CN1729048A - 表面处理 - Google Patents
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Abstract
一种在表面上生成分子单层的方法，该方法包括：用种分子负载印模；将种分子从印模转印到表面上；利用放大反应将种分子放大，生成单层。该方法可以用最初印刷在表面上的不完整或稀疏的单层生成完整单层。
Description
总的来说，本发明涉及表面处理；具体来说，本发明涉及用分子单层涂布表面区域的方法。
表面上的分子单层在很多领域中都是有用的，包括控制表面的腐蚀性、润湿性或粘合性，进行多相催化，从溶液中萃取或提纯分析物，以及生产生物传感器或生物芯片。
将分子沉积在基板表面上的传统方法涉及到将表面浸泡在具有过量用于在表面上形成自完成单层(self-completing monolayer)的分子的溶液中。基于单层处理技术的传统浸泡法的缺点是它们不能形成精细的图式。另外，这些方法复杂、成本高、缓慢、在化学和几何形状方面都不精确。DNA功能化生物芯片的传统生产方法涉及到用DNA模板定点。依靠点内的表面张力确定点的几何形状。干燥效应会快速改变点内的浓度，从而难以控制。
在表面上沉积分子的另一种传统方法涉及到将单层从印模如用聚二甲基硅氧烷(PDMS制成的印模印刷到表面上。印刷法能够用微量分子将表面图式化。但是，存在着与这种印刷相关的可变的转印。在表面上给定点处的覆盖率取决于墨印密度和印刷效率。例如，在印刷催化剂或生物分子时，如果分子只能作为单层放置在印模上，则特别成问题。此时，单分子的存在或缺失提供钝化表面和功能表面之间的对比度。单个缺失的分子会产生缺陷。传统上讲，单层从印模到表面的转印中总是有缺陷，转印率从一次印刷周期到下一次印刷周期都有变化。这对于大规模生产的环境来说是不希望的。例如参见
A.Bernard等人，″Microcontact Printing of Proteins″，Adv. Mater.2000(12)，1067(2000)。
在诸如包括基因活性检测和基因突变鉴定的基因分析的领域中，所谓的生物芯片或微阵列(micro array)技术日益重要。可以用基因信息改善药物筛选、诊断、药物治疗和鉴定。用于该领域的一般生物芯片包括附着在玻璃表面上的基因片段或蛋白质的小型阵列。一般用这些生物芯片表面上的序列和荧光样品之间的杂交反应进行分析。杂交反应后，一般用荧光检测器读取生物芯片，将表面上斑点的荧光强度量化。用蛋白质特异捕捉剂(protein specific capture agent)可以类似地检测蛋白质标记、病毒和蛋白质表达曲线。
M.Schena，″Micro array Biochip Technology″，Eaton Publishing， Natick MA，(2000)和G.Ramsay，″DNA chips；State of the Art″，Nature Biotech. 16，40(1998)中描述了在生物芯片上图式化生物分子的传统方法。传统方法包括连续和平行图式技术。连续技术在表面上连续寻找斑点。这些技术包括：移液；毛细印刷；喷墨印刷和针式定点(pin spotting)。平行技术同时在表面上图式分子的多个区域。这些技术包括：显微流态网络输送；毛细阵列印刷和显微接触印刷。显微接触印刷涉及到在图式印模上墨印。这种墨印可以通过显微流态网络进行。
对于一些领域来说，可以将脱氧核糖核酸(DNA)涂布在生物芯片表面上。编码在DNA中的信息建立和保持有机体的细胞和生物化学功能。在大多数有机体中，DNA是延伸的双股聚合物。一个DNA的脱氧核苷酸序列与另一股的脱氧核苷酸序列互补。这使得待合成的新DNA分子在各股中具有与原始DNA分子相同的脱氧核苷酸线形阵列。这一过程通常称为DNA复制。DNA密码由四种基质编排而成：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。核苷酸由四种有机基质中的一种、五碳糖(戊糖)和磷酸酯基组成。磷酸酯基和有机基质分别连接在糖部分的5′碳和1′碳原子上。DNA的糖是2′脱氧核糖，因为它只在3′碳上有羟基。DNA的核苷酸通过磷酸二酯键结合，一个核苷酸的5′碳上的磷酸酯基与相邻核苷酸的糖的脱氧核糖的3′OH连接。因此，多核苷酸在一端(3′端)具有3′OH，在另一端(5′端)具有5′磷酸酯基。DNA形成双股螺旋体，基质A和T、基质G和C分别通过两个和三个氢键配对。复式DNA的两股以相反的方向行进，按照惯例，书写双股DNA时，通常将上股的5′端写在左边。在酶复制过程中，添加的核苷酸的磷酸酯连接在现有序列的3′OH上。因此，如
B.R.Glick等人在″Molecular Biotechnology：Principles and Applications of Recombinant DNA″，American Society for Microbiology，Washington 1998中所述的那样DNA总是从5′向3′的方向复制。
DNA功能化生物芯片的生产传统地涉及到用不同的DNA模板墨印斑点，形成DNA靶。这是一种复杂、缓慢从而昂贵的方法。
传统上，基因分析是通过将标记探针杂交在被动地吸附在载体表面如硝化纤维、尼龙膜或赖氨酸涂布的载玻片上的DNA靶上进行的。在杂交条件下，DNA与表面的共价键连提供了稳定的附着。从3′端或5′端开始可以原位连接或合成DNA低聚物。将5′端低聚核苷酸连接在玻璃上的方法包括：如
K.L.Beattie等人在Clin.Chem.41，700-706(1995)中所述的在环氧硅烷衍生的玻璃上进行的环氧开环反应；如
Joos，B等人在Anal.Bilchem.247， 96-101(1997)中所述的将5′-琥珀酰化靶低聚核苷酸固定在氨基衍生的玻璃上；及如
Rogers，Y.H等人在Anal.Biochem.266，23-30(1999)中所述的将5′-二硫化物改性的低聚核苷酸通过二硫化物键连接在硫醇衍生的玻璃上。其他方法使用交联剂如苯基二异氰酸酯、马来酸酐或碳化二亚胺，例如，这些方法描述在下述文献中：
Chrisey，L.A等人，Nucleic Acids Res.24， 3031-3039(1996)；O′Donnell，M.J等人，Anal.Chem.69，2438-2443(1997)； Chee，M等人，″Accessing genetic information with high-density DNA arrays″， Science 274，610-614(1996)。G.T.Hermanson在″Bioconjuvate Techniques″， Academic Press，San Diego，1996中发表了连接化学的综述。
Adessi，C等人的 Nucleic Acid Res.28(e87)1-8(2000)；Kawashima，E等人的″Method of nucleic acid amplification″，WO 98/44151；和Adessi，C等人的″Methods of nucleic acid amplification and sequencina″，WO 00/18957具体描述了低聚物的可复制性化学吸收作用。
聚合酶链反应(PCR)是一项体外技术，使已知的DNA序列的两个区域之间的特定核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)成指数放大。PCR的传统领域包括：基因表征；克隆；用于病原体检测的DNA诊断；识别响应于遗传疾病的突变；和DNA指纹(fingerprinting)。PCR放大是通过已知为放大引物(ampliprimer)的低聚核苷酸引物进行的。这些引物是与定义的DNA模板序列互补的单股短DNA分子。在适当的反应条件下，在脱氧核苷三磷酸(dNTP)的存在下，这些引物通过热稳定的DNA聚合酶在单股变性DNA上以3个方向延伸。可以用下述方法重复股合成：将双股DNA变性，通过冷却混合物将引物退火，在适于酶反应的温度下通过DNA聚合酶延伸引物。股合成的每一次重复都包括一个放大循环。合成的每一个新DNA股都成为另一个放大循环的模板。因此，放大的靶DNA以指数放大。与PCR相关的进一步的信息可以参见
C.R.Newton等人，″PCR″，Bios Scientific Publishers，Oxon，U.K.2000；E.Southern等人″Molecular Interactions on Microarrays″，Nature Genetics 21，5(1999)；U.Maskos等人，″Oliaonucleotide hybridizations on glass supports Nucleic Acid Res.20(7)，1679-1684；Z.Guo等 人，″Direct Fluorescence Analysis of GeneticPolymorphisms by Hybridization withOlicfonucleotide Arrays on Glass Supports″Nucleic Acid Res.22(24)， 5456-5465；J.Lamture等人，″Direct Fluorescence of Nucleic Acid Hybridization on the Surface of a Charge CoupledDevice″Nucleic Acid Res.22(11)， 2121-2125(1994)；M.Sioeroos等人，Solid-Phase PCR with Hybridization and Time-Resolved Fluorometry for Detection of HLA-B27″，Clinical Chem.47(3)， 498(2001)。
所有上述在表面上图式单层的方法都有强烈的局限性，在图式步骤后不能够将图式最佳化。现在需要解决这样的问题，需要油墨耗量少的印刷方法，所以要求由于分子转印需要的接触时间短而不经常墨印，还要求快速操作。
本发明现在提供一种在表面上生成分子单层的方法，该方法包括：用种分子负载印模；将种分子从印模转印到表面上；利用放大反应将种分子放大，生成单层。
在本发明的一个优选实施方案中，转印包括将一部分负载在印模上的种分子转印到表面上。这优选通过包括将种分子吸附在印模上和将种分子吸附在表面上的转印完成，种分子对印模的吸附强于种分子对表面分子的吸附。放大可以包括生成蛋白质单层的体外翻译系统。种分子可以包括用于无电沉积(electroless deposition)的催化剂中心。该方法可以包括将催化剂键连在用于无电沉积的种分子上。在本发明的一个优选应用中，单层保护表面不受蚀刻剂影响。在本发明特别优选的一个实施方案中，单层包括DNA。该方法优选的例子还包括在用种分子再次负载印模之前在多个表面上重复转印和放大。本发明还延及包括用上述方法处理表面的生物传感器。
在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供一种表面处理方法，其包括：将不完整的分子单层转印到表面上；以不完整层为基础通过放大反应完成该单层。可能涉及到在溶液中浸泡表面的放大反应优选选择表面的预定区域，以防止不需要的表面覆盖。为了避免表面图式的过度变形，优选对反应导致放大的区域进行限制。在本发明特别优选的一个实施方案中，该过程是自完成过程，从而解决了上述转印率变化的问题。在再次墨印之前可以多次印刷，以节约油墨，还可以快速印刷，并且表面图式没有很大的变形。后面的反应可以将印刷的物质转化为用其他技术不能印刷的不同的物质。本发明特别但不专用于放大稀疏的单层如稀疏的DNA单层。
用于完成单层的放大方案的例子包括线形放大、指数放大如PCR放大和定向放大。有利地是，这些方案通常都与图式方法相独立。线形放大用于完成缺陷性单层。但是，用稀疏的分子建造单层时，优选为指数放大，因为该方法进行的较快。定向放大具有内在的定向性，取决于外场的施加，能够形成桥连小缝隙的纳米结构。这种放大方案可以运用在无机、有机和生物系统中。下面都会详述这些方案。有利地是，可以用DNA低聚物实施这些方案。用复制法如PCR可以检测和放大DNA。在大规模生产时，需要平行放大多个DNA。在本发明特别优选的一个实施方案中，平行放大与软平版印刷(soft lithography printing)相结合，使大规模生产简化，成本降低。具体来说，用印模将低聚物图式在表面上。图式质量取决于捕捉低聚物在印模上的化学吸收效率和引物低聚物在表面上的化学吸收效率。模板低聚物优选具有比引物低聚物在表面上更强键连的与捕捉低聚物可控而又可逆的杂交反应。可选择地，可以用聚赖氨酸非专用地将模板捕捉在印模上。对于有效表面键连的PCR来说，低聚物优选具有间隔序列(9T)，优选键连在生物相容的间隔层(PEG)上，优选具有在热循环期间能够使它们保留在表面上的热稳定共价交联。
在本发明特别优选的一个实施方案中，在每一次印刷循环中，从斑点特征印刷到印模上的DNA数量下降。这就能够在不重墨印的条件下重复使用印模。可能的印刷循环数与每一个印刷循环期间转印分数的倒数成正比。例如，每一个印刷周期低于0.1％的印刷将使得在替换或重墨印之前可以再使用约1000次印模。每平方微米印刷25个以上的DNA分子是可行的。这在用表面键连引物的PCR放大中足够使用了。具有普通引物区和可变序列的PCR复制可以平行复制几千个不同的分子。
在本发明的一个优选实施方案中，种分子定向放大，形成导电性结构。可以用金属电镀定向放大的种分子。用种分子的几何形状可以控制定向放大。可选择地，可以用外力控制定向放大。可以使用的外力的例子包括：电力、磁力和液力(hydrodynamic force)。
下面参考附图，通过实施例说明本发明的优选实施方案，其中：
图1是体现本发明的表面处理方法的方框图；
图2A是线形放大的方框图；
图2B是指数放大的方框图；
图2C是定向放大的方框图；
图3A-3H是在用于PCR表面引物放大的方法中，各个步骤的方框图；
图4A-4E是在用于PCR可溶引物放大的方法中，各个步骤的方框图；
图5A-5E是体现本发明的表面处理方法用的印模操作的截面图。
首先参看图1，在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了在表面1上形成分子单层的方法。该方法包括利用印模2将分子3，4的种层转印到表面上。种层包括用分子3，4稀疏布置(populate)的分子单层。然后通过放大反应使沉积在表面1上的种层生长，在表面1上完成单层。可以在印模2的不同活性区5，6上放置不同种类的分子3，4。该技术通过下述方法解决了从印模2上不完全分子转印的问题：将至少催化量的分子转印，然后将印刷在表面1上的分子放大到饱和密度。详细地说，在步骤50中，用分子3，4部分墨印的印模2与表面1接触。在该例子中，第一组分子3墨印在印模2的特征5上，第二组分子4墨印在印模2的特征6上。分子3和4可以是不同的种类。印模2将部分墨印的分子3，4转印到表面1上。在步骤55中，进行放大反应。放大反应将印刷的分子3，4放大，产生完整的单层。同时在步骤51中，再用印模2将另一部分剩余的分子3，4印刷到另一个表面1’上。又是在步骤55中，放大反应将印刷在另一表面1’上的分子3，4放大，产生完整的单层。类似地在步骤52中，再用印模2将另一部分剩余的分子3，4印刷到另一个表面1”上。又是在步骤55中，放大反应将印刷在表面1”上的分子放大，产生完整的单层。在间歇法中，可以类似地处理其他表面，直至在第N次印刷中，没有分子3，4剩余在印模2上。在步骤53中，将印模重新墨印，重复该过程。步骤55中的放大反应可以包括体外翻译系统，产生蛋白质单层。种分子3，4可以包括用于无电沉积的催化剂中心。催化剂可以键连在用于无电沉积的分子3，4上，在本发明优选的应用中，单层保护表面1免受蚀刻剂的影响。分子3，4可以是DNA低聚物。
可印刷的DNA分子的放大也可以在印模2上进行，然后转印完整的单层。但是该方法并不有利，因为平版印刷印模是昂贵的热敏性物体。从经济上讲，该方法不实用，因为它占据印模至少一个放大周期的时间。当在基板表面进行放大时，它可以在间歇法中进行，涉及到用同一印模印刷多个基板。
放大反应可以是线形放大反应、指数放大反应或定向放大反应。其他放大反应也是可以的。下面参考图2A描述具有头基X、骨架和尾基Y的分子的不完整印刷单层线形放大的一个例子。基团Y对也有基团X的分子的V部分键连在表面1上提供锚地。该反应停止在印刷边缘处，在该处X和V对表面1没有足够的亲和力。详细地说，在步骤10中，将X-Y分子的不完整单层印刷在表面1上。在步骤20中，尾基Y从具有V官能团、骨架和前体化学吸收基团(X)的分子溶液中键连在表面1上。在步骤30中，化学吸收基团(X)被脱保护，露出X。在步骤40中，这将导致键连的分子化学吸收在表面上。只有在表面1没有覆盖的条件下才能发生化学吸收。键连、脱保护和放大步骤可以重复进行，逐步放大最初的印刷，直到表面1被覆盖。因此，该方法是自我限制。当单层完成时或当表面1上没有空位使分子键连到尾基Y上时，放大反应停止。如果图式化单层，则该方法产生可忽略不计的扩散，从而保持分辨率，m次后分子增加到最大值，放大循环数是m，对应于线形放大。
下面参考图2B，在包括具有头基X和尾基Y的分子的不完整印刷单层的指数放大的例子中，复合体或中介体(mediator)M能够键连更多的分子，促使它们吸附在表面1上。因为新键连的尾基Y也作为M的键连位，所以分子N的数目以2N增加。该方法类似于线形放大。但是，在印刷步骤10后，尾基Y在步骤21中与原子或分子M复合。在步骤22中，具有头基(X)和尾基Y的第二个分子键连在M上。在步骤31中，第二分子的头基(X)脱保护露出X后化学吸收在表面1上。随后通过重复第一键连步骤21、第二键连步骤22和脱保护步骤31进行放大。沉积在表面上的每个分子都可起到进一步放大单层的作用。
下面参考图2C说明定向放大。定向放大类似于或快于线形放大，只是在步骤32中，第二键连的分子以由复合体YMY几何形状设定的定向方式化学吸收在表面上。种分子可以定向放大，形成导电性结构。可以用金属电镀定向放大的种分子。用种分子的几何形状可以控制定向放大。可选择地，可以通过施加外力控制定向放大。可以使用的外力的例子包括：电力、磁力和液力。
可以用这三种放大方案在表面上涂布DNA低聚物。特别是指数放大对用DNA衍生表面特别有用。PCR放大是指数放大方案的一个例子。在本发明的一个优选实施方案中，如前面参考图1时所述，DNA分子稀疏地从印模印刷到表面上，然后放大，通过固相PCR生成完整的单层。上述三种放大方案也适用于一般性地放大单层和特殊是印刷的单层，也可用于沿表面的优先方向生长分子结构，例如形成纳米结构。
下面参考图3A-3H说明表面引物PCR复制的方法。参看图3A，首先用捕捉低聚物7将模板低聚物8固定在印模2上。然后使印模2与其上固定有第一和第二引物低聚物9的表面接触。一部分模板8与引物9杂交，从而从印模2转印到表面1上。现在参看图3B，加入在磷酸缓冲盐(PBS)中包括DNA聚合酶和四种PCR核苷酸(dNTP)的PCR混合物11。用PCR混合物11中的DNA聚合酶放大与DNA模板杂交的每一个固定引物，将其放大到表面1上的全部长度。这样就产生了合成的补充或双螺旋DNA股。参看图3C，现在加热，双螺旋DNA股熔化后与表面1上的另一个引物9再次杂交，产生桥连分子。现在参看图3D，进一步加热熔化桥连分子。从而产生键连在表面1上的两个双螺旋DNA股。现在参看图3E，降低温度。两个双螺旋股中的每一个都再次与匹配的引物9杂交，引物9被延伸。从而产生两个桥连分子。现在参看图3F，进一步加热熔化桥连分子。现在有四个双螺旋DNA股键连在表面1上。现在参看图3G，重复熔化和再次杂交步骤，直至所有的引物9被延伸。现在参看图3H，然后用化学方法或利用限制酶将补充分子从表面1上断裂。
在对上述PCR技术的改进中，通过施加溶液形式的反义(antisense)DNA引物，可以将DNA线形放大。下面参考图4A-4E说明这种改进方法。参看图4A，首先用捕捉低聚物7将模板低聚物8固定在印模2上。然后使印模2与其上只固定有第一引物9的表面接触。一部分模板8与固定的引物9杂交，从而从印模2转印到表面1上。现在参看图4B，加入在磷酸缓冲盐(PBS)中包括DNA聚合酶和四种PCR核苷酸(dNTP)的PCR混合物11。用PCR混合物11放大与DNA模板杂交的每一个固定引物，将其放大到表面1上的全部长度。这样就产生了合成的补充或双螺旋DNA股。参看图4C，在溶液中加入第二引物12后加热。熔化合成股后再次杂交。现在参看图4D，然后合成第二代补充股。现在参看图4E，重复合成，直至所有的低聚物都被延伸。该方法优选在密封容器中进行，避免产生的和分离的模板股交叉污染。
在本发明的一个优选实施方案中，一部分或催化量的分子利用与干燥或润湿状态的表面1接触从印模2转印到表面1上。这是利用与印模2的键比与表面1的键强度更大的待转印分子完成的。
希望用可控化学吸收程序阻止表面1或印模2上发生非特定的吸附。这种反应的一个例子涉及到在升温条件下通过填充载玻片之间的间歇而用暴露在玻璃表面上的APTS和同双官能PEG如(a，w)NHS-PEG 2000、Rapp复矿质制备异双官能试剂如NHS-PEG-三乙氧基硅烷。化学吸收可以通过用氨基官能化低聚物水溶液填充应用于NHS活化表面上的PDMS显微流体系统进行。
用前面参考图3所述的两种表面键连引物或者用一种表面键连引物和前面参考图4时所述的一种可溶引物可以进行PCR放大。但是，在后一种情况下，痕量的中间体模板会扩散，离开它们的合成位置，扩散到相邻的区域中。因此，要求限定基于可溶性引物的PCR放大。对于生物传感器领域来说，在表面1上只存在一个传感股(sense strand)，不应当存在有反义股(antisense strand)。因此，另一股优选通过用如可溶引物从表面断裂或通过化学连接而停止。
再回到上述的图1，在本发明的一个优选实施方案中，用捕捉分子和墨印分子如模板股选择性涂布印模2的活性区域5，6。这种选择性涂布可以用许多不同的方法进行，这些方法包括：前面所述的移液；毛细印刷；喷墨印刷和针式定点。其他涂布技术，如利用显微流体网络或利用具有选择性开孔的蜡纸涂布油墨具有同等的可能性。局部图式印模通常比用油墨图式的平整印模产生更精确的图案。这是因为活性区域5，6局部分离。这种定界对于活性区域5，6突出时和凹陷时都是有效的。
现在参看图5，在本发明特别优选的一个实施方案中，印模2包括主体41，主体41具有孔42形式的多个活性区域。孔42每一端都可以是开放的，也可以在一端封闭。参看图5B，每一个孔42中都填充有亲水性聚合物凝胶基质43。参看图5C，每一个孔42中都可以填充有不同种类的分子44。在填充过程中，可以用蜡纸45或显微流体网络遮住每一个孔42，使其与其他孔隔离，从而防止孔42交叉污染。可以通过扩散或电场进行填充。参看图5D，在操作时，印模2与表面1接触。分子从孔42中的凝胶中印刷到表面1上。参看图5E，分子的印刷区域46留在表面1上。
在本发明特别优选的一个实施方案中，孔42都负载有不同种类的模板DNA。通过吸收水47或缓冲液，凝胶43在100％湿度环境中膨胀到其平衡态。因此，凝胶42突出到印模表面以上。可以将印模2储存在潮湿环境中，防止凝胶42在后面干燥。通过在凝胶中负载约1W％的DNA，用同一印模2可以每一次将转印的催化量的DNA印刷到成百万的表面上。随后可以用催化种层的放大反应完成DNA单层。只有当印模2不能够转印种层时才需要重新填充印模2。为了沉积种层，使印模2与表面1接触，转印所需量的种分子。印模2不需要浸泡在液体中，从而降低了印刷的复杂性。凝胶43能够将分子完全水合，从而提高了分子在表面1上的化学吸收。凝胶43是渗透性的，从而可以使捕捉的水分逃逸。这就避免了在第三种介质存在下印刷表面的分离。DNA可以固定在孔42的表面上，而不是固定在凝胶43中。此时要求印模2和表面1在第三种介质中有效接触，孔42相互隔离。接触后，可以升高温度，促使痕量的模板DNA股从印模2上分离后沉积在表面1上。
在本发明的一个优选实施方案中，前面参考图1所述的印模2的活性区域5，6上都提供有用于捕捉模板DNA股的低聚物。然后将DNA股暴露在表面1上，使得只有少量，通常是小于0.1％的DNA股单层被转印。这是通过在表面1上提供短链杂交锚地完成的。转印的DNA股数是每平方微米上约25个，转印效率是0.1％，DNA直径是2nm。因此，印模2在需要重新墨印之前可用于几百次印刷操作。表面上DNA股的密度通过前述的涉及到表面键连引物的PCR放大方案达到饱和。印模2上的活性区域5，6的大小可以从几微米到几毫米。
用显微流体网络也可以将用于PCR的模板图式在引物上。使用模板浓度低的溶液和不利于将模板快速键连在表面上的条件可以保存模板，还可以在表面上图式均匀的区域。复制还可以用于修复印刷单层中的缺陷，可以用于印刷自催化中心和开始催化反应的情况。
Claims (23)
1.在表面上生成分子单层的方法，该方法包括：用种分子负载印模；将种分子从印模转印到表面上；以及利用放大反应将种分子放大，生成单层。
2.根据权利要求1的方法，其中，转印包括将一部分负载在印模上的种分子转印到表面上。
3.根据任一上述权利要求的方法，其中，转印包括将种分子吸附在印模上和将种分子吸附在表面上，种分子对印模的吸附强于种分子对表面分子的吸附。
4.根据权利要求1的方法，其中，放大包括种分子的线形放大。
5.根据权利要求1的方法，其中，放大包括种分子的指数放大。
6.根据权利要求1的方法，其中，放大包括种分子的定向放大。
7.根据权利要求6的方法，其中，种分子被定向放大，形成导电性结构。
8.根据权利要求6的方法，包括用金属无电电镀定向放大的种分子。
9.根据权利要求6的方法，其中，定向放大由种分子的几何形状控制。
10.根据权利要求6的方法，其中，定向放大由外力的施加控制。
11.根据权利要求10的方法，其中，外力包括电力。
12.根据权利要求10的方法，其中，外力包括磁力。
13.根据权利要求10的方法，其中，外力包括液力。
14.根据权利要求1的方法，其中，放大包括聚合酶链反应。
15.根据权利要求14的方法，其中，聚合酶链反应包括将至少一个引物键连在表面上。
16.根据权利要求15的方法，其中，聚合酶链反应包括提供溶液形式的引物。
17.根据权利要求1的方法，其中，放大包括生成蛋白质单层的体外翻译系统。
18.根据权利要求1的方法，其中，种分子包括用于无电沉积的催化剂中心。
19.根据权利要求1的方法，包括将催化剂键连在用于无电沉积的种分子上。
20.根据权利要求1的方法，其中，单层保护表面不受蚀刻剂影响。
21.根据任一上述权利要求的方法，其中，单层包括DNA。
22.根据任一上述权利要求的方法，包括在用种分子再次负载印模之前在多个表面上重复转印和放大。
23.一种生物传感器，包括用任一上述权利要求的方法处理的表面。
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