KR20210133298A - 하이드로겔 코팅을 가진 플로우 셀 - Google Patents

하이드로겔 코팅을 가진 플로우 셀 Download PDF

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KR20210133298A
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depressions
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functionalized
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홍지 렌
조나단 마크 부텔
존 에이. 문
엠. 셰인 보웬
알렉스 네미로스키
게리 마크 스키너
케니 첸
Original Assignee
일루미나, 인코포레이티드
일루미나 케임브리지 리미티드
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Abstract

방법의 예에서, 작용화된 코팅층은 패턴화된 플로우 셀 기판의 함몰부에 도포된다. 함몰부는 간극 영역에 의해 분리된다. 프라이머는 작용화된 코팅층에 그래프팅되어 함몰부 내에 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성한다. 하이드로겔은 적어도 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 도포된다.

Description

하이드로겔 코팅을 가진 플로우 셀{FLOW CELLS WITH HYDROGEL COATING}
본 발명은 하이드로겔 코팅을 가진 플로우 셀에 관한 것이다.
이 출원은, 그 내용이 전체적으로 본원에서 참고로 포함되는, 2017년 12월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 62/609,105의 우선권을 주장한다.
생물학적 어레이는 데옥시리보핵산(DNA) 및 리보핵산(RNA)을 포함하는 분자를 탐지하고 분석하는데 사용되는 광범위한 도구 중 하나이다. 이들 응용에서, 어레이는 인간 및 다른 유기체의 유전자에 존재하는 뉴클레오타이드 서열에 대한 프로브를 포함하도록 조작된다. 특정한 응용에서, 예를 들어, 개개의 DNA 및 RNA 프로브는 어레이 지지체 상에 기하학적 그리드 내의 위치에 (또는 무작위로) 부착될 수 있다. 테스트 샘플, 예를 들어, 사람 또는 유기체로부터의 테스트 샘플은, 그리드에 노출될 수 있어서, 상보적 단편이 어레이 내에 개개의 부위에서 프로브로 혼성화된다. 그 후, 어레이는, 단편이 혼성화된 부위의 형광에 의해, 어느 단편이 샘플에 존재하는지 식별하기 위해, 부위에 걸쳐 특정 주파수의 광을 스캐닝함으로써 검사될 수 있다.
생물학적 어레이는 유전자 서열화에 사용될 수 있다. 일반적으로, 유전자 서열화는 DNA 또는 RNA의 단편과 같은 길이의 유전 물질에서 뉴클레오타이드 또는 핵산의 순서를 결정하는 것을 포함한다. 더욱 더 긴 염기쌍의 서열이 분석되고 있으며, 생성된 서열 정보는 다양한 생물정보학 방법에 사용되어 그 단편이 유래된 유전 물질의 광범위한 길이의 서열을 신뢰성 있게 결정하기 위해 단편들을 함께 논리적으로 맞출 수 있다. 특징적인 단편에 대한 자동화된 컴퓨터 기반 검사가 개발되었으며, 유전체(게놈) 맵핑, 유전자 및 그 기능의 식별, 특정한 질환 및 질병 상태의 위험의 평가 등에 사용되었다. 이들 응용 이외에도, 생물학적 어레이는 광범위한 분자, 분자의 패밀리, 유전자 발현 수준, 단일 뉴클레오타이드 다형성 및 유전자형의 탐지 및 평가에 사용될 수 있다.
제 1 측면에서, 방법은 패턴화된 플로우 셀 기판의 함몰부에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계로, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리되는 것인 단계; 작용화된 코팅층에 프라이머를 그래프팅하여 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계; 및 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계를 포함한다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 하이드로겔은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 하이드로겔은 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 배치된다. 일 예에서, 하이드로겔은 함몰부에 작용화된 코팅층 상에 및 간극 영역의 적어도 일부 상에 도포된다. 다른 예에서, 하이드로겔을 도포하는 단계는 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 선택적으로 증착시키는 단계를 포함한다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 작용화된 코팅층을 도포하기 전에, 방법은 패턴화된 플로우 셀 기판의 표면을 처리하여 표면에 작용기를 부착시켜 처리된 함몰부 및 처리된 간극 영역을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 이 예에서, 함몰부에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계는: 처리된 함몰부에 및 처리된 간극 영역 상에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계; 및 처리된 간극 영역으로부터 작용화된 코팅층을 연마하는 단계를 포함한다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 하이드로겔을 도포하는 것은 약 0.001% 내지 약 0.1%(질량 대 부피)의 하이드로겔 물질을 포함하는 수성 혼합물을 도포하는 것을 포함한다. 일 예에서, 하이드로겔 물질은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 패턴화된 플로우 셀 기판의 둘레는 그에 결합된 스페이서층을 가지고, 하이드로겔이 도포된 후, 이 방법은 스페이서층에 리드(lid)를 결합하는 단계를 추가로 포함한다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 작용화된 코팅층이 도포된 후 및 프라이머가 그래프팅되기 전에, 방법은 간극 영역의 적어도 일부에 리드를 결합시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 방법의 이 제 1 측면의 예에서, 하이드로겔을 도포하는 단계는 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 선택적으로 증착시키는 단계를 포함한다. 본 방법의 제 1 측면의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 배치로 함께 결합될 수 있음이 이해되어야 한다.
제 2 측면에서, 방법은, 실란 또는 실란 유도체를 그 내부에 한정된 함몰부를 갖는 플로우 채널을 포함하는 패턴화된 기판의 표면에 부착시키는 단계로서, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리됨으로써 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역을 형성하는 단계; 실란화된 함몰부 내에 및 실란화된 간극 영역 상에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계; 실란화된 간극 영역으로부터 작용화된 코팅층을 연마하는 단계; 실란화된 함몰부에 작용화된 코팅층에 프라이머를 그래프팅하여 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계; 및 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계를 포함한다.
이 제 2 측면의 예에서, 하이드로겔을 도포하는 것은 약 0.001% 내지 약 0.1%(질량 대 부피)의 하이드로겔 물질을 포함하는 수성 혼합물을 도포하는 것을 포함한다. 이 예에서, 하이드로겔 물질은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
이 제 2 측면의 예에서, 스페이서층은 패턴화된 기판에 결합되고 플로우 채널의 둘레를 한정하고; 하이드로겔이 도포된 후, 방법은 스페이서층에 리드를 결합하는 단계를 추가로 포함한다.
이 제 2 측면의 예에서, 작용화된 코팅층이 연마된 후 및 프라이머가 그래프팅되기 전에, 방법은 간극 영역의 적어도 일부에 리드를 결합시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 방법의 제 2 측면의 예에서, 하이드로겔을 도포하는 단계는 함몰부 내에 그래프트된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 것을 포함한다. 일 예에서, 하이드로겔은 함몰부에 작용화된 코팅층 상에 및 간극 영역의 적어도 일부 상에 도포된다. 다른 예에서, 하이드로겔을 도포하는 단계는 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 선택적으로 증착시키는 단계를 포함한다.
방법의 이 제 2 측면의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 결합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 방법의 이 측면의 및/또는 방법의 제 1 측면의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/있거나, 이들 측면 중 하나 또는 둘 모두로부터의 임의의 특징은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
다른 측면에서, 플로우 셀은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 기판; 각각의 함몰부에 부착된 서열화 표면 화학, 여기서 서열화 표면 화학은: 작용화된 코팅층; 및 작용화성 코팅층에 그래프팅된 프라이머; 및 서열화 표면 화학 상에 및 선택적으로 간극 영역의 일부 상에 하이드로겔을 포함한다.
플로우 셀의 예에서, 하이드로겔은 또한 간극 영역의 적어도 일부 상에 있다.
플로우 셀의 예에서, 작용화된 코팅층은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드)이다.
플로우 셀의 예에서, 하이드로겔은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
플로우 셀의 예에서, 하이드로겔은 표면 화학에 그래프팅되지 않는다.
플로우 셀의 예에서, 패턴화된 기판은 적어도 하나의 플로우 채널을 포함하고; 함몰부는 적어도 하나의 플로우 채널에서 한정되며; 및 플로우 셀은 패턴화된 기판의 다른 간극 영역에 부착된 스페이서층을 더 포함하여 스페이서층이 적어도 하나의 플로우 채널의 둘레를 한정하도록 한다. 이 예에서, 플로우 셀은 스페이서층에 부착된 리드를 추가로 포함할 수 있다.
플로우 셀의 이 측면의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 결합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 플로우 셀의 이 측면의 및/또는 방법의 제 1 및/또는 제 2 측면의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/있거나, 임의의 측면으로부터의 임의의 특징이 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 포함되어 있다.
본 개시의 예의 특징은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 명확해질 것이며, 유사한 참조 번호는 유사하지만 아마도 동일하지는 않은 구성요소에 대응한다. 간결성을 위해, 앞서 설명된 기능을 갖는 참조 번호 또는 특징은 이들이 나타나는 다른 도면과 연결하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1은 본원에 개시된 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본원에 개시된 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 3g 및 도 3a 내지 3d, 3h 및 3i는 본원에 개시된 방법의 개별적인 예를 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 도 3a 내지 3g 및 도 3a 내지 3d, 3h 및 3i에 도시된 방법에 의해 형성된 실시예의 플로우 셀의 횡단면도이다.
도 5는 필터를 통과하는 클러스터의 백분율(% PF) 및 하이드로겔 코팅이 없는 비교예의 플로우 셀의 타일(X-축 상의 1-384) 및 하이드로겔 코팅을 포함하는 실시예의 플로우 셀의 타일(X-축 상의 385-768)에 대해 DNA 템플릿으로 점유된 함몰부/웰의 백분율(% 점유)을 나타내는 도표이다.
도 6은 비교예의 플로우 셀 및 하이드로겔 코팅을 포함하는 실시예의 플로우 셀에 대한 필터를 통과하는 클러스터의 백분율(% PF) 대 템플릿 농도(pM)의 도표이다.
도 7은 비교예의 플로우 셀 및 하이드로겔 코팅을 포함하는 실시예의 플로우 셀에 대한 중복 템플릿을 제거한 후 필터를 통과한 클러스터의 순 백분율(% PF) 대 템플릿 농도(pM)의 도표이다.
도 8a 및 8b는 비교예의 플로우 셀 및 하이드로겔 코팅을 포함하는 실시예의 플로우 셀에 대한 150개의 서열화 사이클 후 판독 1(R1)(도 8a) 및 판독 2(R2)(도 8b) 불일치율의 도표이다.
플로우 셀은 종종 서열화 작동, 분석 및 기타 생물학적 응용에 사용된다. 패턴화된 플로우 셀은, 함몰부가 그 내부 또는 그 위에 한정되는 기판 또는 지지체를 포함할 수 있고; 화학적 및/또는 생물학적 활성인 표면 화학이 함몰부에 한정될 수 있다. 예로서, 표면 화학은 작용화된 코팅층 및 프라이머를 포함한다. 일부 서열화 작동에서, 프라이머가 플로우 셀 기판의 함몰부에 고정된 후, 서열화 템플릿(프라이머에 상보적인 부분을 포함함)이 함몰부로 도입될 수 있고, 이어서 서열화 템플릿이 증폭되어 서열화 템플릿의 동일한 사본을 생성할 수 있다(이 과정은 본원에서 클러스터 생성으로 지칭됨).
본원에 개시된 실시예에서, 하이드로겔(본원에서 하이드로겔 코팅으로도 지칭됨)은 표면 화학, 즉 작용화된 코팅층 및 프라이머 상에 직접 포함된다. 하이드로겔 코팅은 클러스터 생성시 서열화 템플릿 시딩 속도를 느리게 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 결과적으로, 하나의 서열화 템플릿이 함몰부에 시딩된 후, 임의의 후속 서열화 템플릿이 하이드로겔을 통해 및 함몰부로 확산하는 기회를 가지기 전에, 템플릿을 더 큰 클러스터로 증폭시키기 위한 (하이드로겔이 포함되지 않은 경우와 비교하여) 시간이 더 많이 있다. 이것은 단일 서열화 템플릿을 시딩하는 함몰부의 집단수를 증가시킨다. 즉, 이는 특정 함몰부 내에서 모노클로날 클러스터링(즉, 한 유형의 서열화 템플릿의 여러 복사본 생성)을 증가시키고, 특정 함몰부 내에서 폴리클로날 클러스터링(즉, 여러 유형의 서열화 템플릿의 다중 복사본 생성)을 감소시킨다. 중복 제거 후 필터를 통과하는 클러스터의 수는 증가된 모노클로날 클러스터링의 표시일 수 있다. 일 예에서, 하이드로겔 코팅을 포함하는 본원에 개시된 실시예에 대한 순 PF%는 하이드로겔 코팅을 포함하지 않는 비교예에 대한 순 PF%보다 약 2% 내지 약 17% 더 높다.
본원에 개시된 방법은 전적으로 웨이퍼 레벨에서, 전적으로 다이 레벨에서, 부분적으로 웨이퍼 레벨에서, 및/또는 부분적으로 다이 레벨에서 수행될 수 있다. 방법을 부분적으로 웨이퍼 및 다이 레벨에서 수행하는 예로서, 이 방법은 웨이퍼를 사용하여 개시될 수 있고, 이어서 다이싱되어 여러 다이를 형성할 수 있고, 방법은 각각의 다이를 사용하여 계속할 수 있다. 적어도 일부 예에서, 개방 웨이퍼 프로세싱을 수행하는 능력은 품질 제어 및 특성화를 위해 다양한 계측/분석 기술이 사용될 수 있게 한다. 결합되어 플로우 셀을 형성하기 전에, 패턴화되고 표면 개질된 웨이퍼/기판은, 예를 들어 원자력 현미경(AFM), 주사 전자 현미경(SEM), 편광해석법, 각도측정법, 산란측정법 및/또는 형광법에 노출될 수 있다. 대안적으로, 결합된 플로우 셀은 이들 기술에 노출될 수 있다. 다이 레벨에서, 방법은 개방 면 다이 상에서 또는 조립된 플로우 셀(둘러싸인 플로우 채널을 가짐) 상에서 수행될 수 있다.
본원에서 사용된 용어는 달리 명시되지 않는 한 관련 기술 분야에서 통상적인 의미를 가질 것으로 이해된다. 본원에서 사용된 몇 가지 용어와 그 의미가 아래에 설명되어 있다.
단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
용어 포함하는(comprising), 포함하는(including), 함유하는(containing) 및 이들 용어의 다양한 형태는 서로 동의어이며 동일하게 넓은 의미로 사용된다.
상부, 하부, 하단, 상단 등의 용어는 플로우 셀 및/또는 플로우 셀의 다양한 구성요소를 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 이들 방향 용어는 특정 배향을 의미하는 것이 아니라 구성요소들 사이의 상대적인 배향을 지정하기 위해 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 방향 용어의 사용은 임의의 특정 배향으로 본원에서 개시된 예를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에서 사용된 "알킬"은 완전히 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알킬기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 알킬기의 예에는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, 아이소부틸, 3차 부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함된다. 예로서, 명칭 "C1-4 알킬"은 알킬 사슬에 1 내지 4개의 탄소 원자가 존재함을 나타내며, 즉 알킬 사슬은 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
본원에서 사용된 "알켄일"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알켄일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 알켄일기의 예는 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일 등을 포함한다.
본원에서 사용된 "알카인" 또는 "알카인일"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알카인일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
본원에서 사용된 "아릴"은 고리 골격 내에 탄소만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(즉, 2개의 인접한 탄소 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템의 모든 고리는 방향족이다. 아릴기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아릴기의 예는 페닐, 나프 틸, 아줄레닐 및 안트라세닐을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "부착된"은 2개의 물건이 서로 접합(join), 고정(fasten), 접착(adhere), 연결(connect) 또는 결합되는(bound) 상태를 의미한다. 부착은 기계적일 수 있거나, 또는 화학적일 수 있다. 예를 들어, 핵산은 공유 또는 비공유 결합에 의해 작용화된 코팅층에 화학적으로 부착될 수 있다. 공유 결합은 원자 사이의 전자 쌍의 공유를 특징으로 한다. 비공유 결합은 전자 쌍의 공유를 포함하지 않는 물리적 결합이며, 예를 들어 수소 결합, 이온 결합, 반 데르 발스 힘, 친수성 상호작용 및 소수성 상호작용을 포함할 수 있다.
"아지드" 또는 "아지도" 작용기는 -N3을 지칭한다.
본원에서 사용된 "결합 영역"은, 예를 들어 스페이서층, 리드, 다른 기판 등 또는 이들의 조합(예, 스페이서층 및 리드)일 수 있는 다른 재료에 결합될 기판상의 영역을 지칭한다. 결합 영역에 형성되는 결합은 화학적 결합(상기 기술된 바와 같음) 또는 기계적 결합(예, 패스너 등을 사용하는 것)일 수 있다.
본원에서 사용된 "카보사이클일"은 고리 시스템 골격 내에서 탄소 원자만을 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 카보사이클일이 고리 시스템인 경우, 2개 이상의 고리는 융합, 가교 또는 스파이로-연결 방식으로 함께 접합될 수 있다. 카보사이클일은, 고리 시스템 내에서 적어도 하나의 고리가 방향족이 아닌 한, 임의의 포화도를 가질 수 있다. 따라서, 카보사이클일은 사이클로알킬, 사이클로알켄일 및 사이클로알카인일을 포함한다. 카보사이클일기는 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카보사이클일 고리의 예는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로 헥센일, 2,3-다이하이드로-인덴, 바이사이클로[2.2.2]옥탄일, 아다만틸 및 스파이로[4.4]노난일을 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "카복실산" 또는 "카복실"은 -C(O)OH를 지칭한다.
본원에서 사용된 "사이클로알킬렌"은 2개의 부착점을 통해 분자의 나머지 부분에 부착되는 완전 포화된 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본원에서 사용된 "사이클로알켄일" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 모든 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로헥센일 또는 사이클로헥센 및 노르보르넨일 또는 노르보르넨을 포함한다. 또한 본원에서 사용된 "헤테로사이클로알켄일" 또는 "헤테로사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 가진 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다.
본원에서 사용된 "사이클로알카인일" 또는 "사이클로알카인"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥타인이다. 다른 예는 바이사이클로노나인이다. 또한 본원에서 사용된 "헤테로사이클로알카인일" 또는 "헤테로사이클로알카인"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 가진 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다.
본원에서 사용된 용어 "증착"은 수동 또는 자동화될 수 있는 임의의 적합한 도포 기술을 지칭하고, 표면 특성의 개질을 야기한다. 일반적으로, 증착은 기상 증착 기술, 코팅 기술, 그래프팅 기술 등을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 특정 예는 화학적 기상 증착(CVD), 스프레이 코팅(예, 초음파 스프레이 코팅), 스핀 코팅, 덩크 또는 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 퍼들 분산, 플로우 스루 코팅, 에어로졸 인쇄, 잉크젯 인쇄 등을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "함몰부"는 패턴화된 기판 표면의 간극 영역에 의해 완전히 둘러싸인 표면 개구를 갖는 패턴화된 기판에서의 이산된 오목 특징부를 의미한다. 함몰부는, 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 별 모양(임의의 수의 꼭지점을 가짐) 등을 포함하는 표면에서 그들의 개구부에 임의의 다양한 모양을 가질 수 있다. 표면에서 수직으로 취한 함몰부의 횡단면은 곡선형, 정사각형, 다각형, 쌍곡선, 원뿔형, 각형 등일 수 있다. 예로서, 함몰부는 우물(웰)일 수 있다.
항목의 모음과 관련하여 사용될 때 용어 "각각의"는 모음에서 개개의 항목을 식별하기 위해 의도되지만 반드시 모음의 모든 항목을 지칭하는 것은 아니다. 명시적 개시 또는 문맥이 달리 명시하지 않는 경우 예외가 발생할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "플로우 셀"은 반응이 수행될 수 있는 챔버(즉, 플로우 채널), 시약을 챔버로 전달하기 위한 유입구 및 시약을 챔버로부터 제거하기 위한 유출구를 갖는 용기를 의미하기 위해 의도된다. 일부 예에서, 챔버는 챔버에서 발생하는 반응의 탐지를 가능하게 한다. 예를 들어, 챔버는 챔버에서 어레이, 광학적으로 표지된 분자 등의 광학적 탐지를 허용하는 하나 이상의 투명한 표면을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 "플로우 채널"은 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 2개의 결합된 구성요소 사이에 한정된 영역일 수 있다. 일부 예에서, 플로우 채널은 패턴화된 기판과 리드 사이에 한정될 수 있고, 따라서 패턴화된 기판에 한정된 하나 이상의 함몰부와 유체 연통할 수 있다.
본원에 언급된 "작용화된 코팅층"은 액체 및 기체에 투과성인 반강성 물질을 의미하는 것으로 의도된다. 작용화된 코팅층은 액체가 흡수될 때 팽창할 수 있고 건조에 의해 액체가 제거될 때 수축될 수 있는 하이드로겔일 수 있다. 본원에 개시된 예에서, 작용화된 코팅층은 알카인 작용기와 반응할 수 있는 아지드/아지도 작용기를 포함한다. 일 예에서, 작용화된 코팅층은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드)(PAZAM)이다.
본원에서 사용된 "헤테로아릴"은 고리 골격 내에 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 이에 한정되는 것은 아니지만 질소, 산소 및 황을 포함하는 탄소 이외의 원소를 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(예, 2개의 인접 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 헤테로아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴기는 5-18개의 고리 구성원을 가질 수 있다.
본원에서 사용된 "헤테로사이클일"은 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로 원자를 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 헤테로사이클일은 융합, 가교 또는 스파이로-연결 방식으로 함께 접합될 수 있다. 헤테로사이클일은, 고리 시스템에서 적어도 하나의 고리가 방향족이 아닌 한, 임의의 포화도를 가질 수 있다. 고리 시스템에서, 헤테로원자는 비방향족 또는 방향족 고리에 존재할 수 있다. 헤테로사이클일기는 3 내지 20개의 고리 구성원(즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하여 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 헤테로원자는 O, N 또는 S이다.
본원에서 사용된 용어 "하이드라진" 또는 "하이드라진일"은 -NHNH2기를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "하이드라존" 또는 "하이드라존일"은
Figure pat00001
기(여기서, Ra 및 Rb는 본원에 정의된다)를 지칭한다.
본원에서 사용된 "하이드로겔"은 가교된 중합체 사슬로 구성된 3차원 중합체 네트워크 구조를 지칭한다. 하이드로겔은 수용성이 아니거나 서열화 동안 노출되는 액체에서 제거가능하지 않다.
본원에서 사용된 "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "간극 영역"은 함몰부를 분리하는 기판 내 또는 표면 상의 영역을 지칭한다. 예를 들어, 간극 영역은 어레이의 한 특징부를 어레이의 다른 특징부와 분리할 수 있다. 서로 분리되는 두 개의 특징부는 이산적일 수 있고, 즉 서로 물리적으로 접촉하지 않을 수 있다. 다른 예에서, 간극 영역은 특징부의 제 1 부분을 특징부의 제 2 부분으로부터 분리할 수 있다. 많은 예에서, 간극 영역은 연속적인 반면, 특징부는, 예를 들어 그렇지 않다면 연속적인 표면에 한정된 복수의 웰의 경우와 같이, 이산적이다. 간극 영역에 의해 제공되는 분리는 부분적 또는 완전한 분리일 수 있다. 간극 영역은 표면에 한정된 특징부의 표면 물질과 다른 표면 물질을 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이의 특징부는 간극 영역에 존재하는 양 또는 농도를 초과하는 코팅층 및 프라이머의 양 또는 농도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 코팅층 및 프라이머는 간극 영역에 존재하지 않을 수 있다.
본원에서 사용된 "나이트릴 옥사이드"는 "RaC≡N+O-"기(여기서, Ra는 본원에 정의됨)를 의미한다. 나이트릴 옥사이드를 제조하는 예는 클로로아마이드-T로 처리에 의해, 또는 이미도일 클로라이드[RC(Cl)=NOH] 상에 염기의 작용을 통해 알독심으로부터 제자리(in situ) 생성을 포함한다 .
본원에 사용된 "나이트론"은
Figure pat00002
기(여기서, R1, R2 및 R3이 본원에 정의된 Ra 및 Rb 기 중 임의의 것일 수 있음)를 의미한다.
본원에 사용된 "뉴클레오타이드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당 및 하나 이상의 포스페이트기를 포함한다. 뉴클레오타이드는 핵산 서열의 단량체 단위이다. RNA에서, 당은 리보스이고, DNA에서, 당은 데옥시리보스이고, 즉 리보스에서 2' 위치에 존재하는 하이드록실기가 없는 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기(즉, 핵염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퓨린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 그의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 시토신(C), 티민(T) 및 우라실(U), 및 그의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 퓨린의 N-9에 결합된다.
용어 "플로우 셀 기판" 또는 "기판"은 그 위에 표면 화학이 첨가될 수 있는 지지체를 지칭한다. 용어 "패턴화된 기판"은 그 내에 또는 그 위에 함몰부가 한정되는 지지체를 지칭할 수 있다. 기판은 웨이퍼, 패널, 직사각형 시트, 다이 또는 임의의 다른 적절한 구성일 수 있다. 기판은 일반적으로 강성이며 수성 액체에 불용성이다. 기판은 함몰부를 변형시키기 위해 사용되는 화학물질 등에 불활성일 수 있다. 예를 들어, 기판은 작용화된 코팅층을 도포하기 위해, 프라이머를 작용화된 코팅층에 부착하기 위해, 하이드로겔을 도포하기 위해 사용되는 화학 등에 불활성일 수 있다. 적합한 기판의 예는 에폭시 실록산, 다면체 올리고머 실세퀴옥산( POSS) 또는 이의 유도체, 유리 및 변성 또는 작용화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스티렌 및 스티렌 및 다른 물질의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸 렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(예컨대, Chemours의 TEFLON®), 사이클릭 올레핀/사이클로-올레핀 중합체(COP)(예컨대, Zeon의 ZEONOR®), 폴리이미드 등포함), 나일론, 세라믹/세라믹 옥사이드, 실리카, 용융 실리카 또는 실리카-계 물질(예, 적어도 10%의 실리카 포함), 알루미늄 실리케이트, 실리콘 및 변성 실리콘(예, 붕소 도핑된 p+ 실리콘), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 실리콘 옥사이드(SiO2), 탄탈륨 펜트옥사이드(TaO5) 또는 다른 탄탈륨 옥사이드(TaOx), 하프늄 옥사이드(HaO2), 탄소, 금속, 무기 유리 등을 포함한다. 기판은 또한 표면에 탄탈륨 옥사이드 또는 다른 세라믹 옥사이드의 코팅층을 가진 유리 또는 실리콘 또는 POSS 또는 이의 유도체일 수 있다.
본원에 사용된 "플라즈마 애싱"은 산소 플라즈마에 의해 기판으로부터 유기 물질을 제거하는 공정을 지칭한다. 플라즈마 애싱으로 생성된 생성물은 진공 펌프/시스템으로 제거될 수 있다. 플라즈마 애싱은 반응성 하이드록실기 또는 카복실기를 도입함으로써 기판을 활성화시킬 수 있다.
본원에 사용된 "프라이머"는 DNA 또는 RNA 합성의 출발점으로 역할하는 단일 가닥 핵산 서열(예, 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA)로 정의된다. 프라이머의 5' 말단은 작용화된 코팅층과의 커플링 반응을 허용하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 임의의 수의 염기 길이일 수 있고, 다양한 비-천연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 일 예에서, 서열화 프라이머는 20 내지 40개의 염기 범위의 짧은 가닥이다.
본원에 사용된 용어 "실란" 및 "실란 유도체"는 하나 이상의 규소 원자를 함유하는 유기 또는 무기 화합물을 지칭한다. 무기 실란 화합물의 예는 SiH4 또는 할로겐화된 SiH4이며, 여기서 수소는 하나 이상의 할로겐 원자로 대체된다. 유기 실란 화합물의 예는 X-RB-Si(ORC)3이고, 여기서 X는 아미노, 비닐, 메타크릴레이트, 에폭시(
Figure pat00003
), 황, 알킬, 알켄일 또는 알카인일과 같은 유기기이고; RB는 스페이서, 예를 들어-(CH2)n-이며, 여기서 n은 0 내지 1000이고; RC는 본원에 정의된 바와 같이 수소, 선택적으로 치환된 알킬, 선택적으로 치환된 알켄일, 선택적으로 치환된 알카인일, 선택적으로 치환된 카보사이클일, 선택적으로 치환된 아릴, 선택적으로 치환된 5-10원 헤테로아릴 및 선택적으로 치환된 5-10원 헤테로사이클일로부터 선택된다. 본원에 사용된 용어 "실란" 및 "실란 유도체"는 상이한 실란 및/또는 실란 유도체 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 실란 또는 실란 유도체는 작용화된 중합체층의 작용기와 반응할 수 있는 불포화 모이어티를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "불포화 모이어티"는 알켄, 알카인, 사이클로알켄, 사이클로알카인, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알카인 또는 적어도 하나의 이중 결합 또는 하나의 삼중 결합을 포함하는 이의 선택적으로 치환된 변형체를 포함하는 화학기를 지칭한다. 불포화 모이어티는 1가 또는 2가일 수 있다. 불포화 부분이 1가인 경우, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄 및 헤테로사이클로알카인은 각각 사이클로알켄일, 사이클로알카인일, 헤테로사이클로알켄일 및 헤테로사이클로알카인일과 상호교환적으로 사용된다. 불포화 부분이 2가인 경우, 사이클로알켄, 사이클로알카인, 헤테로사이클로알켄 및 헤테로사이클로알카인은 각각 사이클로알켄일렌, 사이클로알카인일렌, 헤테로사이클로알켄일렌 및 헤테로사이클로알카인일렌과 상호교환적으로 사용된다.
불포화 모이어티는 실란 또는 실란 유도체의 규소 원자에 직접적으로 부착되거나, 또는 링커를 통해 간접적으로 부착될 수 있다. 적합한 링커의 예는 선택적으로 치환된 알킬렌(예, 이중 결합의 개방에 의해 알켄으로부터 또는 다른 탄소 원자로부터 2개의 수소 원자의 제거에 의해 알칸으로부터 유도되는 것으로 간주되는 2가 포화 지방족 라디칼(예컨대 에틸렌)), 치환된 폴리에틸렌 글리콜 등을 포함한다.
본원에 사용된 "스페이서층"은 두 구성성분을 함께 결합시키는 물질을 지칭한다. 일부 예들에서, 스페이서층은 결합을 돕는 방사선 흡수 물질일 수 있거나 결합을 돕는 방사선 흡수 물질와 접촉될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "표면 화학"은 패턴화된 기판의 함몰부에 혼입되는 화학적 및/또는 생물학적 활성 성분을 지칭한다. 본원에 개시된 표면 화학의 예는 기판 표면의 적어도 일부에 부착된 작용화된 중합체층 및/또는 작용화된 중합체층의 적어도 일부에 부착된 프라이머를 포함한다.
"티올" 작용기는 -SH를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "테트라진" 및 "테트라진일"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴기를 지칭한다. 테트라진은 선택적으로 치환될 수 있다.
본원에 사용된 "테트라졸"은 4개의 질소 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭기를 지칭한다. 테트라졸은 선택적으로 치환될 수 있다.
방법(100)의 예가 도 1에 도시된다. 방법(100)은 패턴화된 플로우 셀 기판의 함몰부에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계로, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리되는 것인 단계(참조 번호 102에 도시됨); 작용화된 코팅층에 프라이머를 그래프팅하여 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계(참조 번호 104에 도시됨), 적어도 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계(참조 번호 106에 도시됨)를 포함한다.
패턴화된 플로우 셀 기판은 패턴화된 웨이퍼 또는 패턴화된 다이 또는 임의의 본원에 개시된 다른 패턴화된 기판일 수 있다. 본원에 기재된 기판의 임의의 예가 사용될 수 있다. 패턴화된 기판(도 3a 및 도 4에서 참조 번호 12로 도시됨)은 기판의 노출된 층 또는 표면 상 또는 내에 한정된 함몰부 및 인접한 함몰부를 분리하는 간극 영역을 포함한다. 함몰부는, 예를 들어 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 몰딩 기술, 마이크로에칭 기술, 인쇄 기술 등을 포함하는 다양한 기술을 사용하여 기판 내부 또는 기판 상에 제조될 수 있다. 당해 기술 분야에서 숙련자들은 사용되는 기술이 기판의 조성 및 형상에 의존할 것임을 이해할 것이다. 도 4a를 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 함몰부의 많은 상이한 레이아웃이 예상될 수 있다.
도 1에 도시되지 않지만, 작용화된 코팅층을 도포하고 프라이머를 그래프팅하기 전에(즉, 표면 화학을 첨가하기 전에), 방법은 패턴화된 기판을 세척 공정 및/또는 표면 화학의 후속 증착을 위한 패턴화된 기판의 표면(예, 함몰부 및 일부 경우 인접한 간극 영역)을 준비하는 다른 공정에 노출시킴으로써 표면을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 예로서, 방법은 작용기를 표면에 부착시키기 위해 패턴화된 플로우 셀 기판의 표면을 처리하여 처리된 함몰부 및 일부 경우에 처리된 간극 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 공정(예, 세척 공정 및 표면 준비 공정)의 보다 상세한 예는 도 3a 내지 3i를 참조하여 아래에서 더 논의된다.
도 1에 도시된 예에서, 표면 화학을 첨가하는 것은 함몰부에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계(참조 번호 102) 및 작용화된 코팅층에 프라이머를 그래프팅하는 단계(참조 번호 104)를 포함한다.
작용화된 코팅층의 예는 아크릴아마이드 공중합체, 예컨대 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드(PAZAM)를 포함한다. PAZAM 및 일부 다른 형태의 아크릴아마이드 공중합체는 화학식 (I)로 표시된다:
Figure pat00004
(I)
여기서 :
RA는 아지도, 선택적으로 치환된 아미노, 선택적으로 치환된 알켄일, 선택적으로 치환된 하이드라존, 선택적으로 치환된 하이드라진, 카복실, 하이드록시, 선택적으로 치환된 테트라졸, 선택적으로 치환된 테트라진, 나이트릴 옥사이드, 나이트론 및 티올로 이루어진 그룹으로부터 선택되고;
RB는 H 또는 선택적으로 치환된 알킬이고;
RC, RD 및 RE는 독립적으로 H 및 선택적으로 치환된 알킬로 이루어진 그룹으로부터 선택되고;
각각의 -(CH2)p-는 선택적으로 치환될 수 있고;
p는 1 내지 50 범위의 정수이고;
n은 1 내지 50,000 범위의 정수이고; 및
m은 1 내지 100,000 범위의 정수이다.
당업자는 화학식 (I)에서의 반복하는 "n" 및 "m" 특징의 배열이 대표적이며, 단량체 서브유닛은 중합체 구조(예, 랜덤, 블록, 패턴 또는 이들의 조합)에서 임의의 순서로 존재할 수 있음을 인식할 것이다.
PAZAM의 특정 예는 다음과 같다:
Figure pat00005
여기서, n은 1-20,000 범위의 정수이고, m은 1-100,000 범위의 정수이다.
PAZAM의 분자량은 약 10 kDa 내지 약 1500 kDa의 범위일 수 있거나, 특정 예에서 약 312 kDa일 수 있다.
일부 예에서, PAZAM은 선형 중합체이다. 일부 다른 예에서, PAZAM은 약하게 가교된 중합체이다.
다른 예에서, 작용화된 코팅층은 화학식 (I)의 변형일 수 있다. 일 예에서, 아크릴아마이드 단위는 N,N-디메틸아크릴아마이드(
Figure pat00006
)로 대체될 수 있다. 이 예에서, 화학식 (I)의 아크릴아마이드 단위는
Figure pat00007
로 대체될 수 있고, 여기서 RD, RE, 및 RF는 각각 H이고, RG 및 RH는 각각 메틸기(아크릴아마이드의 경우와 같이 H 대신)이다. 이 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다. 다른 예로, 아크릴아마이드 단위 이외에 N,N-디메틸아크릴아마이드가 사용될 수 있다. 이 예에서, 화학식 (I)은
Figure pat00008
를 포함할 수 있고, 반복하는 "n" 및 "m" 특징 이외에, 여기서 RD, RE, 및 RF 는 각각 H이며, RG 및 RH는 각각 메틸기이다. 이 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다.
패턴화된 기판 및 후속적으로 도포된 프라이머와 상호작용하기 위해 작용화되는 한, 다른 작용화된 분자가 사용되어 작용화된 코팅층을 형성할 수 있음이 이해되어야 한다. 작용화된 코팅층을 형성하기에 적합한 분자의 다른 예는 아가로스와 같은 콜로이드 구조를 갖는 것들; 또는 젤라틴과 같은 중합체 메쉬 구조; 또는 폴리아크릴아마이드 중합체 및 공중합체, 실란 프리 아크릴아마이드(SFA), 또는 SFA의 아지도화된 버전과 같은 가교 중합체 구조를 포함할 수 있다. 적합한 폴리아크릴아마이드 중합체의 예는 아크릴아마이드 및 아크릴산 또는 비닐기를 함유하는 아크릴산, 또는 [2+2] 광-사이클로추가 반응을 형성하는 단량체로부터 합성될 수 있다.
작용화된 분자(예, PAZAM)는 스핀 코팅, 또는 딥핑 또는 딥 코팅, 또는 양 또는 음의 압력하에서 작용화된 분자의 유동, 또는 다른 적합한 기술을 사용하여 패턴화된 기판의 표면상에 증착될 수 있다. 작용화된 분자는 혼합물로 존재할 수 있다. 일 예에서, 혼합물은 물 중 또는 에탄올 및 물 혼합물 중 PAZAM을 포함한다.
코팅된 후, 작용화된 분자는 또한 경화 공정에 노출되어 전체 패턴화된 기판(즉, 함몰부 및 간극 영역 상에)에 걸쳐 작용화된 코팅층을 형성할 수 있다. 일 예에서, 작용화된 분자의 경화는 실온(예, 약 25℃) 내지 약 60℃ 범위의 온도에서 약 5분 내지 약 2시간 범위의 시간 동안 일어날 수 있다.
패턴화된 기판의 간극 영역이 아닌 함몰부에 작용화된 코팅층을 형성하기 위해, 작용화된 코팅층은 간극 영역을 i) pH 약 7.5 내지 약 11 범위이고 연마 입자를 포함하는 염기성 수성 슬러리 또는 ii) 연마 패드 및 연마 입자가 없는 용액을 사용하여 연마하여 제거시킬 수 있다.
방법(100)의 이 예에서, 프라이머는, 참조 번호 104에 도시된 바와 같이, 함몰부에 남아있는 작용화된 코팅층으로 그래프팅되어 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성한다. 적합한 프라이머의 예는 순방향 증폭 프라이머 또는 역방향 증폭 프라이머를 포함한다. 적합한 프라이머의 특정 예는 P5 또는 P7 프라이머를 포함하고, 이는 HISEQ®, HISEQX®, MISEQTM, MISEQXTM, NEXTSEQTM, NOVASEQTM, GENOME ANALYZERTM, 및 다른 기기 플랫폼상에서 서열화하기 위해 이는 Illumina Inc.에서 판매하는 상업적 플로우 셀의 표면 상에 사용된다.
그래프팅은 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해 또는 프라이머를 함몰부의 적어도 일부에서 작용화된 코팅층에 부착시킬 다른 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 이들 예시적인 기술은 각각 프라이머, 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다.
덩크 코팅은 패턴화된 기판(그의 함몰부 내에 작용화된 코팅층을 가짐)을 일련의 온도 제어된 욕(bath)에 침지시키는 것을 포함할 수 있다. 욕은 또한 유동 제어되고/거나 질소 블랭킷으로 커버될 수 있다. 욕은 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 다양한 욕 전체에 걸쳐, 프라이머는 함몰부의 적어도 일부에서 작용화된 코팅층에 부착할 것이다. 예에서, 코팅되고 연마된 패턴화된 기판은 반응이 일어나 프라이머를 부착시키는 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함하는 제 1 욕에 도입되고, 이어서 패턴화된 기판은 세척을 위해 추가적인 욕으로 이동될 것이다. 패턴화된 기판은 로봇 팔을 이용하여 또는 수동으로 욕조에서 욕조로 이동될 수 있다. 건조 시스템이 또한 덩크 코팅에서 사용될 수 있다.
스프레이 코팅은 코팅되고 연마된 패턴화된 기판 상에 프라이머 용액 또는 혼합물을 직접 스프레이함으로써 달성될 수 있다. 스프레이 코팅된 웨이퍼는 약 0℃ 내지 약 70℃ 범위의 온도에서 약 4분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 배양될 수 있다. 배양 후, 프라이머 용액 또는 혼합물은 예를 들어 스핀 코팅기를 사용하여 희석 및 제거될 수 있다.
퍼들 분산은 풀 및 스핀 오프(pool and spin off) 방법에 따라 수행될 수 있고, 따라서 스핀 코팅기로 달성될 수 있다. 프라이머 용액 또는 혼합물은 코팅되고 연마된 패턴화된 기판에 (수동으로 또는 자동 공정을 통해) 도포될 수 있다. 도포된 프라이머 용액 또는 혼합물은 코팅되고 연마된 패턴화된 기판의 전체 표면에 도포되거나 펴질 수 있다. 프라이머 코팅된 패턴화된 기판은 약 0℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에서 약 2분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 배양될 수 있다. 배양 후, 프라이머 용액 또는 혼합물은 예를 들어 스핀 코팅기를 사용하여 희석 및 제거될 수 있다.
일 예에서, 프라이머가 함몰부에서 작용화된 코팅층으로 그래프팅되어 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성한 후, 방법(100)의 이 예는 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계를 추가로 포함한다(참조 번호 106에 도시됨).
하이드로겔은 플로우 셀로 노출되는 서열화 템플릿의 필터 역할을 하는 임의의 친수성 폴리머일 수 있다. 하이드로겔의 증착은 플로우 셀 상에 증착되는 용액 중 중합체 농도에 의해 부분적으로 제어된다. 하이드로겔은 서열화 템플릿이 함몰부로의 확산을 느리게 하여, 또 다른 서열화 템플릿이 하이드로겔을 통해 확산될 수 있기 전에 단일 서열화 템플릿이 함몰부에 시딩 및 클러스터링하는 시간을 허용한다.
하이드로겔은 또한 서열화 템플릿 시딩 동안 및 다른 서열화 단계 동안 플로우 셀 상에 유지되므로, 서열화 동안 노출되는 액체에서 수용성이거나 제거할 수 없다. 하이드로겔의 일부 예는 PAZAM(또는 본원에 기술된 바와 같은 그의 변형), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔, 가교된 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 등을 포함한다. 하이드로겔은 다른 아크릴아마이드계 공중합체, 아가로스계 공중합체 또는 PEG계 공중합체일 수 있다. X-계 공중합체(예, 아크릴아마이드계, 아가로스계, PEG계 등)는 X 성분을 분자량 조성물의 약 10% 이상의 양으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 일부 예에서, X-계 공중합체는 분자량 조성물의 약 10%, 또는 분자량 조성물의 약 11%, 또는 분자량 조성물의 약 12%, 또는 분자량 조성물의 약 15%, 또는 분자량 조성물의 약 20%, 또는 분자량 조성물의 약 39%, 또는 더 높은 백분율의 X 성분을 포함한다. 게다가, 공중합체가 하이드로겔로서 기능하는 한, X 성분은 주어진 백분율보다 높거나 낮을 수 있다. 가교된 PEG 하이드로겔은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴 에테르, 말레이미드, 비닐 설폰, NHS 에스테르 및 비닐 에테르기와 같은 반응성 사슬 말단을 가진 PEG 마크로머(macromer)의 공유 가교를 통해 합성될 수 있다. 임의의 예시적인 하이드로겔은 소수성 또는 친수성 측쇄를 포함할 수 있다.
하이드로겔은 프라이머로 그래프팅되지 않고 오히려 프라이머를 코팅한다.
일부 예에서, 하이드로겔은 표면 화학(이 예에서는 작용화된 코팅층 및 그 위의 프라이머)이 커버되도록, 그리고 패턴화된 플로우 셀 기판의 결합 영역이 노출된 채 유지되도록 선택적으로 증착되거나 패턴화될 수 있다. 패턴화된 플로우 셀 기판의 결합 영역은 일반적으로 리드가 패턴화된 기판에 결합될 패턴화된 플로우 셀 기판의 간극 영역의 일부 상에 위치된다. 패턴화된 기판이 웨이퍼인 경우, 결합 영역은 웨이퍼로부터 형성되는 여러 플로우 셀의 경계(예, 둘레)를 한정할 수 있다. 패턴화된 기판이 다이인 경우, 결합 영역은 형성되는 하나의 플로우 셀의 외부 경계(예, 둘레)를 한정할 수 있다. 결합 영역의 일부가 아닌 패턴화된 플로우 셀 기판의 다른 부분은 하이드로겔로 코팅될 수 있음이 이해되어야 한다.
방법(100)의 이러한 예에서, 하이드로겔을 선택적으로 증착 또는 패턴화하는 것은 용액 배양, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 초음파 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 인쇄 또는 잉크젯 인쇄를 통해 달성될 수 있다. 하이드로겔이 결합 영역 상에 도포되지 않도록 마스크가 패턴화된 기판의 결합 영역을 커버하는데 사용될 수 있다. 하이드로겔의 선택적 증착은 간극 영역이 아니라 함몰부에서 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 증착하는데 사용될 수 있다.
다른 예들에서, 작용화된 코팅층이 형성된 후 리드가 패턴화된 플로우 셀 기판의 결합 영역에 결합될 수 있고, 프라이머 및 하이드로겔 모두가 플로우 스루 공정을 사용하여 도포될 수 있다.
하이드로겔을 도포하기 위한 각각의 예시적인 기술은 수성 혼합물을 사용할 수 있으며, 수성 혼합물은 물 및 최대 약 0.1%(질량 대 부피)의 하이드로겔 물질을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 하이드로겔 물질은 수성 혼합물의 0.1% 이하를 구성한다. 다른 예에서, 수성 혼합물은 약 0.001% 내지 약 0.1%의 하이드로겔 물질, 또는 약 0.025% 내지 약 0.005%의 하이드로겔 물질을 포함한다. 수성 혼합물의 농도는 플로우 셀 구조(예, 플로우 채널의 치수, 입력 및 출력 포트 등)에 따라 변할 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 플로우 스루 증착이 이용되는 경우, 포트, 플로우 채널 등을 막지 않고 수성 혼합물이 플로우 셀을 통해 유동할 수 있도록 농도가 선택될 수 있다. 이로써, 농도는 또한 약 0.1%보다 클 수 있다. 하이드로겔 물질(및 생성된 하이드로겔 코팅)은 본원에 개시된 임의의 예(즉, PAZAM 또는 이의 변형, 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 등)일 수 있다.
일부 예에서, 수성 혼합물은 또한 공-용매, 항산화제, 염료, 자외선 안정화제, 가공 보조제 등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 혼합물의 유동성 또는 하이드로겔의 막 형성 능력에 유해하게 영향을 미치지 않는 양으로 수성 혼합물에 포함될 수 있다.
수성 혼합물이 도포된 후, 배양하여 하이드로겔을 형성시킨다. 용액 배양을 위한 시간 및 온도는 하이드로겔 형성에 충분한 임의의 시간 및 온도일 수 있다. 예로서, 온도는 실온 내지 약 65℃의 범위일 수 있고 시간은 약 5분 내지 약 1시간 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 일 예에서, 용액 배양은 약 50℃의 온도에서 약 10분 동안 일어난다.
일부 예에서, 수성 혼합물은 하이드로겔 형성 동안 부분적으로 건조될 수 있다. 부분 건조는 공기 노출, 질소 노출, 진공, 가열(예, 오븐 내) 또는 스핀 코팅 (즉, 건조될 때까지 회전)을 통해 달성될 수 있다. 가열이 사용되는 예에서, 온도는 약 50℃일 수 있고, 하이드로겔은 이 온도에서 약 10분 동안 유지될 수 있다. 하이드로겔은 또한 희석 완충제로 세척될 수 있다.
방법(200)의 다른 예가 도 2에 도시된다. 방법(200)은 실란 또는 실란 유도체를 그 내부에 함몰부가 한정된 플로우 채널을 포함하는 패턴화된 기판의 표면에 부착시키는 단계로, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리됨으로써 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역을 형성하는 단계(참조 번호 202), 실란화된 함몰부 내에 및 실란화된 간극 영역 상에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계(참조 부호 204); 실란화된 간극 영역으로부터 작용화된 코팅층을 연마하는 단계(참조 번호 206); 실란화된 함몰부에 작용화된 코팅층으로 프라이머를 그래프팅하여 함몰부에서 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계(참조 번호 208); 및 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계(참조 번호 210)를 포함한다. 방법(200)의 예는 도 3a 내지 3e, 및 도 3a 내지 3d를 도 3h 및 도 3i와 결합하여 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 3a는 패턴화된 기판(12)의 한 예의 횡단면도이다. 패턴화된 기판(12)은 패턴화된 웨이퍼 또는 패턴화된 다이 또는 임의의 다른 패턴화된 기판(예, 패널, 직사각형 시트 등)일 수 있다. 본원에 설명된 기판(12)의 임의의 예가 사용될 수 있다. 패턴화된 웨이퍼가 사용될 여러 플로우 셀을 형성할 수 있고, 패턴화된 다이는 사용되어 단일 플로우 셀을 형성할 수 있다. 일 예에서, 기판은 약 2mm 내지 약 300mm 범위의 직경, 또는 최대 10피트(~3 미터)의 최대 치수를 갖는 직사각형 시트 또는 패널을 가질 수 있다. 일 예에서, 기판 웨이퍼는 약 200mm 내지 약 300mm 범위의 직경을 갖는다. 다른 예에서, 기판 다이는 약 0.1mm 내지 약 10mm 범위의 폭을 갖는다. 예시적인 치수가 제공되었지만, 임의의 적합한 치수를 갖는 기판이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
패턴화된 기판(12)은 기판(12)의 노출된 층 또는 표면 상에 또는 내에 한정된 함몰부(14), 및 인접한 함몰부(14)를 분리하는 간극 영역(16)을 포함한다. 본원에 개시된 예에서, 함몰부(14)는 표면 화학에 의해 작용화되는 반면(예, 20, 22), 간극 영역(16)은 결합을 위해 사용될 수 있지만, 그 위에 프라이머(도 3e-3g 및 3i에 도시된 22)를 갖지 않을 것이다.
함몰부(14)는 예를 들어 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 몰딩 기술, 마이크로에칭 기술, 인쇄 기술 등을 포함하는 다양한 기술을 사용하여 기판(12) 내에 또는 상에 제조될 수 있다. 당해 기술 분야의 전문가들에 의해 이해되는 바와 같이, 사용되는 기술은 기판(12)의 조성 및 형상에 따를 것이다.
규칙적, 반복적 및 비정규 패턴을 포함하여, 함몰부(14)의 많은 상이한 레이아웃이 예상될 수 있다. 일 예에서, 함몰부(14)는 밀집된 패킹 및 개선된 밀도를 위해 육각형 그리드에 배치된다. 다른 레이아웃은, 예를 들어 직선(즉, 직사각형) 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 행과 열에 있는 함몰부(14)의 x-y 형식일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(14) 및/또는 간극 영역(16)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(14) 및/또는 간극 영역(16)의 무작위 배열일 수 있다. 패턴은 스팟, 패드, 웰, 기둥, 줄무늬, 소용돌이, 선, 삼각형, 사각형, 원, 호, 체크, 격자 무늬, 대각선, 화살표, 사각형 및/또는 교차-해치를 포함할 수 있다.
레이아웃 또는 패턴은 한정된 영역에서 함몰부(14)의 밀도(즉, 함몰부(14)의 수)와 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 함몰부(14)는 mm2당 대략 2백만의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는, 예를 들어 적어도 mm2당 약 100, mm2당 약 1,000, mm2당 약 0.1백만, mm2당 약 1백만, mm2당 약 2백만, mm2당 약 5백만, mm2당 약 1천만, mm2당 약 5천만 또는 초과를 포함하는 상이한 밀도로 조정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밀도는 많아도 mm2당 약 5천만, mm2당 약 1천만, mm2당 약 5백만, mm2당 약 2백만, mm2당 약 1백만, mm2당 약 0.1백만, mm2당 약 1000, mm2당 약 100, 또는 미만이 되도록 조정될 수 있다. 기판(12) 상의 함몰부(14)의 밀도는 상기 범위로부터 선택된 더 낮은 값 중 하나와 더 높은 값 중 하나 사이에 있을 수 있음을 추가로 이해해야 한다. 예로서, 고밀도 어레이는 약 100nm 미만으로 분리된 함몰부(14)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 중밀도 어레이는 약 400nm 내지 약 1㎛만큼 분리된 함몰부(14)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 저밀도 어레이는 약 1㎛ 초과로 분리된 함몰부(14)를 갖는 것을 특징으로 한다. 예시적인 밀도가 제공되었지만, 임의의 적합한 밀도를 갖는 기판이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 평균 피치, 즉 함몰부(14)의 중심으로부터 인접한 간극 영역(16)의 중심까지의 간격(중심에서 중심의 간격)의 관점에서 특징지어질 수 있다. 패턴은 평균 피치 주위의 변동 계수가 작도록 규칙적 일 수 있거나, 변동 계수가 비교적 클 수 있는 경우 패턴이 규칙적이이지 않다. 어느 경우에나, 평균 피치는 예를 들어 적어도 약 10nm, 약 0.1㎛, 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 5㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 평균 피치는 예를 들어 많아도 약 100㎛, 약 10㎛, 약 5㎛, 약 1㎛, 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 또는 미만일 수 있다. 부위(16)의 특정 패턴에 대한 평균 피치는 상기 범위로부터 선택된 더 낮은 값 중 하나와 더 높은 값 중 하나 사이일 수 있다. 일 예에서, 함몰부(14)는 약 1.5㎛의 피치(중심에서 중심의 간격)를 갖는다. 예시적인 평균 피치 값이 제공되었지만, 다른 평균 피치 값이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 3a 내지 도 3i에 도시된 예에서, 함몰부(14)는 웰(14')이므로, 패턴화된 기판(12)은 그 표면에 웰(14')의 어레이를 포함한다. 웰(14')은 마이크로 웰 또는 나노 웰일 수 있다. 각 웰(14')의 크기는 그의 부피, 웰 개구 면적, 깊이 및/또는 직경에 의해 특징지어질 수 있다.
각각의 웰(14')은 액체를 제한할 수 있는 임의의 부피를 가질 수 있다. 최소 또는 최대 부피는 예를 들어 플로우 셀의 다운스트림 사용에 예상되는 처리량(예, 다중성), 분해능, 분석물 조성 또는 분석물 반응성을 수용하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 부피는 적어도 약 1x10-3㎛3, 약 1x10-2㎛3, 약 0.1㎛3, 약 1㎛3, 약 10㎛3, 약 100㎛3 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 부피는 많아도 약 1x104㎛3, 약 1x103㎛3, 약 100㎛3, 약 10㎛3, 약 1㎛3, 약 0.1㎛3 또는 미만일 수 있다. 작용화된 코팅층은 웰(14')의 부피의 전부 또는 일부를 채울 수 있음이 이해되어야 한다. 개개의 웰(14')에서의 코팅층의 부피는 상기 명시된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
표면 상의 각각의 웰 개구에 의해 점유된 면적은 웰 부피에 대해 상기 제시된 것과 유사한 기준에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 표면 상의 각각의 웰 개구에 대한 면적은 적어도 약 1x10-3㎛2, 약 1x10-2㎛2, 약 0.1㎛2, 약 1㎛2, 약 10㎛2, 약 100㎛2 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 면적은 많아도 약 1x103㎛2, 약 100㎛2, 약 10㎛2, 약 1㎛2, 약 0.1㎛2, 약 1x10-2㎛2 또는 미만일 수 있다. 각각의 우물 개구부가 차지하는 면적은 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
각각의 웰(14')의 깊이는 적어도 약 0.1㎛, 약 1㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 깊이는 많아도 약 1x103㎛, 약 100㎛, 약 10㎛, 약 1㎛, 약 0.1㎛ 또는 미만일 수 있다. 각각의 웰(14')의 깊이는 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
일부 예에서, 각각의 웰(14')의 직경은 적어도 약 50nm, 약 0.1㎛, 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 직경은 많아도 약 1x103㎛, 약 100㎛, 약 10㎛, 약 1㎛, 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 또는 미만(예, 약 50nm)일 수 있다. 각각의 웰(14')의 직경은 상기 명시된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
패턴화된 기판(12)은 함몰부(14)에서 표면 화학(20, 22)을 추가하기 위해 일련의 프로세스에 노출될 수 있다.
도시되지는 않지만, 패턴화된 기판(12)은 표면을 세척 및 활성화하기 위해 플라즈마 애싱에 노출될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 플라즈마 애싱 공정은 유기 물질을 제거하고 표면 하이드록실기를 도입할 수 있다. 다른 적절한 세척 공정이 사용되어 부분적으로 기판(12)의 유형에 따라 기판(12)을 세척할 수 있다. 예를 들어, 화학적 세척은 산화제 또는 가성 용액으로 수행될 수 있다.
패턴화된 기판(12)(도 3a에 도시됨)은 이어서 작용화된 중합체의 증착을 위해 표면(12)을 준비할 공정에 노출되어 작용화된 중합체층(20)을 형성할 수 있다(도 3c). 일 예에서, 패턴화된 기판(12)은 실란화에 노출될 수 있고, 이는 실란 또는 실란 유도체(18)를 패턴화된 웨이퍼 표면에 부착한다(도 3b). 실란화는 함몰부(14, 14') 내(예, 하부 표면 상 및 측벽을 따라) 및 간극 영역(16) 상을 포함하여, 표면을 가로질러 실란 또는 실란 유도체(18)를 도입한다. 일부 측면에서, 실란 또는 실란 유도체는 패턴화된 기판의 함몰부 또는 패턴화되지 않은 기판의 (서로 분리된) 마이크로 위치에만 선택적으로 도입된다.
실란화는 실란 또는 실란 유도체(18)를 사용하여 달성될 수 있다. 실란 또는 실란 유도체(18)의 선택은, 실란 또는 실란 유도체(18) 및 작용화된 중합체층(20) 사이에 공유 결합을 형성하는 것이 바람직할 수 있기 때문에, 부분적으로 (도 3c에 도시된) 작용화된 중합체층(20)을 형성하기 위해 사용되기 위한 것인 작용화된 분자에 의존할 수 있다. 기판(12)에 실란 또는 실란 유도체(18)를 부착하기 위해 사용된 방법은 사용되는 실란 또는 실란 유도체(18)에 따라 달라질 수 있다. 여러 예가 본원에 제시된다.
일 예에서, 실란 또는 실란 유도체(18)는 (3-아미노프로필)트라이에톡시실란(APTES) 또는 (3-아미노프로필)트라이메톡시실란(APTMS)(즉, X-R B -Si(ORC)3이며, 여기서 X는 아미노이고, RB는 -(CH2)3-이고, RC는 에틸 또는 메틸임)이다. 이 예에서, 기판(12) 표면은 (3-아미노프로필)트라이에톡시실란(APTES) 또는(3-아미노프로필)트라이메톡시실란(APTMS)으로 전처리되어 실리콘을 표면 상에 하나 이상의 산소 원자에 공유적으로 연결한다(메커니즘에 의해 유지될 의도 없이, 각각의 실리콘은 1, 2 또는 3개의 산소 원자에 결합할 수 있다). 이 화학적으로 처리된 표면은 베이킹되어 아민기 단층을 형성한다. 이어서 아민기를 설포-HSAB와 반응시켜 아지도 유도체를 형성한다. 1J/cm2 내지 30J/cm2의 에너지로 21℃에서 UV 활성화는 활성 나이트렌 종을 생성하며, 이는 PAZAM(예, 작용화된 분자)과의 다양한 삽입 반응을 쉽게 겪을 수 있다. 일부 측면에서, 실란 또는 실란 유도체는 패턴화된 기판의 함몰부로 또는 패턴화되지 않은 기판상의 미세 위치로 선택적으로 도포된다.
다른 실란화 방법이 또한 사용될 수 있다. 적합한 실란화 방법의 예는 증착, YES 방법, 스핀 코팅 또는 다른 증착 방법을 포함한다. 다른 방법 및 물질이 사용될 수 있음이 이해되어야 하지만, 기판(12)을 실란화하는데 사용될 수 있는 방법 및 물질의 일부 예가 본원에 기술되어 있다.
YES CVD 오븐을 이용하는 한 예에서, 패턴화된 기판(12)은 CVD 오븐에 놓인다. 챔버가 통기된 후 실란화 사이클이 시작하였다. 사이클링 동안, 실란 또는 실란 유도체 용기는 적합한 온도(예, 노르보르넨 실란의 경우 약 120℃)로 유지될 수 있고, 실란 또는 실란 유도체 증기 라인은 적합한 온도(예, 노르보르넨의 경우 약 125℃)로 유지되고, 및 진공 라인은 적합한 온도(예, 약 145℃)로 유지된다.
다른 예에서, 실란 또는 실란 유도체(18)(예, 액체 노르보르넨 실란)는 유리 바이알 내부에 증착되고 패턴화된 기판(12)을 갖는 유리 진공 데시케이터 내부에 놓일 수 있다. 데시케이터는 이어서 약 15mTorr 내지 약 30mTorr 범위의 압력으로 배기될 수 있고, 약 60℃ 내지 약 125℃ 범위의 온도에서 오븐 내에 놓일 수 있다. 실란화가 진행된 후, 데시케이터가 오븐에서 제거되고 냉각되고 공기 중에 배출된다.
증기 증착, YES 방법 및/또는 진공 데시케이터는 다양한 실란 또는 실란 유도체(18), 예컨대 본원에 개시된 불포화 모이어티의 예를 포함하는 실란 또는 실란 유도체(18)와 함께 사용될 수 있다. 예로서, 실란 또는 실란 유도체(18)가 알켄 또는 사이클로알켄 불포화 모이어티, 예를 들어 노르보르넨, 노르보르넨 유도체(예, 탄소 원자 중 하나 대신 산소 또는 질소를 포함하는 (헤테로)노르보르넨), 트랜스사이클로옥텐, 트랜스사이클로옥텐 유도체, 트랜스사이클로펜텐, 트랜스사이클로헵텐, 트랜스사이클로노넨, 바이사이클로[3.3.1]논-1-엔, 바이사이클로[4.3.1]데크-1(9)-엔, 바이사이클로[4.2.1]논-1(8)-엔 및 바이사이클로[4.2.1]논-1-엔을 포함할 때, 이 방법이 사용될 수 있다. 이들 사이클로알켄 중 임의의 것은 예를 들어 R기, 예컨대 수소, 알킬, 알켄일, 알카인일, 사이클로알킬, 사이클로알켄일, 사이클로알카인일, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클일, 아르알킬 또는 (헤테로알리사이클일)알킬로 치환될 수 있다. 노르보르넨 유도체의 예는 [(5-바이사이클로[2.2.1]헵트-2-엔일)에틸]트라이메톡시실란을 포함한다. 다른 예로서, 실란 또는 실란 유도체(18)가 알카인 또는 사이클로알카인 불포화 모이어티, 예컨대 사이클로옥타인, 사이클로옥타인 유도체 또는 바이사이클로노나인(예, 바이사이클로[6.1.0]논-4-인 또는 이의 유도체, 바이사이클로[6.1.0]논-2-인, 또는 바이사이클로[6.1.0]논-3-인)을 포함할 때 이들 방법이 사용될 수 있다. 이들 사이클로알카인은 본원에 기재된 임의의 R기로 치환될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 실란 또는 실란 유도체(18)의 부착은 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역(처리된 함몰부 및 처리된 간극 영역의 한 예임)을 포함하여, 실란화된 패턴화된 기판을 형성한다.
이어서, 실란화된 패턴화된 웨이퍼는 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역 상에 작용화된 중합체층(20)을 형성할 공정에 노출될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 작용화된 중합체층(20)의 예는 PAZAM 또는 패턴화된 웨이퍼(12) 및 후속적으로 도포되는 프라이머(22)와 상호작용하도록 작용화되는 임의의 다른 분자를 포함한다. 작용화된 분자는 혼합물로 존재할 수 있다. 일 예에서, 혼합물은 물 중, 또는 에탄올과 물 혼합물 중 PAZAM을 포함한다. 작용화된 중합체층(20)은 임의의 적합한 기술을 사용하여 실란화된 패턴화된 웨이퍼의 표면(즉, 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역) 상에 형성될 수 있다. 작용화된 분자는 스핀 코팅, 또는 침지 또는 딥 코팅, 또는 양 또는 음의 압력 하에서 작용화된 분자의 유동, 또는 다른 적절한 기술을 사용하여 패턴화된 기판(12)의 표면 상에 증착될 수 있다. 결과층(20)이 도 3c에 도시된다.
실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역(즉, 18)에 작용화된 폴리머층(20)의 부착은 공유 결합을 통한 것일 수 있다. 실란화된 함몰부로 작용화된 중합체층(20)의 공유 결합은 다양한 용도 동안 궁극적으로 형성된 플로우 셀의 수명 전체에 걸쳐 함몰부(14, 14')에 작용화된 중합체층(20)을 유지하는데 도움이 된다. 다음은 실란 또는 실란 유도체(18) 및 작용화된 중합체층(20) 사이에서 일어날 수 있는 반응의 일부 예이다.
실란 또는 실란 유도체(18)가 불포화 모이어티로서 노르보르넨 또는 노르보르넨 유도체를 포함하는 경우, 노르보르넨 또는 노르보르넨 유도체는: i) PAZAM의 아지드/아지도기와 1,3-이극성 고리첨가 반응을 겪거나; ii) PAZAM에 부착된 테트라진기와 커플링 반응을 겪거나; iii) PAZAM에 부착된 하이드라존기와 고리첨가 반응을 겪거나; iv) PAZAM에 부착된 테트라졸기와 광-클릭 반응을 겪거나; 또는 v) PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와 고리첨가를 겪는다.
실란 또는 실란 유도체(18)가 불포화 모이어티로서 사이클로옥타인 또는 사이클로옥타인 유도체를 포함하는 경우, 사이클로옥타인 또는 사이클로옥타인 유도체는: i) PAZAM의 아지드/아지도와 스트레인 촉진 아지드-알카인 1,3-고리첨가(SPAAC) 반응을 겪을 수 있거나, 또는 ii) PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와 스트레인-촉진된 알카인-나이트릴 옥사이드 고리첨가 반응을 겪을 수 있다.
실란 또는 실란 유도체(18)가 불포화 모이어티로서 바이사이클로노나인을 포함하는 경우, 바이사이클로노나인은 바이사이클릭 고리 시스템의 변형으로 인해 PAZAM에 부착된 아지드 또는 나이트릴 옥사이드와 유사한 SPAAC 알카인 고리 첨가를 겪을 수 있다.
도시되지는 않지만, 방법의 일부 예에서, 패턴화된 기판(12)은 실란화에 노출되지 않을 수 있음이 이해되어야 한다. 오히려, 패턴화된 기판(12)은 플라즈마 애싱에 노출될 수 있고, 이어서 작용화된 폴리머층(20)은 플라즈마 애싱된 패턴화된 기판(12) 상에 직접 스핀 코팅(또는 다른 방식으로 증착)될 수 있다. 이 예에서, 플라즈마 애싱은 패턴화된 기판(12)에 작용화된 코팅층(20)을 부착할 수 있는 표면 활성화제(예, -OH기)를 생성할 수 있다. 이들 예에서, 작용화된 폴리머층(20)은 플라즈마 애싱에 의해 생성된 표면 기와 반응하도록 선택된다.
코팅된 후, 작용화된 분자는 또한 경화 공정에 노출되어 전체 패턴화된 기판에 걸쳐(즉, 함몰부(14) 및 간극 영역(16) 상에서) 작용화된 중합체층(20)을 형성할 수 있다. 일 예에서, 작용화된 분자의 경화는 실온(예, 약 25℃) 내지 약 95℃ 범위의 온도에서 약 1밀리초 내지 약 며칠의 시간 동안 일어날 수 있다. 다른 예에서, 시간은 10초 내지 적어도 24시간의 범위일 수 있다. 또 다른 예에서, 시간은 약 5분 내지 약 2시간의 범위일 수 있다.
실란화 및 코팅된 패턴화된 기판(도 3c에 도시됨)은 세척 공정에 노출될 수 있다. 이 공정은 수 욕(bath) 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수 욕은 약 22℃ 내지 약 45℃ 범위의 비교적 저온에서 유지될 수 있다. 다른 예에서, 수 욕 온도는 약 25℃ 내지 약 30℃ 범위이다.
이어서, 실란화되고 코팅된 패턴화된 기판을 필요하다면, 연마에 노출시켜 실란화된 간극 영역으로부터 작용화된 중합체층(20)의 일부를 제거한다. 실란화되고, 코팅되고 연마된 패턴화된 기판이 도 3d에 도시된다. 간극 영역(16)에 인접한 실란 또는 실란 유도체(18)의 부분은 연마의 결과로 제거되거나 제거되지 않을 수 있다. 이와 같이, 도 3d 내지 3i에서, 간극 영역(16)에 인접한 실란 또는 실란 유도체(18)의 부분은 이들이 연마 후에 적어도 부분적으로 남아 있거나 연마 후에 제거될 수 있기 때문에 팬텀(phantom)으로 도시된다. 이들 실란화된 부분이 완전히 제거될 때, 하부 기판(12)이 노출되는 것으로 이해되어야 한다.
연마 공정은, 얇은 작용화된 중합체층(20)을 제거할 수 있고, 그리고 일부 경우에는, 이들 영역에서 하부 기판(12)에 유해한 영향을 미치지 않으면서 간극 영역(16)으로부터의 실란 또는 실란 유도체(18)의 적어도 일부를 제거할 수 있는 온화한 화학 슬러리(예, 연마제, 완충제, 킬레이트제, 계면 활성제 및/또는 분산제를 포함함)로 수행될 수 있다. 대안적으로, 연마는 연마 입자를 포함하지 않는 용액으로 수행될 수 있다.
화학 슬러리는 화학 기계적 연마 시스템에 사용되어 도 3c에 도시된 실란화되고 코팅된 패턴화된 기판의 표면을 연마할 수 있다. 연마 헤드/패드 또는 다른 연마 툴은 작용성 폴리머층(20)을 함몰부(14, 14')에 남겨두고, 하부 기판(12)은 적어도 실질적으로 온전하게 남겨둔 채, 간극 영역(16)으로부터 작용화된 폴리머층(20)을 연마할 수 있다. 예로서, 연마 헤드는 Strasbaugh ViPRR II 연마 헤드일 수 있다.
전술한 바와 같이, 연마는 연마 패드 및 연마제 없는 용액으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 연마 입자가 없는 용액(즉, 연마 입자를 포함하지 않는 용액)과 함께 사용될 수 있다.
연마는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 간극 영역(16)으로부터 작용화된 중합체층(20)의 일부(및 일부 경우 실란 또는 실란 유도체(18)의 적어도 일부)를 제거하고, 실란화된 함몰부에서 작용화된 중합체층(20)의 일부를 남긴다. 또한 전술한 바와 같이, 간극 영역(16)은 연마가 완료된 후에 실란화된 채 유지될 수 있다. 다시 말해서, 실란화된 간극 영역은 연마 후에도 그대로 유지될 수 있다. 대안적으로(18의 팬텀 부분에 의해 지시된 바와 같이), 실란 또는 실란 유도체(18)는 연마의 결과로서 간극 영역(16)으로부터 제거될 수 있다.
도시되지는 않지만, 실란화되고, 코팅되고, 연마된 패턴화된 기판(도 3d에 도시됨)은 세척 공정에 노출될 수 있음이 이해되어야 한다. 이 공정은 수 욕 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수 욕은 약 22℃ 내지 약 30℃ 범위의 비교적 저온에서 유지될 수 있다. 실란화되고, 코팅되고 연마된 패턴화된 기판은 또한 스핀 건조되거나 다른 적절한 기술을 통해 건조될 수 있다.
이어서, 도 3d에 도시된 실란화되고, 코팅되고 연마된 패턴화된 기판은 플로우 셀(10)을 생성하는 도 3e 내지 3g에 도시된 공정에 노출될 수 있거나, 또는 도 3h 내지 3i에 도시된 공정에 노출되어, 플로우 셀(10')을 생성한다. 도 3e 내지 3g에서, 리드(26)가 패턴화된 플로우 셀 기판(12)에 결합되기 전에 프라이머(22)는 그래프팅되고 하이드로겔(24)은 도포된다. 도 3h 및 3i에서, 프라이머(22)가 그래프팅되고 하이드로겔(24)이 도포되기 전에 리드(26)는 패턴화된 플로우 셀 기판(12)에 결합된다.
도 3e에서, 함몰부(14, 14')에서 작용화된 중합체층(20)에 프라이머(22)를 그래프팅하기 위해 그래프팅 공정이 수행된다. 이 예에서, 그래프팅은 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산, 또는 다른 적합한 방법에 의해 수행되어 함몰부(14, 14')의 적어도 일부에서 작용화된 중합체층(20)에 프라이머(22)를 부착시킬 수 있다. 이들 예시적인 기술 각각은 본원에 개시된 프라이머 용액 또는 혼합물을 사용할 수 있으며, 이는 프라이머, 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있고 본원에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 프라이머(22)가 함몰부(14, 14') 내에 작용화된 코팅층(20)에 그래프팅된 후, 하이드로겔(24)은 그래프팅된 작용화된 코팅층(20, 22) 상에, 및 패턴화된 플로우 셀 기판(12)의 적어도 일부 상에 형성된다. 이 예에서, 하이드로겔(24)은 결합 영역(25)의 일부가 아닌 패턴화된 기판(12)의 노출된 표면 상에 형성될 수 있다. 이 예에서, 하이드로겔(24)은 결합 영역(25)이 위치한 패턴화된 기판(12)의 가장자리/둘레가 아닌 인접 함몰부(14, 14') 사이에 간극 영역(16) 상에서 선택적으로 증착되거나 패턴화된다. 하이드로겔(24)의 선택적 증착/패턴화는 본원에 기술된 바와 같이 수성 혼합물을 사용하여 달성될 수 있다. 수성 혼합물이 증착된 후, 부분 건조되어 하이드로겔(24)을 형성할 수 있다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 리드(26)는 이어서 결합 영역(25)에 결합될 수 있다. 패턴화된 플로우 셀 기판(12)이 웨이퍼일 때, 리드(26)의 상이한 영역은 웨이퍼를 사용하여 형성되는 개별적인 플로우 채널(30)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있다. 패턴화된 플로우 셀 기판(12)이 다이인 경우, 리드(26)는 형성되는 하나 이상의 플로우 채널(30)을 한정할 수 있다.
리드(26)는 함몰부(14)에서 표면 화학(20, 22)을 향하는 여기 광에 대해 투명한 임의의 물질일 수 있다. 예로서, 리드(26)는 유리(예, 붕소규산염, 용융 실리카 등), 플라스틱 등일 수 있다. 적합한 붕규산염 유리의 상업적으로 입수 가능한 예는 Schott North America, Inc.로부터 입수 가능한 D 263®이다. 상업적으로 입수 가능한 적합한 플라스틱 물질, 즉 사이클로 올레핀 중합체의 예는 Zeon Chemicals L.P.로부터 입수 가능한 ZEONOR® 제품이다.
일부 예에서, 리드(26)는 결합 영역(25)의 형상에 대응하고 결합 영역(25)에 결합될 측벽(29)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 오목부(recess)는 투명한 블록으로 에칭되어 실질적으로 평면인 부분(27)(예, 상부) 및 실질적으로 평면인 부분(27)으로부터 연장하는 측벽(29)를 형성할 수 있다. 에칭된 블록이 패턴화된 기판(12)의 결합 영역에 장착될 때, 오목부는 플로우 채널(30)이 될 수 있다.
다른 예에서, 측벽(29)과 리드(26)는 서로 커플링되는 별도의 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 리드(26)는, 플로우 채널(30)(패턴화된 기판(12)에 결합된 후)의 일부(예, 상부)를 한정하는, 적어도 실질적으로 평면인 외부 표면 및 적어도 실질적으로 평면인 내부 표면을 갖는 실질적으로 직사각형인 블록일 수 있다. 블록은 패턴화된 플로우 셀 기판(12)의 결합 영역(25)에 결합되고 플로우 채널(30)의 측벽을 형성하는 측벽(29) 상에 장착(예, 결합)될 수 있다. 이 예에서, 측벽(29)은 스페이서층(후술됨)을 위해 본원에 설명된 임의의 물질을 포함할 수 있다.
리드(26)는 레이저 결합, 확산 결합, 양극 결합, 공융 결합, 플라즈마 활성화 결합, 유리 프릿 결합과 같은 임의의 적합한 기술, 또는 당업계에 알려진 기타 방법을 사용하여 패턴화된 플로우 셀 기판(12)의 결합 영역(25)에 결합될 수 있다. 일 예에서, 스페이서층(28)은 결합 영역(25)에 리드(26)를 결합하는데 사용될 수 있다. 스페이서층(28)은 패턴화된 기판(12)의 간극 영역(16)의 적어도 일부(예, 결합 영역(25)) 및 리드(26)를 밀봉할 임의의 물질일 수 있다.
일 예에서, 스페이서층(28)은 리드(26) 및/또는 패턴화된 기판(12)에 의해 투과되는 파장에서 방사선을 흡수하는 방사선 흡수 물질일 수 있다. 흡수된 에너지는 차례로 스페이서층(28) 및 리드(26) 사이 및 스페이서층(28) 및 패턴화된 기판(12) 사이의 결합을 형성한다. 이 방사선 흡수 물질의 예는 약 1064nm에서 흡수하는 DuPont(USA)의 블랙 KAPTON®(폴리이미드 함유 카본 블랙)이다. 파장이 천연 폴리이미드 물질에 의해 상당히 흡수되는 파장(예, 480nm)으로 변경되어야 하는 것을 제외하고는, 폴리이미드가 카본 블랙을 첨가하지 않고 사용될 수 있음을 이해되어야 한다. 다른 예로서, 폴리이미드 CEN JP는 532nm에서 광이 조사될 때 결합될 수 있다. 스페이서층(28)이 방사선 흡수 물질일 때, 스페이서층(28)은 스페이서층(28)이 원하는 결합 영역(25)과 접촉하도록 리드(26)와 패턴화된 기판(12) 사이의 계면에 위치될 수 있다. 적합한 파장의 레이저 에너지가 계면에 인가되는 동안(즉, 방사선 흡수 재료가 조사됨), 압축이 인가될 수 있다(예, 대략 100 PSI의 압력). 레이저 에너지는 적절한 결합을 달성하기 위해 상부와 하부 모두로부터 계면에 인가될 수 있다.
다른 예에서, 스페이서층(28)은 그와 접촉하는 방사선 흡수 물질을 포함할 수 있다. 방사선 흡수 물질은 스페이서층(28) 및 리드(26) 사이의 계면뿐만 아니라 스페이서층(28) 및 패턴화된 플로우 셀 기판(12) 사이의 개별적인 계면에 도포될 수 있다. 예로서, 스페이서층(28)은 폴리이미드일 수 있고, 별도의 방사선-흡수 물질은 카본 블랙일 수 있다. 이 예에서, 별도의 방사선 흡수 물질은 스페이서층(28) 및 리드(26) 사이 및 스페이서층(28) 및 패턴화된 기판(12) 사이의 결합을 형성하는 레이저 에너지를 흡수한다. 이 예에서, 적합한 파장의 레이저 에너지가 계면에 인가되는 동안(즉, 방사선 흡수 물질이 조사된다), 압축이 각각의 계면에 인가될 수 있다.
패턴화된 유동 기판(12)이 웨이퍼인 경우, 스페이서층(28) 및 측벽(29)(리드(26)의 측벽이거나 또는 리드에 연결됨)은 하나의 플로우 채널(30)을 인접한 플로우 채널(30)로부터 물리적으로 분리할 수 있고, 웨이퍼의 둘레에 위치될 수 있다. 패턴화된 기판(12)이 다이이고 형성되는 플로우 셀(10)이 단일 플로우 채널(30) 또는 레인(lane)을 포함하는 경우, 스페이서층(28) 및 측벽(29)(리드(26)의 측벽이거나 또는 리드에 연결됨)은 다이의 둘레에 위치될 수 있어 플로우 채널(30)을 한정하고, 플로우 셀(10)을 밀봉한다. 패턴화된 기판(12)이 다이이고 형성되는 플로우 셀(10)이 다수의 격리된 플로우 채널(30)(예, 8개 또는 4개의 플로우 채널/레인들)을 포함하는 경우, 스페이서층(28) 및 측벽(29)(리드(26)의 측벽이거나 또는 리드에 연결됨)은 하나의 플로우 채널/레인(30)을 인접한 플로우 채널/레인(30)으로부터 물리적으로 분리할 수 있고 다이의 둘레에 위치될 수 있다. 그러나 스페이서층(28) 및 측벽(29)은 구현에 따라 임의의 원하는 영역에 위치될 수 있음이 이해되어야 한다.
패턴화된 기판(12)이 다이인 경우, 플로우 셀(10)을 조립하는 것은 리드(26)의 결합을 포함할 수 있다. 패턴화된 기판이 웨이퍼인 경우, 플로우 셀(10)을 조립하는 것은 리드(26)가 결합된 후 다이싱과 같은 추가적인 처리를 포함할 수 있다. 일 예에서, 리드(26)는 패턴화된 웨이퍼(12)에 결합될 수 있고 다이싱은 개개의 플로우 셀(10)을 형성한다. 본원에서 언급된 바와 같이, 웨이퍼 상에, 측벽(29)은 하나의 플로우 채널(30)을 인접한 플로우 채널(30)로부터 물리적으로 분리할 수 있고, 따라서 다이싱은 측벽들(29) 중 적어도 일부를 통해 일어날 수 있어서, 각 개개의 플로우 셀(10)은 바람직한 수의 플로우 채널들(30)을 포함하고, 이들 각각은 그 둘레를 둘러싸는 원래 측벽(29)의 일부를 갖는다. 다른 예에서, 패턴화된 웨이퍼는 다이싱되어 리드가 없는 다이(non-lidded die)를 형성할 수 있고, 이는 개별적인 리드(26)를 가져 이에 결합된 개개의 플로우 셀(10)을 형성할 수 있다.
도 3g에 도시된 예에서, 리드(26)는 측벽(29)과 일체로 형성된 상부(27)를 포함한다. 측벽(29)은 스페이서층(28)을 통해 패턴화된 기판(12)의 결합 영역(25)에 결합된다.
리드(26) 및 패턴화된 플로우 셀 기판(12)은 함께 함몰부(14, 14')와 선택적 유체 연통에 있는 플로우 채널(30)을 한정한다. 플로우 채널(30)은 예를 들어 함몰부(14, 14') 내에/에서 지정된 반응을 개시하기 위해 반응 구성성분 또는 반응물을 하이드로겔(24) 및 하부 표면 화학(20, 22)에 선택적으로 도입하는 역할을 할 수 있다.
플로우 셀(10)의 예가 도 3g에 도시된다.
이제 도 3h 및 3i를 참조하여, 방법(200)의 다른 예는 프라이머(22)가 그래프팅되고 하이드로겔(24)이 도포되기 전에 리드(26)를 패턴화된 플로우 셀 기판(12)에 결합하는 단계를 포함한다.
도 3h에 도시된 바와 같이, 작용화된 코팅층(20)은 도 3d에 기술된 바와 같이 및 도 1을 참조하여 도포(예, 증착 및 연마)되었다. 연마된 간극 영역(16) 중 적어도 일부는 결합 영역(25)을 한정할 수 있고, 리드(26)는 결합 영역(25)에 결합될 수 있다. 리드(26)는 임의의 물질일 수 있고 본원에 기술된 임의의 구성을 가질 수 있다. 리드(26)는 본원에 기술된 임의의 기술을 통해 결합 영역(25)에 결합될 수 있다.
도 3h에 도시된 예에서, 리드(26)는 측벽(29)과 일체로 형성된 상부(27)를 포함한다. 측벽(29)은 스페이서층(28)을 통해 패턴화된 기판(12)의 결합 영역(25)에 결합된다. 리드(26)가 결합된 후, 플로우 채널(30)은 리드(26) 및 패턴화된 기판(12) 사이에 형성된다. 플로우 채널(30)은 다양한 유체를 플로우 셀(10')에 선택적으로 도입하는 역할을 할 수 있다(도 3i).
방법(200)의 이 예에서, 이어서 프라이머(22)는 도 3i에 도시된 바와 같이 함몰부(14) 내에 작용화된 코팅층(20)에 그래프팅된다. 본원에 기재된 임의의 프라이머가 사용될 수 있다. 이 예에서, 그래프팅은 플로우 스루 공정에 의해 달성될 수 있다. 플로우 스루 공정에서, 본원에 기재된 프라이머 용액 또는 혼합물은 개별적인 입력 포트(도시되지 않음)를 통해 플로우 채널(30) 내로 도입될 수 있고, 프라이머(22)가 하나 이상의 함몰부(14)에서 작용화된 코팅층(20)에 부착하기에 충분한 시간(즉, 배양 기간) 동안 플로우 채널(30)에서 유지될 수 있고, 이어서 개별적인 출력 포트(도시되지 않음)로부터 제거될 수 있다. 프라이머(22) 부착 후, 추가의 유체는 플로우 채널(30)을 통해 보내져서 현재 작용화된 함몰부 및 플로우 채널(30)을 세척할 수 있다.
프라이머(22)가 함몰부(14)에서 작용화된 코팅층(20)에 그래프팅된 후, 방법(200)의 이 예는 그래프팅된 작용화된 코팅층(20, 22) 상에 및 간극 영역(16)의 적어도 일부(예, 함몰부(14) 사이의 그들의 영역(16)) 상에 하이드로겔을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
이 예에서, 하이드로겔 코팅(14)은 플로우 스루 공정에 의해 증착될 수 있다. 플로우 스루 공정에서, 수성 혼합물(물 및 하이드로겔 물질을 포함함)은 개별적인 입력 포트를 통해 플로우 셀의 플로우 채널(30) 내로 도입될 수 있고 플로우 채널(30)에서 유지될 수 있다. 플로우 채널(30) 내에서 그래프팅된 작용화된 코팅층(20, 22) 및 패턴화된 플로우 셀 기판(12)의 임의의 노출된 표면을 커버하기 위해 충분한 수성 혼합물이 도입될 수 있다. 이 용액 배양은 하이드로겔 코팅(24)을 형성한다. 일부 예에서, 혼합물이 플로우 채널(30) 내에 있는 동안, 플로우 채널(30)은 공기, 질소 또는 진공이 설정된 시간 동안 입력 포트를 통해 플러시되는 건식 공정에 노출되어, 표면 화학(20, 22) 상의 하이드로겔 코팅(24) 및 기판(12)의 임의의 노출된 부분(예, 일부 간극 영역(16))을 부분적으로 건조시킬 수 있다. 이 예에서, 하이드로겔 코팅(24)은 본원에 개시된 임의의 예일 수 있다.
본원에 개시된 방법(100, 200)에 의해 형성된 플로우 셀(10")의 예가 도 4에 도시된다. 플로우 셀(10")은 패턴화된 기판(12)을 포함하며, 이는 방법(100, 200)의 공정에 노출되는 다이, 또는 방법(100, 200)의 공정에 노출되고 다이싱되는 웨이퍼일 수 있다.
일반적으로, 패턴화된 기판(12)은 간극 영역(16)에 의해 분리된 함몰부(14) 및 함몰부(14) 내에 위치된 표면 화학(20, 22)을 포함한다. 표면 화학은 작용화된 코팅층(20) 및 프라이머(22)를 포함한다. 도시되지는 않지만, 함몰부(14)는 또한 기판(12)과 작용화된 코팅층(20) 사이에 위치된 표면 준비 또는 처리 화학(예, 실란 또는 실란 유도체)를 가질 수 있다. 이 동일한 표면 준비 또는 처리 화학이 또한 간극 영역(16) 상에 위치될 수도 있다.
플로우 셀(10")은 패턴화된 기판(12)의 결합 영역(25)에 결합된 리드(26)를 포함하며, 여기서 리드(26)는 함몰부(14)와 선택적으로 연통하는 플로우 채널(30A, 30B 등)을 적어도 부분적으로 한정한다. 도 4에 도시된 예에서, 리드(26)는 여러 측벽(29)에 연결된 상부(27)를 포함하고, 이들 구성요소(27, 29)는 6개의 플로우 채널(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F) 각각의 일부를 한정한다. 개별적인 측벽(29)은 하나의 플로우 채널(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)을 각각의 인접한 플로우 채널(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)로부터 분리하고, 각각의 플로우 채널(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)은 함몰부(14)의 개별적인 세트와 선택적으로 유체 연통한다.
도시되지는 않지만, 리드(26) 또는 패턴화된 기판(12)은 유체를 (예, 시약 카트리지 또는 다른 유체 저장 시스템으로부터) 개별적인 플로우 채널(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)로 및 플로우 채널 밖으로(예, 폐기물 제거 시스템으로) 보내기 위해 다른 포트(도시되지 않음)와 유체적으로 맞물리도록 하는 입구 및 출구 포트를 포함할 수 있다.
하이드로겔/하이드로겔 코팅(24)은 함몰부(14) 내에 표면 화학(20, 22), 및 패턴화된 기판(12)의 적어도 일부(예, 결합 영역(25)이 아닌 간극 영역(16))를 커버한다. 예시적인 플로우 셀(10")에서, 하이드로겔/하이드로겔 코팅(24)은 본원에 기술된 바와 같이 형성되었다. 이와 같이, 하이드로겔/하이드로겔 코팅(24)은 본원에 개시된 임의의 예(즉, PAZAM, 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로스 겔 등)일 수 있다.
도시되지는 않지만, 플로우 셀(10, 10', 10")의 일부 예는 하나 이상의 고정 메커니즘(예, 접착제, 결합제, 패스너 등)을 통해 탐지 장치(도시되지 않음)에 직접 부착될 수 있고 따라서 물리적으로 접촉할 수 있음이 이해되어야 한다. 탐지 장치는 (예, 실리콘층, 유전체층, 금속 유전체층, 금속층 등을 포함하는 복수의 적층된 층을 포함하는) CMOS 장치 및 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 광학 구성요소는 탐지 장치의 광학 센서가 탐지 장치의 단일 광 도파관과 단일 함몰부(14, 14') 내에 또는 플로우 셀의 플로우 채널(30) 내에 표면 화학 물질(20, 22)과 적어도 실질적으로 정렬되어 작동 가능하게 연관되도록 배열될 수 있다.
또한 도시되지는 않지만, 리드(26)에 결합되는 대신에, (표면 화학(20, 22) 및 그 위에 하이드로겔/하이드로겔 코팅(24)을 가진) 작용화된 기판은 표면 화학 및 그 위에 하이드로겔/하이드로겔 코팅(24)을 가진 다른 작용화된 기판에 결합될 수 있음이 이해되어야 한다. 2개의 작용화된 표면은 서로 대면할 수 있고 그 사이에 플로우 채널을 한정시킬 수 있다. 스페이서층 및 적합한 결합 방법이 2개의 작용화된 기판을 함께 결합하는데 사용될 수 있다.
본원에 개시된 플로우 셀(10, 10', 10")은 종종 합성에 의한 서열화(SBS, sequencing-by-synthesis), 사이클릭-어레이 서열화, 결찰에 의한 서열화(sequencing-by-ligation), 파이로서열화(pyrosequencing) 등으로 종종 지칭되는 기술을 포함하는 다양한 서열화 접근법 또는 기술에 사용될 수 있다. 이들 기술 중 임의의 것으로 및 패턴화된 기판을 사용하는 예에서, 작용성 폴리머층(20) 및 부착된 서열화 프라이머(22)는 작용화된 함몰부(즉, 그 위에 표면 화학 물질(20, 22)을 가진 14, 14')에 존재하고 간극 영역(16)에 존재하지 않기 때문에, 증폭은 작용화된 함몰부로 제한될 것이다. 더욱이, 하이드로겔(24)의 존재로 인해, 하나의 서열화 템플릿을 더 큰 클러스터로 증폭시키기 위한 (하이드로겔이 포함되지 않은 경우와 비교하여) 더 많은 시간이 있으며, 이는 단일 서열화 템플릿을 시딩하는 패턴화된 플로우 셀 기판(12)을 가로지르는 함몰부(14)의 집단수를 증가시킨다.
일례로, 합성에 의한 서열화(SBS) 반응은 Illumina, Inc. (San Diego, CA)의 HISEQTM, HISEQXTM, MISEQTM, NOVASEQTM 또는 NEXTSEQTM 시퀀서 시스템과 같은 시스템에서 수행될 수 있다. SBS에서, 핵산 템플릿(즉, 서열화 템플릿)을 따라 핵산 프라이머(예, 프라이머(22))의 연장이 모니터링되어 템플릿 내의 뉴클레오타이드의 서열을 결정한다. 기저의 화학 공정은 중합(예, 폴리머라제 효소에 의해 촉매됨) 또는 결찰(예, 리가아제 효소에 의해 촉매됨)일 수 있다. 특정 폴리머라제-기반 SBS 공정에서, 형광적으로 표지된 뉴클레오타이드가 템플릿에 의존하는 방식으로 프라이머(22)에 첨가되어(따라서 프라이머(22)를 연장시킨다) 프라이머(22)에 첨가된 뉴클레오타이드의 순서 및 유형의 탐지가 결정에 사용하여 템플릿의 서열을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 SBS 사이클을 개시하기 위해, 하나 이상의 표지된 뉴클레오타이드, DNA 폴리머라제 등이 하이드로겔(24)로 코팅된 프라이머(22)의 어레이를 수용하는 플로우 채널(30) 등으로/을 통해 전달될 수 있다. 프라이머 연장이 표지된 뉴클레오타이드를 혼입시키는 작용화된 함몰부(즉, 그 위에 표면 화학(20, 22)을 가진 14, 14')는 영상화 이벤트를 통해 탐지될 수 있다. 영상화 이벤트 동안, 조명 시스템(도시되지 않음)은 작용화된 함몰부(즉, 그 위에 표면 화학(20, 22)을 가진 14, 14')에 여기 광을 제공할 수 있다.
일부 예에서, 뉴클레오타이드는 뉴클레오타이드가 프라이머(22)에 첨가되면 추가의 프라이머 연장을 종결시키는 가역적 종결 특성을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 가역적 종결자 모이어티를 가진 뉴클레오타이드 유사체가 프라이머(22)에 첨가되어 디블록킹(deblocking) 시약이 전달되어 모이어티를 제거할 때까지 후속적 연장은 일어날 수 없다. 따라서, 가역적 종결을 사용하는 예에서, 디블로킹 시약은 (탐지가 발생하기 전 또는 후에) 플로우 채널(30) 등에 전달될 수 있다.
다양한 유체 전달 단계 사이에서 세척이 이루어질 수 있다. 이어서, SBS 사이클이 n번 반복되어 프라이머(22)를 n개의 뉴클레오타이드만큼 연장시켜, 길이 n의 서열을 탐지할 수 있다.
SBS가 상세하게 설명되었지만, 본원에 설명된 플로우 셀(10, 10', 10")은 유전자형 분석을 위해, 또는 다른 화학 및/또는 생물학적 응용에서 다른 서열화 프로토콜과 함께 이용될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 개시 내용을 추가로 설명하기 위해, 실시예가 본원에 제공된다. 이들 실시예는 예시적인 목적으로 제공되며 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.
비제한적인 실시예
실시예 1
패턴화된 융합 실리카 기판 상에 한정된 8개의 플로우 채널/레인을 포함하는 플로우 셀이 사용되었고, 여기서 각각의 레인은 96개의 타일(영상화 영역에 해당함)을 포함하고, 각 타일은 복수의 웰과 유체 연통하였다. PAZAM 층은 각각의 웰에 형성되고, 1㎛ 프라이머가 PAZAM 층 상에 그래프팅되었다.
레인 1-4, 따라서 타일 1 내지 384는 비교예 레인 및 타일이었다. 이와 같이, 하이드로겔 코팅은 이들 레인 및 타일 내의 PAZAM 층 또는 프라이머 상에는 도포되지 않았다.
레인 5-8, 따라서 타일 385 내지 768은 실시예 레인 및 타일이었다. 이와 같이, 하이드로겔 코팅은 이들 레인 및 타일의 PAZAM 층 및 프라이머 상에 도포되었다. 하이드로겔 코팅은 플로우 스루 공정을 통해 도포되는 또 다른 PAZAM 층이었다. 물 중의 0.025% PAZAM 용액이 레인 5-8에 도입되었고, 60℃로 가열되고, 그 온도에서 약 10분 동안 유지되었다.
모든 레인은 희석 완충제로 세척되었다.
서열화 사이클이 각각의 레인 1-8에서 수행되었다. 150pM의 농도를 갖는 Phi X 서열화 템플릿 용액이 사용되었다.
도 5는 필터를 통과하는 클러스터의 백분율(%필터 통과(% passing filter, %PF))과 DNA 서열화 템플릿으로 채워진 웰의 백분율(%점유(% Occupied))을 보여준다. %필터 통과(%PF)은 순결 임계값(chastity threshold)을 통과하고 서열화 데이터의 추가 처리 및 분석에 사용되는 클러스터를 설명하는데 사용되는 측량치이다. %필터 통과가 높을수록 데이터 서열화에 사용되는 고유한 클러스터의 수율의 증가를 야기한다.
도 5의 데이터는 하이드로겔이 사용될 때(타일 1 내지 384(하이드로겔 없음)에 대한 데이터와 비교함), %필터 통과는 (하이드로겔을 가진) 타일 385 내지 768에 대한 데이터에 대해 개선되었음(약 5% 내지 약 10%)을 보여준다.
%점유과 %PF의 차이는 폴리클로날 클러스터의 대략적인 추정치이다. %점유와 %PF 타일, 예를 들어 타일 385~768 사이의 차이는 비교예의 타일 1~384의 %점유와 %PF 타일 사이의 차이보다 훨씬 적고, 이는 PAZAM 하이드로겔 코팅된 타일/레인이 비교예의 코팅되지 않은 타일/레인보다 훨씬 더 적은 폴리클로날 클러스터링을 가짐을 나타낸다.
전반적으로, 도 5의 데이터는 하이드로겔 코팅의 존재가 모노클로날 클러스터링 및 폴리클로날 클러스터 웰에서 주요 구성성분/클러스터의 순도를 개선시키는데 도움이 되고, 이는 또한 서열화 수율 및 데이터 품질을 개선시킨다는 것을 나타낸다.
실시예 2
2개의 플로우 셀이 사용되었으며, 이들 각각은 패턴화된 용융 실리카 기판 상에 한정된 8개의 플로우 채널/레인을 포함하고, 여기서 각각의 레인은 96개의 타일(및 영상화 영역)을 포함하고, 각 타일은 복수의 웰과 유체 연통하였다. PAZAM 층이 각각의 웰에 형성되고, 1㎛ 프라이머가 PAZAM 층 상에 그래프팅되었다.
비교예의 플로우 셀에서, 하이드로겔 코팅은 임의의 레인 및 타일의 PAZAM 층 또는 프라이머 상에 도포되지 않았다.
실시예의 플로우 셀에서, 하이드로겔 코팅이 각각의 레인 및 타일의 PAZAM 층 및 프라이머 상에 도포되었다. 하이드로겔 코팅은 플로우 스루 공정을 통해 도포되는 또 다른 PAZAM 층이었다. 물 중의 PAZAM의 혼합물/용액이 실시예의 플로우 셀의 레인 1-8에 도입되고, 60℃로 가열되고, 그 온도에서 약 10분 동안 유지되었다.
비교예의 플로우 셀 및 실시예의 플로우 셀의 모든 레인이 희석 완충제로 세척되었다.
서열화 사이클은 각각의 비교예의 플로우 셀 및 실시예의 플로우 셀의 각 레인 1-8에서 수행되었다. 151 사이클은 read1(판독1)에서 서열화되었고, 또 다른 151 사이클은 read2(판독2)에서 서열화되었다. 가장자리 효과를 제거하기 위해 타일 중앙에서 서열화 측량치를 가져 왔다. 100pM 내지 800pM 범위의 상이한 농도를 갖는 상이한 서열화 템플릿 용액이 각각의 레인에 사용되었다. 보다 구체적으로, 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 1은 100pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 2는 200pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 3은 300pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 4는 400pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 5는 500pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 6은 600pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 7은 700pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었고; 각 비교예의 및 실시예의 플로우 셀의 레인 8은 800pM 서열화 템플릿 용액에 노출되었다.
도 6은 필터를 통과하는 클러스터의 백분율을 보여준다(비교예와 실시예의 플로우 셀의 다양한 레인에 대한 %필터 통과(%PF)). 예시된 바와 같이, %PF는 하이드로겔을 가진 비교예의 플로우 셀의 레인보다 넓은 농도 범위에 걸쳐 하이드로겔을 포함하는 실시예의 플로우 셀 레인에 대해 더 일치하였다.
판독이 정확히 동일한 게놈 위치로 정렬되는지에 따라, 중복 템플릿은 실시예의 플로우 셀 레인 및 비교예의 플로우 셀 레인으로부터 생물정보학적으로 제거되었다. 중복 제거 후의 순% PF는 도 7에 도시된다. 전체적으로, 더 높은 수율 (약 2% 내지 약 17% 수율 이득)이, 비교예의 플로우 셀과 비교할 때, 300pM 내지 800pM 범위의 농도를 갖는 서열화 템플릿을 사용하여 하이드로겔 코팅된 플로우 셀로 얻을 수 있다.
비교예의 플로우 셀에 대한 중복 제거 후 최대 %PF는 300pM 서열화 템플릿 용액에 노출된 레인에서 76.13%이었다. 실시예의 플로우 셀에 대한 중복 제거 후 최대% PF는 600pM 서열화 템플릿 용액에 노출된 레인에서 83.42%이었다. 이것은 모노클로날 클러스터에서 9.6%의 이득을 보여준다.
도 8a 및 8b는 150개의 서열화 사이클 후의 비교예의 플로우 셀 및 실시예의 플로우 셀에 대한 판독1 및 판독2 불일치율(MMR)을 도시한다. 비교예의 및 실시예의 플로우 셀에 걸친 유사한 불일치율은 하이드로겔 코팅이 서열화 작동에 유해하게 영향을 미치지 않음을 나타낸다.
추가 사항
이하에서 더 상세히 논의되는 (이러한 개념이 서로 불일치하지 않는 경우) 전술한 개념 및 추가 개념의 모든 조합은 본원에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합은 본원에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다. 또한 본원에 참고로 인용된 임의의 개시에서 나타날 수 있는 본원에서 명시적으로 사용된 용어는 본원에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미가 부여되어야 함이 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 "하나의 예", "다른 예", "예" 등에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정 요소(예, 특징, 구조 및/또는 특성)가 본원에 설명된 적어도 하나의 예에 포함되고, 다른 예에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 임의의 예에 대해 설명된 요소는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 다양한 예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 제공된 범위는 언급된 범위 및 언급된 범위 내의 임의의 값 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 50,000의 범위는 1 내지 50,000의 명시적으로 인용된 한계를 포함할 뿐만 아니라 약 708, 약 945, 약 3,500 등과 같은 개별 값 및 약 825 내지 약 29,000, 약 95 내지 약 40,000 등의 하위 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, "약" 및/또는 "실질적으로"가 값을 설명하기 위해 사용될 때, 이들은 명시된 값에서 약간의 변동(+/-10%까지)을 포함하는 것을 의도된다.
여러 예들이 상세하게 설명되었지만, 개시된 예들은 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 설명은 비 제한적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (22)

  1. 플로우 셀(flow cell)로서,
    간극 영역(interstitial region)에 의해 분리된 함몰부(depression)를 포함하는 패턴화된 기판;
    각각의 함몰부에 부착된 서열화 표면 화학으로, 상기 서열화 표면 화학은:
    작용화된 코팅층; 및
    작용화된 코팅층에 그래프팅된 프라이머를 포함하는 것인 서열화 표면 화학; 및
    적어도 서열화 표면 화학 상에 하이드로겔
    을 포함하는 것인 플로우 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하이드로겔은 간극 영역의 적어도 일부 상에도 존재하는 것인 플로우 셀.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    작용화된 코팅층은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드)인 플로우 셀.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로즈 겔, 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 플로우 셀.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔은 비-그래프팅된 것인 플로우 셀.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴화된 기판은 적어도 하나의 플로우 채널을 포함하고,
    함몰부는 적어도 하나의 플로우 채널 내에 한정되고,
    플로우 셀은 패턴화된 기판의 다른 간극 영역에 부착된 스페이서층을 추가로 포함하여 스페이서층이 적어도 하나의 플로우 채널의 둘레를 한정하는 것인 플로우 셀.
  7. 제 6 항에 있어서,
    스페이서층에 부착된 리드를 더 포함하는 것인 플로우 셀.
  8. 패턴화된 플로우 셀 기판의 함몰부에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계로, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리되는 것인 단계;
    작용화된 코팅층에 프라이머를 그래프팅하여 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계; 및
    적어도 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    하이드로겔은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로즈 겔, 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    하이드로겔은 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에, 및 간극 영역의 일부 상에 배치되는 것인 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작용화된 코팅층을 도포하기 전에, 방법은 패턴화된 플로우 셀 기판의 표면을 처리하여 표면에 작용기를 부착하여 처리된 함몰부 및 처리된 간극 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    함몰부 내에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계는,
    처리된 함몰부 내에 및 처리된 간극 영역 상에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계; 및
    처리된 간극 영역으로부터 작용화된 코팅층을 연마하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔을 도포하는 단계는 약 0.001% 내지 약 0.1%(질량 대 부피)의 하이드로겔 물질을 포함하는 수성 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴화된 플로우 셀 기판의 둘레는 그에 결합된 스페이서층을 가지고, 하이드로겔이 도포된 후, 방법은 리드를 스페이서층에 결합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작용화된 코팅층이 도포된 후, 및 프라이머가 그래프팅되기 전에, 방법은 리드를 간극 영역의 적어도 일부에 결합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제 8 항, 제 9 항, 및 제 11 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔을 도포하는 단계는 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 선택적으로 증착하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  17. 실란 또는 실란 유도체를 그 내부에 한정된 함몰부를 가지는 플로우 채널을 포함하는 패턴화된 기판의 표면에 부착하는 단계로서, 함몰부는 간극 영역에 의해 분리됨으로써 실란화된 함몰부 및 실란화된 간극 영역을 형성하는 단계;
    실란화된 함몰부 내에 및 실란화된 간극 영역 상에 작용화된 코팅층을 도포하는 단계;
    실란화된 간극 영역으로부터 작용화된 코팅층을 연마하는 단계;
    실란화된 함몰부에 작용화된 코팅층으로 프라이머를 그래프팅하여 함몰부 내에 그래프팅화된 작용화된 코팅층을 형성하는 단계; 및
    함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 도포하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    하이드로겔을 도포하는 단계는 약 0.001% 내지 약 0.1%(질량 대 부피)의 하이드로겔 물질을 포함하는 수성 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    하이드로겔 물질은 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드), 가교된 폴리아크릴아마이드, 아가로즈 겔, 및 가교된 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스페이서층은 패턴화된 기판에 결합되고 플로우 채널의 둘레를 한정하고; 및
    하이드로겔이 도포된 후 방법은 스페이서층에 리드를 결합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작용화된 코팅층이 연마된 후 및 프라이머가 그래프팅되기 전에, 방법은 간극 영역의 적어도 일부에 리드를 결합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔을 도포하는 단계는 함몰부에 그래프팅된 작용화된 코팅층 상에 하이드로겔을 선택적으로 증착하는 단계를 포함하는 것인 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754808C2 (ru) 2016-12-22 2021-09-07 Иллюмина, Инк. Модуль проточной ячейки и способ его получения
TW202045709A (zh) 2019-01-29 2020-12-16 美商伊路米納有限公司 流體槽
TW202043486A (zh) * 2019-01-29 2020-12-01 美商伊路米納有限公司 定序套組
MX2021006297A (es) * 2019-08-01 2021-09-08 Illumina Inc Celdas de flujo.
NL2023679B1 (en) * 2019-08-09 2021-04-13 Illumina Inc System and method for patterning flow cell substrates
WO2021028815A1 (en) * 2019-08-09 2021-02-18 Illumina Inc. System and method for patterning flow cell substrates
US11287422B2 (en) 2019-09-23 2022-03-29 Element Biosciences, Inc. Multivalent binding composition for nucleic acid analysis
KR20220115857A (ko) * 2019-12-16 2022-08-19 일루미나, 인코포레이티드 키트 및 플로우 셀
EP4077344A1 (en) 2019-12-18 2022-10-26 F. Hoffmann-La Roche AG Methods of sequencing by synthesis using a consecutive labeling scheme
US11198121B1 (en) 2020-06-10 2021-12-14 Element Biosciences, Inc. Flow cell systems and devices
WO2022101401A1 (en) * 2020-11-16 2022-05-19 Illumina Cambridge Limited Altering flow cell signals
US20220228210A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-21 10X Genomics, Inc. Molecular array generation using photoresist
CN117677435A (zh) * 2021-06-15 2024-03-08 伊鲁米纳公司 用于测序的不含水凝胶的表面官能化
US20240167077A1 (en) * 2022-06-29 2024-05-23 10X Genomics, Inc. Covalent attachment of splint oligonucleotides for molecular array generation using ligation
WO2024061799A1 (en) * 2022-09-19 2024-03-28 Illumina, Inc. Deformable polymers comprising immobilised primers
US20240117426A1 (en) 2022-09-19 2024-04-11 Illumina, Inc. Nanogel particles having dual functionality and temperature responsiveness for particle clustering in nucleic acid sequencing systems
WO2024081563A1 (en) 2022-10-10 2024-04-18 Illumina, Inc. Photo-switchable chemistry for reversible hydrogels and reusable flow cells

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004194652A (ja) * 2002-12-06 2004-07-15 Dainippon Ink & Chem Inc 溶解性物質付着流路を有するマイクロ流体素子及びその使用方法
JP2007525571A (ja) * 2004-01-07 2007-09-06 ソレクサ リミテッド 修飾分子アレイ
KR20070116585A (ko) * 2005-01-18 2007-12-10 바이오셉트 인코포레이티드 패턴화된 포스트를 갖는 마이크로채널을 이용하는 세포분리법
GB0507835D0 (en) * 2005-04-18 2005-05-25 Solexa Ltd Method and device for nucleic acid sequencing using a planar wave guide
KR101416475B1 (ko) * 2006-02-27 2014-07-16 사회복지법인 삼성생명공익재단 암진단용 마커 단백질, 그리고 이를 이용한 암진단방법 및암 진단키트
EP1845374A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Form inhibitor membrane for a flow-through cell
US20080095988A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 3M Innovative Properties Company Methods of patterning a deposit metal on a polymeric substrate
CN100460028C (zh) * 2006-12-08 2009-02-11 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于药物传输的微针阵列及其制作方法
WO2008109207A2 (en) * 2007-01-30 2008-09-12 The Regents Of The University Of California Methods and devices for biomolecular arrays
CA2699569A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-26 Twof, Inc. Hydrogel labeled primer extension method for microarrays
US8680026B2 (en) * 2008-05-09 2014-03-25 Akonni Biosystems, Inc. Flow cell device
US8680025B2 (en) * 2008-05-09 2014-03-25 Akonni Biosystems, Inc. Microarray system
US8822346B1 (en) 2008-06-10 2014-09-02 Intermolecular, Inc. Method and apparatus for self-aligned layer removal
US8592158B2 (en) * 2009-07-10 2013-11-26 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Detecting multinucleotide repeats
US20120252686A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Good Start Genetics Methods for maintaining the integrity and identification of a nucleic acid template in a multiplex sequencing reaction
EP2718465B1 (en) 2011-06-09 2022-04-13 Illumina, Inc. Method of making an analyte array
EP3305400A3 (en) * 2011-10-28 2018-06-06 Illumina, Inc. Microarray fabrication system and method
WO2013128493A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-06 Sekisui Integrated Research Inc. Nucleic acid amplification reactor
NO2694769T3 (ko) * 2012-03-06 2018-03-03
CA2870160C (en) 2012-04-16 2021-08-24 Biological Dynamics, Inc. Nucleic acid sample preparation
US9012022B2 (en) * 2012-06-08 2015-04-21 Illumina, Inc. Polymer coatings
US9683230B2 (en) * 2013-01-09 2017-06-20 Illumina Cambridge Limited Sample preparation on a solid support
US9512422B2 (en) * 2013-02-26 2016-12-06 Illumina, Inc. Gel patterned surfaces
DK3431614T3 (da) * 2013-07-01 2021-12-06 Illumina Inc Katalysator fri overfladefunktionalisering og polymerpodning
US10577638B2 (en) * 2013-09-23 2020-03-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems, devices, and methods for microbial detection and identification, and antimicrobial susceptibility testing
EP3572875A1 (en) * 2013-12-19 2019-11-27 Illumina, Inc. Roll-to-roll process of preparing a patterned substrate and patterned substrate prepared by the same process
BR112016014923B1 (pt) * 2013-12-23 2022-11-16 Illumina, Inc Arranjo, método para produção de um arranjo e método para detecção de ácidos nucleicos
JP6759197B2 (ja) * 2014-10-31 2020-09-23 イルミナ ケンブリッジ リミテッド 新規のポリマーおよびｄｎａコポリマーコーティング
ES2802405T3 (es) * 2014-11-11 2021-01-19 Illumina Cambridge Ltd Métodos y matrices para producir y secuenciar agrupaciones monoclonales de ácido nucleico
WO2016151719A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 株式会社日立製作所 核酸反応デバイス
EP3325648B1 (en) 2015-07-17 2023-03-29 Illumina, Inc. Polymer sheets for sequencing applications
ES2861478T3 (es) * 2016-05-18 2021-10-06 Illumina Inc Estampación de autoensamblado que utiliza superficies hidrófobas estampadas
NL2019044B1 (en) 2017-05-11 2018-11-15 Illumina Inc Protective surface coatings for flow cells

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