KR20100114038A - 양쪽 친매성 분자들 층의 형성 - Google Patents

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Abstract

수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층을 형성하도록, 챔버를 형성하는 요소들을 구비하는 장치가 이용되는데, 그 요소들은 챔버로 개방된 적어도 하나의 요부가 안에 형성된 비도전성 물질의 동체를 구비하고, 요부는 전극을 포함한다. 소수성 유체의 사전 처리 코팅은 요부를 가로질러 동체에 적용된다. 양쪽 친매성 분자들이 더해진 수성 용액은 동체를 가로질러 유동하여 요부를 덮어서, 수성 용액은 챔버로부터 요부로 도입되고 양쪽 친매성 분자들의 층이 요부를 가로질러 형성되어 요부 안으로 도입된 수성 용액의 체적을 수성 용액의 잔려 체적으로부터 분리시킨다.

Description

양쪽 친매성 분자들 층의 형성{Formation of layers of amphiphilic molecules}
본 발명은 일 측면에서 지질 2 중층(lipid bilayer)과 같은 양쪽 친매성 분자들의 층들의 형성에 관한 것이다. 특히 본 발명은 높은 정도의 감도를 가진 전기 신호의 측정을 필요로 하는 적용예들, 예를 들면 약품 검사 또는 바이오센서의 적용예를 위한 확률론적 감지(stochastic sensing) 및 단일 채널 기록에 적절한 고품질 층의 형성에 관한 것이다. 특히 일 측면에서, 이것은 예를 들어 지질 2 중층과 같은, 양쪽 친매성의 층들의 어레이들을 채용하는 적용예에 관한 것이다. 다른 측면에서, 본 발명은 예를 들어 전기 생리학적 측정을 위한, 요부안에 제공된 전극의 성능에 관한 것이다.
바이오센서 및 약품 개발의 적용예들을 위하여 세포 단백질을 이용하는 잠재성은 오랫동안 인식되어 왔다. 그러나 그러한 잠재성을 완전히 실현시키는 기술을 발전시키는데는 극복해야할 많은 기술적 도전이 존재한다. 형광 및 광학적 접근 방식을 이용하는 것에 관한 풍부한 문헌이 있지만, 이러한 문헌에서는 바이오센싱에서 애널라이트(analyte)를 인식하는 전기 신호의 측정에 초점을 맞춘다.
한가지 유형의 기술에서, 양쪽 친매성 분자들의 층은 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층으로서 이용될 수 있다. 그 층은 체적들 사이의 전류 흐름에 저항한다. 멤브레인 단백질은 층 안으로 삽입되어 층을 가로질러 이온이 선택적으로 통과하는 것을 허용하는데, 이것은 수성 용액의 2 개 체적내에 있는 전극들에 의해 검출되는 전기 신호로서 기록된다. 목표 애널라이트의 존재는 이온의 흐름을 변조시키며 전기 신호의 결과적인 변화를 관찰함으로써 검출된다. 따라서 그러한 기술은 층이 애널라이트를 검출하는 바이오센서로서 이용되는 것을 허용한다. 현존의 단일 분자 바이오센서에서 층(layer)은 필수적인 구성 요소이고, 그것의 목적은 2 겹(2-fold)이다. 1차적으로 층은 감지 요소로서 작용하는 단백질을 위한 플랫폼을 제공한다. 2 차적으로 층은 체적들 사이의 이온들의 흐름을 격리시키는데, 2 중층을 통한 흐름은 무시할 정도이면서, 시스템 안의 이온 흐름이 관심 대상인 멤브레인 단백질을 통하여 주로 일어난다는 점을 층의 전기 저항이 확인시키며, 따라서 단일 단백질 채널의 검출이 가능하다.
특정의 적용예는 확률론적 감지인데, 여기에서 멤브레인 단백질의 수는 작게 유지되고, 통상적으로 1 내지 100 사이에서 유지되어, 단일 단백질 분자의 거동이 모니터될 수 있다. 이러한 방법은 각각의 특정한 분자 상호 작용시에 정보를 제공하며, 따라서 벌크 측정(bulk measurement) 보다 풍부한 정보를 제공한다. 그러나, 통상적으로 수 pA 와 같은 작은 전류가 관련되기 때문에, 그러한 접근 방식에 대한 요건은 매우 높은 저항의 시일(seal)로서, 그 저항은 통상적으로 적어도 1GΩ 이고, 일부 적용예들에서는 1 또는 2 차수로써 크기가 크며, 또한 전류를 측정하는데 충분한 전기적인 감도가 요건이 된다. 확률론적 감지를 위한 요건들이 실험실내에서 충족되는 반면에, 필요한 조건 및 숙련자는 그것의 이용을 제한한다. 또한, 실험실의 방법은 노력과 시간이 많이 들고, 임의의 상업적인 바이오센서들에서 필요한 고밀도 어레이(array)들에 대해서는 용이하게 달성될 수 없는 것이다. 더욱이, 단일 2 중층 멤브레인들의 취약성은 실험실에서 진동 방지 테이블이 종종 이용되어야 하는 것을 의미한다.
배경 기술로서, 지질 2중층과 같은 양쪽 친매성 분자들의 층을 형성하기 위한 현존의 기술들이 설명될 것이다.
평탄한 인공적인 지질 2중층의 형성을 위한 몇가지 방법이 당해 기술 분야에서 알려져 있는데, 가장 주목할 것으로서 접힘 2 중층 형성(folded bilayer formation)(예를 들어, Montal & Mueller 방법), 팁-담금(tip-dipping), 페인팅, 패치 클램핑(patch clamping) 및 오일 내 물 액적 인터페이스(water-in-oil interface)들이 포함된다.
현재, 연구실내의 일상적인 단일 이온 채널 특성화의 대부분은 접힘 2 중층, 페인트된 2 중층 또는 팁 담금 방법들을 이용하여 수행된다. 이러한 방법들은 2 중층 형성의 용이성, 또는 형성될 수 있는 높은 저항(예를 들어, 10-100GΩ)의 시일을 위해서 이용된다. 팀 담금 2 중층 및, 거대 유니라멜라 리포좀(giant unilamellar liposome)의 패치 클램핑으로부터의 2 중층은 이들이 솔벤트 없이 형성될 수 있기 때문에 연구되며, 솔벤트가 없는 것은 일부 단백질 채널의 활성에 대해서 중요한 것으로 생각된다.
몬탈 및 뮬러(Montal & Muller)의 방법(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (1972), 69, 3561-3566)은 단백질 포어(protein pore) 삽입에 적절한 우수한 품질의 접힘 지질 2 중층을 형성하는 비용 효과적이고 상대적으로 간단한 방법이므로 인기 있으며, 여기에서는 물/공기 인터페이스에 직각인 멤브레인에 있는 통공의 어느 한쪽을 지나서 물/공기 인터페이스상에 지질 단일층이 유지된다. 통상적으로, 지질은 처음에 그것을 유기 용매에 용해시킴으로써 수성 전해질 용액의 표면으로 더해지며, 유기 용매의 액적은 통공의 양측에 있는 수성 용액의 표면상에서 증발되는 것이 허용된다. 일단 유기 용매가 증발되면, 2 중층이 형성될 때까지 용액/공기 인터페이스는 통공의 양측을 지나서 위와 아래로 물리적으로 움직여진다. 이러한 기술은 통공 표면에 사전 처리 코팅으로서 적용된 소수성 오일의 존재를 필요로 한다. 소수성 오일의 주 기능은 2 중층과 통공 필름 사이에 환형의 영역을 형성하는 것인데, 그곳에서 지질 단일층들은 통상적으로 1 내지 25㎛ 사이의 거리에 걸쳐서 합쳐져야만 한다.
팁 담금 2중층 형성은 지질의 단일층을 유지하고 있는 테스트 용액의 표면으로 통공 표면(예를 들면, 피펫 팁)을 접촉시키는 것을 수반한다. 다시, 용액 표면에 적용된 유기 용매에 용해된 지질의 액적을 증발시킴으로써, 지질 단일층이 용액/공기 인터페이스에서 처음으로 발생된다. 다음에 통공을 용액 표면의 안으로/밖으로 움직이는 기계적 작동에 의해 2 중층이 형성된다.
페인트 2 중층을 위해서, 유기 용매에 용해된 지질의 액적은 직접적으로 통공에 적용되는데, 이것은 수성의 테스트 용액 안에 잠긴다. 지질 용액은 페인트 브러쉬 또는 등가물을 이용하여 통공에 걸쳐서 얇게 펼쳐진다. 용매를 얇게 하는 것은 지질 2 중층을 형성하는 결과를 가져오지만, 그러나, 2 중층으로부터의 용매의 완전한 제거는 곤란하며, 결국 형성된 2 중층은 덜 안정적이고, 측정중에 더욱 노이즈(noise)의 경향이 있다.
패치 클램핑(patch clamping)은 생물학적 셀 멤브레인의 연구에서 통상적으로 이용되며, 그에 의해서 셀 멤브레인은 흡입에 의해 피펫의 단부에 클램핑되고, 멤브레인의 패치는 통공에 걸쳐 부착된다. 이러한 방법은 리포좀(liposomes)을 클램핑시킴으로써 인공적인 2 중층 연구에 적합화되었는데, 리포좀은 피펫의 통공에 걸쳐 시일링되는 지질 2 중층을 남기도록 파열된다.
오일내의 물 액적 인터페이스는 보다 최근의 발명으로서, 여기에는 2 개의 수성 샘플들이 지질을 함유하는 탄화수소 오일의 저장부 안에 잠긴다. 지질은 오일/물 인터페이스에 있는 단일층내에 축적됨으로써, 2 개의 샘들들이 접촉되었을 때 그들 사이의 인터페이스에서 2 중층이 형성된다.
이러한 기술들중의 어느 기술에서도, 일단 2 중층이 형성되었다면, 수성 용액으로부터의 무작위 충돌에 의하여, 단백질을 포함하는 소낭(vesicles)의 융합에 의하여, 또는 예를 들어 배지 팁의 로드(agar tipped rod)와 같은 탐침 장치의 단부상에서 단백질을 2 중층으로 전달함으로써, 단백질은 2 중층으로 도입된다.
마이크로 제조 방법(micro fabrication)을 이용하여 2 중층 형성의 용이성을 향상시키려는 많은 노력이 최근에 이루어졌다. 일부 기술들은 접힘 지질 2 중층을 위한 표준 시스템을 소형화시키도록 실제로 시도되었다. 다른 기술들은 공유 결합의 부착 또는 물리적인 흡착을 통해, 고체 기판상의 2 중층 형성 또는 전극 표면상의 직접 형성을 포함한다.
확률론적 감지를 수행할 수 있는 장치들의 대부분은 접힘 지질 2 중층 기술 또는 페인트 2 중층 기술의 변형을 이용하여 2 중층을 형성한다. 지금까지 대부분은 통공 형성의 신규한 방법에 집중하거나, 또는 어드레스 가능한 복수개의 센서를 만드는 마이크로 제조 기술에서의 최근 기술의 이용에 집중하였다.
그 하나의 예는 스즈키(Suzuki)등의 "마이크로 유체 공학 시스템을 가진 평탄 지질 2 중층 재구성" (Lab Chip, (4), 502-505, 2004)이다. 여기에서, 비록 성공적인 2 중층 형성의 비율은 매우 낮더라도 (10 번중 2 번의 성공), 통공 어레이는 실리콘 기판을 에칭함으로써 만들어지고, 다음에 2 중층 형성 과정을 증진시키는 표면 처리가 이어진다.
보다 최근의 예는 샌디슨(Sandison) 등의 "마이크로시스템에서의 인공적인 지질 2중층의 형성을 위한 공기 노출 기술" (Langmuir, (23), 8277-8284, 2007)에 개시되어 있다. 여기에서는 폴리(메틸메타아클리레이트)로부터 제조된 장치가 2 개의 특이한 수성 챔버들을 포함한다. 2 중층 형성의 재생성에 관한 문제점들은 통공으로부터 과도한 소수성 물질을 제거하는데 있어서의 곤란성 때문이며, 사전 처리를 얇게 하는 2 중층 형성 과정을 돕도록 공기 노출의 기간을 이용함으로써 그러한 문제점이 다루어진다.
샌디슨 및 스즈키등의 장치들은 2 개의 별개인 유체 챔버들을 가진 표준적인 페인트 2 중층 기술의 소형화 버젼(miniaturised version)으로서, 유체 챔버는 통공을 포함하는 격막에 의해서 분리되고 통공을 가로질러 2 중층이 형성되며, 하나의 챔버가 채워지기 전에 다른 것이 채워진다. 이것은 다수의 개별적으로 어드레스 가능한 2 중층으로 시스템을 확대(scale up)시키는데 여러가지 곤란성을 가지는데, 왜냐하면 수성 챔버들중 적어도 하나는 그 어떤 다른 챔버에 전기적 연결 또는 이온 연결이 되지 않은 별개의 챔버이어야만 하기 때문이다. 샌디슨등은 3 개의 유체 챔버들을 가진 장치를 만들었으며, 그 각각은 분리된 유체 공학적 접근 방식을 가지는데, 이들은 다수의 2 중층으로 만드는 것이 곤란하다. 스즈키는 기판을 포함하는 통공의 상부에 작은 수성 챔버들을 만드는 소수성 포토레지스트 층을 이용함으로써 이러한 문제를 해결하도록 노력하였다. 이러한 경우에, 인터페이스를 포함하는 통공을 가로질러 용액의 유동을 제어하는 것은 곤란하고, 공기에 노출된 작은 체적을 이용하는 것은 장치가 증발 효과에 민감하게 만든다. 상기 인용된 예들 모두에서, 각각의 2 중층을 위한 개별적인 수성 챔버들에 대한 필요성은 많은 샘플 체적이 모든 챔버들을 채우도록 이용되어야 한다는 것을 의미한다.
지지된 지질 2 중층을 이용하는 바이오센서 장치의 예는 미국 특허 US 5,234,566 에 개시되어 있다. 그 장치는 용량성이다. 게이트 이온 채널(gated ion channel)은 애널라이트에 응답하고, 그 애널레이트의 바인딩(binding)은 이온 채널의 게이트 거동(gating behaviour)의 변화를 야기하며, 이것은 맴브레인 캐패시턴스의 전기 응답을 통해 측정된다. 지질 2 중층을 지지하도록, 금 전극상의 알칸-티올(alkane thiol) 분자들의 단일층(monolayer)이 이용되는데, 이것은 지질 단일층이 자체 조립되는 골격(sacffold)을 제공한다. 이러한 단일층은 장치의 감지 요소로서 이용되는 그라미시딘(gramicidin)과 같은 이온 채널들을 포함할 수 있다. 이러한 방법의 변형은 다른 멤브레인 단백질들을 포함시키도록 테더 지질 2중층(tethered lipid 2중층)을 만드는데 이용되었다. 그러나, 그러한 접근 방식은 다수의 단점을 가지며, 첫째는 통상적으로 1 mm 내지 10 mm 두께 정도인 지질 2 중층하에 존재하는 작은 수성 체적이 임의의 유용한 시간 기간 동안에 직접적인 전류 측정을 수행하기에 충분한 이온들을 포함하지 않는다는 것이다. 이는 고체 지지부상의 거의 모든 테더 2 중층 시스템(tethered bilayer system)들에 공통된 효과이다. 그 어떤 의미있는 지속 기간의 기록을 위해서, 전극에서의 이온 고갈을 극복하는 교류 측정이 이용되어야 하지만, 그것은 장치의 감도를 제한한다.
지지된 지질 2 중층을 이용하는 바이오센서 장치의 예는 유리수(Urisu) 등의 "마이크로 전극을 가진 실리콘 기판 표면상에서의 고저항의 지지된 지질 2 중층 형성" (Nanomedicine, 2005, (1), 317-322)에 개시되어 있다. 이러한 장치는 지지된 2 중층을 형성하도록 SiO2 와 인지질(phospholipid) 분자들 사이의 강력한 표면 접착을 이용한다. 실리콘 산화물 표면은 실리콘 칩 제조에 통상적인 에칭 기술을 이용하여 개질됨으로써, 작은 채널들을 전극 표면으로 노출시킨다. 다음에 2 중층이 실리콘 산화물 표면상에 형성되어, 수 MΩ 의 전기 저항의 결과를 가져온다. 이러한 시스템에서, 상기 과정에 의해 만들어진 오목부(well)들은 개별적으로 어드레스될 수 없다.
지지된 지질 2 중층을 이용하는 상기 언급된 2 개의 예에서, 이들 방법을 이용하여 높은 저항성의 시일(seal)을 형성하는 것은 매우 곤란하다. 비록 다수의 이온 채널들로부터 발생되는 변화를 관찰하기에 저항이 충분할 수 있을지라도, 본래 더욱 민감한 단일 채널 또는 확률론적 측정들은 이러한 방법론을 이용하면 신뢰성이 없게 된다.
일반적으로 그리고 상기 문헌들에 있는 지지된 2 중층의 접근 방식에는 여러가지 문제점들이 있으며, 이는 시스템을 부적절한 것으로 만든다. 제 1 문제점은 2 중층 멤브레인의 저항으로서, 이것은 통상적으로 약 100 MΩ 이다. 이것은 높은 단백질 농도에서 단백질 거동을 검사하는데 적절할 수 있는 반면에, 통상적으로 적어도 1GΩ 의 저항을 필요로 하고 일부의 적용예에서는 크기가 1 또는 2 차수로 더 클 것을 필요로 하는, 단일 분자 감지에 기초한 높은 충실성(fidelity)의 평가를 위해서는 불충분한다. 제 2 문제점은 고체 지지부와 2 중층 사이의 짧은 거리에 포착되어 있는 용액의 작은 체적으로서, 통상적으로 1 nm 정도이다. 이러한 작은 체적은 많은 이온들을 포함하지 않아서, 2 중층을 가로질러 전위의 안정성에 영향을 미치고 기록의 지속 기간을 제한한다.
고체 지지의 2 중층(solid supported bilayers)에 대한 문제를 극복하는 다수의 방법들이 제안되었다. 하나의 선택은 2 중층과 표면 사이에 화학적인 연계를 포함시키는 것인데, 작은 폴리에틸렌 글리콜 층이 도입되거나 (폴리머 쿠션 2 중층), 또는 지질이 화학적으로 개질되어 작은 친수성 연계를 포함하고 표면과 반응하여 소낭 침착(vesicle deposition)(테더 2중층)을 위한 골격(scaffold)를 제공한다. 이러한 방법들은 지질 2 중층 아래에서 이온 저장부를 증가시키는 반면에, 이들은 구현하기에 불편하며 2 중층을 가로질러 전류의 누전을 감소키는데는 기여하지 않는다.
실리콘 칩 산업에서 이용된 기술은 바이오센서 적용예에서 이용될 수 있는 다수의 전극들을 만들기 위한 매력적인 기술을 제공한다. 이러한 접근 방식은 관련된 미국 특허 US 7,144,486 및 US 7,169,272 에 개시되어 있다. US 7,144,486 은 절연체 물질의 층들 안에 에칭된 마이크로 공동(microcavity)을 포함하는 마이크로전극 장치를 제조하는 방법을 개시한다. 그러한 장치는 광범위의 전기화학적 적용예를 가지는 것으로 일컬어지며, 공동 안에 있는 전극은 전기 신호를 측정한다. 얇은 필름이 공동을 가로질러 매달릴 수 있다고 기재되어 있다. 몇가지 유형의 필름이 언급되는데, 지질 2 중층이 포함된다. 그러나 이것은 단지 제안일 뿐이며, 지질 2 중층을 형성하기 위한 그 어떤 기술도 개시되어 있지 않고, 그에 관한 그 어떤 실험적인 보고도 개시되어 있지 않다. 관련 미국 특허 US 7,169,272 는 같은 유형의 장치에서 지질 2 중층의 실험적인 형성을 보고하며, 지지된 지질 2 중층이 전극에 화학적으로 직접 부착되는 것을 개시한다. 이것은 위에 인용된 오스만(Osman)등에 있는 것과 유사한 기술을 이용하며, 확률론적 측정을 위한, 충분히 높은 저항성의 시일의 결여 및, 2 중층 시스템을 가로지르는 이온 유동을 기록하기 위한 이온 저장부의 결여에 관련된 동일한 단점을 가진다.
요약하면, 위에서 요약된 공지의 기술들은, 고저항을 재생 가능하게 달성할 수 없거나, 또는 작은 이온 저장부를 가져서 오랜 기간의 직접 전류 측정이 불가능하거나, 또는 각각의 어레이 요소에 대한 분리된 유체 챔버를 필요로 하여, 장치를 고밀도의 어레이로 확장시키는 것이 제한되는 2 중층 형성의 방법을 제안한다. 이러한 문제점들을 감소시키는 것이 필요하다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 수성 용액의 2 개 체적을 분리하는 층을 형성하는 방법이 제공되는데, 그 방법은:
(a) 챔버를 형성하는 요소들을 포함하는 장치를 제공하는 단계로서, 요소들은 챔버 안으로 개방된 적어도 하나의 요부가 내부에 형성된 비도전성 재료의 동체를 구비하고, 요부는 전극을 포함하는, 단계;
(b) 소수성 유체(hydrophobic fluid)의 사전 처리 코팅을 요부를 가로질러 동체에 적용하는 단계;
(c) 양쪽 친매성(amphiphilic)의 분자들이 추가된 수성 용액을 동체를 가로질러 요부를 덮도록 유동시킴으로써 수성 용액이 챔버로부터 요부 안으로 도입되고 양쪽 친매성의 분자들의 층은 요부를 가로질러 형성되어 요부 안으로 도입된 수성 용액의 체적을 수성 용액의 나머지로부터 분리시키는 단계;를 포함한다.
그러한 방법은 구현이 간단한 장치 및 기술을 이용하는 동안 확률론적 감지와 같은 민감한 기술을 위하여 충분히 높은 품질의 양쪽 친매성 분자들의 층 형성을 허용한다.
장치는 상대적으로 단순하고, 가장 중요하게는 적어도 하나의 요부가 내부에 형성된 이온 비전도성 물질(ionically non-conductive material)의 동체를 포함한다. 놀랍게도, 동체를 가로질러 수성 용액을 유동시켜서 요부를 덮음으로써 그러한 요부를 가로질러 양쪽 친매성의 분자들의 층을 형성할 수 있다는 점이 나타났다. 이를 달성하기 위해서 소수성 유체의 사전 처리 코팅이 요부를 가로질러 동체에 적용된다. 사전 처리 코팅은 층의 형성을 돕는다. 격막에 의해 분리된 2 개의 챔버를 포함하고, 또한 분리 충전을 달성하기 위한 복잡한 유체 공학적 배치를 필요로 하는 복잡한 장치에 대한 그 어떤 필요성도 없이, 층이 형성된다. 이것은 본 발명의 방법에서 수성 용액을 위의 챔버로 도입하기 전에 요부를 미리 채울 필요가 없기 때문이다. 대신에, 수성 용액은 챔버로부터 요부로 도입된다. 그럼에도 불구하고, 챔버 안으로 유동하는 수성 용액의 제어만으로 여전히 층을 형성할 수 있다. 그러한 유동 제어는 간단한 실용적 기술이다.
중요하게는, 본 발명의 방법에서 확률론적 감지 및 단일 채널 기록과 같은 고감도 바이오센서 적용예에 적절한 양쪽 친매성 분자들의 층 형성이 허용된다. 1 GΩ 또는 그 이상, 통상적으로 적어도 100 GΩ 의 전기 저항을 가지는, 높은 저항성의 전기적 시일을 제공하는 고저항의 층을 형성할 수 있는 것으로 나타났다. 이것은 층과 전극 사이의 요부 안에 수성 용액의 체적을 포착하고 있는 동안에 달성된다. 이것은 전해질의 의미있는 공급을 유지한다. 예를 들어, 수용 용액의 체적은 층에 삽입된 멤브레인 단백질을 통하여 안정되고 연속적인 dc 전류의 측정을 허용하기에 충분하다. 이것은 지지된 지질 2 중층을 이용하는 위에 설명된 공지 기술과 현저한 대조를 보인다.
더욱이, 장치의 단순한 구조는 소형화된(miniaturised) 장치의 형성을 허용하며, 소형화 장치는 복수개인 요부들의 어레이(array)를 가지고 각각의 요부를 가로지르는 층이 전기적으로 격리되고 자체의 전극을 이용하여 개별적으로 어드레스되는 것을 허용함으로써, 소형화된 어레이는 테스트 샘플로부터 병렬로 측정되는 많은 개별 센서들에 등가이다. 요부들은 상대적으로 밀집되게 팩킹(packing)될 수 있어서, 테스트 샘플의 주어진 체적에 대하여 다수의 층들이 이용되는 것을 허용한다. 개별적인 어드레싱은 각각의 전극에 분리된 접촉부를 제공함으로써 달성될 수 있으며, 이는 예를 들어 리소그래피와 같은 현대적인 마이크로제조 기술을 이용하면 간단하다.
더욱이, 본 발명의 방법은 매우 간단한 기술을 이용하여 어레이 안에 있는 복수개의 요부를 가로질러 단일의 장치에서 양쪽 친매성 분자들의 다수 층을 형성하는 것을 허용한다.
대부분의 적용예에서, 하나 또는 그 이상의 멤브레인 단백질이 차후에 층 안으로 삽입된다. 본 발명에 따라서 이용될 수 있는 특정의 멤브레인 단백질은 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 양쪽 친매성 분자들의 층의 형성을 위한 방법을 구현하기에 적절한 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 상세한 내용 및 바람직한 특징들이 이제 설명될 것이다.
양쪽 친매성 분자들은 통상적으로 지질(lipid)이다. 이러한 경우에 층은 지질의 2 개의 대향하는 단일층으로부터 형성된 2 중층이다. 지질들은 하나 또는 그 이상의 지질을 포함할 수 있다. 지질 2 중층은 2 중층의 특성에 영향을 미치는 첨가제를 포함할 수도 있다. 본 발명에 따라서 이용될 수 있는 특정의 지질, 다른 양쪽 친매성 분자 및 첨가제들은 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.
양쪽 친매성 분자들을 수성 용액에 첨가하는데 다양한 기술이 적용될 수 있다.
제 1 기술은 단순하게 수성 용액을 챔버 안으로 도입하기 전에 장치 밖에서 양쪽 친매성 분자들을 수성 용액에 첨가하는 것이다.
제 2 기술은 특정의 장점을 가지는 것으로서, 수성 용액을 챔버 안으로 도입하기 전에, 수성 용액의 유동 경로 안의, 예를 들어 유입부에 연결된 유입 파이프 안의 챔버 내측 표면 또는 다른 곳에 양쪽 친매성 분자를 침착시키는 것이다. 이러한 경우에, 수성 용액은 단계(c) 동안에 내측 표면을 덮으며, 그에 의해서 양쪽 친매성 분자들은 수성 용액에 첨가된다. 이러한 방식으로 수성 용액은 내측 표면으로부터 양쪽 친매성 분자들을 수집하는데 이용된다. 양쪽 친매성 분자들의 그러한 침착은 몇가지 장점을 가진다. 만약 양쪽 친매성 분자들이 수성 용액에 직접적으로 더해졌다면 통상적으로 나타나는 것과 같이, 대량의 유기 용매가 없이 양쪽 친매성 분자들의 층의 형성이 허용된다. 이는 층이 형성될 수 있기 전에 유기 용매의 증발을 기다릴 필요가 없다는 것을 의미한다. 더욱이, 이는 유기 용매에 영향을 받지 않는 재료로 장치가 만들어질 필요가 없다는 것을 의미한다. 예를 들어, 유기물에 기초한 접착제들이 이용될 수 있고, 스크린 인쇄된 도전성 은/염화은 페이스트가 전극을 구성하도록 이용될 수 있다.
유리하게는, 침착된 양쪽 친매성 분자들이 건조될 수 있다. 이러한 경우에, 수성 용액은 양쪽 친매성 분자들을 다시 수화시키도록(rehydrate) 이용된다. 이것은 양쪽 친매성 분자들이 이용되기 전에 장치 안에 안정되게 저장되는 것을 허용한다. 또한 양쪽 친매성 분자들을 습윤시켜 저장해야 하는 필요성을 회피시킨다. 양쪽 친매성 분자들의 그러한 건조 저장은 장치의 보관 수명을 증가시킨다.
멤브레인 단백질을 양쪽 친매성 분자들의 층 안으로 삽입시키는데 몇가지 기술이 이용될 수 있다.
제 1 기술은 간단히 수성 용액이 그 안에 더해진 멤브레인 단백질을 가지게 하여, 멤브레인 단백질이 양쪽 친매성 분자들의 층으로 자발적으로 삽입되는 것이다. 멤브레인 단백질은 수성 용액을 챔버 안으로 도입시키기 전에 장치 밖에서 수성 용액에 첨가될 수 있다. 대안으로서 수성 용액을 챔버 안으로 도입시키기 전에 멤브레인 단백질은 챔버의 내측 표면상에 침착될 수 있다. 이러한 경우에, 수성 용액은 단계(c) 동안에 내측 표면을 덮으며, 그에 의해서 멤브레인 단백질은 수성 용액에 더해진다.
제 2 기술은 수성 용액이 그에 더해진 멤브레인 단백질을 포함하는 소낭(vesicle)을 가짐으로써, 멤브레인 단백질이 양쪽 친매성 분자들의 층과 소낭의 융합체상에 삽입된다.
제 3 기술은 예를 들어 배지 팁의 로드(agar tipped rod)와 같은 탐침상에서 멤브레인 단백질을 층으로 운반함으로써 멤브레인 단백질을 삽입하는 것이다.
양쪽 친매성 분자들의 층을 형성하려면 수성 용액은 동체를 가로질러 유동하여 요부를 덮는다. 수성 용액이 최종 시간에 요부를 덮기 전에, 적어도 한번 요부를 덮고 그리고 덮은 것을 걷어내는 여러번의 통과 기술이 적용되면 층의 형성이 향상된다. 이것은 적어도 일부의 수성 용액이 요부 안에 남겨져서 그것이 차후의 통과시에 층의 형성을 돕는 것으로 생각된다.
사전 처리 코팅은 소수성 유체로서 이것은 요부 둘레의 동체 표면에 대한 양쪽 친매성 분자들의 친화력을 증가시켜서 층의 형성을 돕는다. 일반적으로 지질에 대한 친화력을 증진시키도록 통공 둘레의 표면을 개질시키는 그 어떤 사전 처리라도 이용될 수 있다. 본 발명에 따라서 이용될 수 있는 사전 처리 코팅을 위한 특정의 물질들이 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.
사전 처리 코팅의 펼침(spreading)을 돕도록, (a) 요부 둘레의 동체의 최외측 표면 및 (b) 요부의 테두리로부터 연장된 요부의 내측 표면의 적어도 외측 부분의 어느 하나 또는 바람직스럽게는 양쪽 모두를 포함하는 표면이 소수성일 수 있다. 이것은 소수성 물질로 형성된 최외측 층을 가진 동체를 제작함으로써 달성될 수 있다.
이것을 달성하는 다른 방법은 표면이 플루오르 기(fluorine radical)와 같은 플루오르 종(fluorine species)으로 처리되는 것인데, 예를 들어 장치를 제조하는 동안에 플루오르 플라즈마로 처리하는 것에 의해 이루어진다.
사전 처리 코팅의 적용은 요부 안에 포함된 상기 전극을 덮는 과도한 소수성 유체를 남길 수 있다. 이것은 이온 흐름을 감소시킴으로써 전극을 잠재적으로 절연시키며, 따라서 전기 신호를 측정하는 장치의 감도를 감소시킨다. 그러나 다양한 상이한 기술들이 이러한 문제를 감소시키도록 적용될 수 있다.
제 1 기술은 요부 안에 포함된 전극을 덮는 과도한 소수성 유체의 양을 감소시키기에 충분한 전압을 요부 안의 전극 및 챔버 안의 다른 전극을 가로질러 인가하는 것이다. 이것은 전기 습윤(electro-wetting)과 유사한 효과를 발생시킨다. 그 전압은 수성 용액을 동체를 가로질러 요부를 덮도록 유동시킨 후에 인가됨으로써 수성 용액이 요부 안으로 유동한다. 전압은 요부를 가로질러 형성된 그 어떤 층이라도 파열시킬 것이므로, 차후에 수성 용액은 요부를 덮지 않게 유동하고, 다음에 양쪽 친매성 분자들이 더해져 있는 수성 용액이 동체를 가로질러 요부를 다시 덮도록 유동함으로써, 양쪽 친매성 분자들의 층은 요부를 가로질러 형성된다.
제 2 기술은 요부 내측 표면의 내측 부분을 친수성으로 만드는 것이다. 통상적으로 이것은 요부 내측 표면의 외측 부분을 소수성으로 만드는 것과 조합하여 적용될 것이다. 이것은 친수성 물질로 형성된 내측 층 및 소수성 물질로 형성된 최외측 층을 가진 동체를 만듦으로써 달성될 수 있다.
제 3 기술은 전극 위에 예를 들어 보호 물질과 같은 친수성 표면을 제공하는 것으로서, 이것은 수성 용액으로부터 전극으로의 이온 전도를 허용하면서 단계(c)에서 적용된 소수성 유체를 배척한다. 보호 물질은 도전성 폴리머일 수 있으며, 예를 들어 폴리피롤/폴리스티렌 술폰산염이다. 대안으로서, 보호 물질은 티올(thiol)-PEG 와 같은, 공유 결합으로 부착된 친수성 종일 수 있다.
일반적으로, 광범위한 구조적인 특징들이 비도전성 물질의 동체를 형성하도록 장치내에 채용될 수 있는데, 적어도 하나의 요부가 그 안에 형성되고 다른 요소들은 챔버를 형성한다. 그러한 예는 이후에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 전기 생리학적 측정을 수행함에 있어서 요부 안의 전극의 성능을 향상시키는 방법이 제공되는데, 그 방법은 도전성 폴리머를 전극상에 침착시키는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 제 2 특징에 따르면 전기 생리학적 측정을 수행하기 위한 장치가 제공되는데, 그 장치는 전극이 위치되는 요부를 가지고, 도전성 폴리머가 전극상에 제공된다.
요부 안에 있는 전극상에 도전성 폴리머를 제공하는 것은 전기 생리학적 측정을 수행함에 있어 전극의 성능을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 하나의 장점은 전기 생리학적 측정을 수행하기 위한 안정된 전극으로서 전극의 성능을 향상시키는 것이다. 다른 장점은 요부 안에 포함된 수성 용액의 체적을 증가시키지 않고 요부내에서 전극에 대하여 이용 가능한 전하 저장부를 증가시키는 것이다.
본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록, 본 발명의 구현예는 첨부된 도면에 도시된 비제한적인 구현예를 통해서 설명될 것이다.
도 1 은 장치의 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 장치의 단면도로서, 도 1 의 선 II-II 을 따라서 취한 단면도이며, 수성 용액의 도입을 도시한다.
도 3 은 도 2 의 단면도와 유사한 장치의 단면도이지만, 수성 용액이 가득찬 장치를 도시한다.
도 4 는 전기화학적 전극의 개질 과정에 걸쳐서 장치 안에 있는 요부의 부분적인 단면도에 대한 시퀀스이다.
도 5 는 CO2 레이저 드릴 작용에 의해 형성된 요부의 SEM 이미지이다.
도 6 은 포토리소그래피를 이용하여 형성된 요부의 OM 이미지이다.
도 7a 및 도 7b 는 포토리소그래피를 이용하여 형성된 요부의 3D 및 2D LP 프로파일을 각각 나타낸 것이다.
도 8a 및 도 8b 는 전기 도금 이후에 포토리소그래피를 이용하여 형성된 요부의 3D 및 2D LP 프로파일을 각각 나타낸 것이다.
도 9 는 사전 처리 코팅이 적용된 창치의 요부에 대한 부분적인 단면도이다.
도 10a 내지 도 10e 는 과도한 사전 처리 코팅을 제거하는 방법중에 장치의 요부에 대한 부분적인 단면을 시퀀스로 나타낸 것이다.
도 11 은 동체내에 있는 복수의 추가의 층들을 가진 장치의 요부에 대한 부분적인 단면도이다.
도 12 는 전기 회로의 다이아그램이다.
도 13 은 인쇄 회로 기판상에 장착된 전기 회로 및 장치의 사시도이다.
도 14 는 복수의 신호들을 병렬로 획득하기 위한 전기 회로의 다이아그램이다.
도 15 는 건조한 장치에 대하여 인가된 전위 및 전류 응답의 그래프이다.
도 16 은 습윤 장치에 대하여 인가된 전위 및 전류 응답의 그래프이다.
도 17 은 장치의 전기-습윤(electro-wetting)시에 인가된 전위 및 전류 응답의 그래프이다.
도 18 은 양쪽 친매성 분자들의 층의 형성시에 인가된 전위 및 전류 응답에 대한 그래프이다.
도 19 내지 도 22 는 다양한 상이한 장치들에 대하여 인가된 전위 및 전류 응답에 대한 그래프이다.
도 23 내지 도 25 는 복수의 요부들을 가진 개질된 장치에 있는 다른 층의 평면도이다.
도 26 내지 도 28 은 복수의 요부들을 가진 개질된 장치에 있는 기판의 평면도이다.
도 29 및 도 30 은 복수의 요부들을 가진 2 개의 상이한 장치들에 대한 전류 응답의 그래프이다.
도 31 은 개질된 장치의 일부에 대한 단면도이다.
도 32 는 다른 개질된 장치의 단면도이다.
도 33 은 장치의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 34a 내지 도 34b 는 프로필로메트리(profilometry)에 의해 측정된, 폴리피롤의 전기 중합에 의해 개질된 전극을 가진 요부의 3D 및 2D 표면 프로파일들이다.
도 35 는 폴리피롤(polypyrrole)의 전기 중합(electropolymerisation)에 의해 개질된 전극을 가진 요부들의 열(array)에 기록된 전류의 그래프이다.
양쪽 친매성 분자들의 층을 형성하는데 이용될 수 있는 장치(1)는 도 1 에 도시되어 있다.
장치(1)는 도 2 및 도 3 에 도시된 층 구조를 가진 동체(2)를 구비하며, 이것은 비도전성 물질의 기판(3)을 구비하고, 기판은 비도전성 물질의 추가의 층(4)을 지지한다. 일반적인 경우에, 이후에 더 설명되는 바와 같이 복수개의 추가의 층(4)들이 있을 수 있다.
요부(5)는 추가 층(4)에 형성되어 있으며, 특히 추가의 층(4)을 통해서 기판(3)으로 연장된 통공으로서 형성된다. 일반적인 경우에, 이후에 더 설명되는 바와 같이 복수개의 요부(5)들이 있을 수 있다.
장치(1)는 동체(2)에 걸쳐 연장되는 덮개(6)를 더 구비한다. 덮개(6)는 중공형이고 챔버(7)를 형성하는데, 챔버는 덮개(6)를 통한 개구들에 의해 각각 형성되는 유입부(8) 및 유출부(9)를 제외하고 폐쇄된다. 챔버(7)의 최하부 벽은 도 2 에서 추가의 층(4)에 의해 형성되지만, 대안의 예로서 추가의 층(4)이 측벽들을 제공하도록 형상화될 수 있다.
이후에 더 설명되는 바로서, 사용시에 수성 용액(10)은 챔버(7) 안으로 도입되고 양쪽 친매성 분자들의 층(11)은 요부(5)를 가로질러 형성되어 요부(5) 안의 수성 용액(10)을 챔버(7) 안의 수성 용액의 나머지 체적으로부터 분리시킨다. 장치는 다음의 전극 장치를 구비하여 양쪽 친매성 분자들의 층(11)에 걸친 전기 신호의 측정을 허용한다.
폐쇄되어 있는 챔버(7)의 이용은 챔버(7)의 안과 밖으로 수성 용액(10)을 매우 쉽게 흐르게 한다. 이것은 도 8 에 도시된 바와 같이 챔버(7)가 충만될 때까지 도 2 에 도시된 유입부(8)를 통해 수성 용액(10)을 유동시킴으로써 간단하게 이루어진다. 이러한 과정 동안에, 챔버(7) 내의 기체(통상적으로 공기)는 수성 용액(10)에 의해 변위되고 유출부(9)를 통해 배출된다. 예를 들면, 유입부(8)에 부착된 간단한 유체 공학 시스템이 이용될 수 있다. 제어를 향상시키기 위해 보다 정교한 시스템들이 이용될 수 있을지라도, 그것은 플런저(plunger) 만큼 간단한 것일 수 있다. 그러나, 챔버(7)는 반드시 폐쇄되는 것은 아니고 개방될 수 있으며, 예를 들면 동체(2)를 컵(cup)으로서 형성함으로써 개방될 수 있다.
기판(3)은 기판(3)의 상부 표면에 침착되고 추가의 층(4) 아래에서 요부(5)로 연장된 제 1 도전층(20)을 가진다. 요부(5) 아래의 제 1 도전층(20)의 부분은 전극(21)을 구성하는데, 전극은 요부(5)의 최하부 표면을 형성한다. 제 1 도전층(20)은 추가의 층(4) 외부로 연장됨으로써, 제 1 도전층(20)의 일부가 노출되어 접촉부(22)를 형성한다.
추가의 층(4)은 그 위에 침착되고 덮개(6) 아래에서 챔버(7)로 연장된 제 2 도전층(23)을 가지며, 챔버(7) 내부의 제 2 도전층(23)의 일부는 전극(24)을 형성한다. 제 2 도전층(23)은 덮개(6) 밖으로 연장됨으로써 제 2 도전층(23)의 일부가 노출되어 접촉부(25)를 구성한다.
전극(21,24)들은 요부(5) 및 챔버(7) 안의 수성 용액과 전기적인 접촉을 한다. 이것은 접촉부(22,25)에 대한 전기 회로(26)의 연결에 의해 양쪽 친매성 분자들의 층(11)에 걸쳐 전기 신호의 측정을 허용한다. 전기 회로(26)는 몬탈 및 뮬러(al & Mueller) 방법에 의해서 통상적인 셀(cell) 안에 형성된 지질 2 중 층(lipid bilayer)에 걸쳐서 확률론적 감지(stochastic sensing)를 수행하는 통상적인 회로와 같은 구성을 기본적으로 가질 수 있다.
전기 회로(26)의 예시적인 설계는 도 12 에 도시되어 있다. 전기 회로(26)의 주 기능은 전극(21,24)들 사이에 전개된 전기 전류 신호를 측정하여 의미 있는 출력을 사용자에게 제공하는 것이다. 이것은 단순히 측정된 신호의 출력일 수 있지만, 원칙적으로 신호의 다른 해석을 포함할 수도 있다. 전기 회로(26)는 통상적으로 매우 낮은 전류를 검출하고 분석하도록 충분히 예민할 필요가 있다. 일 예로서, 개방 멤브레인 단백질(open membrane protein)은 1M 염 용액(salt solution)으로써 100 pA 내지 200 pA 의 전류를 통과시킬 수 있다.
이러한 구현예에서, 챔버(7) 안의 전극(24)은 기준 전극으로서 이용되고, 요부(5) 안의 전극(21)은 작동 전극으로서 이용된다. 따라서 전기 회로(26)는 전극(21)에 대한 바이어스 전압 전위를 전극(24)에 제공하며, 전극(21)은 그 자체가 가상의 접지 전위에 있고 전기 회로(26)에 전류 신호를 공급한다.
전기 회로(26)는 바이어스 회로(40)를 가지는데, 이것은 챔버(7) 안의 전극(24)에 연결되고 2 개의 전극(21,24)들을 가로질러 효과적으로 나타나는 바이어스 전압을 인가하도록 구성된다.
전기 회로(26)는 증폭기 회로(41)도 가지는데, 이것은 2 개의 전극(21,24)들을 가로질러 나타나는 전기 전류 신호를 증폭시키기 위해서 요부(5) 안에 있는 전극(21)에 연결된다. 통상적으로 증폭기 회로(41)는 2 개의 증폭기 단계(42,43)로 이루어진다.
전극(21)에 연결된 입력 증폭기 단계(42)는 전류 신호를 전압 신호로 변환시킨다.
입력 증폭기 단계(42)는 예를 들어 500 MΩ 의 높은 임피던스 피드백 레지스터를 가진 인버팅 증폭기(inverting amplifier)로서 구성된 전위계 작동 증폭기와 같은 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)를 포함할 수 있어서, 수십 내지 수백 피코암페어(picoamps) 정도의 크기를 통상적으로 가지는 전류 신호를 증폭시키는데 필요한 이득을 제공한다.
대안으로서, 입력 증폭기 단계(42)는 스위치 인터그레이터 증폭기(switched integrator amplifier)를 포함할 수 있다. 이것은 피드백 요소가 캐패시터이고 실질적으로 노이즈가 없을 때 매우 작은 신호에 대하여 바람직스럽다. 또한, 스위치 인터그레이터 증폭기는 넓은 대역폭 성능을 가진다. 그러나, 인터그레이터는 출력 포화(output saturation)가 발생하기 전에 인터그레이터를 리셋(reset)시킬 필요성 때문에 부동 시간(dead time)을 가진다. 이러한 부동 시간은 대략 마이크로초(microsecond) 까지 감소될 수 있어서, 요구되는 샘플링 비율이 훨씬 높아도 많은 결과를 초래하지 않는다. 요구되는 대역폭이 작다면 트랜스임피던스 증폭기는 단순하다. 일반적으로 스위치 인터그레이터 증폭기 출력은 리셋 펄스 이전의 각각의 샘플링 주기의 끝에서 샘플링된다. 추가적인 기술들이 인터그레이션(integration)의 시작을 샘플링하는데 이용될 수 있어서 시스템의 작은 오류를 제거한다.
제 2 증폭기 단계(43)는 제 1 증폭기 단계(42)에 의한 전압 신호 출력을 증폭시키고 필터링시킨다. 제 2 증폭기 단계(43)는 데이터 획득 유닛(44)에서의 처리를 위한 충분한 레벨로 신호를 상승시키기에 충분한 이득을 제공한다. 예를 들어 제 1 증폭기 단계(42)에서의 500 MΩ 피드백 저항을 가지고, 제 2 증폭기 단계(43)에 대한 입력 전압은, 100 pA 정도의 통상적인 전류 신호가 주어진다면, 50 mV 의 정도일 것이고, 이러한 경우에 제 2 증폭기 단계(43)는 50 mV 신호 범위를 2.5V 로 상승시키도록 50 의 이득을 제공하여야 한다.
전기 회로(26)는, 적절한 프로그램을 작동시키는 마이크로프로세서일 수 있거나 또는 전용 하드웨어를 구비할 수 있는 데이터 획득 유니트(44)를 포함한다. 데이터 획득 유닛(44)은 데스크탑 또는 랩탑과 같은 컴퓨터(45)에 꽂힌 카드일 수 있다. 이러한 경우에, 바이어스 회로(40)는 디지털-아날로그 콘버터(46)가 제공된 인버팅 증폭기에 의해 단순하게 형성되며, 디지털-아날로그 콘버터는 전용 장치이거나 또는 데이터 획득 유닛(44)의 일부일 수 있고, 이것은 소프트웨어로부터 데이터 획득 유닛(44)으로 로딩된 코드(code)에 의존하는 전압 출력을 제공한다. 마찬가지로, 증폭기 회로(41)로부터의 신호들은 아날로그-디지털 콘버터(47)를 통하여 데이터 획득 카드(40)로 공급된다.
전기 회로(26)의 다양한 구성 요소들이 분리된 구성 요소들에 의해 형성될 수 있거나, 또는 임의의 구성 요소들이 공통의 반도체 칩에 집적될 수 있다. 전기 회로(26)의 구성 요소들은 인쇄 회로 기판상에 배치된 구성 요소들에 의해 형성될 수 있다. 도 13 에는 그것의 일 예가 도시되어 있는데, 여기에서 장치(1)는 알루미늄 와이어(51)를 가지고 인쇄 회로 기판(50)에 접합되고, 알루미늄 와이어는 인쇄 회로 기판상에서 접촉부(22,25)로부터 트랙(52)으로 연결된다. 전기 회로(26)를 포함하는 칩(53)은 인쇄 회로 기판(50)에 접합된다. 대안으로서 장치(1) 및 전기 회로(26)는 분리된 인쇄 회로 기판상에 장착될 수 있다.
장치(1)가 복수개의 요부(5)들을 포함하는 경우에, 그 각각은 개별의 전극(21)을 가지고, 전기 회로(26)는 각각의 전극(21)에 대한 A/D 콘버터(47) 및 증폭기 회로(41)를 복제하여 각각의 요부(5)로부터 병렬적인 신호 획득을 허용함으로써 실질적으로 변형된다. 입력 증폭기 단계(42)가 스위치 인터그레이터를 포함하는 경우에, 샘플-및-홀드(sample-and-hold) 신호를 취급하고 인터그레이터 신호를 리셋시키는 디지털 제어 시스템을 필요로 한다. 디지털 제어 시스템은 피일드-프로그래머블-게이트-어레이 (FPGA) 상에서 가장 통상적으로 구성된다. 또한, 표준 통신 프로토콜, 즉, USB 및 이더넷(Ethernet)과의 인터페이스에 필요한, 프로세서와 같은 함수 및 로직(logic)을 포함할 수 있다.
도 14 는 전기 회로(26)의 가능한 구조를 도시하며 다음과 같이 구성된다. 장치(1)의 개별적인 전극(21)들은 상호 연결부(55)에 의해 전기 회로(26)에 연결되며, 예를 들면 도 13 의 구성에 있는 인쇄 회로 기판 및 알루미늄 와이어(51)에 의해 연결된다. 전기 회로(26)에서, 증폭기 회로(41)들은 복수개의 채널들을 가지는 하나 또는 그 이상의 증폭기 칩(56)에서 형성될 수 있다. 상이한 전극(21)들로부터의 신호는 분리된 채널들상에 있거나 또는 같은 채널상에서 함께 멀티플렉스(multiplex)될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 증폭기 칩(56)들의 출력은 각각의 채널상에 신호를 수신하기 위하여 A/D 콘버터(47)를 통하여 프로그래머블 로직 장치(57)로 공급된다. 예를 들어 1024 개의 요부들을 가지는 장치로부터의 신호를 취급하도록, 프로그래머블 로직 장치(57)는 10 Mbits/s 정도의 속도에서 작동될 수 있다. 프로그래머블 로직 장치(57)는 예를 들어 USB 인터페이스와 같은 인터페이스(58)를 통해 콤퓨터(59)에 연결되어, 신호를 저장, 디스플레이 및 더 이상의 분석을 위해 컴퓨터(59)로 공급한다.
사용중에 장치(1)는 간섭을 감소시키는 패러데이 케이지(Faraday cage) 안에 감싸일 수 있다.
이제 장치(1)의 구성 요소들을 위한 다양한 물질들이 설명될 것이다. 장치(1)의 각각의 구성 요소를 위한 물질들은 작동중에 구성 요소가 올바르게 기능하는데 필요한 특성들에 의해서 결정되지만, 비용 및 제조 처리량도 고려된다. 튼튼한 취급을 허용하는 충분한 기계적 강도 및, 차후의 층(subsequent layers)들에 대한 접합에 적합한 표면들을 제공하는 모든 물질들이 선택되어야 한다.
기판(3)의 물질은 장치(1)의 나머지에 대한 견고한 지지를 제공하도록 선택된다. 그 물질은 또한 복수개의 요부(5)들이 있을 때 근접한 전극(21)들 사이에서 낮은 캐패시턴스 전기 절연 및 높은 저항을 제공하도록 선택된다. 다음과 같은 물질들이 가능성 있는 물질로서 제한 없이 포함된다:폴리에스터(예를 들면, Mylar) 또는 다른 폴리머; 또는 실리콘, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물. 예를 들어, 기판은 열 성장된(thermally grown) 산화물 표면 층을 가진 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다.
추가 층(4) (또는 일반적인 경우에 층들)의 물질은 전극(21, 24)들 사이의 낮은 캐패시턴스 전기 절연 및 높은 저항을 제공하고, 또한 복수개의 요부(5)들이 있을 때 근접한 요부(5)들의 전극(21,24)들 사이에서도 그러하도록 선택된다. 또한 추가의 층(4)의 표면은 작동 이전에 적용된 (이후에 설명됨) 사전 처리 코팅 및 수성 용액(10) 양쪽에 화학적으로 안정성이 있어야 한다. 마지막으로, 추가의 층(4)은 그것의 구조적인 완전성 및 제 1 도전층(20)의 적용 범위를 유지하기 위하여 기계적으로 튼튼해야 하고, 덮개(6)의 차후 부착에 적절하여야 한다.
다음은 추가의 층(4)에 가능한 물질들의 목록으로서, 실험상 성공적으로 채용되었던 두께들은 비록 그러한 두께들이 제한적인 것은 아니지만 함께 기재되었다다: 다양한 두께를 가진 포토레지스트(예를 들면, SU8 포토레지스트 또는 Cyclotene); 6 ㎛ 두께 필름의 폴리카보네이트; 7㎛ 두께 필름의 PVC; 50㎛ 두께 필름의 폴리에스터; 25㎛ 및 50 ㎛ 두께 필름의 접착제가 배면에 있는 폴리에스터; 열 라미네이팅 필름, 예를 들면 15㎛ 두께의 Magicard 및 35㎛ 의 Murodigital; 또는 스크린 인쇄된 유전성 잉크.
유리하게는, (a) 요부 둘레의 동체(2)의 최외측 표면 및 (b) 요부(5)의 테두리로부터 연장된 요부(5)의 내측 표면의 외측 부분을 포함하는 표면들이 소수성(hydrophobic)이다. 이것은 사전 처리 코팅(pre-treatment coating)의 펼침(spreading)을 지원하고, 따라서 지질 2 중층(lipid bilayer)의 형성을 지원한다. 이것을 달성하는 특정한 한가지 방법은 플루오르 종(fluorine species)에 의해 이들 표면들을 개질(modify)하는 것이다. 그러한 플루오르 종은 플루오르 포함 층을 제공하는 표면을 제공하도록 그 표면들을 개질시킬 수 있는 임의의 물질이다. 플루오르 종이 바람직스럽게는 플루오르 기(fluorine radical)이다. 예를 들어, 동체(2)를, 제조하는 동안에 CF4 와 같은 플루오르 플라즈마로 처리함으로써 개질이 달성될 수 있다.
도전성 층(20, 23)들이 상세하게 설명될 것이다.
전극(21,24)들의 물질은, 낮은 전류의 측정을 가능하게 하는, 수성 용액(10)과 접촉하는 전기 화학적 전극을 제공하여야 하며, 사전 처리 코팅 및 수성 용액(10)에 안정적이어야 한다. 도전성 층(20,23)들의 나머지의 물질은 (전극(21,24)과 통상적으로 같지만 반드시 같지는 않은) 전극들로부터 접촉부(22,25)로의 전기적인 도전성을 제공한다. 제 1 도전성 층(20)들도 추가의 층(4)의 접합을 수용할 것이다. 도전성 층(20,23)들은 복수의 겹치는 층들 및/또는 적절한 표면 처리와 함께 구성될 수 있다. 하나의 가능성 있는 물질은 플래티늄으로서, 이것은 테스트 용액에 노출된 영역에서 은(silver)으로 코팅되고 다음에 은의 상부에 형성된 염화은으로 코팅된다. 제 1 도전층(20)을 위해서 가능한 물질은 제한 없이 다음과 같은 것을 포함한다: 은/염화은 전극 잉크; 예를 들어 플루오르화물 처리에 의해 형성된 은 플루오르화물 또는 염화물 처리(chloridization)에 의해 형성된 염화은의 표면 층을 가지거나 또는 가지지 않는 은; 용액내에 산화 환원 쌍(redox couple)을 가지고 있거나 가지지 않는 금(gold); 용액내에 산화 환원 쌍을 가지고 있거나 가지지 않는 플래티늄; 용액내에 산화 환원 쌍을 가지거나 가지지 않는 ITO; 또는 도전성 폴리머 전해질로 전기화학적으로 코팅된 플래티늄. 제 2 도전성 층(23)에 대하여 가능한 물질들은 비제한적으로 다음을 포함한다: 은/염화은 전극 잉크; 은 와이어; 또는 염화물 처리된 은 와이어.
일부의 특정한 예들은 다음을 포함한다:기판(3)이 실리콘이고 도전성 층(20)은 (예를 들어 통상적인 반도체 제조 기술을 이용하여) 실리콘 산화물 절연층내에 매립된 금속 도전체이거나(확산 또는 폴리실리콘 와이어는 불량한 방법이다);기판(3)은 유리이고 도전층(20)은 금속 도전체들이거나 (예를 들어 통상적인 LCD 디스플레이 기술을 이용한다); 또는 기판(3)은 폴리머 기판이고 도전성 층(20)은 (예를 들어 통상적인 글루코스 바이오센서 기술을 이용하여) 인쇄된 도전체이거나 또는 어블레이션(ablation)된 금속이거나 또는 인쇄된 도전체이다.
덮개(6)의 물질에 대한 요건은 챔버(7)를 위한 시일을 만들도록 용이하게 부착되는 것으로서, 사전 처리 코팅 및 수성 용액(10) 모두에 적합성이 있어야 하는 것이다. 다음과 같은 물질들이 가능하며, 비록 두께가 제한적인 것은 아니지만 실험상 성공적으로 채용되었던 두께들이 함께 기재되었다: 0.5, 1.0, 2.0 mm 두께의 실리콘 고무; 0.5 mm 두께의 폴리에스터; 또는 0.5 mm 내지 2 mm 두께의 PMMA(아크릴릭).
장치(1)를 제조하는 다양한 방법들이 이제 설명될 것이다. 전체적으로, 장치(1)의 층 구조는 다양한 방법들에 의해서 형성하는 것이 단순하고 용이하다. 실제로 적용되었던 3 가지 상이한 제조 기술들은 다음과 같다: 폴리머 필름들의 라미네이션; 고 분해능 솔더 마스크의 형성과 함께 인쇄 회로 기판의 제조 및 실리콘 웨이퍼 또는 유리를 이용한 포토리소그래피.
라미네이션 공정의 예는 다음과 같다.
기판(3)은 250㎛ 두께의 폴리에스터 시트(Mylar)이고, 제 1 도전층(20)은 다음중 어느 하나에 의해 침착된다: 은/염화은 잉크의 스크린 인쇄; 금속 포일의 접착;또는 증기 증착(스퍼터링 또는 증발). 추가의 층(4)은 다음중 어느 하나에 의해 기판상에 라미네이션된다: 압력에 감수성이 있는 접착제; 열적으로 활성화되는 접착제; 또는 ("페인트된 전극"으로서 지칭되는 것으로서) 라미네이션 이전에 유전체상에 직접적으로 페인트된 접착제로서 습윤된 은/염화은을 이용함. 요부(5)를 형성하는 추가의 층(4)에 있는 통공은 다음중 어느 하나에 의해 기판(3)으로의 라미네이션 이전이나 또는 이후에 5 내지 100 ㎛ 직경으로 만들어진다: 전기 방전(스파킹(sparking)); 또는 예를 들어 엑시머 레이저, 고체 상태 레이저 또는 CO2 레이저에 의한 레이저 드릴링. 폴리머 필름의 라미네이션에 의해 만들어진 장치는 때때로 사용전에 전극을 활성화시키는 추가적인 스파킹(sparking) 단계를 필요로 한다. 제 2 도전성 층(23)은 스크린 인쇄에 의해 추가의 층(4)의 상부에 형성된다. 덮개(6)는 압력에 감수성이 있는 접착제를 이용하여 상부에 라미네이션된다.
실리콘 웨이퍼를 이용하는 포토리소그래피를 채용한 과정의 예는 다음과 같다.
기판(3)은 산화물 표면층을 가진 실리콘 웨이퍼이다. 제 1 도전성 층(20)은 기판(3)상에 침착된 금, 은, 염화물로 처리된 은, 플래티늄 또는 ITO 에 의해 형성된다. 포토레지스트(예를 들어 SU8)는 기판(3)에 걸쳐 스핀 코팅됨으로써 추가의 층(4)을 형성한다. 요부(5)는 5 내지 100 ㎛ 직경으로 형성성되는데, 이는 요부(5)의 형상을 한정하는 마스크를 이용하여 UV 노광 이후에 포토레지스트를 제거함으로써 이루어진다. 제 2 도전성 층(23)은 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 추가의 층(4) 상부에 형성된다. 덮개(6)는 압력에 감수성이 있는 접착제를 이용하여 상부에 라미네이트된다.
이러한 유형의 과정을 이용하는 능력은 중요한데, 왜냐하면 이것은 장치가 표준적인 실리콘 웨이퍼 처리 기술 및 물질을 이용하여 실리콘 칩상에 형성되는 것을 허용하기 때문이다.
전극(21,24)들이 이제 상세하게 설명될 것이다.
안정되고 신뢰성 있는 작동을 위해서, 전극(21,24)들은 낮은 초과 전위(over potential)를 가지고 요구되는 낮은 전류 레벨에서 작동하여야 하고, 측정의 과정에 걸쳐서 전극 전위 값을 유지하여야 한다. 또한, 전극(21,24)들은 최소량의 노이즈를 전류신호에 도입시켜야 한다. 전극(21,24)들을 위한 가능한 물질들은 제한 없이 다음과 같은 것을 포함한다:은/염화은 전극 잉크; 예를 들어, 염화물 처리에 의해 형성된 염화은 또는 플루오르화물 처리에 의해 형성된 은 플루오르화물의 표면층을 가지거나 또는 가지지 않는 은; 용액내의 산화 환원 쌍을 가지거나 또는 가지지 않는 ITO; 팔라듐 수소화물, 금으로서 도전성 폴리머 전해질로 전기 화학적으로 코팅된 것; 또는 도전성 폴리머 전해질로 전기 화학적으로 코팅된 플래티늄.
은(silver)은 전극(21, 24)의 물질에 대하여 양호한 선택이지만, 빛, 공기 및 고온에 노출되었을 때 산화를 겪는 경향 때문에 실리콘 웨이퍼 제조 과정에 포함되기에는 곤란하다. 이러한 문제를 회피하도록 요부내에 불활성 도전 물질(예를 들면 Pt 또는 Au)을 넣고서 장치를 제조하고, 다음에 불활성 도전 물질의 특성 또는 표면 유형을 변화시킬 수 있는데, 여기에 이용되는 방법은 전기 도금, 전기 중합(electropolymerization), 무전해 도금, 플라즈마 변조, 화학적 반응 및 당해 기술 분야에 공지된 다른 코팅 방법을 포함하지만 그에 한정되는 것은 아니다.
은의 전기 도금은 예를 들어 Sensor and Actuator B 114(2006) 239-247 에 개재된 "마이크로유체공학에 대하여 향상된 안정성을 가진 Ag/AgCl 마이크로전극"에서 Polk 등이 제안한 방법을 개량한 것을 이용하여 달성될 수 있다. 도금 용액은 은 질산염(silver nitrate)의 0.41 g 을 1 M 암모늄 수산화물 용액의 20 ml 에 첨가함으로써 제조된다. 이것은 불용성 은 산화물의 침전을 회피하고 디아민 은 합성물(diammine silver complex)의 형성을 용이하게 하도록 급속하게 교반된다. 그 용액은 도금 효율의 저하를 방지하도록 항상 신선하다. 도금은 종래의 장비를 이용하여 수행되어, 전극(21)을 캐소드로서 연결하고 플라티늄 전극은 애노드로서 이용된다. 예를 들어 Pt 전극상에 도금하는 경우에, 애노드는 접지 전위에 유지되면서 -0.58 V 의 전위가 캐소드에 인가되는 반면에, Au 전극상에 도금하는 경우에, 접지에 대하여 전위는 -0.48 V 에서 유지된다. 5.1 x 103 C/m2 의 목표 전하는, 통상적으로 60s 정도 걸려서 100 ㎛ 직경 전극에 대하여 1㎛ 내지 2㎛ 사이의 은 침착의 결과를 가져온다는 것이 실험적으로 밝혀졌다.
그러한 도금을 수행하는데 있어서, 수성 도금 용액을 요부(5)의 저부로 균일하게 침투시키는 것을 달성하는게 소망스럽다. 층(4)이 자연적인 친소성 물질(예를 들어 SU8 포토레지스트)로부터 형성되는 경우에 요부의 균일한 습윤을 보장하기 위하여, 소망스럽게는 친수성의 정도가 증가될 수 있다. 이것을 달성하는 3 가지 방법들은 다음과 같다. 제 1 방법은 지질(lipid)을 층(4)의 표면에 적용함으로써, 지질이 표면 활성제로 작용하여, 도금 용액의 진입을 용이하게 한다. 제 2 방법은 층(4)을 산소 플라즈마에 노출시키는 것인데, 이는 층의 물질을 활성화시키고 친수성 기능 그룹을 발생시킨다. 이것은 잘 한정된 친수성의 청결한 표면을 발생시킨다. 제 3 방법은 에탄올을 도금 용액에 추가하는 것이다.
전극(21)이 은(또는 다른 금속)으로 만들어지는 경우에, 전극(21)이 안정된 기준 전위의 제공자로서 효율적으로 기능하기 위하여, 전극의 외측 표면이 소망스럽게는 할로겐 화합물로 변환된다. 통상적인 이용시에, 이용되는 할로겐 화합물은 염화물인데, 왜냐하면 은을 염화은으로 변환시키는 것은 예를 들어 염산 용액의 전해질에 의해 달성하기가 상대적으로 간단하기 때문이다. 층(4)의 표면 조건에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 부식성 산의 이용을 회피하는 대안의 화학적 방법은 a) 3M 염화 나트륨 용액내에서 전해 전량계를 세척하고, b) 50 mM 철분 염화물 용액내에 전극(21)을 담궈서 화학적 에칭하는 것을 포함한다.
할로겐화물 처리(halidisation)에 대한 대안의 할로겐은 플루오르이다. 플루오르의 선택은 위에서 설명된 바와 같이 은 플루오르화물 층(silver fluoride layer)이 동체(2) 표면(a,b)들의 개질과 같은 단계에서 형성되어 그들을 소수성으로 만들 수 있는 현저한 장점을 가진다. 예를 들어, 이것은 CF4 플라즈마와 같은 플루오르 플라즈마에 의한 동체(2)의 처리에 의해서 장치(1)의 제조 동안에 달성될 수 있다. 이것은 동체(2) 표면의 개질에 효과적이며, 특히 안정된 지질 2 중층의 형성을 지지하기에 충분한 정도의 소수성을 달성하도록 층(4)이 SU8 과 같은 포토레지스트인 경우에 그러하다. 동시에 플루오르 플라즈마에 대한 노출은 전극(21)의 금속을 금속 플루오르화물의 외측 층으로 변환시킨다.
이제 위에서 설명된 바와 같은 플루오르 플라즈마의 이용에 대한 대안으로서, 요부(5) 안에 있는 전극(21)의 일부 가능한 적합화에 관해서 설명될 것이다.
전극(21)은 표면 유형을 변화시키도록 전기화학적으로 개질될 수 있다. 이것은 금(gold)과 같이, 우수한 벌크(bulk) 특성을 가지지만 불량한 표면 특성을 가진 추가적인 물질의 이용을 허용한다. 가능한 전기화학적 표면 개질(modification)은 비제한적으로 다음을 포함한다: 은 전기도금; 은의 전기화학적 염화물 처리; 폴리머/고분자전해질의 전기 중합.
다른 예로서, 하나의 가능한 개질의 시퀀스는 도 4 에 도시되어 있으며, 여기에서는 은의 코팅(37)이 전기화학적 침착에 의해 금 또는 플래티늄으로 형성된 전극(21)상에 형성된다. 전기 도금은 표준적인 단일의 액체 접합 Ag/AgCl 기준 전극 및 플래티늄 카운터 전극을 이용하여 -0.48 V 에서 0.2M 의 AGNO2, 2M 의 KI, 0.5 mM 의 Na2S2O3 내에서 통상적으로 수행될 수 있다. 코팅(37)의 통상적인 두께는 약 50s 의 침착 시간 및 약 50μC 전하가 통과되면서 750 nm 가 되는 것으로 평가된다. 차후에 염화물 처리 층(38)은 통상적으로 0.1 M HCl 내에서 30s 동안 +150mV 으로 염화물 처리에 의해 형성된다.
다른 가능한 표면 개질은 도전성 폴리머를 적용하는 것이다. 도전성 폴리머는 도전성인 그 어떤 폴리머일 수 있다. 적절한 도전성 폴리머는 이동성 전하 캐리어(charge carrier)를 가질 것이다. 통상적으로 그러한 도전성 폴리머는 전하 캐리어로서 작용할 수 있는 비편재화된(delocalized) 전자들을 가진 중추(backbone)를 가져서, 폴리머가 도전되는 것을 허용한다. 도전성 폴리머는 그것의 도전성을 향상시키도록 도핑될 수 있으며, 예를 들면 산화 환원 과정 또는 전기화학적 도핑에 의해 도핑될 수 있다. 적절한 도전성 폴리머는 비제한적으로 다음을 포함한다:폴리피롤(polypyrroles), 폴리아세틸렌(polyacetylenes), 폴리티오프렌(polythiophenes), 폴리페닐렌(polyphenylenes), 폴리아닐린(polyanilines), 폴리플루오렌(polyfluorenes), 폴리(3-알킬티오프렌)(poly(3-alkylthiophene), 폴리테트라티아풀발렌스(polytetrathiafulvalenes), 폴리나프탈렌, 폴리(피-페닐렌 설파이드), 폴리인돌즈(polyindoles), 폴리티오닌(polythionines), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophenes) 및 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(poly(para-phenylene vinylene).
하나의 가능한 도전성 폴리머는 폴리피롤(polypyrrole)이며, 이것은 예를 들면 폴리스티렌 술폰산염(polystyrene sulfonate)으로 도핑될 수 있다. 이것은 예를 들어 Ag/AgCl 기준 전극에 대하여 +0.80 V 에서 0.1M KCl 안의 0.1M 피롤(pyrrole)+90mM 폴리스티렌 술폰산염의 수성 용액을 전기산화시킴으로써 금의 전극(21)상에서 침착될 수 있다. 침착된 폴리머의 평가 두께는, 40mC/cm2 의 전하가 약 0.1㎛ 의 두께의 필름을 생성한다는 가정에 기초하여, 30μC 에서 1㎛ 이다. 중합화 과정은 다음과 같이 나타낼 수 있으며, 여기에서 PE 는 플리스티렌 술폰산염을 나타낸다.
Figure pct00001
금 또는 플래티늄상에 전기 중합화되고, 폴리스티렌으로 도핑된 폴리피롤과 같은, 불활성 전극상에 침착된 도전성 폴리머를 이용하는 것의 장점은, 전기 생리학적 측정을 수행하기 위한 안정된 전극으로서 전극의 성능을 향상시키는 것이다. 다른 장점은 요부 안에 포함된 수성 용액의 체적을 증가시키지 않으면서 요부내의 전극에 대하여 이용될 수 있는 전하 저장부(charge reservoir)를 증가시키는 것이다. 이러한 장점들은 장치(1) 안에 있는 전극(21)과 같이, 요부 안의 전극을 이용함으로써 전기 생리학적 측정을 수행할 때 일반적으로 적용될 수 있다.
장치(1)의 요부(5)에 있는 전극(21) 상의 도전성 폴리머를 이용하는 다른 장점은, 수성 버퍼 용액에 의하여 전극 표면의 습윤(wetting)을 보조하는 전극 표면의 친수성 특징의 제어 및, 마찬가지로 2중층 형성 이전에 화학적 사전 처리에 의하여 전극의 막힘을 방지하는 것을 포함하며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다.
도 34a 및 도 34b는 프로필로메트리(profilometry)에 의해 측정된, 폴리피롤의 전기 중합에 의해 개질된 전극의 예의 3D 및 2D 표면 프로파일이다. 이러한 예에서 전기화학적으로 침착된 폴리머 필름의 두께는 약 2㎛ 이다. 도 35 는 폴리피롤의 전기 중합에 의해 개질된 요부들의 어레이(array)상에 기록된 전류를 나타내는데, 이것은 안정된 지질 2 중층 및 삽입된 단백질 포어(protein pore)로부터의 사이클로덱스트린(cyclodextrin)의 단일 분자 검출을 나타낸다.
모든 구현예에서, 제 2 도전층(23)에 대한 대안은, 염화물 처리된 은 와이어와 같이, 도전성 부재의 덮개(6)를 통한 삽입에 의해 간단히 챔버(7)내에 전극을 형성하는 것이다.
전극(21)을 특성화하도록, 동체(2) 안에 형성된 요부(5)들의 시각화(visualisation)를 광학 마이크로스코피(OM), 주사 전자 마이크로스코피(SEM) 및 레이저 프로필로메트리(LP)를 이용하여 수행하였다.
도 5 는 요부(5)의 SEM 이미지를 나타내는데, 이것은 폴리머 층들의 라미네이션에 의해 형성된 장치(1)에서 CO2 레이저로 드릴링하고, 차후에 전극(21)을 활성화시키도록 전기 방전을 인가함으로써 형성된다. 그 이미지는, 비록 레이저의 특징을 최적화시킴으로써 향상될 수 있는 것이 희망된다고 할지라도, 요부(5)의 기하 형상이 그러한 형성 방법을 이용하여 불량하게 한정되고, 요부 둘레의 상당한 표면 손상 및 직경의 가변성이 있다는 점을 나타낸다.
도 6 은 요부(5)의 OM 이미지를 도시하는데, 이것은 실리콘의 기판(3)상에 증기 증착된 금의 전극(21)에 걸쳐 SU8 포토레지스트의 추가의 층(4)의 포토리소그래피를 이용하여 형성된 것이다. 마찬가지로, 도 7a 및 도 7b 는 유사하게 제조된 요부(5)의 3D 및 2D LP 프로파일들이다. 도 8a 및 도 8b 는 은의 코팅(38)을 형성하는 전기 도금 이후에 같은 요부(5)의 3D 및 2D LP 프로파일들이다. 이들 이미지들은 포토리소그래피가 요부의 기하 형상 및 치수들의 높은 정도의 제어를 제공한다는 점을 나타낸다.
엑시머 레이저 방법들도 포토리소그래피와 유사한 제어된 기하 형상을 발생시킨다.
이제 도 33 에 도시된 바와 같이, 장치(1)의 제조 방법의 예가 설명될 것이다. 이러한 방법의 이론적 설명은 높은 처리량의 제조를 제공한다. 이것은 복수개의 장치(1)들의 기판(3)을 형성하고 차후에 다이싱(dicing)되는 실리콘 웨이퍼의 처리에 의해 달성된다. 웨이퍼는 절연층과 함께 준비되며, 예를 들어 열적으로 성장된 실리콘 산화물과 함께 준비된다.
처음에 웨이퍼가 준비된다. 단계(S1)에서, 웨이퍼가 세정된다. 단계(S2)에서, 웨이퍼는 금속 및 레지스트(resist)의 부착성을 향상시키도록 HF 잠김(HF dip)을 겪는다. 통상적인 조건은 10:1 버퍼 산화물 에칭액내에 3 분간 잠기는 것이다. 단계(S3)에서, 웨이퍼는 탈수 단계로서 베이킹(baking)을 겪는다. 통상적인 조건은 오븐 안에서 200℃ 로 1 시간 동안 베이킹되는 것이다.
다음에, 웨이퍼는 각각의 장치(1)의 제 1 도전층(20)을 제공하도록 금속화된다. 단계(S4)에서, 포토레지스트는 웨이퍼상에 스핀(spin)되고, 웨이퍼는 이후에 UV 광에 노광되어 소망의 패턴을 형성한다. 단계(S5)에서, 도전층(20)이 침착되는데, 이것은 예를 들면 Cr 및 Au 의 연속적인 층들로 이루어진다. 그것의 통상적인 개별 두께는 50 nm 및 300 nm 이다. 단계(S6)에서 레지스트는 예를 들어 아세톤에 담금으로써 제거된다.
다음에, 층(4) 및 요부(5)들이 형성된다. 단계(S7)에서, 포토레지스트의 부착성은 예를 들어 오븐 안에서 탈수 베이킹 및 O2 플라즈마의 적용에 의해 향상된다. 단계(S8)에서, 웨이퍼에는 포토레지스트가 적용되고, 포토레지스트는 다음에 UV 노광됨으로써 층(4) 및 요부를 형성하는데, 포토레지스트는 예를 들어 20 m 두께의 SU8-10 이다. 단계(S9)에서, 요부의 검사 및 측정이 수행된다.
다음에, 전극(21)들이 도금된다. 단계(S10)에서, O2 플라즈마 데스컴(descum)을 수행함으로써 표면은 도금을 위해 준비된다. 단계(S11)에서, 전극의 은 도금이 위에서 설명된 바와 같이 수행되는데, 예를 들어 1.5㎛ 의 도금 두께를 형성한다.
단계(S12)에서, 웨이퍼는 분리된 장치(1)들의 동체(2)를 형성하도록 다이싱된다.
마지막으로, 동체(2)들은 CF4 플라즈마로 처리되며, 상기 플라즈마는 위에서 설명된 바와 같이 전극(21) 및 동체(2)의 표면들을 개질시킨다. 통상적인 노출은 70 W 및 160 mTorr 에서 12 분간 이다.
이러한 방법을 이용하여 제조된 장치(1)의 실제 적용에서, 2중층 형성 및 포어 전류 안정성의 결과는 습식 화학적 수단에 의해 염화물 처리되고 도금된 동체로써 달성된 결과에 필적되는 것이었다.
양쪽 친매성 분자들의 층(11)을 형성하도록 장치(1)를 이용하는 방법이 이제 설명될 것이다. 우선, 이용될 수 있는 양쪽 친매성 분자들의 특징이 고려될 것이다.
양쪽 친매성 분자들은 통상적으로 지질(lipid)이다. 이러한 경우에, 층은 지질의 2 개의 마주하는 단일층(monolayer)으로부터 형성된 2 중층(bilayer)이다. 지질의 2 개의 단일층들은 그들의 소수성 테일 그룹(tail group)들이 서로를 향해서 소수성 내부를 형성하도록 배치된다. 지질들의 친수성 헤드 그룹들은 2 중층의 각 측에서 수성 환경을 향하여 외측으로 향한다. 2 중층은 다수의 지질 상(lipid phase)들로 나타날 수 있는데, 이것은 액체 불규칙 상(disordered phase)(유체 라멜라(fluid lamellar), 액체 규칙 상, 고체 규칙 상(라멜라 젤(gel) 상, 인터디지테이티드 젤(interdigitated gel) 상) 및, 평탄 2 중층 결정체(라멜라 서브 젤 상, 라멜라 결정체 상)을 포함하며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다.
지질 2중층을 형성하는 그 어떤 지질이라도 이용될 수 있다. 표면 전하, 멤브레인 단백질을 지지하는 능력, 팩킹 밀도(packing density) 또는 기계적인 특성과 같은 요구되는 특성들을 가지는 지질 2 중층이 형성되도록 지질들이 선택된다. 지질들은 하나 또는 그 이상의 상이한 지질들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지질들은 최대 100 개의 지질들을 포함할 수 있다. 지질들이 바람직스럽게는 1 내지 10 개의 지질들을 포함할 수 있다. 지질들은 자연 발생의 지질들 및/또는 인공 지질들을 포함할 수 있다.
지질들은 통상적으로 헤드 그룹, 계면 부분(interfacial moiety) 및, 동일하거나 상이할 수 있는 2 개의 소수성 테일 그룹들을 포함한다. 적절한 헤드 그룹은 디아실글리세라이드(diacylglycerides (DG)) 및 세라마이드(ceramides (CM))와 같은 중성 헤드 그룹; 포스파티딜클로라인(phosphatidylcholine (PC)), 포스파티딜에타놀라민(phosphatidylethanolamine (PE)) 및 스핀오마이엘린(sphingomyelin (SM))과 같은 즈비터이오닉(zwitterionic) 헤드 그룹; 포스파티딜글리세롤(phosphatidylglycerol (PG))과 같은 음으로 대전된(negatively charged) 헤드 그룹; 포스파티딜세라인(phosphatidylserine (PS)), 포스파티딜이노시톨(phosphatidylinositol (PI)), 포스파틱 산(phosphatic acid (PA)) 및 카르디올리핀(cardiolipin (CA)); 및 트리메틸암모늄 프로판(trimethylammonium-Propane (TAP))과 같이 양으로 대전된(positively charged) 헤드 그룹을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다. 적절한 계면 부분은 그리세롤 기(glycerol-based) 또는 세라마이드-기(ceramide-based)의 부분과 같은 자연 발생의 계면 부분을 포함하며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다. 적절한 소수성 테일 그룹은 라우르산((lauric acid) (n-Dodecanolic acid)), 미리스트 산((myristic acid (n-Tetradecononic acid)), 팔미트 산((palmitic acid (n-Hexadecanoic acid)), 스테아르산((stearic acid (n-Octadecanoic)) 및 아라치딕(arachidic (n-Eicosanoic))과 같은 포화 탄화수소 체인(saturated hydrocarbon chains); 올레산((oleic acid (cis-9-Octadecanoic))과 같은 불포화 탄화수소 체인; 및 피타노일( phytanoyl)과 같은 분지형 탄화수소 체인(branched hydrocarbon chains)을 포함하고, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다. 불포화 탄화수소 체인들에 있는 이중 결합의 수 및 위치와 체인의 길이는 변화될 수 있다. 분지형 탄화수소 체인들에 있는, 메틸 그룹과 같은 분지의 수 및 위치와 체인의 길이는 변화될 수 있다. 소수성 테일 그룹들은 에테르 또는 에스테르로서 계면 부분(interfacial moiety)에 연결될 수 있다.
지질들은 화학적으로 개질될 수도 있다. 지질들의 헤드 그룹 또는 테일 그룹은 화학적으로 개질될 수 있다. 헤드 그룹이 화학적으로 개질되었던 적절한 지질들은, 1,2-Diacyl-sn-Glycero 3-Phosphoethanolamine-N-[Methoxy(Polyethylene glycol)-2000] 와 같은 PEG-개질 지질(PEG-modified lipids); 1,2-Distearoyl-sn-Glycero-3-Phosphoethanolamine-N-[Biotinyl(Polyethylene Glycol)2000]와 같은 펑셔날라이즈드 PEG 지질(functionionalised PEG Lipids), ; 1,2-Dioleoyl-sn-Glycero-3-Phosphoethanolamine-N-(succinyl) 및 1,2-Dipalmitoyl-sn-Glycero-3-Phosphoethanolamine-N-(Biotinyl)와 같은 결합을 위해 개질된 지질(lipids modified for conjugation)을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다. 테일 그룹들이 화학적으로 개질되었던 적절한 지질들은 1,2-bis(10,12-tricosadiynoyl)-sn-Glycero-3-Phosphocholine 과 같은 중합 가능 지질(polymerisable lipids); 1-Palmitoyl-2-(16-Fluoropalmitoyl)-sn-Glycero-3-Phosphocholine 과 같은 플루오르 첨가 지질(fluorinated lipids); 1,2-Dipalmitoyl-D62-sn-Glycero-3-Phosphocholine 와 같은 중수소화 지질(deuterated lipids); 및, 1,2-Di-O-phytanyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine 와 같은 에테르 링크 지질(ether linked lipids)들을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다.
지질들은 지질 2중층의 특성에 영향을 미칠 하나 또는 그 이상의 첨가제를 포함한다. 적절한 첨가제는 팔미트 산(palmitic acid), 미리스트 산(myristic acid) 및 올레산(oleic acid)과 같은 지방산; 팔미트 알콜(palmitic alcohol), 미리스트 알콜(myristic alcohol) 및 올레 알콜(oleic alcohol)과 같은 지방 알콜(fatty alcohols) ; 콜레스테롤(cholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 라노스테롤(lanosterol), 시토스테롤(sitosterol) 및 스티그마스테롤(stigmasterol)과 같은 스테롤(sterol); 1-Acyl-2-Hydroxy-sn-Glycero-3-Phosphocholine 과 같은 lysophospholipids; 및, 세라마이드(ceramides)를 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다. 멤브레인 단백질들이 지질 2 중층에 삽입되려고 할 때 지질들이 바람직스럽게는 콜레스테롤 및/또는 에르고스테롤을 포함한다.
그러나, 비록 지질들이 2 중층을 형성하도록 공통적으로 이용된다고 할지라도, 그 방법은 전체적으로 층을 형성할 수 있는 임의의 양쪽 친매성 분자들에 적용될 수 있다는 점이 예상된다.
수성 용액(10)에 대하여, 전체적으로 양쪽 친매성 분자들의 층(11) 형성에 조화되는 광범위의 수성 용액(10)이 이용될 수 있다. 수성 용액(10)은 통상적으로 생리적 수용 가능 용액이다. 생리적 수용 가능 용액은 통상적으로 pH 3 내지 11 로 버퍼링(buffering)된다. 수성 용액(10)의 pH 는 이용되는 양쪽 친매성 분자들 및 층(11)의 최종 적용에 의존하게 될 것이다. 적절한 버퍼들은 비제한적으로 다음을 포함한다: 포스페이트 버퍼 염 (phosphate buffered saline (PBS)); N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-Ethanesulfonic Acid (HEPES) 버퍼 염; piperazine-1,4-Bis-2-Ethanesulfonic Acid (PIPES) 버퍼 염; 3-(n-Morpholino)Propanesulfonic Acid (MOPS) 버퍼 염; 및 Tris(Hydroxymethyl)aminomethane (TRIS) 버퍼 염. 일 예로서, 하나의 구현예에서, 수성 용액(10)은 1.0 M 의 염화 나트륨(NaCl)을 포함하고 6.9 의 pH 를 가지는 10mM 의 PBS 일 수 있다.
장치(1)를 이용하는 방법은 다음과 같다.
처음에, 도 9 에 도시된 바와 같이 사전 처리 코팅(30)은 요부(5)를 가로질러 동체(2)에 적용된다. 사전 처리 코팅(30)은 양쪽 친매성 분자들에 대한 친화성을 증가시키도록 요부(5)를 둘러싸는 동체(2)의 표면을 개질시키는 소수성 유체이다.
사전 처리 코팅(30)은 통상적으로 유기 용매에 있는, 보통 긴 체인 분자들을 가지는, 유기 물질이다. 적절한 유기 물질은 비제한적으로 다음과 같은 것을 포함한다: n-데칸(decane), 헥사데케인(hexadecane), 이소에코세인(isoecosane), 스쿠알렌(squalene), 플루오르화물 처리된 오일(플루오르화물 처리된 액체와 함께 이용되는데 적절함), 알킬실란(alkylsilane)(유리 멤브레인과 함께 이용되기에 적절함) 및 알킬-티올(alkyl-thiols)(금속 멤브레인과 함께 이용되기에 적절함). 적절한 용매는 비제한적으로 다음과 같은 것을 포함한다. 펜테인(pentane), 헥산(hexane), 헵탄(heptane), 옥탄(octane), 데칸(decane) 및 톨루엔. 이 물질은 통상적으로 펜테인 또는 다른 용매내에 있는 0.1% 내지 50 % (v/v) 헥사데케인의 0.1㎕ 내지 10㎕ 일 수 있으며, 예를 들어 펜테인 또는 다른 용매내에 있는 1 % (v/v) 헥사데케인의 2㎕ 이고, 이러한 경우에 diphantytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPhPC)와 같은 지질이 0.6 mg/ml 의 농도로 포함될 수 있다.
사전 처리 코팅(30)의 일부 특정한 물질들이 하나의 예로서 제한 없이 표 1 에 기재되어 있다.
사전 처리 조성 적용된 체적
펜테인내의 0.3 % 헥사데케인 2x 1㎕
펜테인내의 1 % 헥사데케인 2x2x 0.5㎕; 2x 0.5㎕;1㎕;2x 1㎕;2x 1㎕; 2 ㎕;2x 2㎕; 5㎕
펜테인내의 3 % 헥사데케인 2x 1㎕; 2㎕
펜테인내의 10 % 헥사데케인 2x 1㎕; 2㎕; 5㎕
펜테인내의 0.5 % 헥사데케인 + 0.6 mg/ml DphPC 지질 5㎕
펜테인내의 1.0 % 헥사데케인 + 0.6 mg/ml DphPC 지질 2x 2x 0.5㎕
펜테인내의 1.5 % 헥사데케인 + 0.6 mg/ml DphPC 지질 2㎕; 2x 1㎕
사전 처리 코팅(30)은 그 어떤 적절한 방식으로도 적용될 수 있고, 예를 들어 모세관 피펫에 의해서 간단히 적용될 수 있다. 사전 처리 코팅(30)은 덮개(6)가 장치(1)에 부착되기 전이나 또는 후에 적용될 수 있다.
필요한 사전 처리 코팅(30)의 물질의 정확한 체적은 요부(5)의 크기, 물질의 조성 및, 그것이 통공 둘레에서 건조될 때 물질의 분포 및 양에 의존한다. 일반적으로 아래에서 설명되는 바와 같이 과도한 물질이 전극(21)을 덮을 수 있을지라도, (체적으로 그리고/또는 농도로) 양을 증가시키는 것은 효과를 향상시킨다. 요부(5)의 직경이 감소할 때, 필요한 사전 처리 코팅(30)의 물질의 양도 변화된다. 사전 처리 코팅(30)의 분포는 효율에도 영향을 미칠 수 있는데, 이것은 침착의 방법 및, 멤브레인 표면 화학 작용의 양립성(compatibility)에 의존한다. 비록 사전 처리 코팅(30)과 층 형성의 안정성 및 용이성 사이의 관계가 복잡할지라도, 일상적인 시행 착오에 의해 양을 최적화시키는 것은 간단하다. 다른 방법에서 챔버(7)는 사전 처리에 의해 용매 안에서 완전히 채워지며 이후에 과도한 용매가 제거되고 개스 유동으로써 건조된다.
사전 처리 코팅(30)은 요부(5)를 가로질러 적용된다. 결과적으로 도 9 에 도시된 바와 같이, 사전 처리 코팅(30)은 요부(5) 둘레의 동체(2)의 표면을 덮는다. 사전 처리 코팅(30)은 요부(5)의 테두리에 걸쳐 연장되고 소망스럽게는 요부(5)의 측벽의 적어도 최외측 부분을 덮는다. 이것은 요부(5)에 걸쳐서 양쪽 친매성 분자들의 층(11)의 형성을 돕는다.
그러나, 사전 처리 코팅(30)은 적용되는 동안에 전극(21)을 덮는 자연적인 경향을 가진다. 이것은 사전 처리 코팅(30)이 전극(21)에 대한 전류의 흐름을 감소시키고 따라서 전기 신호의 측정 감도를 감소시켜서 최악의 경우에 그 어떤 측정도 전혀 할 수 없게 하므로 소망스럽지 않은 것이다. 다수의 상이한 기술들이 이러한 문제를 감소시키거나 또는 회피하도록 채용될 수 있으며, 양쪽 친매성 분자들의 층(11) 형성에 대한 설명 이후에 설명될 것이다.
사전 처리 코팅(30)의 적용 이후에, 수성 용액(10)은 도 3 에 도시된 바와 같이 요부(5)를 덮도록 동체(2)를 가로질러 유동한다. 이러한 단계는 수성 용액(10)에 더해진 양쪽 친매성 분자들로써 수행된다. 적절한 사전 처리 코팅(30)으로써, 요부(5)에 걸쳐서 양쪽 친매성 분자들의 층(11) 형성이 허용된다. 다중 통과 기술이 적용된다면 형성이 향상되는데, 다중 통과 기술에서는 최종적으로 요부(5)를 덮기 이전에 수성 용액(10)이 적어도 한번 요부(5)를 덮었다가 덮지 않게 된다. 이는 적어도 일부의 수성 용액이 요부(5) 안에 남겨져 있고 그것이 차후의 통과시에 층(11)의 형성을 돕기 때문인 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고, 층(11)의 형성은 신뢰성 있고 반복 가능한 것이라는 점이 주목되어야 한다. 동체(2)를 가로질러 챔버(7)를 통해 수성 용액(10)을 유동시키는 실제 기술은 수행하기가 매우 용이하다는 사실에도 불구하고 그러하다. 층(11)의 형성은 아래에서 설명될 바와 같이 전극(21,24)들에 걸쳐서 결과적인 전기 신호들을 모니터함으로써 관찰될 수 있다. 층(11)이 형성되지 못할지라도, 수성 용액(10)의 다른 통과를 수행하는 것은 간단한 문제이다. 간단한 방법 및 상대적으로 단순한 장치(1)를 이용하여 양쪽 친매성 분자의 층(11)을 신뢰성 있게 형성하는 것은 본 발명의 특별한 장점이다.
더욱이, 양쪽 친매성 분자들의 층(11)들은 고품질이라는 점이 설명되어져야 하며, 특히 확률론적 감지 및 단일 채널 기록과 같은 고 감도 바이오센서(biosensor) 적용예에 대하여 적절하다. 층(11)들은 높은 저항성의 전기 시일(electrical seal)을 제공하는 높은 저항을 가지는데, 이것은 1GΩ 또는 그 이상의 전기 저항을 가지고, 통상적으로 적어도 100 GΩ을 가지며, 이는 예를 들어 단일 단백질 포어로부터 높은 충실도의 확률론적 기록을 가능하게 한다.
이것은 층(11)과 전극(21) 사이의 요부(5) 안에 수성 용액(10)의 체적을 포착하고 있는 동안에 이루어진다. 이는 전해질의 의미있는 공급을 유지한다. 예를 들어, 수성 용액(10)의 체적은 층 안에 삽입된 멤브레인 단백질을 통하여 안정된 연속의 dc 전류 측정을 허용하기에 충분하다.
이러한 장점들을 나타내는 실험 결과들은 이후에 설명될 것이다.
양쪽 친매성 분자들을 수성 용액(10)에 더하는 다양한 기술들이 있으며, 다음과 같다.
제 1 기술은 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입시키기 전에 장치(1) 외부에서 수성 용액(10)에 양쪽 친매성 분자들을 단순히 더하는 것이다
제 2 기술은 특정의 장점을 가지는 것으로서, 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입시키기 전에, 양쪽 친매성 분자들을 챔버(7)의 내측 표면상에 침착시키거나, 또는 예를 들어 유입부에 연결된 유체 공학 유입 파이프 안에서와 같이, 내측 챔버(7) 안으로의 수성 용액(10)의 유동 경로에서 다른 곳의 내측 표면상에 침착시키는 것이다. 양쪽 친매성 분자들은, 추가의 층(4)의 표면 또는 덮개(6)의 표면을 포함하는, 챔버(7)의 임의의 하나 또는 그 이상의 내측 표면들상에 침착될 수 있다. 수성 용액(10)은 그것의 도입중에 내측 표면을 덮으며, 그에 의해서 양쪽 친매성 분자들은 수성 용액(10)에 더해진다. 이러한 방식으로, 수성 용액(10)은 내측 표면으로부터 양쪽 친매성 분자들을 수집하는데 이용된다. 수성 용액(10)은 양쪽 친매성 분자 및 요부(5)를 임의의 순서로 덮을 수 있으며, 그러나 바람직스럽게는 양쪽 친매성 분자를 먼저 덮는다. 만약 양쪽 친매성 분자들이 먼저 덮힌다면, 양쪽 친매성 분자들은 유입부(8)와 요부(5) 사이의 유동 경로를 따라서 침착된다.
지질을 챔버(7)의 내측 표면상에 침착시키도록 임의의 방법이 이용될 수 있다. 적절한 방법들은 캐리어 용매(carrier solvent)의 증발 또는 승화, 용액으로부터의 소낭(vesicles) 또는 리포솜(liposome)의 자연적인 침착 및, 다른 표면으로부터 건조 지질의 직접적인 전달을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다. 내측 표면상에 침착된 지질을 가진 장치(1)는 드롭 코팅(drop coating), 다양한 인쇄 기술, 스핀 코팅(spin coating), 페인팅, 딥 코팅(dip coating) 및 에어로졸 적용을 포함하는 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다.
침착된 양쪽 친매성 분자들이 바람직스럽게는 건조된다. 이러한 경우에, 수성 용액(10)은 양쪽 친매성 분자들을 재수화(rehydrate)하는데 이용된다. 이것은 양쪽 친매성 분자들이 이용전에 장치(1) 안에 안정되게 저장되는 것을 허용한다. 이것은 또한 양쪽 친매성 분자들의 습윤 저장(wet storage) 필요성을 없게 한다. 양쪽 친매성 분자들의 그러한 건조 저장은 장치의 보관 수명을 향상시킨다. 고체 상태로 건조되었을 때조차도, 양쪽 친매성 분자들은 잔여 용매의 흔적량(trace amount)을 포함할 것이다. 건조된 지질들이 바람직스럽게는 50 wt% 보다 적은 용매를 포함하는 지질이고, 예를 들어, 40 wt% 보다 적은 용매, 30 wt% 보다 적은 용매, 20 wt% 보다 적은 용매, 15 wt% 보다 적은 용매, 10 wt% 보다 적은 용매, 또는 5 wt% 보다 적은 용매를 포함하는 지질이다.
가장 실제의 이용에 있어서, 멤브레인 단백질은 양쪽 친매성 분자들의 층(11) 안으로 삽입된다. 이것을 달성하는 몇가지 기술이 있다.
제 1 기술은 단순하게 수성 용액(10)이 그에 더해진 멤브레인 단백질을 가져서, 멤브레인 단백질이 시간 기간 이후에 양쪽 친매성 분자들의 층(11) 안으로 자발적으로 삽입된다. 멤브레인 단백질은 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입시키기 전에 장치(1) 밖에서 수성 용액(10)에 더해질 수 있다. 대안으로서, 멤브레인 단백질은 층(11)의 형성 이후에 더해질 수 있다.
멤브레인 단백질을 수성 용액(10)에 더하는 다른 방법은 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입하기 전에 챔버(7)의 내측 표면상에 그것을 침착시키는 것이다. 이러한 경우에, 수성 용액(10)은 그것을 도입하는 동안에 내측 표면을 덮으며, 그에 의해서 멤브레인 단백질은 수성 용액(10)에 더해지고 차후에 자발적으로 층(11)으로 삽입될 것이다. 멤브레인 단백질은, 추가의 층(4) 또는 덮개(6)의 표면을 포함하는, 챔버(7)의 임의의 하나 또는 그 이상의 내측 표면을 덮는다. 멤브레인 단백질은 (만약 침착된다면) 양쪽 친매성 분자들로서 동일하거나 또는 상이한 내측 표면상에 침착될 수 있다. 양쪽 친매성 분자들 및 멤브레인 단백질은 함께 혼합될 수 있다.
챔버(7)의 내측 표면상에 멤브레인 단백질들을 침착하는 그 어떤 방법이라도 이용될 수 있다. 적절한 방법은 드롭 코팅, 다양한 인쇄 기술, 스핀 코팅, 페인팅, 딥 코팅 및 에어로졸 적용을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다.
멤브레인 단백질이 바람직스럽게는 건조된다. 이러한 경우에, 수성 용액(10)은 멤브레인 단백질들을 재수화(rehydrate)하도록 이용된다. 고체 상태로 건조되었을 때조차도, 멤브레인 단백질은 잔여 용매의 흔적량을 통상적으로 포함할 것이다. 건조된 멤브레인이 바람직스럽게는 20 wt% 보다 적은 용매를 포함하는 멤브레인 단백질이며, 예를 들면 15 wt% 보다 적은 용매, 10 wt % 보다 적은 용매 또는 5wt% 보다 적은 용매를 포함하는 멤브레인 단백질이다.
제 2 기술은 수성 용액(10)이 그에 더해지는 멤브레인 단백질을 포함하는 소낭(vesicles)을 가짐으로써, 멤브레인 단백질이 양쪽 친매성 분자들의 층(11)을 가진 소낭들의 융합체상에 삽입되는 것이다.
제 3 기술은 국제 출원 공개 WO 2006/100484 에 개시된 기술을 이용하여, 예를 들면 한천의 단부가 있는 로드(rod)와 같은 프로브(probe)상의 층(11)에 멤브레인 단백질을 유지함으로써 멤브레인 단백질을 삽입하는 것이다. 장치가 요부들의 열을 가지는 경우에, 프로브의 이용은 상이한 층(11)들에 상이한 멤브레인 단백질들을 선택적으로 삽입하는 것을 도울 수 있다. 그러나, 이것은 프로브를 수용하는 장치(1)에 대한 개조를 필요로 한다.
지질 2 중층 안으로 삽입되는 그 어떤 멤브레인 단백질들이라도 침착될 수 있다. 멤브레인 단백질들은 자연 발생의 단백질 및/또는 인공 단백질일 수 있다. 적절한 멤브레인 단백질들은 톡신(toxins), 포린(porins) 및 관련물, 그리고 오토트랜스포터(autotransporters)와 같은 β 배럴-멤브레인 단백질(β-barrel membrane proteins) ; 이온 채널(ion channels) 및 아쿠아포린(aquaporins)과 같은 멤브레인 채널(membrane channels); 박테리아의 로돕신(bacterial rhodopsins); G-단백질 결합 수용자(G- protein coupled receptors); 및 항체(antibodies)를 포함하며, 그러나 이들에 제한된 것은 아니다. 비 구성(non-constitutive) 톡신(toxins)의 예는 스타필로코칼 류코시딘(Staphylococcal leukocidin)과 같은, 헤몰리신(hemolysin) 및 류코시딘(leukocidin)을 포함한다. 포린의 예는 안스락스 v프로텍티브 안티젠(anthrax protective antigen), 말토포린(maltoporin), OmpG, OmpA 및 OmpF 를 포함한다. 오토트랜스포터(autotransporters)의 예는 NaIP and Hia 트랜스포터를 포함한다. 이온 채널의 예는 NMDA 수용자, 스트렙토마이스 리비단(Streptomyces lividans)으로부터의 칼륨 채널(potassium channel), 큰 전도성의 박테리아의 메카노센서티브 멤브레인(the bacterial mechanosensitive membrane channel(MscL)), 작은 전도성의 박테리아 메카노센서티브 멤브레인(the bacterial mechanosensitive membrane channel(MscS)) 및 그래미시딘(gramicidin)을 포함한다. G-단백질 결합 수용자(G-protein coupled receptors)는 메타보트로픽 글루타메이트 수용자(the metabotropic glutamate receptor)를 포함한다. 멤브레인 단백질(membrane protein)도 안스락스 보호 안티젠(anthrax protective antigen)일 수 있다.
멤브레인 단백질이 바람직스럽게는 α 헤모리신(α-hemolysin) 또는 그것의 변형을 포함한다. α 헤모리신 포어(pore)는 몇개의 동일한 서브유닛(subunit)(heptameric)으로 형성된다. α 헤모리신의 하나의 서브유닛을 엔코딩(encoding)시키는 폴리뉴클레오티드 시퀀스(polynucleotide sequence)는 SEQ ID NO:1 으로 나타난다. α 헤모리신의 하나의 서브유닛의 완전한 길이의 아미노산 시퀀스는 SEQ ID NO:2 으로 나타난다. SEQ ID NO:2 의 제 1 의 26 아미노산은 신호 펩타이드(signal peptide)에 대응한다. 신호 펩타이드가 없는 α 헤모리신의 하나의 숙성된 서브유닛의 아미노산 시퀀스는 SEQ ID NO:3 으로 나타난다. SEQ ID NO:3 는 SEQ ID NO:2 에서 존재하는 26 아미노산 신호 펩타이드 대신에 위치 1 에서 메티오닌 잔여물(methionine residue)을 가진다.
변형(variant)은 헵타메릭 포어(heptameric pore)로서, 여기에서는 7 개의 서브유닛들중 하나 또는 그 이상이 아미노산 시퀀스를 가지는데, 그것은 SEQ ID NO:2 또는 3 의 아미노산 시퀀스로부터 변형된 것이며 또한 포어 활성(pore activity)을 유지하는 것이다. 변형의 α 헤모리신에 있는 서브유닛의 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7 은 SEQ ID NO:2 또는 3 으로부터 변형된 아미노산 시퀀스를 가질 수 있다. 변형 포어내에 있는 7 개 서브유닛은 통상적으로 동일하지만, 상이할 수 있다.
변형은 유기체에 의해 나타나는 자연 발생의 변형일 수 있으며, 예를 들면 스타필로코커스 박테리아(Staphylococcus bacterium)에 의해 나타난다. 변형은 재조합 기술(recombinant technology)에 의해 생성된 비 자연적 발생의 변형을 포함한다. SEQ ID NO:2 또는 3 의 아미노산 시퀀스의 전체 길이에 걸쳐서, 변형이 바람직스럽게는 아미노산 아이덴터티(identity)에 기초한 시퀀스에 적어도 50 % 로써 일치할 것이다. 보다 바람직스럽게는, 서브유닛 폴리펩타이드는 전체 시퀀스에 걸쳐서 SEQ ID NO:2 또는 3 의 아미노산 시퀀스에 대하여 아미노산 아이덴터티에 기초하여 적어도 80 %, 적어도 90 %, 적어도 95 %, 적어도 98 %, 적어도 99 % 일치한다.
SEQ ID NO:2 또는 3 의 아미노산 시퀀스에 대한 아미노산 치환물(substitution)이 만들어질 수 있으며, 예를 들어 단일의 아미노산 치환물이 만들어질 수 있거나, 2 개 또는 그 이상의 치환물이 만들어질 수 있다.
보존적 치환물은 예를 들어 다음의 표를 따라서 만들어질 수 있다. 제 1 칼럼에 있는 동일한 블록의 아미노산 및 바람직스럽게는 제 3 칼럼의 동일한 줄에 있는 아미노산은 서로 치환될 수 있다.

비 방향성
(non-aromatic)


 무극성(non-polar) G A P
I L V
극성-대전되지 않음
(polar-unchared)		 C S T M
N Q
극성-대전됨
(polar-charged)		 D E
H K R
방향성(aromatic) H F W Y
비보존적 치환물도 SEQ ID NO:2 또는 3 내의 하나 또는 그 이상의 위치들에서 만들어질 수 있으며, 여기에서 치환된 잔여물은 현저하게 상이한 화학적 특성 및/또는 물리적 크기의 아미노산으로 대체된다. 만들어질 수 있는 비보존적 치환물의 일 예는 SEQ ID NO:2 에 있는 위치 34 및 SEQ ID NO:3 에 있는 위치 9 에서 리신(lysine)을 시스테인(cysteine)(즉, K34C 또는 K9C)으로 대체하는 것이다. 만들어질 수 있는 비보존적 치환물의 다른 예는 SEQ ID NO:2 에 있는 위치 43 또는 SEQ ID NO:3 에 있는 위치 18 에서 아스파라진 잔여물(asparagine residue)을 시스테인(cysteine)(즉, N43C 또는 N17C)으로 대체하는 것이다. SEQ ID NO: 2 또는 3 에 이들 시스테인 잔여물을 포함시키는 것은 관련 위치들에서 티올 부착 포인트(thiol attachment point)를 제공한다. 유사한 변화들이 동일한 서브유닛상의 다수의 위치들 및, 모든 다른 위치들에서 이루어질 수 있다.
SEQ ID NO:2 또는 3 의 아미노산 시퀀스의 하나 또는 그 이상의 아미노산 잔여물은 택일적으로(alternatively) 또는 추가적으로 삭제될 수 있다. 아미노산 체인 길이에 걸쳐서 분포된 다수의 작은 영역들 또는 인접한 영역들로서, 잔여물의 최대 50 % 가 삭제될 수 있다.
변형은 SEQ ID NO:2 또는 3 의 단편(fragment)들로 이루어진 서브유닛을 포함할 수 있다. 그러한 단편들은 지질 2 중층으로 삽입되는 능력을 보유한다. 단편들은 적어도 100 의 아미노산 길이를 가질 수 있으며, 예를 들면 150, 200 또는 250 의 아미노산 길이일 수 있다. 그러한 단편들은 키메라 포어(chimeric pore)를 만드는데 이용될 수 있다. 단편들이 바람직스럽게는 SEQ ID NO:2 또는 3 의 β-배럴 도메인(barrel domain)을 포함한다.
변형은 SEQ ID NO:2 또는 3 의 단편들 또는 부분들을 포함하는 키메라 단백질(chimeric protein)을 포함한다. 키메라 단백질은, 각각 SEQ ID NO:2 또는 3 의 단편들(fragment) 또는 부분들(portions)을 포함하는 서브유닛으로부터 형성된다. 키메라 단백질의 β 배럴 부분은 통상적으로 SEQ ID NO:2 또는 3 의 단편들 또는 부분들에 의해서 형성된다.
하나 또는 그 이상의 아미노산 잔여물이 아미노산 시퀀스 SEQ ID NO:2 또는 3 에 택일적으로 또는 추가적으로 삽입될 수 있거나, 또는 그것의 일 단부 또는 다른 단부 또는 양쪽 단부에 택일적으로 또는 추가적으로 삽입될 수 있다. 펩타이드 시퀀스의 C 터미널 단부로 2 개 또는 그 이상의 추가적인 아미노산을 삽입하는 것은 단백질의 구조 및/또는 기능을 덜 교란하는 것 같으며, 이러한 추가가 실질적인 것일 수 있지만, 바람직스럽게는 최대 10, 20, 50, 100 또는 500 의 아미노산의 펩티드 시퀀스 또는 그 이상이 이용될 수 있다. 모노머(monomer)의 N 터미널 단부에서의 추가도 실질적일 수 있는데, 1 또는 2 또는 그 이상의 추가적인 잔여물이 추가되지만, 보다 바람직스럽게는 10, 20, 50, 500 또는 그 이상의 잔여물들이 추가된다. SEQ ID NO:3 의 아미노산 잔여물 119 와 139 사이에서, 추가적인 시퀀스들은 트랜스-멤브레인 영역내 단백질에 추가될 수도 있다. 보다 정확하게는, 추가적인 시퀀스들이 SEQ ID NO:3 의 잔여물 127 과 130 사이에 추가될 수 있고, 잔여물 128 및 129 의 제거가 뒤따른다. SEQ ID NO:2 에서는 동등한 위치들에서 추가가 이루어질 수 있다. 캐리어 단백질은 본 발명에 따른 아미노산 시퀀스에 융합될 수 있다.
당해 기술 분야의 표준적인 방법들이 상동 관계(homology)를 결정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, UWGCG 패키지는 BESTFIT 프로그램을 제공하는데, 이것은 상동 관계를 계산하는데 이용될 수 있으며, 예를 들어 디폴트 세팅에서 이용될 수 있다 (Devereus et al (1984) Nucleic Acid Research 12, p387-395). PILEUP 및 BLAST 알고리듬은 ((통상적으로 디폴트 세팅에서) 등가의 잔여물 또는 대응의 시퀀스들을 식별하는 것과 같이) 라인업 시퀀스(line up sequence) 또는 상동 관계를 계산하는데 이용될 수 있는데, 예를 들어 Altschul S. F. (1993) J Mol Evol 36:290-300; Altschul, S.F et al (1990) J Mol Biol 215:403-10 에 설명된 바와 같이 이용될 수 있다. BLAST 분석을 수행하기 위한 소프트웨어는 생물학 정보 국가 센터(National Center for Biotechnology Information)을 통해서 공중이 이용할 수 있다 (http;//www.ncbi.nlm.nih.gov/).
멤브레인 단백질에는 표식 레이블(revealing label)이 구비될 수 있다. 표식 레이블은 단백질의 검출을 허용하는 그 어떤 적절한 레이블일 수 있다. 적절한 레이블은 형광성 분자, 예를 들면 125 I, 35S 와 같은 방사성 동위 원소, 효소, 항체, 폴리누클레오티드 및, 바이오틴(biotin)과 같은 링커(linker)를 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다.
멤브레인 단백질들은 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)와 같은 유기체로부터 분리될 수 있거나, 또는 인공적으로 또는 재조합 수단에 의해 제작될 수도 있다. 예를 들어, 단백질은 체외 단백질 발현 시스템(vitro transcription translation)에 의해 합성될 수 있다. 단백질의 아미노산 시퀀스는 비자연적으로 발생된 아미노산을 포함하도록, 또는 단백질의 안정성을 증가시키도록 개질될 수 있다. 단백질들이 합성 수단에 의해 생성될 때, 그러한 아미노산은 제조중에 도입될 수 있다. 단백질은 또한 합성 또는 재조합 생성에 따라서 개질될 수 있다.
단백질은 D-아미노산을 이용하여 제조될 수 있다. 그러한 경우에 아미노산은 C 내지 N 방향에서 역의 시퀀스로 연결될 것이다. 이것은 그러한 단백질을 제조하는데 있어서 당해 기술 분야에서 통상적인 것이다.
다수의 곁 사슬(side chain) 개질이 당해 기술 분야에 공지되어 있으며, 멤브레인 단백질들의 곁사슬에 대하여 이루어질 수 있다. 그러한 개질은 예를 들면 알데하이드와의 반응에 의한 환원성 알킬화 반응에 뒤이은 NaBH4 와의 환원, 메틸아세티미데이트(methylacetimidate)와의 아미디네이션(amidination) 또는 무수 아세트산과의 아실화 반응(acylation)에 의한 아미노산의 개질을 포함한다.
재조합 멤브레인 단백질은 당해 기술 분야에 공지된 표준 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 단백질을 엔코딩하는 핵산은 당해 기술 분야의 표준적인 기술을 이용하여 박테리아 숙주 셀(cell)내에서 합성된다. 단백질은 재조합 합성 벡터(vector)로부터 폴리펩티드의 현장 합성에 의해 셀 안으로 도입될 수 있다.
따라서 장치(1)는 광범위한 적용예들에 대하여 이용될 수 있다. 통상적으로 멤브레인 단백질은 층(11) 안에 삽입된다. 요부(5)내의 전극(21)과 챔버(7)내의 추가의 전극(24) 사이에서 전개된, 통상적으로 전류 신호인, 전기 신호는 전기 회로(26)를 이용하여 모니터된다. 전기 신호를 모니터하는 동안, 종종 전압이 전극(21,24)들 사이에 인가된다. 전기 신호의 형태 및, 특히 그 변화는, 층(11)에 관한 정보 및 그 안에 삽입된 그 어떤 멤브레인 단백질에 관한 정보라도 제공한다.
일부 비제한적인 사용예들이 이제 설명될 것이다. 하나의 사용예는 단일 채널 기록에 의한 체외 조사이다. 중요한 상업적인 이용예는 물질의 범위 존재를 검출하는 바이오센서로서이다. 장치(1)는 애널레이트 분자 또는 다른 자극의 존재를 나타내는 전류 흐름의 변화를 검출하는 것에 의한 확률론적 감지를 이용하여, 삽입된 멤브레인 단백질과 바인딩(binding)된 애널레이트 분자 또는 다른 자극을 검출하도록 이용될 수 있다. 마찬가지로, 장치(1)는 포어 또는 채널이 삽입될 때 전류 흐름의 변화를 검출함으로써, 샘플내의 채널 또는 멤브레인 포어들의 존재 또는 부존재를 검출하도록 이용될 수 있다. 지질 2중층은 다른 목적의 범위를 위해서 이용될 수 있는데, 예를 들어 존재하는 것으로 알려진 분자들의 특성을 연구하거나 (예를 들어 DNA 시퀀스 작용 또는 약품 검색), 또는 반응을 위한 성분의 분리를 위해서 이용될 수 있다.
전극(21)을 덮는 사전 처리 코팅(30)의 문제를 회피하거나 또는 감소시키기 위한 일부 기술들이 이제 설명될 것이다.
제 1 기술은 사전 처리 코팅(30)의 적용 이후에 요부(5)에 있는 전극(21)을 덮는 과도한 양의 소수성 유체를 감소시키기에 충분한 전압을 요부(5)에 있는 전극(21) 및 챔버(7)에 있는 추가의 전극(24)에 걸쳐 인가하는 것이다. 이것은 전기 습윤(electrowetting)에 유사한 효과를 발생시킨다.
이러한 기술은 도 10a 내지 도 10c 에 도시되어 있다. 처음에, 도 10a 에 도시된 바와 같이, 사전 처리 코팅(30)이 전극(21)을 덮는 곳에 사전 처리 코팅(30)이 적용된다. 다음에, 도 10b 에 도시된 바와 같이, 수성 용액(10)이 요부(5) 안으로 유동하도록 수성 용액(10)은 동체(2)를 가로질러 유동하여 요부(5)를 덮는다. 다음에 도 10c 에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되어 전극(21)을 덮는 사전 처리 코팅(30)을 제거한다. 이러한 전압은 요부(5)를 가로질러 형성된 양쪽 친매성 분자들의 그 어떤 층이라도 파열시킬 것이다. 따라서, 다음에, 도 10d 에 도시된 바와 같이, 수성 용액(10)이 챔버(7) 밖으로 유동하여 요부(5)를 덮지 않게 된다. 통상적으로 수성 용액(10)의 양은 요부(5) 안에 남을 것이다. 마지막으로 도 10e 에 도시된 바와 같이, 양쪽 친매성 분자들이 추가된 수성 용액(10)은 동체(2)를 가로질러 유동하여 요부(5)를 다시 덮어서 양쪽 친매성 분자들의 층(11)이 형성된다.
이것은 동일한 수성 용액(10)을 챔버(7)의 안과 밖으로 유동시킴으로써 가장 간단하게 수행된다. 그러나, 원칙적으로, 요부(5)를 다시 덮도록 챔버(7) 안으로 유동한(도 10e) 수성 용액(10)은, 전압을 인가하기 전에 처음으로 요부(5)를 다시 덮도록 챔버(7)안으로 유동한(도 10b) 수성 용액(10)과는 상이할 수 있다. 마찬가지로, 전압을 인가하기 전에 처음으로 요부(5)를 덮도록 챔버(7) 안으로 유동한 수성 용액(10)에 추가된 양쪽 친매성 분자들이 없을 수 있다.
제 2 기술은 요부(5)의 내측 표면의 내측 부분을 친수성으로 만드는 것이다. 이것은 도 11 에 도시된 바와 같이 2 개의 (또는 전체적으로 더 많은) 추가의 층(4a, 4b)을 가진 동체(2)를 만들고, 그것의 가장 안쪽의 추가의 층(4a)(또는 층들)을 친수성 물질로 형성함으로써 달성될 수 있다. 통상적으로, 그러나 비제한적으로, 가장 내측의 추가의 층(4a)은 2㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
가장 외측의 추가의 층(4b)(또는 층들)은 소수성 물질로 형성되고, 결과적으로 (a)요부 둘레의 동체(2)의 가장 외측 표면 및 (b)요부(5)의 테두리로부터 연장된 요부(5)의 내측 표면의 외측 부분은 소수성이다. 이것은 사전 처리 코팅의 펼침을 돕는다. 친수성 물질로 형성된 내측의 추가의 층(4a)이 없을지라도, 동체(2)의 이들 표면들의 특성은 소망스러운 것이다. 통상적으로, 그러나 비제한적으로, 최외측의 추가의 층(4b)은 1㎛, 3㎛, 5㎛, 10㎛, 20㎛ 또는 30㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
제 3 기술은, 수성 용액(10)으로부터 전극(2)으로의 이온 전도를 허용하면서, 적용된 사전 처리 코팅(30)을 배척하는 전극(21)상의 친수성 표면을 제공하는 것이다. 이것은 보호 물질을 전극(21)상에 침착시킴으로써 달성될 수 있다. 보호 물질의 범위가 이용될 수 있다. 예를 들어 폴리피롤/폴리시트렌 술폰산염과 같은 도전성 폴리머가 이용될 수 있으며, 이것은 이후에 설명될 것이다. 티올-PEG(thiol-PEG)와 같은, 공유 결합된 종들이 가능하다.
위에 설명된 바와 같은 장치(1)는, 특히 지질 2 중층인 층(11)의 형성 및, 특히 α-헤모리신인 멤브레인 단백질의 삽입을 나타내도록 실험적으로 만들어지고 이용되었다. 다음의 과정은 장치(1)의 제조 이후에 뒤따르게 되었다.
(1) 사전 처리 코팅(30)을 동체(2)에 적용함.
(2) 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입하여 요부(5)를 덮음.
(3) 전극(21)을 전기 습윤시킴.
(4) 수성 용액(10)을 제거하여 요부(5)를 덮지 않게 하고 수성 용액(10)을 챔버(7) 안으로 도입하여 요부(5)를 덮고 층(11)을 형성함.
(5) α-헤모리신을 자유롭게 수성 용액(10)으로 더하고 층(11) 안으로의 삽입을 모니터함.
단계(1)에서, 사전 처리 코팅(30)은 펜테인(pentane)내에 용해된 헥사데케인(hexadecane)이었다. 사전 처리 코팅(30)의 양 및 체적은 층(11)의 형성을 위한 최적의 조건들을 얻도록 각각의 시험에 대하여 변화되었다. 불충분한 사전 처리 코팅(30)은 층(11)의 형성을 억제하는 반면에, 과도한 사전 처리 코팅(30)은 요부의 막힘을 야기하였다. 그러나 규칙적인(routine) 양의 변화는 최적화를 허용하였다.
양쪽 친매성 분자들은 지질이고, 특히 1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phophocoline 이었다. 지질은 펜테인내에서 용해되었고 덮개(6)의 표면상으로 건조되어서 덮개(6)를 동체(2)의 상부에 부착시키기 전에 챔버(7)의 내측 표면을 한정하였다. 단계(2)에서, 수성 용액(10)은 지질을 집적시켰다.
단계(3)는 전극(21,24)에 걸쳐 큰 전위를 적용함으로써 수행되었다. 이것은 전극(21)으로부터 과도한 사전 처리 코팅(30)을 제거하였다. 매번의 경우에서 필요한 것은 아닐지라도, 이 단계에서 수행되었을 때 층(11)의 형성을 위한 요부(5)를 조정하는데 도움이 되었고 차후의 전기 신호 측정에 도움이 되었다.
전극(21,24)에 걸쳐 전개된 전기 신호를 모티터함으로써, 단계(4) 및 단계(5)에서, 층(11)의 형성 및 멤브레인 단백질의 삽입이 관찰되었다.
폴리머 기판(3)으로의 라미네이션에 의해 형성된 상기 유형의 장치(1)에 대하여 과정이 성공적으로 수행되었다. 층(11)의 형성 및 멤브레인 단백질의 삽입은 신호 품질 및 반복성의 정도에도 불구하고, 상기 설명된 모든 제조상의 변수를 이용하여 관찰되었다.
통상적인 장치(1)에 대한 하나의 예가 설명되는데, 여기에서 제 1 도전층(20)은 은 포일 스트립(silver foil strip)( 25㎛ 두께, Goodfellow)에 의해 형성되었는데, 이것은 추가의 층(4)을 형성하는 15㎛ 두께의 라미네이팅 필름(Magicard)를 이용하여 기판(3)상으로 열적으로 라미네이션된 것이다. 100 ㎛ 직경의 원형 요부(5)는 엑시머 레이저를 이용하여 추가의 층(4)에 형성되어, 직경 100㎛의 원형 은 전극(21)을 노출시킨다. 노출된 은이 이전에 설명된 바와 같이 전기화학적으로 염화물 처리되었다. 제 2 도전층(23)은 동체(2)의 상부측에 인쇄된 스크린 인쇄 은/염화은 잉크였다.
펜테인 안의 1% 헥사데케인의 0.5㎕ +0.6mg/ml DphPC 를 포함하는 사전 처리 코팅(30)은 다음에 동체(2)에 적용되고 실내 온도에서 건조되었다.
덮개(6)는 250㎛ 두께를 가진 1 mm 두께의 실리콘 고무 동체를 포함하였다. 지질(펜테인 안의 10mg/ml DphPC 의 4㎕)이 덮개(6)의 내측에 적용되었고 동체(2)를 자체 접착제로 부착하기 전에 실내 온도에서 건조되는 것이 허용되었다.
통상적인 성공적 시험은 다음과 같이 진행된다.
건조 접촉부(22,25)는 페러데이 케이지 안에 감싸인 전기 회로(26)에 부착되었고 20mV 50 Hz 의 삼각 전위 파형이 적용되었다. 도 15 는 적용된 파형 및 예상된 캐패시턴스 응답을 나타내는 결과적인 전류 신호이다.
수성 용액(10)의 추가는 전극들 사이의 "개방 회로" 연결을 만들어서, 적용된 전위 파형에 대한 전류 응답이 크게 되어, 통상적으로 전류 증폭기를 포화시킨다. 전형적인 자취는 도 16 에 도시되어 있으며, 20 mV 전위에 대한 20,000 pA 보다 큰 전류 응답을 포함한다. 이것은 1 MΩ 보다 작은 저항에 해당되는데, 이것은 2 중층 형성 및 포어 전류(pore current) 측정과 관련하여 사용되기에 충분히 작다.
전극(21)이 초기에 수성 용액(10)과의 적절한 전기적 연결을 형성하지 않는 경우에, 1V DC 전위의 인가는 이용 가능한 활성 전극 영역에서 증가되도록 이용될 수 있다. 이것은 도 17 에 도시되어 있으며, 여기에서 전극은 부분적인 활성으로 시작되고 전위 인가 약 4 초 이후에 완전히 활성화된다.
수성 용액(1)과 전극(21) 사이의 개방 회로 연결 다음에, 수성 용액(10)은 챔버(7)로부터 제거되고 재도입된다. 재도입시에, 챔버(7)의 내측 표면으로부터 집적된 지질의 층(11)은 요부(5)를 가로질러 형성된다. 그러한 형성은 예를 들어 도 18 에 도시된 바와 같이, 500 pA 바로 아래까지의 용량성 구형파(squarewave) 전류 응답의 증가에 의해 관찰된다. 이러한 값은 100 ㎛ 정도 직경의 원형 지질 2 중층 에 대하여 예상되는 캐패시턴스와 일관성이 있으며, 상이한 기하 형상에 대하여 예측 가능하게 변화된다.
수성 용액(10)에 α헤모리신을 차후에 더하는 것은 100 mV 의 인가 전위하의 포어 삽입(pore insertion)에 전형적인 전류 응답을 발생시킨다. 예를 들어, 도 19 는 수성 용액(10)에 사이클로덱스트린(cyclodextrin)이 존재하는 전형적인 예이며, 전류가 포어를 통하는 것을 확인하는 바인딩 이벤트(binding event)가 있는 예상 전류 응답을 나타낸다.
비록 상기의 예가 열적으로 라미네이트된 장치(1)에 대한 데이터를 도시할지라도, 다른 조사된 시스템은 성공적인 층(11)의 형성 및 포어 삽입을 발생시켰다. 예를 들어, 이것은 추가의 층(11)의 압력 감지 접착제 결합을 이용한 라미네이션에 의해 형성된 장치(1)에 대하여 성공적인 것으로 나타났다. 그러나, 접착제 층은 전극(21)에 걸친 접착제의 펼침 및 결과적인 면 비율(aspect ratio)과 관련하여 요부(5)의 형성을 복잡하게 하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 문제는 전극(21)을 "활성화"시키는 전기 스파크에 의해서 극복되었다.
도 20 및 도 21 에 도시된 바와 같이, CO2 레이저 및 엑시머 레이저에 의해 각각 형성된 요부들로부터의 결과를 비교함으로써 요부(5)의 품질에 관한 충격은 명백하다. 양쪽의 경우에 층(11)의 형성 및 포어 삽입은 성공적이고 응답이 명백하지만, 엑시머 레이저를 이용하여 더욱 재생 가능한 통공들이 만들어졌다. CO2 레이저에 의해 형성된 요부(5)는 노이즈가 더 많은 신호와 함께 상대적으로 누출되기 쉬운 층(11)을 형성하는 경향이 있으며, 막히기 쉽다. 엑시머 레이저로 형성된 요부(5)들은 우수한 포어 신호와 함께 잘 시일된 층(11)을 만든다.
고해상도 인쇄 회로 기판 제조를 이용하여 위에 설명된 바와 같이 형성된 장치(1)에서 층(11)의 형성 및 포어의 삽입이 유사하게 관찰되었다. 이러한 경우에, 장치(1)가 형성되려면, 인쇄 회로 기판 제조에서 통상적으로 이용된 FR4 기판상에서 구리 포일을 에칭함으로써 형성되었다. 인쇄 회로 기판은 다음에 Ronascreen SPSRTM 포토이미지 솔더 마스크를 가지고 25㎛ 의 깊이로 스크린 인쇄되었고, Orbotech Paragon 9000 레이저 다이렉트 이미지 기계에서 UV 광에 노출되었으며 KaCO3 용액으로 현상되어 전극(21)에 걸쳐 100 ㎛ 의 원형 통공을 만들었다.
포토리소그래피를 이용하여 위에 설명된 바와 같이 형성된 장치(1)에서 층(11)의 형성 및 포어 삽입이 유사하게 관찰되었다. 이러한 경우에, 장치(1)를 형성하려면, 클린룸 설비를 이용하여 기판(3)으로 증기 증착된 금(gold)에 의해서 제 1 도전층(20)이 형성되었고, 두께 12.5㎛ 의 SU8 포토레지스트의 추가의 층(4)이 상부에 스핀 코팅되었다. 포토레지스트를 마스크와 함께 UV 노출하여 경화(curing)시키고 차후에 경화되지 않은 포토레지스트를 제거함으로써 요부(5)가 형성되었다. 요부(5)는 100 ㎛ 의 직경을 가져서, 직경 100 ㎛ 의 전극(21)을 노출시켰다. 포토레지스트를 경화(setting)시키도록 베이킹한 이후에, 웨이퍼는 각각 단일의 요부(5)를 가진 분리 기판을 형성하도록 다이싱(dicing)된다. 전극(21)은 은으로 전기 도금되고 다음에 이전에 설명된 바와 같이 전기 화학적으로 염화물 처리된다. 제 2 전극(24)은 동체(2)의 상부측에 인쇄된 은/염화은 잉크로 스크린 인쇄되었다.
펜테인 안에 0.75 % 의 헥사데케인 0.5㎕ 을 포함하는 사전 처리 용액(30)은 다음에 동체(2)에 적용되었고, 실내 온도에서 건조되었다.
덮개(6)는 250 ㎛ 두께 Mylar 지질을 가진 1 mm 두께 실리콘 고무 동체를 포함하였다. 지질(펜테인 안의 10 mg/ml DphPC 의 4㎕)이 덮개(6)의 내측에 적용되었고 자체 접착제로 동체(2)에 부착되기 전에 실내 온도에서 건조되는 것이 허용되었다.
위에서 설명된 바와 같이 테스트가 수행되었고 성공적인 층(11)의 형성 및 포어 삽입이 관찰되었다. 예를 들어, 도 22 는 와일드 타입(wild type)의 α헤모리신 포어와의 사이클로덱스트린 바인딩 이벤트를 나타내는 전형적인 전류 자취를 나타낸다.
그 결과는 전체적으로 층(11)의 형성 방법이 용이하게 수행될 수 있는 것을 나타낸다. 특히 층(11)의 형성은 넓은 범위의 장치(1)의 물질, 요부(5)의 치수(폭 및 깊이) 및, 제조 방법을 가지고 달성된다. 성공률의 일부 변이가 명백하지만, 일반적으로 상이한 장치(1)의 일상적인 시험에 의해 최적화가 이루어질 수 있다. 특히 층(11)의 형성은 요부(5)의 폭에 과도하게 의존하지 않는다. 5 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 폭에 걸쳐 형성이 나타나며, 형성의 용이성에 관해서 최대 200 ㎛, 500㎛ 또는 그 이상의 넓은 폭에서 형성이 가능할 것으로 예상된다. 또한 층(11)의 형성의 용이성에 관하여, 요부(5)의 형상 변화는 수용될 수 있을 것으로 예상된다.
이제 요부(5)의 어레이(array)로서 통상적으로 지칭되는 복수의 요부(5)들을 포함하는 장치(1)에 대한 개질이 설명될 것이다. 단일 장치(1)에서 요부(5)의 어레를 가로질러 층(11)의 어레이를 용이하게 형성하는 능력은 특히 본 발명의 장점이다. 지질 2중층의 전통적인 형성에 대조적으로, 장치(1)는 단일 챔버(7)를 가지지만, 테스트하는 동안 원래 위치에서 층(11)을 만들고 층(11) 아래에서 요부(5) 안에 전해질 저장부를 포착하여, 층(11) 안으로 삽입된 단백질 포어를 통과하는 전류의 연속적이고 안정된 측정을 허용한다. 더욱이 형성된 층(11)은 고품질을 가지며 요부(5)의 영역에 국부화되어, 멤브레인 단백질 포어를 이용하는 고성능 전류 측정에 이상적이다. 이러한 장점은 층(11)들의 어레이를 형성하는 장치(1)에서 확대되는데, 왜냐하면 감도를 증가시키도록 전류 신호를 조합하거나, 또는 각각의 층(11)을 가로질러 독립적인 측정을 수행하도록 전류 신호를 분리되게 모니터함으로써, 모든 층(11)들을 가로질러 측정이 병렬로 이루어지는 것을 허용하기 때문이다.
요부(5)의 어레이를 가진 장치들이 시험되었고 층(11)의 어레이의 성공적인 형성을 나타냄으로써, 시험 샘플로부터의 전류 신호를 병렬로 기록하는, 밀접하게 팩킹된 개별 어드레스 가능 층들의 축소형 어레이의 생산 가능성을 나타내었다.
실질적으로 요부(5)들의 어레이를 가지는 장치(1)는 위에서 설명된 제조 기술을 이용하지만 대신에 복수개의 요부(5)들을 형성함으로써 간단하게 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 제 1 도전층(20)은 각각의 요부(5)와 관련하여 분리된 전극(21), 접촉부(22) 및 중간 도전 트랙(27)을 형성하도록 분할된다. 장치(1)는 모든 요부(5)들에 공통적인 단일의 전극(24)을 가진 단일 챔버(7)를 가진다.
도 23 내지 도 25 는 추가의 층(4)에 4 개, 9 개 및 128 개의 요부(5)들을 각각 제공함으로써 장치(1)가 개질된 제 1 내지 제 3 디자인을 도시한다. 제 1 내지 제 3 의 디자인들 각각에서, 제 1 도전층(20)은 기판(3)의 평면도인 도 26 내지 도 28 에 각각 도시된 바와 같이 분할된다. 제 1 도전층(20)은, 각각의 요부(5)들과 관련하여, 요부(5) 아래의 전극(21); 외부 회로(26)의 연결을 위해 노출된 접촉부(22) 및 전극(21)과 접촉부(22) 사이의 트랙(27)을 제공한다. 따라서 각각의 전극(21), 관련 트랙(27) 및 접촉부(22)는 서로로부터 전기 절연되어, 각각의 요부(5)로부터의 전류 신호의 분리 측정을 허용한다.
장치(1)의 제조는 실리콘 웨이퍼를 이용하는 포토리소그래피 또는 폴리머 필름의 라미네이션을 이용하여 위에서 설명된 기술로 수행될 수 있다.
복수개의 요부(5)들을 가지는 장치(1)가 제조되었으며, 특히 지질의 2 중층인 층(11)의 형성 및, 특히 α 헤모리신인 멤브레인 단백질의 삽입을 나타내도록 실험적으로 이용되었다. 층(11)의 형성 및 멤브레인 단백질 삽입이 복수개의 요부(5)들에서 관찰되었다는 점을 제외하고, 단일의 요부(5)를 가진 장치(1)에 대하여 위에서 설명된 것과 같이 실험 과정이 이루어졌다. 일부의 예는 다음과 같다.
4 개의 요부(5)들을 가지는 제 1 디자인의 장치는 폴리머 기판(3)으로 라미네이션하는 위에 설명된 기술에 의해 제조되었다. 제 1 도전층(20)은 폴리에스터 시트 기판(3)상에 증기 증착된 은(silver)이었다. 추가의 층(4)은 상부에 열적으로 라미네이션된 15㎛ 두께의 라미네이션 필름이었다. 100 ㎛ 직경의 4 개의 요부(5)는 엑시머 레이저에 의해 300 ㎛ 의 피치로 형성되었다.
각각의 요부(5)로부터 동시에 병렬의 기록을 위하여, 다중의 Axon 전류 증폭기 장치들이 작동되었으며, 챔버(7)내의 단일 은/염화은 전극(24)이 모든 채널들에 공통적인 접지 전극으로서 구비되었다. 복수개의 요부(5)들에서의 멤브레인 단백질의 삽입 및 층(11)들의 형성은 성공적으로 병렬로 기록되었다. 때로는 층(11)이 하나 또는 그 이상의 요부(5)에서 형성되는데 실패했지만, 이것은 종종 각각의 요부(5)에서 발생되었다. 예를 들어, 도 29 에는 통상적인 전류의 자취가 도시되어 있는데, 이것은 4 개 층(11)들의 동시 형성을 나타내며, 그 각각은 사이클로덱스트린 바인딩 이벤트와 함께, 하나 또는 그 이상의 α 헤모리신 포어들의 삽입이 이루어진다. 특히 신호들 사이에 크로스-토크(cross-talk)가 존재하지 않는다. 이것은 층(11)들이, 개별적으로 어드레스되고 공통의 제 2 전극(24)을 이용하는 동안, 독립적으로 작동되고 의미있는 측정을 발생시킬 수 있다는 점을 확인시킨다.
9 개의 요부(5)들을 가진 제 2 디자인의 장치는 실리콘 웨이퍼 기판(2)을 이용하여 상기 설명된 포토리소그래피 기술에 의해 제조되었다. 추가의 층(4)은 5㎛ 두께의 SU8 포토레지스트였다. 9 개의 원형 요부(5)들이 포토리소그래피에 의해 300 ㎛ 의 피치에서 형성되었다. 이러한 경우에, 요부(9)들은 상이한 직경들을 가졌으며, 특히 5 ㎛, 10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40㎛, 50 ㎛ 및 100 ㎛ 를 가졌다. 기판(3)은 분리된 트랙들이 각각의 접촉부(22,25)에 연결되는 것과 함께 인쇄 회로 기판에 접합되었다. 에폭시가 접촉부(22,25)를 가로질러 보호를 위해 더해졌다.
인가된 전위를 제어하고 전류 응답을 병렬로 기록하기 위하여, 다중 채널의 전기 회로(26)가 대응 소프트웨어와 함께 만들어졌다. 수성 용액(10)의 반복 적용 및 제거를 유체 공학적으로 제어하도록, 테스트는 시린지 펌프(syringe pump)를 이용하여 컴퓨터 자동화되었다.
복수개의 요부(5)들에서 층(11)들의 형성 및 멤브레인 단백질의 삽입은 병렬로 성공적으로 기록되었다. 비록 때때로 하나 또는 그 이상의 요부(5)들에서 층(11)이 형성되는 것이 실패되었을지라도, 종종 그것은 각각의 요부(5)에 발생되었다. 예를 들어, 금 전극으로 구성되고 용액내에 산화 환원 쌍이 없이 작동되는 요부(5)에 대한 전형적인 전류의 자취는 도 30 에 도시되어 있는데, 이것은 8 개 층(11)들의 동시 형성을 나타내며, 층 각각에는 사이클로덱스트린 바인딩 이벤트와 함께 하나 또는 2 개의 α헤모리신 포어들이 삽입된다. 다시, 크로스토크는 없으며, 이는 층(11)들이 독립적으로 작동되고 의미 있는 측정을 병렬로 발생시킬 수 있다는 것을 확인시킨다.
또한 장치(1)는 5㎛ 내지 100 ㎛ 범위에 있는 각 직경의 요부(5)를 가로질러 층(11)의 성공적인 형성을 나타낸다. 따라서, 장치(1)는 요부(5) 직경의 역할 및 적용된 사전 처리 코팅의 양을 조사하도록 이용되었는데, 이는 3 가지 상이한 사전 처리 코팅(30)의 농도, 즉, 펜테인 내의 0.5 %, 1.0 % 및 2.0 % 헥사데케인을 가지고 층(5)을 형성하는데 있어서의 백분율로서의 성공률을 실험적으로 시험함으로써 이루어졌다. 그 결과는, 너무 적은 사전 처리 코팅(30)의 경우에, 요부(5)의 직경들의 범위에 걸쳐서 층(11)을 형성하는 것은 불가능하다는 것이었다. 더욱이 너무 많은 사전 처리 코팅(30)의 경우에, 전극(21)을 습윤시키는 것이 불가능하고 층(11)의 형성이 관찰될 수 없다는 것이다. 특정의 구성에 있어서, 층(11)의 형성 수율은 15㎛ 내지 100 ㎛ 의 직경 범위에 대하여 60 % 보다 컸다. 층의 형성에 영향을 미치는 인자들은, 이러한 실험을 통해서 인자들중 일부가 조사된 것으로서, 사전 처리 코팅(30), 요부(5)의 직경, 요부(5)의 깊이, 요부(5)의 면 비율(aspect ratio), 요부(5)의 표면 특성, 요부 둘레 표면의 표면 특성, 챔버(7)내 유체 유동, 층 형성에 이용된 양쪽 친매성 분자들 및, 요부(5) 안의 전극(21)의 물리적 전기적 특성들을 포함하며, 그러나 이들에 제한되는 것은 아니다. 차후의 실험은 도 28 의 장치에서 각각의 요부 직경이 100㎛ 인 128 개의 요부를 이용하여, 삽입된 멤브레인 채널의 확률론적 바인딩 신호에 의해 검증된 것으로서, 70 % 보다 큰 층(11)의 형성 수율을 나타내었다.
위에서 설명된 장치(1)에서, 전극(21)으로부터 접촉부(22)로의 도전성 트랙(27)들은 추가의 층 아래에 있는 기판(3)의 표면상에 형성된다. 이것은 도전성 트랙(27)에 대한 평탄 이탈 루트(planar escape route)로서 지칭될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 분리된 도전성 트랙(27)들은, 노이즈 및 대역폭 감소에 기인하는 신호 저하를 최소화시키면서, 회로(26)에 있는 전용의 저 노이즈, 고 입력 임피던스 피코미터(picoammeter)에 각각의 전극(21)이 개별적으로 연결되는 것을 허용한다. 그러한 평탄 도전성 트랙(27)들은 트랙(27)과 수성 용액(10) 사이에 두꺼운 층 및 적은 수의 요부(5)들을 가지는 장치(1)에 대하여 이상적이다.
그러나, 높은 감도가 필요한 경우에 이용되기 위하여, 전극(21)과 증폭기 회로 사이의 전기적인 연결은 낮은 기생 캐패시턴스 및 주위에 대한 낮은 누출을 가지는 것이 소망스럽다. 기생 캐패시턴스는 노이즈를 야기하며, 따라서 신호 저하 및 대역폭 감소를 야기한다. 누출도 노이즈를 증가시키고, 또한 오프셋 전류(offset current)를 도입시킨다. 장치(1)에서, 도전성 트랙(27)은 어느 정도의 기생 캐패시턴스 및 누출을 트랙(27)들 사이에서 그리고 트랙과 수성 용액(10) 사이에서 겪는다. 어레이 안의 요부들의 수가 증가하면, 이탈하려는 전기 연결의 수가 증가되고, 평탄한 이탈 루트(planar escape route)와 함께, 도전성 트랙(27)들의 밀도가 너무 많은 기생 캐패시턴스 및/또는 트랙들 사이의 누출을 발생시키는 실제적인 한계에 도달된다. 더욱이, 층(4)의 두께가 감소되면 트랙(27)들과 수성 용액(10) 사이의 누출 및/또는 캐패시턴스가 증가된다.
일예로서, 0.8μF/cm2의 단위 면적당 캐패시턴스에 대한 통상적인 값을 가진 용량성 요소로서 지질 2 중층을 모델링함으로써 통상적인 수치가 얻어질 수 있다. 트랙(27)과 수성 용액(10) 사이의 기생 캐패시턴스는 트랙(27)의 영역이 층을 통하여 수성 용액에 노출되면서 용량성 요소로서 있는 그대로 모델링될 수 있다. 트랙(27)에 대한 통상적인 값은 50㎛ 의 넓이로서, 2 mm 가 노출되며 층의 상대 유전율(유전 상수)은 대략 3 일 수 있다. 100 ㎛ 직경의 2 중층 및 20 ㎛ 깊이의 요부에 대하여 캐패시턴스는 63pF 이고 트랙-용액 기생 캐패시턴스는 0.13pF 이다. 그러나 5㎛ 직경 및 1㎛ 깊이의 작은 2 중층으로 계산하면 캐패시턴스는 0.16pF 이고 기생 캐패시턴스는 0.53 pF 이다. 보다 작은 2 중층 및 보다 얇은 층들에 대해서는 기생 캐패시턴스가 우위에 있게 된다.
이러한 문제를 감소시키도록, 도 31 에 도시된 변형은 도전성 트랙(27)을 도전성 경로(28)로 대체하는데, 이것은 전극(21)으로부터 동체(2) 반대측의 접촉부(29)로 동체(2)를 통해 연장된다. 특히, 도전성 경로(28)는 기판(3)을 통해 연장된다. 이러한 기판(3)은 평탄한 도전성 경로(27)들 사이에서 가능한 것보다 도전성 경로(28) 사이에서 더 두꺼운 유전체를 제공하므로, 훨씬 낮은 기생 캐패시턴스가 얻어진다. 또한, 기판(3)의 유전 특성 및 두께 때문에 누출이 적다. 결국, 도전성 경로(28)의 이용은, 기생 캐패시턴스 및/또는 누출에 의해 부과되는 실제적인 한계에 도달하기 전에 동체(2) 안에 수용될 수 있는 요부(5)들의 수를 효과적으로 증가시킨다. 이러한 형태의 상호 연결은 낮은 캐패시턴스의 다층 기판(61)에 부착될 수 있는데, 이것은 층들의 수 및 물질의 낮은 유전 상수 때문에 훨씬 많은 수의 전기적 이탈 경로를 허용한다. 더욱이, 솔더 범프 기술(solder bump technology; "플립 칩(flip chip)" 기술)의 이용 및 적절한 커넥터는, 기판(61)이 배제된 도 31 의 장치(1)가 저비용의 소모성 부분으로서 만들어지는 것을 허용한다.
도전성 경로(28)는 공지된 관통-웨이퍼(through-wafer) 상호 연결 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 도전성 경로를 형성하도록 적용될 수 있는 관통 웨이퍼 상호 연결의 유형은 제한 없이 다음과 같은 것을 포함한다:
- 실리콘의 기판(3)상에서, 관통 웨이퍼 상호 연결은 실리콘 웨이퍼를 통해 관통공(via)을 만들고, 관통공의 내부 표면을 격리시키고 관통공을 도전성 물질로 채움으로써 형성되거나, 또는 대안으로서 도전성 경로(28)는 실리콘 기판을 통한 실린더형 관통공의 형태로 반도체 PN 접합을 만들어서 형성된다;
- 유리의 기판(3) 상에서, 관통 웨이퍼 상호 연결은, 레이저 드릴 작용, 습식 에칭 및, 관통공을 금속 또는 도핑된 반도체 물질로 충전시키는 것을 포함하는 방법에 의해 형성된다;
- 폴리머로 만든 기판(3)상에서, 관통 웨이퍼 상호 연결은 레이저 드릴 작용, 레이저 절제, 스크린 인쇄 도전체 및 공지된 인쇄 회로 기판 기술을 포함하는 방법에 의해 형성된다.
동체(2)에서 전극(21)으로부터 반대측은 건조하므로, 전기 회로(26)들에 대한 연결을 만들도록 전기 지점 접촉 어레이가 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 31 은 솔더 범프(solder bump) 연결의 이용을 나타낸다. 특히, 개별의 솔더 범프(60)들이 각각의 접촉부(29)상에 침착되며, 개별의 솔더 범프상에 회로 요소(61)가 장착됨으로써 솔더 범프(60)들은 회로 요소(61)상의 트랙(62)과 전기적인 접촉을 만든다.
회로 요소(61)는 예를 들어 도 13 에 도시된 바와 같은 인쇄 회로 기판일 수 있다.
대안으로서, 회로 요소(61)는 집적회로 칩 또는 라미네이트(laminate)일 수 있으며, 예를 들어 저온 경화 세라믹 팩키지이다. 그러한 집적 회로 칩 또는 라미네이트는 연결부가 펼쳐지게 하여, 집적 회로 칩 또는 라미네이트의 반대 측상에서 추가의 솔더 범프 어레이에 대하여 더 큰 피치로서 연결되게 한다. 그러한 예는 도 32 에 도시되어 있는데, 여기에서는 회로 요소(61)가 집척 회로 칩 또는 라미네이트로서, 이것은 동체(2)상에 침착된 솔더 범프(60)로부터 큰 피치로 배열된 추가의 솔더 범프(63)로의 연결을 제공하고, 추가의 회로 요소(64), 예를 들어 인쇄 회로 기판으로 연결되도록 이용된다. 집적 회로 칩 또는 라미네이트인 회로 요소(61)는 다중층 포맷(multi-layer format)으로서 연결부를 옆으로 이탈시키도록 이용될 수 있다.
실리콘과 같은 반도체 재료의 기판(3)의 경우에, 도전성 경로(28)를 만들도록 적용될 수 있는 관통 웨이퍼 상호 연결의 2 가지 유형은 금속-절연부-반도체(Metal-Insulator-Semiconductor (MIS)) 및 PN 접합 유형이다. MIS 에서, 구멍은 심저 반응 이온 에칭(Deep Reactive Ion Etching (DRIE)) 과정에 의해 실리콘 칩을 통해 드릴 가공되고, 그러한 구멍은 절연체로 코팅되고 금속으로 채워져서 도전성 경로(28)를 형성한다. 관통 웨이퍼 상호 연결의 PN 접합은 실리콘 칩을 통한 실린더형 관통공으로 형성된 반도체 접합부이다. 관통 웨이퍼 상호 연결의 각각의 유형은 0.3 mm 보다 작게 얇아졌던 실리콘상에서 형성되어, 구멍을 제작하는데 있어서 DRIE 과정을 절약한다. 웨이퍼 상호 연결을 통한 PN 접합 유형의 중요한 특징은 낮은 캐패시턴스인데, 이것은 상호 연결의 MIS 유형과 비교하여 큰 고갈 영역(depletion region)을 가짐으로써 제공된다. 이것은 접합(junction)의 역 바이어스를 증가시킴으로써 부분적으로 보조된다.
1. 장치 2. 동체
3. 기판 4. 추가의 층
5. 요부 6. 덮개
7. 챔버 9. 유출부

Claims (71)

  1. (a) 챔버를 형성하는 요소들을 포함하는 장치를 제공하는 단계로서, 요소들은 챔버 안으로 개방된 적어도 하나의 요부가 내부에 형성된 비도전성 재료의 동체를 구비하고, 요부는 전극을 포함하는, 단계;
    (b) 소수성 유체(hydrophobic fluid)의 사전 처리 코팅을 요부를 가로질러 동체에 적용하는 단계;
    (c) 양쪽 친매성(amphiphilic)의 분자들이 추가된 수성 용액을 동체를 가로질러 요부를 덮도록 유동시킴으로써 수성 용액이 챔버로부터 요부 안으로 도입되고 양쪽 친매성의 분자들의 층은 요부를 가로질러 형성되어 요부 안으로 도입된 수성 용액의 체적을 수성 용액의 나머지로부터 분리시키는 단계;를 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계(c)는:
    (c1) 동체를 가로질러 요부를 덮도록 수성 용액을 유동시킴으로써 수성 용액이 요부 안으로 유동하는 단계;
    (c2) 요부를 덮지 않게 수성 용액을 유동시켜서, 요부 안에 일부 수성 용액을 남기는 단계;
    (c3) 양쪽 친매성 분자들이 추가된 수성 용액을 동체를 가로질러 다시 요부를 덮도록 유동시킴으로써 양쪽 친매성 분자들의 층이 요부를 가로질러 형성되어 요부 안쪽의 수성 용액의 체적을 나머지 수성 용액의 체적으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    장치에는 상기 요부의 외측에서 챔버 안에 추가의 전극이 제공되고,
    단계(c1)에서, 수성 용액은 추가의 전극에 접촉하도록 유동되고,
    단계(c)는 단계(c1)과 단계(c2) 사이에:
    (c4) 요부내에 포함된 상기 전극을 덮는 과도한 소수성 유체의 양을 감소시키기에 충분한 전압을 요부내에 포함된 상기 전극 및 상기 추가의 전극을 가로질러 인가하는 단계를 더 포함하는; 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    단계(c1) 및 단계(c2)에서 유동하게 되는 수성 용액은 동일한 수성 용액인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  5. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 요부 둘레에서 동체의 최외측 표면 및, (b) 요부의 테두리로부터 연장된 요부의 내측 표면의 적어도 외측 부분의 양쪽 또는 하나를 포함하는 표면들은 소수성인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    동체는 소수성 물질로 형성된 최외측 층을 포함하고, 요부는 최외측 층을 통해 연장되고 요부의 내측 표면의 상기 외측 부분은 최외측 층의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    외측 부분 내부의 요부 내측 표면의 내측 부분은 친수성인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    동체는 소수성 물질로 형성된 최외측 층 및 친수성 물질로 형성된 내측 층을 포함하고, 요부는 최외측 층 및 내측 층을 통해 연장되고, 요부의 내측 표면의 상기 외측 부분은 최외측 층의 표면이고, 요부의 내측 표면의 상기 내측 부분은 내측 층의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 표면들은 플루오르 종(fluorine species)에 의해서 개질(modification)되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표면들은 플루오르 플라즈마 처리에 의한 플루오르 종에 의해 개질되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  11. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    요부 안에 포함된 전극은 요부의 베이스상에 제공되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  12. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    동체는 기판 및 기판에 부착된 적어도 하나의 추가 층을 포함하고, 요부는 적어도 하나의 추가 층을 통해 연장되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  13. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    전극에는 친수성 표면이 제공되고, 친수성 표면은 수성 용액으로부터 전극으로의 이온 전도(ionic conduction)를 허용하면서 단계(c)에서 적용된 소수성 유체를 배척하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    친수성의 표면은 전극상에 제공된 보호 물질의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    보호 물질은 공유 결합된 친수성 종이거나 또는 도전성 폴리머인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  16. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    전극은 그에 제공된 도전성 폴리머를 가지는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 방법.
  17. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    챔버를 형성하는 요소들은 동체에 걸쳐 연장되는 덮개를 구비함으로써, 챔버는 폐쇄 챔버인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    덮개는 적어도 하나의 유입부 및 적어도 하나의 유출부를 구비하고, 수성 용액은 단계(c)에서 유입부를 통해 챔버 안으로 도입되고, 유출부는 그렇게 도입된 수성 용액에 의해 변위된 유체를 배출시키는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  19. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    요부의 내측 표면은 유체 소통할 수 있는 개구가 결여된, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 방법.
  20. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 요부는 복수개의 요부들을 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  21. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자의 층은 양쪽 친매성 분자들의 2 중층(bilayer)인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들은 지질(lipid)들인, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  23. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들의 층은 적어도 1 GΩ 의 전기 저항을 가지는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  24. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    단계(c) 전에, 챔버 안으로의 수성 용액의 유동 경로에 있는 내측 표면 또는 챔버의 내측 표면상에 양쪽 친매성 분자들을 침착시키는 단계를 더 포함하고, 수성 용액은 단계(c) 동안 내측 표면을 덮어서 양쪽 친매성 분자들이 수성 용액에 추가되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  25. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들의 층 안으로 멤브레인 단백질(membrane protein)을 삽입하는 것을 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    수성 용액은 그에 추가된 멤브레인 단백질을 가지고, 멤브레인 단백질은 양쪽 친매성 분자들의 층으로 자발적으로 삽입되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    단계(c) 이전에, 챔버의 내측 표면상에 멤브레인 단백질을 침착시키는 단계를 더 포함하고, 수성 용액은 단계(c) 동안에 내측 표면을 덮음으로써 멤브레인 단백질이 수성 용액에 추가되는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  28. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 요부는 복수의 요부들을 포함하고, 방법은 상이한 요부들 안에 형성된 양쪽 친매성 분자들의 층들 안으로 상이한 멤브레인 단백질을 삽입하는 것을 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항의 어느 한 항에 있어서,
    장치에는 요부의 외부에서 챔버 안에 있는 추가의 전극이 제공되고, 방법은 요부내의 전극 및 추가의 전극에 걸쳐 전위를 인가하는 단계 및 요부내의 전극과 추가의 전극 사이에 전개된 전기 신호를 모니터하는 단계를 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적을 분리시키는 층의 형성 방법.
  30. 챔버를 형성하고, 챔버 안으로 개방된 적어도 하나의 요부가 내부에 형성된 비 도전성 물질의 동체를 구비하는, 요소들; 및,
    요부 안에 포함된 전극을 구비하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    (a) 요부 둘레의 동체의 최외측 표면 및, (b) 요부의 테두리로부터 연장된 요부의 내부 표면의 적어도 외측 부분의 양쪽 또는 어느 하나를 포함하는 표면들이 소수성인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    동체는 소수성 물질로 형성된 최외측 층을 포함하고, 요부는 최외측 층을 통해 연장되고 요부의 내측 표면의 상기 외측 부분은 최외측 층의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  33. 제 31 항에 있어서,
    외측 부분 내측의 요부의 내측 표면의 내측 부분은 소수성인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    동체는 소수성 물질로 형성된 최외측 층 및 친수성 물질로 형성된 내측 층을 포함하고, 요부는 최외측 층 및 내측 층을 통해 연장되고, 요부의 내측 표면의 상기 외측 부분은 최외측 층의 표면이고, 요부의 내측 표면의 상기 내측 부분은 내측 층의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 표면들은 플루오르 종에 의하여 개질되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 표면들은 플루오르 플라즈마에 의한 처리로써 플루오르 종에 의해 개질되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  37. 제 30 항 내지 제 36 항의 어느 한 항에 있어서,
    요부 안에 포함된 전극은 요부의 베이스상에 제공되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  38. 제 30 항 내지 제 37 항의 어느 한 항에 있어서,
    동체는 기판 및 기판에 부착된 적어도 하나의 추가의 층을 구비하고, 요부는 적어도 하나의 추가의 층을 통해서 연장되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가의 층은: 플로카보네이트; 폴리-비닐 염화물; 폴리에스터; 열 라미네이팅 필름; 포토레지스트; 또는 잉크인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    기판은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 폴리머중 적어도 하나를 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  41. 제 30 항 내지 제 40 항의 어느 한 항에 있어서,
    동체는 챔버내 전극으로부터 접촉부로 연장되는 도전성 경로를 가져서 전기 회로에 대한 연결을 허용하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    도전성 경로는 동체를 통하여 요부로부터 동체의 반대측상에 배치된 접촉부로 연장되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    도전성 경로는 적어도 하나의 추가의 층 아래에서 기판의 표면을 가로질러 연장되는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  44. 제 30 항 내지 제 43 항의 어느 한 항에 있어서,
    전극은 친수성 표면상에 제공되고, 친수성 표면은 수성 용액으로부터 전극으로의 이온 전도를 허용하면서 단계(c)에서 적용된 소수성 유체를 배척하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    친수성 표면은 전극상에 제공된 보호 물질의 표면인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    보호 물질은 공유 결합으로 부착된 친수성 종 또는 도전성 폴리머인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  47. 제 30 항 내지 제 46 항의 어느 한 항에 있어서,
    전극은 그 위에 제공된 도전성 폴리머를 가지는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  48. 제 30 항 내지 제 47 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 요부 밖의 챔버내에 추가의 전극을 더 구비하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  49. 제 30 항 내지 제 48 항의 어느 한 항에 있어서,
    챔버를 형성하는 요소들은 챔버가 폐쇄 챔버이도록 동체에 걸쳐 연장된 덮개를 더 구비하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    덮개는 적어도 하나의 유입부 및 적어도 하나의 유출부를 구비하고, 수성 용액은 단계(c)에서 유입부를 통해 챔버 안으로 도입되고 유출부는 그렇게 도입된 수성 용액에 의해서 변위된 유체를 배출시키는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  51. 제 30 항 내지 제 50 항의 어느 한 항에 있어서,
    요부의 내측 표면에는 유체 소통시킬 수 있는 개구가 결여되어 있는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  52. 제 30 항 내지 제 51 항의 어느 한 항에 있어서,
    요부는 최대 500 ㎛ 의 폭을 가지는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  53. 제 30 항 내지 제 52 항의 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 요부는 복수의 요부들인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  54. 제 30 항 내지 제 53 항의 어느 한 항에 있어서,
    챔버의 내측 표면상에 침착된 양쪽 친매성 분자들을 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  55. 제 54 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들은 지질(lipid)인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  56. 제 30 항 내지 제 55 항의 어느 한 항에 있어서,
    챔버의 내측 표면상에 침착된 멤브레인 단백질을 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  57. 제 30 항 내지 제 56 항의 어느 한 항에 있어서,
    요부에 걸쳐서 동체에 적용된 소수성 유체의 사전 처리 코팅을 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  58. 제 57 항에 있어서,
    요부 및 챔버는 수성 용액을 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  59. 제 58 항에 있어서,
    요부의 개구에 걸쳐 연장되는 양쪽 친매성 분자들의 층을 더 포함하는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  60. 제 59 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들의 층은 적어도 1GΩ 의 전기 저항을 가지는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  61. 제 59 항 또는 제 60 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들은 지질인, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  62. 제 59 항 내지 제 61 항의 어느 한 항에 있어서,
    양쪽 친매성 분자들의 층은 그 안에 삽입된 멤브레인 단백질을 가지는, 수성 용액의 2 개 체적들을 분리시키는 층을 지지하는 장치.
  63. 제 59 항 내지 제 62 항의 어느 한 항에 따른 장치를 이용하는 방법으로서, 장치에는 요부 밖의 챔버내에 있는 추가의 전극이 제공되고, 방법은 요부 안에 있는 전극과 추가의 전극을 가로질러 전위를 적용하는 단계 및 요부 안에 있는 전극과 추가의 전극 사이에 전개된 전기 신호를 모니터하는 단계를 포함하는, 방법.
  64. 전기 생리학적 측정을 수행함에 있어 요부 안의 전극 성능을 향상시키는 방법으로서, 도전성 폴리머를 전극상에 침착시키는 단계를 포함하는, 전극 성능의 향상 방법.
  65. 제 64 항에 있어서,
    전극은 금속으로 만들어지는, 전극 성능의 향상 방법.
  66. 제 65 항에 있어서,
    전극은 은, 금 또는 플래티늄으로 만들어지는, 전극 성능의 향상 방법.
  67. 제 64 항 내지 제 66 항의 어느 한 항에 있어서,
    도전성 폴리머는 폴리피롤(polypyrrole)인, 전극 성능의 향상 방법.
  68. 전기-생리학적 측정을 수행하기 위한 장치로서, 전극이 안에 위치하는 요부를 가진 동체를 구비하고, 도전성 폴리머는 전극상에 침착되는, 전기 생리학적 측정 수행 장치.
  69. 제 68 항에 있어서,
    전극은 금속으로 제작되는, 전기 생리학적 측정 수행 장치.
  70. 제 69 항에 있어서,
    전극은 은, 금 또는 플래티늄으로 만들어지는, 전기 생리학적 측정 수행 장치.
  71. 제 68 항 내지 제 70 항의 어느 한 항에 있어서,
    도전성 폴리머는 폴리피롤인, 전기 생리학적 측정 수행 장치.
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Families Citing this family (207)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9233846B2 (en) 2005-10-14 2016-01-12 The Regents Of The University Of California Formation and encapsulation of molecular bilayer and monolayer membranes
US8889348B2 (en) 2006-06-07 2014-11-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York DNA sequencing by nanopore using modified nucleotides
US7638034B2 (en) 2006-09-21 2009-12-29 Los Alamos National Security, Llc Electrochemical detection of single molecules using abiotic nanopores having electrically tunable dimensions
US9632073B2 (en) 2012-04-02 2017-04-25 Lux Bio Group, Inc. Apparatus and method for molecular separation, purification, and sensing
US20100196203A1 (en) 2007-02-20 2010-08-05 Gurdial Singh Sanghera Formation of Lipid Bilayers
US20110005918A1 (en) 2007-04-04 2011-01-13 Akeson Mark A Compositions, devices, systems, and methods for using a nanopore
GB0724736D0 (en) 2007-12-19 2008-01-30 Oxford Nanolabs Ltd Formation of layers of amphiphilic molecules
US20110229877A1 (en) 2008-07-07 2011-09-22 Oxford Nanopore Technologies Limited Enzyme-pore constructs
CA2750879C (en) 2009-01-30 2018-05-22 Oxford Nanopore Technologies Limited Adaptors for nucleic acid constructs in transmembrane sequencing
US8101463B2 (en) * 2009-02-12 2012-01-24 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a semiconductor device
US8986928B2 (en) 2009-04-10 2015-03-24 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nanopore sequencing devices and methods
US9017937B1 (en) 2009-04-10 2015-04-28 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nanopore sequencing using ratiometric impedance
DK2422198T3 (da) 2009-04-20 2014-01-06 Oxford Nanopore Tech Ltd Lipiddobbeltlag-sensorgruppe
AU2010326349B2 (en) 2009-12-01 2015-10-29 Oxford Nanopore Technologies Limited Biochemical analysis instrument
US20120052188A1 (en) 2010-02-08 2012-03-01 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for assembling a lipid bilayer on a substantially planar solid surface
EP2843405B8 (en) * 2010-02-08 2023-10-04 Roche Sequencing Solutions, Inc. Systems and methods for manipulating a molecule in a nanopore
US9605307B2 (en) 2010-02-08 2017-03-28 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for forming a nanopore in a lipid bilayer
US9678055B2 (en) 2010-02-08 2017-06-13 Genia Technologies, Inc. Methods for forming a nanopore in a lipid bilayer
US8324914B2 (en) 2010-02-08 2012-12-04 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for characterizing a molecule
JP5533384B2 (ja) * 2010-03-10 2014-06-25 セイコーエプソン株式会社 電気泳動粒子を含む分散液を封入する封入方法
US8652779B2 (en) 2010-04-09 2014-02-18 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nanopore sequencing using charge blockade labels
WO2012033524A2 (en) 2010-09-07 2012-03-15 The Regents Of The University Of California Control of dna movement in a nanopore at one nucleotide precision by a processive enzyme
WO2012042226A2 (en) 2010-10-01 2012-04-05 Oxford Nanopore Technologies Limited Biochemical analysis apparatus and rotary valve
US10443096B2 (en) 2010-12-17 2019-10-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York DNA sequencing by synthesis using modified nucleotides and nanopore detection
WO2012088339A2 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based single dna molecule characterization using speed bumps
DE102011008205A1 (de) * 2011-01-10 2012-07-12 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Verfahren zur automaisierten Herstellung einer Molekülschicht aus amphiphilen Molekülen und Vorrichtung zum Herstellen dieser Molekülschicht
DE102011008206A1 (de) 2011-01-10 2012-07-12 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Mikrostrukturvorrichtung zur Messung an molekularen Membranen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Mikrostrukturvorrichtung
US8962242B2 (en) * 2011-01-24 2015-02-24 Genia Technologies, Inc. System for detecting electrical properties of a molecular complex
US9110478B2 (en) 2011-01-27 2015-08-18 Genia Technologies, Inc. Temperature regulation of measurement arrays
WO2012107778A2 (en) 2011-02-11 2012-08-16 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant pores
US9347929B2 (en) 2011-03-01 2016-05-24 The Regents Of The University Of Michigan Controlling translocation through nanopores with fluid wall
WO2012164270A1 (en) 2011-05-27 2012-12-06 Oxford Nanopore Technologies Limited Coupling method
WO2012178093A1 (en) 2011-06-24 2012-12-27 Electronic Biosciences Inc. High contrast signal to noise ratio device components
GB2492955A (en) 2011-07-13 2013-01-23 Oxford Nanopore Tech Ltd One way valve
BR112014001699A2 (pt) 2011-07-25 2017-06-13 Oxford Nanopore Tech Ltd método para sequenciar de um polinucleotídeo alvo de filamento duplo, kit, métodos para preparar um polinucleotídeo alvo de filamento duplo para sequenciamento e para sequenciar um polinucleotídeo alvo de filamento duplo, e, aparelho
BRMU9102088U2 (pt) * 2011-08-25 2016-04-26 Univ Fed Pernambuco utilização de um nanoporo protéico para detecção, identificação, quantificação e monitoramento em tempo real de microcistinas em sistemas aquosos
WO2013038163A2 (en) 2011-09-15 2013-03-21 Oxford Nanopore Technologies Limited Pump
JP5725554B2 (ja) * 2011-09-21 2015-05-27 京セラサーキットソリューションズ株式会社 遺伝子解析用配線基板
US20160162634A1 (en) 2011-09-23 2016-06-09 Oxford Nanopore Technologies Limited Analysis of a polymer comprising polymer units
US9150598B2 (en) * 2011-10-05 2015-10-06 The Regents Of The University Of California Masking apertures enabling automation and solution exchange in sessile bilayers
CN103890583B (zh) * 2011-10-06 2016-03-16 认智生物 利用丝网印刷的多重诊断膜传感器的制造方法
AU2012324639B2 (en) 2011-10-21 2017-11-16 Oxford Nanopore Technologies Limited Method of characterizing a target polynucleotide using a pore and a Hel308 helicase
DE102011120394B4 (de) 2011-12-06 2015-06-25 Universitätsklinikum Freiburg Verfahren und Mikrostrukturvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung biologischer Zellen
AU2012360244B2 (en) 2011-12-29 2018-08-23 Oxford Nanopore Technologies Limited Enzyme method
CN104136631B (zh) 2011-12-29 2017-03-01 牛津纳米孔技术公司 使用xpd解旋酶表征多核苷酸的方法
GB201202519D0 (en) 2012-02-13 2012-03-28 Oxford Nanopore Tech Ltd Apparatus for supporting an array of layers of amphiphilic molecules and method of forming an array of layers of amphiphilic molecules
WO2013121201A1 (en) 2012-02-15 2013-08-22 Oxford Nanopore Technologies Limited Aptamer method
CN104619854B (zh) 2012-02-16 2018-07-17 加利福尼亚大学董事会 用于酶介导的蛋白质移位的纳米孔传感器
WO2013121224A1 (en) 2012-02-16 2013-08-22 Oxford Nanopore Technologies Limited Analysis of measurements of a polymer
CN104254619B (zh) * 2012-02-16 2018-08-24 吉尼亚科技公司 产生用于纳米孔传感器的双层的方法
US8986629B2 (en) 2012-02-27 2015-03-24 Genia Technologies, Inc. Sensor circuit for controlling, detecting, and measuring a molecular complex
WO2013130808A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-06 D.E. Shaw Research, Llc Methods for screening voltage gated proteins
US9732384B2 (en) 2012-04-02 2017-08-15 Lux Bio Group, Inc. Apparatus and method for molecular separation, purification, and sensing
ES2906186T3 (es) 2012-04-09 2022-04-13 Univ Columbia Método para la preparación de nanoporo y usos del mismo
CA2869546C (en) 2012-04-10 2020-07-21 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant lysenin pores
GB2510719A (en) 2012-06-15 2014-08-13 Genia Technologies Inc Chip set-up and high-accuracy nucleic acid sequencing
US11155860B2 (en) 2012-07-19 2021-10-26 Oxford Nanopore Technologies Ltd. SSB method
CA2879261C (en) 2012-07-19 2022-12-06 Oxford Nanopore Technologies Limited Modified helicases
EP2875152B1 (en) 2012-07-19 2019-10-09 Oxford Nanopore Technologies Limited Enzyme construct
WO2014041337A1 (en) 2012-09-14 2014-03-20 Oxford Nanopore Technologies Limited Sample preparation method
JP6375301B2 (ja) 2012-10-26 2018-08-15 オックスフォード ナノポール テクノロジーズ リミテッド 液滴界面
GB201313121D0 (en) * 2013-07-23 2013-09-04 Oxford Nanopore Tech Ltd Array of volumes of polar medium
EP2917366B1 (en) 2012-11-06 2017-08-02 Oxford Nanopore Technologies Limited Quadruplex method
US9605309B2 (en) 2012-11-09 2017-03-28 Genia Technologies, Inc. Nucleic acid sequencing using tags
GB201222928D0 (en) 2012-12-19 2013-01-30 Oxford Nanopore Tech Ltd Analysis of a polynucleotide
WO2014100481A2 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Electornic Biosciences Inc. Modified alpha hemolysin polypeptides and methods of use
US9759711B2 (en) 2013-02-05 2017-09-12 Genia Technologies, Inc. Nanopore arrays
US9557292B2 (en) 2013-02-25 2017-01-31 The Regents Of The University Of Michigan Nanopore-based determination of protein charge, shape, volume, rotational diffusion coefficient, and dipole moment
GB201314695D0 (en) 2013-08-16 2013-10-02 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201318465D0 (en) 2013-10-18 2013-12-04 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
JP6381176B2 (ja) * 2013-03-08 2018-08-29 日本電信電話株式会社 脂質二分子膜支持基板及びその製造方法
US10221450B2 (en) 2013-03-08 2019-03-05 Oxford Nanopore Technologies Ltd. Enzyme stalling method
WO2014144898A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method for detecting multiple predetermined compounds in a sample
GB201313477D0 (en) 2013-07-29 2013-09-11 Univ Leuven Kath Nanopore biosensors for detection of proteins and nucleic acids
US9658296B2 (en) * 2013-07-10 2017-05-23 Infineon Technologies Ag Current sensor device
GB201316849D0 (en) 2013-09-23 2013-11-06 Isis Innovation Method
US9551697B2 (en) 2013-10-17 2017-01-24 Genia Technologies, Inc. Non-faradaic, capacitively coupled measurement in a nanopore cell array
WO2015055981A2 (en) 2013-10-18 2015-04-23 Oxford Nanopore Technologies Limited Modified enzymes
GB201406151D0 (en) 2014-04-04 2014-05-21 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
US9567630B2 (en) 2013-10-23 2017-02-14 Genia Technologies, Inc. Methods for forming lipid bilayers on biochips
CA2926138A1 (en) 2013-10-23 2015-04-30 Genia Technologies, Inc. High speed molecular sensing with nanopores
EP2886663A1 (en) 2013-12-19 2015-06-24 Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Nanopore sequencing using replicative polymerases and helicases
CN106103741B (zh) 2014-01-22 2020-03-13 牛津纳米孔技术公司 将一个或多个多核苷酸结合蛋白连接到靶多核苷酸的方法
GB201406155D0 (en) 2014-04-04 2014-05-21 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201403096D0 (en) 2014-02-21 2014-04-09 Oxford Nanopore Tech Ltd Sample preparation method
CN106715453B (zh) 2014-03-24 2021-04-30 哥伦比亚大学董事会 用于生产带标签的核苷酸的化学方法
US10006899B2 (en) * 2014-03-25 2018-06-26 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based sequencing chips using stacked wafer technology
US10337060B2 (en) 2014-04-04 2019-07-02 Oxford Nanopore Technologies Ltd. Method for characterising a double stranded nucleic acid using a nano-pore and anchor molecules at both ends of said nucleic acid
GB201417712D0 (en) 2014-10-07 2014-11-19 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
WO2015166275A1 (en) 2014-05-02 2015-11-05 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant pores
AU2015289999B2 (en) * 2014-07-14 2020-09-10 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for improved performance of fluidic and microfluidic systems
EP3224274B1 (en) 2014-09-01 2024-02-14 Vib Vzw Mutant csgg pores
WO2016055778A1 (en) 2014-10-07 2016-04-14 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant pores
GB201418159D0 (en) 2014-10-14 2014-11-26 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
WO2016059427A1 (en) 2014-10-16 2016-04-21 Oxford Nanopore Technologies Limited Analysis of a polymer
GB201418469D0 (en) 2014-10-17 2014-12-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201418512D0 (en) 2014-10-17 2014-12-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Electrical device with detachable components
EP3207155B1 (en) 2014-10-17 2019-06-05 Oxford Nanopore Technologies Limited Method for nanopore rna charicterisation
US10060903B2 (en) * 2014-11-05 2018-08-28 Genia Technologies, Inc. Exporting measurements of nanopore arrays
US9952195B2 (en) * 2014-11-21 2018-04-24 Icahn School Of Medicine At Mount Sinai Method of forming a lipid bilayer
US9658190B2 (en) * 2014-12-18 2017-05-23 Genia Technologies, Inc. Printed electrode
US10036739B2 (en) * 2015-01-27 2018-07-31 Genia Technologies, Inc. Adjustable bilayer capacitance structure for biomedical devices
CN104651500B (zh) * 2015-01-30 2017-06-30 华东理工大学 气单胞菌溶素纳米孔通道的制备方法及其应用
GB201502810D0 (en) 2015-02-19 2015-04-08 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201502809D0 (en) 2015-02-19 2015-04-08 Oxford Nanopore Tech Ltd Mutant pore
EP3283887B1 (en) 2015-04-14 2021-07-21 Katholieke Universiteit Leuven Nanopores with internal protein adaptors
GB201508669D0 (en) 2015-05-20 2015-07-01 Oxford Nanopore Tech Ltd Methods and apparatus for forming apertures in a solid state membrane using dielectric breakdown
CN107709223B (zh) * 2015-06-08 2020-11-03 国立研究开发法人科学技术振兴机构 高密度微腔阵列以及使用了该高密度微腔阵列的测定方法
US10641764B2 (en) 2015-07-02 2020-05-05 The University Of Massachusetts Membrane and droplet-interface bilayer systems and methods
JP7237586B2 (ja) 2015-12-08 2023-03-13 カトリック ユニヴェルシテット ルーヴェン カーユー ルーヴェン リサーチ アンド ディベロップメント 修飾ナノポア、それを含む組成物およびその使用
WO2017149318A1 (en) 2016-03-02 2017-09-08 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant pores
JP6619672B2 (ja) * 2016-03-08 2019-12-11 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 イオン透過性脂質二重膜形成方法及びイオン透過性脂質二重膜形成のための電流計測装置
WO2017164253A1 (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 シャープ株式会社 エレクトロウェッティング装置及びエレクトロウェッティング装置の製造方法
US10465240B2 (en) * 2016-03-30 2019-11-05 Roche Sequencing Solutions, Inc. Electrical enhancement of bilayer formation
CN118326019A (zh) 2016-04-06 2024-07-12 牛津纳米孔科技公开有限公司 突变体孔
JP6831006B2 (ja) * 2016-05-10 2021-02-17 譜光儀器股▲ふん▼有限公司Ａｃｒｏｍａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ． 荷電粒子を検出するためのデバイス及び、それを組み込んだ質量分析用の装置
WO2017203268A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Oxford Nanopore Technologies Limited Method
GB201609221D0 (en) 2016-05-25 2016-07-06 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201609220D0 (en) 2016-05-25 2016-07-06 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
US10509006B2 (en) 2016-06-20 2019-12-17 Axbio Inc. Devices and methods for measuring the properties of macromolecules
GB201611770D0 (en) 2016-07-06 2016-08-17 Oxford Nanopore Tech Microfluidic device
GB201612458D0 (en) 2016-07-14 2016-08-31 Howorka Stefan And Pugh Genevieve Membrane spanning DNA nanopores for molecular transport
GB201613173D0 (en) * 2016-07-29 2016-09-14 Medical Res Council Electron microscopy
GB201616590D0 (en) 2016-09-29 2016-11-16 Oxford Nanopore Technologies Limited Method
GB201617886D0 (en) 2016-10-21 2016-12-07 Oxford Nanopore Technologies Limited Method
GB201620450D0 (en) 2016-12-01 2017-01-18 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
EP3580228B1 (en) 2017-02-10 2021-07-28 Oxford Nanopore Technologies Limited Modified nanopores, compositions comprising the same, and uses thereof
CN113755319A (zh) * 2017-02-14 2021-12-07 阿克斯比尔公司 用于大分子的连续诊断的设备和方法
GB201707138D0 (en) 2017-05-04 2017-06-21 Oxford Nanopore Tech Ltd Machine learning analysis of nanopore measurements
GB201707140D0 (en) 2017-05-04 2017-06-21 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201707122D0 (en) 2017-05-04 2017-06-21 Oxford Nanopore Tech Ltd Pore
JP7282697B2 (ja) 2017-06-30 2023-05-29 ブイアイビー ブイゼットダブリュ 新規タンパク質細孔
US11309846B2 (en) 2017-08-25 2022-04-19 University Of South Florida Cascode common source transimpedance amplifiers for analyte monitoring systems
AU2017434549B2 (en) 2017-09-28 2022-01-06 Oxford Nanopore Technologies Plc Kit of first and second parts adapted for connection to each other
GB2568895B (en) * 2017-11-29 2021-10-27 Oxford Nanopore Tech Ltd Microfluidic device
CN108031500B (zh) * 2017-12-27 2020-02-11 北京百奥芯科技有限公司 一种微流控芯片内部微流道的疏水性改性方法
GB201807793D0 (en) 2018-05-14 2018-06-27 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
CN112189135B (zh) 2018-05-23 2023-08-29 阿克斯比尔公司 用于分析生物系统的集成电路
GB2574048B (en) 2018-05-24 2021-06-16 Oxford Nanopore Tech Ltd Nanopore sensor component with electrostatic discharge protection
GB201808556D0 (en) 2018-05-24 2018-07-11 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201809323D0 (en) 2018-06-06 2018-07-25 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
US11332787B2 (en) 2018-06-29 2022-05-17 Pacific Biosciences Of California, Inc. Methods and compositions for delivery of molecules and complexes to reaction sites
GB201811623D0 (en) 2018-07-16 2018-08-29 Univ Oxford Innovation Ltd Molecular hopper
WO2020025909A1 (en) 2018-07-30 2020-02-06 Oxford University Innovation Limited Assemblies
GB201812615D0 (en) 2018-08-02 2018-09-19 Ucl Business Plc Membrane bound nucleic acid nanopores
GB201814369D0 (en) 2018-09-04 2018-10-17 Oxford Nanopore Tech Ltd Method for determining a polymersequence
GB201818216D0 (en) 2018-11-08 2018-12-26 Oxford Nanopore Tech Ltd Pore
AU2019375476A1 (en) 2018-11-08 2021-06-03 Oxford Nanopore Technologies Plc Pore
GB201819378D0 (en) 2018-11-28 2019-01-09 Oxford Nanopore Tech Ltd Analysis of nanopore signal using a machine-learning technique
GB201821155D0 (en) 2018-12-21 2019-02-06 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
US11446661B2 (en) * 2019-03-11 2022-09-20 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Microfluidic channel and preparation method and operation method thereof
JP7492200B2 (ja) 2019-03-12 2024-05-29 オックスフォード ナノポール テクノロジーズ ピーエルシー ナノ細孔センシングデバイスと操作方法およびその成形方法
GB2580988B (en) 2019-03-19 2022-04-13 Oxford Nanopore Tech Ltd Current measurement apparatus, molecular entity sensing apparatus, method of measuring a current, method of sensing a molecular entity
US20220162568A1 (en) 2019-04-09 2022-05-26 Oxford Nanopore Technologies Limited Pore
CN109913856A (zh) * 2019-04-24 2019-06-21 佛山市思博睿科技有限公司 一种微通道内等离子增强化学气相沉积疏水膜的方法
EP3962793A4 (en) 2019-04-29 2023-01-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. CORROSION TOLERANT MICROELECTRO-MECHANICAL FLUID EJECTION DEVICE
GB201907246D0 (en) 2019-05-22 2019-07-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201907243D0 (en) 2019-05-22 2019-07-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Sensing interactions between molecular entities and nanapores
GB201907244D0 (en) 2019-05-22 2019-07-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
US11926819B2 (en) 2019-05-28 2024-03-12 The Regents Of The University Of California Methods of adding polymers to ribonucleic acids
GB201913997D0 (en) 2019-09-27 2019-11-13 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201915480D0 (en) 2019-10-25 2019-12-11 Oxford Nanopore Tech Ltd Improved nanopore sensing device, components and method of manufacture
GB201917060D0 (en) 2019-11-22 2020-01-08 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
AU2020395930A1 (en) 2019-12-02 2022-05-26 Oxford Nanopore Technologies Plc Method of characterising a target polypeptide using a nanopore
GB201917742D0 (en) 2019-12-04 2020-01-15 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB201917832D0 (en) 2019-12-05 2020-01-22 Oxford Nanopore Tech Ltd Microfluidic device for preparing and analysing a test liquid
GB202004944D0 (en) 2020-04-03 2020-05-20 King S College London Method
EP4165210A1 (en) 2020-06-10 2023-04-19 F. Hoffmann-La Roche AG Faradaic systems and methods for self-limiting protein pore insertion in a membrane
GB202016874D0 (en) 2020-10-23 2020-12-09 Oxford Nanopore Tech Ltd Nanopore support structure and manufacture thereof
AU2021291140A1 (en) 2020-06-18 2023-02-02 Oxford Nanopore Technologies Limited Method of characterising a polynucleotide moving through a nanopore
GB202009349D0 (en) 2020-06-18 2020-08-05 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
WO2021255475A1 (en) 2020-06-18 2021-12-23 Oxford Nanopore Technologies Limited A method of selectively characterising a polynucleotide using a detector
WO2022013551A1 (en) 2020-07-17 2022-01-20 Oxford Nanopore Technologies Limited Nanopore sensing device
EP4185865A1 (en) 2020-07-22 2023-05-31 Oxford Nanopore Technologies PLC Solid state nanopore formation
GB202015993D0 (en) 2020-10-08 2020-11-25 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
EP4341433A1 (en) 2021-05-19 2024-03-27 Oxford Nanopore Technologies PLC Methods for complement strand sequencing
GB202107192D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB202107354D0 (en) 2021-05-24 2021-07-07 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
CN113070113B (zh) * 2021-06-03 2021-08-20 成都齐碳科技有限公司 芯片结构、成膜方法、纳米孔测序装置及应用
CN113061531B (zh) * 2021-06-03 2021-08-20 成都齐碳科技有限公司 芯片结构、芯片组件、成膜方法、纳米孔测序装置及应用
EP4371997A1 (en) 2021-08-18 2024-05-22 Qitan Technology Ltd., Chengdu Mutant of pore protein monomer, protein pore, and use thereof
WO2023019471A1 (zh) 2021-08-18 2023-02-23 成都齐碳科技有限公司 孔蛋白单体的突变体、蛋白孔及其应用
GB202112235D0 (en) 2021-08-26 2021-10-13 Oxford Nanopore Tech Ltd Nanopore
GB202114183D0 (en) 2021-10-04 2021-11-17 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
WO2023094806A1 (en) 2021-11-29 2023-06-01 Oxford Nanopore Technologies Plc Nanopore measurement signal analysis
CN116297721A (zh) * 2021-12-21 2023-06-23 成都齐碳科技有限公司 成膜方法、包含膜的系统及应用
GB202118906D0 (en) 2021-12-23 2022-02-09 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB202118908D0 (en) 2021-12-23 2022-02-09 Oxford Nanopore Tech Ltd Method
GB202118939D0 (en) 2021-12-23 2022-02-09 Oxford Nanopore Tech Plc Pore
WO2023123434A1 (zh) * 2021-12-31 2023-07-06 深圳华大生命科学研究院 一种磷脂/聚合物仿生复合配方膜及其制备方法和应用
GB202204919D0 (en) 2022-04-04 2022-05-18 Oxford Nanopore Tech Plc Method
GB202205617D0 (en) 2022-04-14 2022-06-01 Oxford Nanopore Tech Plc Novel modified protein pores and enzymes
CN114807982B (zh) * 2022-04-14 2024-01-16 广州孔确基因科技有限公司 一种两亲性分子层的制备方法及装置
CN114908358B8 (zh) * 2022-04-14 2024-06-21 孔确(成都)科技有限公司 一种两亲性分子层的制备方法及装置
WO2023222657A1 (en) 2022-05-17 2023-11-23 Oxford Nanopore Technologies Plc Method and adaptors
GB202207267D0 (en) 2022-05-18 2022-06-29 Oxford Nanopore Tech Plc Calibration and profiling of a nanopore array device
GB202211607D0 (en) 2022-08-09 2022-09-21 Oxford Nanopore Tech Plc Novel pore monomers and pores
WO2024033443A1 (en) 2022-08-09 2024-02-15 Oxford Nanopore Technologies Plc Novel pore monomers and pores
GB202211602D0 (en) 2022-08-09 2022-09-21 Oxford Nanopore Tech Plc Novel pore monomers and pores
WO2024033447A1 (en) 2022-08-09 2024-02-15 Oxford Nanopore Technologies Plc De novo pores
GB202215442D0 (en) 2022-10-19 2022-11-30 Oxford Nanopore Tech Plc Analysis of a polymer
WO2024089270A2 (en) 2022-10-28 2024-05-02 Oxford Nanopore Technologies Plc Pore monomers and pores
GB202216162D0 (en) 2022-10-31 2022-12-14 Oxford Nanopore Tech Plc Method
EP4362028A1 (en) 2022-10-31 2024-05-01 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Mutant aerolysin and uses thereof
WO2024094966A1 (en) 2022-11-01 2024-05-10 Oxford Nanopore Technologies Plc Biochemical analysis system and method of controlling a biochemical analysis system
GB202216905D0 (en) 2022-11-11 2022-12-28 Oxford Nanopore Tech Plc Novel pore monomers and pores
GB202307486D0 (en) 2023-05-18 2023-07-05 Oxford Nanopore Tech Plc Method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6913697B2 (en) * 2001-02-14 2005-07-05 Science & Technology Corporation @ Unm Nanostructured separation and analysis devices for biological membranes
US20050230272A1 (en) * 2001-10-03 2005-10-20 Lee Gil U Porous biosensing device
EP1669746A1 (en) * 2003-09-19 2006-06-14 Japan Science and Technology Agency Electric current measuring instrument having artificial lipid double-membrane
JP2006312141A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Foundation For The Promotion Of Industrial Science 脂質二重膜の形成方法およびその装置

Family Cites Families (121)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3799743A (en) 1971-11-22 1974-03-26 Alexander James Stable lysis responsive lipid bilayer
JPS5274882A (en) 1975-12-18 1977-06-23 Fujitsu Ltd Superhigh density liquid contact connector
US4154795A (en) 1976-07-23 1979-05-15 Dynatech Holdings Limited Microtest plates
US4874500A (en) * 1987-07-15 1989-10-17 Sri International Microelectrochemical sensor and sensor array
DE68926118T2 (de) * 1988-08-18 1996-08-22 Australian Membrane And Biotechnology Research Institute Ltd. Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization, North Ryde, Neusuedwales Verbesserungen an der empfindlichkeit und der selektivität von ionenkanalmembranbiosensoren
GB8924338D0 (en) 1989-10-28 1989-12-13 Atomic Energy Authority Uk Electrodes
JPH0414773A (ja) 1990-05-07 1992-01-20 Fujitsu Ltd 電気的接続部材および装置
JPH04127066A (ja) 1990-09-18 1992-04-28 Fujitsu Ltd 信号端子接続方法および信号端子接続装置
JPH04215052A (ja) * 1990-10-23 1992-08-05 Yokogawa Electric Corp 脂質膜型化学物質センサ
DE69219042T2 (de) 1991-09-10 1997-07-24 Fujitsu Ltd Verfahren zur elektrischen Verbindung
US5605662A (en) 1993-11-01 1997-02-25 Nanogen, Inc. Active programmable electronic devices for molecular biological analysis and diagnostics
JPH08505476A (ja) 1993-03-05 1996-06-11 ユニヴァーシティー オブ ウーロンゴング 電気的に活性なポリマ電極を用いたパルス式電気化学的検出方法
WO1994025862A1 (en) * 1993-05-04 1994-11-10 Washington State University Research Foundation Biosensor substrate for mounting bilayer lipid membrane containing a receptor
US5795782A (en) * 1995-03-17 1998-08-18 President & Fellows Of Harvard College Characterization of individual polymer molecules based on monomer-interface interactions
US6095148A (en) * 1995-11-03 2000-08-01 Children's Medical Center Corporation Neuronal stimulation using electrically conducting polymers
JP3822946B2 (ja) * 1996-05-30 2006-09-20 三洋電機株式会社 二分子膜素子
JP3961588B2 (ja) 1996-06-18 2007-08-22 日本メジフィジックス株式会社 放射性核種溶出装置包装用内装材
US6503452B1 (en) 1996-11-29 2003-01-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Biosensor arrays and methods
US7169272B2 (en) * 1997-04-30 2007-01-30 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Microfabricated recessed disk microelectrodes: characterization in static and convective solutions
US7144486B1 (en) * 1997-04-30 2006-12-05 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Multilayer microcavity devices and methods
GB9712386D0 (en) 1997-06-14 1997-08-13 Univ Coventry Biosensor
US7244349B2 (en) 1997-12-17 2007-07-17 Molecular Devices Corporation Multiaperture sample positioning and analysis system
DE69924975T2 (de) 1998-02-17 2005-10-06 University College Cardiff Consultants Ltd., Cardiff Verfahren und kit, um biologische substanzen in plasmamembran und/oder zytosol einzuführen
EP1125120A1 (en) 1998-10-27 2001-08-22 President And Fellows of Harvard College Biological ion channels in nanofabricated detectors
US6267872B1 (en) 1998-11-06 2001-07-31 The Regents Of The University Of California Miniature support for thin films containing single channels or nanopores and methods for using same
AU5646800A (en) 1999-03-02 2000-09-21 Helix Biopharma Corporation Card-based biosensor device
US6916488B1 (en) 1999-11-05 2005-07-12 Biocure, Inc. Amphiphilic polymeric vesicles
AU2001234996A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-20 Yale University Planar patch clamp electrodes
CN100457887C (zh) 2000-05-03 2009-02-04 高振智 具有集成生物传感器芯片的生物识别系统
AU2001287472A1 (en) 2000-09-19 2002-04-02 Cytion Sa Sample positioning and analysis system
CA2424498C (en) 2000-10-02 2008-04-01 Sophion Bioscience A/S System for electrophysiological measurements
GB0026276D0 (en) 2000-10-27 2000-12-13 Univ Ulster Method for chlorine plasma modification of silver electrodes
AU2002239284A1 (en) * 2000-11-27 2002-06-03 The Regents Of The University Of California Methods and devices for characterizing duplex nucleic acid molecules
US6913617B1 (en) * 2000-12-27 2005-07-05 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Method for creating a textured surface on an implantable medical device
CN1310379C (zh) 2001-01-16 2007-04-11 郑慧光 一种提高电线路便拆式连接的传导性能的方法
WO2002082046A2 (en) 2001-04-06 2002-10-17 The Regents Of The University Of California Silicon-wafer based devices and methods for analyzing biological material
DE60216076T2 (de) 2001-04-26 2007-06-21 Varian, Inc., Palo Alto Hohlfasermembran probenpräparationsanordnungen
US7077939B1 (en) * 2001-06-18 2006-07-18 The Texas A&M University System Method and apparatus for nanoparticle transport and detection
US7842246B2 (en) * 2001-06-29 2010-11-30 Meso Scale Technologies, Llc Assay plates, reader systems and methods for luminescence test measurements
US6863833B1 (en) * 2001-06-29 2005-03-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Microfabricated apertures for supporting bilayer lipid membranes
DE10136873A1 (de) 2001-07-28 2003-02-06 Koenig & Bauer Ag Einrichtung zum Erfassen der Lage einer Kante eines Verarbeitungsgutes
US6890409B2 (en) 2001-08-24 2005-05-10 Applera Corporation Bubble-free and pressure-generating electrodes for electrophoretic and electroosmotic devices
US7374944B2 (en) 2001-10-03 2008-05-20 Purdue Research Foundation Device and bioanalytical method utilizing asymmetric biofunctionalized membrane
WO2003046508A2 (en) 2001-11-09 2003-06-05 Biomicroarrays, Inc. High surface area substrates for microarrays and methods to make same
US6783645B2 (en) 2001-12-18 2004-08-31 Dionex Corporation Disposable working electrode for an electrochemical cell
FR2844052B1 (fr) * 2002-08-28 2005-07-01 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mesure de l'activite electrique d'elements biologiques et ses applications
JP2004158330A (ja) 2002-11-07 2004-06-03 Toshiba Corp 半導体装置のテストソケット
US20070042366A1 (en) * 2003-02-28 2007-02-22 Brown University Nanopores, methods for using same, methods for making same and methods for characterizing biomolecules using same
CN1232813C (zh) * 2003-03-13 2005-12-21 东南大学 制备纳米管探针针尖的方法
US7745116B2 (en) 2003-04-08 2010-06-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Composition and method for nucleic acid sequencing
US7347921B2 (en) 2003-07-17 2008-03-25 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for threading a biopolymer through a nanopore
US6843281B1 (en) * 2003-07-30 2005-01-18 Agilent Techinologies, Inc. Methods and apparatus for introducing liquids into microfluidic chambers
JP4394916B2 (ja) 2003-09-19 2010-01-06 独立行政法人科学技術振興機構 人工脂質二重膜の形成装置および人工脂質二重膜の形成方法、並びにその利用
JP3769622B2 (ja) * 2003-09-22 2006-04-26 国立大学法人 東京大学 人工脂質膜の形成方法とそのための脂質平面膜形成装置
WO2005040783A1 (en) 2003-10-22 2005-05-06 Ambri Limited Novel sensor configuration
US8039247B2 (en) 2004-01-21 2011-10-18 Japan Science And Technology Agency Method of forming planar lipid double membrane for membrane protein analysis and apparatus therefor
JP4897681B2 (ja) * 2004-07-23 2012-03-14 エレクトロニック・バイオサイエンシーズ・エルエルシー イオン・チャネルを通過する時間的に変化する電流を検出するための方法及び装置
US20060073489A1 (en) 2004-10-05 2006-04-06 Gangqiang Li Nanopore separation devices and methods of using same
US7163830B2 (en) 2004-10-12 2007-01-16 Salmon Peter C Method for temporarily engaging electronic component for test
KR100698961B1 (ko) 2005-02-04 2007-03-26 주식회사 아이센스 전기화학적 바이오센서
GB0505971D0 (en) 2005-03-23 2005-04-27 Isis Innovation Delivery of molecules to a lipid bilayer
WO2006104639A2 (en) 2005-03-29 2006-10-05 Stanford University Device comprising array of micro-or nano-reservoirs
EP2348300A3 (en) * 2005-04-06 2011-10-12 The President and Fellows of Harvard College Molecular characterization with carbon nanotube control
US20060228402A1 (en) 2005-04-08 2006-10-12 Charite-Universitatsmedizin Berlin Techniques for forming a lipid bilayer membrane
WO2006113550A2 (en) 2005-04-15 2006-10-26 Genencor International, Inc. Viral nucleoprotein detection using an ion channel switch biosensor
WO2006138160A2 (en) 2005-06-16 2006-12-28 The Regents Of The University Of California Amyloid beta protein channel structure and uses thereof indentifying potential drug molecules for neurodegenerative diseases
JP5114702B2 (ja) 2005-07-29 2013-01-09 国立大学法人 東京大学 両親媒性単分子膜の接触による二分子膜の形成方法およびその装置
US8005526B2 (en) * 2005-08-31 2011-08-23 The Regents Of The University Of Michigan Biologically integrated electrode devices
US8986781B2 (en) 2005-10-27 2015-03-24 Corning Incorporated Immobilized multi-layer artificial membrane for permeability measurements (PAMPA)
WO2007049576A1 (ja) 2005-10-28 2007-05-03 Kuraray Co., Ltd. 細胞培養容器及び細胞培養方法
JP4215052B2 (ja) 2005-12-26 2009-01-28 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車
JP2009156572A (ja) * 2006-04-06 2009-07-16 National Institutes Of Natural Sciences イオンチャンネルタンパク質バイオセンサー
US20070298511A1 (en) 2006-04-27 2007-12-27 The Texas A&M University System Nanopore sensor system
CN101490277B (zh) 2006-05-17 2013-10-23 埃佩多夫阵列技术股份有限公司 多种生物学（微）生物及其组分的鉴定和定量
GB2451047B (en) * 2006-06-15 2010-12-29 Electronic Bio Sciences Llc Apparatus and method for sensing a time varying ionic current in an electrolytic system
GB0614835D0 (en) 2006-07-26 2006-09-06 Isis Innovation Formation of bilayers of amphipathic molecules
WO2008054611A2 (en) * 2006-10-04 2008-05-08 President And Fellows Of Harvard College Engineered conductive polymer films to mediate biochemical interactions
JP2008194573A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 脂質二重膜形成方法
US20100196203A1 (en) 2007-02-20 2010-08-05 Gurdial Singh Sanghera Formation of Lipid Bilayers
GB2446823A (en) 2007-02-20 2008-08-27 Oxford Nanolabs Ltd Formulation of lipid bilayers
US20080254995A1 (en) 2007-02-27 2008-10-16 Drexel University Nanopore arrays and sequencing devices and methods thereof
US20110005918A1 (en) 2007-04-04 2011-01-13 Akeson Mark A Compositions, devices, systems, and methods for using a nanopore
US9121843B2 (en) 2007-05-08 2015-09-01 Trustees Of Boston University Chemical functionalization of solid-state nanopores and nanopore arrays and applications thereof
US20100190253A1 (en) 2007-06-18 2010-07-29 Kuraray Co., Ltd. Cell culture container and cell culture method
CN100523799C (zh) * 2007-06-27 2009-08-05 浙江大学 聚电解质/本征导电聚合物复合湿敏元件及其制作方法
GB0716264D0 (en) 2007-08-21 2007-09-26 Isis Innovation Bilayers
EP2195648B1 (en) 2007-09-12 2019-05-08 President and Fellows of Harvard College High-resolution molecular graphene sensor comprising an aperture in the graphene layer
JP5441142B2 (ja) 2007-11-26 2014-03-12 国立大学法人 東京大学 マイクロ流体による平面脂質二重膜アレイ及びその平面脂質二重膜を用いた分析方法
US8124191B2 (en) * 2007-11-30 2012-02-28 Electronic Bio Sciences, Llc Method and apparatus for single side bilayer formation
GB0724736D0 (en) 2007-12-19 2008-01-30 Oxford Nanolabs Ltd Formation of layers of amphiphilic molecules
US8628940B2 (en) 2008-09-24 2014-01-14 Pacific Biosciences Of California, Inc. Intermittent detection during analytical reactions
JP2010186677A (ja) 2009-02-13 2010-08-26 Ritsumeikan 導電構造、アクチュエータ、可変抵抗器、回動部材、回動式コネクタ、電動機、コントローラ、回転情報検出装置、ストローク検出装置、および導電端子の製造方法
US8986928B2 (en) 2009-04-10 2015-03-24 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nanopore sequencing devices and methods
DK2422198T3 (da) 2009-04-20 2014-01-06 Oxford Nanopore Tech Ltd Lipiddobbeltlag-sensorgruppe
GB0909923D0 (en) 2009-06-09 2009-07-22 Oxford Gene Tech Ip Ltd Picowell capture devices for analysing single cells or other particles
US8864969B2 (en) * 2009-06-25 2014-10-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electro-diffusion enhanced bio-molecule charge detection using electrostatic interaction
AU2010326349B2 (en) 2009-12-01 2015-10-29 Oxford Nanopore Technologies Limited Biochemical analysis instrument
WO2011090556A1 (en) 2010-01-19 2011-07-28 Verinata Health, Inc. Methods for determining fraction of fetal nucleic acid in maternal samples
US8324914B2 (en) 2010-02-08 2012-12-04 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for characterizing a molecule
US20110287414A1 (en) * 2010-02-08 2011-11-24 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for identifying a portion of a molecule
KR20110100963A (ko) 2010-03-05 2011-09-15 삼성전자주식회사 미세 유동 장치 및 이를 이용한 표적 핵산의 염기 서열 결정 방법
SG184204A1 (en) 2010-03-23 2012-10-30 Kuraray Co Culture method for causing differentiation of pluripotent mammalian cells
DE102010022929B4 (de) 2010-06-07 2013-07-18 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Verfahren zum Herstellen einer Bilipidschicht sowie Mikrostruktur und Messanordnung
WO2012033524A2 (en) 2010-09-07 2012-03-15 The Regents Of The University Of California Control of dna movement in a nanopore at one nucleotide precision by a processive enzyme
US20160162634A1 (en) 2011-09-23 2016-06-09 Oxford Nanopore Technologies Limited Analysis of a polymer comprising polymer units
AU2012324639B2 (en) 2011-10-21 2017-11-16 Oxford Nanopore Technologies Limited Method of characterizing a target polynucleotide using a pore and a Hel308 helicase
AU2012360244B2 (en) 2011-12-29 2018-08-23 Oxford Nanopore Technologies Limited Enzyme method
CN104136631B (zh) 2011-12-29 2017-03-01 牛津纳米孔技术公司 使用xpd解旋酶表征多核苷酸的方法
GB201202519D0 (en) 2012-02-13 2012-03-28 Oxford Nanopore Tech Ltd Apparatus for supporting an array of layers of amphiphilic molecules and method of forming an array of layers of amphiphilic molecules
WO2013121224A1 (en) 2012-02-16 2013-08-22 Oxford Nanopore Technologies Limited Analysis of measurements of a polymer
CA2869546C (en) 2012-04-10 2020-07-21 Oxford Nanopore Technologies Limited Mutant lysenin pores
GB2510719A (en) * 2012-06-15 2014-08-13 Genia Technologies Inc Chip set-up and high-accuracy nucleic acid sequencing
EP2875152B1 (en) 2012-07-19 2019-10-09 Oxford Nanopore Technologies Limited Enzyme construct
CA2879261C (en) 2012-07-19 2022-12-06 Oxford Nanopore Technologies Limited Modified helicases
WO2014019603A1 (de) 2012-07-30 2014-02-06 Nmi Naturwissenschaftliches Und Medizinisches Institut An Der Universitaet Tuebingen Anschlussplatte für einen mikrofuidischen probenchip, mikrofluidischer probenchip und untersuchungsverfahren mit einem mikrofluidischen probenanordnungsbereich
JP6375301B2 (ja) 2012-10-26 2018-08-15 オックスフォード ナノポール テクノロジーズ リミテッド 液滴界面
GB201313121D0 (en) 2013-07-23 2013-09-04 Oxford Nanopore Tech Ltd Array of volumes of polar medium
JP6035603B2 (ja) 2012-12-19 2016-11-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料導入装置
CN203466320U (zh) 2013-09-20 2014-03-05 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器
WO2015055981A2 (en) 2013-10-18 2015-04-23 Oxford Nanopore Technologies Limited Modified enzymes
GB201418512D0 (en) 2014-10-17 2014-12-03 Oxford Nanopore Tech Ltd Electrical device with detachable components

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6913697B2 (en) * 2001-02-14 2005-07-05 Science & Technology Corporation @ Unm Nanostructured separation and analysis devices for biological membranes
US20050230272A1 (en) * 2001-10-03 2005-10-20 Lee Gil U Porous biosensing device
EP1669746A1 (en) * 2003-09-19 2006-06-14 Japan Science and Technology Agency Electric current measuring instrument having artificial lipid double-membrane
JP2006312141A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Foundation For The Promotion Of Industrial Science 脂質二重膜の形成方法およびその装置

Also Published As

Publication number Publication date
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