KR20100047843A - 보편적인 매트릭스 - Google Patents

보편적인 매트릭스 Download PDF

Info

Publication number
KR20100047843A
KR20100047843A KR1020107001262A KR20107001262A KR20100047843A KR 20100047843 A KR20100047843 A KR 20100047843A KR 1020107001262 A KR1020107001262 A KR 1020107001262A KR 20107001262 A KR20107001262 A KR 20107001262A KR 20100047843 A KR20100047843 A KR 20100047843A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tip
patterning
additive
substrate surface
carrier
Prior art date
Application number
KR1020107001262A
Other languages
English (en)
Inventor
차드 에이. 머킨
도로타 로즈키에윅즈
앤드류 제이. 세네시
Original Assignee
노쓰웨스턴유니버시티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노쓰웨스턴유니버시티 filed Critical 노쓰웨스턴유니버시티
Publication of KR20100047843A publication Critical patent/KR20100047843A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B50/00—Methods of creating libraries, e.g. combinatorial synthesis
    • C40B50/14—Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00382—Stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00387—Applications using probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00585—Parallel processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00646—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports
    • B01J2219/00648—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports by the use of solid beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00653—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to electrodes embedded in or on the solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00725—Peptides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00729—Peptide nucleic acids [PNA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00731—Saccharides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00734—Lipids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14—Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222—Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
    • Y10T436/143333—Saccharide [e.g., DNA, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer

Abstract

(i) 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계, (ii) 팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계, (iii) 팁으로부터 기판 표면에 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함며, 패턴닝 조성물이 하나 이상의 패턴닝 종류, 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체 및 상기 패턴닝 종류 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것인 방법이 제공된다.

Description

보편적인 매트릭스{UNIVERSAL MATRIX}
관련 출원
본 발명은 2007년 6월 20일에 출원된 미국 출원 제60/945,164호, 2007년 6월 21일에 출원된 미국 출원 제60/929,314호 및 2008년 4월 24일에 출원된 미국 출원 제61/047,642호의 우선권을 주장하며, 이들 모두는 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입된다.
연방 자금 지원 내역
본 명세서에 기재된 다양한 실시양태는 이하의 그랜트 하에서 연방정부로부터 자금이 지원받아졌다: 에어포스 오피스 사이언티픽 리서치 ((AFOSR 그랜트: AFOSR FA9550-05-1-0054) 및 NSF/NSEC (그랜트: EEC-0647560). 정부는 본 발명에 대해 일정한 권리를 가진다.
마이크로어레이 및 나노어레이는 중요한 상업적인 발전이다. DNA, 단백질 및 세포 등의 마이크로어레이로 패턴닝된 생체분자를 사용하여 유전체학 및 단백질학 등의 분야에서 광범위하고 현저한 진보를 이루었고, 의학적 및 생물학적 연구의 많은 분야에 있어서 응용되고 있다; 예를 들어, 문헌[Miller, et al., Microarray Technology and its Applications; Springer; New York (2005)] 참조. 현재의 마이크로어레이 기술에서는 스폿 크기를 나노미터 수준으로 감소시켜서 조합 라이브러리의 밀도를 증가시킬 필요가 있다. 이는 연구자가 동시에 모니터할 수 있는 상호작용의 수를 증가시킬 뿐만 아니라, 예를 들어, 생물체의 DNA를 서열분석하거나 상호작용을 스크린할 때 필요한 값비산 시약의 양을 줄일 수도 있다. 딥-펜 나노리소그래피(DPN; dip-pen nanolithography) 프린팅 또는 패턴닝[예를 들어, 문헌(Piner et al., Science, 283, 661-663 (1999)) 참조] 등의 강력하고 새로운 나노리소그래피 법의 출현에 따라, 이제 1-차원 또는 2-차원 어레이의 피처 크기를 이들의 물리적 한계까지 줄이고, 이들이 제조되는 구조의 크기 및 이들이 읽혀지도록 의도된 구조의 크기를 줄일 수 있게 되었다; 예를 들어, 문헌[Rosi et al., Nanostructures Chemical Reviews, 105, 1547-1562 (2005)] 참조. 이러한 파격적인 소형화는 조합 라이브러리의 밀도를 증가시킬 수 있게 하고 생체 진단 시에 이러한 구조의 감도를 증가시키고, 샘플 분석체 용량의 필요량을 감소시킬 뿐만 아니라, 종래의 많은 마이크로어레이 포맷으로 불가능한 연구를 수행할 수 있도록 하였다.
DPN이 패턴닝된 생체분자 어레이 분야에 제공할 수 있는 잠재력을 성취하기 위하여, 생체분자의 직접 인쇄(direct-write) 패턴닝의 간단하고/간단하면서 강력한 기술이 나노미터 스케일로 개발되었다. 또한, 생체분자의 거대하게 병렬된, 멀티플렉스 패턴닝이 요구되고 있다. DPN에 의한 생체분자의 패턴닝의 종래의 방법은 일반적으로 올리고뉴클레오티드 또는 단백질의 단일 잉크 조성물에 한정된다. 멀티 잉크 DPN 패턴은 단일 성분 생체분자의 제1 패턴닝 후, 제2 생체분자를 패턴닝하기 전에 긴 얼라인먼트 공정이 수행되도록 요구된다. 거대하게 병렬된 포맷에 침적된 멀티플렉스 생체분자 패턴을 제조하는 데 있어 하나의 주요한 기술적 난점은 본래 상이한 생체분자와 연관하여 서로 다른 확산 속도에 기인한다[예를 들어, 문헌(Lee et al., J. Am . Chem . Soc . 125, 5588-5589 (2003); Lim et al., Angew , Chem . Int . Ed . 42, 2309-2312 (2003)) 참조]. 이전에도 이 분야에서 진보는 있어 왔으나 상업적 응용을 위해 특히 진보의 필요성이 여전히 존재한다. 하나의 잠재적인 제약은 재현가능한 팁 코팅을 위해 AFM 팁 등의 팁의 화학적 개질이다. 상이한 생체분자는 양립성 문제로 이어질 수 있는 특정 개질을 요구할 수 있다. 두번째는 병렬 DPN 프린팅 면에 있다. 생물학적 분자는 서로 다른 수송 성질을 가질 수 있어서 팁 간의 불균질한 표면 특성을 유도할 수 있고, 몇몇 경우에는 전혀 침적되지 않을 수 있다. 마지막으로, 생물학적 활성의 변성 및 손실이 잠재적으로 문제가 될 수 있다. 이러한 잠재적 제한을 우회하기 위해서, 분자의 생물학적 활성을 보존하면서 수송 속도를 동등화시킬 수 있는 방법이 요구된다.
요약
본 명세서에서 제공된 실시양태는 제조방법, 사용방법, 장치, 조성물 등을 포함한다.
하나의 실시양태는 (i) 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계, (ii) 팁 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계, (iii) 팁으로부터 기판 표면으로 패턴닝 조성물을 적어도 일부를 침적하여 기판 표면에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며, 패턴닝 조성물은 하나 이상의 패턴닝 종류, 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체, 및 상기 패턴닝 종류 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함한다.
또 다른 실시양태는 팁의 말단에서 배치되고 기판 표면에 침적될 때 패턴닝 종류의 패턴닝을 촉진시키기 위해, 첨가물을, 상기 첨가물과 상이한 하나 이상의 패턴닝 종류 및 상기 첨가물 및 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체를 포함하는 패턴닝 조성물과 함께 혼합하는 것을 포함하는 화학적 첨가물의 사용 방법을 제공한다.
또 하나의 실시양태는 아가로스를 담체 잉크로서 사용하여 직접 인쇄 딥-펜 나노리소그래피(DPN)에서 생체분자의 확산 속도를 조절하는 방법을 기재한다. 아가로스 겔 매트릭스의 성질은 다수의 상이한 첨가물로 개질되어서 접촉 시간, 습도 또는 온도 뿐만 아니라 스폿 크기를 조절하는 추가의 방법을 제공한다. 적절한 타입과 농도의 첨가물을 선택함으로써, 둘 이상의 상이한 생체분자의 확산이 조절될 수 있어, 상이한 두 개의 생체 분자 잉크에서 유사하거나 실질적으로 동일한 접촉 시간을 가지면서 유사한 스폿 크기를 제공하도록 조절될 수 있다.
도 1은 아가로스/생체분자를 기반으로 하는 잉크의 촉진 효과를 위해 사용될 수 있는 첨가물 및 이들의 농도 범위를 나타낸다.
도 2는 아가로스/생체분자 잉크로 채운 AFM 팁의 현미경 이미지를 제공한다. (a) 어떠한 첨가물도 가지지 않는 아가로스/DNA 잉크로 채운 팁, (b) 1.5% 수크로스 첨가물을 가지는 아가로스/DNA 잉크로 채운 팁.
도 3은 DNA/아가로스/트리스-EDTA 완충액의 잉크 확산 속도를 나타낸다. A) 60% 습도, 0.01 내지 10 s의 체류 시간에서 패턴닝된 전형적인 확산 실험의 AFM 현미경 사진. B) 대응하는 형광 이미지. C) 30 x 트리스-EDTA (TE) (300 mM 트리스, 30 mM EDTA) 및 1 x TE (10 mM 트리스, I mM EDTA) 간의 확산 속도의 차이를 나타내는 잉크 확산 곡선.
도 4는 DNA/아가로스/30 mM 글리세롤 및 콜레라 톡신 단백질/아가로스/30 mM 글리세롤 잉크의 스폿 크기 대비 체류 시간을 나타내는 데, 두 잉크가 유사한 확산 속도를 나타낸다.
도 5는 DNA 하이브리다이제이션의 형광 현미경 사진을 제공한다. A) 아가로스/글리세롤 잉크를 사용하여 DPN에 의해 침적된 DNA의 스폿. B) 비상보적인 서열의 도입 후의 음성 대조군. C) 상보적 서열과 하이브리다이제이션을 나타내는 양성 시그널.
도 6은 생체 인식을 보여주는 단백질의 형광 현미경 사진을 나타낸다. A)아가로스/글리세롤 잉크를 사용한 콜레라 톡신 단백질의 스폿. B) 비-콜레라 톡신 반응성 Cy5 표지된 IgG 항체의 도입 후의 음성 대조군. C) 고정된 콜레라 톡신 단백질과 Alexa Fluor 488 표지된 항-콜레라 톡신의 생체 인식을 나타내는 양성 시그널.
도 7은 하나의 실시양태에서 아가로스 매트릭스로 코팅된 AFM 접촉 모드 팁을 나타낸다.
도 8은 DPN 멀티펜-어레이(multipen-array)로 제작된 Cy3 표지된 DN 나노어레이의 형광 현미경 이미지를 제공한다.
도 9(a) 및 (b)는 DPN 멀티펜-어레이에 의해 제작된 각각 216 스폿을 포함하는 Cy3 표지된 DNA 나노어레이의 형광 현미경 이미지를 나타낸다.
도 10은 DPN 멀티펜-어레이에 의해 제작된 콜레라 톡신 단백질 (Alex 594 표지)의 형광 현미경 이미지를 제공한다.
본 명세서에 언급된 모든 참고문헌은 그 전체로서 참고로 본 명세서에 삽입된다.
2007년 6월 20일에 출원된 우선권 미국 출원 제60/945,164호, 2007년 6월 21일에 출원된 우선권 미국 출원 제60/929,314호 및 2008년 4월 24일에 출원된 우선권 미국 출원 제61/047,642호는 모두 청구범위, 도면, 실시예 및 다른 기재된 실시양태를 포함하여 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입된다.
본 출원과 동일 날자로 같이 출원중인 머킨(Mirkin) 등 미국특허 출원 "매트릭스 지지된 잉크 수송(Matrix Assisted Ink Transport)"는 도면, 청구범위, 실시예 및 다른 기재된 실시양태를 포함하여 참고로서 본 명세서에 삽입된다.
본 출원과 동일 날자로 같이 출원중인 머킨 등 미국특허 출원 "보편적인 매트릭스(Universal Matrix)"는 도면, 청구범위, 실시예 및 다른 기재된 실시양태를 포함하여 참고로서 본 명세서에 삽입된다.
본 명세서에서는, 다양한 신규한 접근방법이 제시되어 있다. 하나의 실시양태에서, 폴리사카라이드 및 화학적 첨가물이 패턴닝 조성물의 일부로서 사용된다. 폴리사카라이드는 예를 들어, 아가로스일 수 있고, 화학적 첨가물은 예를 들어, 수크로스 등의 탄수화물 등의 하이그로스코픽 분자일 수 있다. 예를 들어, 폴리사카라이드는 생물학적 분자(예를 들어, 올리고뉴클레오티드 및 단백질) 등의 다양한 분자 및 종류를 딥-펜 나노리소그래피(DPN) 프린팅으로 표면 상에 직접 패턴닝하기 위한 생적합성 잉크 담체로서 기능할 수 있는 반면, 화학적 첨가물은 담체가 완전히 건조되는 것을 방지하는 하이그로스코픽 작용제 및 담체의 물리적 성질을 개질시키는 작용제로서 동시에 기능할 수 있다.
폴리사카라이드를 잉크 담체로서 사용하는 것은 바람직한데, 이는 운반되는 생체분자의 구조 및 생활성을 보존할 수 있는 편리한 생적합성 환경을 제공하기 때문이다. 바람직한 폴리사카라이드 및 화학적 첨가물을 패턴닝 조성물의 일부로서 사용할 때, DPN 프린팅 전에 AFM 팁의 표면개질이 선택적이지만 유익하게 수행될 수 있다. 더욱이, 탑재된 생체분자의 침적 속도는 담체 매트릭스와 첨가물의 바람직한 조합을 선택함으로써 담체 매트릭스의 확산 속도를 조절함으로써 조절할 수 있다. 이는 병행 DPN 프린팅을 사용하여 조절가능한 속도로 상이한 생체분자가 동시에 침적되도록 한다. 또한 이러한 접근방법은 패턴닝하기가 보다 어려운 생물학적 분자의 운반에 응용될 수 있다.
기기장치, 재료 및 방법을 포함하는 DPN 프린팅은 당기술분야에 일반적으로 공지되어 있다. 본 명세서에 기재된 다양한 실시양태의 실시를 위해서, 리소그래피, 마이크로리소그래피, 및 나노리소그래피 장치, 펜 어레이, 능동 펜, 수동 펜, 잉크, 패턴닝 화합물, 키트, 잉크 송달, 소프트웨어, 직접 인쇄 프린팅 및 패턴닝의 악세사리는 일리노이주 시카고의 나노잉크사(Nanolnk, Inc.)로부터 입수할 수 있다. 소프트웨어는 리소그래피 디자인 및 컨트롤을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 잉크캐드(INKCAD) 및 엔스크립터(NSCRIPTOR) 소프트웨어(일리노이주 시카고의 나노잉크사)를 들 수 있다. E-챔버(E-Chamber)가 환경을 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다. 딥 펜 나노리소그래피™ 및 DPN™은 나노잉크사의 등록상표이다.
캔틸레버, 팁 및 패턴닝 화합물을 사용하는 직접 인쇄 프린팅과 관련된 이하의 특허 및 같이 출원중인 출원은 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입되고, 잉크, 패턴닝 화합물, 소프트웨어, 잉크 송달 장치 등을 포함하여 본 명세서에 기재된 다양한 실시양태를 실시하기 위해 사용될 수 있다.
잉크, 팁, 기판, 및 다른 기기장치 파라매터 및 패턴닝 방법을 포함하는 DPN 프린팅의 기초적인 측면을 기재하는 머킨 등의 미국특허 제6,635,311호;
소프트웨어 컨트롤, 에칭 공정, 나노플롯터, 및 복잡하고 조합적인 어레이 형태를 포함하는 DPN 프린팅의 기초적인 측면을 추가로 기재하는 머킨 등의 미국 특허 제6,827,979호.
DPN 프린팅의 개구부 실시양태 및 원동력 실시양태를 기재하는 2002년 9월 5일 공개된 미국 특허 공개 번호 제2002/0122873호 A1 ("Nanolithography Methods and Products Produced Therefor and Produced Thereby").
DPN 프린팅의 얼라인먼트 방법을 기재하는 2003년 2월 14일 출원된 에비(Eby) 등의 미국 특허 출원 제10/366,717호(2003년 10월 2일 제2003/0185967호로 공개됨)("Methods and Apparatus for Aligning Patterns on a Substrate").
DPN 프린팅의 칼리브레이션 방법을 기재하는 2003년 2월 28일 출원된 듀페이라트(Dupeyrat) 등에 의한 미국 특허 출원 제10/375,060호("Nanolithographic Calibration Methods").
단백질 및 펩티드의 나노어레이를 기재하는 2003년 4월 10일에 공개된 머킨 등의 미국 특허 공개번호 제2003/0068446호("Protein and Peptide Nanoarrays").
핵산 패턴닝을 기재하는 2002년 12월 2일에 출원된 머킨 등의 미국 특허 출원 제10/307,515호(2003년 6월 12일에 공개된 PCT/US2002/038252)("Direct- Write Nanolithographic Deposition of Nucleic Acids from Nanoscopic Tips").
반응성 패턴닝 및 졸 겔 잉크를 기재하는 2002년 12월 17일에 출원된 머킨 등의 미국 특허 출원 제10/320,721호(2003년 8월 28일 제2003/0162004호로 현재 공개됨)("Patterning of Solid State Features by Direct- Write Nanolithographic Printing").
능동 펜 어레이를 기재하는 리우(Liu) 등의 미국 특허 제6,642,129호 및 제6,867,443호("Parallel, Individually Addressible Probes for Nanolithography").
슈바르츠(Schwartz)의 2003년 1월 9일 공개된 미국 특허 공개번호 제2003/0007242호("Enhanced Scanning Probe Microscope and Nanolithographic Methods Using Same").
슈바르츠의 2003년 1월 9일 공개된 미국 특허 공개번호 제2003/0005755호("Enhanced Scanning Probe Microscope").
촉매 나노구조 및 카본 나노튜브 응용을 기재하는 2003년 8월 11일에 출원되고 현재 제2004/0101469호로 공개된 미국 특허 출원 제10/637,641호.
각각 단백질의 프린팅 및 중합체를 수행하는 것을 기재하는 2003년 5월 23일 출원되고 2004년 2월 12일에 제2004/0026681호로 현재 공개된 미국 특허 출원 제10/444,061호 및 2004년 1월 15일에 공개된 미국 특허 공개번호 제2004/0008330호.
패턴닝 화합물로서 전도성 재료를 기재하는 2003년 8월 26일에 출원된 미국 특허 출원 제10/647,430호, 현재 미국 특허 제7,005,378호.
광매스크 수선을 포함하는 매스크 응용을 기재하는 2003년 10월 21일 출원된 미국 특허 출원 제10/689,547호, 2004년 9월 9일에 제2004/0175631호로서 현재 공개됨.
미세유체 및 잉크 송달을 기재하는 2003년 11월 12일 출원된 미국 특허 출원 제10/705,776호, 2005년 2월 17일에 제2005/0035983호로서 현재 공개됨.
펩티드 및 단백질 프린팅을 기재하는 2004년 3월 1일 출원된 미국 특허 출원 제10/788,414호, 2005년 1월 13일에 제2005/0009206호로서 현재 공개됨.
ROMP 방법 및 조합 어레이를 기재하는 2004년 7월 19일 출원된 미국 특허 출원 제10/893,543호, 2005년 12월 8일 제2005/0272885호로서 현재 공개됨.
스탬프 팁 또는 중합체 코팅된 팁 응용을 기재하는 2005년 2월 14일에 출원된 미국 특허 출원 제11/056,391호, 2005년 11월 17일에 제2005/0255237호로서 현재 공개됨.
팁을 가지지 않는 캔틸레버 및 평판 디스플레이 응용을 기재하는 2005년 2월 25일 출원된 미국 특허 출원 제11/065,694호, 2005년 10월 27일 제2005/0235869호로서 현재 공개됨.
DPN 방법으로 제조된 나노구조의 에칭을 기재하는 2006년 1월 19일 공개된 미국 특허 공개번호 제2006/001,4001호.
접촉 프린팅을 위한 주사 탐침을 기재하는 2004년 12월 2일에 공개된 리우 및 머킨의 WO 2004/105046.
바이러스 어레이를 기재하는 머킨의 미국 특허 공개번호 제2007/0129321호.
또한 예를 들어, 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입되는 2007년 3월 23일 출원된 머킨 등의 미국 특허 공개번호 제2008/0105042호에 기재된 2차원 나노어레이를 참고하라.
상기 언급된 모든 참고자료는 그 전체로서 참고로서 삽입되고 상기의 교시는 본 명세서에 기재된 다양한 실시양태를 사용할 때 적용될 수 있다.
DPN 방법은 또한 고효율을 병렬 방법의 기재를 포함하는 징저(Ginger) 등의 문헌["The Evolution of Dip-Pen Nanolithography," Angew . Chem . Int . Ed. 43, 30-45 (2004)]에 기재되어 있다.
DPN 프린팅 및 패턴 수송 방법을 포함하는 직접 인쇄법은 예를 들어, 문헌[Direct - Write Technologies , Sensors , Electronics , and Integrated Power Sources, Pique and Chrisey (Eds) (2002)]에 기재되어 있다.
본 명세서에 기재된 직접 인쇄 나노리소그래피 기기장치 및 방법은 펩티드, 단백질, 핵산, DNA, RNA, 바이러스, 생체분자 등을 기반으로 하는 바이오에레이, 나노어레이 및 마이크로어레이를 제조할 때 사용하기에 특히 흥미롭다. 예를 들어, 칩 및 라이브러리의 대량 제작에 관한 미국 특허 제6,787,313호; 피펫 팁을 가진 자동화 분자 생물 연구실의 관한 제5,443,791호; 약제학적 응용에서 분자 어레이의 자동화 합성 장치에 관한 제5,981,733호를 참고하라. 조합 어레이가 제조될 수 있다. 또한, 예를 들어, 헨더슨(Henderson) 등의 미국 특허 번호 제7,008,769호, 제6,573,369호 및 제6,998,228호를 참고하라.
주사 탐침 현미경은 예를 들어, 문헌[Bottomley, Anal . Chem . 70, 425R-475R (1998)]에서 리뷰된다. 또한, 주사 탐침 현미경은 예를 들어, 미국 특허 제5,705,814호(Digital Instruments)에 기재된 프루브 교환 메카니즘을 포함하여 당 기술분야에서 공지되어 있다.
패턴닝 조성물은 팁으로부터 기판 표면으로 수송 및 침적을 위해 제제되고 적합화될 수 있다. 조성물은 하나 이상의 폴리사카라이드, 하나 이상의 패턴닝 종류 및 하나 이상의 화학적 첨가물을 포함하는 둘 이상의 성분을 포함할 수 있다. 패턴닝 조성물을 침적 공정을 방해할 수 있는 성분 및 성분의 양을 제외하도록 제제될 수 있는 데, 패턴닝 조성물은 성공적인 결과를 얻기 위해 필요한 성분을 포함할 수 있다. 패턴닝 조성물은 침적 단계 전에 팁 상에서 부분적으로 또는 완전히 건조될 수 있다.
원한다면, 잉크 제제물에서 계면활성제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입되는 콜리어(Collier) 등의 미국 특허 공개번호 제2006/0242740호를 참고하라.
패턴닝 조성물-생체분자
패턴닝 조성물은 잉크의 형태일 수 있다. 하나 이상의 패턴닝 종류를 포함할 수 있다. 패턴닝 종류는 분자형이거나 입자형 또는 콜로이드일 수 있다. 패턴닝 종류는 합성이거나 천연 물질일 수 있다. 패턴닝 종류는 중합체성, 올리고머 또는 비-중합체성 수 있다. 패턴닝 종류는 작은 분자일 수 있다. 생체분자의 응용은 특기할 만하다. 예를 들어, 패턴닝 종류는 생체분자일 수 있다(여기서 물은 생체분자가 아니다). 패턴닝 종류는 생중합체일 수 있다. 패턴닝 종류는 핵산이나 아미노산 단위의 중합 또는 반복 단위를 포함할 수 있다. 패턴닝 종류는 예를 들어, 올리고뉴클레오티드, DNA, RNA, 단백질, 펩티드, 당, 탄수화물 등일 수 있다. 패턴닝 종류는 기판 표면과 상호작용을 위해 합성적으로 적합화되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 천연 단백질 등의 천연의 종류가 될 수 있다. 다른 방법으로, 패턴닝 종류는 기판 표면과 상호작용을 위해 합성적으로 적합화되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 말단기는 관능화되어 표면과 결합할 수 있다. 이는 예를 들어, R-X 또는 R-(X)n (여기서 R은 X로 관능화될 수 있는 패턴닝 종류이고, n은 X의 수로서 예를 들어, 1 내지 10, 또는 1 내지 5, 또는 1 내지 3일 수 있다)로 표시될 수 있다.
패턴닝 종류로서 작용할 수 있는 비-생물학적 화합물은 예를 들어, 입자성 물질, 나노구조 물질, 유기 화합물, 무기 화합물, 중합체, 합성 중합체, 티올 및 술피드 등의 금속(예를 들어, 금)에 화학흡착하는 화합물 등을 포함한다.
단백질 분자
패턴닝 종류는 단백질성 물질 및 단백질 및 펩티드를 포함할 수 있다. 단백질성 물질은 예를 들어, 항체, 효소 등을 포함한다.
펩티드 및 단백질 실시양태에서, 펩티드 결합을 포함하는 다양한 종류의 화학구조를 포함하는 나노어레이가 제조될 수 있다. 이들은 단순하거나 복잡할 수 있는 펩티드, 단백질, 올리고펩티드 및 폴리펩티드를 포함한다. 펩티드 단위는 비-펩티드 단위와 조합하여 존재할 수 있다. 단백질 또는 펩티드는 단일 폴리펩티드 쇄 또는 복수의 폴리펩티드 쇄를 함유할 수 있다. 올리고펩티드를 포함하는 저분자량 펩티드가 사용될 수 있지만, 고분자량 펩티드가 일반적으로 바람직하다. 펩티드에서 펩티드 결합의 수는 예를 들어, 3개 이상, 10개 이하, 100개 이상, 약 100개 내지 약 300개 또는 500개 이상일 수 있다.
단백질이 특히 바람직하다. 단백질은 단일이거나 콘쥬게이트될 수 있다. 콘쥬게이트된 단백질의 예는 핵단백질, 지단백질, 인단백질, 금속단백질 및 당단백질을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
단백질은 다른 단백질, 폴리펩티드 또는 펩티드와 복합체로서 공존할 때 기능할 수 있다. 단백질은 단백질 및 DNA 또는 RNA 타입의 핵산의 복합체일 수 있는 바이러스일 수 있다. 단백질은 구 또는 막대 구조 등의 큰 구조에 대한 외피일 수 있다.
단백질은 구조에서 공 모양 또는 섬유 형상일 수 있다. 후자는 전형적으로 수불용성인 일반적으로 단단한 물질이다. 이들은 폴리펩티드 쇄 또는 예를 들어, 섬유에서와 같이 병렬로 배치된 쇄를 포함할 수 있다. 예는 콜라겐 및 엘라스틴을 들 수 있다. 공 모양의 단백질은 구 형상 또는 공 모양으로 단단히 접힌 폴리펩티드이고 수계에서 대체로 가용성이다. 예를 들어, 다수의 효소가 항체, 몇몇 호르몬 및 혈청 알부민 및 헤모글로빈 등의 수송 단백질과 같이 공 모양의 단백질이다.
단단하고, 막대 형상의 구조를 가지나 가용성인 미오신 및 피브리노겐과 같이 섬유 형상 및 공 모양의 성질 둘 다를 가지는 단백질이 사용될 수 있다. 단백질은 하나 이상의 폴리펩티드 쇄를 가질 수 있고, 올리고머성 단백질일 수 있는데, 이들의 개개의 성분을 프로토머(protomers)라고 부른다. 올리고머성 단백질은 통상 짝수개의 폴리펩티드 쇄를 포함하는 데, 이들은 일반적으로 서로 공유결합되어 있지 않다. 헤모글로빈은 올리고머성 단백질의 예이다.
삽입될 수 있는 단백질의 타입의 예는 효소, 저장 단백질, 수송 단백질, 수축 단백질, 보호성 단백질, 톡신, 호르몬 및 구조 단백질을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
효소의 예는 리보뉴클리아제, 시토크롬 c, 리소자임, 프로테아제, 카이나제, 폴리머라제, 엑소뉴클리아제, 및 엔도뉴클라아제를 들 수 있고 이에 한정되지 않는다. 효소 및 이들의 결합 기전은 예를 들어, 문헌[알란 페르쉬트(Alan Fersht)의 Enzyme Structure and Mechanism, 2nd Ed., 1977, 챕터 15 이하의 효소 타입: 디히드로게나제, 프로테아제, 리보뉴클리아제, 스태필로칼 뉴클리아제, 리소자임, 카보닉 안히드라제 및 트리오세포스페이트 이소머라제를 포함함]에 기재되어 있다.
저장 단백질의 예는 오브알부민, 카제인, 페리틴, 글리아딘 및 제인을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
수송 단백질의 예는 헤모글로빈, 헤모시아닌, 미오글로빈, 혈청 알부민, β1-리포프로테인, 철-결합 글로불린, 세룰로플라스민을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
수축 단백질의 예는 미오신, 액틴, 다이네인을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
보호성 단백질의 예는 항체, 보체 단백질, 피브리노겐 및 트롬빈을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
톡신의 예는 클로스트리디움 보튤리늄 톡신, 디프테리아 톡신, 콜레라 톡신 단백질, Alexa Fluor 594 개질 콜레라 톡신 단백질, 뱀 베놈 및 리신을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
호르몬의 예는 인슐린, 부신피질자극 호르몬 및 인슐린양 성장 호르몬 및 성장 호르몬을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
구조 단백질의 예는 바이러스 코트 단백질, 당단백질, 막구조 단백질, α-케라틴, 스클레로틴, 피브로인, 콜라겐, 엘라스틴 및 뮤코단백질을 들 수 있고 이에 한정되지 않는다.
천연 또는 합성 펩티드 및 단백질이 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 단백질은 예를 들어, 재조합 방법에 의해 제조된다.
바람직한 단백질의 예는 면역글로불린, IgG (토끼, 사람, 마우스 등), 프로테인 A/G, 피브리노겐, 피브리넥틴, 리소자임, 스트렙트아비딘, 아비딘, 페리틴, 렉틴(Con. A) 및 BSA를 들 수 있다. IgG에 샌드위치 형식으로 결합된 토끼 IgG 및 토끼 항-IgG도 유용한 예이다.
스플리스오좀 및 리보좀 등이 사용될 수 있다.
다양한 단백질이 당업자에 공지되어 있고 사용될 수 있다. 예를 들어, 참고로서 본 명세서에 삽입되는 문헌[에이. 엘. 레닝저(A. L. Lehninger)에 의한 BIOCHEMISTRY, 1970, 55-66면, 챕터 3, "Proteins and their Biological Functions: A Survey,"]을 참고하라.
추가의 단백질이 표지된 단백질 및 형광 표지된 단백질을 포함하여 이하 실시예에 기재된다. 단백질은 콜레라 톡신 서브유닛 B 및 트립신 저해제를 들 수 있다.
핵산 패턴닝 종류
핵산의 실시양태에서, 핵산은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 핵산은 자연에서 일어나는 것과 함께, 합성으로 제조되고 개질되어 예를 들어, 기판에 화학흡착 또는 공유결합되도록 하는 관능기를 포함할 수 있다. 저분자량, 중간 분자량 또는 고분자량일 수 있고, 올리고머성 또는 중합체성일 수 있다. 단일, 이중 또는 심지어 삼중 스트랜드일 수 있다. 핵산은 데옥시리보핵산(DNA), 리보핵산(RNA) 또는 이들의 조합을 기반으로 할 수 있다. 핵산의 구조는 일반적으로 예를 들어, 문헌[Calladine and Drew, Understanding DNA , The Molecule and How it Works, 2 nd Ed, 1997]에 기재되어 있다.
패턴닝될 수 있는 핵산의 일반적인 타입은 예를 들어, DNA, RNA, PNA, CNA, RNA, HNA, p-RNA, 올리고뉴클레오티드, DNA의 올리고뉴클레오티드, RNA의 올리고뉴클레오티드, 프라이머, A-DNA, B-DNA, Z-DNA, DNA의 폴리뉴클레오티드, RNA의 폴리뉴클레오티드, 핵산의 T-정션, 비핵산 중합체-핵산 블록 공중합체의 도메인 및 이들의 조합을 들 수 있다. 핵산의 추가의 일반적인 타입은 예를 들어, 바이러스 RNA 또는 DNA, 질환과 관련된 유전자, 박테리아 DNA, 곰팡이 DNA, 생물학적 원료로부터의 핵산, 폴리머라제 체인 리액션 증폭의 산물인 핵산, 나노입자와 접촉된 핵산 및 삼중 스트랜드 복합체의 제조를 결과하는 나노입자 상의 올리고뉴클레오티드와 하이브리다이즈되고 이중 스트랜드인 핵산을 들 수 있다.
일반적으로, 핵산은 유전 정보의 저장 및 복제 및 이 정보를 단백질 합성을 통해 발현하는 데 주요한 역할을 하는 세포 및 바이러스에서 발견되는 유기 물질의 그룹의 어느 것일 수 있다. 퓨린, 피리미딘, 탄수화물 및 인산이 일반적으로 핵산의 기본적인 유기 물질을 특성화한다. 퓨린 및 피리미딘은 뉴클레오티드, 즉, 2-데옥시-D-리보스 또는 D-리보스의 제1 히드록시기가 오르소인산에 의해 에스테르화된 뉴클레오시드이다. 뉴클레오시드는 퓨린 또는 피리미딘 염기가 N-원자를 통해 2-데옥시-D-리보스 또는 D-리보스의 히드록시기를 대체하면서 C-1에 결합하나, 인산기는 포함하지 않는 화합물이다. 생물학계에서 일반적인 뉴클레오시드는 아데노신, 구아노신, 시티딘, 및 유리딘(리보스를 포함함) 및 데옥시아데노신, 데옥시구아노신, 데옥시시티딘 및 티미딘(데옥시리보스를 포함함)이다. 따라서, 퓨린 염기는 아데닌 뉴클레오티드 또는 구아닌 뉴클레오티드일 수 있다. 피리미딘 염기는 티미딘 뉴클레오티드, 시토신 뉴클레오티드 또는 유라실 뉴클레오티드일 수 있다.
핵산의 서열은 랜덤하거나 원하는 아미노산 구조를 암호화하도록 특이적일 수 있다. 예를 들어, 세개의 뉴클레오티드의 한 그룹은 코돈을 포함할 수 있다. 하나의 코돈이 하나의 아미노산을 포함한다. 핵산의 코딩 영역은 코돈을 포함한다.
핵산은 자유롭게 존재할 수 있으며, 예를 들어, 크로모좀 등의 구분되는 번들 또는 구조된 형태로 핵단백질을 형성하도록 펩티드나 단백질에 결합될 수 있다. 핵산은 또한 단일 스트랜드 또는 이중 스트랜드 형태로 존재할 수 있다. 핵산은 또한 직선상, 원형 또는 수퍼코일된 형태일 수 있다. 핵산은 세포 또는 세포소기관으로부터 직접 단리될 수 있다. 플라스미드 또는 클로닝 벡터가 또한 핵산의 예이다.
핵산은 각각 탄수화물 당(데옥시리보스), 인산기 및 질소성 퓨린 및 피리미딘 염기의 혼합물을 포함하는 뉴클레오티드로 제조될 수 있다. 당은 사이클릭 또는 비사이클릭 형태일 수 있다. DNA는 티미딘 및 시토신 피리미딘 만을 포함하고 유라실을 포함하지 않는다. DNA는 게놈, 핵, 또는 미토콘드리아 DNA로서 세포로부터 단리되거나 합성으로 제조될 수 있다(즉, 화학적 공정에 의해).
세포 내에 존재하는 유전자는 전형적으로 엑손 및 인트론 구간의 DNA로 구성된 게놈 DNA를 포함한다. 엑손 구간은 아미노산을 암호화하는 코돈을 포함하는 뉴클레오티드를 포함하고, DNA의 인트론 구간은 아미노산을 암호화하는 코돈을 포함하지 않을 뉴클레오티드를 포함한다. 퓨린 및 피리미딘의 뉴클레오티드 서열은 유전자에 의해 특정된 단백질의 폴리펩티드 쇄에서 아미노산 서열을 결정한다.
DNA는 또한 RNA 의존 DNA 폴리머라제의 작용에 의해 RNA 템플레트로부터 합성된 상보적 또는 카피(cDNA)로서 단리될 수 있다. 예를 들어, cDNA는 PCR 증폭으로부터의 약 100 내지 800머의 스트랜드일 수 있다. RNA 템플레트는 가공되어 인트론이 제거된 경우, cDNA는 RNA가 전사되는 유전자와 동일하지 않을 것이다. 따라서, cDNA는 대개 천연중 엑손인 뉴클레오티드의 구간을 포함할 수 있다.
이중 스트랜드 형태에서, 두개의 DNA 스트랜드는 이중 나선을 형성한다. 이 나선에서, 하나의 스트랜드의 각 뉴클레오티드는 반대편 스트랜드에서 특정 뉴클레오티드에 수소결합된다. 따라서, DNA에서, 아데닌은 티민과 결합하고 구아닌은 시토신과 결합한다. 각 스트랜드에 존재하는 뉴클레오티드가 서로 결합하는 능력은 스트랜드가 상보적인지, 예를 들어, 하나의 스트랜드에서 모든 아데닌에는 반대편 스트랜드에 티민이 존재한다는 것을 결정한다.
RNA는 일반적으로 DNA에 유사할 수 있으나, 데옥시리보스 대신에 당 리보스를 함유하고, 티민 대신에 염기 유라실을 함유한다. RNA는 단일 스트랜드 또는 이중 스트랜드일 수 있고, 세포의 DNA로부터 전사된다. RNA 분자는 헤어핀 루프 또는 다른 이중 스트랜드 구조를 형성할 수 있다. RNA는 템플레트 RNA, 메신저 RNA (mRNA), 토탈 RNA, 또는 트랜스퍼 RNA(tRNA), 폴리솜일 수 있다. RNA-DNA 하이브리드 분자는 본 발명에 따라서 침적될 수 있다. 추가로, 단백질-핵산 또는 "펩티드 핵산"(PNA, peptide nucleic acids)가 또한 사용될 수 있다.
상보적 뉴클레오티드 간에 나타내는 결합성은 핵산을, 다른 핵산에 결합할 수 있는 프로브로서 유용하게 한다. 핵산은 표지될 수 있고, 프로브로서 사용될 수 있다. 수많은 표준의 표지기술 중 어느 하나로, 핵산 프로브는 하이브리다이제이션에 의해 또 다른 핵산을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 하이브리다이제이션은 표지가 예를 들어, 형광, 방사선활성, 또는 효소적 표지라면 가시화되거나 검출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 핵산은 또한 표지되거나 개질되어 형광 마커 또는 태그, 금 입자, 스트렙트아비딘, 디곡시제닌, 자기 비드 또는 당업자에 공지된 다른 마커 등 검출가능한 실재물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입되는 랜데스(Landes)의 미국 특허 제4,626,501호("Labeled DNA")를 참고하라.
뉴클레오티드 및 핵산은 또한 핵산 분해로부터 보호되도록 개질될 수 있다. 예를 들어, 핵산은 리포솜 내에 캡슐화될 수 있다. 다른 방법으로, 티올기가 뉴글레오티드의 인기(phosphorous group)를 대체함으로써 RNA 또는 DNA 분자 등의 폴리뉴클레오티드 내로 삽입될 수 있다. 핵산의 "골격" 내로 도입되면, 티올은 그 위치에서 DNA의 절단을 방지할 수 있어서 핵산 분자의 안정성을 향상시킬 수 있다.
쿡(Cook) 등의 미국특허 제5,965,721호는 또한 그 전체로서 참고로서 삽입되는데, 패턴닝 될 수 있고, 뉴클레아제 내성이 향상되고 세포내 흡수가 향상될 수 있는 올리고뉴클레오티드를 개시한다.
생체내에서 핵산 치료의 생체이용률은 핵산을 기재된 바와 같이 개질시킴으로써 향상될 수 있다. 예를 들어, 개질된 핵산 제제는 반감기가 증가될 수 있고/있거나, 변형되지 않은 핵산보다 더 긴 시간 동안 혈장에 보유될 수 있다. 핵산 및 폴리에틸렌글리콜의 제제는 예를 들어, 임의의 공지된 지연방출 핵산 제제와 같이, 또한 생체내에서 핵산의 반감기를 증가시킬 수 있다. 따라서, 핵산을 개질시키는 것은 생체내에서 핵산의 유효성 및/또는 이들의 생체내이용률을 증가시킬 수 있다.
핵산의 크기는 몇 뉴클레오티드의 크기에서 올리고뉴클레오티드 또는 프로브까지, 폴리뉴클레오티드, 유전자, 크로모좀 조각까지, 전체 크로모좀 및 게놈까지 상당히 다양할 수 있다. 예를 들어, 단일 또는 이중 스트랜드 핵산은 적어도 10-, 20-, 30-, 40-, 50-, 60-, 70-, 80-, 90, 또는 100-뉴클레오티드 또는 염기쌍(bp)의 길이일 수 있다. 더 크게, 핵산은 적어도 0.2 kb, 0.3 kb, 0.4 kb, 0.5 kb, 0.6 kb, 0.7 kb, 0.8 kb, 0.9 kb, 또는 1.0 kb의 크기일 수 있다. 실제, 본 발명에 사용되는 핵산은 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 5 kb, 6 kb, 7 kb, 8 kb, 9 kb, 또는 10 kb 이상의 크기일 수 있다. 하나의 바람직한 크기 범위는 1 내지 2 kb이다. 핵산은 뉴클레오티드의 다양한 길이의 쇄일 수 있고, 전형적으로 폴리뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드라고 부른다. 올리고뉴클레오티드는 직선상 서열의 뉴클레오티드로부터 일반적으로 기인하는 올리고머이다. 올리고뉴클레오티드는 예를 들어, 약 2 내지 약 100, 약 2 내지 약 20, 약 10 내지 약 90, 또는 약 15 내지 약 35 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 올리고뉴클레오티드 어레이에서, 약 25-머 올리고뉴클레오티드가 사용될 수 있다. 또 다른 특정 범위는 약 60머 내지 약 80머로서 비교적 긴 올리고뉴클레오티드이다.
핵산의 선택, 프루브하기, 표지 및 검출을 포함하는 마이크로어레이 방법은 미국 특허 제6,379,932호 및 제6,410,231호(인사이트 게노믹스(Incyte Genomics))에 기재되어 있고, 사용될 수 있다. 이들 특허는 그 전체로서 참고로서 삽입된다. 이들 참고문헌은 딥 펜 나노리소그래피법을 언급하지만, 이들은 본 명세서에 기재된 바와 같이 어떻게 딥 펜 나노리소그래피법을 사용하여 나노어레이를 향상시킬 수 있는 지에 관한 가이드를 제시하거나 제공하지 않는다.
단일 뉴클레오티드를 포함하는 화합물이 또한 잉크로서 사용될 수 있다. 핵산의 혼합물이 사용될 수 있고, 어레이 상에서 상이한 스폿은 상이한 핵산을 포함할 수 있다.
침적을 위한 핵산은 기판 표면 상에 직접 인쇄 침적 전 또는 이후에 제제되거나 다른 구성원소와 혼합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 "잉크"는 원하는 핵산 샘플 외에 기판 표면에 침적되기 위한 다른 화학물질, 화합물 또는 조성물을 포함할 수 있다. 용매 및 염이 핵산을 팁에 적용하는 데 사용될 수 있다. 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 단백질, 폴리펩티드 및 펩티드가 원하는 핵산과 함께 기판 표면 상에 침적될 수 있다.
핵산 어레이 및 핵산 어레이에 사용되는 핵산의 타입은 참고로서 본 명세서에 삽입되는 예를 들어, 문헌[A Primer of Genome Science, G. Gibson and S. Muse, 2002, 챕터 3-4 (123-181면)]에 기재되어 있다. 예를 들어, 본 참고자료는 cDNA 마이크로어레이 및 올리고뉴클레오티드 어레이, 표지, 하이브리다이제이션 및 통계 분석을 모두 기재한다. cDNA 어레이는 수천개의 유전자의 발현의 상대적인 수준을 동시에 모니터하는 데 사용될 수 있다. PCR 증폭 cDNA 조각 (ESTs)가 스폿팅될 수 있고 형광 또는 방사선활성 표지된 cDNA로 프로브될 수 있다. 관찰되는 시그널의 강도는 연구되는 RNA 집단에 존재하는 전사물의 양에 비례하는 것으로 가정될 수 있다. 강도에서의 차이는 처리 간의 전사물 수준의 차이를 반영한다. 통계 및 바이오인포매틱 분석이 통상 이후 확립된 분자 생물학적 접근법으로 시험될 수 있는 가설을 제창할 목적으로 수행될 수 있다. 그러나, 현재의 cDNA 마이크로어레이는 15,000 구성원소의 상한을 가지고 상위 진핵생물의 게놈에 존재하는 유전자의 완전한 세트를 대표할 수 없다. 올리고뉴클레오티드에 대한 cDNA 마이크로어레이의 장점 및 단점이 위에서 언급된 문헌[A Primer of Genome Science]에 기재되어 있고, 본 명세서에 기재된 바와 같이 핵산 나노어레이를 구축하는 데 사용될 수 있다.
올리고뉴클레오티드가 또한 표지된 올리고뉴클레오티드 및 형광표지된 올리고뉴클레오티드를 포함하여 이하 본 명세서의 실시예에 기재되어 있다.
패턴닝 조성물-용매
패턴닝 조성물은 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 용매는 예를 들어, 순수, 증류수, 탈이온수 등을 포함하는 물일 수 있다. 용매는 완충된 용액일 수 있다. pH는 응용에 따라 다양할 수 있다. 용매는 하나 이상의 유기 용매일 수 있다. 용매 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다. 당기술분야에 공지된 것으로서, 알콜, 에테르, 알칸, 에스테르, 방향족을 예로 들 수 있다.
패턴닝 조성물-담체
패턴닝 조성물은 하나 이상의 담체를 포함할 수 있다. 담체는 예를 들어, 패턴닝 종류의 수송을 촉진하기 위해서 또는 패턴닝 종류를 캡슐화시키기 위해서 기능할 수 있다. 담체는 합성일 수도 천연일 수도 있고, 바람직하게는 친수성이다. 예를 들어, 담체는 폴리사카라이드일 수 있고, 폴리사카라이드는 일반적으로 당기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 문헌[Hohinski, Modern Concepts in Biochemistry, 4th Ed., 1983, Chapter 7 (탄수화물 및 다양한 사카라이드 및 폴리사카라이드를 논의함]을 참고하라. 예를 들어, 폴리사카라이드는 전분, 셀룰로스 또는 아가로스 등의 분지되지 폴리사카라이드일 수 있다. 아가로스는 생적합성, 생물학적으로 불활성이고 낮은 내인성 형광을 가지는 것으로 나타난 천연의 폴리사카라이드 겔이다; 예를 들어, 문헌[Mateo et al., Enzyme and Microbial Technology (2006)]을 참고하라. 예를 들어, 해초 또는 다른 종류의 홍조류로부터 얻을 수 있다. 다른 방법으로, 또한 합성될 수 있다. 자주 미생물 배양에서 고형화제 또는 지지 배지로서 사용된다. 또한 겔 전기영동에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 튜브나 평판 형태 내에 주조될 수 있다.
아가로스는 겔화 온도가 일반적으로 약 30℃인 열가변성 겔화 기전을 거칠 수 있다. 이러한 비교적 낮은 온도는 아가로스가 예를 들어, 물리적인 온도에서 여전히 졸 상태일 때 생체물질과 혼합될 수 있게 한다. 생체분자에 대한 아가로스의 비율은 일반적으로 예를 들어, 1:3, 1:1, 또는 3:1 등의 임의의 비율일 수 있다. 담체로서 사용되는 아가로스 매트릭스는 프루브를 가진 패턴닝 종류의 보유체로서 기능할 수 있고, 팁 당 480 포인트를 초과하여 패턴닝 조성물을 기판 상에 일정하게 송달할 수 있게 한다(도 7 참조).
패턴닝 조성물-화학적 첨가물
화학적 첨가물은 패턴닝 조성물 내에 담체 매트릭스의 물리적 및/또는 화학적 성질을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 하이그로스코픽 물질이 담체가 완전히 건조되는 것이 방지되도록 해주기 때문에 첨가물로서 바람직하다. 첨가물의 하나의 매력적인 특징은 첨가물이 중합체 쇄의 교차 밀도 등의 담체의 성질을 변화시킴으로써 담체가 예를 들어, 덜 점성이 되도록 만들 수 있다는 것이다. 어떠한 특별한 이론에 구애받을 필요 없이, 수크로스 등의 탄수화물 등의 첨가물이 담체 겔 내에서 응집도를 낮추는 작용제로서 기능하여 예를 들어, 담체 매트릭스나 겔 내에서 중합체 쇄의 더 작은 단면 반경에 연관될 수 있는 더 작은 상호연관 길이를 유도한다.
예를 들어, 트리스(히드록시메틸)아미노메탄 에틸렌 디아민 데트라아세트산("트리스-EDTA") 등의 트리스 완충액 및 수크로스 둘 다가 아가로스 번들을 더 미세한 겔 구조로 파괴하는 작용을 가진다; 예를 들어, 문헌[Normand et al ., Carbohydrate Polymers (2003)]을 참고하라. 이들 히드로스코픽 물질은 또한 공기로부터 습기를 흡수하여, 아가로스 겔의 수화가 유지되도록 한다. 실제, 첨가물의 사용은 습도, 온도 및 접촉시간 등의 파라메터에 더하여, AFM 팁으로부터 기판 표면 상에 침적되어지는 겔의 확산 속도 및 수송 성질을 조절하는 파라메터를 제공한다.
첨가물의 타입은 탄수화물 또는 완충액에 한정될 필요는 없다. 상기한 원하는 성질을 가지는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 첨가물은 지질 또는 글리세롤 등의 당 알콜일 수 있다. 글리세롤은 하나, 둘 또는 세개의 지방산과 에스테르화하여 모노글리세리드, 디글리세리드 및 트리글리세리드를 각각 형성하는 세개의 히드록시기를 포함한다. 지방산의 하나가 당 또는 인산으로 대체되면, 그 결과의 화합물은 각각 당지질 또는 인지질이다. 지방산은 불포화, 포화, 단가불포화 또는 다가불포화일 수 있다.
팁 및 기기장치
물질을 팁으로부터 기판 표면으로 수송하는 패턴닝을 수행하는 기기장치는 당기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 나노잉크사(일리노이주 스코키)로부터의 제품을 참고하라. 또한, 예를 들어, 미국 특허 제6,827,979호, 제6,642,129호, 제6,867,443호, 제7,008,769호, 제6,573,369호 및 제6,998,228호를 참조하라. 예를 들어, 팁은 나노스코픽 팁(nanoscopic tip)일 수 있다. 예를 들어, 팁은 주사 탐침 현미경 팁(scanning probe microscope tip) 또는 원자간력 현미경 팁(atomic force microscope tip)일 수 있다. 팁은 솔리드 팁(solid tip)이나 할로우 팁(hollow tip)일 수 있다. 할로우 팁은 개구부를 포함할 수 있고, 잉크 조성물을 팁의 말단까지 송달하기 위해 송달 흐름로를 포함할 수 있다. 팁은 예를 들어, 무기 표면 또는 유기 표면을 포함할 수 있다. 팁은 예를 들어, 미소제작을 통해 단단한 재료로부터 제조될 수 있다. 팁을 날카롭게 가는 것이 수행될 수 있다.
팁 제작 후 팁은 사용될 때 먼저 세정될 수 있지만 그대로 사용될 수 있다. 팁은 또한 제작 후 원한다면 표면이 개질될 수 있다. 예를 들어, 유기 코팅이 무기 팁 표면에 첨가될 수 있다.
팁은 유기 물질에 의해 개질되지 않은 무기 팁 표면을 포함하는 팁 표면을 포함할 수 있다.
팁은 질화 실리콘, 실리콘, 및 다른 단단한 물질을 포함하여, AFM 기술분야에 공지되어 있는 물질로부터 제조될 수 있다.
팁은 캔틸레버의 말단에서 또는 캔틸레버의 말단 가까이에서를 포함하여, 당기술분야에 공지된 바와 같이, 캔틸레버 상에 배치될 수 있다.
원한다면 팁은 예를 들어, 5 마이크로미터 이상 또는 10 마이크로미터 이상의 길이를 가지는 비교적 긴 팁일 수 있다.
팁은 팁의 어레이의 일부일 수 있어서, 복수의 팁이 제공될 수 있다. 표면에 대하여 z-방향으로 움직이기 위해서, 팁은 수동 모드에서 함께 움직일 수 있고, 능동 또는 작동 모드에서 개개로 움직일 수 있다. 따라서, 침적단계에서, 팁은 수동적으로 사용될 수 있고, 작동 팁으로서 사용될 수 있다. 작동 기전은 예를 들어, 열 또는 정전기 또는 압전저항(piezoresistive)일 수 있다. 팁의 1차원 어레이가 사용될 수 있거나, 팁의 2차원 어레이가 사용될 수 있다. 특히, 다수의 팁을 가지는 어레이가 사용될 수 있다. 렌하트 스몰 페퍼[Lenhart Small paper (Lenhart et al., Small 3, no. 1, 71- 75 (2007))]를 포함하여 그 전체로서 참고로서 본 명세서에 삽입되는 예를 들어, 2007년 3월 23일 출원된 머킨 등의 미국 특허출원 제11/690,738호를 참고하라.
팁을 움직이는 기기장치 방법은 당기술분야에 공지되어 있고, 팁은 표면에 대하여, x, y, 및 z-방향으로 캔틸레버 상에 배치된다.
기기장치는 팁이 가열되도록 적합화될 수 있다. 시한(Sheehan) 등의 예를 들어, 미국 특허 공개번호 제2006/0242740호를 참조하라.
기판 및 기판 표면
침적을 위한 표면을 제공하는 다양한 기판이 사용될 수 있다. 기판은 당기술분야에서 마이크로에레이를 제조하기 위해 사용되는 것들일 수 있다. 기판은 중합체, 유리, 세라믹, 콤퍼지트, 금속, 반도체, 옥사이드, 실리콘 등일 수 있다. 기판은 단일 구조(monolithic), 한 조각일 수 있고, 서로의 위에 배치된 층을 포함할 수 있다. 기판은 무기 또는 유기 표면 코팅을 포함할 수 있다. 단층 코팅이 사용될 수 있다. 표면은 유기 관능기 또는 유기 물질로 관능화될 수 있다. 예를 들어, 기판은 유기 물질로 개질된 무기 물질 표면을 포함할 수 있다. 기판은 예를 들어, 생체분자일 수 있다.
기판 표면은 하나 이상의 패턴닝 조성물의 성분에 공유 결합하거나 화학흡착하도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, 기판 표면은 친전자성 표면일 수 있다. 기판 표면은 패턴닝 종류의 관능기와 반응성이도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, 단백질에서 아미노기는 숙신이미드와 반응할 수 있다. 또는 티올기 또는 화합물은 금에 화학흡착할 수 있다. 예를 들어, 알데히드 개질된 기판은 또한 이민 형성을 통해 아민 개질되거나 아민을 함유하는 생체분자의 고정을 위한 반응 지지체로서 사용할 수 있다. 일단 캡슐화된 생체물질이 ADM 팁으로부터 기판 상에 침적되면, 아가로스 겔 매트릭스는 공기 중에 노출됨으로써 건조될 수 있고, 밀리큐(MiIIiQ) 물로 세척함으로써 제거될 수 있다.
형광 검출이 사용될 때, 기판 및 패턴닝은 형광이 퇴화되는 것을 최소화하거나 방지되도록 적합화될 수 있다.
기판은 필요에 따라 침적 영역을 위한 경계선을 제공하고 공간을 지정하도록 미리 패턴화될 수 있다.
침적
팁 및 기판 표면은 서로에 대하여 움직일 수 있어서 패턴닝 화합물의 침적이 일어나고 물질이 팁으로부터 표면에 수송되어 침적물을 형성한다. 몇몇 경우에서는 매니스커스가 침적을 촉진시키기 위해 존재할 수 있다. 침적을 위한 위치에서 팁은 원하는 대로 조절될 수 있다.
몇몇 경우에, 열이 침적을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 팁 및 팁을 지지하는 캔틸레버는 가열될 수 있거나, 침적 영역 주위 환경이 가열될 수 있다. 환경 챔버가 습도, 온도, 대기 가스 및 다른 파라메터를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 침적은 침적이 일어나도록 하기에 충분한, 즉 충분히 높은 상대습도에서 수행될 수 있다. 몇몇 경우에, 높은 상대습도는 침적을 활성화시키거나 그 속도를 높일 수 있다. 침적은 예를 들어, 30% 이상, 또는 50% 이상, 또는 70% 이상의 상대습도에서 수행될 수 있다.
담체가 겔-액체 결정 전이 온도를 나타낸다면, 침적 온도는 이 온도, 예를 들어, 겔-액체 결정 전이 온도의 10℃ 이상일 수 있다.
침적 단계는 팁을 표면에 대하여 xy 평면에서 정치 상태로 유지되도록 팁을 표면과 접촉시킴으로써 수행할 수 있다. 다른 방법으로, 침적 단계는 팁이 표면에 대하여 xy 평면에서 정지 상태로 유지되지 않고 오히려 움직이도록 팁을 표면과 접촉시킴으로써 수행할 수 있다.
스폿팅/침적 동안의 접촉시간은 예를 들어 7초 내지 10초 사이로 다양할 수 있어, 직경 약 200 내지 500 nm의 피처를 유도한다. 사용될 수 있는 AFM 프로브는 예를 들어 약 0.3 내지 약 2 N/m2의 범위에 이르는 용수철 상수 k를 가질 수 있다. 알데히드-기판은 트리메톡시실릴알킬알데히드를 활성화 유리 슬라이드에 증기 침적함으로써 제작될 수 있다.
AFM 기기장치 등의 주사 탐침 기기장치가 사용될 때, 접촉 모드, 비접촉 모드, 또는 탭핑 모드 또는 간헐 접촉 모드를 포함하여 다양한 모드가 사용될 수 있다.
겔이 형성되는 짧은 인큐베이션 시간 후에, AFM 팁은 즉시 팁을 겔 잉크에 직접 담금으로써, 잉크웰에 의해, 또는 한 방울의 겔-잉크를 고체 기판 상에 놓고 팁을 AFM 또는 다른 조절된 기작에 의해 겔로 낮춰서 즉시 코팅할 수 있다. 아가로스 겔-잉크의 끈적한 점성은 잉크 공정에서 팁 개질을 최소에서 거의 없게 만든다.
침적의 활성화 및 속도
첨가물은 수크로스 등의 담체를 포함하는 패턴닝 조성물의 침적 속도를 활성화시키거나 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 패턴닝 조성물은 첨가물 없이 팁을 실질적으로 떠나지 않을 것이거나, 팁에서 나오는 양이 검출하기에 너무 작거나 또는 상업적으로 유용성이 있기에 너무 시간이 길게 걸릴 수 있다. 침적을 검출하는 것은 예를 들어, 형광 검출 또는 주사 탐침 방법으로 수행될 수 있다.
침적물
침적물은 다양한 형태와 패턴으로 형성될 수 있다. 패턴은 단일 침적물에서 또는 일련의 분리된 침적물에서 볼 수 있다. 침적물은 예를 들어, 점 또는 선일 수 있다. 선은 직선이나 곡선일 수 있다. 침적물은 선의 너비나 점 직경으로 특징될 수 있다. 예를 들어, 점의 직경 또는 선의 너비는 약 10 nm 내지 약 20 마이크로미터 또는 약 50 nm 내지 약 10 마이크로미터 또는 약 100 nm 내지 약 1 마이크로미터 미만일 수 있다.
침적물은 또한 높이에 의해 특징될 수 있다. 예를 들어, 높이는 약 1 nm 내지 약 1 마이크로미터, 또는 약 10 nm 내지 약 750 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 500 nm일 수 있다.
침적물 간의 거리는 높은 해상도를 반영할 수 있고, 예를 들어 50 마이크로미터 이하 또는 약 10 마이크로미터 이하, 또는 약 1 마이크로미터 이하 또는 약 15 nm 내지 약 10 마이크로미터, 또는 약 100 nm 내지 약 1 마이크로미터일 수 있다. 침적물 간의 거리는 끝점 간의 거리 또는 중앙점(점의 중앙) 간의 거리로서 측정될 수 있다.
침적물은 예를 들어 담체, 패턴닝 종류, 첨가물 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 성분을 제거하기 위해서 예를 들어, 세척함으로써 처리될 수 있다. 침적 및 세척은 패턴닝 조성물 중의 분자가 제거되지 않도록 적합화될 수 있다. 모든 또는 실질적으로 모든 담체는 제거될 수 있거나, 원한다면 약간의 지질이 유지되도록 세척이 그에 따라 적합화될 수 있다.
어레이
본 명세서에서는 어레이가 기판 및 기판 표면에 배치된 하나 이상의 침적물을 포함하는 어레이를 포함하는 물품이 제공된다. 침적물이 본 명세서에 기재된 방법에 의해 형성될 수 있다.
응용
응용은 생물학적 어레이를 포함하는 마이크로어레이 및 나노어레이 및 이러한 어레이의 공지된 응용을 포함한다. 예를 들어, 단백질을 기반으로 하는 나노구조의 직접 패턴닝 및 나노패턴닝 방법의 개발은 단백질학 및 치료진단학의 영역에서 일하는 연구자에게 중요하다. 그러한 방법은 단백질, 올리고뉴클레오티드 및 바이러스의 다성분 생물학적 나노구조를 구축하도록 한다. 다른 응용은 생체분자가 더 큰 생물학적 실재(즉, 진핵세포, 바이러스, 박테리아 및 포자)와 상호작용을 나노스케일에서 연구하기 위한 고효율 유전체학 및 단백질학 분석 및 바이오센싱 및 의학 진단을 위한 생물학적 마이크로어레이 및 나노어레이의 개발을 포함한다.
비제한적인 실시예
일련의 비제한적인 실시예가 제공된다.
재료 및 방법
이하의 재료 및 기술이 비제한적인 실시예의 몇몇 실시양태에서 사용되었다:
재료
DNA 또는 단백질 등의 다양한 생체분자를 담체 잉크로서 아가로스 매트릭스를 사용하여 활성화 유리 표면(알데히드 또는 NHS 활성화 슬라이드) 상에 딥-펜 나노리소그래피에 의해 패턴닝하였다. 잉크는 약 0.3% 아가로스(약 0.15%의 총 농도)와 상이한 실시양태에서 다양한 농도의 DNA 또는 단백질 등의 생체분자의 1:1 혼합물을 포함하였다. 다양한 화학적 첨가물을 또한 최종 잉크 조성물에 포함시켰다(도 1). 화학적 첨가물의 목적은 적어도 두 개이다. 첫째, 이들은 일반적으로 아가로스 매트릭스가 AFM 팁 상에서 완전 건조하는 것을 방지하는 하이그로스코픽 물질을 포함한다(도 2 참조). 둘째, 이들은 아가로스 겔의 성질을 변화시켜서 팁으로부터 기판 표면으로 잉크 확산 속도를 촉진시킨다. 단지 몇몇 화학적 첨가물이 검토되었지만, 확산 속도를 조절하는 첨가물의 사용은 아가로스 매트릭스의 성질을 변화시키는 다른 화학물질로 범위를 넓힐 수 있다.
올리고뉴클레오티드는 미국 샌디에고의 인테그레이티드 DNA 테크놀러지사(Integrated DNA Technologies, Inc.,)로부터 구입하거나 미국의 글렌 리서치(Glen Research)로부터 입수한 전구체를 사용하여 엑스피디트 DNA 합성기(Expidite DNA synthesizer)로 합성하였다. DPA 연구에 사용되는 프로브 서열은 서열 5'- NH2-(CH2)6-GTG CAC CTG ACT CCT GTG GAG-Cy3-3'를 가진다. 프로브 농도는 약 15 내지 약 100 μM 이었다. 상보적 서열은 5'-Cy5-CTC CAC AGG AGT CAG GTG CAC-3'의 형태였다. 랜덤 서열은 5'-Cy5-TCA TAG TGT GGA CCC CTA GCA-3'의 형태였다. 콜레라 톡신 단백질 Alexa Fluor 594 (1 mg/ml)은 몰레큘라 프로브즈(Molecular Probes)부터 구입하였다. 항-콜레라 톡신 IgG 항체는 바이오디자인 인내셔날(Biodesign International)로부터 구입하였고, Alexa Fluor 488(몰레큘라 프로브즈)로 개질시켰다. 당나귀 항-염소 IgG 항체(Cy5)는 미국의 R&D 시스템즈로부터 입수하였다. 트리스-EDTA(시그마(Sigma)) 첨가물은 10 mM 트리스, 1 mM EDTA (Ix) 내지 300 mM 트리스, 30 mM EDTA (30 x)의 농도 범위에 있다. 글리세롤(시그마) 첨가물은 약 20 내지 약 100 mM의 범위에서 사용하였다. 모든 완충액 및 생체분자 용액은 18.2 MΩ·cm 증류수(밀리큐)를 사용하여 제조하였다. 이하의 화학물질이 제공받아 사용되었다: 트리메톡시실릴알킬알데히드(유나이티드 케미칼 테크놀러지사(United Chemical Technologies, Inc.)), 아가로스 저융점(피셔 바이오테크(Fisher Biotech), BP 165-25), 트리스(히드록시메틸)아민(시그마), 에틸렌디아민-테트라아세트산(시그마), 1,1,1-트리스(히드록시메틸)에탄(시그마), 트리신 완충용액(시그마), 수크로스(시그마), 에탄올아민(시그마), 코드링크(Codelink) 활성화 유리 슬라이드(지이 헬스케어(GE Healthcare)).
개질 유리 슬라이드
지이 헬스케어로부터 코드링크 활성화 유리 슬라이드를 제공받아 사용하였다. 이들 슬라이드는 단백질 등의 분자를 슬라이드에 부착시키는 것을 촉진시킬 수 있는 아민 반응성기를 함유하는 친수성 중합체를 포함하는 3-D 화학물질로 코팅되어 있다. 알데히드 개질로서는, 깨끗한 현미경 커버 글래스(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific))가 15 분 동안 산소 플라즈마에서 활성화시켰고, 즉시 트리메톡시실릴알킬알데히드의 증기 침적을 20 분 동안 적용시켰다. 단일층 형성 이후, 기판을 에탄올로 세정하여 임의의 과량의 실란을 제거하고 N2로 건조시켰다.
잉크 제조
0.3% 아가로스 겔이 아가로스를 전자렌지에서 2분간 가열함으로써 밀리큐 물에 용해시켜 제조하였다. 졸 형태의 겔을 1:1 비율의 첨가물을 가하거나 가하지 않거나 하여 생체분자의 용액과 혼합하였다.
딥-펜 나노리소그래피
DPN을 엔스크립터(미국 일리노이주 스코키의 나노잉크사) 상에서 약 60% 습도에서 공기 중 멀티-펜 1-차원 어레이 M-팁(용수철 상수 0.5 N/m)을 사용하여 접촉 모드에서 수행하였다. 팁을 M-팁 잉크웰에 3 내지 5회 담금으로써 잉크로 채웠다. 체류 시간(즉, 팁이 잉크에 침윤되어 유지되는 시간)은 약 0,01 내지 약 20 s로 다양하였다.
형광 현미경
형광 이미지는 칼 자이스(Carl Zeiss), 악시오버트(Axiovert) 200M 형광 현미경(epifluorescent microscope)으로 취득하였다.
기판 표면의 하이브리다이제이션
코드링트 슬라이드 상에 DNA 패턴은 50% 습도에서 최소한 8시간 반응시킨 후, 격렬히 유동시키면서 PBS(5 분)로 세척하고 물로 세정하여 남은 아가로스를 제거하였다. 반응시간은 예를 들어, 6 내지 약 9시간의 범위로 다양할 수 있다. 이어서 이들 기판을 pH 8에서 트리스-EDTA 중 50 mM 에탄올아민으로 50℃에서 1시간 동안 차단시켰다. 하이브리다이제이션을 위해, 5'-Cy5-표지된 올리고뉴클레오티드를 0.02 % SDS를 함유하는 4 x SSC에서 1 μM까지 희석시켰고 이 용액 한 방울이 개질된 유리 슬라이드의 표면에 적용시켰다. 커버슬립을 용액의 상부 위에 조심스럽게 올리고 기판을 45 ℃에서 8시간 동안 하이브리다이제이션 오븐에 두었다. 하이브리다이즈되지 않은 프로브는 0.01 % SDS를 함유하는 1 x SSC 용액으로 하이브리다이제이션 온도에서 5 분간, 0.01 % SDS를 함유하는 0.1 x SSC로 실온에서 5 분간 격렬히 유동시켜 세척하고, 이어서 물로 5 분간 세척함으로써 제거시켰다.
기판 표면의 생체인식
코드링크 슬라이드 상의 단백질 패턴은 50% 습도에서 최소한 8시간 반응시킨 후, 격렬히 유동시키면서 PBS(5 분)로 세척하고 물로 세정하여 남은 아가로스를 제거하였다. 항-콜레라 톡신 IgG 항체(Alexa Fluor 488)나 당나귀 항-염소(Cy5)를 1 x PBS, 1% BSA, 0.25 % 트윈-20(Tween-20) 중에서 100 μg/mL의 농도로 희석시켰다. 이 용액 한 방울을 기판 표면에 적용시켰고 커버 슬립을 상부에 조심스럽게 올렸다. 기판을 이어서 37℃에서 45 분간 오븐에 두었다. 반응되지 않은 프로브는 Ix PBS, 1% BSA, 0.25% 트윈-20으로 실온에서 5 분간 격렬한 유동과 함께 세척함으로써 제거시킨 후 물로 세정하였다.
트리스-EDTA 완충액의 확산 속도에 대한 효과
하나의 실시양태에서, 확산 속도는 트리스-EDTA 완충액을 사용하여 촉진될 수 있다. 완충액 없이, 순수한 DNA/아가로스 잉크는 거의 고정된 것으로 보였고, AFM 팁으로부터 기판으로 확산되지 않았다. 트리스의 EDTA에 대한 비율은 임의의 값일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 10 mM 트리스, 1 mM EDTA의 농도에서, DNA/아가로스 잉크의 확산 속도는 알데히드 개질된 유리 기판 상에서 약 0.0035 μm2/s으로 측정되었다. 완충액의 농도가 300 mM 트리스, 30 mM EDTA로 증가되었을 때, 확산 속도는 동일한 알데히드 개질 기판 상에서 0.2 μm2/s (도 3 참조)로 증가되었다.
글리세롤의 확산 속도에 대한 영향
하나의 실시양태에서, 글리세롤을 DPN을 위한 패턴닝 잉크 조성물에서 첨가물로서 사용하였다. 첨가물 없이, DNA/아가로스 잉크는 AFM 팁으로부터 NHS 활성화 코드링크 유리 슬리이드 기판에 확산되는 것으로 보여지지 않았다. 반대로, 첨가물 없이, 콜레라 톡신/아가로스 잉크는 팁으로부터 기판로 움직이는 것으로 보였다. 따라서, 두 잉크의 확산 특성은 달랐다. 그러나, 30 mM 글리세롤을 첨가하여, 두 DNA/아가로스 잉크 및 콜레라 톡신 단백질/아가로스 잉크의 확산 속도는 0.4 내지 0.7 μm2/s로 다양하면서 대략 동등하게 개질되었다(도 4 참조).
생활성 연구
하나의 실시양태에서, 잉크 내의 첨가물로서 30 mM 글리세롤을 사용하여 코드링크 활성화 유리 슬라이드 기판 상에 침적된 올리고뉴클레오티드 및 단백질의 생활성을 형광으로 프로브하였다. 5' 아민 및 3' Cy3 형광단을 가진 단일 스트랜드의 변이 β-글로빈을 DPN에 의해 코드링크 활성화 유리 기판 상에 스폿팅하였다(도 5). 각 216 스폿을 포함하는 Cy3 표지된 DNA 나노어레이의 형광 현미경 이미지를 DNA 멀티펜-어레이에 의해 제작할 수 있다(도 9(a) 및 (b) 참조). 5'-Cy5 개질을 가진 비상보적, 랜덤 서열의 올리고뉴클레오티드 스트랜드를 도입시킨 후, 고정된 DNA의 Cy3 시그널은 검출되었으나, Cy5 시그널은 관찰되지 않았다. 이어서 동일한 기판을 Cy5로 5' 말단이 개질된 상보 서열로 시험하였고, 양성 시그널이 명확히 검출되었다. 따라서, 코드링크 활성화 유리 슬라이드 상에 고정화된 아가로스 담체 중의 올리고뉴클레오티드는 생활성으로 유지되었다. 랜덤 서열을 가진 음성 대조군은 담체 잉크로서 아가로스를 사용하여 스폿싱된 올리고뉴클레오티드 간의 상호작용이 서열 특이적으로 유지됨과, 랜덤 올리고뉴클레오티드 서열과 표면에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 임의의 잔여 아가로스와의 상호작용이 존재하지 않음을 보여주었다.
추가로, 스폿팅된 단백질의 생활성을 DNA에서 개략된 동일한 형광법을 사용하여 프로브하였다. Alexa Fluor 594 개질된 콜레라 톡신 단백질, 아가로스, 30 mM 글리세롤로 구성되는 잉크를 DPN에 의한 코드링크 활성화 유리 기판 상에 침적시켰다. 콜레라 톡신에 비특이적인 Cy5 표지된 IgG 항체와 인큐베이션하여 음성 대조군을 얻었다. 그러나, 동일한 기판을 콜레라 톡신에 특이적인 Alexa Fluor 488 개질된 IgG 항체로 인큐베이션시켰을 때, 콜레라 톡신 및 항체에서 양성 시그널이 발견되었다. 따라서, 담체 매트릭스로서 아가로스를 사용하여 침적된 단백질은 활성으로 유지되고 DPN 후 특이성을 유지하였다(도 6 및 도 10 참조).

Claims (66)

  1. 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계,
    팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계,
    팁으로부터 기판 표면에 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며,
    패턴닝 조성물이 하나 이상의 패턴닝 종류, 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체 및 상기 패턴닝 종류 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 팁이 나노스코픽 팁인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 팁이 주사 탐침 현미경 팁인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 팁이 원자간력 현미경 팁인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 팁이 솔리드 팁인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 팁이 할로우 팁인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 팁이 유기 물질로 개질되지 않은 표면을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 팁이 유기 물질로 개질되지 않은 무기 표면을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 팁이 캔틸레버 상에 있는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 복수의 팁이 제공되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 복수의 팁이 팁의 1차원 어레이에 제공되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 복수의 팁이 팁의 2차원 어레이에 제공되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 침적 단계에서, 팁이 수동적으로 사용되는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 침적 단계에서, 팁이 작동 팁으로서 사용되는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 기판 표면이 패턴닝 조성물의 하나 이상의 성분에 공유 결합하거나 화학흡착하도록 적합화된 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 기판 표면이 친전자성 표면인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 기판 표면이 아미노기와 반응성인 방법.
  18. 제1항에 있어서, 기판 표면이 티올 화합물에 화학흡착하도록 적합화된 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 기판 표면이 유기 물질을 포함하는 것인 방법.
  20. 제1항에 있어서, 기판이 생체분자인 방법.
  21. 제1항에 있어서, 패턴닝 조성물이 팁 상에서 건조되도록 하는 건조 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 침적 단계가 팁의 말단을 패턴닝 조성물의 적어도 일부에 담구는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 침적 단계가 팁의 말단을 패턴닝 조성물의 적어도 일부에 담구는 단계 및 팁의 말단을 약 0.01 내지 약 20 초 동안 상기 조성물 내에서 유지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 침적 단계가 침적이 일어나도록 하는 충분히 높은 상대습도에서 수행되는 것인 방법.
  25. 제1항에 있어서, 침적 단계가 30% 이상의 상대습도에서 수행되는 것인 방법.
  26. 제1항에 있어서, 침적 단계가 50% 이상의 상대습도에서 수행되는 것인 방법.
  27. 제1항에 있어서, 침적 단계가 6 시간 이상 동안 수행되는 것인 방법.
  28. 제1항에 있어서, 침적 단계가 8 시간 이상 동안 수행되는 것인 방법.
  29. 제1항에 있어서, 침적 단계가 팁을 표면에 대하여 XY 평면에서 정지상태로 유지하도록 팁을 표면에 접촉시킴으로써 수행되는 것인 방법.
  30. 제1항에 있어서, 침적 단계가 팁을 표면에 대하여 XY 평면에서 움직이면서 팁을 표면에 접촉시킴으로써 수행되는 것인 방법.
  31. 제1항에 있어서, 침적물이 점 또는 선인 방법.
  32. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류가 단백질인 방법.
  33. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류가 DNA 분자인 방법.
  34. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류가 RNA 분자인 방법.
  35. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류가 올리고뉴클레오티드인 방법.
  36. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류가 콜레라 톡신 단백질인 방법.
  37. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류를 침적한 후에 생활성을 유지하는 방법.
  38. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류를 침적한 후에 서열 특이성을 유지하는 방법.
  39. 제1항에 있어서, 패턴닝 종류는 실질적으로 담체와 상호작용하지 않는 것인 방법.
  40. 제1항에 있어서, 담체가 폴리사카라이드인 방법.
  41. 제1항에 있어서, 담체가 아가로스인 방법.
  42. 제1항에 있어서, 첨가물이 완충액인 방법.
  43. 제1항에 있어서, 첨가물이 트리스-EDTA 완충액인 방법.
  44. 제1항에 있어서, 첨가물이 탄수화물인 방법.
  45. 제1항에 있어서, 첨가물이 당 알콜인 방법.
  46. 제1항에 있어서, 첨가물이 수크로스인 방법.
  47. 제1항에 있어서, 첨가물이 하이그로스코픽인 방법.
  48. 제1항에 있어서, 첨가물이 글리세롤인 방법.
  49. 제1항에 있어서, 첨가물이 담체의 하나 이상의 물리적 성질을 개질시키는 것인 방법.
  50. 제1항에 있어서, 담체 및 첨가물이 함께 실질적으로 동일한 양으로 존재하는 것인 방법.
  51. 제1항에 있어서, 담체 및 첨가물이 함께 패턴닝 조성물의 약 0.15%의 양인 방법.
  52. 제1항에 있어서, 첨가물이 30 mM 글리세롤인 방법.
  53. 제1항에 있어서, 첨가물이 30 mM 트리스-EDTA 완충액인 방법.
  54. 제1항에 있어서, 침적 단계가 잔여 담체를 제거하기 위해 기판을 이후에 세척하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  55. 원자간력 현미경 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계,
    원자간력 현미경 팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계,
    팁으로부터 기판 표면으로 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며,
    패턴닝 조성물이 하나 이상의 패턴닝 종류, 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체, 및 상기 패턴닝 종류 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것인 방법.
  56. 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계,
    팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계,
    팁으로부터 기판 표면으로 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며,
    패턴닝 조성물이 하나 이상의 생체분자, 하나 이상의 담체, 및 상기 생체분자 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것이고,
    첨가물이 기판 표면 상의 패턴닝 조성물의 침적 속도를 활성화 또는 증가시키는 것인 방법.
  57. 나노스코픽 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계,
    나노스코픽 팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계,
    팁으로부터 기판 표면으로 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며,
    패턴닝 조성물이 하나 이상의 생체분자, 상기 생체분자와 상이한 하나 이상의 담체, 및 상기 생체분자 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것인 방법.
  58. 팁의 말단에 배치되고 기판 표면 상에 침적될 때 패턴닝 종류의 패턴닝을 촉진시키기 위하여, 첨가물을, 상기 첨가물과 상이한 하나 이상의 패턴닝 종류 및 상기 첨가물 및 상기 패턴닝 종류와 상이한 하나 이상의 담체를 포함하는 패턴닝 조성물과 함께 혼합하는 것을 포함하는 화학적 첨가물의 사용 방법.
  59. 제58항에 있어서, 화학적 첨가물이 글리세롤인 방법.
  60. 제58항에 있어서, 화학적 첨가물이 트리스-EDTA 완충액인 방법.
  61. 제58항에 있어서, 화학적 첨가물이 하이그로스코픽인 방법.
  62. 제58항에 있어서, 패턴닝 종류가 생체분자인 방법.
  63. 제58항에 있어서, 패턴닝 종류가 DNA 생체분자인 방법.
  64. 제58항에 있어서, 패턴닝 종류가 단백질인 방법.
  65. 제58항에 있어서, 담체가 아가로스인 방법.
  66. 팁 및 기판 표면을 제공하는 단계,
    팁의 말단에 패턴닝 조성물을 배치하는 단계,
    팁으로부터 기판 표면으로 패턴닝 조성물의 적어도 일부를 침적하여 기판 표면 상에 배치된 침적물을 형성하는 단계를 포함하며,
    패턴닝 조성물이 하나 이상의 담체, 및 상기 담체와 상이한 하나 이상의 첨가물을 포함하는 것인 방법.
KR1020107001262A 2007-06-20 2008-06-17 보편적인 매트릭스 KR20100047843A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94516407P 2007-06-20 2007-06-20
US60/945,164 2007-06-20
US92931407P 2007-06-21 2007-06-21
US60/929,314 2007-06-21
US4764208P 2008-04-24 2008-04-24
US61/047,642 2008-04-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100047843A true KR20100047843A (ko) 2010-05-10

Family

ID=39967826

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107001266A KR20100047844A (ko) 2007-06-20 2008-06-17 나노물질 및 중합체를 함유하는 조성물의 패턴화
KR1020107001263A KR20100040293A (ko) 2007-06-20 2008-06-17 지질을 포함하는 조성물을 사용한 패턴닝
KR1020107001262A KR20100047843A (ko) 2007-06-20 2008-06-17 보편적인 매트릭스

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107001266A KR20100047844A (ko) 2007-06-20 2008-06-17 나노물질 및 중합체를 함유하는 조성물의 패턴화
KR1020107001263A KR20100040293A (ko) 2007-06-20 2008-06-17 지질을 포함하는 조성물을 사용한 패턴닝

Country Status (7)

Country Link
US (3) US20120164396A1 (ko)
EP (3) EP2170501A2 (ko)
JP (3) JP2010532267A (ko)
KR (3) KR20100047844A (ko)
AU (3) AU2008299822A1 (ko)
CA (3) CA2690823A1 (ko)
WO (3) WO2009035739A2 (ko)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8192794B2 (en) * 2006-04-19 2012-06-05 Northwestern University Massively parallel lithography with two-dimensional pen arrays
CA2690823A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Northwestern University Matrix assisted ink transport
US20090004231A1 (en) * 2007-06-30 2009-01-01 Popp Shane M Pharmaceutical dosage forms fabricated with nanomaterials for quality monitoring
US9238878B2 (en) 2009-02-17 2016-01-19 Redwood Bioscience, Inc. Aldehyde-tagged protein-based drug carriers and methods of use
KR20120013322A (ko) * 2009-04-14 2012-02-14 나노잉크, 인크. 전도성 라인, 나노입자, 잉크 및 패터닝
KR20120013984A (ko) * 2009-04-24 2012-02-15 노오쓰웨스턴 유니버시티 폴리머 펜 리소그래피에 의해 제조된 멀티플렉스 바이오분자 어레이
DE102009019717A1 (de) * 2009-05-05 2010-11-11 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren und Verwendung eines optischen Gitters zum Nachweis des Vorhandenseins von Molekülen
KR101267218B1 (ko) * 2009-11-30 2013-05-23 아주대학교산학협력단 패터닝 형성용 탄소나노튜브-고분자 복합체 및 이를 이용하여 기판에 패터닝을 형성하는 방법
US20110183421A1 (en) * 2010-01-27 2011-07-28 Jiyan Ma Composition and method for converting a non-pathogenic prion protein into a pathogenic conformation and uses thereof
TW201200363A (en) 2010-04-14 2012-01-01 Nanoink Inc Improved cantilevers for deposition
TW201144213A (en) 2010-04-20 2011-12-16 Nanoink Inc Sensors and biosensors
US20120098974A1 (en) * 2010-09-17 2012-04-26 Florida State University Research Foundation Optical method for measuring height of fluorescent phospholipid features fabricated via dip-pen nanolithography
US20120070885A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-22 Florida State University Research Foundation Integrated device for analyzing aqueous samples using lipid multilayer gratings
CN103415621A (zh) 2011-01-14 2013-11-27 雷德伍德生物科技股份有限公司 醛标记免疫球蛋白多肽及其使用方法
US20120309647A1 (en) 2011-05-31 2012-12-06 Nanolnk, Inc. Patterning and cellular co-culture
KR101345337B1 (ko) 2011-06-13 2013-12-30 한국생명공학연구원 원자간력 현미경（ａｆｍ）을 이용한 딥-펜 나노리소그래피에서의 단일 또는 다중팁을 이용한 나노포지셔닝 기판 제조장치 및 제조방법
KR101362099B1 (ko) * 2011-10-04 2014-02-13 연세대학교 원주산학협력단 에이에프엠 캔틸레버와 극초단펄스 전압을 이용한 전도성 고분자 나노 와이어 제조방법
CN104797363B (zh) 2012-09-27 2018-09-07 罗地亚经营管理公司 制造银纳米结构的方法和可用于此方法的共聚物
KR101963228B1 (ko) * 2012-11-12 2019-03-28 삼성전자주식회사 단백질을 포함하는 지질 이중층이 패터닝된 형태로 고정된 기판 및 그의 제조 방법
US9751069B2 (en) 2013-05-14 2017-09-05 Genomics Usa, Inc. Compositions and methods for entrapping protein on a surface
US8950011B2 (en) * 2013-05-22 2015-02-03 International Business Machines Corporation Targeted sequencing of biomolecules by pulling through a liquid-liquid interface with an atomic force microscope
US9302945B2 (en) 2014-03-07 2016-04-05 Lockheed Martin Corporation 3-D diamond printing using a pre-ceramic polymer with a nanoparticle filler
US9504158B2 (en) 2014-04-22 2016-11-22 Facebook, Inc. Metal-free monolithic epitaxial graphene-on-diamond PWB
US9402322B1 (en) 2015-03-04 2016-07-26 Lockheed Martin Corporation Metal-free monolithic epitaxial graphene-on-diamond PWB with optical waveguide
WO2017106199A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 The Regents Of The University Of California Technique for three-dimensional nanoprinting
CN109071634A (zh) 2016-04-26 2018-12-21 R.P.谢勒技术有限责任公司 抗体偶联物及其制备和使用方法
US10650312B2 (en) 2016-11-16 2020-05-12 Catalog Technologies, Inc. Nucleic acid-based data storage
KR102534408B1 (ko) 2016-11-16 2023-05-18 카탈로그 테크놀로지스, 인크. 핵산-기반 데이터 저장
US11162192B2 (en) 2017-12-01 2021-11-02 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Materials and methods relating to single molecule arrays
KR20200132921A (ko) 2018-03-16 2020-11-25 카탈로그 테크놀로지스, 인크. 핵산-기반 데이터를 저장하기 위한 화학적 방법들
KR20210029147A (ko) 2018-05-16 2021-03-15 카탈로그 테크놀로지스, 인크. 핵산-기반 데이터를 저장하기 위한 조성물 및 방법
US11548011B2 (en) * 2018-07-23 2023-01-10 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Magnetic levitation techniques to separate and analyze molecular entities
WO2020227718A1 (en) 2019-05-09 2020-11-12 Catalog Technologies, Inc. Data structures and operations for searching, computing, and indexing in dna-based data storage
CN110385427B (zh) * 2019-07-31 2021-10-19 东南大学 一种水溶性纳米粒子及其制备方法和应用
US11535842B2 (en) 2019-10-11 2022-12-27 Catalog Technologies, Inc. Nucleic acid security and authentication
WO2021231493A1 (en) 2020-05-11 2021-11-18 Catalog Technologies, Inc. Programs and functions in dna-based data storage
CN114014262B (zh) * 2021-10-13 2023-07-21 电子科技大学 一种石墨烯量子点阵列的微纳复合制备方法
WO2024073506A1 (en) * 2022-09-29 2024-04-04 Illumina, Inc. Nucleic acid sequencing components including a glycolipid bi-layer

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626501A (en) 1983-09-02 1986-12-02 Integrated Genetics, Inc. Labeled DNA
EP0478753B1 (en) 1990-04-06 1997-07-02 The Perkin-Elmer Corporation Automated molecular biology laboratory
US5610289A (en) 1990-07-27 1997-03-11 Isis Pharmaceuticals, Inc. Backbone modified oligonucleotide analogues
US5114477A (en) * 1991-09-03 1992-05-19 Xerox Corporation Liquid ink compositions
US5433791A (en) * 1994-05-26 1995-07-18 Hughes Aircraft Company MBE apparatus with photo-cracker cell
US5705814A (en) 1995-08-30 1998-01-06 Digital Instruments, Inc. Scanning probe microscope having automatic probe exchange and alignment
US5981733A (en) 1996-09-16 1999-11-09 Incyte Pharmaceuticals, Inc. Apparatus for the chemical synthesis of molecular arrays
US6699719B2 (en) 1996-11-29 2004-03-02 Proteomic Systems, Inc. Biosensor arrays and methods
ATE464123T1 (de) 1997-06-20 2010-04-15 Univ New York Elektrosprühen von lösungen zur massenherstellung von chips und molekülbibliotheken
EP0996500A1 (en) * 1997-07-22 2000-05-03 Rapigene, Inc. Apparatus and methods for arraying solution onto a solid support
US5948621A (en) * 1997-09-30 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct molecular patterning using a micro-stamp gel
US20020122873A1 (en) 2000-01-05 2002-09-05 Mirkin Chad A. Nanolithography methods and products therefor and produced thereby
US6635311B1 (en) 1999-01-07 2003-10-21 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or products thereby
US6827979B2 (en) * 1999-01-07 2004-12-07 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby
US6410231B1 (en) 1999-02-26 2002-06-25 Incyte Genomics, Inc. SNP detection
US6573369B2 (en) 1999-05-21 2003-06-03 Bioforce Nanosciences, Inc. Method and apparatus for solid state molecular analysis
US20030157254A1 (en) * 2000-01-05 2003-08-21 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby
JP2001254034A (ja) * 2000-03-10 2001-09-18 Fuji Xerox Co Ltd インク組成物、その製造方法及び画像記録方法
US7291284B2 (en) 2000-05-26 2007-11-06 Northwestern University Fabrication of sub-50 nm solid-state nanostructures based on nanolithography
US6379932B1 (en) 2000-07-17 2002-04-30 Incyte Genomics, Inc. Single primer PCR amplification of RNA
JP4147234B2 (ja) * 2004-09-27 2008-09-10 キヤノン株式会社 吐出用液体、吐出方法、カートリッジ及び吐出装置
ATE402760T1 (de) * 2000-08-15 2008-08-15 Bioforce Nanosciences Inc Vorrichtung zur bildung von nanomolekularen netzwerken
EP1614461A3 (en) 2000-09-25 2007-11-28 Picoliter, Inc. Acoustic ejection of fluids from reservoirs
WO2002071412A1 (en) 2001-03-02 2002-09-12 Northwestern University Enhanced scanning probe microscope
US6737646B2 (en) 2001-06-04 2004-05-18 Northwestern University Enhanced scanning probe microscope and nanolithographic methods using the same
US6642129B2 (en) 2001-07-26 2003-11-04 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Parallel, individually addressable probes for nanolithography
AU2002337793A1 (en) 2001-10-02 2003-05-12 Northwestern University Protein and peptide nanoarrays
AU2002363192A1 (en) * 2001-11-01 2003-05-12 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ink-jet inks containing metal nanoparticles
TWI311155B (en) 2001-11-30 2009-06-21 Northwestern Universit Direct write nanolithographic deposition of nucleic acids from scanning probe microscopic tips
CN100345059C (zh) * 2001-12-17 2007-10-24 西北大学 采用直写纳米刻蚀印刷的固态部件的图案化
US7279046B2 (en) 2002-03-27 2007-10-09 Nanoink, Inc. Method and apparatus for aligning patterns on a substrate
US7102656B2 (en) 2002-05-21 2006-09-05 Northwestern University Electrostatically driven lithography
AU2003300257A1 (en) 2002-05-21 2004-05-04 Northwestern University Peptide and protein arrays and direct-write lithographic printing of peptides and proteins
US20040028804A1 (en) 2002-08-07 2004-02-12 Anderson Daniel G. Production of polymeric microarrays
US7199305B2 (en) 2002-08-08 2007-04-03 Nanoink, Inc. Protosubstrates
US7098056B2 (en) 2002-08-09 2006-08-29 Nanoink, Inc. Apparatus, materials, and methods for fabrication and catalysis
US7005378B2 (en) 2002-08-26 2006-02-28 Nanoink, Inc. Processes for fabricating conductive patterns using nanolithography as a patterning tool
US8071168B2 (en) * 2002-08-26 2011-12-06 Nanoink, Inc. Micrometric direct-write methods for patterning conductive material and applications to flat panel display repair
US7491422B2 (en) 2002-10-21 2009-02-17 Nanoink, Inc. Direct-write nanolithography method of transporting ink with an elastomeric polymer coated nanoscopic tip to form a structure having internal hollows on a substrate
AU2003290531A1 (en) 2002-10-21 2004-05-13 Nanoink, Inc. Nanometer-scale engineered structures, methods and apparatus for fabrication thereof, and applications to mask repair, enhancement, and fabrication
US20050053954A1 (en) 2002-11-01 2005-03-10 Brennan John D. Multicomponent protein microarrays
WO2004044552A2 (en) 2002-11-12 2004-05-27 Nanoink, Inc. Methods and apparatus for ink delivery to nanolithographic probe systems
JP2004175923A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Toppan Forms Co Ltd ヌクレオチド重合体および吸水剤を含有するインキ
CN1720453A (zh) * 2002-12-02 2006-01-11 东洋钢钣株式会社 将多聚核苷酸固定于固体支持物的方法 ,由此获得的固体固定化支持物 ,从固体支持物上检测目的多聚核苷酸的方法以及用于固定化多聚核苷酸的溶液
US20040185445A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Ye Fang Universal readout for target identification using biological microarrays
JP2005017155A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Toyobo Co Ltd 金属基板上のアレイの作製方法
CN101002513A (zh) * 2004-02-25 2007-07-18 纳米墨水公司 图案化导电材料的测微直写方法及其在修复平板显示器的应用
US20060242740A1 (en) 2004-08-11 2006-10-26 California Institute Of Technology Method and device for surfactant activated Dip-Pen Nanolithography
JP4147235B2 (ja) 2004-09-27 2008-09-10 キヤノン株式会社 吐出用液体、吐出方法、液滴化方法、液体吐出カートリッジ及び吐出装置
US20060094053A1 (en) * 2004-11-04 2006-05-04 Dimitrios Stamou Self-assembled arrays of lipid-bilayer vesicles
JP2006177803A (ja) 2004-12-22 2006-07-06 Seiko Epson Corp 液体の吐出方法及びマイクロアレイの製造方法
WO2007008507A2 (en) * 2005-07-06 2007-01-18 Mirkin Chad A Phase separation in patterned structures
ATE502299T1 (de) 2005-08-31 2011-04-15 Univ Northwestern Nanoarrays aus biologischen teilchen sowie verfahren zu ihrer herstellung
US9550162B2 (en) 2005-09-19 2017-01-24 Intematix Corporation Printing liquid solution arrays for inorganic combinatorial libraries
WO2007126689A1 (en) 2006-04-19 2007-11-08 Northwestern University Article for parallel lithography with two-dimensional pen arrays
DE102006033332A1 (de) 2006-07-19 2008-01-31 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren zum Aufbringen von Membranlipiden auf ein Substrat
CA2690823A1 (en) 2007-06-20 2008-12-24 Northwestern University Matrix assisted ink transport

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010532267A (ja) 2010-10-07
AU2008299822A1 (en) 2009-03-19
CA2691295A1 (en) 2009-03-19
WO2008157550A2 (en) 2008-12-24
US20120164396A1 (en) 2012-06-28
US20090143246A1 (en) 2009-06-04
WO2009035739A3 (en) 2009-07-09
JP2010530247A (ja) 2010-09-09
WO2009035739A2 (en) 2009-03-19
KR20100040293A (ko) 2010-04-19
AU2008265818A1 (en) 2008-12-24
KR20100047844A (ko) 2010-05-10
WO2008156732A2 (en) 2008-12-24
EP2170501A2 (en) 2010-04-07
US8318508B2 (en) 2012-11-27
EP2175983A2 (en) 2010-04-21
CA2690823A1 (en) 2008-12-24
US8084273B2 (en) 2011-12-27
AU2008266889A1 (en) 2008-12-24
EP2173475A2 (en) 2010-04-14
CA2690639A1 (en) 2008-12-24
US20100048427A1 (en) 2010-02-25
WO2008156732A3 (en) 2009-02-19
JP2010531977A (ja) 2010-09-30
WO2008157550A3 (en) 2009-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8084273B2 (en) Universal matrix
US7954166B2 (en) Independently-addressable, self-correcting inking for cantilever arrays
US7951334B2 (en) Direct write nanolithographic deposition of nucleic acids from nanoscopic tips
US20070048747A1 (en) Methods for assaying analytes
US20100248993A1 (en) Method for making a microarray
JP4598395B2 (ja) 直接書き込み式ナノリソグラフィーによるナノスケールチップからの核酸の沈着方法
Lietard et al. Spotting, transcription and in situ synthesis: three routes for the fabrication of RNA microarrays
US20040086866A1 (en) Double stranded nucleic acid biochips
US9110056B2 (en) Surface treatment
US20100112558A1 (en) Probe Bead Synthesis and Use
US20060286560A1 (en) Surface treatment
AU2004200234A1 (en) Addressable protein arrays

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid