其中所述射流装置还包含一种或多种聚合物前体。

实施方案188.如实施方案[00510]中任一项所述的系统，其中所述一种或多种聚合物前体包括水凝胶前体。

实施方案189.如实施方案[00487]至[00511]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体包括宽度为至少1μm的聚合物基体壁。

实施方案190.如实施方案[00487]至[00512]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体抑制所述的生物组分通过。

实施方案191.如实施方案[00512]或实施方案[00513]所述的系统，其中所述聚合物基体壁是水凝胶壁。

实施方案192.如实施方案[00487]至[00514]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体是可降解的。

实施方案193.如实施方案[00515]所述的系统，其中所述聚合物基体的降解是“根据需要”的。

实施方案194.如实施方案[00515]或实施方案[00516]所述的系统，其中所述聚合物基体可通过以下中的至少一种降解：(i)使所述聚合物基体与切割试剂接触；(ii)将所述聚合物基体加热至至少90℃；或(iii)将所述聚合物基体暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，所述可光切割交联剂交联所述聚合物基体的所述聚合物。

实施方案195.如实施方案[00489]至实施方案[00517]中任一项所述的系统，其中所述可密封开孔通过以下中的至少一种转变为所述敞开状态：(i)使所述可密封开孔与切割试剂接触；(ii)将所述可密封开孔加热至至少90℃；或(iii)将所述可密封开孔暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，所述可光切割交联剂交联所述可密封开孔的所述聚合物。

实施方案196.如实施方案[00517]所述的系统，其中所述聚合物基体包含水凝胶，并且其中所述切割试剂被配置成降解所述聚合物基体。

实施方案197.如实施方案[00519]所述的系统，其中所述切割试剂包括还原剂、氧化剂、酶、基于pH的切割试剂或其组合。

实施方案198.如实施方案[00519]所述的系统，其中所述切割试剂包括二硫苏糖醇(DTT)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三(3-羟丙基)膦(THP)或其组合。

实施方案199.如实施方案[00487]至[00521]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体允许试剂通过。

实施方案200.如实施方案[00487]至[00522]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体包括孔隙，其中所述孔隙的大小通过改变所述一种或多种聚合物前体的组成、所述至少一个能量源或其组合来控制。

实施方案201.如实施方案[00522]所述的系统，其中所述试剂包括酶、化学品、寡核苷酸或大小小于50个碱基对的引物中的至少一种。

实施方案202.如实施方案[00522]至[00524]中任一项所述的系统，其中所述试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶、转座酶、连接酶、催化酶、三磷酸脱氧核苷酸、缓冲剂、细胞培养基或二价阳离子。

实施方案203.如实施方案[00487]至[00525]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体包括孔隙，其大小设定成允许试剂扩散通过所述基体，但太小以致于不允许DNA或RNA横穿所述孔隙。

实施方案204.如实施方案[00487]至[00526]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体包含水凝胶，并且其中所述水凝胶包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质烷、果胶、卡拉胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙胺、三烯丙胺、二乙烯砜、二甘醇二烯丙基醚、二丙烯酸乙二醇酯、聚二丙烯酸亚甲基二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯或其组合或混合物。

实施方案205.如实施方案[00527]所述的系统，其中所述水凝胶包含可酶促降解的水凝胶、PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N'-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。

实施方案206.如实施方案[00492]至[00528]中任一项所述的系统，其中所述表面包含一个或多个条形码。

实施方案207.如实施方案[00529]所述的系统，其中所述一个或多个条形码包含寡核苷酸。

实施方案208.如实施方案[00492]至207中任一项所述的系统，其中所述分析通道的所述表面包含被配置成结合所述生物组分的一种或多种化合物。

实施方案209.如实施方案[00492]至[00531]中任一项所述的系统，其中所述分析通道的所述表面用表面聚合物官能化。

实施方案210.如实施方案[00532]所述的系统，其中所述表面聚合物用寡核苷酸官能化。

实施方案211.如实施方案[00532]所述的系统，其中所述表面聚合物用抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。

实施方案212.如实施方案[00492]至[00532]中任一项所述的系统，其中所述聚合物基体的表面用寡核苷酸、抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素、适体或其任何组合官能化。

实施方案213.如实施方案[00532]所述的系统，其中所述表面聚合物包括聚乙二醇(PEG)、硅烷聚合物、吡啶甲醛(PCA)、丙烯酰胺、琼脂糖或其组合。

实施方案214.如实施方案[00529]至[00536]中任一项所述的系统，其还包括用于鉴定所述生物组分中的所述一个或多个、所述一个或多个条形码或其组合的检测器。

实施方案215.如实施方案[00537]所述的系统，其中所述检测器包括相机。

实施方案216.如实施方案[00487]至[00538]中任一项所述的系统，其还包括固持所述射流装置的载物台。

实施方案217.如实施方案[00487]至[00539]中任一项所述的系统，其还包括用于获得测序数据的测序装置。

实施方案218.如实施方案[00487]至[00540]中任一项所述的系统，其还包括空间能量调制元件，以选择性地向所述射流装置供应所述能量。

实施方案219.如实施方案[00541]所述的系统，其中所述空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案、虚拟电极分布图案。

实施方案220.如实施方案[00541]所述的系统，其中所述空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

实施方案221.一种分析生物组分的方法，所述方法包括：(a)将所述生物组分添至射流装置的流动通道中；(b)抑制相邻于抑制元件的所述生物组分的流动，其中可密封开孔相邻于所述抑制元件设置；(c)将所述生物组分从所述流动通道向所述射流装置的分析通道设置；以及(d)在所述分析通道中的所述生物组分上或相邻于它形成聚合物基体。

实施方案222.如实施方案[00544]所述的方法，其中在(c)中的所述设置之前，使用以下中的至少一种降解所述可密封开孔：(i)使所述可密封开孔与切割试剂接触；(ii)将所述可密封开孔加热至至少90℃；或(iii)将所述可密封开孔暴露于切割可光切割交联剂的一定波长的光，所述可光切割交联剂交联所述可密封开孔的所述聚合物。

实施方案223.如实施方案[00544]或实施方案[00545]所述的方法，其还包括将一种或多种聚合物前体添至所述射流装置中。

实施方案224.如实施方案[00544]至[00546]中任一项所述的方法，其中形成所述聚合物基体包括向所述射流装置供应能量以形成所述聚合物基体。

实施方案225.如实施方案[00547]所述的方法，其中所述能量被选择性地供应至所述射流装置的一个或多个部分。

实施方案226.如实施方案[00544]至[00548]中任一项所述的方法，其还包括激活空间能量调制元件，以选择性地向所述射流装置供应所述能量。

实施方案227.如实施方案[00549]所述的方法，其中所述空间能量调制元件包括物理光掩模、虚拟光掩模、物理电极分布图案或虚拟电极分布图案。

实施方案228.如实施方案[00549]所述的方法，其中所述空间能量调制元件包括光刻掩模或数字微镜装置(DMD)掩模。

实施方案229.如实施方案[00547]至[00551]中任一项所述的方法，其中所述能量经由光能量源、热能量源、电化学能量源或电磁能量源供应。

实施方案230.如实施方案[00547]至[00552]中任一项所述的方法，其中所述聚合物基体联接至所述分析通道的表面。

实施方案231.如实施方案[00547]至[00552]中任一项所述的方法，其中所述能量在所述联接的生物组分的一部分周围形成所述聚合物基体。

实施方案232.如实施方案[00544]至[00554]中任一项所述的方法，其中所述生物组分的至少一部分被所述聚合物基体包封。

实施方案233.如实施方案[00555]所述的方法，其中所述生物组分的全部被所述聚合物基体包封。

实施方案234.如实施方案[00544]至[00556]中任一项所述的方法，其还包括包封第一生物组分以形成第一分析室以及包封第二生物组分以形成第二分析室。

实施方案235.如实施方案[00557]所述的方法，其中所述第一分析室相邻于所述第二分析室。

实施方案236.如实施方案[00557]或实施方案[00558]所述的方法，其中所述第一分析室被设置成距离所述第二分析室5微米(μm)至1,000μm。

实施方案237.如实施方案[00557]至[00559]中任一项所述的方法，其还包括在所述第一分析室中分析所述第一生物组分以及在所述第二分析室中分析所述第二生物组分。

实施方案238.如实施方案[00557]至[00560]中任一项所述的方法，其还包括启动所述第一生物组分中的第一反应以及启动所述第二生物组分中的第二反应。

实施方案239.如实施方案[00561]所述的方法，其中所述第一反应和所述第二反应不同。

实施方案240.如实施方案[00557]至[00562]中任一项所述的方法，其还包括启动所述第一生物组分中的第三反应以及启动所述第二生物组分中的第四反应。

实施方案241.如实施方案[00563]所述的方法，其中所述第三反应和所述第四反应不同。

实施方案242.如实施方案[00544]至[00564]中任一项所述的方法，其还包括获得所述生物组分的基因组、转录组、蛋白质组、表观基因组、甲基化组、分泌组或代谢组。

实施方案243.如实施方案[00565]所述的方法，其中所述转录组是基本上全长转录组。

实施方案244.如实施方案[00565]所述的方法，其中所述转录组是全长转录组。

实施方案245.如实施方案[00544]至[00567]中任一项所述的方法，其还包括对所述生物组分进行测序。

实施方案246.如实施方案[00568]所述的方法，其中所述测序不包括测序文库的扩增。

实施方案247.如实施方案[00544]至[00569]中任一项所述的方法，其还包括将条形码配置成联接至所述生物组分或通过所述生物组分产生的分子。

实施方案248.如实施方案[00544]至[00570]中任一项所述的方法，其还包括将所述生物组分或所述第一生物组分暴露于分析物。

实施方案249.如实施方案[00571]所述的方法，其中所述生物组分包括一种或多种微生物，并且其中所述分析物包括抗微生物剂、微生物生长促进剂或其组合。

实施方案250.如实施方案[00572]所述的方法，其还包括筛选所述一种或多种微生物对所述抗微生物剂的易感性。

实施方案251.如实施方案[00571]所述的方法，其中所述分析物包括药剂。

实施方案252.如实施方案[00574]所述的方法，其还包括筛选所述药剂对所述生物组分的影响。

实施方案253.如实施方案[00544]至[00571]中任一项所述的方法，其中所述方法还包括筛选所述生物组分的靶分子的产生。

实施方案254.如实施方案[00576]所述的方法，其中所述靶分子包括抗体、细胞因子、趋化因子、蛋白质、抗体衍生物、抗体片段、碳水化合物、毒素或适体中的至少一种。

实施方案255.如实施方案[00544]至[00577]中任一项所述的方法，其还包括在所述生物组分周围形成所述聚合物基体，使得所述生物组分设置在通过所述聚合物基体形成的结构内。

实施方案256.如实施方案[00544]至[00578]中任一项所述的方法，其还包括分析所述第一分析室或所述第二分析室中的局部参数，其中所述第一分析室中的所述局部参数的水平不同于所述第二分析室中的所述局部参数的水平。

实施方案257.如实施方案[00579]所述的方法，其中所述局部参数包括pH、氧气浓度或CO₂浓度。

实施例

以下说明性实施例代表本文所述的装置和方法的实施方案，并且不意味着以任何方式进行限制。

实施例1：以外部测序的mRNA 3'基因表达工作流程

此实施例展示使用包含如本文所述的水凝胶的射流装置的mRNA 3'基因表达工作流程。图13A-图13C示出工作流程的各个步骤。图13A显示加载细胞和处理细胞以提取mRNA的过程。步骤1300显示提供至射流装置中的细胞。可以使用如本文所述的捕获元件或捕集器1303来捕集细胞1302，使得细胞1302被包含或固定在射流装置(1310)的通道1304的表面1311上的定位处。捕集可以在表面1312上进行。相邻于细胞生成聚合物基体1321、1322以形成区室，以定位细胞及其部分和/或产物(1320)。试剂流动至通道中并且流动至聚合物基体区室中，在其中聚合物基体是多孔的并且允许试剂转移。提供试剂以裂解细胞，以便从细胞中提取遗传物质(步骤1330)。

图13B显示在聚合物基体从细胞中提取的mRNA分子1339，如本文所述。使用包含各种部分的捕获元件捕获mRNA 1339。在此非限制性实施例中，步骤1340中所示的捕获元件包含寡聚物1341、独特的分子标识符(UMI)1342、条形码(BC)1343和测序引物1344、1345。寡聚物1341可以包含多个胸腺嘧啶碱基(例如，30个胸腺嘧啶碱基)以结合mRNA的多聚A尾。使用UMI 1342以在下游扩增步骤期间维持捕获的mRNA的独特性。使用BC 1343将mRNA与提取出它的细胞相关联。此外，可以使用BC关联有关mRNA序列来源的其他信息，诸如获得细胞的样品。测序引物1344、1345可以包含R1和/或P7引物。

在捕获mRNA分子(步骤1340)之后，进行逆转录以将mRNA复制成cDNA，然后将UMI1342、BC 1343和测序引物1344、1345整合至cDNA(互补DNA)分子中(步骤1350)以生成条形码化的cDNA链，其携带关于例如细胞和/或提取出它的样品的信息。在步骤1360中，模板转换寡聚物(TSO)1361与在步骤1350中的逆转录期间添加的非模板C核苷酸1351杂交。然后将cDNA延伸并变性以形成单链DNA，如步骤1370所示。然后扩增文库(例如，经由PCR)(步骤1375)。然后将步骤1300至1375中产生的文库洗脱(步骤1380)并转移出射流装置并汇集在一起，如1390所示。通过片段化和衔接子连结(例如，通过标签化)处理洗脱的cDNA以添加测序衔接子，包括被设计成与用于测序的测序平台相互作用的特定序列以及样品索引(步骤1395)。聚合物基体可以在步骤1340、1350、1360、1370或1375之后解构。

实施例2：以内部测序的mRNA 3'基因表达工作流程

mRNA基因表达测定可以使用射流装置进行，所述射流装置用于从通过使用如本文所述形成的聚合物基体定位的细胞提取和捕获mRNA。图14A和图14B示出制备用于在射流装置中进行测序的文库的步骤的实例。将细胞提供至射流通道中，通过捕集和/或形成聚合物基体来定位细胞，并且类似于实施例1中图13A所提供的步骤1300、1310、1320、1330，通过细胞裂解提取mRNA。然后使用捕获元件1402捕获从细胞提取的mRNA 1401。在此非限制性实例中，步骤1400中所示的捕获元件1402包含寡聚物1403和测序引物1404、1405(例如，R1或P7引物)。寡聚物1403可以包含多个胸腺嘧啶碱基1403(例如，30个胸腺嘧啶碱基)以结合mRNA的多聚A尾1401。如本实施例中所示，不需要UMI或条形码，因为测序在射流装置上进行，而不是在外部测序装置上进行。空间信息(例如，聚合物基体的定位和捕获部位)将mRNA与生成mRNA的细胞相关联。在此过程中，测序读出共享同一定位，并且因此与提取出mRNA的细胞相关联。在捕获mRNA分子(步骤1400)之后，进行逆转录以将mRNA复制成cDNA(步骤1410)。在步骤1420中，模板转换寡聚物(TSO)1421与在步骤1410中的逆转录期间添加的非模板C核苷酸1415杂交。然后将cDNA延伸以形成双链DNA，如步骤1430所示。

图14B示出剩余的过程步骤。这包括标签化步骤或片段化和衔接子连结步骤，如步骤1440中所示。然后将cDNA的末端尾部杂交至适当的表面引物上(步骤1450)。杂交之后cDNA分子成簇(表面扩增)(步骤1460)。将成簇的cDNA分子线性化以生成单链分子(步骤1470)。然后在射流装置内部原位进行测序。此过程不需要扩增步骤，因为线性化的cDNA分子不从射流装置的表面洗脱并且发送至另一装置以进行测序，因此减少了DNA分子的损失。将cDNA分子与射流装置表面上的细胞的定位相关联可以消除使用任何条形码化或UMI来追踪测序产物/读出的来源。在此实施例中，测序可以是短读长测序、纳米孔测序、边合成边测序、边杂交边测序或通过收集任何光学读出进行测序。

实施例3：全基因组工作流程

图18示意性地示出之后进行外部测序的全基因组工作流程。将生物组分(例如，细胞)如本文所述提供至射流通道中，类似于如实施例1中所讨论的图13A中提供的步骤1300、1310、1320和1330，通过捕获和裂解生物组分，使用聚合物基体区室，提取全基因组物质(例如，DNA)。可以从生物组分提取DNA，如图18的步骤1801所示。在步骤1801中，可以生成双链DNA文库。步骤1801可以包括标签化和/或酶促片段化和衔接子连结。在步骤1801中，可以将从生物组分提取的DNA片段化成预先定义的大小的片段1811。步骤1801还可以包括将一个或多个衔接子1803/1804(例如，测序引物R2)插入至DNA片段的一个或两个末端。然后可以使用捕获元件，在射流装置的表面1802上捕获携带一个或多个衔接子序列的变性DNA片段1811(步骤1810)。捕获元件可以包含条形码化区域1813、测序引物1814、1815(例如，R1/R2或P5/P7引物)和捕获序列1812。然后可以将捕获的DNA加标签、延伸(步骤1820)和扩增(例如，经由PCR)(步骤1830)。捕获元件的条形码区域1813可以确保生物组分的基因组物质可以被独特地加标签并随后使用例如测序来鉴定。然后，可以将在步骤1830中制备的扩增DNA从表面洗脱出来并在步骤1840中转移出射流装置。可以将另外的引物或样品索引添加至洗脱的分子中以制备测序文库(步骤1850)。然后可以使用与本文所述的射流装置不同或分开的装置对洗脱的基因组物质进行测序。在一些情况下，可以在本文所述的射流装置中和/或使用它对基因组物质进行测序，其中可以消除基因组物质的洗脱和条形码化的步骤。可以在步骤1810、1820或1830中的任一个之后溶解水凝胶。

实施例4：多组学工作流程

图19示出用于对包含生物组分的样品进行多组学分析的工作流程的实例。在一些情况下，生物组分可以包括细胞。细胞可以是动物细胞(例如，人类细胞)、植物细胞、真菌细胞、细菌细胞或能够产生蛋白质的任何其他类型的细胞。在步骤1901中，可以收集生物组分以将其添至或提供至射流装置。在一些实施方案中，捕获步骤1902可以使用如捕获元件，本文所述，来捕获生物组分和/或将其联接至设置在射流装置内的通道的表面。捕获元件可以包含官能团、纤连蛋白、RGD肽、抗体或如本文所述的其他分子。捕获元件可以能够捕获或联接生物组分或怀疑的生物组分。在包封步骤1903中，可以相邻于生物组分形成聚合物基体。在一些实施方案中，生物组分可以被聚合物基体(例如，水凝胶)或其一部分完全包封。在另一实施方案中，生物组分被一定图案的水凝胶或其一部分以及射流装置或通道的一个或多个表面包封。聚合物基体(例如，水凝胶)可以是多孔的并且允许试剂转移。

试剂可以包括细胞孵育溶液。试剂可以被提供至通道中和聚合物基体区室中。细胞孵育试剂可以促进生物组分生长和/或产生和分泌分泌组。在一些实施方案中，包含从生物组分产生和分泌的抗体的分泌组可以定位在聚合物基体内(步骤1904)。在步骤1905中，可以捕获通过生物组分产生和/或从生物组分分泌的蛋白质并加标签。分子条形码(例如，荧光标记的抗体)可用于将蛋白质加标签。在步骤1906中，可以裂解生物组分以从生物组分内释放遗传物质(例如，mRNA)，例如通过将裂解缓冲液添至聚合物基体区室中。在某些实施方案中，聚合物基体的平均孔径可以容许或可以被诱导以容许试剂流动至聚合物基体区室中。在步骤1907中，从生物组分释放的遗传物质可以被通道表面上的捕获剂捕获。然后可以拆解水凝胶以允许进一步的化学处理(步骤1908)。例如，捕获的核酸可以包含核糖核酸(例如，mRNA)。可以进行逆转录以生成互补DNA(cDNA)并且可以在步骤1909中延伸cDNA。在步骤1910中，可以进行模板转换以向cDNA分子添加额外的引物。模板转换可以在进一步变性和延伸之前发生(步骤1911)。可以将所得核酸链标签化(步骤1912)。可以将蛋白质标签和cDNA分子扩增(步骤1913和1914)，然后顺序地或平行地(例如，同时地)从通道的表面洗脱。然后可以将基因组和蛋白质组物质汇集(步骤1915)并进一步处理。进一步处理可以包括核酸扩增、添加更多引物、基因测序和/或蛋白质分析过程。在一些实施方案中，在对文库进行测序之前，可以将包含测序引物(例如，P5/P7引物)和样品索引的额外引物添加至通过本文所述的方法生成的核酸文库。

实施例5：使用离散捕获模式的单细胞检测

可以首先用钙黄绿素AM染料将Jurkat细胞(人T淋巴细胞的永生化系)染色以用于荧光成像。可以将细胞与含有水凝胶单体、交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物混合。可以滴定单细胞悬浮液和水凝胶前体混合物的比率，直到获得设计的细胞密度(例如，约30个细胞/ul)。将单细胞水凝胶前体混合物加载至微射流通道之后，细胞将沉降至微射流通道的底部表面。然后可以使用显微镜对细胞进行成像。可以处理图像以鉴定图像中所有细胞的定位。可以生成虚拟掩模，使得每个细胞被包封在大约外径180um并且壁宽度30um的圆环内部。然后可以使用DMD投影仪和10x放大倍率显微镜物镜来投射虚拟掩模。与虚拟掩模对应的UV光图案可以投射6秒，并且可以得到如图25A所示的水凝胶结构。在将水凝胶图案化之后，可以用细胞相容缓冲液洗掉过量单体和光引发剂。

实施例6：使用连续捕获模式的单细胞检测

将Jurkat细胞与含有水凝胶单体、交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物混合。滴定单细胞悬浮液和水凝胶前体混合物的比率，直到获得设计的细胞密度(例如，约30个细胞/ul)。将单细胞水凝胶前体混合物加载至微射流通道之后，细胞将沉降至微射流通道的底部表面。在使用明场成像鉴定细胞之后，鉴定细胞的中心，并且使用Voronoi算法生成虚拟掩模，得到非圆形水凝胶基体结构(例如，特定的CellCage^TM结构)，其中单个壁将比指定距离阈值近的两个相邻细胞分开。图25B显示使用明场成像使用4x显微镜物镜鉴定的细胞、基于细胞的定位计算得到的Voronoi掩模以及使用Voronoi掩模生成的围绕细胞的水凝胶结构。

实施例7：单细胞检测和保留

图26A示出荧光钙黄绿素AM染色的细胞和非荧光细胞的混合物中荧光细胞的选择性保留。哺乳动物细胞的混合物可以包括钙黄绿素AM染色和未染色的细胞，并且可以在细胞相容缓冲液中轻轻搅拌以避免细胞聚集。可以将单细胞悬浮液添加至在细胞相容缓冲液条件的情况下含有单体、可切割交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物中。滴定单细胞悬浮液和水凝胶前体混合物的比率，直到得到设计的细胞密度(例如，约30个细胞/ul)。将单细胞水凝胶前体混合物加载至微射流通道之后，细胞沉降至底部表面。可以使用明场和荧光模式对细胞进行成像，并且使用图像处理来鉴定它们的定位。可以生成虚拟掩模以仅包封荧光细胞。可以将具有特定图案的UV光施加至通道以交联光路内的水凝胶。如图26A所示，可以在荧光细胞周围形成环形水凝胶。在将水凝胶图案化之后，可以用细胞相容缓冲液洗掉过量单体、光引发剂和非捕获细胞(非荧光)。仅保留荧光单细胞，并且所述细胞将准备好进行各种测定和细胞mRNA/DNA/蛋白质含量分析。

图26B示出感兴趣的细胞的选择性保留以及不需要的细胞的去除。在进行各种细胞测定之后，在第一轮包封之后，可以通过在先前形成的可切割水凝胶基体周围使用不可切割凝胶制成同心环水凝胶结构来保留感兴趣的细胞。可以将含有单体、不可切割交联剂和光引发剂的不可切割水凝胶前体混合物加载至含有水凝胶基体的微射流通道中。可以施加特定图案的UV光以在选定的水凝胶基体上形成不可切割水凝胶环。在洗掉不可切割水凝胶前体混合物之后，可以将水凝胶切割试剂加载至微射流通道。这将导致水凝胶基体熔化。没有被选定的细胞将不被区室化，而是将被洗掉。这将导致对感兴趣的细胞的细胞保留。

实施例8：单细胞转录组工作流程(Jurkat细胞)

可以在细胞相容缓冲液中轻轻搅拌Jurkat细胞(人T淋巴细胞的永生化系)，以避免聚集。然后可以将单细胞悬浮液添加至在细胞相容缓冲液条件的情况下含有单体、可切割交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物中。可以滴定单细胞悬浮液和水凝胶前体混合物的比率，直到获得设计的细胞密度。将单细胞水凝胶前体混合物加载至微射流通道之后，细胞沉降至底部表面。可以将特定图案的UV光施加至通道以交联光路内的水凝胶。如图27A所示，可以在每个单细胞周围形成环形水凝胶基体。在将水凝胶图案化之后，然后可以用细胞相容缓冲液洗掉过量单体和光引发剂。

流通池的顶部和/或底部表面可以涂覆由多聚T mRNA捕获寡聚物和表面扩增引物组成的寡聚物坪(lawn)。可以将由200mM Tris pH 7.5、20mM EDTA、2％sarcoyl、6％Ficoll组成的细胞裂解缓冲液添至通道中，并且在裂解之后，从细胞释放的mRNA分子可以利用mRNA多聚A尾杂交被顶部和底部表面上的多聚T捕获寡聚物捕获。水凝胶基体的水凝胶被设计成其孔径防止mRNA泄漏到水凝胶基体之外，所以所有mRNA分子都留在水凝胶基体内部，直到它们被多聚T捕获寡聚物完全捕获。然后将水凝胶切割试剂加载至通道中以溶解水凝胶，而不干扰与表面杂交的所有mRNA分子。捕获的mRNA被转化为DNA文库。可以将逆转录试剂(由在1x RT缓冲液中的Maxima H+逆转录酶组成)、模板转换寡核苷酸、SUPERase-InRNA酶抑制剂和dNTP加载至流通池中，以从被锚定在表面上的多聚T捕获寡聚物捕获的mRNA分子合成互补cDNA。然后合成第二链cDNA，之后使用Tn5转座酶进行标签化反应，以将cDNA片段化，并将扩增引物添至第二链cDNA分子的5'末端。仅保留对应于第一链合成的cDNA的锚定cDNA片段。在此步骤中，表面上所有捕获的mRNA分子将被转化为cDNA文库。此后，使用接近cDNA文库分子存在于表面上的表面扩增引物进行桥式扩增。然后使用边合成边测序方法对表面上的每个cDNA分子的所得簇进行测序，以解码区室内单细胞mRNA分子的序列。

图27A显示单细胞在每个水凝胶基体内部的在射流通道内部的水凝胶基体。图27B是显示序列与来自Jurkat细胞的mRNA分子对齐的所有DNA簇的定位的空间图。图中具有高密度映射DNA簇的区域与水凝胶基体的定位对齐，并且每个此类区域内的mRNA读长对应于从单细胞释放的mRNA。可以使用STAR比对器将来自测序的fastq文件映射到hg38基因组，并且绘制小区(tile)内每个对齐簇的x,y定位以生成空间图。每个水凝胶基体内的所有DNA簇都被分配了独特的条形码，与存在它的身份细胞对应。图27C和图27D的左图显示使用更高放大倍率的图像的，各自内部具有细胞的两个被加亮的水凝胶基体。图27C和图27D的右图显示映射至人mRNA的DNA序列的对应空间图。

实施例9：单细胞mRNA(Jurkat和小鼠)测序和分析

根据一些实施方案，图28A的数据集对应于使用从细胞培养物新鲜获得的人和小鼠细胞的混合物的单细胞mRNA测序。细胞可以用1x PBS-0.04％ BSA-1％ SUPERase-In洗涤。可以使用1x PBS-0.04％BSA_1％ SUPERase-In调整细胞浓度，以使每个细胞群具有相似的细胞计数，并且每个水凝胶基体具有单细胞。将人和小鼠细胞的等量混合物添加至水凝胶前体混合物中并包封，以实现每个水凝胶基体一个细胞。然后，可以使用由200mM TrispH7.5、20mM EDTA、2％sarcoyl和6％ Ficoll组成的细胞裂解缓冲液裂解细胞。随后，在cDNA合成和cDNA分子标签化之后，可以使用桥式扩增来扩增所得DNA文库，并且可以对DNA文库进行测序。

可以将来自测序数据的fastq文件映射至组合的人和小鼠基因组，并使用STAR比对器进行比对。可以提取独特地映射至人或小鼠基因组的读长，并且可以绘制小区内映射的读长的定位以获得读长定位的空间图。向对应于水凝胶基体的映射区域的高密度区域分配条形码。计算每个水凝胶基体内独特地映射至小鼠和人基因组的读长的数量并绘制在图28A所示的散点图中。散点图中的每个点对应于水凝胶基体条形码，并且显示独特地映射至人或小鼠基因组的读长的数量。大多数读长主要来自人或小鼠基因组，指示每个水凝胶基体内捕获单个细胞。图28B显示映射至人和小鼠mRNA的DNA序列的对应空间图。

实施例10：单细胞表面蛋白工作流程

冷冻的PBMC(外周血单核细胞)细胞可以是新鲜获得的或预先固定的，可以将它们在37℃水浴中轻轻解冻。细胞可以在RPMI培养基中进一步稀释，以洗掉二甲亚砜或任何其他溶剂。然后，可以洗涤PBMC并将其重悬于适当的缓冲液中。可以首先将PBMC在封闭溶液中孵育以减少非特异性结合，然后可以在管中用适当的抗体套装(panel)(每个抗体两侧有具有条形码和多聚A尾的寡聚物序列，如图29A所示)标记细胞。标记步骤之后，可以充分洗涤细胞以去除过量抗体并过滤以去除聚集物。调整笼阵列的细胞浓度，因此每个笼有一个细胞。可以将标记的细胞添加至在细胞相容缓冲液条件的情况下含有单体、可切割交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物中。可以将细胞连同水凝胶前体混合物一起添加至流通池中并包封，以实现每个水凝胶基体一个细胞。用裂解缓冲液裂解细胞，并且在水凝胶基体中释放标记的细胞表面蛋白。

水凝胶基体的顶部和底部表面可以具有密集的多聚T mRNA捕获寡聚物坪，其捕获抗体-细胞表面蛋白复合物的多聚A尾。水凝胶基体的水凝胶可以被设计成其孔径防止抗体标记的细胞蛋白泄漏到水凝胶基体之外，所以所有标记的细胞表面蛋白都留在水凝胶基体内部，直到它们被表面完全捕获。然后可以将水凝胶切割试剂加载至通道中以溶解水凝胶，而不干扰顶部和底部表面的标记和捕获的蛋白质分子。然后，可以使用由DNA聚合酶和dNTP组成的延伸混合物在表面上复制捕获的寡聚物序列。复制之后，可以用0.1N NaOH洗去原始分子，保留表面结合的单链分子。使用围绕复制分子的表面扩增引物进行桥式扩增之后，可以形成每个捕获的寡聚物的簇，并且表面准备好进行测序以解码细胞表面蛋白的内容物。

图29B显示在对裂解水凝胶基体内部的细胞之后捕获的抗体条形码寡聚物进行测序之后检测到的各种表面蛋白的相对表达。基于这些抗体在细胞表面上的相对表达，细胞被分类为各种细胞类型(CD8+T细胞、单核细胞、CD4+T细胞、NK细胞、DC细胞和B细胞)。

图29C显示细胞笼内部的代表性细胞和条形码序列的空间图，其通过条形码序列的身份进行颜色编码，说明细胞裂解之后每个水凝胶基体内部各种抗体的丰度。

实施例11：CHO细胞分泌和mRNA工作流程

水凝胶基体可以用于单细胞分泌蛋白检测，因为它为每个单细胞提供了封闭且静态的环境。为了从分析每个单个CHO DP-12细胞产生和分泌的IgG分子，可以首先使用扩增和多聚T mRNA捕获寡聚物将检测珠子(携带生物素化抗体以用于IgG结合的3um直径链霉亲和素珠子)和细胞捕获珠子(携带纤连蛋白分子的3um直径链霉亲和素珠子)固定在微射流装置的表面上。然后可以将CHO DP-12细胞加载至微射流装置中并通过纤连蛋白包被的珠子固定。然后可以将CHO DP-12细胞的特定细胞培养基加载至微射流装置中，然后在37℃下孵育约2-4小时。每个CHO DP-12细胞将分泌IgG分子，这些分子可以通过相邻于细胞的3um链霉亲和素珠子上的IgG抗体收集。孵育之后，可以将针对具有荧光染料的IgG的检测二抗加载至微射流通道。捕获从CHO DP-12细胞分泌的IgG分子的3um链霉亲和素珠子将在荧光发射图像中点亮，如图30A所示。然后，荧光信号可以用于确定每个CHO DP-12细胞的IgG分泌水平。

在IgG检测过程之后，可以在同一水凝胶基体中直接对单个CHO细胞mRNA进行测序。可以将细胞裂解缓冲液添至通道中。在细胞裂解之后，从细胞释放的mRNA分子可以通过顶部和底部表面上的多聚T捕获寡聚物，经由mRNA多聚A尾杂交而被捕获。水凝胶基体的水凝胶可以被设计成其孔径防止mRNA泄漏到水凝胶基体之外，所以所有mRNA分子都留在水凝胶基体内部，直到它们被顶部和底部表面上的多聚T捕获寡聚物完全捕获。然后可以将水凝胶裂解试剂加载至通道中以溶解水凝胶，而不干扰与表面杂交的所有mRNA分子。捕获的mRNA可以被转化为DNA文库。可以将由在1x缓冲液中的Maxima H+逆转录酶组成的逆转录试剂加载至流通池中，以从被锚定在表面上的多聚T捕获寡聚物捕获的mRNA分子合成互补cDNA。然后可以合成第二链cDNA。接下来，Tn-5标签化可以片段化cDNA，并将扩增引物添至第一链cDNA分子的3'末端。仅保留锚定的cDNA片段(靠近原始mRNA分子的3'末端)。在此步骤中，表面上所有捕获的mRNA分子将被转化为cDNA文库。此后，可以使用接近cDNA文库分子存在于表面上的表面扩增引物进行桥式扩增。然后可以使用边合成边测序方法对表面上的每个cDNA分子的所得簇进行测序，以解码区室内单细胞mRNA分子的序列。

实施例12：IL-2分泌和mRNA工作流程

可以对从细胞培养物获得的IL2分泌细胞进行计数，然后可以将细胞培养基中的浓度调整至每1mL 1-2M个细胞。每1mL细胞培养物可添加2ul来自BioLegend的细胞激活混合物(没有布雷非德菌素A)，并且将细胞培养瓶放置于37℃培养箱中3-4小时以刺激细胞分泌IL-2。然后可以用1x PBS-0.04％ BSA洗涤刺激的细胞，并且将其与水凝胶前体混合物混合以形成水凝胶基体。细胞包封之后，可以将细胞洗涤并在具有细胞激活混合物的细胞培养基(在1mL细胞培养基中的2uL混合物)中进一步孵育。

基于IL-2珠子的ELISA试剂盒可以从如BioLegend Inc.的提供商获得。可以将含有IL-2捕获抗体的珠子在PH 6.1MES缓冲液中加载至微射流通道，以经由表面静电荷固定珠子。然后可以用1x PBS缓冲液洗涤微射流通道。然后可以将在1X PBS溶液中的APTES(0.25％)加载至微射流通道中，以得到带正电荷的表面，以用于后续的细胞固定。然后，可以将含有针对Jurkat E6.1细胞的IL-2刺激化学品的特定细胞培养基中刺激的JurkatE6.1细胞加载至微射流装置中，然后在37℃下孵育4小时。水凝胶基体内部的每个JurkatE6.1细胞将开始分泌IL-2分子，这些分子将被相邻于细胞的BioLegend ELISA珠子上的IL-2捕获抗体收集。孵育之后，可以将针对用生物素标记的IL-2的检测二抗加载至微射流通道中。在链霉亲和素荧光染料孵育之后，捕获了从Jurkat细胞分泌的IL-2分子的ELISA珠子将在荧光发射图像中点亮。荧光信号可以用于确定每个单细胞的IL-2分泌水平。

在IL-2检测过程之后，可以在同一微射流通道中直接对单个Jurkat细胞mRNA进行测序。可以将在细胞相容缓冲液条件的情况下含有单体、可切割交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物加载至微射流通道中。可以将特定图案的UV光施加至通道以交联光路内的水凝胶。可以在每个单细胞周围形成环形水凝胶。水凝胶起到水凝胶基体的作用。可以将细胞裂解缓冲液添至通道中，并且在裂解之后，从细胞释放的mRNA分子可以经由mRNA多聚A尾杂交被顶部和底部表面上的多聚T捕获寡聚物捕获。水凝胶基体的水凝胶可以被设计成其孔径防止mRNA泄漏到水凝胶基体之外，所以所有mRNA分子都留在水凝胶基体内部，直到它们被表面上完全捕获。然后可以将水凝胶切割试剂加载至通道中以溶解水凝胶，而不干扰与表面杂交的所有mRNA分子。

捕获的mRNA被转化为DNA文库。可以将由在1x缓冲液中的Maxima H+逆转录酶组成的逆转录试剂加载至流通池中，以从被锚定在表面上的多聚T捕获寡聚物捕获的mRNA分子合成互补cDNA。然后可以合成第二链cDNA。接下来，Tn-5标签化可以片段化cDNA，并将扩增引物添至第一链cDNA分子的3'末端。仅保留锚定的cDNA片段(靠近原始mRNA分子的3'末端)。在此步骤中，表面上所有捕获的mRNA分子将被转化为cDNA文库。此后，可以使用接近cDNA文库分子存在于表面上的表面扩增引物进行桥式扩增。然后可以使用边合成边测序方法对表面上的每个cDNA分子的所得簇进行测序，以解码区室内单细胞mRNA分子的序列。

图31B显示未刺激和刺激的Jurkat细胞的基因表达分析。刺激之后，若干关键标志基因(诸如CD69、GZMB、NFKB1A、DUSP2)上调，而若干基因(诸如BCL11B、NOTCH3、MYO7B)下调。一部分刺激的细胞分泌IL2。图31C显示基于ELISA使用分泌的蛋白质定量的对应于IL-2分泌细胞的水凝胶基体以及mRNA读长映射至IL2的水凝胶基体。

实施例13：葡聚糖室中的CHO细胞培养

如果施加细胞相容水凝胶壁物质并且有适合于细胞附着的底部表面，则可以将水凝胶基体用于细胞培养。为了在水凝胶基体中培养CHO细胞，聚L-赖氨酸基底可以用于微射流通道构建(聚L-赖氨酸是广泛用于CHO细胞培养的带正电荷的层)。可以将CHO细胞加载至微射流通道的在细胞相容缓冲液条件的情况下含有单体(葡聚糖)、可切割交联剂和光引发剂的水凝胶前体混合物中。用UV光对水凝胶基体进行图案化之后，可以将CHO细胞培养基加载至微射流通道中。然后可以在37℃下孵育水凝胶基体装置。图32显示CHO细胞培养物在0小时、18小时、42小时和46小时的图像。每24小时重新加载新鲜细胞培养基。

尽管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明显的是，此类实施方案仅通过举例的方式提供。本发明并不旨在受本说明书内提供的具体实施例的限制。虽然已经参考上述具体说明描述了本发明，但是对本文中实施方案的描述和说明不意在以限制性意义进行解释。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将想到多种变型、改变和替代。此外，应理解，本发明的所有方面不限于本文中所述的取决于各种条件和变量的具体的描绘、配置或相对比例。应理解，本文所述的本发明的实施方案的各种可替选方案可以用于实施本发明。因此，考虑到本发明还应覆盖任何这种可替选方案、修改、变型或等同方案。所附权利要求意在界定本发明的范围并且意在由此覆盖处于这些权利要求的范围内的方法和结构及它们的等同方案。

Claims (229)

1.一种用于处理分析物的方法，所述方法包括：

(a)提供射流装置，所述射流装置包含(i)所述分析物和(ii)一种或多种聚合物前体；

(b)鉴定所述射流装置内的离散区域；以及

(c)选择性地向所述射流装置供应从能量源生成的单位能量，以在所述射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，

其中所述聚合物基体在(b)中的所述离散区域内或相邻于(b)中的所述离散区域。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括流动通道。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括敞开配置。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括一个或多个离散位置，其中所述一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置是一个或多个孔板。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置在顶部是敞开的。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置包含所述分析物。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置还包含一种或多种单体。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置还包括空间能量调制元件。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中所述捕获探针联接至所述分析物以将所述分析物固定至所述表面。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物基体相邻于或围绕所述分析物生成，以固定所述分析物。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物基体形成水凝胶。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针包含能够与所述分析物相互作用的一个或多个官能团。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述能量源与所述射流装置光学连通。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述能量源是光生成装置。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至800nm的光。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至600nm的光。

19.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至450nm的光。

20.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成UV光。

21.如权利要求1所述的方法，其中使用空间光调制器(SLM)进行(d)。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是数字微镜装置(DMD)。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是使用检流计操纵的激光束。

24.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是基于液晶的。

25.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域的面积小于所述射流装置的面积。

26.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域包含所述分析物。

27.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物被捕获在所述离散区域内。

28.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域的所述大小和形状可根据所述分析物大小、所述分析物形状或所述分析物的其他性质来调整。

29.如权利要求28所述的方法，其中使用算法来确定所述离散区域的所述形状和大小。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

31.如权利要求1所述的方法，其中(b)中的所述鉴定以光学方式进行。

32.如权利要求1所述的方法，其中(b)中的所述鉴定使用被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的检测器来进行。

33.如权利要求32所述的方法，其中被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的所述检测器是用于对所述射流装置进行成像的显微镜物镜。

34.如权利要求33所述的方法，其中使用一算法来基于所述成像确定所述分析物的定位。

35.如权利要求33所述的方法，其中所述成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。

36.如权利要求34所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

37.如权利要求33所述的方法，其中所述物镜联接至能量源以将能量发射至所述射流装置中的所述离散区域。

38.如权利要求1所述的方法，还包括将与所述分析物反应的一种或多种试剂添至所述聚合物基体。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂流动通过膜。

40.如权利要求39所述的方法，其中所述膜是半渗透性的。

41.如权利要求39所述的方法，其中所述膜包括孔隙。

42.如权利要求41所述的方法，其中所述孔隙小于10um。

43.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。

44.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是裂解试剂。

45.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是核酸变性试剂。

46.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂降解所述聚合物基体。

47.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物是细胞的组分。

48.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。

49.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体内。

50.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体的表面上。

51.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物在与试剂相互作用之后从所述细胞释放。

52.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是氧化剂或还原剂。

53.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是有机分子或无机分子。

54.如权利要求53所述的方法，其中所述有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。

55.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是蛋白质。

56.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是DNA适体。

57.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是携带生物分子的珠子。

58.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是生物物种。

59.如权利要求58所述的方法，其中所述生物物种是病毒或细胞。

60.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物在暴露于能量源之后从所述细胞释放。

61.如权利要求60所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的UV光。

62.如权利要求60所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的可见光。

63.如权利要求61所述的方法，其中所述UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

64.如权利要求62所述的方法，其中所述可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

65.如权利要求1所述的方法，还包括鉴定所述分析物或其组分。

66.如权利要求65所述的方法，其中所述分析物是核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合。

67.如权利要求65所述的方法，其中所述分析物是核酸分子，并且其中所述鉴定包括对所述核酸分子或其组分进行测序。

68.如权利要求1所述的方法，还包括测量所述分析物或其组分的特质。

69.如权利要求68所述的方法，其中所述特质是所述分析物或其组分的形状或大小。

70.如权利要求1所述的方法，还包括对所述分析物或其组分进行一项或多项功能测定。

71.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。

72.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。

73.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定使用所述分析物的明场相差或荧光成像来进行。

74.如权利要求1所述的方法，还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量所述分析物或其组分。

75.如权利要求74所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。

76.如权利要求74所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是多组学测定。

77.一种用于处理分析物的方法，所述方法包括：

(a)提供射流装置，所述射流装置包含(i)所述分析物和(ii)一种或多种聚合物前体；以及

(b)配置数字微镜装置以将从能量源生成的单位能量引导至所述射流装置的离散区域，以在所述射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中所述聚合物基体包含所述分析物。

78.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括流动通道。

79.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括敞开配置。

80.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括一个或多个离散位置，其中所述一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。

81.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置是一个或多个孔板。

82.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置在顶部是敞开的。

83.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置包含所述分析物。

84.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置还包含一种或多种单体。

85.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置还包括空间能量调制元件。

86.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中所述捕获探针联接至所述分析物以将所述分析物固定至所述表面。

87.如权利要求77所述的方法，其中所述聚合物基体相邻于或围绕所述分析物生成，以固定所述分析物。

88.如权利要求77所述的方法，其中所述聚合物基体形成水凝胶。

89.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针包含能够与所述分析物相互作用的一个或多个官能团。

90.如权利要求89所述的方法，其中所述一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。

91.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域相邻于或围绕所述分析物。

92.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域可根据所述分析物大小、所述分析物形状或所述分析物的其他性质来调整。

93.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域以光学方式鉴定。

94.如权利要求77所述的方法，其中检测器被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位。

95.如权利要求94所述的方法，其中被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的所述检测器是用于对所述射流装置进行成像的显微镜物镜。

96.如权利要求95所述的方法，其中使用算法来基于所述成像确定所述分析物的定位。

97.如权利要求95所述的方法，其中所述成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。

98.如权利要求96所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

99.如权利要求95所述的方法，其中所述物镜联接至与所述射流装置光学连通的所述能量源。

100.如权利要求95所述的方法，其中所述物镜引导所述数字微镜装置，以将所述单位能量引导至所述射流装置。

101.如权利要求77所述的方法，还包括将与所述分析物反应的一种或多种试剂添至所述聚合物基体。

102.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂流动通过膜。

103.如权利要求102所述的方法，其中所述膜是半渗透性的。

104.如权利要求102所述的方法，其中所述膜包括孔隙。

105.如权利要求104所述的方法，其中所述孔隙小于10um。

106.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是酶、寡核苷酸、引物或其任何组合。

107.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是裂解试剂。

108.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是核酸变性试剂。

109.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂降解所述聚合物基体。

110.如权利要求77所述的方法，其中所述分析物是细胞的组分。

111.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。

112.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体内。

113.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体的表面上。

114.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物在与试剂相互作用之后从所述细胞释放。

115.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是氧化剂或还原剂。

116.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是有机分子或无机分子。

117.如权利要求116所述的方法，其中所述有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。

118.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是蛋白质。

119.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是DNA适体。

120.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是携带生物分子的珠子。

121.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是生物物种。

122.如权利要求114所述的方法，其中所述生物物种是病毒或细胞。

123.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物在暴露于能量源之后从所述细胞释放。

124.如权利要求123所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的UV光。

125.如权利要求123所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的可见光。

126.如权利要求124所述的方法，其中所述UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

127.如权利要求125所述的方法，其中所述可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

128.如权利要求77所述的方法，还包括鉴定所述分析物或其组分。

129.如权利要求128所述的方法，其中所述分析物是核酸分子，并且其中所述鉴定包括对所述核酸分子或其衍生物进行测序。

130.如权利要求77所述的方法，还包括测量所述分析物或其组分的特质。

131.如权利要求130所述的方法，其中所述特质是所述分析物或其组分的形状或大小。

132.如权利要求77所述的方法，还包括对所述分析物或其组分进行一项或多项功能测定。

133.如权利要求132所述的方法，其中所述一项或多项功能测定评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。

134.如权利要求132所述的方法，其中所述一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。

135.如权利要求132所述的方法，其中所述一项或多项功能测定使用所述分析物的明场相差或荧光成像来进行。

136.如权利要求77所述的方法，还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量所述分析物或其组分。

137.如权利要求136所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。

138.如权利要求136所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是多组学测定。

139.一种用于处理分析物的方法，所述方法包括：

(a)提供射流装置，所述射流装置包含(i)所述分析物和(ii)一种或多种聚合物前体；以及

(b)使用所述一种或多种聚合物前体在所述射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中所述聚合物基体包含所述分析物，并且

其中(b)在不存在物理光掩模的情况下进行。

140.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置包括流动通道。

141.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置包括敞开配置。

142.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置包括一个或多个离散位置，其中所述一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。

143.如权利要求142所述的方法，其中所述一个或多个离散位置是一个或多个孔板。

144.如权利要求142所述的方法，其中所述一个或多个离散位置在顶部是敞开的。

145.如权利要求142所述的方法，其中所述一个或多个离散位置包含所述分析物。

146.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置还包含一种或多种单体。

147.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置还包括空间能量调制元件。

148.如权利要求139所述的方法，其中所述射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中所述捕获探针联接至所述分析物以将所述分析物固定至所述表面。

149.如权利要求139所述的方法，其中所述聚合物基体相邻于或围绕所述分析物生成，以固定所述分析物。

150.如权利要求139所述的方法，其中所述聚合物基体形成水凝胶。

151.如权利要求148所述的方法，其中所述捕获探针包含能够与所述分析物相互作用的一个或多个官能团。

152.如权利要求151所述的方法，其中所述一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。

153.如权利要求139所述的方法，其中(b)包括将所述一种或多种聚合物前体暴露于能量源。

154.如权利要求153所述的方法，其中所述能量源是光生成装置。

155.如权利要求154所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至800nm的光。

156.如权利要求154所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至600nm的光。

157.如权利要求154所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至450nm的光。

158.如权利要求154所述的方法，其中所述光生成装置生成UV光。

159.如权利要求139所述的方法，其中使用空间光调制器(SLM)进行(b)。

160.如权利要求159所述的方法，其中所述SLM是数字微镜装置(DMD)。

161.如权利要求159所述的方法，其中所述SLM是使用检流计操纵的激光束。

162.如权利要求159所述的方法，其中所述SLM是基于液晶的。

163.如权利要求139所述的方法，其中所述聚合物基体在所述射流装置的离散区域中生成。

164.如权利要求163所述的方法，其中所述离散区域相邻于或围绕所述分析物。

165.如权利要求163所述的方法，其中所述离散区域的面积小于所述射流装置的面积。

166.如权利要求163所述的方法，其中所述分析物被捕获在所述离散区域内。

167.如权利要求163所述的方法，其中所述离散区域的所述大小和形状可根据所述分析物大小、所述分析物形状或所述分析物的其他性质来调整。

168.如权利要求167所述的方法，其中使用算法来确定所述离散区域的所述形状和大小。

169.如权利要求168所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

170.如权利要求163所述的方法，其中所述离散区域以光学方式鉴定。

171.如权利要求163所述的方法，其中检测器被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位。

172.如权利要求163所述的方法，其中被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的所述检测器是用于对所述射流装置进行成像的显微镜物镜。

173.如权利要求172所述的方法，其中使用算法来基于所述成像确定所述分析物的定位。

174.如权利要求172所述的方法，其中所述成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。

175.如权利要求173所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。

176.如权利要求172所述的方法，其中所述物镜联接至能量源以将能量发射至所述射流装置中的所述离散区域。

177.如权利要求139所述的方法，还包括将与所述分析物反应的一种或多种试剂添至所述聚合物基体。

178.如权利要求177所述的方法，其中所述一种或多种试剂流动通过膜。

179.如权利要求178所述的方法，其中所述膜是半渗透性的。

180.如权利要求178所述的方法，其中所述膜包括孔隙。

181.如权利要求179所述的方法，其中所述孔隙小于10um。

182.如权利要求177所述的方法，其中所述一种或多种试剂是酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。

183.如权利要求177所述的方法，其中所述一种或多种试剂是裂解试剂。

184.如权利要求177所述的方法，其中所述一种或多种试剂是核酸变性试剂。

185.如权利要求177所述的方法，其中所述一种或多种试剂降解所述聚合物基体。

186.如权利要求139所述的方法，其中所述分析物是细胞的组分。

187.如权利要求186所述的方法，其中所述分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。

188.如权利要求148所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体内。

189.如权利要求148所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体的表面上。

190.如权利要求186所述的方法，其中所述分析物在与试剂相互作用之后从所述细胞释放。

191.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是氧化剂或还原剂。

192.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是有机分子或无机分子。

193.如权利要求192所述的方法，其中所述有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。

194.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是蛋白质。

195.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是DNA适体。

196.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是携带生物分子的珠子。

197.如权利要求190所述的方法，其中所述试剂是生物物种。

198.如权利要求197所述的方法，其中所述生物物种是病毒或细胞。

199.如权利要求186所述的方法，其中所述分析物在暴露于能量源之后从所述细胞释放。

200.如权利要求199所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的UV光。

201.如权利要求199所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的可见光。

202.如权利要求200所述的方法，其中所述UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

203.如权利要求201所述的方法，其中所述可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。

204.如权利要求139所述的方法，还包括鉴定所述分析物或其组分。

205.如权利要求204所述的方法，其中所述分析物是核酸分子，并且其中所述鉴定包括对所述核酸分子或其衍生物进行测序。

206.如权利要求139所述的方法，还包括测量所述分析物或其组分的特质。

207.如权利要求206所述的方法，其中所述特质是所述分析物或其组分的形状或大小。

208.如权利要求139所述的方法，还包括对所述分析物或其组分进行一项或多项功能测定。

209.如权利要求208所述的方法，其中所述一项或多项功能测定评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。

210.如权利要求208所述的方法，其中所述一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。

211.如权利要求208所述的方法，其中所述一项或多项功能测定使用所述分析物的明场相差或荧光成像来进行。

212.如权利要求139所述的方法，还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量所述分析物或其组分。

213.如权利要求212所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。

214.如权利要求212所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是多组学测定。

215.一种分析生物样品的一个或多个生物组分的方法，所述方法包括：

(a)提供射流装置，所述射流装置具有(i)具有入口和出口的通道，所述通道由具有第一表面的第一壁和具有第二表面的第二壁界定，其中所述第一壁和第二壁跨所述通道彼此相对设置，(ii)相邻于所述第一壁设置的空间能量调制元件，所述空间能量调制元件能够以预先确定的射束特征跨所述通道投射能量；

(b)将包含生物样品和一种或多种聚合物前体的反应混合物加载于所述通道；以及

(c)通过跨所述通道投射能量，使得所述投射的能量交联所述一种或多种聚合物前体以形成室的聚合物基体壁，在所述通道中在一个或多个生物组分中的每一个周围合成一个或多个所述室。

216.如权利要求215所述的方法，(i)其中所述射流装置还包括相邻于所述第二壁设置的检测器，所述检测器能够检测来自所述一个或多个生物组分的光信号，(ii)其中所述第一壁和第二壁各自包含透光物质，并且(iii)其中来自所述空间能量调制元件的所述投射的能量包括光。

217.如权利要求216所述的方法，其中所述合成室的步骤包括基于通过所述检测器检测的所述光学信号决定所述室的位置以包封所述一个或多个生物组分。

218.如权利要求217所述的方法，其中所述预先确定的射束特征包括横截面包括多个类环形的形状的射束。

219.如权利要求217所述的方法，其中所述预先确定的射束特征包括生成多个所述室的射束，其中所述室的一部分与所述多个所述室中的一个或多个其他所述室共享所述聚合物基体壁。

220.如权利要求217所述的方法，其中所述室的所述聚合物基体壁从所述第一表面向所述第二表面延伸以形成各自具有内部的一个或多个室。

221.如权利要求217所述的方法，其中所述加载步骤包括搅拌所述反应混合物以减少所述生物组分的聚集。

222.如权利要求217所述的方法，其中所述第一表面或第二表面包括用于特异性捕获所述生物样品的一个或多个预先确定的生物组分的一个或多个捕获元件，并且其中所述加载步骤包括在一定条件下孵育所述反应混合物以容许所述一个或多个捕获元件捕获所述一个或多个预先确定的生物组分。

223.如权利要求217所述的方法，还包括在所述合成步骤之后去除所述反应混合物的步骤。

224.如权利要求223所述的方法，还包括将分析测定试剂加载于所述通道的步骤，以用于确定包封在所述室中的所述生物组分的一种或多种特征，其中所述分析测定试剂能够穿过所述聚合物基体壁并且能够生成指示所述一种或多种特征的一个或多个光信号。

225.如权利要求224所述的方法，其中所述聚合物基体壁可通过用降解剂处理来降解，并且其中所述方法还包括以下步骤：

(a)基于来自所述分析测定试剂的所述一个或多个光信号，鉴定所具有的所述生物组分具有选定特征的所述室中的一个或多个；

(b)将包含第二聚合物前体的第二反应混合物加载于所述通道，其中所述第二聚合物前体能够形成第二聚合物基体壁，所述第二聚合物基体壁对于至少一种降解剂来说是不可降解的；以及

(c)合成包封所述鉴定的室的第二室。

226.如权利要求225所述的方法，还包括降解所述室的步骤，从而分离具有所述选定特征的所述生物组分。

227.一种分析一个或多个生物组分的方法，所述方法包括：

(a)提供射流装置，所述射流装置具有(i)由具有第一表面的第一壁界定的通道，(ii)相邻于所述第一壁设置的空间能量调制元件，所述空间能量调制元件能够以预先确定的射束特征跨所述第一壁向所述通道中投射能量；

(b)将包含生物样品和一种或多种聚合物前体的反应混合物加载于所述通道；以及

(c)通过向所述通道中投射能量，使得所述投射的能量交联所述一种或多种聚合物前体以形成室的聚合物基体壁，在所述通道中在一个或多个生物组分中的每一个周围合成一个或多个所述室。

228.如权利要求227所述的方法，(i)其中所述射流装置还包括与所述第一壁相对设置在所述空间能量调制元件对面的检测器，所述检测器能够检测来自所述一个或多个生物组分的光信号，(ii)其中所述第一壁包含透光物质，并且(iii)其中来自所述空间能量调制元件的所述投射的能量包括光。

229.如权利要求228所述的方法，其中所述合成室的步骤包括基于通过所述检测器检测的所述光学信号决定所述室的位置以涵盖所述一个或多个生物组分。