CN117222752A - 流通池和方法 - Google Patents

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Abstract

流通池的示例包括基底和在该基底的表面的至少一部分上的两种不同硅烷的图案。第一聚合物附接到这两种不同硅烷中的第一硅烷，并且第二聚合物附接到这两种不同硅烷中的第二硅烷。该第一聚合物和该第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，该官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。第一引物组接枝到该第一聚合物，并且第二引物组接枝到该第二聚合物。该第一引物组和该第二引物组是不同的。

Description

流通池和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年4月30日提交的美国临时申请序列号63/182,370的权益，该美国临时申请的内容全文以引用方式并入本文。
序列表的参考
通过EFS-Web提交的序列表在此以引用的方式整体并入本文。文件名称是ILI214BPCT_IP-2090-PCT_Sequence_Listing_ST25.txt，文件的大小为3,011字节，并且文件的创建日期为2022年4月12日。
背景技术
聚合物或水凝胶涂覆的基底用于许多技术应用中。在一个示例中，植入式医疗装置可涂覆有生物惰性聚合物。在另一个示例中，伤口敷料可涂覆有薄的水凝胶层。在又一个示例中，涂覆有聚合物或水凝胶的基底可用于生物分子的制备和/或分析。一些分子分析，诸如某些核酸测序方法，涉及将核酸链附接到基底的涂覆有聚合物或水凝胶的表面。
发明内容
本文公开了一种流通池，该流通池包括基底和在该基底上呈一定图案的正交聚合物。如本文所用，术语“正交聚合物”是指两种不同的聚合物，这些聚合物中的每一者具有用于附接到基底和附接到不同引物组的不同官能团。因此，聚合物具有正交官能度。在一些情况下，每种聚合物具有不同类型的官能团，这些官能团能够附接基底和引物组两者。在其他情况下，每种聚合物具有至少两种不同类型的官能团，其中一种能够附接基底，并且其中另一种能够附接引物组。聚合物的正交性可在聚合物合成期间得到控制，因此使得聚合物能够被设计用于特定的流通池应用。此外，聚合物的正交性使得不同的聚合物能够同时地并且以期望的图案施加在整个基底上。同时应用可导致流通池制造中更流线型的工作流。
附图说明
通过参考以下具体实施方式和附图，本公开的示例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标号对应于类似但可能不相同的部件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标号或特征可结合或可不结合它们出现的其他附图来描述。
图1是正交聚合物和分别附接到正交聚合物的不同引物组的一个示例的示意图，其中不同引物组使得两条不同模板链能够被扩增并聚集在相邻的正交聚合物上；
图2A至图2D是附接到正交聚合物的第一引物组和第二引物组的不同示例的示意图，其中不同的引物组能够在相邻的正交聚合物上产生正向链和反向链；
图3A是流通池的示例的顶视图；
图3B和图3C是描绘流通池的流动通道中的凹入部以及该凹入部内的正交聚合物的不同示例的放大顶视图；
图4A至图4H是一起示出了用于制备本文所公开的流通池的示例的方法的示例的示意图；
图5A至图5H是一起示出了用于制备本文所公开的流通池的示例的方法的另一个示例的示意图；
图6是示出了用于制备本文所公开的流通池的示例的方法的另一个示例的流程图；并且
图7是描绘使用本文所公开的两个示例性聚合物的Cal Fluor红(CFR)测定的结果的图。
具体实施方式
本文所公开的流通池的示例包括在基底表面上图案化的正交聚合物。正交聚合物具有正交官能团，例如用于附接到基底表面和用于附接到不同引物组的不同官能团。不同的基底附接机制允许聚合物以期望的图案同时施加和附接在基底表面上。不同的引物组附接机制扩展了流通池的测序能力，因为不同的引物组附接在基底表面上的不同位置处。这使得能够同时进行配对末端测序。更进一步地，每种聚合物的官能度在其合成期间是可控制的，这使得最终聚合物能够具有多个靶向和调节的官能度。
定义
应当理解，除非另外指明，否则本文所用的术语将理解为具有其在相关领域中的普通含义。下面列出本文所用的若干术语及其含义。
除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。
术语包含、包括、容纳和这些术语的各种形式彼此同义，并且意在是同样宽泛的。
术语顶部、底部、下部、上部、上等在本文中用于描述流通池和/或流通池的各个部件。应当理解，这些方向术语并非意在暗示特定取向，而是用于指定部件之间的相对取向。方向术语的使用不应被解释为将本文所公开的示例限制于任何特定取向。
术语第一、第二等也并非意在暗示特定的取向或顺序，而是用于将一个部件与另一个部件区分开来。
应当理解，本文提供的范围包括规定范围和规定范围内的任何值或子范围，如同此类值或子范围被明确列举一样。例如，约400nm至约1μm(1000nm)的范围应被解释为不仅包括明确列举的约400nm至约1μm的限值，而且包括单个值，诸如约708nm、约945.5nm等，以及子范围，诸如约425nm至约825nm、约550nm至约940nm等。另外，当利用“约”和/或“基本上”来描述值时，它们意在涵盖与该值的微小变化(高达+/-10％)。
“丙烯酰胺”是具有以下结构的官能团：其中每个H可以另选地是烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷基硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体。
术语“活化酯”是指对亲核攻击高度敏感的酯官能团。
如本文所用，“烷基”是指完全饱和(即，不包含双键和三键)的直链或支链烃链。烷基基团可具有1至20个碳原子。典型的烷基基团包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。作为示例，名称“C1-C6烷基”指示烷基链中存在一个至六个碳原子，即，该烷基链选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基。
如本文所用，“烷基氨基”是指其中氢原子中的一个或多个氢原子被氨基基团取代的烷基基团，其中氨基基团是指-NRaRb基团，其中Ra和Rb各自独立地选自C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C7碳环、C6-C10芳基、5-10元杂芳基和5-10元杂环。
如本文所用，“烷基酰氨基”是指其中氢原子中的一个或多个氢原子被C-酰氨基基团或N-酰氨基基团取代的烷基基团。“C-酰氨基”基团是指“-C(＝O)N(RaRb)”基团，其中Ra和Rb可独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂环基、芳烷基或(杂脂环族)烷基。“N-酰氨基”基团是指“RC(＝O)N(Ra)-”基团，其中R和Ra可独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂环基、芳烷基或(杂脂环族)烷基。任何烷基酰氨基可为取代的或未取代的。
如本文所用，“烷硫基”是指RS-，其中R为烷基。烷硫基可为取代的或未取代的。
如本文所用，“烯烃”或“烯基”是指包含一个或多个双键的直链或支链烃链。烯基基团可具有2至20个碳原子。示例性烯基基团包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
如本文所用，“炔烃”或“炔基”是指包含一个或多个三键的直链或支链烃链。炔基基团可具有2至20个碳原子。
如本文所用，“芳烷基”和“芳基(烷基)”是指作为取代基经由低级亚烷基基团连接的芳基基团。芳烷基的低级亚烷基和芳基基团可为取代的或未取代的。示例包括但不限于苄基、2-苯基烷基、3-苯基烷基和萘基烷基。
术语“芳基”是指在环主链中仅包含碳的芳族环或环系(即，共用两个相邻碳原子的两个或更多个稠环)。当芳基为环系时，该环系中的每个环均为芳族的。芳基基团可具有6至18个碳原子。芳基基团的示例包括苯基、萘基、薁基和蒽基。任何芳基可为在环主链中具有至少一个杂原子(即，除碳之外的元素(例如，氮、氧、硫等))的杂芳基。
如本文所用，术语“附接”是指两个事物直接或间接地彼此接合、紧固、粘附、连接或结合的状态。例如，核酸可通过共价键或非共价键附接到官能化聚合物。共价键的特征在于原子之间共享电子对。非共价键是不涉及共享电子对的物理键，并且可包括例如氢键、离子键、范德华力、亲水相互作用和疏水相互作用。
“叠氮化物”或“叠氮基”官能团是指-N3。
“嵌段共聚物”是当两种或更多种单体聚集在一起并形成重复单元的嵌段时形成的共聚物。每个嵌段可具有至少一个在相邻嵌段中不存在的官能团。嵌段共聚物的具体示例将在下文中进一步描述。
如本文所用，“碳环基”意味着在环系主链中仅含有碳原子的非芳族环状环或环系。当碳环基为环系时，两个或更多个环可以以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。碳环基可具有任何饱和度，前提条件是环系中的至少一个环不是芳族的。因此，碳环基包括环烷基、环烯基和环炔基。碳环基团可具有3至20个碳原子。碳环基环的示例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环己烯基、2,3-二氢-茚、双环[2.2.2]辛烷基、金刚烷基和螺[4.4]壬烷基。任何碳环可为在环主链中具有至少一个杂原子的杂环。
如本文所用，“环烷基”是指完全饱和(无双键或三键)的单环或多环烃环系。当由两个或更多个环构成时，这些环可以稠合方式接合在一起。环烷基基团可在环中包含3至10个原子。在一些示例中，环烷基基团可在环中包含3至8个原子。环烷基基团可以是未取代的或取代的。示例性环烷基基团包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。
如本文所用，“环烯基”或“环烯烃”是指具有至少一个双键的碳环或环系，其中该环系中没有环是芳族的。示例包括环己烯基或环己烯以及降冰片烯基或降冰片烯。
如本文所用，“环炔基”或“环炔烃”是指具有至少一个三键的碳环或环系，其中该环系中没有环是芳族的。一个示例为环辛炔。另一个示例为双环壬炔。又一个示例为二苯并环辛炔(DBCO)。
如本文所用，“树枝状剂”是指多支化聚合物的中心。树枝状剂是具有分支的合成聚合物，并且在一些情况下呈树状结构。树枝状剂可具有2个臂(分支)至30个臂之间的任何数量的臂。树枝状剂包括中心分子/化合物和从中心分子/化合物延伸的臂(或分支)，其中每个臂在每个臂中包含引发剂。例如，树枝状RAFT剂包括中心分子/化合物和从中心分子/化合物延伸的臂(或分支)，其中每个臂在其末端处或其末端附近包含硫代羰基硫基团。在一些示例中，树枝状RAFT剂具有2个臂(其为直链)、3个臂、4个臂、6个臂或8个臂。
如本文所用，术语“沉积”是指任何合适的施加技术，其可为手动的或自动的，并且在一些情况下，导致表面特性的改性。一般来讲，可使用气相沉积技术、涂覆技术、接枝技术等进行沉积。一些具体示例包括化学气相沉积(CVD)、喷涂(例如，超声喷涂)、旋涂、厚涂或浸涂、刮涂刀涂覆、搅打分配、流动通过涂覆(flow through coating)、气溶胶印刷、丝网印刷、微接触印刷、喷墨印刷等。
如本文所用，术语“凹入部”是指图案化基底或图案化树脂中的离散凹面特征部，该离散凹面特征部具有至少部分地被基底或图案化树脂的一个或多个间隙区域包围的表面开口。凹入部可在其表面中的开口处具有多种形状中的任一种，包括例如圆形、椭圆形、正方形、多边形、星形(具有任何数量的顶点)等。与该表面正交截取的凹入部的横截面可为弯曲的、正方形、多边形、双曲线形、圆锥形、角形等。例如，凹入部可以是一个孔或两个互连的孔。凹入部还可具有更复杂的结构，诸如脊、台阶特征部等。
当参考项目的集合使用时，术语“每个”旨在识别集合中的单个项目，但不一定是指集合中的每个项目。如果明确公开或上下文另有明确规定，则可能会出现例外情况。
如本文所用，术语“流通池”旨在表示具有其中可进行反应的流动通道、用于将试剂递送到流动通道的入口以及用于从流动通道中移除试剂的出口的容器。在一些示例中，流通池使得能够检测在该室中发生的反应。例如，流通池可包括允许对流动通道内的阵列、光学标记分子等进行光学检测的一个或多个透明表面。
如本文所用，“流动通道”或“通道”可为限定在两个粘结部件之间的区域，该区域可选择性地接纳液体样品。在一些示例中，流动通道可限定在图案化基底与盖之间，并且因此可与限定在图案化树脂(例如，图案化基底的图案化树脂)中的一个或多个凹入部流体连通。流动通道也可限定在粘结在一起的两个图案化基底表面之间。
“官能团对”是指结构和化学官能度不同的两个官能团。不同的官能团使得该对能够分别附接到不同的硅烷和/或不同的引物组(例如，具有不同末端基团的引物组)。不同的官能团可被认为是一对，部分是因为它们使得正交聚合物能够被同时施加。
如本文所用，“杂脂环族”或“杂脂环”是指三元、四元、五元、六元、七元、八元、九元、十元、至多18元的单环、双环和三环环系，其中碳原子与1至5个杂原子一起构成所述环系。杂脂环族环系可任选地含有一个或多个不饱和键，这些不饱和键的位置使得完全离域的π电子体系不会出现在所有环中。杂原子独立地选自氧、硫和氮。杂脂环族环系还可含有一个或多个羰基或硫代羰基官能团，以便使该定义包括氧代体系和硫代体系，诸如内酰胺、内酯、环状酰亚胺、环状硫代酰亚胺和环状氨基甲酸酯。这些环可以稠合方式接合在一起。另外，杂脂环族中的任何氮可被季铵化。杂脂环或杂脂环族基团可以是未取代的或取代的。此类“杂脂环族”或“杂脂环”基团的示例包括1,3-二噁英、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、1,2-二氧杂环戊烷、1,3-二氧杂环戊烷、1,4-二氧杂环戊烷、1,3-氧硫杂环戊烷、1,4-氧硫杂环己二烯、1,3-氧硫杂环戊烷、1,3-二硫杂环戊二烯、1,3-二硫杂环戊烷、1,4-氧硫杂环己烷、四氢-1,4-噻嗪、2H-1,2-噁嗪、马来酰亚胺、琥珀酰亚胺、巴比妥酸、硫代巴比妥酸、二氧代哌嗪、乙内酰脲、二氢尿嘧啶、三噁烷、六氢-1,3,5-三嗪、咪唑啉、咪唑烷、异噁唑啉、异噁唑烷、噁唑啉、噁唑烷、噁唑烷酮、噻唑啉、噻唑烷、吗啉、环氧乙烷、哌啶N-氧化物、哌啶、哌嗪、吡咯烷、吡咯烷酮、pyrrolidione、4-哌啶酮、吡唑啉、吡唑烷、2-氧代吡咯烷、四氢吡喃、4H-吡喃、四氢噻喃、硫代吗啉、硫代吗啉亚砜、硫代吗啉砜，以及它们的苯并稠合类似物(例如，苯并咪唑啉酮、四氢喹啉、3,4-亚甲基二氧苯基)。
“(杂脂环族)烷基”是指经由低级亚烷基基团连接作为取代基的杂环或杂脂环族基团。低级亚烷基和杂环或(杂脂环族)烷基的杂环可以是取代的或未取代的。示例包括但不限于(四氢-2H-吡喃-4-基)甲基、(哌啶-4-基)乙基、(哌啶-4-基)丙基、(四氢-2H-噻喃-4-基)甲基和(1,3-噻嗪烷-4-基)甲基。
如本文所用，“羟基”是指-OH基团。
术语“二醇”是指端基–(CH2)nOH，其中n在2至10的范围内。作为具体示例，二醇可为乙二醇端基–CH2CH2OH、丙二醇端基–CH2CH2CH2OH或丁二醇端基–CH2CH2CH2CH2OH。
如本文所用，术语“间隙区域”是指例如图案化基底、图案化树脂或其他载体的分开凹入部的区域。例如，间隙区域可将阵列的一个凹入部与阵列的另一个凹入部分开。彼此分开的两个凹入部可以是离散的，即彼此缺乏物理接触。在许多示例中，间隙区域是连续的，而凹入部是离散的，例如，如限定在其他连续表面中的多个凹入部的情况。在其他示例中，间隙区域和特征部是离散的，例如，由相应间隙区域分开的多个沟槽的情况就是如此。由间隙区域提供的分离可以是部分分离或完全分离。间隙区域可具有与限定在表面中的凹入部的表面材料不同的表面材料。例如，凹入部中可具有正交聚合物和两种不同的引物组，并且间隙区域可不含正交聚合物和引物组。
如本文所用，“负性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得不溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，不溶性负性光刻胶在显影剂中的溶解度小于5％。对于负性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更难溶解(相比于未暴露部分)。不溶性负性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少99％可溶于和显影剂不同的去除剂中。去除剂可以是例如在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
与不溶性负性光刻胶相比，负性光刻胶没有暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，负性光刻胶没有暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。
如本文所用，“核苷酸”包括含氮杂环碱基、糖以及一个或多个磷酸基团。核苷酸是核酸序列的单体单元。在核糖核酸RNA中，糖为核糖，而在脱氧核糖核酸DNA中，糖为脱氧核糖，即，缺乏存在于核糖的2'位置的羟基基团的糖。含氮杂环碱基(即，核碱基)可为嘌呤碱基或嘧啶碱基。嘌呤碱基包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)以及它们的经修饰的衍生物或类似物。嘧啶碱基包括胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)以及它们的经修饰的衍生物或类似物。脱氧核糖的C-1原子与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9键合。核酸类似物可具有改变的磷酸主链、糖或核碱基中的任一者。核酸类似物的示例包括例如通用碱基或磷酸-糖主链类似物，诸如肽核酸(PNA)。
“图案化树脂”是指可具有限定于其中的凹入部的任何聚合物。本文将进一步描述树脂和用于将树脂图案化的技术的具体示例。
术语“聚合物”是指均聚物、共聚物或三元共聚物。在一些示例中，聚合物是直链聚合物，并且在其他示例中，聚合物是多臂聚合物。直链聚合物是其中所有的碳-碳键都存在于单一直线上的链。多臂聚合物包括具有从其中延伸的臂/分支的中心分子/化合物。2-臂多臂聚合物也是直链的。如上所述，“正交”是指两种不同的聚合物，这些聚合物中的每一者具有用于附接到基底和附接到不同引物组的不同官能团。
如本文所用，“正性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得可溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，正性光刻胶暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，正性光刻胶暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。对于正性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更易溶解(相比于未暴露部分)。
与可溶性正性光刻胶相比，正性光刻胶没有暴露于光的任何部分不可溶于(少于5％可溶于)显影剂。不溶性正性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少99％可溶于和显影剂不同的去除剂中。在一些示例中，不溶性正性光刻胶至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于去除剂。去除剂可以是在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
如本文所用，术语“引物”被定义为单链核酸序列(例如，单链DNA)。本文称为扩增引物的一些引物用作模板扩增和簇生成的起点。本文称为测序引物的其它引物用作DNA合成的起点。引物的5'端可被修饰以允许与正交聚合物的官能团进行偶联反应。引物长度可以是任何数目的碱基长度并且可包含多种非天然核苷酸。在一个示例中，测序引物为短链，范围为10至60个碱基，或20至40个碱基。
术语“引物组”是指能够一起扩增模板核酸链的一对引物。模板链的相对端包括与组中的相应引物杂交的衔接子。
术语“基底”是指其上可添加流通池的各个部件(例如，正交聚合物、引物等)的结构。基底可以是晶片、面板、矩形片材、管芯或任何其他合适的构型。基底通常为刚性的并且不溶于水性液体。基底可对存在于凹入部中的化学物质呈惰性。例如，基底可对用于附接引物、用于测序反应等的化学物质呈惰性。该基底可为单层结构或多层结构(例如，包括载体和该载体上的图案化树脂)。合适的基底的示例将在本文中进一步描述。
如本文所用，术语“四嗪”和“四嗪基”是指包含四个氮原子的六元杂芳基基团。四嗪可为任选取代的。
正交聚合物
在本文所公开的示例中，在流通池基底上一起使用两种聚合物，并且这些聚合物是正交的。这些正交聚合物在本文中称为第一聚合物和第二聚合物。第一聚合物和第二聚合物是正交的，因为它们包含可附接到基底表面上的两种不同硅烷上的相应官能团。第一聚合物和第二聚合物是正交的，还因为它们包含可附接到不同引物组的相应官能团。在一些情况下，每种聚合物具有不同类型的官能团，这些官能团能够附接硅烷和引物组两者。在其他情况下，每种聚合物具有至少两种不同类型的官能团，其中一种能够附接硅烷，并且其中另一种能够附接引物组。
通常，第一聚合物和第二聚合物分别包含官能团对中的第一官能团和第二官能团。因此，第一官能团是第一聚合物的一部分，并且第二官能团是第二聚合物的一部分。例如，官能团对选自：活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。除了该对的相应官能团之外，第一聚合物和第二聚合物中的一者或两者可具有附加官能团。可选择这些附加官能团以将附加官能度引入聚合物中。例如，这些官能团中的一者可与硅烷反应，并且一个或多个其他官能团可接枝引物组。
本文所述的正交聚合物中的每一种可使用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合来合成。虽然可使用RAFT聚合，但应当理解，还可使用其他聚合方法。其他合适的聚合方法包括原子转移自由基聚合(ATRP)、与RAFT或ATRP组合的氮氧自由基介导的自由基(NMP)聚合、具有附加交联步骤的NMP、钴介导的聚合、基团转移聚合(GTP)、开环聚合(ROP)、离子聚合，或者直接或间接产生期望直链或多臂结构的任何其他聚合方法。
这些聚合方法中的任一种可用于产生直链聚合物或多臂聚合物，其中期望的单体分别沿着直链掺入或者掺入每个臂中。应当理解，2-臂聚合物是直链的，除了它具有从2-臂中延伸的中心分子。这与具有重复单体单元且没有中心分子的其他直链聚合物不同。当合成共聚物或三元共聚物时，取决于所使用的聚合方法，单体可沿着链统计地、随机地、交替地或嵌段地掺入或者掺入臂中。
用可逆加成-断裂链转移剂(RAFT剂，其示例在本文中提供)引发一种或多种单体的RAFT聚合。所使用的一种或多种单体将取决于待合成的聚合物(例如，均聚物、共聚物、三元共聚物等)，以及所期望的官能团是在聚合期间掺入还是在聚合后掺入。
在一些示例中，第一聚合物和第二聚合物中的每一者是不同的均聚物。“均聚物”是指在期望的聚合方法中使用的单一单体。所得聚合物可为直链聚合物或多臂聚合物。在其他示例中，第一聚合物和第二聚合物中的每一者不同的共聚物。“共聚物”是指在期望的聚合方法中使用的两种不同单体。所得共聚物可以是直链共聚物或多臂共聚物。在又一些示例中，第一聚合物和第二聚合物中的每一者是三元共聚物。“三元共聚物”是指在期望的聚合方法中使用的三种不同单体。所得三元共聚物可以是直链共聚物或多臂共聚物。
正交聚合物—活化酯和叠氮化物官能团对
在一个示例中，第一聚合物是第一均聚物并且第一官能团是活化酯官能团，并且第二聚合物是第二均聚物并且第二官能团是叠氮化物官能团。在该示例中，第一均聚物可由包含活化酯官能团的单体聚合，并且第二均聚物可由包含叠氮化物官能团的单体聚合。
在该示例中，(第一正交聚合物的)活化酯官能团能够与包含胺官能团的硅烷结合，并且还能够与胺封端的引物结合。可使用可经由期望的聚合方法聚合且包含此类活化酯官能团的任何单体。(第二正交聚合物的)叠氮化物官能团i)能够与包含炔烃官能团的硅烷结合并且还能够与炔烃封端的引物结合，或者ii)能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合并且还能够与炔烃封端的引物结合。可使用可经由期望的聚合方法聚合且包含此类叠氮化物官能团的任何单体。
第一聚合物的该示例的合成涉及包含活化酯官能团的第一单体的聚合，并且该第一单体选自丙烯酸五氟苯酯：甲基丙烯酸五氟苯酯：/>和乙烯基二甲基吖内酯/>并且第二聚合物的该示例的合成涉及包含叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且该第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，该直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，该直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
如上所述，R1和R2两者都可以是氢原子。然而，当结构I中的R1和/或R2为烷基时，碳数目可在1至6或1至4的范围内。
同样在结构I中，E可以是任选取代的C1-C4亚烷基，其中每个碳任选地被选自例如C1-C4烷基、-OH、-OC1-C4烷基或＝O的一个或多个取代基取代。例如，E可以是未取代的C1-C4亚烷基，例如CH2、(CH2)2、(CH2)3或(CH2)4。在其他示例中，E可包括醚、酯或酰胺。例如，E可包括-CH2CH2OCH2-、-COCNHCH2-或-CH2COOCH2-。
同样在结构I中，L可以是包括直链的接头，该直链是–C2-C20亚烷基-或3至20个原子的直链杂亚烷基，其中每一者可任选地被选自-C1-C4烷基、-OH、-OC1-C4烷基或＝O的一个或多个取代基取代。L可以是具有直链的接头，该直链是–C2-C6亚烷基-，任选地被一个或多个–C1-C4烷基、-OH、-OC1-C4烷基或＝O取代基取代。L可以是未取代的–C2-C6亚烷基-(也绘制为-(CH2)2-6-)，例如L可以是未取代的–C3-C4亚烷基-，例如–(CH2)3-或–(CH2)4-。在其他示例中，L可以是包括直链的接头，该直链为3至20个原子的直链杂亚烷基，其可任选地被选自-C1-C4烷基、-OH、-OC1-C4烷基或＝O的一个或多个取代基取代。L可包括一个或多个乙二醇单元。L可以是-CH2CH2(OCH2CH2)x-OCH2CH2-，其中x为0至10。在一个示例中，x为1、2、3、4、5或6。L可包括一个或多个酰胺基团。例如，L可以是–C2-C6烷基-NHC(O)-C2-C6烷基-，或者L可以是–(CH2)2-NHC(O)-(CH2)2-或–(CH2)3-NHC(O)-(CH2)2-。L可包括一种或多种天然或非天然的氨基酸，例如L可包括选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺的一种或多种氨基酸。在一些示例中，L可包括1、2或3个氨基酸单元。
同样在结构I中，N取代的酰胺A可以两种可能的构型键合到L和Z，例如A的羰基碳可键合到L并且A的酰胺氮可键合到Z。另选地，A的羰基碳可键合到Z并且A的酰胺氮可键合到L。
同样在结构I中，Z可包括具有5至10个环成员(5至10个原子)的含氮杂环，例如5至10元杂环，其中环成员为形成杂环的主链的原子。Z可包括单环结构或包含两个或更多个环系的稠合结构。就单环结构而言，Z可包括5或6个环成员，例如，Z可为5元或6元杂环。就稠合结构而言，Z可包括9或10个环成员。含氮杂环可包括多于一个杂原子，例如一个或多个附加氮杂原子、或一个或多个氧杂原子、或一个或多个硫杂原子、或此类杂原子的任何合适组合。含氮杂环可以是芳族的，例如吡啶基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、吲哚基、喹啉基、喹唑啉基。含氮杂环可以是脂族的，例如环烷基。含脂族氮的杂环可以是饱和的，或者可包括一个或多个双键，但不是芳族的。在一个示例中，含脂族氮的杂环可以是吡咯烷基、吡啶基或嘧啶基。
包含叠氮化物官能团(不包含Z)的单体的一个具体示例为叠氮基乙酰胺基戊基丙烯酰胺，并且具体为N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺。也可使用N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺的变型，例如烷基链-(CH2)-可在1至20的范围内，并且/或者-(CH2)-中的每一者可任选地被取代。包含叠氮化物官能团(其确实包含Z)的单体的一些其他示例为：
包含多个活化酯官能团的第一均聚物的示例如下所示：
在该示例中，第一单体为丙烯酸五氟苯酯，并且n为1至50000范围内的整数。包含多个叠氮化物官能团的第二均聚物的示例如下所示：
在该示例中，第二单体为N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺，并且n为1至50000范围内的整数。
这些示例性均聚物是用2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸作为RAFT剂(下文讨论)产生的直链聚合物。RAFT剂的另一个示例可与活化酯官能团单体或叠氮化物官能团单体一起使用，以便形成直链均聚物的不同示例。另选地，树枝状RAFT剂可与活化酯官能团单体或叠氮化物官能团单体一起使用，以便形成多臂均聚物的不同示例。这些多臂均聚物中的任一者将在每个臂中包含聚合的单体。在这些示例的任一个示例中，RAFT剂端基可被裂解并用其他端基(诸如羟基、取代的酰胺等)取代。此外，本文所述的任何其他聚合方法可用于产生均聚物。
具有叠氮化物官能团的聚合物的合成可另选地涉及包含可在聚合后被叠氮化物官能团取代的官能团的第一单体的聚合。在一个示例中，可使用卤化单体(例如，结构I，其中N3被卤素诸如溴、氯、氟或碘替代)，因为聚合物可与NaN3反应以用叠氮化物取代聚合物中的卤素。因此，在一个示例中，具有叠氮化物官能团的聚合物的合成涉及使包含卤素官能团的第一单体聚合，并用叠氮化物官能团取代卤素官能团。
第一正交聚合物和第二正交聚合物的其他示例可以是共聚物，该第一正交聚合物和该第二正交聚合物可分别用含有活化酯官能团的单体和含有叠氮化物官能团的单体合成。
为了产生这些第一正交共聚物和第二正交共聚物的一个示例，第一共聚物的合成涉及包含活化酯官能团的第一单体和具有以下结构III的第一丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且第二共聚物的合成涉及包含叠氮化物官能团的第二单体和具有以下结构III'的第二丙烯酰胺单体的聚合：/>其中R4和R5独立地选自烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇及以及它们任选取代的变体。如图所示，结构III和III'是相同的。在一个示例中，当使用包含活化酯官能团和第一丙烯酰胺单体的第一正交共聚物以及包含叠氮化物官能团和第二丙烯酰胺单体的第二正交共聚物时，应当理解，该第一丙烯酰胺单体和该第二丙烯酰胺单体可以是相同或不同的。
对于第一正交共聚物和第二正交共聚物的这些具体示例，(第一正交共聚物的)活化酯官能团能够与包含胺官能团的硅烷结合，并且还能够与胺封端的引物结合。(第二正交共聚物的)叠氮化物官能团能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合，并且还能够与炔烃封端的引物结合。
第一共聚物的示例如下所示：
在该示例中，第一单体为甲基丙烯酸五氟苯酯，第一丙烯酰胺单体为二甲基丙烯酰胺，n为1至50,000(例如，约1至5,000)范围内的整数，并且m为1至100,000(例如，1至10,000)范围内的整数。第二共聚物的示例如下所示：
在该示例中，第二单体为N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺，第一丙烯酰胺单体为丙烯酰胺，n为1至50,000(例如，约1至5,000)范围内的整数，并且m为1至100,000(例如，1至10,000)范围内的整数。
这些示例性共聚物是用2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸作为RAFT剂产生的直链聚合物。RAFT剂的另一个示例可与活化酯官能团单体或叠氮化物官能团单体一起使用，以便形成直链共聚物的不同示例。另选地，树枝状RAFT剂的另一个示例可与活化酯官能团单体或叠氮化物官能团单体一起使用，以便形成多臂共聚物的不同示例。这些多臂共聚物中的任一者将在每个臂中包含聚合的单体。在这些示例的任一个示例中，RAFT剂端基可被裂解并用其他端基(诸如羟基、取代的酰胺等)取代。此外，本文所述的任何其他聚合方法可用于产生均聚物。
在本文所公开的任何示例中，针对第一聚合物阐述的示例可用作第二聚合物，并且针对第二聚合物阐述的示例可用作第一聚合物，只要在流通池表面上一起使用的聚合物是正交的并且包含本文所定义的官能团对的示例即可。例如，第一聚合物可以是用包含叠氮化物官能团的单体和丙烯酰胺单体合成的共聚物；并且第二聚合物可以是用包含活化酯官能团的单体和另一种丙烯酰胺单体合成的共聚物。在第一共聚物的该示例中，第一官能团是叠氮化物官能团，并且第一共聚物还包含附加官能团，该附加官能团包括丙烯酰胺；并且在第二共聚物的该示例中，第二官能团是活化酯官能团，并且第二共聚物还包含附加官能团，该附加官能团包括丙烯酰胺。
正交聚合物—四嗪和活化酯官能团对
一组正交聚合物中的第一聚合物和第二聚合物可以是分别包含四嗪官能团和活化酯官能团(如本文所定义的官能团对的一个示例)的聚合物。
在一个示例中，第一聚合物是第一均聚物并且第一官能团是四嗪官能团，并且第二聚合物是第二均聚物并且第二官能团是活化酯官能团。在该示例中，第一均聚物可由包含四嗪官能团的单体聚合，并且第二均聚物可由包含活化酯官能团的单体聚合。另选地，第一均聚物可由不包含四嗪官能团的单体聚合，并且四嗪官能团可在聚合后引入到均聚物中。
在该示例中，(第一正交聚合物的)四嗪官能团能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合，并且还能够与二环[6.1.0]壬炔(BCN)封端的引物或降冰片烯封端的引物结合。可使用可经由期望聚合方法聚合且包含此类型四嗪官能团的任何单体。同样在该示例中，活化酯官能团能够与包含胺官能团的硅烷结合，并且还能够与胺封端的引物结合。可使用本文所述的包含活化酯官能团的任何单体。
在一个示例中，第一均聚物的该示例的合成涉及包含四嗪官能团的第一单体的聚合，其中该第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且第二均聚物的合成涉及包含活化酯官能团的第二单体的聚合，其中该第二单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯。
在另一个示例中，具有四嗪官能团的聚合物的该示例的合成涉及包含可在聚合后被四嗪官能团取代的官能团的第一单体的聚合。在一个示例中，可使用活化酯单体，因为其聚合物可溶于宽范围的溶剂中并且可容易地用不同摩尔当量的胺(例如，四嗪胺)、醇(例如，四嗪-PEG3-醇)或硫醇(例如，硫醇-PEG-四嗪)取代。在另一个示例中，可使用N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐，因为胺可容易地与用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯封端的任何四嗪反应，诸如四嗪-PEG4-NHS酯、四嗪-PEG5-NHS酯等。因此，在一个示例中，具有四嗪官能团的聚合物的合成涉及使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合，并用四嗪官能团取代活化酯或胺官能团。
第一正交聚合物和第二正交聚合物的其他示例可以是共聚物，该第一正交聚合物和该第二正交聚合物可分别用含有四嗪官能团的单体和含有活化酯官能团的单体合成。
为了产生这些第一正交共聚物和第二正交共聚物的一个示例，第一共聚物的合成涉及包含四嗪官能团的第一单体和具有结构I(具有如本文所述的叠氮化物官能团)的第一附加单体的聚合；并且第二聚合物的合成涉及包含活化酯官能团的第二单体和第二附加单体的聚合，该第二附加单体包括芳基碘化物。可使用任何芳基碘化物单体，包括碘苯、被芳基或烯基基团取代的碘苯等。
对于第一正交共聚物和第二正交共聚物的这些具体示例，(第一正交共聚物的)四嗪官能团能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合，并且叠氮化物官能团能够与炔烃封端的引物结合。(第二正交共聚物的)活化酯官能团能够与包含胺官能团的硅烷结合，并且芳基碘化物官能团能够与硼酸封端的引物结合。
第一正交聚合物和第二正交聚合物的又一些示例可以是三元共聚物，该第一正交聚合物和该第二正交聚合物可分别用含有四嗪官能团的单体和含有活化酯官能团的单体合成。
在一个示例中，第一聚合物是第一三元共聚物，其中第一官能团是四嗪官能团并且第一三元共聚物还包含两个附加官能团，这些附加官能团包括叠氮化物和丙烯酰胺；并且第二聚合物是第二三元共聚物，其中第二官能团是活化酯官能团并且第二三元共聚物包含两个附加官能团，这些附加官能团包括芳基碘化物和丙烯酰胺。为了产生这些第一正交三元共聚物和第二正交三元共聚物的这些示例，第一三元共聚物的合成涉及包含四嗪官能团的第一单体、第一附加单体和第二附加单体的聚合，该第一附加单体具有结构I(具有如本文所述的叠氮化物官能团)，并且该第二附加单体具有结构III(如本文所述的丙烯酰胺单体)；并且第二聚合物的合成涉及包含活化酯官能团的第二单体、第三附加单体和第四附加单体的聚合，该第三附加单体包括芳基碘化物，并且该第四附加单体具有结构III'(如本文所述的丙烯酰胺单体)。在一个示例中，当使用第一正交三元共聚物(包含四嗪、叠氮化物和丙烯酰胺官能团)和第二三元共聚物(包含活化酯、芳基碘化物和丙烯酰胺官能团)时，应当理解，第二附加单体(结构III)和第四附加单体(结构III')可以是相同或不同的。
对于第一正交三元共聚物和第二正交三元共聚物的这些具体示例，(第一正交三元共聚物的)四嗪官能团能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合，并且叠氮化物官能团能够与炔烃封端的引物结合。(第二正交三元共聚物的)活化酯官能团能够与包含胺官能团的硅烷结合，并且芳基碘化物官能团能够与硼酸封端的引物结合。
试剂(例如，RAFT剂)或树枝状剂(例如，树枝状RAFT剂)中的任一者可用于产生包含四嗪和活化酯官能团对的直链聚合物或多臂聚合物。
此外，在本文所公开的任何示例中，针对第一聚合物阐述的示例可用作第二聚合物，并且针对第二聚合物阐述的示例可用作第一聚合物，只要在流通池表面上一起使用的聚合物是正交的并且包含本文所定义的官能团对的示例即可。例如，第一聚合物可以是用包含活化酯官能团的单体和包含芳基碘化物官能团的单体合成的共聚物；并且第二聚合物可以是用包含四嗪官能团的单体和包含叠氮化物官能团的单体合成的共聚物。
正交聚合物—四嗪和叠氮化物官能团对
一组正交聚合物中的第一聚合物和第二聚合物可以是分别包含四嗪官能团和叠氮化物官能团(如本文所定义的官能团对的一个示例)的聚合物。
在一个示例中，第一聚合物是第一均聚物并且第一官能团是四嗪官能团，并且第二聚合物是第二均聚物并且第二官能团是叠氮化物官能团。在该示例中，第一均聚物可由包含四嗪官能团的单体聚合，并且第二均聚物可由包含叠氮化物官能团的单体聚合。另选地，第一均聚物可由不包含四嗪官能团的单体聚合，并且四嗪官能团可在聚合后引入到均聚物中。
在该示例中，(第一正交聚合物的)四嗪官能团能够与包含降冰片烯官能团的硅烷结合，并且还能够与降冰片烯封端的引物结合。可使用可经由期望聚合方法聚合且包含此类型四嗪官能团的任何单体。(第二正交聚合物的)叠氮化物官能团能够与包含炔烃官能团的硅烷结合，并且还能够与炔烃封端的引物结合。可使用可经由期望的聚合方法聚合且包含此类叠氮化物官能团的任何单体。
在一个示例中，第一均聚物的该示例的合成涉及包含四嗪官能团的第一单体的聚合，其中该第一单体选自结构IV(具有如本文所述的四嗪官能团)和结构V(具有如本文所述的四嗪官能团)；并且第二均聚物的合成涉及包含叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且该第二单体具有结构I(具有如本文所述的叠氮化物官能团)。
在另一个示例中，具有四嗪官能团的均聚物的该示例的合成涉及包含可在聚合后被四嗪官能团取代的官能团的第一单体的聚合。在一个示例中，可使用活化酯单体，因为其聚合物可溶于宽范围的溶剂中并且可容易地用不同摩尔当量的胺(例如，四嗪胺)、醇(例如，四嗪-PEG3-醇)或硫醇(例如，硫醇-PEG-四嗪)取代。在另一个示例中，可使用N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐，因为胺可容易地与用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯封端的任何四嗪反应，诸如四嗪-PEG4-NHS酯、四嗪-PEG5-NHS酯等。因此，在一个示例中，具有四嗪官能团的聚合物的合成涉及使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合，并用四嗪官能团取代活化酯或胺官能团。
在另一个示例中，具有叠氮化物官能团的均聚物的该示例的合成涉及包含可在聚合后被叠氮化物官能团取代的官能团的第一单体的聚合。在一个示例中，可使用卤化单体，因为其聚合物中的卤素可容易地被叠氮化物取代。
化学剂或树枝状剂中的任一者可用于产生包含四嗪和叠氮化物官能团对的直链聚合物或多臂聚合物。
此外，在本文所公开的任何示例中，针对第一聚合物阐述的示例可用作第二聚合物，并且针对第二聚合物阐述的示例可用作第一聚合物，只要在流通池表面上一起使用的聚合物是正交的并且包含本文所定义的官能团对的示例即可。例如，第一聚合物可以是用包含叠氮化物官能团的单体合成的均聚物；并且第二聚合物可以是用包含四嗪官能团的单体合成的均聚物。
在本文所述的任何示例中，所得聚合物可具有约10,000g/mol至约2,000,000g/mol范围内的重均分子量。对于同时成对的末端读取应用，聚合物可具有约10,000g/mol至约75,000g/mol范围内的较低重均分子量。在其他示例中，聚合物可具有约1,000,000至约2,000,000范围内的重均分子量。
聚合物合成
可使用任何合适的聚合技术来产生本文所述的任何聚合物。
例如，本文所述的任何聚合物可使用RAFT聚合来产生。如上所述，本文所公开的聚合物的任何示例的单体的RAFT聚合用RAFT剂引发。所选择的RAFT剂决定了将要形成的聚合物结构(例如，直链、多臂结构)。
每种RAFT剂包含硫代羰基硫基基团(S＝C-S)，其具有影响聚合反应动力学和结构控制程度的取代基R和Z。例如，硫代羰基硫基基团可选自二硫代苯甲酸酯：三硫代碳酸酯：/>和二硫代氨基甲酸酯：RAFT剂中的R基团为自由基离去基团，并且Z基团控制C＝S键反应性并影响自由基加成和断裂的速率。
用于(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺单体聚合的合适RAFT剂的一些示例包括2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊酸、2-氰基-2-丙基十二烷基三硫代碳酸酯和4-氰基-4-(苯基硫代羰基)戊酸。2-氰基甲基十二烷基三硫代碳酸酯是适用于丙烯酸酯和丙烯酰胺单体的RAFT剂。2-氰基-2-苯并二硫代丙酯是用于(甲基)丙烯酸酯和甲基丙烯酰胺单体聚合的合适的RAFT剂。在一个示例中，RAFT剂是4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊酸。这些RAFT剂中的任一者可用于产生直链聚合物。
树枝状RAFT剂可用于产生多臂聚合物。树枝状RAFT剂包括中心分子/化合物和从中心分子/化合物延伸的臂(或分支)。树枝状RAFT剂可具有2个臂至30个臂，每个臂在每个臂的末端处或其末端附近、或者另选地在中心分子/化合物附近包含硫代羰基硫基团。
树枝状RAFT剂的中心分子/化合物可以是任何多官能分子，诸如大环(例如，环糊精、卟啉等)、扩展的π体系(例如，二萘嵌苯、富勒烯等)、金属-配体络合物、聚合物核等。树枝状RAFT剂的中心分子/化合物的一些具体示例包括苯基基团、苯甲酸、季戊四醇、磷腈基团等。
本文所述的任何RAFT剂可包含在树枝状RAFT剂的每个臂内。
在一些示例中，树枝状RAFT剂具有R基团构型，其中中心分子是链转移过程期间的离去基团。具有R基团RAFT剂构型的树枝状RAFT剂的两个示例为：
其中Ph为苯基基团，和
在其他示例中，树枝状RAFT剂具有Z基团构型。在这些示例中，反应性聚合物臂在生长期间与中心分子/化合物分离，并且为了进行链转移，再次在中心分子/化合物处反应。具有Z基团RAFT构型的树枝状RAFT剂的一个示例为：
在一个示例中，树枝状RAFT剂选自3,5-双(2-十二烷基硫基硫代羰基硫基-1-氧代丙氧基)苯甲酸：
(2臂树枝状RAFT剂的示例)；1,1,1-三[(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸酯]乙烷：
(3臂树枝状RAFT剂的示例)。和季戊四醇四[2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸酯]：
(4臂树枝状RAFT剂的示例)。
包含磷腈环作为中心分子/化合物的树枝状RAFT剂的示例为：
其中每个R为三硫代羰基基团。这是包括30个臂的树枝状RAFT剂的一个示例。
为了产生本文所公开的均聚物的任何示例，使期望的单体在RAFT剂或树枝状RAFT剂的存在下聚合。为了产生本文所公开的共聚物或三元共聚物的任何示例，使期望的单体的混合物在RAFT剂或树枝状RAFT剂的存在下聚合。
为了产生包含四嗪官能团的聚合物的一些示例，使包含活化酯或胺官能团的第一单体在RAFT剂或树枝状RAFT剂的存在下聚合，然后用四嗪官能团取代该活化酯或胺官能团。对于该取代反应，在合适的溶剂和催化剂(例如，四氢呋喃/三乙胺(THF/Et3N))中，将1当量至2当量的包含四嗪官能团的单体加入到包含活化酯或胺官能团的聚合物中，并在室温下反应约1小时至约6小时范围内的时间。
可将单体或单体的混合物掺入液体中，诸如水和共溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈(MeCN)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、异丙醇(IPA)、二氧杂环己烷、丙酮、二甲基乙酰胺(DMAc)等)。该含有单体或单体的混合物的液体还可包含缓冲液以至少基本上防止pH的不期望的变化。混合物的pH可以是酸性的(<7)。合适的缓冲液的示例包括TRIS(三(羟甲基)氨基甲烷或)、Bis-tris甲烷缓冲液、ADA缓冲液(两性离子缓冲液)、MES(2-乙磺酸)、MOPS(3-(N-吗啉代)丙磺酸)或另一种酸性缓冲液。
聚合反应可在约50℃至约80℃范围内的温度下进行约1小时至约48小时范围内的时间。该含有单体或单体的混合物的液体中还可包含引发剂，该引发剂包括偶氮引发剂，诸如偶氮二异丁腈(AIBN)或2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐(一个可商购获得的示例为来自FujiFilm的VA-044)。
当使用两种或更多种单体时，该方法可沿着直链随机地掺入单体或者掺入每个臂中。其他单体掺入方案是可能的，诸如统计的、交替的等。在统计掺入的情况下，单体单元的顺序分布遵循已知的统计规律。在交替掺入的情况下，掺入单体单元使得它们沿着长度交替。
当将要产生共聚物时，第一单体与第二单体的摩尔比可在约1:1至约1:49的范围内。作为一个示例，共聚物可包含约2摩尔％至约50摩尔％的含叠氮化物的单体和约50摩尔％至约98摩尔％的含丙烯酰胺的单体。当产生三元共聚物时，第一单体与第二单体与第三单体的摩尔比可在约1:1:48至约2:5:3的范围内。作为一个示例，三元共聚物可包含约2摩尔％至约20摩尔％的含四嗪的单体、约2摩尔％至约50摩尔％的含叠氮化物的单体和约30摩尔％至约96摩尔％的含丙烯酰胺的单体。
在其他示例性共聚物和三元共聚物中，单体可沿着直链掺入或以受控嵌段方式掺入每个臂中。在该示例中，嵌段共聚物可在RAFT剂或树枝状RAFT剂的存在下形成。该方法的一个示例涉及在RAFT剂或树枝状RAFT剂的存在下使第一嵌段与第一单体聚合以形成中间体聚合物(其包含第一嵌段)；然后在中间聚合物的存在下使第二嵌段与第二单体聚合以形成聚合物的示例(其包含沿着直链或进入每个臂中的两个嵌段)。如果期望第三嵌段，则可用另一种单体重复该过程。
也可能期望进行端基改性，例如除去硫代羰基硫基团。合适的端基改性技术的示例包括端基热分解、自由基诱导还原、杂狄尔斯阿尔德(hetero-Diels–Alder)反应以及与亲核试剂的反应。在一个示例中，用引入了羟基端基的过氧化氢来裂解硫代羰基硫基团。在另一个示例中，通过还原裂解了硫代羰基硫基团从而引入硫醇，这些硫醇可被未使用的单体捕获以引入基于单体结构的端基(例如，甲基丙烯酰胺)。
虽然已经详细描述了RAFT聚合，但是应当理解，还可使用其他聚合方法。
原子转移自由基聚合(ATRP)是另一种合适的聚合技术的一个示例。可用于产生直链聚合物的合适的ATRP单引发剂的示例包括2-溴代异丁酸2-叠氮乙酯、聚(乙二醇)甲基醚2-溴异丁酸酯(具有不同分子量)、甲基丙烯酸2-(2-溴异丁酰氧基)乙酯、2-溴异丁酸十二烷基酯、2-溴异丁酸2-羟乙酯、1-(邻苯二甲酰胺基甲基)2-溴异丁酸酯、2-溴异丁酸炔丙酯等。这些单引发剂可另选地附接到本文所公开的中心分子/化合物的任何示例，以形成在每个臂中包含原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂的树枝状ATRP剂。树枝状ATRP剂可在每个臂中包含ATRP引发剂，并且可具有2个臂至30个臂。在又一些示例中，中心分子/化合物本身是多官能ATRP引发剂。在这些树枝状ATRP剂的一些示例中，这些树枝状ATRP剂可选自双[2-(2'-溴异丁酰氧基)乙基]二硫化物、2-溴异丁酸酐、亚乙基双(2-溴异丁酸酯)、季戊四醇四(2-溴异丁酸酯)、二季戊四醇六(2-溴异丁酸酯)和1,1,1-三(2-溴异丁酰氧基甲基)乙烷。
氮氧自由基(氨基氧基)介导的聚合(NMP)是合适的聚合技术的另一个示例。可用于产生直链聚合物的合适的NMP单引发剂的示例包括
应当理解，可将任何氮氧自由基端基附接到NMP单引发剂，诸如2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基(TEMPO)：/>(其中I为单官能引发剂)、二叔丁基氮氧自由基：/>(其中I为单官能引发剂)、1,1,3,3-四乙基异吲哚啉-N-氧自由基四乙基异吲哚啉氮氧自由基：/>(其中I为单官能引发剂)、2,2,5-三甲基-4-苯基-3-氮杂己烷-3-氮氧自由基(TIPNO)：(其中I为单官能引发剂)、N-叔丁基-N-[1-二乙基膦酰基-(2,2-二甲基丙基)]氮氧自由基(SG1)：/>(其中I为单官能引发剂)。这些单引发剂可另选地附接到本文所公开的中心分子/化合物的任何示例，以形成在每个臂中包含NMP引发剂的树枝状NMP剂。
这些单引发剂中的任一种可附接到本文所公开的中心分子/化合物的任何示例，以形成在每个臂中包含NMP引发剂的树枝状剂。这种特定的树枝状剂在本文中称为树枝状NMP剂。树枝状NMP剂在每个臂中包含NMP引发剂，并且可具有2个臂至30个臂。在又一些示例中，中心分子/化合物本身是多官能NMP引发剂。这些树枝状NMP剂(多官能NMP引发剂)的一些示例可以是：
这些氮氧自由基端基中的任一种都可附接到这些引发剂的每个臂上。这些树枝状NMP剂(多官能NMP引发剂)的具体示例包括1,3,5-三((4-(1-((2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基)乙基)苄基)氧基)苯：/>
和1,3,5-三((3,5-双((4-(1-((2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基)乙基)苄基)氧基)苄基)氧基)苯：
虽然可使用RAFT聚合、ATRP或NMP聚合，但是应当理解，还可使用其他聚合方法。其他合适的聚合方法包括与RAFT或ATRP组合的NMP聚合、具有附加交联步骤的NMP、钴介导的聚合、基团转移聚合(GTP)、开环聚合(ROP)、离子聚合，或者直接或间接产生期望直链或多臂结构的任何其他聚合方法。
引物组
在本文所述的示例中，流通池包括附接到聚合物中的一者的一个引物组和附接到聚合物中的另一者的不同引物组。
在一些示例中，不同的引物组使得两条不同的模板链能够被扩增并聚集在相邻的正交聚合物上。这些引物的示例在图1中示出。正交聚合物以附图标号10A和10B示出，将一个引物组12示出为附接到第一正交聚合物10A，并将另一个引物组14示出为附接到第二正交聚合物10B。如本文所述，正交聚合物10A、10B包含可与相应引物组12、14选择性反应的不同官能团。
在该示例中，第一引物组12包括两个不同引物16、18，诸如正向和反向扩增引物。该组12的引物16、18能够一起扩增具有与两个不同引物16、18互补的末端衔接子的文库模板。第二引物组14还包括两个不同引物20、22，这两个不同引物能够扩增具有与两个不同引物20、22互补的末端衔接子的不同文库模板。
例如，第一引物组12包括P5引物和P7引物；并且第二引物组14包括本文所述的PA引物、PB引物、PC引物和PD引物的任意组合。在其他示例中，P15和P7可用于第一引物组12。例如，第二引物组14可包括任何两种(或三种)PA、PB、PC和PD引物，或者一种PA引物和一种PB、PC或引物PD的任何组合，或者一种PB引物和一种PC或引物PD的任何组合，或者一种PC引物和一种引物PD的任何组合。本文所述的PX引物可用作接种文库模板分子的捕获引物，但不以另外的方式参与扩增，因为它们与所有其他引物正交。对于使用引物组12、14的连续配对末端测序，可将不同的PX引物包括在第一引物组12和第二引物组14中以捕获不同的文库模板分子。
P5引物和P7引物的示例用在由Illumina Inc.销售的商用流通池的表面上，用于例如在HISEQTM、HISEQXTM、MISEQTM、MISEQDXTM、MINISEQTM、NEXTSEQTM、NEXTSEQDXTM、NOVASEQTM、ISEQTM、GENOME ANALYZERTM和其他仪器平台上进行测序。P5引物是：
P5:5'→3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAUCTACAC(SEQ.ID.NO.1)
P7引物可以是以下中的任一种：
P7#1:5'→3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGAnAT(SEQ.ID.NO.2)
P7#2:5'→3'
CAAGCAGAAGACGGCATACnAGAT(SEQ.ID.NO.3)
其中“n”是这些序列中的每一者的尿嘧啶或8-氧代鸟嘌呤。
P15引物是：
P15:5'→3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAnCTACAC(SEQ.ID.NO.4)
其中“n”是烯丙基-T。
上述其他引物(PA-PD)包括：
PA 5'→3'
GCTGGCACGTCCGAACGCTTCGTTAATCCGTTGAG(SEQ.ID.NO.5)
cPA(PA')5'→3'
CTCAACGGATTAACGAAGCGTTCGGACGTGCCAGC(SEQ.ID.NO.6)
PB 5'→3'
CGTCGTCTGCCATGGCGCTTCGGTGGATATGAACT(SEQ.ID.NO.7)
cPB(PB')5'→3'
AGTTCATATCCACCGAAGCGCCATGGCAGACGACG(SEQ.ID.NO.8)
PC 5'→3'
ACGGCCGCTAATATCAACGCGTCGAATCCGCAACT(SEQ.ID.NO.9)
cPC(PC')5'→3'
AGTTGCGGATTCGACGCGTTGATATTAGCGGCCGT(SEQ.ID.NO.10)
PD 5'→3'
GCCGCGTTACGTTAGCCGGACTATTCGATGCAGC(SEQ.ID.NO.11)
cPD(PD')5'→3'
GCTGCATCGAATAGTCCGGCTAACGTAACGCGGC(SEQ.ID.NO.12)
虽然PA-PD的示例性序列中未示出，但是应当理解，这些引物中的任一者可在链中的任何点处包括裂解位点，诸如尿嘧啶、8-氧代鸟嘌呤、烯丙基-T等。
PX捕获引物可以是：
PX 5'→3'
AGGAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGG(SEQ.ID.NO.13)
cPX(PX')5'→3'
CCTCCTCCTCCTCCTCCTCCTCCT(SEQ.ID.NO.14)
本文所公开的这些引物中的每一者还可在引物序列的5'端处包含polyT序列。在一些示例中，polyT区包含2个T碱基至20个T碱基。作为具体示例，polyT区可包含3、4、5、6、7或10个T碱基。
每个引物的5'端还可包含接头(例如，参照图2B和图2D描述的46、46')。可使用包含末端炔烃基团或能够附接到正交聚合物10A、10B的表面官能团上的另一个合适末端官能团的任何接头。在一个示例中，引物用己炔基终止。
在其他示例中，不同的引物组是相关的，其中一组包括不可裂解的第一引物和可裂解的第二引物，并且另一组包括可裂解的第一引物和不可裂解的第二引物。这些引物组允许单条模板链在两个引物组之间扩增并聚集，并且还能够在相邻的正交聚合物上产生正向链和反向链，这是由于裂解基团存在于这些组的相反引物上。这些引物组的示例将参照图2A至图2D进行讨论。
图2A至图2D描绘了附接到正交聚合物10A、10B的引物组30A、32A、30B、32B、30C、32C和30D、32D的不同构型。
第一引物组30A、30B、30C和30D中的每一者包括不可裂解的第一引物34或34'和可裂解的第二引物36或36'；第二引物组32A、32B、32C和32D中的每一者包括可裂解的第一引物38或38'和不可裂解的第二引物40或40'。
不可裂解的第一引物34或34'和可裂解的第二引物36或36'是寡核苷酸对，例如，其中不可裂解的第一引物34或34'是正向扩增引物，而可裂解的第二引物36或36'是反向扩增引物，或者其中可裂解的第二引物36或36'是正向扩增引物，而不可裂解的第一引物34或34'是反向扩增引物。在第一引物组30A、30B、30C和30D的每个示例中，可裂解的第二引物36或36'包括裂解位点42，而不可裂解的第一引物34或34'不包括裂解位点42。
可裂解的第一引物38或38'和不可裂解的第二引物40或40'也是寡核苷酸对，例如，其中可裂解的第一引物38或38'是正向扩增引物，而不可裂解的第二引物40或40'是反向扩增引物，或者其中不可裂解的第二引物40或40'是正向扩增引物，而可裂解的第一引物38或38'是反向扩增引物。在第二引物组32A、32B、32C和32D的每个示例中，可裂解的第一引物38或38'包括裂解位点42'或44，而不可裂解的第二引物40或40'不包括裂解位点42'或44。
应当理解，第一引物组30A、30B、30C和30D的不可裂解的第一引物34或34'和第二引物组32A、32B、32C和32D的可裂解的第一引物38或38'具有相同的核苷酸序列(例如，两者都是正向扩增引物)，不同的是可裂解的第一引物38或38'包括整合到核苷酸序列中或整合到与核苷酸序列附接的接头46'中的裂解位点42'或44。类似地，第一引物组30A、30B、30C和30D的可裂解的第二引物36或36'和第二引物组32A、32B、32C和32D的不可裂解的第二引物40或40'具有相同的核苷酸序列(例如，两者都是反向扩增引物)，不同的是可裂解的第二引物36或36'包括整合到核苷酸序列中或整合到与核苷酸序列附接的接头46中的裂解位点42。
应当理解，当第一引物34和38或34'和38'是正向扩增引物时，第二引物36和40或36'和40'是反向引物，反之亦然。
不可裂解的引物34、40或34'、40'可以是具有用于捕获和/或扩增目的的通用序列的任何引物，诸如P5和P7引物或者PA、PD、PC、PD引物的任何组合(例如，PA和PB、或PA和PD，等等)。在一些示例中，P5引物和P7引物是不可裂解的引物34、40或34'、40'，因为它们不包括裂解位点42、42'、44。因此，SEQ.ID.NO.1中的P5将不包含尿嘧啶，并且SEQ.ID.NO.2或SEQ.ID.NO.3中的P7将不包含8-氧代鸟嘌呤。应当理解，任何合适的通用序列均可以用作不可裂解的引物34、40或34'、40'。
可裂解的引物36、38或36'、38'的示例包括P5和P7引物或其他通用序列引物(例如，PA、PB、PC、PD引物)，其中相应的裂解位点42、42'、44掺入相应的核酸序列中(例如，图2A和图2C)，或掺入将可裂解的引物36、38或36'、38'附接到相应正交聚合物10A、10B的接头46'、46中(图2B和图2D)。合适的裂解位点42、42'、44的示例包括酶促可裂解的核碱基或化学可裂解的核碱基、经修饰的核碱基，或者接头(例如，核碱基之间的接头)，如本文所述。
每个引物组30A和32A、或30B和32B、或30C和32C、或30D和32D附接到相应的正交聚合物10A、10B。如本文所述，正交聚合物10A、10B包含可与相应引物34、36或34'、36'或38、40或38'、40'选择性反应的不同官能团。
虽然在图2A至图2D中未示出，但是应当理解，引物组30A、30B、30C、30D或32A、32B、32C或32D中的一者或两者还可包括用于捕获文库模板接种分子的PX引物。作为一个示例，PX可包括在引物组30A、30B、30C、30D中，但不包括在引物组32A、32B、32C或32D中。作为另一个示例，PX可包括在引物组30A、30B、30C、30D中，并且包括在引物组32A、32B、32C或32D中。PX基序的密度应当相对低，以便使每个凹入部54内的多克隆性最小化。
图2A至图2D描绘了附接到正交聚合物10A、10B的引物组30A、32A、30B、32B、30C、32C和30D、32D的不同构型。更具体地，图2A至图2D描绘了可以使用的引物34、36或34'、36'和38、40或38'、40'的不同构型。
在图2A所示的示例中，引物组30A和32A的引物34、36和38、40直接附接到正交聚合物10A、10B，例如，无需接头46、46'。正交聚合物10A具有能够将末端基团固定在引物34、36的5'端处的表面官能团。类似地，正交聚合物10B具有能够将末端基团固定在引物38、40的5'端处的表面官能团。如上所述，正交聚合物10A和引物34、36之间的固定化学物质与正交聚合物10B和引物38、40之间的固定化学物质是不同的，使得引物34、36或38、40选择性地附接到期望的聚合物10A、10B。聚合物10A、10B可包含如本文所述的官能团对的任何示例。例如，聚合物10A可包含能够接枝胺封端的引物的活化酯，并且聚合物10B可包含能够接枝炔烃封端的引物的叠氮化物。对于另一个示例，聚合物10A可包含能够接枝BCN封端的或降冰片烯封端的引物的四嗪，并且聚合物10B可包含能够接枝胺封端的引物的活化酯。对于又一个示例，聚合物10A可包含能够接枝炔烃封端的引物的叠氮化物，并且聚合物10B可包含能够接枝硼酸封端的引物的芳基碘化物。对于再一个示例，聚合物10A可包含能够接枝降冰片烯封端的引物的四嗪，并且聚合物10B可包含能够接枝炔烃封端的引物的叠氮化物。在这些示例中的任一者中，固定可通过在相应引物34和36或38和40的5'端处单点共价附接到相应聚合物10A、10B来进行。
同样在图2A所示的示例中，可裂解的引物36、38各自的裂解位点42、42'掺入引物的序列中。在该示例中，相同类型的裂解位点42、42'用于相应引物组30A、32A的可裂解的引物36、38中。作为一个示例，裂解位点42、42'是尿嘧啶碱基，并且可裂解的引物36、38是P5U和P7U。尿嘧啶碱基或其他裂解位点也可掺入PA、PB、PC和PD引物中的任一种以产生可裂解的引物36、38。在该示例中，寡核苷酸对34、36的不可裂解的引物34可以是P7，并且寡核苷酸对38、40的不可裂解的引物40可以是P5。因此，在该示例中，第一引物组30A包括P7、P5U，并且第二引物组32A包括P5、P7U。引物组30A、32A具有相反的直链化化学物质，其在扩增、簇生成和直链化之后，允许在一个正交聚合物10A上形成正向模板链，并且在另一个正交聚合物10B上形成反向链。
在图2B所示的示例中，引物组30B和32B的引物34'、36'和38'、40'例如通过接头46、46'附接到正交聚合物10A、10B。正交聚合物10A、10B包含本文所公开的官能团对的相应官能团，并且相应接头46、46'的末端能够共价附接到相应官能团。因此，正交聚合物10A可具有能够将接头46'固定在引物34'、36'的5'端处的表面官能团。类似地，正交聚合物10B可具有能够将接头46'固定在引物38'、40'的5'端处的表面官能团。正交聚合物10A和接头46的固定化学物质与正交聚合物10B和接头46'的固定化学物质可以是不同的，使得引物34'、36'或38'、40'选择性地接枝到期望的正交聚合物10A或10B。
合适接头46、46'的示例可以包括核酸接头(例如，10个核苷酸或更少)，或者非核酸接头，诸如聚乙二醇链、烷基基团或碳链、具有邻二醇的脂肪族接头、肽接头，等等。核酸接头的一个示例是聚T间隔区，但是也可以使用其他核苷酸。在一个示例中，间隔区是6T至10T间隔区。以下是核苷酸的一些示例，包括具有末端炔烃基团的非核酸接头(其中B是核碱基并且“寡核苷酸”是引物)：
在图2B所示的示例中，引物34'、38'具有相同的序列(例如，没有尿嘧啶的P5)以及相同或不同的接头46、46'。引物34'是不可裂解的，而引物38'包括掺入接头46'中的裂解位点42'。同样在该示例中，引物36'、40'具有相同的序列(例如，没有“n”的P7)以及相同或不同的接头46、46'。引物40'是不可裂解的，而引物36'包括掺入接头46中的裂解位点42。相同类型的裂解位点42、42'用于可裂解的引物36'、38'各自的接头46、46'中。作为一个示例，裂解位点42、42'可以是掺入核酸接头46、46'中的尿嘧啶碱基。引物组30B、32B具有相反的直链化化学物质，其在扩增、簇生成和直链化之后，允许在一个正交聚合物10A上形成正向模板链，并且在另一个正交聚合物10B上形成反向链。
图2C所示的示例类似于图2A所示的示例，不同的是不同类型的裂解位点42、44用于相应引物组30C、32C的可裂解的引物36、38中。例如，可使用两种不同的酶可裂解位点，可使用两种不同的化学可裂解位点，或者可使用一种酶可裂解位点和一种化学可裂解位点。可以在相应可裂解的引物36、38中使用的不同裂解位点42、44的示例包括下列物质的任何组合：邻二醇、尿嘧啶、烯丙基醚、二硫化物、限制性酶位点和8-氧代鸟嘌呤。
图2D所示的示例类似于图2B所示的示例，不同的是不同类型的裂解位点42、44用于与相应引物组30D、32D的可裂解的引物36'、38'附接的接头46、46'中。可以在与可裂解的引物36'、38'附接的相应接头46、46'中使用的不同裂解位点42、44的示例包括以下物质的任何组合：邻二醇、尿嘧啶、烯丙基醚、二硫化物、限制性酶位点和8-氧代鸟嘌呤。
在图1和图2A至图2D所示的任何示例中，引物16、18和20、22或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'与正交聚合物10A、10B的附接使引物16、18和20、22或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'的模板特异性部分自由地与其同源模板退火，而3'羟基基团自由地用于引物延伸。
如将在下文更详细描述的，引物16、18和20、22或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'可在其施加到流通池基底之前附接到相应的正交聚合物10A、10B，并且因此正交聚合物10A、10B可以是预接枝的。在其他示例中，引物16、18和20、22或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'可在其施加到流通池基底之后附接到相应的正交聚合物10A、10B。
流通池结构
正交聚合物10A、10B和不同的引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D可用于限定流通池内的测序表面化学物质。
在本文所公开的示例中，流通池包括基底；在该基底的表面的至少一部分上的两种不同硅烷的图案；附接到这两种不同硅烷中的第一硅烷的第一聚合物(例如，正交聚合物10A)；附接到这两种不同硅烷中的第二硅烷的第二聚合物(例如，正交聚合物10B)，该第一聚合物10A和该第二聚合物10B分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，这些官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团；接枝到该第一聚合物的第一引物组(例如，12、30A、30B、30C或30D)；和接枝到该第二聚合物的第二引物组(例如，14、32A、32B、32C或32D)，其中该第一引物组和该第二引物组是不同的。将参照图3A至图3C描述流通池以及流通池内的结构的示例。
流通池50的一个示例在图3A中以顶视图示出。流通池50可包括两个粘结在一起的图案化结构，或者粘结到盖的一个图案化结构。流动通道52位于两个图案化结构之间或者在一个图案化结构与盖之间。图3A所示的示例包括八个流动通道52。虽然示出了八个流动通道52，但是应当理解，流通池50中可包括任何数量的流动通道52(例如，单个流动通道52、四个流动通道52，等等)。每个流动通道52可与另一个流动通道52分离，使得引入流动通道52中的流体不会流到相邻的流动通道52中。引入流动通道52中的流体的一些示例可引入反应组分(例如，DNA样品、聚合酶、测序引物、标记的核苷酸等)、洗涤溶液、解封闭剂等。
流动通道52至少部分地由图案化结构限定。图案化结构可包括基底，诸如单层基座载体或多层结构。图3B和图3C描绘了基底53的顶视图，并且因此描绘了单层基座载体或多层结构的顶部。
合适的单层基座载体的示例包括环氧硅氧烷、玻璃、改性的或官能化的玻璃、塑料(包括丙烯酸、聚苯乙烯以及苯乙烯和其他材料的共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(诸如得自Chemours的)、环烯烃/环烯烃聚合物(COP)(诸如得自Zeon的/>)、聚酰亚胺等)、尼龙(聚酰胺)、陶瓷/陶瓷氧化物、二氧化硅、熔融二氧化硅、基于二氧化硅的材料、硅酸铝、硅和改性的硅(例如，硼掺杂的p+硅)、氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)或其他钽氧化物(TaOx)、氧化铪(HfO2)、碳、金属、无机玻璃等。
多层结构的示例包括基座载体和该基座载体上的至少一个其他层。多层结构的一些示例包括玻璃或硅作为基座载体，该基座载体表面上具有(钽氧化物(例如，五氧化二钽或另一种钽氧化物(TaOx)的)涂层或另一种陶瓷氧化物。多层结构的其他示例包括基座载体(例如，玻璃、硅、五氧化二钽，或任何其他基座载体材料)和作为另一层的图案化树脂。应当理解，可选择性地沉积或者沉积并图案化以形成凹入部54(参见图3B和图3C)和间隙区域56的任何材料可用作图案化树脂。
作为图案化树脂的一个示例，可经由气相沉积、气溶胶印刷或喷墨印刷将无机氧化物选择性地施加到基座载体。合适的无机氧化物的示例包括氧化钽(例如Ta2O5)、氧化铝(例如Al2O3)、氧化硅(例如SiO2)、氧化铪(例如HfO2)等。
作为图案化树脂的另一个示例，可将聚合物树脂施加到基座载体，然后进行图案化。合适的沉积技术包括化学气相沉积、浸涂、泡涂、旋涂、喷涂、搅打分配、超声喷涂、刮涂刀涂覆、气溶胶印刷、丝网印刷、微接触印刷等。合适的图案化技术包括光刻法、纳米压印光刻(NIL)、压印技术、压花技术、模制技术、微蚀刻技术等。合适的树脂的一些示例包括基于多面体低聚倍半硅氧烷树脂的树脂、不基于多面体低聚倍半硅氧烷的环氧树脂、聚(乙二醇)树脂、聚醚树脂(例如，开环环氧化物)、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、无定形含氟聚合物树脂(例如，得自Bellex的)以及它们的组合。
如本文所用，术语“多面体低聚倍半硅氧烷”(作为从Hybrid Plastics商购获得)是指作为二氧化硅(SiO2)和有机硅(R2SiO)之间的杂交中间体(例如，RSiO1.5)的化学组合物。多面体低聚倍半硅氧烷的示例可以是如Kehagias等人在MicroelectronicEngineering第86卷(2009年)第776-778页中所述的，该文献以引用方式全文并入。在一个示例中，组合物为具有化学式[RSiO3/2]n的有机硅化合物，其中R基团可以是相同或不同的。POSS的示例性R基团包括环氧基、叠氮化物/叠氮基、硫醇、聚(乙二醇)、降冰片烯、四嗪、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，或另外例如烷基、芳基、烷氧基和/或卤代烷基基团。
在示例中，单个基座载体(无论是单独使用还是作为多层结构的一部分使用)可以是直径范围为约2mm至约300mm(例如，约200mm至约300mm)的圆形片材、面板、晶片、管芯等，或者可以是其最大尺寸高达约10英尺(约3米)的矩形片材、面板、晶片、管芯等。例如，裸片的宽度范围可为约0.1mm至约10mm。虽然已经提供了示例性尺寸，但是应当理解，可使用具有任何合适尺寸的单个基座载体。
在一个示例中，流动通道52具有基本上矩形的构型。可选择流动通道52的长度和宽度，使得单个基座载体的一部分或多层结构的最外层将流动通道52包围，并且可用于附接到盖(未示出)或另一个图案化结构。
当使用微接触、气溶胶或喷墨印刷来沉积限定流动通道52的壁的单独材料时，流动通道52的深度可以小到单层厚。对于其他示例，流动通道52的深度可为约1μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大。在一个示例中，深度可在约10μm至约100μm的范围内。在另一个示例中，深度可在约10μm至约30μm的范围内。在又一个示例中，深度为约5μm或更小。应当理解的是，流动通道52的深度可大于、小于上文指定的值，或者介于这些值之间。
图3B和图3C描绘了流动通道52内的结构的示例。每个结构包括由间隙区域56隔开的凹入部54、在每个凹入部54中的两种不同硅烷的图案，以及分别附接到每个凹入部54内的两种不同硅烷的正交聚合物10A、10B。虽然未示出，但应当理解不同的引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D分别附接到正交聚合物10A、10B。
可设想凹入部54的许多不同的布局，包括规则的、重复的和不规则的图案。在一个示例中，凹入部54设置在六边形网格中，以实现紧密的堆积和改进的密度。其它布局可包括例如矩形布局、三角形布局等。在一些示例中，布局或图案可以是呈行和列的x-y格式。在一些其他示例中，布局或图案可为凹入部54和间隙区域56的重复布置。在另外的其他示例中，布局或图案可为凹入部54和间隙区域56的随机布置。
布局或图案可相对于限定区域中的凹入部54的密度(数量)来表征。例如，凹入部54可以大约2百万个/mm2的密度存在。可将密度调整为不同的密度，包括例如约100个/mm2、约1,000个/mm2、约100,000个/mm2、约1百万个/mm2、约2百万个/mm2、约5百万个/mm2、约1千万个/mm2、约5千万个/mm2或更大或更小的密度。还应当理解，该密度可以介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间，或者可以使用其它密度(在给定范围之外)。例如，高密度阵列可被表征为具有分开小于约100nm的凹入部54，中等密度阵列可被表征为具有分开约400nm至约1μm的凹入部54，并且低密度阵列可被表征为具有分开大于约1μm的凹入部54。
凹入部54的布局或图案也可根据或另选地根据平均节距，或从一个凹入部54的中心至相邻凹入部54的中心的间距(中心到中心间距)或从一个凹入部54的右边缘至相邻凹入部54的左边缘的间距(边缘到边缘间距)来表征。图案可以是规则的，使得围绕平均节距的变异系数较小，或者图案可以是非规则的，在这种情况下变异系数可以相对较大。在任一种情况下，平均节距可为例如约50nm、约0.1μm、约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约100μm或更大或更小。特定图案的平均节距可介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间。在一个示例中，凹入部20具有约1.5μm的节距(中心到中心间距)。虽然已经提供了示例性平均节距值，但应当理解，可使用其他平均节距值。
每个凹入部54的大小可通过其体积、开口面积、深度和/或直径来表征。例如，体积可以在约1×10-3μm3至约100μm3的范围内，例如，为约1×10-2μm3、约0.1μm3、约1μm3、约10μm3，或更大，或更小。又如，开口面积可以在约1×10-3μm2至约100μm2的范围内，例如，为约1×10-2μm2、约0.1μm2、约1μm2、至少约10μm2，或更大，或更小。再如，深度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。对于又一个示例，直径或长度和宽度的范围可为约0.1μm至约100μm，例如约0.5μm、约1μm、约10μm或更大或更小。
每种结构还包括两种不同的硅烷(未示出)。硅烷中的一种硅烷包括可附接第一正交聚合物10A(但不附接第二正交聚合物10B)的官能团，硅烷中的另一种硅烷包括可附接第二正交聚合物10B(但不附接第一正交聚合物10A)的官能团。在一个示例中，这两种不同的硅烷选自氨基硅烷和炔基硅烷、降冰片烯硅烷和氨基硅烷，以及降冰片烯硅烷和炔基硅烷。氨基硅烷和炔基硅烷可分别附接到相应正交聚合物10A、10B的活化酯官能团和叠氮化物官能团。降冰片烯硅烷和氨基硅烷可分别附接到相应正交聚合物10A、10B的叠氮化物官能团和活化酯官能团。降冰片烯硅烷和氨基硅烷可分别附接到相应正交聚合物10A、10B的四嗪官能团和活化酯官能团。降冰片烯硅烷和炔基硅烷可分别附接到相应正交聚合物10A、10B的四嗪官能团和叠氮化物官能团。
氨基硅烷的示例可包括(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷)(APTMS)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷)(APTES)、N-(6-氨基己基)氨基甲基三乙氧基硅烷(AHAMTES)、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷(AEAPTES)和N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)，它们中的每一种均购自Gelest。
炔基硅烷可包括环炔烃不饱和部分，诸如O-炔丙基)-N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸酯、环辛炔、环辛炔衍生物或双环壬炔(例如，双环[6.1.0]壬-4-炔或其衍生物、双环[6.1.0]壬-2-炔或双环[6.1.0]壬-3-炔)。
降冰片烯硅烷可以是降冰片烯衍生物，例如取代碳原子之一而包含氧或氮的(杂)降冰片烯。降冰片烯硅烷的示例包括[(5-双环[2.2.1]庚-2-烯基)乙基]三甲氧基硅烷。
硅烷可以期望的图案沉积在每个凹入部54内，使得正交聚合物10A、10B(其选择性地结合到相应的硅烷)以期望的图案施加。硅烷的图案可在整个基底53上的每个凹入部54中相同，在整个基底53上的每个凹入部54中不同，或者在整个基底53上的一些凹入部54中相同而在整个基底53上的其他凹入部54中不同。下面参照图4A至图4H和图5A至图5H描述了如何以期望的图案沉积硅烷的示例。
每个结构还包括正交聚合物10A、10B。本文公开的任何正交聚合物组可被包括在每个凹入部54中。例如，聚合物10A可包括活化酯官能团，并且聚合物10B可包括叠氮化物官能团；或者聚合物10A可包括四嗪官能团，并且聚合物10B可包括活化酯官能团；或者聚合物10A可包括四嗪官能团，并且聚合物10B可包括叠氮化物官能团。也可使用本文公开的任何共聚物或三元共聚物，只要聚合物10A、10B是正交的。
凹入部54内的正交聚合物10A、10B的位置由每个凹入部54内的硅烷的图案决定。
如图3B和图3C所示，每个凹入部54内的正交聚合物10A、10B的图案可在整个基底53上重复。
在图3B所示的示例中，正交聚合物10A、10B的图案在每个凹入部54中是相同的。在图3B所示的示例中，聚合物10A位于每个凹入部54的左侧上，并且聚合物10B位于每个凹入部54的右侧上。在其他示例中，聚合物10B可位于每个凹入部54的左侧上并且聚合物10A可位于每个凹入部54的右侧上；或者聚合物10A可位于每个凹入部54的上侧上并且聚合物10B可位于每个凹入部54的下侧上；或者聚合物10B可位于每个凹入部54的上侧上并且聚合物10A可位于每个凹入部54的下侧上。
在图3C所示的示例中，不同的凹入部54具有正交聚合物10A、10B的不同图案，但这些图案在整个基底53上以有序的方式重复。在图3C所示的示例中，凹入部54的行和列交替，其中一个凹入部54具有位于凹入部54左侧上的聚合物10A和位于凹入部54右侧上的聚合物10B，接着是具有位于凹入部54左侧上的聚合物10B和位于凹入部54右侧上的聚合物10A的凹入部54，接着是具有位于凹入部54左侧上的聚合物10A和位于凹入部54右侧上的聚合物10B的凹入部54，等等。
如上所述，在每个示例中，聚合物10A、10B代表具有分别附接到其上的不同引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的不同区域。
制作流通池的方法
流通池50内的结构可通过多种方法获得。在图4A至图4H和图5A至图5H的示意性流程图中示出了该方法的两个示例。该方法的另一个示例在图6的流程图中展示。
图4A至图4H和图5A至图5H所示的方法通常包括在基底53的表面的至少一部分上产生两种不同硅烷58A、58B的图案；同时沉积第一聚合物和第二聚合物10A、10B，由此第一聚合物10A附接到两种不同硅烷中的第一硅烷58A，第二聚合物10B附接到两种不同硅烷中的第二硅烷58B；同时将第一引物组12或30A或30B或30C或30D接枝到第一聚合物上并将第二引物组14或32A或32B或32C或32D接枝到第二聚合物10B上，其中第一引物组和第二引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D是不同的。
图4A至图4H所示的方法描绘了用于产生两种不同硅烷58A、58B的图案的一个示例。该示例性方法通常包括将两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A沉积在基底53的表面的至少一部分上(图4A)；在两种不同硅烷中的第一硅烷上施加光刻胶60(图4B)；使光刻胶显影(产生不溶性部分60')，以限定包括两种不同硅烷中的第一硅烷58A的暴露部分62和两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的覆盖部分64的图案(图4C)；去除两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62，以露出对应的暴露基底部分66(图4D)；将两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B沉积在对应的暴露基底部分66上(图4D)；以及去除光刻胶60'(图4E)。
图4A至图4H所示的基底53是其中限定有凹入部54的单层基座载体的示例。
如图4A所示，将两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A施加到基底53的表面上，包括施加到凹入部54和间隙区域56上。合适的硅烷施加方法的示例包括气相沉积(例如，YES方法)、旋涂或本文公开的其他沉积方法。
然后，如图4B所示，将光刻胶60施加到两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A上。可使用本文所述的任何合适的沉积方法来施加光刻胶60。用于产生不溶性部分60'的光刻胶60的显影取决于所用光刻胶的类型。
一些示例利用负性光刻胶。合适的负性光刻胶的示例包括系列光刻胶(购自Futurrex)。其它合适的负性光刻胶包括SU-8系列和/>系列(两者均购自KayakuAdvanced Materials,Inc.)，或UVNTM系列(购自DuPont)。在使用负性光刻胶时，该负性光刻胶选择性地暴露于某些波长的光以形成不溶性部分60'，然后暴露于显影剂以去除可溶性部分(例如，未暴露于某些波长的光的那些部分)。用于负性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机TMAH(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
在图4C所示的示例中，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62在负性光刻胶未曝光的区域处露出，该暴露部分可溶于显影剂中，因此被显影剂去除。相比之下，两种不同硅烷中的第一硅烷58A的覆盖部分64位于负性光刻胶曝光以形成不溶性部分60'的区域处，该不溶性部分不溶于显影剂中，因此不被显影剂去除。
其他示例利用正性光刻胶。合适的正性光刻胶的示例包括S1800系列或/>1500系列，两者均得自Kayaku Advanced Materials,Inc.。合适的正性光刻胶的另一个示例为SPRTM-220(来自DuPont)。当使用正性光刻胶时，选择性暴露于某些波长的光形成可溶性区域(例如，其至少95％可溶于显影剂)，并且使用显影剂来去除这些可溶性区域。正性光刻胶未暴露于光的那些部分将变得不可溶于显影剂。用于正性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机TMAH(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
在图4C所示的示例中，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62在正性光刻胶曝光的区域处露出，该暴露部分可溶于显影剂中，因此被显影剂去除。相比之下，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的覆盖部分64位于正性光刻胶不曝光以形成不溶性部分60'的区域处，该不溶性部分不溶于显影剂中，因此不被显影剂去除。
图4D示出了i)去除两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62，这暴露了对应的基底部分66；以及ii)将两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B施加在对应的暴露基底部分66上。
去除两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62，以露出对应的暴露基底部分66(图4D)。两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62的去除可涉及化学蚀刻、干蚀刻、等离子体处理等。化学蚀刻包括可去除硅烷58A但不去除不溶性光刻胶60'的溶剂。在去除暴露部分62期间，不溶性光刻胶60'保护两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的下面部分64。
在去除暴露部分62之后，将两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B沉积在对应的暴露基底部分66上。如图4D所示，两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B也沉积在不溶性光刻胶60'上。合适的硅烷施加方法的示例包括气相沉积(例如，YES方法)、旋涂或本文公开的其他沉积方法。
然后去除不溶性光刻胶60'，如图4E所示。不溶性光刻胶60'可用去除剂剥离，诸如用于不溶性负性光刻胶的二甲基亚砜(DMSO)、丙酮或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂；用于不溶性正性光刻胶的二甲基亚砜(DMSO)、丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。如图4E所示，该剥离过程去除i)至少99％的不溶性光刻胶60'和ii)该不溶性光刻胶上的两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B。两种不同的硅烷58A、58B在基底53上保持完整。该过程暴露两种不同硅烷58A、58B中的每一种。
图4A至图4E所示的过程在每个凹入部54中产生两种不同硅烷58A、58B的图案。光刻胶60的显影使得能够控制每个凹入部54中的两种不同硅烷58A、58B的图案。
在产生两种不同硅烷58A、58B的图案之后，同时施加正交聚合物10A、10B。正交聚合物10A、10B的同时沉积可涉及能够同时施加两种聚合物10A、10B的任何合适的沉积技术。由于两种不同硅烷58A、58B的官能度和正交聚合物10A、10B的官能团对，正交聚合物10A、10B能够选择性地附接到相应的硅烷58A、58B。因此，正交聚合物10A附接到硅烷58A，并且正交聚合物10B附接到硅烷58B。这在图4F中示出。
在图4G中，去除(例如，使用抛光过程)附接到空隙区域56上方的硅烷58A的正交聚合物10A。该抛光过程可用化学浆料(包含例如研磨剂、缓冲剂、螯合剂、表面活性剂和/或分散剂)来进行，该化学浆料可从空隙区域56去除正交聚合物10A以及在一些情况下硅烷58A，而不会对这些区域56下面的基底53造成有害影响。另选地，可利用不包括磨料颗粒的溶液执行抛光。
该化学浆料可用于化学机械抛光系统，以对空隙区域56的表面进行抛光。抛光头/抛光垫或其他抛光工具能够对可能存在于空隙区域56上方的正交聚合物10A进行抛光，同时在凹入部54中留下至少基本上完整的正交聚合物10A、10B。作为一个示例，抛光头可为Strasbaugh ViPRR II抛光头。
清洁和干燥过程可在抛光之后进行。清洁过程可利用水浴和超声处理。水浴可维持在约22℃至约30℃范围内的相对较低的温度。干燥过程可包括旋转干燥，或通过另一种合适技术进行的干燥。
如图4H所示，引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D同时接枝到相应正交聚合物10A、10B。引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的同时接枝可涉及流动通过沉积(flow through deposition)(例如，使用临时粘结的盖)、泡涂(dunk coating)、喷涂、搅打分配或通过另一合适的接枝方法。这些示例性技术中的每一种技术都可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包含引物16、18、20、22或34、36、38、40或34'、36'、38'、40'，水，缓冲液和催化剂。利用任何接枝方法，引物16、18或34、36或34'、36'附接到正交聚合物10A，并且对正交聚合物10B或间隙区域56没有亲和力；引物20、22或38、40或38'、40'附接到正交聚合物10B，并且对正交聚合物10A或间隙区域56没有亲和力。选择性亲和力是由于两个不同引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的官能度和正交聚合物10A、10B的官能团对。
图5A至图5G描绘了用于产生两种不同硅烷58A、58B的图案的另一个示例。该示例性方法通常包括将两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A沉积在基底53的表面的至少一部分上(图5A)；在两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A上施加光刻胶60；使光刻胶显影(产生不溶性部分60')，以限定包括两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62和两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的覆盖部分64的图案(图5C)；转化两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62的官能团以形成两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B(图5D)；以及去除光刻胶60'(图5E)。
图5A至图5H所示的基底53是多层结构的一个示例，该多层结构具有限定在覆盖基座载体的层(例如，图案化树脂)中的凹入部54。
如图5A所示，将两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A施加到基底53的表面上，包括施加到凹入部54和间隙区域56上。合适的硅烷施加方法的示例包括气相沉积(例如，YES方法)、旋涂或本文公开的其他沉积方法。
然后，如图5B所示，将光刻胶60施加到两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A上。可使用本文所述的任何合适的沉积方法来施加光刻胶60。用于产生不溶性部分60'的光刻胶60的显影取决于所用光刻胶的类型，如参考图4B所述。
在图5C所示的示例中，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62在负性光刻胶未曝光的区域处露出，该暴露部分可溶于显影剂中，因此被显影剂去除。相比之下，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的覆盖部分64位于负性光刻胶曝光以形成不溶性部分60'的区域处，该不溶性部分不溶于显影剂中，因此不被显影剂去除。
另选地，在图4C所示的示例中，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62在正性光刻胶曝光的区域处露出，该暴露部分可溶于显影剂中，因此被显影剂去除。相比之下，两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的覆盖部分64位于正性光刻胶不曝光以形成不溶性部分60'的区域处，该不溶性部分不溶于显影剂中，因此不被显影剂去除。
图5D示出了转化两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的暴露部分62的官能团以形成两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B。可使用无添加剂的路线和/或可取代硅烷58A的官能团以形成硅烷58B的任何其他技术。例如，对于APTMS，NHS/EDC化学将是转化的期望选择。在暴露部分62的官能团转化期间，不溶性光刻胶60'保护两种不同硅烷58A、58B中的第一硅烷58A的下面部分64。
在暴露部分62处的官能团转化以产生两种不同硅烷58A、58B中的第二硅烷58B之后，然后去除不溶性光刻胶60'，如图5E所示。不溶性光刻胶60'可用去除剂剥离，如参考图4E所述。如图5E所示，该剥离过程去除了至少99％的不溶性光刻胶60'。两种不同的硅烷58A、58B在基底53上保持完整。该过程暴露两种不同硅烷58A、58B中的每一种。
图5A至图5E所示的过程在每个凹入部54中产生两种不同硅烷58A、58B的图案。光刻胶60的显影使得能够控制每个凹入部54中的两种不同硅烷58A、58B的图案。
在产生两种不同硅烷58A、58B的图案之后，同时施加正交聚合物10A、10B。正交聚合物10A、10B的同时沉积可涉及能够同时施加两种聚合物10A、10B的任何合适的沉积技术。由于两种不同硅烷58A、58B的官能度和正交聚合物10A、10B的官能团对，正交聚合物10A、10B能够选择性地附接到相应的硅烷58A、58B。因此，正交聚合物10A附接到硅烷58A，并且正交聚合物10B附接到硅烷58B。这在图5F中示出。
在图5G中，去除(例如，使用如参考图4G所述的抛光过程)附接到空隙区域56上方的硅烷58A的正交聚合物10A。
如图5H所示，引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D同时接枝到相应正交聚合物10A、10B。引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的同时接枝可涉及流动通过沉积(例如，使用临时粘结的盖)、泡涂、喷涂、搅打分配或通过另一合适的接枝方法。这些示例性技术中的每一种技术都可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包含引物16、18、20、22或34、36、38、40或34'、36'、38'、40'，水，缓冲液和催化剂。利用任何接枝方法，引物16、18或34、36或34'、36'附接到正交聚合物10A，并且对正交聚合物10B或间隙区域56没有亲和力；引物20、22或38、40或38'、40'附接到正交聚合物10B，并且对正交聚合物10A或间隙区域56没有亲和力。选择性亲和力是由于两个不同引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的官能度和正交聚合物10A、10B的官能团对。
现在参见图6，描绘了另一示例性方法。图6所示的方法100包括将第一引物组12、或30A、或30B、或30C、或30D接枝到第一聚合物10A上，以产生第一预接枝聚合物(附图标号102)；将第二引物组14、或32A、或32B、或32C、或32D与第二聚合物10B接枝以产生第二预接枝聚合物，其中第一引物组12、或30A、或30B、或30C、或30D不同于第二引物组14、或32A、或32B、或32C、或32D，并且第一聚合物10A不同于第二聚合物10B(附图标号104)；在基底53的表面的至少一部分上生成两种不同硅烷58A、58B的图案(附图标号106)；以及沉积第一预接枝聚合物和第二预接枝聚合物，由此第一预接枝聚合物附接到两种不同硅烷中的第一硅烷，并且第二预接枝聚合物附接到两种不同硅烷中的第二硅烷(附图标号108)。
这些示例中的第一聚合物和第二聚合物可以是本文公开的正交聚合物10A、10B中的任一种。为了预接枝聚合物10A、10B，可将相应的聚合物10A、10B与相应的引物组12、14或30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D混合并暴露于用于正在发生的反应的合适接枝条件，例如，第一正交聚合物10A的活化酯官能团与胺封端的引物结合，或第二正交聚合物10B的四嗪官能团与BCN或降冰片烯封端的引物结合，等等。
两种不同硅烷58A、58B的图案在基底53的表面的至少一部分上(例如，在每个凹入部54中)的产生可如参考图4A至图4E或图5A至图5E所述来完成。
在图6所示方法的一个示例中，将第一预接枝聚合物和第二预接枝聚合物同时沉积在基底53上(在每个凹入部中具有两种不同硅烷58A、58B的图案)。预接枝的正交聚合物的同时沉积可涉及能够同时施加两种聚合物的任何合适的沉积技术。由于两种不同硅烷58A、58B的官能度和预接枝的正交聚合物的官能团对，预接枝的正交聚合物能够选择性地附接到相应的硅烷58A、58B。
在图6所示方法的另一个示例中，顺序沉积第一预接枝聚合物和第二预接枝聚合物。由于两种不同硅烷58A、58B的官能度和预接枝的正交聚合物的官能团对，第一预接枝聚合物可选择性地附接到硅烷58A而对硅烷58B没有任何亲和力，并且第二预接枝聚合物可选择性地附接到硅烷58B而对硅烷58A没有任何亲和力。
使用流通池的方法
本文公开的包括附接到正交聚合物10A、10B的引物组12、14的流通池50的示例可用于顺序成对的末端读取测序方法中。在该方法中，将在每个正交聚合物10A、10B上产生的相应正向链测序并去除，然后将相应反向链测序并去除。
本文公开的包括附接到正交聚合物10A、10B的引物组30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D的流通池50的示例可用于同时成对的末端读取测序方法中。如本文所述，控制引物组30A、32A或30B、32B或30C、32C或30D、32D，使得裂解(直链化)化学在不同的聚合物10A、10B上是正交的。这使得能够在基底53的一个区域中(例如，在正交聚合物10A处)生成正向链的簇，并在基底53的另一区域中(例如，在正交聚合物10B处)生成反向链的簇。在一个示例中，这些区域在凹入部54内彼此直接相邻(如图3B和图3C所示)。这使得能够实现同时成对的末端读取。
为了进一步说明本公开，本文给出了实施例。应当理解，提供该实施例是出于说明目的，而不应理解为限制本公开的范围。
非限制性工作实施例
合成了两种不同的活化酯聚合物。
第一活化酯聚合物是由以下单体形成的多臂共聚物：丙烯酸五氟苯酯和4-丙烯酰吗啉，比率为25:75。RAFT聚合在树突状RAFT剂(包括作为中心分子的季戊四醇和在4个臂的每个臂中的2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸)的存在下发生。在包括氩气层和75℃的典型RAFT聚合条件下，使用AIBN作为自由基引发剂并使用二噁烷作为溶剂。NMR结果(本文未再现)表明单体的聚合在16小时后达到60％的转化率。
第二活化酯聚合物是用丙烯酸五氟苯酯和聚二甲基丙烯酰胺甲基丙酸十二烷基三硫代碳酸酯(即，DDMAT封端的聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)，其包括二甲基丙烯酰胺)作为RAFT剂形成的直链共聚物。在包括70℃下3小时的典型RAFT聚合条件下，使用AIBN作为自由基引发剂并使用二噁烷作为溶剂。NMR结果(本文未再现)表明两种单体的聚合在3小时后达到35％的转化率。
将第一(多臂)和第二(直链)聚合物涂覆在表面具有APTMS的单独的非图案化HISEQTM流通池上。两种聚合物中的每种聚合物内的活化酯能够附接到流通池表面的氨基上。
聚合物涂覆的流通池接枝有胺封端的P5和P7寡核苷酸引物。将应激条件应用于接枝聚合物涂覆的流通池，模拟聚类和测序的生物化学条件。
在应用应激条件后，进行CFR测定以确定引物的接枝是否成功以及接枝的引物是否稳健。在CFR测定期间，将引物接枝的表面暴露于缓冲溶液中的荧光标记的(CAL红(CFR)染料)互补寡核苷酸。这些荧光标记的互补寡核苷酸中的一些互补寡核苷酸与表面结合的引物结合，并且过量的CFR标记的互补寡核苷酸被洗掉。然后在荧光检测器中扫描表面以测量该表面上的CFR强度，从而提供表面上引物浓度和健康状况的定量测量。
图7显示了CFR测定结果，即，来自接枝聚合物涂覆的流通池的平均测量强度。两种材料都充分接枝了荧光标记的互补寡核苷酸，表明胺封端的P5和P7寡核苷酸引物附接到直链聚合物和多臂聚合物涂覆的流通池中的每一者。
附加说明
应当理解，前述概念和下文更详细讨论的附加概念(假设此类概念不相互矛盾)的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地讲，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。还应当理解，本文明确采用的也可出现在以引用方式并入的任何公开中的术语应被赋予与本文所公开的特定概念最一致的含义。
本说明书通篇提及的“一个示例”、“另一个示例”、“一种示例”等意指结合该示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文所述的至少一个示例中，并且可存在于或不存在于其他示例中。此外，应当理解，用于任何示例的所述元素可以任何合适的方式组合在各种示例中，除非上下文另有明确说明。
代表性特征
代表性特征在以下编号的条款中阐述，该条款独立于说明书的文本和/或附图中公开的一个或多个特征或可与说明书的文本和/或附图中公开的一个或多个特征以任何组合的方式组合。
虽然已经详细描述了若干示例，但是应当理解，可以对所公开的示例进行修改。因此，上述说明应被认为是非限制性的。
1.一种流通池，所述流通池包括：
基底；
在所述基底的表面的至少一部分上的两种不同硅烷的图案；
附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷的第一聚合物；
附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷的第二聚合物，所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团；
接枝到所述第一聚合物的第一引物组；和
接枝到所述第二聚合物的第二引物组，其中所述第一引物组和所述第二引物组是不同的。
2.根据条款1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述活化酯官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述叠氮化物官能团。
3.根据任一前述条款所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述四嗪官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述活化酯官能团。
4.根据任一前述条款所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述四嗪官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述叠氮化物官能团。
5.根据任一前述条款所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一共聚物，所述第一官能团是所述四嗪官能团，并且所述第一共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括叠氮化物；并且
所述第二聚合物是第二共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团，并且所述第二共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括芳基碘化物。
6.根据任一前述条款所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一共聚物，所述第一官能团是所述叠氮化物官能团，并且所述第一共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括丙烯酰胺；并且
所述第二聚合物是第二共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团，并且所述第二共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括丙烯酰胺。
7.根据任一前述条款所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一三元共聚物，所述第一官能团是所述四嗪官能团并且所述第一三元共聚物还包含两个附加官能团，所述附加官能团包括叠氮化物和丙烯酰胺；并且
所述第二聚合物是第二三元共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团并且所述第二三元共聚物包含两个附加官能团，所述附加官能团包括芳基碘化物和丙烯酰胺。
8.根据任一前述条款所述的流通池，其中所述两种不同的硅烷选自氨基硅烷和炔基硅烷、降冰片烯硅烷和氨基硅烷，以及降冰片烯硅烷和炔基硅烷。
9.一种方法，所述方法包括：
在基底的表面的至少一部分上产生两种不同硅烷的图案；
同时沉积第一聚合物和第二聚合物，由此所述第一聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷，并且所述第二聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷；以及
同时将第一引物组接枝到所述第一聚合物并将第二引物组接枝到所述第二聚合物，其中所述第一引物组和所述第二引物组是不同的。
10.根据条款9所述的方法，其中产生所述两种不同硅烷的所述图案涉及：
将所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷沉积在所述基底的所述表面的至少所述部分上；
在所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷上施加光刻胶；
使所述光刻胶显影，以限定包括所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的暴露部分和所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的覆盖部分的图案；
转化所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的所述暴露部分的官能团以形成所述两种不同硅烷中的所述第二硅烷；以及
去除所述光致抗蚀剂。
11.根据条款9或10所述的方法，其中产生所述两种不同硅烷的所述图案涉及：
将所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷沉积在所述基底的所述表面的至少所述部分上；
在所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷上施加光刻胶；
使所述光刻胶显影，以限定包括所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的暴露部分和所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的覆盖部分的图案；
去除所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的所述暴露部分，以露出对应的暴露基底部分；
将所述两种不同硅烷中的所述第二硅烷沉积在所述对应的暴露基底部分上；以及
去除所述光致抗蚀剂。
12.根据条款9至11所述的方法，还包括合成所述第一聚合物和所述第二聚合物，使得所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。
13.根据条款12所述的方法，其中所述合成涉及可逆加成-断裂链转移聚合。
14.根据条款12或条款13所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
15.根据条款14所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构III的第一丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；/>
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和具有以下结构III'的第二丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第一丙烯酰胺单体和所述第二丙烯酰胺单体是相同或不同的。
16.根据条款12至15中任一项所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯。
17.根据条款16所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构I的第一附加单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和第二附加单体的聚合，所述第二附加单体包括芳基碘化物。
18.根据条款16或条款17所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体、第一附加单体和第二附加单体的聚合，所述第一附加单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且所述第二附加单体具有结构III：/>其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体、第三附加单体和第四附加单体的聚合，所述第三附加单体包括芳基碘化物，并且
所述第四附加单体具有结构III'：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第二附加单体和所述第四附加单体是相同或不同的。
19.根据条款12至18中任一项所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
20.根据条款12至19所述的方法，其中所述第一聚合物的所述合成涉及：
使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合；以及
用所述四嗪官能团取代所述活化酯或所述胺官能团。
21.一种方法，所述方法包括：
将第一引物组接枝到第一聚合物以产生第一预接枝聚合物；
将第二引物组接枝到第二聚合物以产生第二预接枝聚合物，其中所述第一引物组不同于所述第二引物组并且所述第一聚合物不同于所述第二聚合物；
在基底的表面的至少一部分上产生两种不同硅烷的图案；以及
沉积所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物，由此所述第一预接枝聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷，并且所述第二预接枝聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷。
22.根据条款21所述的方法，其中所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物同时沉积。
23.根据条款21所述的方法，其中所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物顺序沉积。
24.根据条款21至23中任一项所述的方法，其中在接枝所述第一引物组之前和在接枝所述第二引物组之前，所述方法还包括合成所述第一聚合物和所述第二聚合物，使得所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。
25.根据条款24所述的方法，其中所述合成涉及可逆加成-断裂链转移聚合。
26.根据条款24至25中任一项所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
/>
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
27.根据条款26所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构III的第一丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和具有以下结构III'的第二丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第一丙烯酰胺单体和所述第二丙烯酰胺单体是相同或不同的。
28.根据条款24至27中任一项所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：/>
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯。
29.根据条款28所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构I的第一附加单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：
其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和第二附加单体的聚合，所述第二附加单体包括芳基碘化物。
30.根据条款28或29所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体、第一附加单体和第二附加单体的聚合，所述第一附加单体具有结构I：
/>
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且所述第二附加单体具有结构III：/>其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体、第三附加单体和第四附加单体的聚合，所述第三附加单体包括芳基碘化物，并且所述第四附加单体具有结构III'：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第二附加单体和所述第四附加单体是相同或不同的。
31.根据条款24至30中任一项所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：/>
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及具有以下结构I的第二单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
32.根据条款24至31中任一项所述的方法，其中所述第一聚合物的所述合成涉及：
使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合；以及
用所述四嗪官能团取代所述活化酯或所述胺官能团。

Claims (32)

1.一种流通池，所述流通池包括：
基底；
在所述基底的表面的至少一部分上的两种不同硅烷的图案；
附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷的第一聚合物；
附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷的第二聚合物，所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团；
接枝到所述第一聚合物的第一引物组；和
接枝到所述第二聚合物的第二引物组，其中所述第一引物组和所述第二引物组是不同的。
2.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述活化酯官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述叠氮化物官能团。
3.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述四嗪官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述活化酯官能团。
4.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一均聚物并且所述第一官能团是所述四嗪官能团；并且
所述第二聚合物是第二均聚物并且所述第二官能团是所述叠氮化物官能团。
5.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一共聚物，所述第一官能团是所述四嗪官能团，并且所述第一共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括叠氮化物；并且
所述第二聚合物是第二共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团，并且所述第二共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括芳基碘化物。
6.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一共聚物，所述第一官能团是所述叠氮化物官能团，并且所述第一共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括丙烯酰胺；并且
所述第二聚合物是第二共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团，并且所述第二共聚物还包含附加官能团，所述附加官能团包括丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的流通池，其中：
所述第一聚合物是第一三元共聚物，所述第一官能团是所述四嗪官能团并且所述第一三元共聚物还包含两个附加官能团，所述附加官能团包括叠氮化物和丙烯酰胺；并且
所述第二聚合物是第二三元共聚物，所述第二官能团是所述活化酯官能团并且所述第二三元共聚物包含两个附加官能团，所述附加官能团包括芳基碘化物和丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的流通池，其中所述两种不同的硅烷选自氨基硅烷和炔基硅烷、降冰片烯硅烷和氨基硅烷，以及降冰片烯硅烷和炔基硅烷。
9.一种方法，所述方法包括：
在基底的表面的至少一部分上产生两种不同硅烷的图案；
同时沉积第一聚合物和第二聚合物，由此所述第一聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷，并且所述第二聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷；以及
同时将第一引物组接枝到所述第一聚合物并将第二引物组接枝到所述第二聚合物，其中所述第一引物组和所述第二引物组是不同的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中产生所述两种不同硅烷的所述图案涉及：
将所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷沉积在所述基底的所述表面的至少所述部分上；
在所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷上施加光刻胶；
使所述光刻胶显影，以限定包括所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的暴露部分和所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的覆盖部分的图案；
转化所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的所述暴露部分的官能团以形成所述两种不同硅烷中的所述第二硅烷；以及
去除所述光致抗蚀剂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中产生所述两种不同硅烷的所述图案涉及：
将所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷沉积在所述基底的所述表面的至少所述部分上；
在所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷上施加光刻胶；
使所述光刻胶显影，以限定包括所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的暴露部分和所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的覆盖部分的图案；
去除所述两种不同硅烷中的所述第一硅烷的所述暴露部分，以露出对应的暴露基底部分；
将所述两种不同硅烷中的所述第二硅烷沉积在所述对应的暴露基底部分上；以及
去除所述光致抗蚀剂。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括合成所述第一聚合物和所述第二聚合物，使得所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述合成涉及可逆加成-断裂链转移聚合。
14.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构III的第一丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和具有以下结构III'的第二丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第一丙烯酰胺单体和所述第二丙烯酰胺单体是相同或不同的。
16.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构I的第一附加单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和第二附加单体的聚合，所述第二附加单体包括芳基碘化物。
18.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体、第一附加单体和第二附加单体的聚合，所述第一附加单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且所述第二附加单体具有结构III：/>其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体、第三附加单体和第四附加单体的聚合，所述第三附加单体包括芳基碘化物，并且所述第四附加单体具有结构III'：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第二附加单体和所述第四附加单体是相同或不同的。
19.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一聚合物的所述合成涉及：
使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合；以及
用所述四嗪官能团取代所述活化酯或所述胺官能团。
21.一种方法，所述方法包括：
将第一引物组接枝到第一聚合物以产生第一预接枝聚合物；
将第二引物组接枝到第二聚合物以产生第二预接枝聚合物，其中所述第一引物组不同于所述第二引物组并且所述第一聚合物不同于所述第二聚合物；
在基底的表面的至少一部分上产生两种不同硅烷的图案；以及
沉积所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物，由此所述第一预接枝聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第一硅烷，并且所述第二预接枝聚合物附接到所述两种不同硅烷中的第二硅烷。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物同时沉积。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一预接枝聚合物和所述第二预接枝聚合物顺序沉积。
24.根据权利要求21所述的方法，其中在接枝所述第一引物组之前和在接枝所述第二引物组之前，所述方法还包括合成所述第一聚合物和所述第二聚合物，使得所述第一聚合物和所述第二聚合物分别包含官能团对的第一官能团和第二官能团，所述官能团对选自活化酯官能团和叠氮化物官能团、四嗪官能团和活化酯官能团，以及四嗪官能团和叠氮化物官能团。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述合成涉及可逆加成-断裂链转移聚合。
26.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述叠氮化物官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：
其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
27.根据权利要求26所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构III的第一丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和具有以下结构III'的第二丙烯酰胺单体的聚合：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第一丙烯酰胺单体和所述第二丙烯酰胺单体是相同或不同的。
28.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及包含所述活化酯官能团的第二单体的聚合，并且所述第二单体选自丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯和乙烯基二甲基吖内酯。
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体和具有以下结构I的第一附加单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：
其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体和第二附加单体的聚合，所述第二附加单体包括芳基碘化物。
30.根据权利要求28所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及所述第一单体、第一附加单体和第二附加单体的聚合，所述第一附加单体具有结构I：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环；并且所述第二附加单体具有结构III：/>其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；
所述第二聚合物的所述合成涉及所述第二单体、第三附加单体和第四附加单体的聚合，所述第三附加单体包括芳基碘化物，并且所述第四附加单体具有结构III'：其中R4和R5独立地选自氢、烷基、烷基氨基、烷基酰氨基、烷硫基、芳基、二醇以及它们任选取代的变体；并且
所述第二附加单体和所述第四附加单体是相同或不同的。
31.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述第一聚合物的所述合成涉及包含所述四嗪官能团的第一单体的聚合，并且所述第一单体选自结构IV：和结构V：
其中R6为H或甲基；并且
所述第二聚合物的所述合成涉及具有以下结构I的第二单体的聚合：
其中R1为氢或烷基；R2为氢或烷基；L为包括直链的接头，所述直链具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有以下结构II的N取代的酰胺：其中R3为氢或烷基；E为直链，所述直链具有1至4个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；并且Z为任选的含氮杂环。
32.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一聚合物的所述合成涉及：
使包含活化酯或胺官能团的第一单体聚合；以及
用所述四嗪官能团取代所述活化酯或所述胺官能团。
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