RU2780656C2 - Three-dimensional polymer meshes and their use - Google Patents

Three-dimensional polymer meshes and their use Download PDF

Info

Publication number
RU2780656C2
RU2780656C2 RU2020100463A RU2020100463A RU2780656C2 RU 2780656 C2 RU2780656 C2 RU 2780656C2 RU 2020100463 A RU2020100463 A RU 2020100463A RU 2020100463 A RU2020100463 A RU 2020100463A RU 2780656 C2 RU2780656 C2 RU 2780656C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
array
salt crystals
mesh
polymer
Prior art date
Application number
RU2020100463A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020100463A (en
RU2020100463A3 (en
Inventor
Хольгер КЛАППРОТ
Соня БЕДНАР
Original Assignee
Сейфгард Байосистемс Холдингс Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP17176572.0A external-priority patent/EP3418741A1/en
Application filed by Сейфгард Байосистемс Холдингс Лтд. filed Critical Сейфгард Байосистемс Холдингс Лтд.
Publication of RU2020100463A publication Critical patent/RU2020100463A/en
Publication of RU2020100463A3 publication Critical patent/RU2020100463A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2780656C2 publication Critical patent/RU2780656C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for the production of a three-dimensional hydrogel mesh having one or more transport channels. The method includes: (a) treatment of a mixture including: (i) at least two types of monovalent alkali metal ions having a total concentration of at least 500 mM, (ii) water-soluble polymer chains, (iii) fragments of a crosslinking reagent, and (iv) optionally probe molecules, under conditions providing the formation of salt crystals, optionally in which the mixture is on the surface of substrate, and optionally in which conditions providing the formation of salt crystals contain dehydration of the mixture or cooling of the mixture, as long as the relative salt content in the mixture does not increase to exceed the solubility limit, thereby forming a mixture containing one or more salt crystals; (b) crosslinking of polymer chains in the mixture containing one or more salt crystals, thereby forming hydrogel containing one or more salt crystals; and (c) interaction of hydrogel containing one or more salt crystals with a solvent, in which one or more salt crystals are soluble, thereby dissolving salt crystals; and thereby obtaining a three-dimensional hydrogel mesh, which contains one or more transport channels. A three-dimensional mesh, an array, a method for its production, and a method for determination of whether the analyzed substance is contained in a sample are also proposed.
EFFECT: proposed three-dimensional meshes can link larger amount of the analyzed substance coming through transport channels, which provides higher sensitivity in the detection of the analyzed substance and quantitative determination in a wider range of concentrations of the analyzed substance.
17 cl, 17 dwg, 2 ex

Description

1. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ1. STATE OF THE ART

В публикации U.S. №2008/0293592 описан способ ковалентной иммобилизации биомолекул-зондов на органических поверхностях с помощью обладающих фотохимической реакционной способностью сшивающих реагентов. На практике показано, что способ является полезным, поскольку он позволяет провести иммобилизацию биомолекул-зондов на нереакционноспособных поверхностях, таких как силанизированные стеклянные подложки и субстраты, изготовленные из стандартных промышленных пластмасс. Полимер используют в способе, описанном в US 2008/0293592, для получения типа трехмерной сетки, с которыми биомолекулы-зонды могут быть связаны на поверхности сетки или внутри сетки. По сравнению с органической поверхностью, на которой биомолекулы-зонды иммобилизуются только в двухмерной форме, трехмерная иммобилизация биомолекул в полимерных и/или сополимерных сетках обеспечивает более значительную плотность биомолекул-зондов на органической поверхности. Это увеличивает количество анализируемого вещества, которое может связаться с единицей площади органической поверхности. Таким образом, использование поверхности в качестве биологического сенсора обеспечивает более высокую точность измерения и высокую скорость измерения.In a U.S. publication No. 2008/0293592 describes a method for the covalent immobilization of probe biomolecules on organic surfaces using photochemically reactive crosslinking reagents. In practice, the method has been shown to be useful because it allows the immobilization of probe biomolecules on non-reactive surfaces such as silanized glass substrates and substrates made from standard industrial plastics. The polymer is used in the method described in US 2008/0293592 to provide a type of three-dimensional network with which probe biomolecules can be associated on the surface of the network or within the network. Compared to an organic surface, on which biomolecules-probes are immobilized only in two-dimensional form, three-dimensional immobilization of biomolecules in polymer and/or copolymer networks provides a higher density of biomolecules-probes on the organic surface. This increases the amount of analyte that can bind to a unit area of the organic surface. Thus, the use of the surface as a biological sensor provides higher measurement accuracy and high measurement speed.

Однако недостатком способов и полимерных сеток, описанных в U.S. 2008/0293592, является то, что молекулы анализируемого вещества или компоненты анализируемого вещества, которые связываются с биомолекулами-зондами, находящимися на поверхности полимерной сетки или вблизи от нее, могут блокировать сетку. Последующие молекулы анализируемого вещества или компоненты анализируемого вещества, а также еще не связавшиеся биомолекулы-зонды, находящиеся на большем расстоянии от поверхности сетки в ее внутренней части, больше не могут участвовать в связывании.However, the disadvantage of the methods and polymer networks described in U.S. 2008/0293592 is that analyte molecules or analyte components that bind to probe biomolecules located on or near the surface of the polymer network can block the network. Subsequent analyte molecules or analyte components, as well as probe biomolecules that have not yet bound, located at a greater distance from the surface of the grid in its inner part, can no longer participate in binding.

Таким образом, необходимы улучшенные полимерные сетки.Thus, improved polymer networks are needed.

2. КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ2. SUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к трехмерным полимерным сеткам, включающим сшитые полимерные цепи, например, растворимые в воде полимерные цепи и один или большее количество транспортных каналов. Транспортные каналы обеспечивают находящимся в растворе молекулам, например, молекулам анализируемых веществ, доступ к полимерным цепям в сетке. В некоторых объектах полимерные цепи сшиты с молекулами-зондами и транспортные каналы обеспечивают более значительную площадь поверхности для связывания анализируемых веществ с молекулами-зондами.The present invention relates to three-dimensional polymer networks, including cross-linked polymer chains, for example, water-soluble polymer chains and one or more transport channels. Transport channels provide molecules in solution, such as analyte molecules, with access to the polymer chains in the network. In some sites, polymer chains are crosslinked to probe molecules and transport channels provide more surface area for analytes to bind to probe molecules.

Сетки предпочтительно ковалентно связаны с поверхностью. Как указано в предыдущем абзаце, один или большее количество зондов, таких как биомолекула, можно иммобилизовать на поверхности сетки и повсюду во внутренней части сетки и получить сенсор для обнаружения наличия и/или измерения количества анализируемого вещества в образце. Например, нуклеиновые кислоты-зонды можно использовать для обнаружения комплементарных нуклеиновых кислот, содержащихся в образце, и антитела-зонды можно использовать для обнаружения антигенов, содержащихся в образце. Сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, обеспечивают более быструю гибридизацию данного количества анализируемого вещества, чем сетки, не содержащие транспортные каналы, поскольку транспортные каналы могут эффективно увеличивать площадь поверхности сетки, открывая большее количество зондов для образца в данный момент времени. Кроме того, сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут связать большее количество анализируемого вещества, чем такой же объем сетки, не содержащей транспортные каналы, поскольку транспортные каналы уменьшают или устраняют затруднение, вследствие которого анализируемое вещество или другие компоненты образца, связанные с зондами на поверхности сетки или вблизи от нее, блокируют доступ к зондам, находящимся во внутренней части сетки.. Другим преимуществом сеток, предлагаемых в настоящем изобретении, является то, что большое количество анализируемого вещества, поступающее благодаря транспортным каналам, обеспечивает более высокую чувствительность при обнаружении анализируемого вещества, чем возможная при использовании сетки, не содержащей транспортные каналы, т.е. можно увеличить отношение сигнал/шум по сравнению с использованием сеток, не содержащих транспортные каналы, поскольку данное количество анализируемого вещества может сконцентрироваться в меньшем объеме сетки. Еще одним преимуществом сеток, предлагаемых в настоящем изобретении, является то, что большое количество анализируемого вещества, поступающее благодаря транспортным каналам, обеспечивает количественное определение в более широком диапазоне концентраций анализируемого вещества, чем при использовании сеток, не содержащих транспортные каналы.The networks are preferably covalently bonded to the surface. As indicated in the previous paragraph, one or more probes, such as a biomolecule, can be immobilized on the surface of the mesh and throughout the interior of the mesh and provide a sensor to detect the presence and/or measure the amount of an analyte in the sample. For example, probe nucleic acids can be used to detect complementary nucleic acids contained in a sample, and probe antibodies can be used to detect antigens contained in a sample. The meshes of the present invention provide faster hybridization of a given amount of analyte than meshes without transport channels because the transport channels can effectively increase the surface area of the mesh, exposing more sample probes at a given time. In addition, the meshes of the present invention can bind more analyte than the same volume of a mesh without transport channels, because the transport channels reduce or eliminate the hindrance that the analyte or other sample components bind to probes at the surface. or close to the mesh block access to probes located in the interior of the mesh. than possible when using a grid that does not contain transport channels, i.e. it is possible to increase the signal-to-noise ratio compared to using grids that do not contain transport channels, since a given amount of analyte can be concentrated in a smaller volume of the grid. Another advantage of the meshes of the present invention is that the large amount of analyte delivered by the transport channels allows for quantitation over a wider range of analyte concentrations than meshes without transport channels.

Настоящее изобретение также относится к массивам, включающим множество трехмерных сеток, предлагаемых в настоящем изобретении, и субстрат. Массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать для обнаружения и/или измерения содержания одного или большего количества анализируемых веществ одновременно в одном или большем количестве образцов. Массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, можно промыть и повторно использовать, и обеспечить значительную экономию затрат по сравнению с однократным использованием массивов. Другим преимуществом массивов, предлагаемых в настоящем изобретении, является то, что их можно получить простым образом, поскольку все компоненты, необходимые для получения отдельной сетки, можно нанести в виде единой смеси на поверхность субстрата во время процедуры получения.The present invention also relates to arrays comprising a plurality of three-dimensional grids of the present invention and a substrate. The arrays of the present invention can be used to detect and/or measure one or more analytes simultaneously in one or more samples. The arrays of the present invention can be washed and reused, and provide significant cost savings compared to a single use of the arrays. Another advantage of the arrays proposed in the present invention is that they can be obtained in a simple manner, since all the components necessary to obtain a separate mesh can be applied as a single mixture to the surface of the substrate during the preparation procedure.

Настоящее изобретение также относится к способам получения трехмерных сеток и массивов, предлагаемых в настоящем изобретении. Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, можно получить путем сшивки полимера в присутствии по меньшей мере двух типов кристаллов соли, предпочтительно игольчатых кристаллов соли и компактных кристаллов соли, и путем последующего растворения кристаллов соли с образованием транспортных каналов в сшитой полимерной сетке. Если не ограничиваться теорией, то авторы настоящего изобретения полагают, что наличие компактных кристаллов соли во время сшивки приводит к губкообразному полимеру с короткими каналами, через которые проходят длинные каналы, образовавшиеся вследствие присутствия игольчатых кристаллов соли во время сшивки.The present invention also relates to methods for obtaining three-dimensional meshes and arrays proposed in the present invention. The three-dimensional networks of the present invention can be obtained by crosslinking a polymer in the presence of at least two types of salt crystals, preferably acicular salt crystals and compact salt crystals, and then dissolving the salt crystals to form transport channels in the crosslinked polymer network. Without being limited by theory, the inventors of the present invention believe that the presence of compact salt crystals during crosslinking results in a spongy polymer with short channels through which pass long channels formed due to the presence of needle-like salt crystals during crosslinking.

Настоящее изобретение также относится к способам применения трехмерных сеток и массивов, предлагаемых в настоящем изобретении, для обнаружения и/или измерения содержания анализируемого вещества в образце, предпочтительно в жидком образце.The present invention also relates to methods for using the three-dimensional grids and arrays of the present invention to detect and/or measure the content of an analyte in a sample, preferably a liquid sample.

3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ3. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фиг. 1 приведено схематичное представление смеси, которая включает биомолекулу-зонд (1) и полимер (3), включающий две обладающие фотохимической реакционной способностью группы (4) в одной молекуле, растворенной в водном растворе соли (как описано в разделе 4.3.1).In FIG. 1 is a schematic representation of a mixture that includes a biomolecule probe (1) and a polymer (3) containing two photochemically reactive groups (4) in one molecule dissolved in an aqueous salt solution (as described in section 4.3.1).

На фиг. 2 представлено сечение капли смеси (5), такой как приведенная на фиг. 1, обладающей поверхностью (10), находящейся на пятне (7) поверхности (2), которая расположена на держателе (6). Поверхностью предпочтительно является поверхность органической подложки или подложки, содержащей органическое вещество. Поверхность предпочтительно является жесткой. Держателем может быть нагревающий держатель или охлаждающий держатель, обеспечивающий регулируемую кристаллизацию солей в водном растворе соли.In FIG. 2 is a cross-sectional view of a mixture droplet (5), such as that shown in FIG. 1, having a surface (10) located on the spot (7) of the surface (2) which is located on the holder (6). The surface is preferably the surface of an organic substrate or a substrate containing organic matter. The surface is preferably rigid. The holder may be a heating holder or a cooling holder providing controlled crystallization of salts in an aqueous salt solution.

На фиг. 3 представлено сечение системы, приведенной на фиг. 2, после нагревания смеси и когда (а) игольчатые кристаллы соли (8), простирающиеся от зародышей кристаллизации (9), и (b) компактные кристаллы (14) образовались в растворе соли.In FIG. 3 is a sectional view of the system shown in FIG. 2, after heating the mixture and when (a) needle-shaped salt crystals (8) extending from the nuclei of crystallization (9), and (b) compact crystals (14) formed in the salt solution.

На фиг. 4 представлено сечение системы, приведенной на фиг. 3, после сушки и облучения смеси излучением в видимой области спектра (11) с образованием полимерной сетки (15), обладающей поверхностью (16).In FIG. 4 is a sectional view of the system shown in FIG. 3 after drying and irradiating the mixture with radiation in the visible region of the spectrum (11) to form a polymer network (15) having a surface (16).

На фиг. 5 приведено схематичное представление смеси, приведенной на фиг. 1, после облучения излучением в видимой области спектра.In FIG. 5 is a schematic representation of the mixture shown in FIG. 1 after exposure to radiation in the visible region of the spectrum.

На фиг. 6 представлено сечение системы, приведенной на фиг. 4, после растворения кристаллов соли в растворителе (12) с образованием транспортных каналов в виде длинных каналов (13) и коротких каналов (19).In FIG. 6 is a sectional view of the system shown in FIG. 4, after dissolving the salt crystals in the solvent (12) with the formation of transport channels in the form of long channels (13) and short channels (19).

На фиг. 7 представлен путь реакции образования сополимера (диметилакриламид-метакрилоилоксибензофенон-4-винилбензолсульфонат натрия).In FIG. 7 shows the reaction path for the formation of a copolymer (sodium dimethylacrylamide-methacryloyloxybenzophenone-4-vinylbenzenesulfonate).

На фиг. 8 представлен вид в перспективе биочипа (17), на котором полимерные сетки (15) находятся в пятнах (7), расположенных в виде матрицы из строк и столбцов. Чип предпочтительно обладает органической поверхностью.In FIG. 8 is a perspective view of a biochip (17) showing polymer meshes (15) in spots (7) arranged in a matrix of rows and columns. The chip preferably has an organic surface.

На фиг. 9 представлен вид сверху биочипа (17), приведенного на фиг. 8, в котором каждая полимерная сетка (15) обладает диаметром (D) и в котором строки и столбцы разделены расстоянием Y и расстоянием X соответственно, измеренным от центральных точек полимерных сеток (15).In FIG. 9 is a top view of the biochip (17) shown in FIG. 8, in which each polymer mesh (15) has a diameter (D) and in which the rows and columns are separated by a distance Y and a distance X, respectively, measured from the center points of the polymer meshes (15).

На фиг. 10 представлен биосенсор (17'), включающий гибкую ленту субстрата (18), на которой полимерные сетки (15), обладающие диаметром (D), находятся в пятнах (7), разделенных расстоянием X, измеренным от центральных точек полимерных сеток.In FIG. 10 shows a biosensor (17') comprising a flexible substrate belt (18) on which polymer networks (15) having a diameter (D) are located in spots (7) separated by a distance X measured from the centers of the polymer networks.

На фиг. 11А-11В представлен биочип с 6 строками (A-F) и 6 столбцами (1-6) в полимерных сетках до (фиг. 11А) и после (фиг. 11Б) сушки, где приведены концентрации соли, использованные для получения полимерных сеток строк D и Е, представленных на фиг. 11В. Полимерные сетки строк D и Е получали с использованием водного раствора соли, содержащего фосфат натрия и фосфат калия. Остальные строки получали с использованием водного раствора соли, содержащего только фосфат натрия при концентрации, равной 350 мМ. Полимерные сетки строк D и Е выглядят более округлыми и однородными.In FIG. 11A-11C show a biochip with 6 rows (A-F) and 6 columns (1-6) in polymer meshes before (FIG. 11A) and after (FIG. 11B) drying, which shows the salt concentrations used to obtain the polymer networks of rows D and E shown in Fig. 11V. Polymer grid lines D and E was obtained using an aqueous solution of salt containing sodium phosphate and potassium phosphate. The remaining rows were prepared using an aqueous salt solution containing only sodium phosphate at a concentration of 350 mm. The polymer grids of rows D and E look more rounded and uniform.

На фиг. 12А-12В приведены результаты гибридизации продукта реакции ПЦР с использованием S. aureus- и Е. coli-специфической пары праймеров с массивами, соответствующими фиг. 12А - фиг. 12В. На фиг. 12А представлена гибридизация с массивом продукта ПЦР, амплифицированного из 100 копий ДНК S. aureus. На фиг. 12Б представлена гибридизация с массивом продукта ПЦР, амплифицированного из 100 копий ДНК Е. coli. На фиг. 12В представлена карта зонда для массивов, приведенных на фиг. 12А и на фиг. 12Б. Е. coli = зонд Е. coli; Salmonella = зонд Salmonella (с которым продукта ПЦР Е. coli проявляет некоторую перекрестную реакционную способность); Allstaph = кювета зонда Staphylococcus; S. aureus=зонд S. aureus; контроль ПЦР = зонд для детектирования внутреннего контроля для процесса амплификации ПЦР; LL = маячки, которыми являются меченые флуорофором олигонуклеотиды, сшитые с полимерными цепями в сетках, использующиеся в качестве массива контролей.In FIG. 12A-12B show the results of hybridization of the PCR reaction product using S. aureus and E. coli specific primer pairs with arrays corresponding to FIG. 12A - fig. 12V. In FIG. 12A shows hybridization with an array of PCR product amplified from 100 copies of S. aureus DNA. In FIG. 12B shows hybridization with an array of PCR product amplified from 100 copies of E. coli DNA. In FIG. 12B is a probe map for the arrays shown in FIG. 12A and in FIG. 12B. E. coli = E. coli probe; Salmonella = Salmonella probe (with which the E. coli PCR product shows some cross-reactivity); Allstaph = Staphylococcus probe cuvette; S. aureus=S. aureus probe; PCR control = probe for detecting an internal control for the PCR amplification process; LL = beacons, which are fluorophore-labeled oligonucleotides linked to polymer chains in networks used as an array of controls.

На фиг. 13 представлено количественное описание сигналов флуоресценции от гибридизации продукта ПЦР, амплифицированного с использованием S. aureus- и Е. coli-специфической пары праймеров при отсутствии шаблона, представляющего собой фоновый "шум". №1 представляет пятно D1, Е1; №2 представляет пятно D1, Е2; №3 представляет пятно D1, Е3; №4 представляет пятно D1, Е4; №5 представляет пятно D1, Е5; и №6 представляет пятно D1, Е6.In FIG. 13 is a quantitative description of fluorescence signals from hybridization of a PCR product amplified using S. aureus and E. coli specific primer pairs in the absence of background noise template. #1 represents spot D1, E1; #2 represents spot D1, E2; #3 represents spot D1, E3; #4 represents spot D1, E4; #5 represents spot D1, E5; and #6 represents spot D1, E6.

4. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ4. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

4.1. Трехмерные полимерные сетки4.1. 3D polymer meshes

Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, включают сшитый полимер, например, полимер, соответствующий публикациям Rendl et al., 2011, Langmuir 27:6116-6123 или US 2008/0293592, содержание которых во всей своей полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, дополнительно включают один или большее количество транспортных каналов и необязательно могут дополнительно включать один или большее количество зондов, иммобилизованных на сетке, например, путем сшивки с полимерными цепями.The three-dimensional meshes of the present invention include a cross-linked polymer, such as the polymer according to Rendl et al., 2011, Langmuir 27:6116-6123 or US 2008/0293592, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety. . The three-dimensional grids of the present invention further include one or more transport channels and optionally may further include one or more probes immobilized on the grid, for example by cross-linking with polymer chains.

Сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут обладать отверстиями размером (измеренным в гидратированном состоянии сетки), равным, например, от 5 до 75 нм (например, от 10 до 20 нм, от 10 до 30 нм, от 10 до 40 нм, от 10 до 50 нм, от 20 до 30 нм, от 20 до 40 нм, от 20 до 50 нм, от 30 до 40 нм, от 30 до 50 нм или от 40 до 50 нм). "Гидратированное состояние сетки" означает, что сетка находится в равновесном состоянии по абсорбции воды, т.е. в водном растворе она абсорбирует столько воды, сколько из нее десорбируется.The meshes of the present invention may have apertures of size (measured in the hydrated state of the mesh) of, for example, 5 to 75 nm (e.g., 10 to 20 nm, 10 to 30 nm, 10 to 40 nm, 10 to 50 nm, 20 to 30 nm, 20 to 40 nm, 20 to 50 nm, 30 to 40 nm, 30 to 50 nm, or 40 to 50 nm). "Net hydrated state" means that the net is in an equilibrium state of water absorption, i.e. in an aqueous solution, it absorbs as much water as it desorbs from it.

Полимеры, которые можно использовать для получения сеток, описаны в разделе 4.1.1. Сшивающие реагенты, которые можно использовать для получения сеток, описаны в разделе 4.1.2. Характеристики одного или большего количества транспортных каналов описаны в разделе 4.1.3. Зонды, которые можно иммобилизовать на сетках, описаны в разделе 4.1.4.Resins that can be used to form meshes are described in section 4.1.1. Crosslinkers that can be used to create meshes are described in section 4.1.2. The characteristics of one or more transport channels are described in section 4.1.3. Probes that can be immobilized on grids are described in Section 4.1.4.

4.1.1. Полимеры4.1.1. Polymers

Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать сшитый гомополимер, сополимер, смеси гомополимеров, смеси сополимеров или смеси одного или большего количества гомополимеров и одного или большего количества сополимеров. Термин "полимер" при использовании в настоящем изобретении включает гомополимеры и/или сополимеры. Термин "сополимер" при использовании в настоящем изобретении включает полимеры, полимеризованные из двух или большего количества типов мономеров (например, биополимеры, тройные сополимеры, четверные сополимеры и т.п.). Сополимеры включают чередующиеся сополимеры, периодические сополимеры, статистические сополимеры, случайные сополимеры, блок-сополимеры, линейные сополимеры и разветвленные сополимеры. Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать любую комбинацию указанных выше типов полимеров. Реагенты и методики получения таких полимеров известны в данной области техники (см., например, Ravve, A., Principles of Polymer Chemistry, Springer Science + Business Media, 1995; Cowie, J.M.G., Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, 2nd Edition, Chapman & Hall, 1991; Chanda, M., Introduction to Polymer Science and Chemistry: A Problem-Solving Approach, 2nd Edition, CRC Press, 2013; Nicholson, J.W., The Chemistry of Polymers, 4th Edition, RSC Publishing, 2012; содержание которых во всей своей полноте включено в настоящее изобретение в качестве ссылки).The three-dimensional networks of the present invention may include a crosslinked homopolymer, a copolymer, mixtures of homopolymers, mixtures of copolymers, or mixtures of one or more homopolymers and one or more copolymers. The term "polymer" as used in the present invention includes homopolymers and/or copolymers. The term "copolymer" as used in the present invention includes polymers polymerized from two or more types of monomers (eg, biopolymers, terpolymers, quaternary copolymers, etc.). The copolymers include alternating copolymers, periodic copolymers, random copolymers, random copolymers, block copolymers, linear copolymers, and branched copolymers. The three-dimensional meshes of the present invention may include any combination of the above types of polymers. Reagents and techniques for preparing such polymers are known in the art (see, for example, Ravve, A., Principles of Polymer Chemistry, Springer Science + Business Media, 1995; Cowie, JMG, Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, 2 nd Edition, Chapman & Hall, 1991; Chanda, M., Introduction to Polymer Science and Chemistry: A Problem-Solving Approach, 2nd Edition , CRC Press, 2013; Nicholson, JW, The Chemistry of Polymers, 4th Edition , RSC Publishing , 2012; the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety).

Предпочтительными полимерами являются гидрофильные и/или содержащие гидрофильные группы. Полимер предпочтительно растворим в воде. В одном варианте осуществления полимером является сополимер, который полимеризован из двух или большего количества типов мономеров, выбранных для обеспечения желательной степени растворимости в воде. Например, растворимость сополимера в воде можно регулировать путем изменения количества заряженного мономера, например, 4-винилсульфоната натрия, использующегося для получения сополимера.Preferred polymers are hydrophilic and/or containing hydrophilic groups. The polymer is preferably soluble in water. In one embodiment, the polymer is a copolymer that is polymerized from two or more types of monomers selected to provide the desired degree of solubility in water. For example, the solubility of the copolymer in water can be controlled by changing the amount of charged monomer, such as sodium 4-vinylsulfonate, used to form the copolymer.

После сшивки растворимые в воде полимеры образуют набухающие в воде гели или гидрогели. Гидрогели абсорбируют водные растворы посредством водородных связей с молекулами воды. Полную емкость при абсорбции и набухании гидрогеля можно регулировать путем изменения типа и количества сшивающих реагентов, использующихся для получения геля. Полимеры с низкой плотностью сшивок обычно обладают большей емкостью при абсорбции и набухают в большей степени, чем полимеры с высокой плотностью сшивок, но прочность геля полимеров с высокой плотностью сшивок обычно выше и она может обеспечивать сохранение формы сетки даже при умеренном давлении.After cross-linking, water-soluble polymers form water-swellable gels or hydrogels. Hydrogels absorb aqueous solutions through hydrogen bonds with water molecules. The overall absorption and swelling capacity of the hydrogel can be controlled by changing the type and amount of crosslinkers used to form the gel. Low cross-link density polymers typically have higher absorbent capacity and swell more than high cross-link density polymers, but the gel strength of high cross-link density polymers is generally higher and can maintain the shape of the network even under moderate pressure.

Способность гидрогеля абсорбировать воду зависит от концентрации ионов в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления гидрогель, предлагаемый в настоящем изобретении, может абсорбировать массу деионизованной дистиллированной воды, до 50 раз превышающую его массу (объем, в 5-50 раз превышающий его объем), и массу физиологического раствора, до 30 раз превышающую его массу (объем, в 4-30 раз превышающий его объем). Сниженная способность абсорбировать физиологический раствор обусловлена наличием одновалентных катионов, которые препятствуют связыванию полимера с молекулами воды.The ability of a hydrogel to absorb water depends on the concentration of ions in an aqueous solution. In some embodiments, the hydrogel of the present invention can absorb up to 50 times its weight in deionized distilled water (volume 5 to 50 times its volume) and up to 30 times its weight in saline (volume , 4-30 times its volume). The reduced ability to absorb saline is due to the presence of monovalent cations, which prevent the polymer from binding to water molecules.

Трехмерная сетка, предлагаемая в настоящем изобретении, может включать сополимер, который полимеризован из одного, двух, трех или большего трех типов мономеров, где один, два, три или больше трех типов мономеров включают полимеризующуюся группу, независимо выбранную из группы, включающей акрилатную группу (например, акрилатную, метакрилатную, метилметакрилатную, гидроксиэтилметакрилатную, этилакрилатную, 2-фенилакрилатную), акриламидную группу (например, акриламидную, метакриламидную, диметилакриламидную, этилакриламидную), итаконатную группу (например, итаконатную, 4-метилитаконатную, диметилитаконатную) и стирольную группу (например, стирольную, 4-метилстирольную, 4-этоксистирольную). Предпочтительными полимеризующимися группами являются акрилатная, метакрилатная, этакрилатная, 2-фенилакрилатная, акриламидная, метакриламидная, итаконатная и стирольная. В некоторых вариантах осуществления в один из мономеров, использующийся для получения сополимера, вводят, например, 4-винилбензолсульфонат натрия.The three-dimensional network of the present invention may include a copolymer that is polymerized from one, two, three, or more than three types of monomers, where one, two, three, or more than three types of monomers include a polymerizable group independently selected from the group consisting of an acrylate group ( e.g., acrylate, methacrylate, methyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, ethyl acrylate, 2-phenyl acrylate), acrylamide group (e.g. styrene, 4-methylstyrene, 4-ethoxystyrene). Preferred polymerizable groups are acrylate, methacrylate, ethacrylate, 2-phenylacrylate, acrylamide, methacrylamide, taconate and styrene. In some embodiments, one of the monomers used to form the copolymer is, for example, sodium 4-vinylbenzenesulfonate.

Полимер, использующийся для получения сетки, предлагаемой в настоящем изобретении, может включать по меньшей мере одну, по меньшей мере две или больше, чем две сшивающие группы в одной молекуле. Сшивающая группа является группой, которая ковалентно связывает молекулы полимера сетки друг с другом и необязательно с зондами и/или субстратом. Сополимеры, которые полимеризованы из двух или большего количества мономеров (например, мономеры, включающие полимеризующуюся группу, независимо выбранную из числа описанных в предыдущем абзаце), по меньшей мере один из которых включает сшивающий реагент, являются подходящими для получения трехмерной сетки, предлагаемой в настоящем изобретении. Типичные сшивающие реагенты описаны в разделе 4.1.2. Предпочтительным мономером, включающим сшивающий реагент, является метакрилоилоксибензофенон (МАБФ) (см. фиг. 7).The polymer used to obtain the network proposed in the present invention may include at least one, at least two or more than two crosslinking groups in one molecule. A linking group is a group that covalently links the polymer molecules of the network to each other and optionally to the probes and/or substrate. Copolymers that are polymerized from two or more monomers (for example, monomers containing a polymerizable group independently selected from those described in the previous paragraph), at least one of which includes a crosslinking agent, are suitable for obtaining a three-dimensional network proposed in the present invention . Typical crosslinkers are described in section 4.1.2. A preferred monomer comprising a crosslinker is methacryloyloxybenzophenone (MABP) (see FIG. 7).

В предпочтительном варианте осуществления сополимер представляет собой биополимер или тройной сополимер, включающий сшивающий реагент. В особенно предпочтительном варианте осуществления сополимером является сополимер (диметилакриламид-метакрилоилоксибензофенон-4-винилбензолсульфонат натрия) (см. фиг. 7).In a preferred embodiment, the copolymer is a biopolymer or a terpolymer including a crosslinker. In a particularly preferred embodiment, the copolymer is a (sodium dimethylacrylamide-methacryloyloxybenzophenone-4-vinylbenzenesulfonate) copolymer (see FIG. 7).

4.1.2. Сшивающие реагенты4.1.2. Crosslinking reagents

Сшивающие реагенты (или сшивающие агенты), подходящие для получения сшивок в трехмерных сетках, включают активируемые ультрафиолетовым излучением (например, длинноволновым УФ излучением), излучением в видимой области спектра и нагреванием. Типичные сшивающие реагенты, активируемые УФ излучением, включают бензофенон, тиоксантоны (например, тиоксантен-9-он, 10-метилфенотиазин) и бензоиновые эфиры (например, метиловый эфир бензоина, этиловый эфир бензоина). Типичные сшивающие реагенты, активируемые излучением в видимой области спектра, включают этилэозин, эозин Y, бенгальский розовый, камфорхинон и эритрозин. Типичные сшивающие реагенты, активируемые нагреванием, включают 4,4'-азобис(4-циклопентановую) кислоту и 2,2-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид и бензоилпероксид. Также можно использовать другие сшивающие реагенты, известные в данной области техники, например, которые при облучении могут образовывать радикалы или другие реакционноспособные группы.Crosslinkers (or crosslinkers) suitable for producing crosslinks in three-dimensional networks include those activated by ultraviolet radiation (eg, long wavelength UV radiation), visible light, and heat. Typical UV activated crosslinkers include benzophenone, thioxanthones (eg thioxanthen-9-one, 10-methylphenothiazine) and benzoin esters (eg benzoin methyl ester, benzoin ethyl ester). Exemplary visible-activated crosslinkers include ethyleosin, eosin Y, rose bengal, camphorquinone, and erythrosine. Typical heat-activated crosslinkers include 4,4'-azobis(4-cyclopentanoic) acid and 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride and benzoyl peroxide. Other crosslinking agents known in the art may also be used, for example, which may form radicals or other reactive groups upon irradiation.

4.1.3. Транспортные каналы4.1.3. Transport channels

Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат один или большее количество транспортных каналов.Three-dimensional grids proposed in the present invention contain one or more transport channels.

Транспортные каналы могут обеспечить доступ к внутренней части сетки. Хотя транспортные каналы могут обладать относительно большим сечением, сетка может оставаться механически стабильной, поскольку размер отверстий сетки может быть значительно меньше, чем сечение транспортного канала.Transport channels can provide access to the interior of the grid. Although the transport channels may have a relatively large cross section, the mesh may remain mechanically stable since the size of the mesh openings may be significantly smaller than the cross section of the transport channel.

Транспортные каналы могут образовать некоторый тип магистрали, по которой анализируемые вещества могут быстро входить во внутреннюю часть сетки и выходить из нее. Транспорт анализируемых веществ в транспортных каналах может протекать путем диффузии и/или конвекции.The transport channels may form some type of highway through which analytes can rapidly enter and exit the interior of the grid. The transport of analytes in the transport channels can proceed by diffusion and/or convection.

Транспортные каналы образуются, когда сетка создается путем сшивки полимерных цепей в присутствии кристаллов соли, как описано в разделе 4.3. После вымывания кристаллов соли остаются транспортные каналы.Transport channels are formed when a network is created by crosslinking polymer chains in the presence of salt crystals, as described in section 4.3. After the salt crystals are washed out, transport channels remain.

Если не ограничиваться теорией, то авторы настоящего изобретения полагают, что способы получения сеток, предлагаемые в настоящем изобретении, приводят к образованию по меньшей мере двух типов кристаллов соли, образующихся из разных пар ион металла - соль. При вымывании кристаллов соли остаются по меньшей мере два типа транспортных каналов в соответствии с принципом потери формы. Транспортные каналы позволяют анализируемым веществам проникать во внутреннюю часть сетки и специфически связываться с зондом, расположенным внутри сетки. Кроме того, транспортные каналы позволяют несвязанным анализируемым веществам существовать внутри сетки после промывки, что уменьшает интенсивность неспецифического сигнала анализируемых веществ, введенных в сетку.Without being limited by theory, the authors of the present invention believe that the methods of obtaining networks proposed in the present invention, lead to the formation of at least two types of salt crystals, formed from different metal ion-salt pairs. When the salt crystals are washed out, at least two types of transport channels remain, in accordance with the principle of loss of shape. Transport channels allow analytes to enter the interior of the mesh and specifically bind to the probe located inside the mesh. In addition, the transport channels allow unbound analytes to exist within the mesh after washing, which reduces the intensity of the non-specific signal of the analytes introduced into the mesh.

Предполагается, что одним типом транспортного канала является длинный канал, образованный из игольчатых кристаллов соли. При использовании в настоящем изобретении "длинный канал" является удлиненным проходом в сетке, который (1) является в основном прямым и (2) в гидратированном состоянии сетки обладает минимальным сечением, которое равно по меньшей мере 300 нм, и длиной, которая по меньшей мере в 3 раза, предпочтительно в 5 раз и более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз больше минимального сечения прохода. Например, длина длинного канала может быть в 5-15 раз, 5-10 раз или 10-15 раз больше минимального сечения длинного канала. Длинный канал, который является "в основном прямым", является таким, который простирается от точки зародышеобразования в одном направлении без изменения направления более, чем на 45 градусов в любом направлении, т.е. в направлении X, Y или Z. Поскольку длинные каналы образуются из игольчатых кристаллов, которые простирается от общей точки зародышеобразования, сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать группы из (например, 5, 10 или большего количества) длинных каналов, которые сходятся в точке, расположенной в сетке, соответствующей исходной точке зародышеобразования кристаллизации. Длинные каналы обычно расположены так, сто направлены от поверхности сетки внутрь, боковое расстояние между длинными каналами уменьшается.It is assumed that one type of transport channel is a long channel formed from needle-shaped salt crystals. As used in the present invention, a "long channel" is an elongated passage in a mesh that (1) is substantially straight and (2) in the hydrated state of the mesh has a minimum cross section that is at least 300 nm and a length that is at least 3 times, preferably 5 times and more preferably at least 10 times the minimum passage area. For example, the length of the long channel may be 5-15 times, 5-10 times, or 10-15 times the minimum section of the long channel. A long channel that is "generally straight" is one that extends from the nucleation point in one direction without changing direction by more than 45 degrees in either direction, i.e. in the X, Y, or Z direction. Since the long channels are formed from acicular crystals that extend from a common nucleation point, the grids of the present invention may include groups of (for example, 5, 10, or more) long channels that converge into a point located in the grid corresponding to the starting point of crystallization nucleation. Long channels are usually located so that they are directed from the surface of the grid inward, the lateral distance between the long channels decreases.

Предполагается, что в других объектах одним типом транспортного канала является короткий канал, например, образованный из кубических или палочкообразных кристаллов. При использовании в настоящем изобретении "короткий канал" является удлиненным проходом в сетке, который (1) является в основном прямым и (2) в гидратированном состоянии сетки обладает минимальным сечением, которое предпочтительно по меньшей мере в 10 раз больше размера отверстий сетки, и длиной, которая по меньшей мере в 3 раза (например, может находиться в диапазоне от 1 раза до 2,75 раз, от 1 раза до 2,5 раз, от 1 раза до 2 раз или от 1 раза до 1,5 раз) больше минимального сечения прохода. Короткий канал, который является "в основном прямым", является таким, который простирается от точки зародышеобразования в одном направлении без изменения направления более, чем на 45 градусов в любом направлении, т.е. в направлении X, Y или Z. Для поддержания прочности сетки короткий канал предпочтительно обладает сечением, равным не более 1/20 ширины или диаметра сетки, например, для сетки, которая находится в форме "пятна" в массиве и обладает диаметром, равным 200 мкм, сечение короткого канала предпочтительно равно не более 10 мкм и у пятна в массиве, которое обладает диаметром, равным 100 мкм, сечение короткого канала предпочтительно равно не более 5 мкм. В некоторых объектах сечение короткого канала равно примерно 20 нм или более, примерно 50 нм или более, примерно 100 нм или более, примерно 250 нм или более, по меньшей мере 500 нм или более или примерно 1 мкм или более. Короткие каналы в сетке могут обладать примерно (например, с точностью +/- 10% или +/- 25%) одинаковыми диаметрами или разными диаметрами. В предпочтительных вариантах осуществления короткие каналы в сетке обладают диаметром, в диапазоне между любыми двумя из приведенных выше значений, например, он может находиться в диапазоне от 100 нм до 10 мкм, от 50 нм до 1 мкм, от 500 нм до 5 мкм, от 250 нм до 10 мкм и т.д. и т.п.It is assumed that in other objects, one type of transport channel is a short channel, for example, formed from cubic or rod-shaped crystals. As used in the present invention, a "short channel" is an elongated passage in the mesh that (1) is substantially straight and (2) in the hydrated state of the mesh has a minimum cross section that is preferably at least 10 times the size of the mesh openings, and a length , which is at least 3 times (e.g., may range from 1 to 2.75 times, 1 to 2.5 times, 1 to 2 times, or 1 to 1.5 times) greater minimum cross section. A short channel that is "generally straight" is one that extends from the nucleation point in one direction without changing direction by more than 45 degrees in either direction, ie. in the X, Y, or Z direction. To maintain the strength of the mesh, the short channel preferably has a section equal to no more than 1/20 of the width or diameter of the mesh, for example, for a mesh that is in the form of a "spot" in the array and has a diameter of 200 microns , the cross section of the short channel is preferably at most 10 μm, and for a spot in the array that has a diameter of 100 μm, the cross section of the short channel is preferably at most 5 μm. In some aspects, the short channel cross section is about 20 nm or more, about 50 nm or more, about 100 nm or more, about 250 nm or more, at least 500 nm or more, or about 1 micron or more. The short channels in the grid may have approximately (eg, within +/- 10% or +/- 25%) the same diameter or different diameters. In preferred embodiments, the short channels in the grid have a diameter between any two of the above values, for example, it can be in the range from 100 nm to 10 µm, from 50 nm to 1 µm, from 500 nm to 5 µm, from 250 nm to 10 µm, etc. etc.

Если не ограничиваться теорией, то авторы настоящего изобретения полагают, что короткие каналы образуют губчатый полимер, через который проходят длинные каналы.Without being limited by theory, the authors of the present invention believe that the short channels form a sponge polymer through which the long channels pass.

4.1.4. Зонды4.1.4. Probes

Зонд, иммобилизованный на сетке, предлагаемой в настоящем изобретении, может представлять собой биомолекулу или молекулу, которая связывается с биомолекулой, например, компонент специфически взаимодействующей системы комплементарных связывающихся компонентов (рецептор/лиганд). Например, зонды могут включать нуклеиновые кислоты и их производные (такие как РНК, ДНК, замкнутые нуклеиновые кислоты (ЗНК) и пептидные нуклеиновые кислоты (ПНК)), белки, пептиды, полипептиды и их производные (такие как глюкозамин, антитела, фрагменты антител и ферменты), липиды (например, фосфолипиды, жирные кислоты, такие как арахидоновая кислота, моноглицериды, диглицериды и триглицериды), углеводы, ингибиторы ферментов, субстраты ферментов, антигены и эпитопы. Зонды также могут включать более крупные и составные структуры, такие как липосомы, мембраны и фрагменты мембран, клетки, лизаты клеток, фрагменты клеток, споры и микроорганизмы.The probe immobilized on the mesh of the present invention may be a biomolecule or a molecule that binds to a biomolecule, eg a component of a specifically interacting complementary binding component (receptor/ligand) system. For example, probes may include nucleic acids and their derivatives (such as RNA, DNA, looped nucleic acids (LNA) and peptide nucleic acids (PNA)), proteins, peptides, polypeptides and their derivatives (such as glucosamine, antibodies, antibody fragments, and enzymes), lipids (eg phospholipids, fatty acids such as arachidonic acid, monoglycerides, diglycerides and triglycerides), carbohydrates, enzyme inhibitors, enzyme substrates, antigens and epitopes. The probes can also include larger and more complex structures such as liposomes, membranes and membrane fragments, cells, cell lysates, cell fragments, spores and microorganisms.

Специфически взаимодействующая система комплементарных связывающихся компонентов может быть основана, например, на взаимодействии нуклеиновой кислоты с комплементарной нуклеиновой кислотой, взаимодействии ПНК с нуклеиновой кислотой или взаимодействии фермент/субстрат, рецептор/лиганд, лектин/сахар, антитело/антиген, авидин/биотин или стрептавидин/биотин.A specifically interacting system of complementary binding components can be based, for example, on the interaction of a nucleic acid with a complementary nucleic acid, the interaction of PNA with a nucleic acid, or the interaction of an enzyme/substrate, receptor/ligand, lectin/sugar, antibody/antigen, avidin/biotin or streptavidin/ biotin.

Нуклеиновые кислоты-зонды могут представлять собой ДНК или РНК, например, олигонуклеотид или аптамер, ЗНК, ПНК или ДНК, включающую метакрилатную группу на 5'-конце (5' Acrydite™). Зонды-олигонуклеотиды могут включать, например, от 12 до 30, от 14 до 30, от 14 до 25, от 14 до 20, от 15 до 30, от 15 до 25, от 15 до 20, от 16 до 30, от 16 до 25, от 16 до 20, от 15 до 40, от 15 до 45, от 15 до 50, от 15 до 60, от 20 до 55, от 18 до 60, от 20 до 50, от 30 до 90, от 20 до 100, от 20 до 60, от 40 до 80, от 40 до 100, от 20 до 120, от 20 до 40, от 40 до 60, от 60 до 80, от 80 до 100, от 100 до 120 или от 12 до 150 нуклеотидов. В предпочтительных вариантах осуществления зонд-олигонуклеотид включает от 15 до 60 нуклеотидов.Nucleic acid probes can be DNA or RNA, eg an oligonucleotide or aptamer, ZNA, PNA, or DNA containing a methacrylate group at the 5' end (5' Acrydite™). Oligonucleotide probes may include, for example, 12 to 30, 14 to 30, 14 to 25, 14 to 20, 15 to 30, 15 to 25, 15 to 20, 16 to 30, 16 up to 25, from 16 to 20, from 15 to 40, from 15 to 45, from 15 to 50, from 15 to 60, from 20 to 55, from 18 to 60, from 20 to 50, from 30 to 90, from 20 up to 100, 20 to 60, 40 to 80, 40 to 100, 20 to 120, 20 to 40, 40 to 60, 60 to 80, 80 to 100, 100 to 120 or 12 up to 150 nucleotides. In preferred embodiments, the probe oligonucleotide comprises 15 to 60 nucleotides.

При использовании нуклеиновой кислоты-зонда весь зонд или только часть зонда может быть комплементарна последовательности-мишени. Часть зонда, комплементарная последовательности-мишени, предпочтительно включает не менее 12 нуклеотидов и более предпочтительно не менее 15, не менее 18 или не менее 20 нуклеотидов. В нуклеиновых кислотах-зондах, включающих более 40 или 50 нуклеотидов, часть зонда, комплементарная последовательности-мишени, может включать не менее 25, не менее 30 или не менее 35 нуклеотидов.When a probe nucleic acid is used, all or only a portion of the probe may be complementary to the target sequence. The portion of the probe complementary to the target sequence preferably comprises at least 12 nucleotides, and more preferably at least 15, at least 18, or at least 20 nucleotides. In probe nucleic acids greater than 40 or 50 nucleotides, the portion of the probe complementary to the target sequence may be at least 25, at least 30, or at least 35 nucleotides.

Антитело может представлять собой, например, поликлональное, моноклональное или химерное антитело или его фрагмент, связывающий антиген (т.е. "антиген-связывающая часть"), или одну его цепь, белки слияния, включающие антитело, и любую другую модифицированную конфигурацию молекулы иммуноглобулина, которая включает сайт распознавания антигена, включая, например, без наложения ограничений, одноцепочечные (scFv) и доменные антитела (например, доменные антитела человека, верблюда или акулы), максиантитела, миниантитела, интраантитела, диатела, триатела, тетратела, vNAR и bis-scFv (см. например, публикацию Hollinger and Hudson, 2005, Nature Biotech 23:1126-1136). Антитела включают антитела любого класса, такие как IgG, IgA или IgM (или их подкласс), и антитела не должны относиться к какому-либо конкретному классу. В зависимости от аминокислотной последовательности С-домена тяжелых цепей антитела иммуноглобулинов можно отнести к разным классам. Существуют пять основных классов иммуноглобулинов: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM и некоторые из них можно дополнительно разделить на подклассы (изотипы), например, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1 и IgA2. "Антитела" также включают любой из указанных выше типов антитело/иммуноглобулин.An antibody may be, for example, a polyclonal, monoclonal, or chimeric antibody, or an antigen-binding fragment (i.e., "antigen-binding portion") or one chain thereof, fusion proteins comprising the antibody, and any other modified configuration of the immunoglobulin molecule. , which includes an antigen recognition site, including, for example, without limitation, single-chain (scFv) and domain antibodies (for example, human, camel or shark domain antibodies), maxibodies, minibodies, intraantibodies, diabodies, tribodies, tetrabodies, vNAR and bis- scFv (see, for example, Hollinger and Hudson, 2005, Nature Biotech 23:1126-1136). Antibodies include antibodies of any class such as IgG, IgA or IgM (or a subclass thereof) and antibodies should not be assigned to any particular class. Depending on the amino acid sequence of the heavy chain C-domain, immunoglobulin antibodies can be assigned to different classes. There are five main classes of immunoglobulins: IgA, IgD, IgE, IgG and IgM, and some of them can be further divided into subclasses (isotypes), for example, IgG 1 , IgG 2 , IgG 3 , IgG 4 , IgA 1 and IgA 2 . "Antibodies" also includes any of the above types of antibody/immunoglobulin.

Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать один тип зонда или больше, чем один тип зонда (например, 2, 3, 4 или 5, или большее количество типов). Трехмерные сетки могут включать больше одного типа зонда для одной и той же мишени (например, антитела, связывающие разные эпитопы одной и той же мишени) и/или включать зонды, которые связывают множество мишеней.The 3D grids of the present invention may include one probe type or more than one probe type (eg 2, 3, 4 or 5 or more types). Three-dimensional networks may include more than one type of probe for the same target (eg, antibodies that bind different epitopes on the same target) and/or include probes that bind multiple targets.

Сетки могут включать меченую (например, флуоресцентно меченую) контрольную молекулу-зонд, которую можно использовать, например, для определения количества зонда, содержащегося в сетке.The grids may include a labeled (eg, fluorescently labeled) control probe molecule, which can be used, for example, to determine the amount of probe contained in the grid.

Зонды могут быть распределены по сетке (например, на поверхности и во внутренней части сетки). Предпочтительно, если по меньшей мере один зонд расположен не на поверхности сетки и соприкасается по меньшей мере с одним каналом. Тогда расположенный таким образом зонд непосредственно доступен для молекул анализируемого вещества или компонентов анализируемого вещества через канал. В некоторых вариантах осуществления большинство зондов расположено во внутренней части сетки.Probes may be distributed over the grid (eg, on the surface and in the interior of the grid). Preferably, at least one probe is not located on the surface of the grid and is in contact with at least one channel. The probe thus positioned is then directly accessible to the analyte molecules or analyte components via the channel. In some embodiments, most of the probes are located in the interior of the grid.

Один или большее количество зондов можно иммобилизовать на сетке ковалентно или нековалентно. Например, зонд можно сшить со сшитым полимером или зонд можно нековалентно связать с сеткой (например, путем связывания с молекулой, ковалентно связанной с сеткой). В предпочтительном варианте осуществления один или большее количество зондов сшиты со с шитым полимером. В некоторых вариантах осуществления большинство зондов ковалентно связаны во внутренней части сетки (например, так, что по меньшей мере часть зондов соприкасается с транспортным каналом).One or more probes can be immobilized on the grid covalently or non-covalently. For example, the probe may be cross-linked with a cross-linked polymer, or the probe may be non-covalently attached to the network (eg, by binding to a molecule covalently attached to the network). In a preferred embodiment, one or more probes are crosslinked with a crosslinked polymer. In some embodiments, most of the probes are covalently bonded within the mesh (eg, such that at least a portion of the probes are in contact with the transport channel).

Если не ограничиваться теорией, то авторы полагают, что способы, описанные в разделе 4.3 для получения трехмерных сеток в присутствии кристаллов соли (в особенности кристаллов фосфата), могут привести к большей концентрации молекул-зондов на границе раздела между полимером и каналом или вблизи от нее вследствие электростатических взаимодействий между молекулами-зондами (в особенности молекулами-зондами нуклеиновых кислот) и кристаллами соли. Поэтому в некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к сеткам, предлагаемым в настоящем изобретении, в которых плотность зондов на границе раздела между полимером и каналами больше, чем на участках полимера, не соприкасающихся с каналом. В различных вариантах осуществления плотность зондов на границе раздела между полимером и транспортными каналами по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 20%, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40% или по меньшей мере на 50% больше, чем на участках полимера, не соприкасающихся с транспортным каналом.Without being limited by theory, the authors believe that the methods described in section 4.3 for obtaining three-dimensional networks in the presence of salt crystals (especially phosphate crystals) can lead to a higher concentration of probe molecules at or near the interface between the polymer and the channel. due to electrostatic interactions between probe molecules (especially nucleic acid probe molecules) and salt crystals. Therefore, in some embodiments, the implementation of the present invention relates to grids proposed in the present invention, in which the density of the probes at the interface between the polymer and channels is greater than in areas of the polymer that are not in contact with the channel. In various embodiments, the density of the probes at the interface between the polymer and the transport channels is at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, or at least 50% more, than in the areas of the polymer that are not in contact with the transport channel.

Плотность молекул-зондов в сетке можно проверить по следующей методике:The density of probe molecules in the grid can be checked using the following method:

Сетку вводят во взаимодействие с водной жидкостью при комнатной температуре, например, в чашке. Жидкость содержит множество наночастиц, присоединенных к фрагменту, который взаимодействует с молекулами-зондами в сетке, например, со стрептавидином, если молекулы-зонды биотинилированы. Размер наночастиц меньше, чем размер отверстий сетки, и меньше, чем минимальное сечение по меньшей мере одного типа транспортного канала в сетке, что обеспечивает распределение наночастиц по полимеру. Подходящие наночастицы являются квантовыми точками диаметром 2-5 нм.The grid is introduced into interaction with an aqueous liquid at room temperature, for example, in a Cup. The fluid contains a plurality of nanoparticles attached to a moiety that interacts with probe molecules in the network, such as streptavidin if the probe molecules are biotinylated. The size of the nanoparticles is smaller than the size of the mesh openings and less than the minimum cross section of at least one type of transport channel in the mesh, which ensures the distribution of the nanoparticles over the polymer. Suitable nanoparticles are quantum dots with a diameter of 2-5 nm.

Инкубационный период выбирают так, чтобы сетка в жидкости была полностью гидратированной, т.е. чтобы сетка в среднем поглощала такое же количество воды, как то, которое она выделяет. Инкубационный период может составлять, например, 1 ч. Проникновение наночастиц в сетку можно ускорить путем перемещения сетки и/или жидкости во время инкубации, например, путем обеспечения вибрации сетки и/или жидкости, предпочтительно с помощью ультразвуковых волн.The incubation period is chosen so that the mesh in the liquid is fully hydrated, i.e. so that the mesh absorbs, on average, the same amount of water as it emits. The incubation period may be, for example, 1 hour. Penetration of the nanoparticles into the mesh can be accelerated by moving the mesh and/or liquid during incubation, for example by vibrating the mesh and/or liquid, preferably by means of ultrasonic waves.

После завершения инкубации жидкость отделяют от сетки, например, путем сливания жидкости из чашки или извлечения сетки из чашки.After incubation is complete, the liquid is separated from the mesh, for example by draining the liquid from the dish or removing the mesh from the dish.

Затем гидратированную сетку замораживают, например, с помощью жидкого азота. Затем замороженную сетку с помощью криомикротома можно нарезать по параллельным плоскостям и получить тонкие срезы. Плоскости среза расположены перпендикулярно продольной протяженности транспортного канала и проходят в транспортный канал. Нарезку предпочтительно проводят с помощью охлажденного жидким азотом алмазного ножа. Толщина срезов может равняться, например, примерно 100 нм или 200 нм.The hydrated grid is then frozen, for example with liquid nitrogen. The frozen mesh can then be cut into parallel planes using a cryomicrotome to obtain thin sections. The cut planes are located perpendicular to the longitudinal length of the transport channel and pass into the transport channel. The cutting is preferably carried out with a diamond blade cooled with liquid nitrogen. The slice thickness may be, for example, about 100 nm or 200 nm.

С помощью микроскопа определяют положения наночастиц, находящихся на дисках, полученных нарезкой замороженной сетки. Наночастицы могут быть флуоресцирующими и при необходимости подсвеченными, чтобы их было легче отличить от сетки. Положения наночастиц можно определить с помощью подходящего программного обеспечения, включающего методику обработки изображений. Для исследования дисков предпочтительно использовать конфокальный лазерный сканирующий микроскоп с флуоресцентной оптикой или электронный микроскоп.Using a microscope, the positions of nanoparticles located on disks obtained by cutting a frozen grid are determined. The nanoparticles can be fluorescent and optionally illuminated to make them easier to distinguish from the grid. The positions of the nanoparticles can be determined using suitable software, including an image processing technique. It is preferable to use a confocal laser scanning microscope with fluorescent optics or an electron microscope to examine the discs.

Информацию о геометрии и/или положениях наночастиц, полученную таким образом, можно с помощью компьютера использовать для построения трехмерной геометрической модели распределения наночастиц в сетке. Затем модель можно использовать для определения того, отражает ли распределения наночастиц наличие большей плотности молекул-зондов вблизи стенок транспортных каналов.Information about the geometry and/or positions of the nanoparticles obtained in this way can be used by a computer to build a three-dimensional geometric model of the distribution of nanoparticles in a grid. The model can then be used to determine if the nanoparticle distributions reflect the presence of a higher density of probe molecules near the walls of the transport channels.

4.2. Массивы4.2. Arrays

Трехмерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, можно расположить (например, осадить) на субстрате и их предпочтительно иммобилизуют на субстрате (например, с помощью ковалентной сшивки сетки и субстрата). Множество сеток можно иммобилизовать на субстрате с образованием массива, применимого, например, в качестве биочипа.The three-dimensional networks of the present invention can be positioned (eg deposited) on a substrate and are preferably immobilized on the substrate (eg by covalently linking the network and the substrate). A plurality of grids can be immobilized on a substrate to form an array useful, for example, as a biochip.

Подходящие субстраты включают органические полимеры, например, сополимеры циклоолефинов (СЦО), полистирол, полиэтилен, полипропилен и полиметилметакрилат (ПММА, Plexiglas®). Фирма Ticona продает подходящий СЦО под торговым названием Topas®. Неорганические материалы (например, металл, стекло) также можно использовать в качестве субстрата. На такие субстраты можно нанести покрытие из органических молекул для обеспечения сшивки сетки и поверхности субстрата. Например, на неорганические поверхности можно нанести самоагрегированные монослои (САМ). Сами САМ могут быть совершенно нереакционноспособным и например, включают или состоят из чистых алкилсиланов. Другие субстраты также могут быть подходящими для сшивки с трехмерной сеткой, если они могут участвовать в стабильных связях с органическими молекулами при свободнорадиальных реакциях (например, борорганические соединения).Suitable substrates include organic polymers such as cycloolefin copolymers (CCO), polystyrene, polyethylene, polypropylene and polymethyl methacrylate (PMMA, Plexiglas®). Ticona sells a suitable central heating system under the trade name Topas®. Inorganic materials (eg metal, glass) can also be used as a substrate. Such substrates can be coated with organic molecules to provide crosslinking between the network and the surface of the substrate. For example, self-aggregated monolayers (SAMs) can be deposited on inorganic surfaces. The CAMs themselves may be completely non-reactive and, for example, include or consist of pure alkylsilanes. Other substrates may also be suitable for cross-linking with a three-dimensional network if they can participate in stable bonds with organic molecules in free radical reactions (for example, organoboron compounds).

Субстрат может быть жестким или эластичным. В некоторых вариантах осуществления субстрат находится в форме планшета (например, прямоугольного планшета, квадратного планшета, круглого диска и т.п.). Например, субстрат может включать микропланшет и трехмерные сетки могут быть расположены в лунках планшета.The substrate may be rigid or elastic. In some embodiments, the substrate is in the form of a tablet (eg, a rectangular tablet, a square tablet, a round disk, etc.). For example, the substrate may include a microplate and three-dimensional grids may be placed in the wells of the plate.

Отдельные сетки могут быть расположены на разных пятнах на поверхности субстрата, например, в матрице, включающей множество столбцов и строк. В варианте осуществления, представленном на фиг. 11, сетки расположены на 36 пятнах, сгруппированных в 6 столбцов и 6 строк. Предусмотрены массивы, обладающие разным количеством строк и столбцов, количества каждых из которых можно выбрать независимо (например, от 2 до 64 столбцов и от 2 до 64 строк). Столбцы могут быть разделены расстоянием X и строки могут быть разделены расстоянием Y (например, как показано на фиг. 12), так что образуется сетка пятен, на которых могут быть расположены отдельные сетки. X и Y можно выбрать так, что сетки, расположенные на пятнах решетки, не соприкасаются друг с другом в дегидратированном состоянии и не соприкасаются друг с другом в гидратированном состоянии. Размеры X и Y могут быть одинаковыми или разными. В некоторых вариантах осуществления X и Y являются одинаковыми. В некоторых вариантах осуществления X и Y являются разными. В некоторых вариантах осуществления X и Y независимо выбраны из числа расстояний, равных не менее примерно 500 мкм (например, от 500 мкм до 5 мм, от 500 мкм до 4 мм, от 500 мкм до 3 мм, от 500 мкм до 2 мм или от 500 мкм до 1 мм). В некоторых вариантах осуществления X и Y оба равны примерно 500 мкм. В других вариантах осуществления X и Y оба равны 500 мкм.The individual grids may be located at different spots on the surface of the substrate, for example in a matrix including a plurality of columns and rows. In the embodiment shown in FIG. 11, the grids are arranged on 36 spots grouped in 6 columns and 6 rows. Arrays are provided with varying numbers of rows and columns, the number of each of which can be independently selected (for example, 2 to 64 columns and 2 to 64 rows). The columns may be separated by a distance X and the rows may be separated by a distance Y (eg as shown in FIG. 12) so that a grid of spots is formed on which individual grids can be placed. X and Y can be chosen such that the grids located on the lattice spots do not touch each other in the dehydrated state and do not touch each other in the hydrated state. The X and Y dimensions can be the same or different. In some embodiments, X and Y are the same. In some embodiments, X and Y are different. In some embodiments, X and Y are independently selected from distances of at least about 500 µm (e.g., 500 µm to 5 mm, 500 µm to 4 mm, 500 µm to 3 mm, 500 µm to 2 mm, or from 500 µm to 1 mm). In some embodiments, X and Y are both about 500 microns. In other embodiments, X and Y are both 500 µm.

В некоторых вариантах осуществления субстрат является лентообразным (например, как показано на фиг. 10). Сетки могут быть расположены в виде одной строки, простирающейся в продольном направлении лентообразной органической поверхности, или могут быть расположены в виде множества строк, простирающихся в продольном направлении лентообразной поверхности. Строки и столбцы в таких лентообразных массивах могут обладать размерами решетки X и Y, как описано выше.In some embodiments, the implementation of the substrate is ribbon-like (for example, as shown in Fig. 10). The grids may be arranged in a single row extending in the longitudinal direction of the ribbon-like organic surface, or may be arranged in multiple rows extending in the longitudinal direction of the ribbon-like surface. The rows and columns in such band arrays may have X and Y lattice sizes as described above.

Каждая отдельная сетка может занимать участок поверхности массива, который является круглым или в основном круглым. Обычно диаметр участка на поверхности массива, покрытого отдельными сетками (т.е. диаметр пятна), равен от 80 мкм до 1000 мкм. В различных вариантах осуществления диаметр пятна равен 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм, 160 мкм, 180 мкм, 200 мкм, 300 мкм, 400 мкм, 500 мкм, 600 мкм, 700 мкм, 800 мкм, 900 мкм или 1000 мкм, или выбран из диапазона, находящегося между любыми двумя из указанных выше значений, например, от 80 мкм до 200 мкм, от 100 мкм до 120 мкм, от 120 мкм до 140 мкм, от 120 мкм до 180 мкм, от 140 мкм до 160 мкм, от 160 мкм до 180 мкм, от 180 мкм до 200 мкм, от 120 мкм до 200 мкм, от 100 мкм до 400 мкм, от 160 мкм до 600 мкм или от 120 мкм до 700 мкм и т.д., и т.п. В предпочтительном варианте осуществления диаметр находится в диапазоне от 100 мкм до 200 мкм или в его поддиапазоне.Each individual mesh may occupy an area of the array surface that is circular or mostly circular. Typically, the diameter of the area on the surface of the array covered with individual grids (ie, spot diameter) is from 80 µm to 1000 µm. In various embodiments, the spot diameter is 80 µm, 100 µm, 120 µm, 140 µm, 160 µm, 180 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm, or 1000 µm, or selected from a range between any two of the above values, for example, 80 µm to 200 µm, 100 µm to 120 µm, 120 µm to 140 µm, 120 µm to 180 µm, 160 µm, 160 µm to 180 µm, 180 µm to 200 µm, 120 µm to 200 µm, 100 µm to 400 µm, 160 µm to 600 µm or 120 µm to 700 µm, etc., etc. In a preferred embodiment, the diameter is in the range of 100 µm to 200 µm or a subrange thereof.

Массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, обычно содержат не менее 8 отдельных трехмерных сеток. В некоторых объектах массивы включают не менее 16, не менее 24, не менее 48, не менее 96, не менее 128, не менее 256, не менее 512 или не менее 1024 отдельных трехмерных сеток. В некоторых вариантах осуществления массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат 24, 48, 96, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 или 8192 отдельных сеток или содержат количество трехмерных сеток, выбранное из диапазона, находящегося между любыми двумя из указанных выше значений, например, от 8 до 128, от 8 до 512, от 24 до 8192, от 24 до 4096, от 48 до 2048, от 96 до 512, от 128 до 1024, от 24 до 1024, от 48 до 512, от 96 до 1024 или от 128 до 512 трехмерных сеток и т.д., и т.п. В предпочтительном варианте осуществления количество трехмерных сеток в массиве находится в диапазоне от 8 до 1024. В особенно предпочтительном варианте осуществления количество трехмерных сеток в массиве находится в диапазоне от 25 до 400.The arrays of the present invention typically contain at least 8 separate 3D meshes. In some objects, arrays include at least 16, at least 24, at least 48, at least 96, at least 128, at least 256, at least 512, or at least 1024 individual 3D meshes. In some embodiments, the arrays of the present invention comprise 24, 48, 96, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, or 8192 individual meshes, or contain a number of 3D meshes selected from a range between any two of the above. values, for example, 8 to 128, 8 to 512, 24 to 8192, 24 to 4096, 48 to 2048, 96 to 512, 128 to 1024, 24 to 1024, 48 to 512, 96 to 1024 or 128 to 512 3D meshes, etc., etc. In a preferred embodiment, the number of 3D meshes in the array is in the range of 8 to 1024. In a particularly preferred embodiment, the number of 3D meshes in the array is in the range of 25 to 400.

Отдельные сетки, которые включают массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, могут содержать одинаковые или разные зонды (например, каждая сетка может содержать особый набор зондов, множество сеток может содержать одинаковый набор зондов и другие сетки могут содержать другой набор или другие наборы зондов, или все сетки могут содержать один и тот же набор зондов). Например, сетки, находящиеся в одной строке матрицы, могут содержать одинаковые зонды и сетки, находящиеся в разных строках матрицы, могут содержать разные зонды.The individual grids that comprise the arrays of the present invention may contain the same or different probes (for example, each grid may contain a different set of probes, multiple grids may contain the same set of probes, and other grids may contain a different set or different sets of probes, or all grids can contain the same set of probes). For example, grids located in the same row of the matrix may contain the same probes, and grids located in different rows of the matrix may contain different probes.

Обычно для отдельных сеток массива диаметры пятен и/или объемы отдельных сеток отличаются друг от друга не более, чем на 20%, не более, чем на 15%, не более, чем на 10% или не более, чем на 5%.Typically, for individual array meshes, spot diameters and/or individual mesh volumes differ from each other by no more than 20%, no more than 15%, no more than 10%, or no more than 5%.

В некоторых вариантах осуществления массивы включают одну или большее количество отдельных сеток (например, пятна в массиве) с одним или большим количеством контрольных олигонуклеотидов или молекул-зондов. Контрольные олигонуклеотиды могут быть мечеными, например, флуоресцентно мечеными, для использования в качестве пространственного контроля (для пространственной ориентации массива) и/или определения количества молекул-зондов, связанных с сетками, например, при промывке и повторном использовании массива, предлагаемого в настоящем изобретении (т.е. для "контроля возможности повторного использования"). Зонды для пространственного контроля и контроля возможности повторного использования могут быть одинаковыми или разными.In some embodiments, the arrays include one or more individual grids (eg, spots in the array) with one or more control oligonucleotides or probe molecules. Control oligonucleotides can be labeled, e.g., fluorescently labeled, for use as a spatial control (for spatial orientation of the array) and/or to determine the number of probe molecules associated with the grids, for example, when washing and reusing the array of the present invention ( i.e. for "reusability control"). The spatial and reusability control probes may be the same or different.

Одно и то же пятно в массиве или разные пятна в массиве могут дополнительно включать немеченый зонд, который является комплементарным известной мишени. При использовании для исследования гибридизации путем определения интенсивности сигнала гибридизации немеченого зонда с меченой мишенью можно определить эффективность реакции гибридизации. Если отдельную сетку (т.е. пятно в массиве) используют для контроля возможности повторного использования и/или пространственного контроля и контроля гибридизации, для мечения молекулы-мишени можно использовать флуоресцентный фрагмент, не такой, как флуоресцентный фрагмент для зондов для контроля возможности повторного использования или пространственного контроля.The same spot in the array or different spots in the array may further include an unlabeled probe that is complementary to the known target. When used for hybridization studies, by determining the intensity of the hybridization signal of an unlabeled probe with a labeled target, the efficiency of the hybridization reaction can be determined. If a separate grid (i.e. a spot in the array) is used for reusability control and/or spatial control and hybridization control, a fluorescent moiety, different from the fluorescent moiety for reusability control probes, can be used to label the target molecule. or spatial control.

В некоторых вариантах осуществления массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, можно повторно использовать не менее 5 раз, не менее 10 раз, не менее 20 раз, не менее 30 раз, не менее 40 раз или не менее 50 раз (например, от 5 до 20 раз, от 5 до 30 раз, от 10 до 50 раз, от 10 до 20 раз, от 10 до 30 раз, от 20 до 40 раз или от 40 до 50 раз, предпочтительно повторно использовать массив от 10 до 50 раз). Массив можно промыть раствором соли при условиях, обеспечивающих денатурацию (например, при низкой концентрации соли и высокой температуре). Например, между использованиями массив можно промыть 1-10 мМ фосфатным буфером при температуре, равной 80-90°С. Температуру промывки можно выбрать на основе протяженности (Tm) гибрида мишень : зонд.In some embodiments, the arrays of the present invention can be reused at least 5 times, at least 10 times, at least 20 times, at least 30 times, at least 40 times, or at least 50 times (for example, from 5 to 20 times, 5 to 30 times, 10 to 50 times, 10 to 20 times, 10 to 30 times, 20 to 40 times, or 40 to 50 times, preferably reusing the array 10 to 50 times). The array can be washed with a salt solution under conditions that ensure denaturation (for example, at low salt concentration and high temperature). For example, between uses, the array can be washed with 1-10 mm phosphate buffer at a temperature equal to 80-90°C. The wash temperature can be selected based on the extent (Tm) of the target:probe hybrid.

Целостность массива можно определить с помощью зонда для "контроля возможности повторного использования". Зонд для контроля возможности повторного использования может быть флуоресцентно меченым или его можно образовать путем гибридизации с флуоресцентно меченой комплементарной нуклеиновой кислотой. Флуоресцентная метка флуоресцентно меченого зонда для контроля возможности повторного использования может обесцветиться при повторяющемся возбуждении до того, как будет нарушена целостность нуклеиновой кислоты; в таких случаях любые дополнительные повторные использования могут включать обнаружение гибридизации с флуоресцентно меченой комплементарной нуклеиновой кислотой в качестве контроля. Обычно массив, предлагаемый в настоящем изобретении, стабилен в течение не менее 6 месяцев.The integrity of an array can be determined using a "reusability control" probe. The reusability probe may be fluorescently labeled or may be formed by hybridization with a fluorescently labeled complementary nucleic acid. The fluorescent label of a fluorescently labeled reusability control probe can discolor on repeated excitation before the integrity of the nucleic acid is compromised; in such cases, any additional reuses may include the detection of hybridization with a fluorescently labeled complementary nucleic acid as a control. Typically, the array of the present invention is stable for at least 6 months.

В различных вариантах осуществления интенсивность сигнала флуоресценции флуоресцентно меченого зонда для контроля возможности повторного использования составляет не менее 99%, 95% 90%, 80%, 70%, 60% или 50% от начальной интенсивности своего сигнала флуоресценции после 5, 10, 20, 30, 40 или 50 использований. Предпочтительно, если интенсивность сигнала флуоресценции зонда для контроля возможности повторного использования составляет не менее 75% от интенсивности своего сигнала флуоресценции после 5 или 10 использований. Массив можно продолжать повторно использовать, пока интенсивность сигнала флуоресценции зонда для контроля возможности повторного использования составляет не менее 50% от интенсивности своего сигнала флуоресценции, например, после 20, 30, 40 или 50 повторных использований. Интенсивность сигнала флуоресценции контрольного зонда можно определять после каждого повторного использования, после каждого второго повторного использования, после каждого третьего повторного использования, после каждого четвертого повторного использования, после каждого пятого повторного использования, после каждого шестого повторного использования, после каждого седьмого повторного использования, после каждого восьмого повторного использования, после каждого девятого повторного использования, после каждого десятого повторного использования или комбинации указанных выше. Например, интенсивность сигнала можно определять периодически через 5 или 10 повторных использований вначале и частоту определения увеличивать при увеличении количества повторных использований так, что ее определяют после каждого повторного использования после некоторого количества (например, 5, 10, 20, 30, 40 или 50) использований. В некоторых вариантах осуществления частота определения составляет в среднем один раз после 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 4, 5 или 10 использований или в среднем находится в диапазоне между любыми двумя из указанных выше значений, например, один раз после 1-2 использований, один раз после 1-1,5 использований, один раз после 1-3 использований или один раз после 1,5-3 использований.In various embodiments, the fluorescence signal intensity of the fluorescently labeled reusability probe is at least 99%, 95% 90%, 80%, 70%, 60%, or 50% of its initial fluorescence signal intensity after 5, 10, 20, 30, 40 or 50 uses. Preferably, the reusability probe's fluorescence signal intensity is at least 75% of its fluorescence signal intensity after 5 or 10 uses. The array can continue to be reused as long as the fluorescence signal intensity of the reusability control probe is at least 50% of its fluorescence signal intensity, for example, after 20, 30, 40, or 50 reuses. The intensity of the control probe fluorescence signal can be determined after every reuse, after every second reuse, after every third reuse, after every fourth reuse, after every fifth reuse, after every sixth reuse, after every seventh reuse, after every eighth reuse, after every ninth reuse, after every tenth reuse, or a combination of the above. For example, the signal intensity can be determined periodically after 5 or 10 repetitions at the beginning and the frequency of determination is increased with increasing number of repetitions so that it is determined after each repetition after a certain number (for example, 5, 10, 20, 30, 40 or 50) uses. In some embodiments, the detection rate averages once after 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, or 10 uses, or averages between any two of the above values, such as once after 1-2 uses, once after 1-1.5 uses, once after 1-3 uses, or once after 1.5-3 uses.

Следует отметить, что термины "пространственный контроль", "контроль возможности повторного использования" и "контроль гибридизации" включены для удобства и ссылок, и они не предназначены для указания на то, что зонды для "пространственного контроля", "контроля возможности повторного использования" и "контроля гибридизации" можно использовать сами по себе.It should be noted that the terms "spatial control", "reusability control", and "hybridization control" are included for convenience and reference, and are not intended to indicate that probes for "spatial control", "reusability control" and "hybrid control" can be used by themselves.

4.3. Способы получения трехмерных полимерных сеток4.3. Methods for obtaining three-dimensional polymer networks

В одном объекте способы, предлагаемые в настоящем изобретении для получения трехмерных полимерных сеток, включают (а) обработку смеси, включающей водный раствор соли, полимер, сшивающий реагент и необязательно один или большее количество зондов, при условиях, обеспечивающих образование кристаллов соли, (b) обработку смеси при условиях, обеспечивающих сшивку, для сшивки полимера с образованием сшитой полимерной сетки и (с) взаимодействие сшитой полимерной сетки с растворителем для растворения кристаллов соли и образования одного или большего количества транспортных каналов.In one aspect, the methods of the present invention for producing three-dimensional polymer networks comprise (a) treating a mixture comprising an aqueous salt solution, a polymer, a cross-linking agent, and optionally one or more probes under conditions to form salt crystals, (b) treating the mixture under crosslinking conditions to crosslink the polymer to form a crosslinked polymer network; and (c) reacting the crosslinked polymer network with a solvent to dissolve the salt crystals and form one or more transport channels.

Способы могут дополнительно включать стадию образования смеси путем объединения водного раствора соли, полимера, сшивающего реагента и необязательно одного или большего количества зондов, и/или дополнительно включать стадию нанесения смеси на субстрат (например, субстрат, описанный в разделе 4.2) до обработки смеси при условиях, обеспечивающих образование соли. Если использующийся полимер содержит предварительно присоединенный сшивающий реагент (например, при использовании сополимера, полимеризованного из мономера, включающего сшивающий реагент), то стадия образования смеси может включать объединение водного раствора соли с полимером и необязательно с одним или большим количеством зондов.The methods may further include the step of forming a mixture by combining an aqueous salt solution, a polymer, a crosslinker, and optionally one or more probes, and/or further include the step of applying the mixture to a substrate (e.g., the substrate described in Section 4.2) prior to exposing the mixture to conditions providing salt formation. If the polymer used contains a pre-attached crosslinker (for example, when using a copolymer polymerized from a monomer comprising a crosslinker), then the step of forming a mixture may include combining an aqueous salt solution with the polymer and optionally with one or more probes.

Смесь можно нанести на субстрат до обработки смеси при условиях, обеспечивающих образование соли, например, путем распыления смеси на поверхность субстрата (например, на 1024 центра на поверхности). Смесь можно нанести на поверхность, например, с помощью устройства для нанесения пятен ДНК на чип или струйного принтера. В предпочтительном варианте осуществления смесь распыляют с помощью струйного принтера. Это обеспечивает простое и быстрое нанесение смеси на большое количество пятен на субстрате. Пятна могут быть расположены, например, в форме матрицы в нескольких строках и/или столбцах. Предпочтительно, если содержание соли в смеси во время печати меньше предельного значения растворимости, так чтобы смесь не кристаллизовалась в печатающей головке принтера. Объем смеси, наносимой на отдельные пятна, может составлять, например, 100 пл, 200 пл, 300 пл, 400 пл, 500 пл, 750 пл, 1 нл, 2 нл, 3 нл, 4 нл или 5 нл, или может быть выбран из диапазона, находящегося между любыми двумя из указанных выше значений (например, от 100 пл до 5 нл, от 100 пл до 1 нл, от 300 пл до 1 нл, от 200 пл до 750 нл, от 100 пл до 500 пл, от 200 пл до 2 нл, от 500 пл до 2 нл, от 1 нл до 2 нл и т.д., и т.п.). В предпочтительных вариантах осуществления объем пятна равен от 200 пл до 4 нл.The mixture may be applied to the substrate prior to the mixture being treated under conditions to form a salt, for example by spraying the mixture onto the surface of the substrate (eg, 1024 centers on the surface). The mixture can be applied to the surface, for example, using a DNA chip spotter or an inkjet printer. In a preferred embodiment, the mixture is sprayed using an inkjet printer. This provides a simple and quick application of the mixture to a large number of spots on the substrate. The spots may be arranged, for example, in the form of a matrix in several rows and/or columns. It is preferable that the salt content of the mixture during printing is less than the solubility limit value, so that the mixture does not crystallize in the printer's print head. The volume of the mixture applied to individual spots can be, for example, 100pl, 200pl, 300pl, 400pl, 500pl, 750pl, 1nl, 2nl, 3nl, 4nl or 5nl, or may be selected from a range between any two of the above values (for example, from 100 pl to 5 nl, from 100 pl to 1 nl, from 300 pl to 1 nl, from 200 pl to 750 nl, from 100 pl to 500 pl, from 200 pl to 2 nl, 500 pl to 2 nl, 1 nl to 2 nl, etc., etc.). In preferred embodiments, the spot volume is between 200 pl and 4 nL.

Диаметр отдельных пятен зависит от состава смеси, объема наносимой смеси и химических характеристик поверхности субстрата. Диаметры пятен обычно находятся в диапазоне от 80 мкм до 1000 мкм и его можно обеспечить путем изменения указанных выше параметров. В различных вариантах осуществления диаметры пятен равны 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм, 160 мкм, 180 мкм, 200 мкм, 300 мкм, 400 мкм, 500 мкм, 600 мкм, 700 мкм, 800 мкм, 900 мкм или 1000 мкм, или могут быть выбраны из диапазона, находящегося между любыми двумя из указанных выше значений, например, от 80 мкм до 200 мкм, от 100 мкм до 120 мкм, от 120 мкм до 140 мкм, от 120 мкм до 180 мкм, от 140 мкм до 160 мкм, от 160 мкм до 180 мкм, от 180 мкм до 200 мкм, от 120 мкм до 200 мкм, от 100 мкм до 400 мкм, от 160 мкм до 600 мкм или от 120 мкм до 700 мкм и т.д., и т.п. В предпочтительном варианте осуществления диаметр находится в диапазоне от 100 мкм до 200 мкм или в его поддиапазоне.The diameter of individual spots depends on the composition of the mixture, the volume of the applied mixture and the chemical characteristics of the surface of the substrate. Spot diameters are typically in the range of 80 µm to 1000 µm and can be achieved by varying the above parameters. In various embodiments, spot diameters are 80 µm, 100 µm, 120 µm, 140 µm, 160 µm, 180 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm, or 1000 µm, or may be selected from a range between any two of the above values, for example, 80 µm to 200 µm, 100 µm to 120 µm, 120 µm to 140 µm, 120 µm to 180 µm, µm to 160 µm, 160 µm to 180 µm, 180 µm to 200 µm, 120 µm to 200 µm, 100 µm to 400 µm, 160 µm to 600 µm or 120 µm to 700 µm, etc. ., etc. In a preferred embodiment, the diameter is in the range of 100 µm to 200 µm, or a subrange thereof.

Подходящие полимеры, сшивающие реагенты и зонды, которые можно использовать в способах, предлагаемых в настоящем изобретении, описаны в разделах 4.1.1, 4.1.2 и 4.1.4 соответственно. В некоторых вариантах осуществления полимер, использующийся в способах, содержит по меньшей мере одну сшивающую группу в одной молекуле полимера. В предпочтительном варианте осуществления полимер содержит по меньшей мере две сшивающие группы в одной молекуле. В особенно предпочтительном варианте осуществления полимер содержит по меньшей мере две обладающие фотохимической реакционной способностью группы в одной молекуле. В этих вариантах осуществления отдельные молекулы полимера и сшивающего реагента не требуются.Suitable polymers, crosslinkers and probes that can be used in the methods of the present invention are described in sections 4.1.1, 4.1.2 and 4.1.4, respectively. In some embodiments, the implementation of the polymer used in the methods contains at least one crosslinking group in one molecule of the polymer. In a preferred embodiment, the polymer contains at least two crosslinking groups in one molecule. In a particularly preferred embodiment, the polymer contains at least two photochemically reactive groups per molecule. In these embodiments, separate polymer and crosslinker molecules are not required.

Подходящие соли, которые можно включать в смесь, описаны в разделе 4.3.1. Подходящие условия, обеспечивающие образование соли, описаны в разделе 4.3.2. Подходящие условия, обеспечивающие сшивку, описаны в разделе 4.3.3. Подходящие растворители для растворения кристаллов соли описаны в разделе 4.3.4.Suitable salts that may be included in the mixture are described in section 4.3.1. Suitable conditions for salt formation are described in section 4.3.2. Suitable conditions for crosslinking are described in section 4.3.3. Suitable solvents for dissolving salt crystals are described in section 4.3.4.

4.3.1. Соль4.3.1. Salt

Полимерные сетки, предлагаемые в настоящем изобретении, характеризуются транспортными каналами, которые образуются, когда полимеры сшиты в смеси, содержащей кристаллы соли, образованные из водного раствора, содержащего по меньшей мере два типа солей.The polymer networks of the present invention are characterized by transport channels that are formed when the polymers are crosslinked in a mixture containing salt crystals formed from an aqueous solution containing at least two types of salts.

Соли предпочтительно выбирают по их совместимости с одним или большим количеством зондов. В идеальном случае соль обладает одной или большим количеством из следующих характеристик, (i) соль нетоксична для зондов (например, соль не денатурирует зонды), (ii) соль не вступает в химическую реакцию с зондами, (iii) соль не взаимодействует с флуорофорами, такими как цианиновые красители, которые являются подходящими для оптической маркировки зондов, (iv) соль не вступает в химическую реакцию с анализируемыми веществами, детектирующими молекулами и/или связывающимися с ними компонентами. Предпочтительно, если по меньшей мере одна из солей образует игольчатые кристаллы.The salts are preferably chosen for their compatibility with one or more probes. Ideally, the salt has one or more of the following characteristics: (i) the salt is non-toxic to the probes (e.g., the salt does not denature the probes), (ii) the salt does not chemically react with the probes, (iii) the salt does not react with fluorophores, such as cyanine dyes, which are suitable for optically labeling probes, (iv) the salt does not chemically react with analytes, detection molecules, and/or components that bind to them. Preferably, at least one of the salts forms needles.

В предпочтительном варианте осуществления раствор соли включает по меньшей мере два типа одновалентных катионов, например, два типа катионов щелочных металлов. Катионы щелочных металлов, которые можно использовать, включают катионы натрия и катионы калия, хотя также можно использовать другие катионы щелочных металлов, такие как катионы лития.In a preferred embodiment, the salt solution includes at least two types of monovalent cations, for example two types of alkali metal cations. Alkali metal cations that can be used include sodium cations and potassium cations, although other alkali metal cations such as lithium cations can also be used.

Для отношения сигнал: шум, оптимального для детектирования анализируемых нуклеиновых кислот, водный раствор соли предпочтительно содержит катионы натрия и калия и/или обладает такой полной концентрацией одновалентных катионов, что при объединении с раствором полимера и необязательным раствором зонда (до сшивки) полученная смесь обладает полной концентрацией одновалентных катионов, равной по меньшей мере 500 мМ. В предпочтительных вариантах осуществления концентрация ионов натрия в смеси равна по меньшей мере 250 мМ и может находиться в диапазоне от 250 мМ до 500 мМ, более предпочтительно в диапазоне от 300 мМ до 400 мМ. В предпочтительном варианте осуществления концентрация ионов натрия в смеси равна 350 мМ. Концентрация ионов калия в смеси предпочтительно равна по меньшей мере 150 мМ и предпочтительно находится в диапазоне от 150 мМ до 500 мМ, более предпочтительно находится в диапазоне от 200 мМ до 400 мМ и еще более предпочтительно находится в диапазоне от 250 мМ до 350 мМ.For an optimal signal-to-noise ratio for detecting nucleic acids of interest, the aqueous salt solution preferably contains sodium and potassium cations and/or has such a total concentration of monovalent cations that when combined with the polymer solution and optional probe solution (before crosslinking), the resulting mixture has a complete a monovalent cation concentration of at least 500 mM. In preferred embodiments, the concentration of sodium ions in the mixture is at least 250 mM and may be in the range of 250 mM to 500 mM, more preferably in the range of 300 mM to 400 mM. In a preferred embodiment, the concentration of sodium ions in the mixture is 350 mm. The concentration of potassium ions in the mixture is preferably at least 150 mM and preferably in the range of 150 mM to 500 mM, more preferably in the range of 200 mM to 400 mM, and even more preferably in the range of 250 mM to 350 mM.

Водный раствор соли можно получить с использованием динатрийгидрофосфата (Na2HPO4) и/или дигидрофосфата натрия (NaH2PO4), который в водном растворе, выделяет катионы Na+и фосфат-ионы РО4 3-. Водный раствор соли также можно получить с использованием гидрофосфата калия (K2HPO4) и/или дигидрофосфата калия (KH2PO4).An aqueous salt solution can be prepared using disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ) and/or sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ), which, in aqueous solution, releases Na + cations and PO 4 3- phosphate ions. An aqueous salt solution can also be prepared using potassium hydrogen phosphate (K 2 HPO 4 ) and/or potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ).

Предпочтительно, если водный раствор соли может представлять собой буфер на основе фосфата натрия, содержащий динатрийгидрофосфат и дигидрофосфат натрия, с добавкой гидрофосфата калия (K2HPO4) и/или дигидрофосфата калия (KH2PO4). В одном варианте осуществления буфер на основе фосфата натрия, содержащий динатрийгидрофосфат и дигидрофосфат натрия, и буфер на основе фосфата калия, содержащий гидрофосфат калия и дигидрофосфат калия получают по отдельности и объединяют в одном водном растворе до или после смешивания с растворами полимера и/или зонда.Preferably, the aqueous salt solution may be a sodium phosphate buffer containing disodium hydrogen phosphate and sodium dihydrogen phosphate with the addition of potassium hydrogen phosphate (K 2 HPO 4 ) and/or potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ). In one embodiment, the sodium phosphate buffer containing disodium hydrogen phosphate and sodium dihydrogen phosphate and the potassium phosphate buffer containing potassium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate are prepared separately and combined in the same aqueous solution before or after mixing with the polymer and/or probe solutions.

Обычно водный раствор соли предпочтительно обладает значением рН в диапазоне от 6 до 9 и более предпочтительно в диапазоне 7-8,5. В некоторых типичных вариантах осуществления рН равно 7,5, 8 или 8,5, наиболее предпочтительно 8.Generally, the aqueous salt solution preferably has a pH value in the range of 6 to 9, and more preferably in the range of 7-8.5. In some exemplary embodiments, the pH is 7.5, 8, or 8.5, most preferably 8.

Для сеток, содержащих биомолекулы-зонды на основе белка, водный раствор соли может включать забуференный фосфатом физиологический раствор ("ЗФФ") и/или сульфат одновалентного катиона.For grids containing protein-based bioprobes, the aqueous salt solution may include phosphate buffered saline ("PBS") and/or monovalent cation sulfate.

4.3.2. Условия, обеспечивающие образование кристаллов соли Условия, обеспечивающие образование кристаллов соли, могут включать образование в смеси по меньшей мере одного кристалла соли, предпочтительно игольчатого кристалла соли, путем дегидратации смеси или охлаждения смеси, пока относительное содержание соли в смеси не увеличивается до превышающего предел растворимости, и это означает, что смесь пересыщена солью. Это стимулирует рост кристаллов соли по направлению к поверхности смеси из зародыша кристаллизации, расположенного в объеме смеси. Если не ограничиваться теорией, то можно полагать, что использование водных растворов, содержащих по меньшей мере два разных одновалентных иона металлов приводит к образованию по меньшей мере двух разных типов кристаллов соли.4.3.2. Salt crystal formation conditions Salt crystal formation conditions may include the formation of at least one salt crystal, preferably an acicular salt crystal, in the mixture by dehydrating the mixture or cooling the mixture until the relative salt content of the mixture increases beyond the solubility limit, and this means that the mixture is supersaturated with salt. This stimulates the growth of salt crystals towards the surface of the mixture from a crystallization nucleus located in the bulk of the mixture. Without being limited by theory, it can be assumed that the use of aqueous solutions containing at least two different monovalent metal ions leads to the formation of at least two different types of salt crystals.

Смесь можно дегидратировать путем нагревания смеси, вакуумирования смеси и/или снижения влажности атмосферы вокруг смеси.The mixture can be dehydrated by heating the mixture, evacuating the mixture, and/or reducing the humidity of the atmosphere around the mixture.

Смесь можно нагреть (например, от примерно 50°С до примерно 70°С) путем размещения смеси на нагревательной подложке или поверхности, нагревания подложки или поверхности, на которую помещена смесь (например, от примерно 50°С до примерно 70°С), и/или взаимодействия смеси с горячим газом (например, воздухом, азотом или диоксидом углерода, температура которого выше температуры смеси), так чтобы вода выпаривалась из смеси. Взаимодействие с горячим газом, например, можно обеспечить путем помещения смеси в нагревательную печь. Во время переноса в нагревательную печь смесь можно поддерживать при влажности, равной 40% или более, например, при относительной влажности, равной примерно 60%, хотя также являются подходящими более высокие относительные влажности, даже столь высокие, как равные 75% или более. Смеси с более высокими концентрациями иона калия могут выдерживать более низкие относительные влажности и смеси с более низкими концентрациями соли калия при транспортировке предпочтительно держать при более высоких относительных влажностях.The mixture can be heated (for example, from about 50°C to about 70°C) by placing the mixture on a heating substrate or surface, heating the substrate or surface on which the mixture is placed (for example, from about 50°C to about 70°C), and/or reacting the mixture with a hot gas (eg, air, nitrogen, or carbon dioxide at a temperature above the temperature of the mixture) so that water is evaporated from the mixture. Hot gas contact, for example, can be achieved by placing the mixture in a heating furnace. During transfer to the heating oven, the mixture can be maintained at a humidity of 40% or more, for example at a relative humidity of about 60%, although higher relative humidity, even as high as 75% or more, are also suitable. Mixtures with higher concentrations of potassium ion can withstand lower relative humidity and mixtures with lower concentrations of potassium salt during transportation are preferably kept at higher relative humidity.

В некоторых вариантах осуществления температура нагревательной подложки и/или воздуха, использующегося для дегидратации смеси, на 20°С или более выше температуры смеси до нагревания смеси, но ниже 100°С.In some embodiments, the temperature of the heating substrate and/or the air used to dehydrate the mixture is 20°C or more above the temperature of the mixture prior to heating the mixture, but below 100°C.

Смесь можно охладить (например, от примерно 5°С до примерно 15°С) путем размещения смеси на охлаждающей подложке или поверхности, путем охлаждения подложки или поверхности, на которую помещена смесь (например, от примерно 5°С до примерно 15°С) и/или взаимодействия смеси с холодным газом (например, воздухом, азотом или диоксидом углерода, температура которого ниже температуры смеси). При охлаждении зависящий от температуры предел растворимости соли в смеси снижается, пока смесь в конечном счете не станет пересыщена солью. Это стимулирует образование одного или большего количества кристаллов соли, предпочтительно игольчатых. В некоторых вариантах осуществления смесь охлаждают путем выдерживания в холодной камере с низкой влажностью (например, при температуре от 0°С до 10°С, относительной влажности < 40%).The mixture can be cooled (for example, from about 5°C to about 15°C) by placing the mixture on a cooling pad or surface, by cooling the substrate or surface on which the mixture is placed (for example, from about 5°C to about 15°C) and/or reacting the mixture with a cold gas (eg, air, nitrogen, or carbon dioxide at a temperature below the temperature of the mixture). Upon cooling, the temperature-dependent limit of solubility of the salt in the mixture decreases until the mixture eventually becomes supersaturated with salt. This stimulates the formation of one or more salt crystals, preferably acicular. In some embodiments, the implementation of the mixture is cooled by keeping in a cold chamber with low humidity (for example, at a temperature of from 0°C to 10°C, relative humidity < 40%).

Во время образования одного или большего количества кристаллов соли температуру в смеси предпочтительно поддерживают выше температуры точки росы атмосферы вокруг смеси. Это препятствует разбавлению смеси водой, конденсирующейся из атмосферы, что может привести к уменьшению относительного содержания соли в смеси.During the formation of one or more salt crystals, the temperature in the mixture is preferably maintained above the dew point temperature of the atmosphere around the mixture. This prevents the mixture from diluting with water condensing from the atmosphere, which can lead to a decrease in the relative salt content of the mixture.

4.3.3. Условия, обеспечивающие сшивку4.3.3. Conditions for crosslinking

Условия, обеспечивающие сшивку, можно выбрать на основании типа использующегося сшивающего реагента. Например, при использовании сшивающий реагента, активируемого ультрафиолетовым излучением (например, бензофенона, тиоксантона или бензоинового простого эфира), условия, обеспечивающие сшивку, могут включать обработку смеси ультрафиолетовым (УФ) излучением. В некоторых вариантах осуществления используют УФ излучение, обладающее длиной волны, равной от примерно 250 нм до примерно 360 нм (например, 260±20 нм или 355±20 нм). Использование УФ излучения с меньшей энергией/большей длиной волны (например, 360 нм УФ излучения по сравнению с 254 нм УФ излучением) может потребовать более длительного облучения. При использовании сшивающего реагента, активируемого излучением в видимой области спектра (например, этилэозина, эозина Y, бенгальского розового, камфорхинона или эритрозина), условия, обеспечивающие сшивку, могут включать обработку смеси излучением в видимой области спектра. При использовании термически активируемого сшивающего реагента (например, 4,4'-азобис(4-циклопентановой)кислоты и 2,2-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорида или бензоилпероксида) условия, обеспечивающие сшивку, могут включать нагревание смеси.Crosslinking conditions can be selected based on the type of crosslinker used. For example, when using a cross-linking agent activated by ultraviolet radiation (eg, benzophenone, thioxanthone, or benzoin simple ether), the conditions for cross-linking may include exposure of the mixture to ultraviolet (UV) radiation. In some embodiments, UV radiation having a wavelength of about 250 nm to about 360 nm (eg, 260 ± 20 nm or 355 ± 20 nm) is used. The use of lower energy/longer wavelength UV (eg 360 nm UV versus 254 nm UV) may require longer exposure times. When using a crosslinking agent activated by visible light (eg, ethyleosin, eosin Y, rose bengal, camphorquinone, or erythrosine), crosslinking conditions may include exposure of the mixture to visible light. When using a thermally activated crosslinking agent (for example, 4,4'-azobis(4-cyclopentanoic)acid and 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochloride or benzoyl peroxide), the conditions for crosslinking are may include heating the mixture.

Продолжительность и интенсивность воздействия условий сшивки можно выбрать для обеспечения сшивки молекул полимера с молекулами другого полимера, сшивки молекул полимера с молекулами-зондами (если они содержатся) и сшивки молекул полимера с молекулами субстрата или органическими молекулами, находящимися на субстрате (если они содержатся). Продолжительность и интенсивность воздействия условий сшивки для смеси, содержащей зонды, можно определить экспериментально, например, для балансирования прочности иммобилизации и нативности молекул-зондов.The duration and intensity of exposure to the crosslinking conditions can be selected to ensure crosslinking of polymer molecules with molecules of another polymer, crosslinking of polymer molecules with probe molecules (if present), and crosslinking of polymer molecules with substrate molecules or organic molecules located on the substrate (if present). The duration and intensity of exposure to crosslinking conditions for a mixture containing probes can be determined experimentally, for example, to balance the strength of immobilization and the nativeness of the probe molecules.

4.3.4. Растворение кристаллов соли4.3.4. Dissolution of salt crystals

После сшивки полимера кристаллы соли могут растворяться в растворителе таким образом, что в сетке образуется по меньшей мере один транспортный канал. Если не ограничиваться теорией, то можно полагать, что использование двух типов катионов одновалентной соли во время образования кристалла приводит по меньшей мере к двум типам кристаллов, компактным кристаллам и игольчатым кристаллам. Растворение компактных кристаллов предположительно приводит к коротким каналам, которые приводят к губкообразному эффекту в сетке, через которую проходят длинные каналы, образовавшиеся при растворении игольчатых кристаллов.After crosslinking the polymer, the salt crystals can be dissolved in the solvent such that at least one transport channel is formed in the network. Without being limited by theory, it is believed that the use of two types of monovalent salt cations during crystal formation results in at least two types of crystals, compact crystals and acicular crystals. The dissolution of the compact crystals presumably results in short channels, which result in a sponge-like effect in the network through which the long channels formed by the dissolution of the acicular crystals pass.

При использовании массива, полученного способом, предлагаемым в настоящем изобретении, в качестве биологического сенсора становится возможным высокая точность измерения и высокая скорость измерения.By using the array obtained by the method of the present invention as a biological sensor, high measurement accuracy and high measurement speed become possible.

Растворитель для растворения одного или большего количества кристаллов соли можно выбрать таким образом, чтобы он был совместим с полимером и зондами, если они содержатся (например, растворитель можно выбрать так, чтобы он не растворял полимер и зонды). Предпочтительно, если использующимся растворителем являлся буфер на водной основе, такой как разбавленный фосфатный буфер. Метанол, этанол, пропанол или смесь этих жидкостей можно добавить к буферу, чтобы облегчить удаление несвязанного полимера из сетки.The solvent for dissolving the one or more salt crystals can be chosen to be compatible with the polymer and probes, if present (eg, the solvent can be chosen not to dissolve the polymer and probes). Preferably the solvent used is an aqueous buffer such as dilute phosphate buffer. Methanol, ethanol, propanol, or a mixture of these liquids can be added to the buffer to facilitate the removal of unbound polymer from the network.

После удаления кристаллов соли сетка может схлопнуться вследствие сушки и ее можно повторно гидратировать. Сушка сетки полезна для транспортировки и стабилизации биомолекул-зондов.Once the salt crystals are removed, the network may collapse due to drying and may be rehydrated. Drying the mesh is useful for transporting and stabilizing probe biomolecules.

4.3.5. Способы применения трехмерных сеток4.3.5. Ways to use 3D meshes

Сетки и массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать для определения наличия или отсутствия анализируемого вещества в образце, предпочтительно в жидком образце. Поэтому настоящее изобретение относится к способам определения того, содержится ли анализируемое вещество в образце или множестве образцов, включающим взаимодействие сетки или массива, предлагаемого в настоящем изобретении, включающего молекулы-зонды, которые способны связываться с анализируемым веществом, с образцом или множеством образцов, и обнаружение связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами, тем самым определение того, содержится ли анализируемое вещество в образце или множестве образцов. Если в способах используют массивы, содержащие разные типы зондов, способные связываться с разными типами анализируемого вещества, то наличие разных типов анализируемых веществ можно установить путем обнаружения связывания разных типов анализируемых веществ с зондами. В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно включают стадию определения количества анализируемого вещества или анализируемых веществ, связанных с массивом.The grids and arrays of the present invention can be used to determine the presence or absence of an analyte in a sample, preferably in a liquid sample. Therefore, the present invention relates to methods for determining whether an analyte is contained in a sample, or a plurality of samples, comprising interacting with a grid or array of the present invention, including probe molecules that are capable of binding to the analyte, the sample, or plurality of samples, and detecting binding the analyte to the probe molecules, thereby determining whether the analyte is contained in the sample or a plurality of samples. If the methods use arrays containing different types of probes capable of binding to different types of analyte, then the presence of different types of analytes can be determined by detecting the binding of different types of analytes to the probes. In some embodiments, the methods further include the step of determining the amount of analyte or analytes associated with the array.

Анализируемым веществом может быть, например, нуклеиновая кислота, такая как ампликон полимеразной цепной реакции (ПЦР). В некоторых вариантах осуществления ампликон ПЦР амплифицирован из биологического образца или образца окружающей среды (например, кровь, сыворотка, плазма, ткань, клетки, слюна, мокрота, моча, спинномозговая жидкость, плевральная жидкость, молоко, слезы, кал, пот, сперма, цельные клетки, компонент клетки, клеточный мазок или их экстракт или производное). В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота является меченой (например, флуоресцентно меченой).The analyte can be, for example, a nucleic acid such as a polymerase chain reaction (PCR) amplicon. In some embodiments, the PCR amplicon is amplified from a biological or environmental sample (e.g., blood, serum, plasma, tissue, cells, saliva, sputum, urine, cerebrospinal fluid, pleural fluid, milk, tears, feces, sweat, semen, whole cells, cell component, cell swab, or extract or derivative thereof). In some embodiments, the nucleic acid is labeled (eg, fluorescently labeled).

Анализируемое вещество, помещенное на поверхность сетки, может проникать во внутреннюю часть сетки через канал для специфического связывания с зондом (например, биомолекулой), ковалентно связанном там с полимером. При использовании массивов, предлагаемых в настоящем изобретении, с сетками, иммобилизованными на нем в качестве биологического сенсора, становится возможным высокая точность измерения и высокая скорость измерения.The analyte, placed on the surface of the mesh, can penetrate into the interior of the mesh through a channel for specific binding to a probe (eg, a biomolecule) covalently bound there to a polymer. By using the arrays of the present invention with grids immobilized thereon as a biological sensor, high measurement accuracy and high measurement speed become possible.

Сетки и массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, можно регенерировать после использования в качестве биосенсора и можно использовать несколько раз (например, 5 раз, не менее 10 раз, не менее 20 раз, не менее 30 раз, не менее 40 раз или не менее 50 раз). Если молекулами-зондами являются ДНК, это можно обеспечить, например, путем нагревания сетки (сеток) в 1× забуференном фосфатом физиологическом растворе при температуре, равной от 80°С до 90°С, в течение примерно 10 мин. Затем забуференный фосфатом физиологический раствор можно заменить на новый забуференный фосфатом физиологический раствор для вымывания денатурированной ДНК из сетки (сеток). Если молекулами-зондами сетки (сеток) или массива являются антигены, сетку (сетки) или массив можно регенерировать путем обработки сетки (сеток) 0,1 н. раствором NaOH в течение примерно 10 мин. Затем 0,1 н. раствор NaOH можно заменить на забуференный фосфатом физиологический раствор для вымывания антигенов из сетки. Таким образом, некоторые варианты осуществления способов применения сеток и массивов, предлагаемых в настоящем изобретении, включают применение сетки или массива, который промывали до взаимодействия с образцом или множеством образцов.The grids and arrays of the present invention can be regenerated after use as a biosensor and can be used multiple times (e.g., 5 times, at least 10 times, at least 20 times, at least 30 times, at least 40 times, or at least 50 times). once). If the probe molecules are DNA, this can be achieved, for example, by heating the grid(s) in 1x phosphate buffered saline at 80°C to 90°C for about 10 minutes. The phosphate buffered saline can then be replaced with new phosphate buffered saline to wash out the denatured DNA from the mesh(es). If the probe molecules of the grid(s) or array are antigens, the grid(s) or array can be regenerated by treating the grid(s) with 0.1N. NaOH solution for about 10 minutes. Then 0.1 n. the NaOH solution can be replaced with phosphate buffered saline to wash antigens out of the mesh. Thus, some embodiments of the mesh and array methods of the present invention involve the use of a mesh or array that has been washed prior to interaction with a sample or multiple samples.

4.4. Применение массивов, предлагаемых в настоящем изобретении4.4. The use of arrays proposed in the present invention

Поскольку массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, обеспечивают экономичное определение наличия нуклеиновых кислот в образце и их количественное определение, оно имеет непосредственное отношение к затруднениям, связанным со здоровьем и болезнями людей и животных, не являющихся людьми.Since the arrays of the present invention provide an economical means of detecting and quantifying the presence of nucleic acids in a sample, it is of direct relevance to the health and disease concerns of humans and non-human animals.

В этих случаях применения препарат, содержащий молекулу-мишень, получают или экстрагируют из биологических источников или источников окружающей среды по протоколам, известным в данной области техники. Молекулы-мишени можно получить или экстрагировать из клеток и тканей организмов всех таксономических классов, включая вирусы, бактерии и эукариоты, прокариоты, одноклеточные организмы, растения, грибы и животных всех типов и классов. Животными могут быть позвоночные, млекопитающие, приматы и предпочтительно люди. Кровь, сыворотка, плазма, ткань, клетки, слюна, мокрота, моча, спинномозговая жидкость, плевральная жидкость, молоко, слезы, кал, пот, сперма, цельные клетки, компонент клетки и клеточные мазки являются подходящими источниками молекул-мишеней.In these applications, the formulation containing the target molecule is prepared or extracted from biological or environmental sources according to protocols known in the art. Target molecules can be obtained or extracted from cells and tissues of organisms of all taxonomic classes, including viruses, bacteria and eukaryotes, prokaryotes, unicellular organisms, plants, fungi and animals of all types and classes. The animals may be vertebrates, mammals, primates, and preferably humans. Blood, serum, plasma, tissue, cells, saliva, sputum, urine, cerebrospinal fluid, pleural fluid, milk, tears, feces, sweat, semen, whole cells, cell component, and cell swabs are suitable sources of target molecules.

Молекулами-мишенями предпочтительно являются нуклеиновые кислоты, амплифицированные (например, с помощью ПЦР) из любых из указанных выше источников.Target molecules are preferably nucleic acids amplified (eg, by PCR) from any of the above sources.

Массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать зонды, которые применимы для обнаружения патогенов людей и животных, не являющихся людьми. Такие зонды включают олигонуклеотиды, комплементарные по меньшей мере частично бактериальным, вирусным или грибковым мишеням или любой комбинации бактериальных, вирусных и грибковых мишеней.The arrays of the present invention may include probes that are useful for detecting human and non-human pathogens. Such probes include oligonucleotides that are at least partially complementary to bacterial, viral, or fungal targets, or any combination of bacterial, viral, and fungal targets.

Массивы, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать зонды, применимые для обнаружения экспрессии генов в клетках людей и животных, не являющихся людьми, например, экспрессии генов, связанных с заболеванием или нарушением, таким как рак, сердечно-сосудистое заболевание или метаболическое заболевание, для диагностики субъекта, мониторинга лечения субъекта или прогноза результата лечения субъекта. Затем информация об экспрессии генов может обеспечивать прослеживание прогрессирования или ремиссии заболевания и такая информация может содействовать мониторингу завершения лечения или изменению проведения начального лечения.The arrays of the present invention may include probes useful for detecting gene expression in human and non-human cells, for example gene expression associated with a disease or disorder such as cancer, cardiovascular disease, or metabolic disease, to diagnosing the subject, monitoring the subject's treatment, or predicting the outcome of the subject's treatment. Gene expression information can then provide tracking of disease progression or remission, and such information can help monitor completion of treatment or modify initial treatment delivery.

5. ТИПИЧНЫЕ ПРОТОКОЛЫ5. TYPICAL PROTOCOLS

Приведенные ниже типичные протоколы, в которых использованы номера, находящиеся на прилагаемых чертежах, входят в объем настоящего изобретения, и их можно использовать для полимеров, сшивающих реагентов и зондов разделов 4.1.1, 4.1.2 и 4.1.4 соответственно. Другие полимеры (включая сополимеры) и сшивающие группы, подходящие для применения в описанных ниже методиках, описаны в публикациях Rendl et al., 2011, Langmuir 27:6116-6123 и US 2008/0293592, содержания которых включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. В одном варианте осуществления используют смесь полимеров раздела 6.2.The following exemplary protocols, using the numbers found in the accompanying drawings, are within the scope of the present invention and can be used for polymers, crosslinkers, and probes of sections 4.1.1, 4.1.2, and 4.1.4, respectively. Other polymers (including copolymers) and crosslinking groups suitable for use in the procedures described below are described in Rendl et al., 2011, Langmuir 27:6116-6123 and US 2008/0293592, the contents of which are incorporated herein by reference. In one embodiment, a polymer blend of section 6.2 is used.

5.1. Типичный протокол 15.1. Typical protocol 1

После образования зародышей кристаллов (8), (14) пятна (7) в УФ сшивающем реагенте сразу облучают УФ излучением (11) (см. фиг. 4), так что биомолекулы-зонды (1) ковалентно связываются с полимером (3) и полимер (3) связывается с органической поверхностью (2) и сшивается (см. фиг. 5). Необходимо соблюдать осторожность, чтобы высушенная, сшитая смесь (5) не поглотила влагу и повторно не стала жидкой.After the formation of crystal nuclei (8), (14), spots (7) in the UV crosslinker are immediately irradiated with UV radiation (11) (see Fig. 4), so that the probe biomolecules (1) covalently bind to the polymer (3) and the polymer (3) binds to the organic surface (2) and crosslinks (see Fig. 5). Care must be taken that the dried, cross-linked mixture (5) does not absorb moisture and re-liquid.

Затем высушенную, сшитую смесь (5) вводят во взаимодействие с растворителем (12) для кристаллов (8), так что на местах, на которых находились кристаллы (8), (14), в сетке (15), включающей полимер (3) и биомолекулы-зонды (1), образуются каналы (13) (см. фиг. 6), образуются длинные (13) и короткие (19) каналы. Затем растворитель (12) удаляют. Длинные каналы (13) могут простираться от поверхности (16) сетки (15) во внутреннюю часть сетки (15). Растворитель (12), в котором растворяются кристаллы соли (8), (14), выбирают таким образом, чтобы он был совместим с биомолекулой-зондом (1) и также с полимером (3). Предпочтительно, если используют растворитель (12) на водной основе.Then the dried, cross-linked mixture (5) is introduced into interaction with the solvent (12) for the crystals (8), so that on the places where the crystals (8), (14) were located, in the grid (15), including the polymer (3) and biomolecule probes (1), channels (13) are formed (see Fig. 6), long (13) and short (19) channels are formed. The solvent (12) is then removed. The long channels (13) may extend from the surface (16) of the mesh (15) into the interior of the mesh (15). The solvent (12) in which the salt crystals (8), (14) are dissolved is chosen so that it is compatible with the probe biomolecule (1) and also with the polymer (3). Preferably an aqueous solvent (12) is used.

5.2. Типичный протокол 25.2. Typical Protocol 2

Смесь (5), содержащую полимер (3), биомолекулы-зонды (1) и водный раствор соли, наносят в виде пятен на органическую поверхность (2), находящуюся на планшете, с помощью стандартного устройства для нанесения пятен ДНК на чип (например, Scienion, Germany). Объемы, наносимые с помощью печати на каждое пятно (7), равны от 0,5 до 4 нл (см. фиг. 2). Планшет с пятнами (7) на поверхности (2), предпочтительно органической, помещают на охлаждающий держатель (6) (см. фиг. 3). Температуры от 5°С до 15°С являются подходящими. Жидкость этих пятен охлаждают до пересыщения буфера, что почти сразу приводит образованию зародышей кристаллов. После образования зародышей игольчатые кристаллы соли (8) могут простираться по меньшей мере от одного зародыша кристаллизации (9), находящегося в объеме смеси (5), к поверхности (10) смеси (5). Кроме того, предположительно происходит образование более коротких кубических или палочкообразных кристаллов (14) (см. фиг. 3). После печати эти мишени помещают в печь (например, при 70°С) для полного высыхания. После образования зародышей кристаллов пятна в УФ сшивающем реагенте сразу облучают УФ излучением (11) (см. фиг. 4), так что биомолекулы-зонды (1) ковалентно связываются с полимером (3) и полимер (3) ковалентно связывается с органической поверхностью (2) и сшивается. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы высушенная, сшитая смесь не поглотила влагу и повторно не стала жидкой.A mixture (5) containing a polymer (3), biomolecule probes (1) and an aqueous salt solution is spotted on an organic surface (2) located on a plate using a standard device for applying DNA spots on a chip (for example, Science, Germany). The volumes applied by printing on each spot (7) are from 0.5 to 4 nl (see Fig. 2). The tablet with spots (7) on the surface (2), preferably organic, is placed on a cooling holder (6) (see Fig. 3). Temperatures from 5°C to 15°C are suitable. The liquid of these spots is cooled to supersaturation of the buffer, which almost immediately leads to the formation of crystal nuclei. After the formation of nuclei, needle-shaped salt crystals (8) can extend from at least one crystallization nucleus (9) located in the volume of mixture (5) to the surface (10) of mixture (5). In addition, the formation of shorter cubic or rod-shaped crystals (14) is presumably occurring (see Fig. 3). After printing, these targets are placed in an oven (eg at 70° C.) to dry completely. After the formation of crystal nuclei, the spots in the UV crosslinker are immediately irradiated with UV radiation (11) (see Fig. 4), so that the probe biomolecules (1) covalently bind to the polymer (3) and the polymer (3) covalently binds to the organic surface ( 2) and stitched together. Care must be taken that the dried, cross-linked mixture does not absorb moisture and re-liquid.

Затем высушенную, сшитую смесь (5) вводят во взаимодействие с растворителем (12) для растворения кристаллов (8), (14), так что на местах, на которых находились кристаллы (8), (14), в сетке (15), включающей полимер (3) и биомолекулы-зонды (1), образуются транспортные каналы, например, длинные каналы (13) и короткие каналы (19). Затем растворитель (12) удаляют. Длинные каналы (13) могут простираться от поверхности (16) сетки (15) во внутреннюю часть сетки (15). Растворитель (12), в котором растворяются кристаллы соли (8), (14), выбирают таким образом, чтобы он был совместим с биомолекулой-зондом (1) и с полимером (3). Предпочтительно, если используют растворитель (12) на водной основе.Then the dried, cross-linked mixture (5) is introduced into interaction with the solvent (12) to dissolve the crystals (8), (14), so that at the places where the crystals (8), (14) were located, in the grid (15), including polymer (3) and probe biomolecules (1), transport channels are formed, for example, long channels (13) and short channels (19). The solvent (12) is then removed. The long channels (13) may extend from the surface (16) of the mesh (15) into the interior of the mesh (15). The solvent (12), in which the salt crystals (8), (14) are dissolved, is chosen so that it is compatible with the probe biomolecule (1) and with the polymer (3). Preferably an aqueous solvent (12) is used.

Как можно видеть на фиг. 6, в сетке (15) можно образовать множество длинных каналов (13) и коротких каналов (19). Длинные каналы (13) могут простираться от поверхности (16) сетки (15) по меньшей мере до одной точки, расположенной в сетке (15). Длинные каналы (13) можно расположить таким образом, что, начиная от поверхности (16) по направлению к внутренней части, уменьшается боковое расстояние между каналами (13).As can be seen in FIG. 6, a plurality of long channels (13) and short channels (19) can be formed in the grid (15). The long channels (13) may extend from the surface (16) of the mesh (15) to at least one point located in the mesh (15). The long channels (13) can be arranged in such a way that, starting from the surface (16) towards the inside, the lateral distance between the channels (13) decreases.

5.3. Типичный протокол 35.3. Typical Protocol 3

Смесь (5), содержащую полимер (3), биомолекулы-зонды (1) и водный раствор соли, печатают на поверхности (2), предпочтительно органической, планшета при нормальных условиях, при влажности, находящейся в диапазоне 40-80%, предпочтительно 50-70%. Смесь может содержать, например, 350 мМ фосфат натрия, рН 8 и 250-300 мМ фосфат калия, рН 8. Объемы, наносимые с помощью печати на каждое пятно (7), равны от 0,5 до 4 нл. Влажность в камере для печати приводит к тому, что пятна (7) остаются жидкими без образования кристалла (т.е. образование зародышей не происходит). Затем планшет помещают в контейнер, например в картонную коробку. Для переноса на планшет надевают крышки. Затем планшет с пятнами (7) помещают в сушильную печь или на нагревательную плитку, чтобы быстро вызвать образование зародышей, так что игольчатые кристаллы соли (8) простираются по меньшей мере от одного зародыша кристаллизации (9), находящегося в объеме смеси, по направлению к поверхности (10) смеси (5). Кроме того, предполагается образование более коротких кубических или палочкообразных кристаллов (14).A mixture (5) containing polymer (3), biomolecule probes (1) and an aqueous salt solution is printed on the surface (2), preferably organic, of the tablet under normal conditions, at a humidity in the range of 40-80%, preferably 50 -70%. The mixture may contain, for example, 350 mM sodium phosphate, pH 8 and 250-300 mM potassium phosphate, pH 8. The volumes printed on each spot (7) are between 0.5 and 4 nL. Humidity in the printing chamber causes the spots (7) to remain liquid without crystal formation (i.e. no nucleation occurs). The tablet is then placed in a container, such as a cardboard box. Covers are put on for transfer to the tablet. The spotted tablet (7) is then placed in a drying oven or hot plate to rapidly induce nucleation so that salt needles (8) extend from at least one nucleation (9) located in the volume of the mixture towards surfaces (10) of mixture (5). In addition, the formation of shorter cubic or rod-shaped crystals is expected (14).

Температура печи/нагревательной плитки должна быть на 20°С или более выше температуры печати. Температуры выше 100°С необязательны.The temperature of the oven/hotplate should be 20°C or more above the printing temperature. Temperatures above 100°C are optional.

После сушки смесь облучают для сшивки полимера (3), биомолекул-зондов (1) и органической поверхности (2).After drying, the mixture is irradiated to cross-link the polymer (3), probe biomolecules (1), and the organic surface (2).

Затем высушенную, сшитую смесь (5) вводят во взаимодействие с растворителем (12) для растворения кристаллов (8), (14), так что на местах, на которых находились кристаллы (8), (14), в сетке (15), включающей полимер (3) и биомолекулы-зонды (1), образуются длинные каналы (13) и короткие каналы (19). Затем растворитель (12) удаляют. Длинные каналы (13) могут простираться от поверхности (16) сетки (15) во внутреннюю часть сетки (15). Растворитель (12), в котором растворяются кристаллы соли (8), (14), выбирают таким образом, чтобы он был совместим с биомолекулами-зондами (1) и с полимером (3). Предпочтительно, если используют растворитель (12) на водной основе.Then the dried, cross-linked mixture (5) is introduced into interaction with the solvent (12) to dissolve the crystals (8), (14), so that at the places where the crystals (8), (14) were located, in the grid (15), including polymer (3) and probe biomolecules (1), long channels (13) and short channels (19) are formed. The solvent (12) is then removed. The long channels (13) may extend from the surface (16) of the mesh (15) into the interior of the mesh (15). The solvent (12), in which the salt crystals (8), (14) are dissolved, is chosen so that it is compatible with the probe biomolecules (1) and with the polymer (3). Preferably an aqueous solvent (12) is used.

5.4. Типичный протокол 45.4. Typical Protocol 4

Альтернативно, планшет с пятнами (7) на поверхности (2), предпочтительно являющейся органической, подготовленный, как описано в типичном протоколе 3, можно охладить для обеспечения образования зародышей, помещая его в холодную камеру с низкой влажностью (например, при температуре < 10°С, относительной влажности < 40%). Сушку можно провести путем снижения влажности или путем вакуумирования после начала образования зародышей. После образования зародышей игольчатые кристаллы соли (8) могут простираться по меньшей мере от одного зародыша кристаллизации (9), находящегося в объеме смеси (5), по направлению к поверхности (10) смеси (5). Планшет с пятнами (7) на органической поверхности (2) помещают в печь при 60°-70°С на 1 ч для полного высыхания пятна. Пятна (7) облучают УФ излучением с энергией 1,00 Дж при 254 нм в УФ сшивающем реагенте, т.е. Stratalinker 2400. Для этого планшет с пятнами (7) можно поместить в центр камеры, располагая его короткую сторону параллельно двери камеры. Затем крышку удаляют и начинает действовать сшивающий реагент. После окончания работы прибора массив извлекают и закрывают крышкой.Alternatively, a plate with spots (7) on a preferably organic surface (2) prepared as described in a typical protocol 3 can be cooled to allow nucleation by placing it in a cold chamber with low humidity (e.g. < 10°C). C, relative humidity < 40%). Drying can be carried out by reducing the humidity or by vacuuming after nucleation has begun. After the formation of nuclei, needle-shaped salt crystals (8) can extend from at least one crystallization nucleus (9) located in the volume of mixture (5) towards the surface (10) of mixture (5). The tablet with spots (7) on the organic surface (2) is placed in an oven at 60°-70°C for 1 hour to completely dry the spot. The spots (7) are irradiated with 1.00 J UV at 254 nm in a UV crosslinker, i. Stratalinker 2400. To do this, the patch plate (7) can be placed in the center of the chamber, with its short side parallel to the chamber door. The lid is then removed and the crosslinking agent begins to act. After the end of the operation of the device, the array is removed and closed with a lid.

Альтернативно, можно использовать другие сшивающие при воздействии УФ излучения реагенты при такой же длине волны (например, 240-270 нм) или боле значительных длинах волн, например, 360 нм.Alternatively, other UV crosslinkers at the same wavelength (eg 240-270 nm) or greater wavelengths, eg 360 nm, can be used.

Затем смесь (5) вводят во взаимодействие с растворителем (12) для растворения кристаллов (8), (14), так что на местах, на которых находились кристаллы (8), (14), в сетке (15), включающей полимер (3) и биомолекулы-зонды (1), образуются длинные каналы (13) и короткие каналы (19). Затем растворитель (12) удаляют. Длинные каналы (13) могут простираться от поверхности (16) сетки (15) во внутреннюю часть сетки (15). Растворитель (12), в котором растворяются кристаллы соли (8), (14), выбирают таким образом, чтобы он был совместим с биомолекулами-зондами (1) и с полимером (3). Предпочтительно, если используют растворитель (12) на водной основе.Then the mixture (5) is introduced into interaction with the solvent (12) to dissolve the crystals (8), (14), so that at the places where the crystals (8), (14) were located, in the grid (15), including the polymer ( 3) and probe biomolecules (1), long channels (13) and short channels (19) are formed. The solvent (12) is then removed. The long channels (13) may extend from the surface (16) of the mesh (15) into the interior of the mesh (15). The solvent (12), in which the salt crystals (8), (14) are dissolved, is chosen so that it is compatible with the probe biomolecules (1) and with the polymer (3). Preferably an aqueous solvent (12) is used.

6. ПРИМЕРЫ6. EXAMPLES

6.1. Фон6.1. Background

Полимерные сетки, полученные в основном как описано в настоящем изобретении, но содержащие буфер на основе фосфата натрия ("NaPi") при концентрации, равной 350 мМ, без второй соли, можно высушить и они подвергаются фазовому превращению, если во время сушки на нагревательной плитке влажность не поддерживается равной 60% или более. Это обусловлено тем, что при более низких влажностях кристаллизации может протекать неконтролируемым образом.Polymer networks prepared essentially as described in the present invention, but containing sodium phosphate buffer ("NaPi") at a concentration of 350 mM, without a second salt, can be dried and undergo a phase transformation if, during drying on a hot plate humidity is not maintained at 60% or more. This is due to the fact that at lower humidity crystallization can proceed in an uncontrolled manner.

Было бы желательно увеличить концентрацию фосфата натрия для исключения неконтролируемой кристаллизации. Однако концентрацию NaPi нельзя значительно увеличить, поскольку в этом случае кристаллы NaPi могут осадиться в принтере и заблокировать печатающую головку.It would be desirable to increase the concentration of sodium phosphate to avoid uncontrolled crystallization. However, the concentration of NaPi cannot be increased significantly, as NaPi crystals can then deposit in the printer and block the print head.

Различные соли (хлорид натрия, бромид натрия) использовали в тестовых экспериментах в комбинации с NaPi. Но ни одна из них не приводила к боле значительным сигналам, чем только NaPi. Обычно сигналы гибридизации от этих пятен были слабыми (данные не приведены).Various salts (sodium chloride, sodium bromide) were used in test experiments in combination with NaPi. But none of them resulted in more significant signals than NaPi alone. Typically, hybridization signals from these spots were weak (data not shown).

Другие попытки сведения к минимуму высыхания при нормальных степенях влажности включали тестирование забуференного фосфатом физиологического растворе, буфера на основе цитрата натрия или буфера на основе фосфата калия вместо NaPi привели к более слабым сигналам гибридизации в полимерных сетках.Other attempts to minimize drying at normal levels of humidity have included testing phosphate buffered saline, sodium citrate buffer, or potassium phosphate buffer instead of NaPi, resulting in weaker hybridization signals in polymer networks.

Однако, когда буфер на основе NaPi подкрепляли буфером на основе фосфата калия (как описано в разделе 6.2) наблюдалась стабилизация пятен жидкости без уменьшения сигнала, в особенности когда концентрация фосфата калия превышала 150 мМ.However, when the NaPi buffer was backed up with potassium phosphate buffer (as described in section 6.2), stabilization of the liquid spots was observed without signal reduction, especially when the potassium phosphate concentration exceeded 150 mM.

При проведении этих экспериментов неожиданно обнаружено следующее. При более высоких концентрациях фосфата калия (150 мМ и более) фоновый сигнал ("шум") уменьшался и при концентрациях, равных 200 мМ, почти полностью отсутствовал шум от реакции гибридизации (как описано в разделе 6.3). Причиной этого эффекта наиболее вероятно является то, что короткие каналы приводят к губкообразной полимерной матрице, через которую проходят длинные каналы от фосфата натрия. Тогда комбинация этих двух структур улучшает не только кинетику включения (гибридизацию), но и кинетику выключения (вымывание несвязанного или слабо связанного материала). Менее интенсивный фоновый сигнал уменьшает фоновый сигнал и поэтому улучшает ПОБ (предел обнаружения) в лбом проводимом тесте, выполняемом с использованием полимерных сеток, полученных с одновременным использованием фосфата натрия и фосфата калия.During these experiments, the following was unexpectedly discovered. At higher concentrations of potassium phosphate (150 mM or more), the background signal ("noise") decreased and at concentrations of 200 mM, there was almost no noise from the hybridization reaction (as described in section 6.3). The reason for this effect is most likely that the short channels lead to a spongy polymer matrix through which the long sodium phosphate channels pass. Then the combination of these two structures improves not only the kinetics of inclusion (hybridization), but also the kinetics of deactivation (washout of unbound or weakly bound material). A less intense background signal reduces the background signal and therefore improves the LOF (limit of detection) in any test performed using polymer meshes prepared with the simultaneous use of sodium phosphate and potassium phosphate.

6.2. Пример 1: Образование трехмерных полимерных сеток6.2. Example 1: Formation of 3D Polymer Networks

Исходный раствор полимера 10 мг/мл получают путем растворения 10 мг сшитого сополимера диметилакриламид - 5% метакрилоилоксибензофенона - 2,5% 4-винилбензолсульфоната натрия в 1,0 мл не содержащей ДНКазы воды. Это делают путем энергичного встряхивания и взбалтывания в течение примерно 5 мин, пока не растворится весь видимый полимер. Затем исходный раствор оборачивают фольгой для защиты от света и помещают в холодильник на ночь для обеспечения полного растворения полимера и уменьшения количества пены. Полимер содержит по меньшей мере две обладающие фотохимической реакционной способностью группы в одной молекуле.A 10 mg/mL polymer stock solution was prepared by dissolving 10 mg of the crosslinked copolymer dimethylacrylamide-5% methacryloyloxybenzophenone-2.5% sodium 4-vinylbenzenesulfonate in 1.0 ml of DNase-free water. This is done by vigorous shaking and agitation for about 5 minutes until all visible polymer is dissolved. The stock solution is then wrapped in foil to protect from light and placed in a refrigerator overnight to ensure complete dissolution of the polymer and reduce the amount of foam. The polymer contains at least two photochemically reactive groups in one molecule.

Различные смеси, содержащие 10 мг/мл полимера (PDMAA-5%МАБФ-2,5%SSNa), биомолекулы-зонды (включая олигонуклеотиды ДНК с флуоресцентным фрагментом Су3) и водный раствор соли с 350 мМ буфером на основе фосфата натрия и в некоторых случаях с переменным количеством фосфата калия путем печати наносили на органическую поверхность планшета при равной 65% влажности. Объемы по 1,6 нл путем печати наносили на каждое пятно с помощью принтера Scienion Sciflex. Затем планшет помещали в контейнер, картонную коробку. Затем на планшет для транспортировки, обладающий органической поверхностью помещали крышки. Затем планшет с пятнами на органической поверхности помещали в печь для сушки или на нагревательную плитку (70°С) для инициирования образования кристаллов соли. После сушки в течение 1 ч планшет облучали для сшивки полимера, биомолекул-зондов и органической поверхности.Various mixtures containing 10mg/mL polymer (PDMAA-5%MABP-2.5%SSNa), probe biomolecules (including DNA oligonucleotides with fluorescent Cy3 fragment), and aqueous saline with 350mM sodium phosphate buffer and in some cases with a variable amount of potassium phosphate by printing applied to the organic surface of the tablet at equal to 65% humidity. Volumes of 1.6 nL were printed onto each spot using a Scienion Sciflex printer. Then the tablet was placed in a container, a cardboard box. Lids were then placed on the shipping plate having an organic surface. Then the plate with spots on the organic surface was placed in a drying oven or hot plate (70°C) to initiate the formation of salt crystals. After drying for 1 hour, the plate was irradiated to crosslink the polymer, probe biomolecules, and the organic surface.

После печати планшет промывали буфером 10 мМ NaPi для удаления несвязанного материала и затем сушили и хранили. Планшет сканировали сканером Sensovation Fluorescence для визуальной оценки морфологии пятен. Полученные изображения приведены на фиг. 11А (после промывки) и на фиг. 11Б (после сушки).After printing, the plate was washed with 10 mM NaPi buffer to remove unbound material and then dried and stored. The plate was scanned with a Sensovation Fluorescence scanner to visually assess the morphology of the spots. The resulting images are shown in Fig. 11A (after washing) and in FIG. 11B (after drying).

Пятна в строках D и Е включают фосфат калия в переменных количествах (как показано на фиг. 11В), а пятна в оставшихся строках генерировали с помощью раствора соли, содержащего только буфер на основе фосфата натрия. Включение фосфата калия приводил к более однородным и округлым полимерным сеткам, чем для пятен, полученных с использованием только фосфата натрия (фиг. 11А - фиг. 11Б). Включение фосфата калия также всегда регулировало кристаллизацию, когда относительная влажность не увеличивалась, например, представляла собой примерно нормальную атмосферную влажность, составляющую примерно 40%.The spots in rows D and E include variable amounts of potassium phosphate (as shown in FIG. 11B) and the spots in the remaining rows were generated with a saline solution containing only sodium phosphate buffer. The incorporation of potassium phosphate resulted in more uniform and rounded polymer networks than for stains made using sodium phosphate alone (Fig. 11A - Fig. 11B). The inclusion of potassium phosphate also always controlled the crystallization when the relative humidity was not increased, eg about normal atmospheric humidity of about 40%.

6.3. Пример 2: Качество гибридизации полимерных сеток6.3. Example 2: Quality of hybridization of polymer networks

Массивы, описанные в примере 1, получали с использованием зондов для детектирования S. aureus или Е. coli.The arrays described in Example 1 were obtained using S. aureus or E. coli detection probes.

Пары праймеров для амплификации S. aureus и Е. coli использовали в реакциях ПЦР со 100 копиями геномной ДНК S. aureus и Е. coli соответственно в качестве шаблонов и продукты ПЦР гибридизировали с массивами, содержащими зонды S. aureus и Е. coli, соответственно. Результаты приведены на фиг. 12А-12Б. На фиг. 12А представлена гибридизация с массивом продукта ПЦР, амплифицированного из 100 копий ДНК S. aureus. На фиг. 12Б представлена гибридизация с массивом продукта ПЦР, амплифицированного из 100 копий ДНК Е. coli. Карта зонда для массивов, приведенных на фиг. 12А и фиг. 12Б, приведена на фиг. 12В. Это исследование показывает, что сигналы от полимерных сеток, полученных с использованием водного раствора соли, содержащего буфер на основе фосфата калия, а также буфер на основе фосфата сравнимы с сигналом от полимерных сеток, полученных с использованием водного раствора соли, содержащего только фосфат натрия.S. aureus and E. coli amplification primer pairs were used in PCR reactions with 100 copies of S. aureus and E. coli genomic DNA, respectively, as templates, and the PCR products were hybridized to arrays containing S. aureus and E. coli probes, respectively. The results are shown in FIG. 12A-12B. In FIG. 12A shows hybridization with an array of PCR product amplified from 100 copies of S. aureus DNA. In FIG. 12B shows hybridization with an array of PCR product amplified from 100 copies of E. coli DNA. The probe map for the arrays shown in FIG. 12A and FIG. 12B is shown in FIG. 12V. This study shows that the signals from polymer networks obtained using an aqueous salt solution containing a potassium phosphate buffer as well as a buffer based on phosphate are comparable to the signal from polymer networks obtained using an aqueous salt solution containing only sodium phosphate.

Неожиданно было установлено, что полимерные сетки, полученные с использованием водного раствора соли, содержащего фосфат калия, характеризуются уменьшенным фоновым "шумом" по сравнению с полимерными сетками, полученными с использованием водного раствора соли, содержащего только фосфат натрия, как показано на фиг. 13. См. фиг. 13 на котором приведены количественные данные для сигналов флуоресценции от гибридизации продукта ПЦР, амплифицированного с использованием таких же S. aureus- или Е. coli-специфических пар праймеров при отсутствии шаблона. Таким образом, любой сигнал гибридизации представляет собой фоновый "шум". Фоновый "шум" отсутствует для полимерных сеток, полученных в присутствии фосфата калия в более высоких концентрациях.Surprisingly, it has been found that polymer networks prepared using an aqueous salt solution containing potassium phosphate have reduced background "noise" compared to polymer networks prepared using an aqueous salt solution containing only sodium phosphate, as shown in FIG. 13. See FIG. 13 which shows quantitative data for fluorescence signals from hybridization of a PCR product amplified using the same S. aureus or E. coli specific primer pairs in the absence of a template. Thus, any hybridization signal is background "noise". Background "noise" is absent for polymer networks obtained in the presence of potassium phosphate at higher concentrations.

7. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ7. PREFERRED EMBODIMENTS

Примерами настоящего изобретения являются приведенные ниже предпочтительные варианты осуществления.The following preferred embodiments are examples of the present invention.

1. Способ получения трехмерной гидрогелевой сетки, включающий: (а) обработку смеси (необязательно находящейся на поверхности субстрата, при условиях, обеспечивающих образование кристаллов соли, включающих:1. A method for obtaining a three-dimensional hydrogel network, including: (a) processing a mixture (optionally located on the surface of a substrate, under conditions that ensure the formation of salt crystals, including:

(i) по меньшей мере два типа одновалентных ионов металлов, обладающих полной концентрацией, равной по меньшей мере 500 мМ,(i) at least two types of monovalent metal ions having a total concentration of at least 500 mM,

(ii) растворимые в воде полимерные цепи,(ii) water-soluble polymer chains,

(iii) фрагменты сшивающего реагента и(iii) crosslinker fragments and

(iv) необязательно молекулы-зонды и(iv) optionally probe molecules and

тем самым образование смеси, содержащей один или большее количество кристаллов соли;thereby forming a mixture containing one or more salt crystals;

(b) обработку смеси, содержащей один или большее количество кристаллов соли, при условиях, обеспечивающих сшивку, тем самым образование гидрогеля, содержащего один или большее количество кристаллов соли; и(b) treating the mixture containing the one or more salt crystals under crosslinking conditions, thereby forming a hydrogel containing the one or more salt crystals; and

(c) взаимодействие гидрогеля, содержащего один или большее количество кристаллов соли, с растворителем, в котором растворимы один или большее количество кристаллов соли, тем самым растворение кристаллов соли;(c) reacting a hydrogel containing one or more salt crystals with a solvent in which one or more salt crystals are soluble, thereby dissolving the salt crystals;

тем самым образование трехмерной гидрогелевой сетки.thereby forming a three-dimensional hydrogel network.

2. Способ, соответствующий варианту осуществления 1, в котором смесь содержит по меньшей мере два типа одновалентных ионов металлов, обладающих полной концентрацией, равной от 500 мМ до 1000 мМ.2. The method according to embodiment 1 wherein the mixture contains at least two types of monovalent metal ions having a total concentration of 500 mM to 1000 mM.

3. Способ, соответствующий варианту осуществления 2, в котором полная концентрация одновалентных ионов металлов в смеси равна от 550 мМ до 800 мМ.3. The method according to embodiment 2 wherein the total concentration of monovalent metal ions in the mixture is between 550 mM and 800 mM.

4. Способ, соответствующий варианту осуществления 3, в котором полная концентрация одновалентных ионов металлов в смеси равна от 600 мМ до 750 мМ.4. The method according to embodiment 3 wherein the total concentration of monovalent metal ions in the mixture is between 600 mM and 750 mM.

5. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-4, в котором смесь содержит два типа одновалентных ионов металлов.5. The method according to any one of embodiments 1-4, wherein the mixture contains two types of monovalent metal ions.

6. Способ, соответствующий варианту осуществления 5, в котором концентрация каждого одновалентного иона равна по меньшей мере 150 мМ или по меньшей мере 200 мМ.6. The method according to embodiment 5, wherein the concentration of each monovalent ion is at least 150 mM or at least 200 mM.

7. Способ, соответствующий варианту осуществления 5 или варианту осуществления 6, в котором одновалентные ионы металлов выбраны из группы, включающей ионы натрия, ионы калия и ионы лития.7. The method according to Embodiment 5 or Embodiment 6, wherein the monovalent metal ions are selected from the group consisting of sodium ions, potassium ions and lithium ions.

8. Способ, соответствующий варианту осуществления 5 или варианту осуществления 6, в котором одновалентными ионами металлов являются ионы натрия и ионы калия.8. The method according to Embodiment 5 or Embodiment 6, wherein the monovalent metal ions are sodium ions and potassium ions.

9. Способ, соответствующий варианту осуществления 8, в котором концентрация ионов натрия равна по меньшей мере 300 мМ.9. The method according to embodiment 8 wherein the sodium ion concentration is at least 300 mM.

10. Способ, соответствующий варианту осуществления 9, в котором концентрация ионов натрия равна от 300 мМ до 500 мМ.10. The method of Embodiment 9 wherein the sodium ion concentration is 300 mM to 500 mM.

11. Способ, соответствующий варианту осуществления 10, в котором концентрация ионов натрия равна от 300 мМ до 400 мМ.11. The method according to Embodiment 10 wherein the sodium ion concentration is 300 mM to 400 mM.

12. Способ, соответствующий варианту осуществления 11, в котором концентрация ионов натрия равна от 350 мМ.12. The method according to embodiment 11 wherein the sodium ion concentration is from 350 mM.

13. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 8-12, в котором концентрация ионов калия равна от 150 мМ до 500 мМ.13. The method according to any one of embodiments 8-12, wherein the concentration of potassium ions is 150 mM to 500 mM.

14. Способ, соответствующий варианту осуществления 13, в котором концентрация ионов калия равна от 175 мМ до 400 мМ.14. The method of Embodiment 13 wherein the potassium ion concentration is 175 mM to 400 mM.

15. Способ, соответствующий варианту осуществления 14, в котором концентрация ионов калия равна от 200 мМ до 350 мМ.15. The method according to Embodiment 14 wherein the potassium ion concentration is 200 mM to 350 mM.

16. Способ, соответствующий варианту осуществления 15, в котором концентрация ионов калия равна от 250 мМ до 350 мМ.16. The method of Embodiment 15 wherein the potassium ion concentration is 250 mM to 350 mM.

17. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-4, в котором смесь содержит три типа одновалентных ионов металлов.17. The method according to any one of embodiments 1-4, wherein the mixture contains three types of monovalent metal ions.

18. Способ, соответствующий варианту осуществления 17, в котором концентрация по меньшей мере двух одновалентных ионов равна по меньшей мере 150 мМ каждого или по меньшей мере 200 мМ каждого.18. The method of Embodiment 17 wherein the concentration of at least two monovalent ions is at least 150 mM each or at least 200 mM each.

19. Способ, соответствующий варианту осуществления 17 или варианту осуществления 18, в котором одновалентными ионами металлов являются ионы натрия, ионы калия и ионы лития.19. The method according to Embodiment 17 or Embodiment 18, wherein the monovalent metal ions are sodium ions, potassium ions, and lithium ions.

20. Способ, соответствующий варианту осуществления 19, в котором концентрация ионов натрия равна по меньшей мере 250 мМ.20. The method of Embodiment 19 wherein the sodium ion concentration is at least 250 mM.

21. Способ, соответствующий варианту осуществления 20, в котором концентрация ионов натрия равна от 250 мМ до 500 мМ.21. The method of Embodiment 20 wherein the sodium ion concentration is 250 mM to 500 mM.

22. Способ, соответствующий варианту осуществления 21, в котором концентрация ионов натрия равна от 300 мМ до 400 мМ.22. The method of Embodiment 21 wherein the sodium ion concentration is 300 mM to 400 mM.

23. Способ, соответствующий варианту осуществления 22, в котором концентрация ионов натрия равна 350 мМ.23. The method of Embodiment 22 wherein the sodium ion concentration is 350 mM.

24. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 19-23, в котором концентрация ионов калия равна от 150 мМ до 500 мМ.24. The method according to any one of embodiments 19-23, wherein the concentration of potassium ions is 150 mM to 500 mM.

25. Способ, соответствующий варианту осуществления 24, в котором концентрация ионов калия равна от 200 мМ до 400 мМ.25. The method of Embodiment 24 wherein the potassium ion concentration is 200 mM to 400 mM.

26. Способ, соответствующий варианту осуществления 25, в котором концентрация ионов калия равна от 250 мМ до 350 мМ.26. The method of Embodiment 25 wherein the potassium ion concentration is 250 mM to 350 mM.

27. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-26, который дополнительно включает, до стадии (а), образование смеси.27. A method according to any one of embodiments 1-26 which further comprises, up to step (a), forming a mixture.

28. Способ, соответствующий варианту осуществления 27, в котором образование смеси включает объединение водного раствора соли, содержащего одновалентные катионы металлов и один или большее количество растворов, содержащих растворимые в воде полимерные цепи, фрагменты сшивающего реагента и, если они содержатся, необязательные молекулы-зонды.28. The method of Embodiment 27 wherein the formation of the mixture comprises combining an aqueous salt solution containing monovalent metal cations and one or more solutions containing water-soluble polymer chains, crosslinker moieties and, if present, optional probe molecules. .

29. Способ, соответствующий варианту осуществления 28, в котором растворимые в воде полимерные цепи, фрагменты сшивающего реагента находятся в одном растворе.29. The method of Embodiment 28 wherein the water-soluble polymer chains, crosslinker moieties are in the same solution.

30. Способ, соответствующий варианту осуществления 29, в котором сшитые фрагменты ковалентно связаны с полимерными цепями.30. The method of Embodiment 29 wherein the crosslinked moieties are covalently linked to polymer chains.

31. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 29-30, в котором водный раствор соли обладает значением рН в диапазоне от 6 до 9.31. A method according to any one of embodiments 29-30, wherein the aqueous salt solution has a pH value in the range of 6 to 9.

32. Способ, соответствующий варианту осуществления 31, в котором водный раствор соли обладает значением рН в диапазоне от 7 до 8,5.32. The method of Embodiment 31 wherein the aqueous salt solution has a pH in the range of 7 to 8.5.

33. Способ, соответствующий варианту осуществления 32, в котором водный раствор соли обладает значением рН, равным 8.33. The method of Embodiment 32 wherein the aqueous salt solution has a pH value of 8.

34. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 29-33, в котором водный раствор соли включает раствор, полученный по методике, включающей растворение динатрийгидрофосфата, дигидрофосфата натрия, гидрофосфата калия, дигидрофосфата калия, сульфата натрия, сульфата калия или их комбинации в воде или водном растворе.34. The method according to any one of embodiments 29-33, wherein the aqueous salt solution comprises a solution prepared by a procedure comprising dissolving disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium sulfate, potassium sulfate, or a combination thereof in water or aqueous solution.

35. Способ, соответствующий варианту осуществления 34, в котором водный раствор соли получен по методике, включающей растворение динатрийгидрофосфата, дигидрофосфата натрия, гидрофосфата калия, дигидрофосфата калия или их комбинации в воде или водном растворе.35. The method according to embodiment 34 wherein the aqueous salt solution is prepared by a procedure comprising dissolving disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, or a combination thereof in water or an aqueous solution.

36. Способ, соответствующий варианту осуществления 35, в котором водный раствор соли получен по методике, включающей растворение динатрийгидрофосфата, дигидрофосфата натрия, гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия или их комбинации в воде.36. The method of Embodiment 35 wherein the aqueous salt solution is prepared by a procedure comprising dissolving disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate, or combinations thereof, in water.

37. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-36, в котором концентрация фосфатных ионов в смеси равна по меньшей мере 250 мМ.37. A method according to any one of embodiments 1-36 wherein the concentration of phosphate ions in the mixture is at least 250 mM.

38. Способ, соответствующий варианту осуществления 37, в котором концентрация фосфатных ионов в смеси равна от 250 мМ до 1000 мМ.38. The method according to embodiment 37 wherein the concentration of phosphate ions in the mixture is 250 mM to 1000 mM.

39. Способ, соответствующий варианту осуществления 38, в котором концентрация фосфатных ионов в смеси равна от 550 мМ до 800 мМ.39. The method according to embodiment 38 wherein the concentration of phosphate ions in the mixture is 550 mM to 800 mM.

40. Способ, соответствующий варианту осуществления 39, в котором концентрация фосфатных ионов в смеси равна от 600 мМ до 750 мМ.40. The method of Embodiment 39 wherein the concentration of phosphate ions in the mixture is 600 mM to 750 mM.

41. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-40, в котором условия, обеспечивающие образование кристалла соли, приводят к образованию одного или большего количества игольчатых кристаллов, так что после растворения кристаллов соли образуются один или большее количество длинных каналов.41. A method according to any one of embodiments 1-40, wherein the conditions to form the salt crystal result in the formation of one or more acicular crystals such that one or more long channels are formed after the salt crystals are dissolved.

42. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-41, в котором условия, обеспечивающие образование кристалла соли, приводят к образованию одного или большего количества компактных кристаллов, так что после растворения кристаллов соли образуются один или большее количество коротких каналов.42. A method according to any one of embodiments 1-41, wherein the conditions to form the salt crystal result in the formation of one or more compact crystals such that one or more short channels are formed after the salt crystals are dissolved.

43. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-42, в котором условия, обеспечивающие образование кристалла соли, включают дегидратацию смеси.43. The method according to any one of embodiments 1-42, wherein the conditions to form the salt crystal include dehydration of the mixture.

44. Способ, соответствующий варианту осуществления 43, который включает дегидратацию смеси путем нагревания смеси, вакуумирования смеси, снижения влажности атмосферы вокруг смеси или их комбинации.44. A method according to embodiment 43 which includes dehydrating the mixture by heating the mixture, evacuating the mixture, reducing the humidity of the atmosphere around the mixture, or a combination thereof.

45. Способ, соответствующий варианту осуществления 44, который включает дегидратацию смеси путем вакуумирования смеси.45. The method according to embodiment 44 which comprises dehydrating the mixture by evacuating the mixture.

46. Способ, соответствующий варианту осуществления 44, который включает дегидратацию смеси путем нагревания смеси.46. The method according to embodiment 44 which comprises dehydrating the mixture by heating the mixture.

47. Способ, соответствующий варианту осуществления 46, в котором нагревание смеси включает взаимодействие смеси с газом, температура которого выше температуры смеси.47. A method according to embodiment 46 wherein heating the mixture comprises contacting the mixture with a gas whose temperature is higher than the temperature of the mixture.

48. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-42, в котором условия, обеспечивающие образование кристалла соли, включает охлаждение смеси, пока смесь не станет пересыщена солью.48. A method according to any one of embodiments 1-42, wherein the conditions to form the salt crystal include cooling the mixture until the mixture is supersaturated with salt.

49. Способ, соответствующий варианту осуществления 48, который включает охлаждение смеси путем взаимодействие смеси с газом, температура которого ниже температуры смеси.49. The method according to embodiment 48 which comprises cooling the mixture by reacting the mixture with a gas whose temperature is lower than the temperature of the mixture.

50. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-49, в котором температуру смеси на стадии (а) поддерживают выше температуры точки росы атмосферы вокруг смеси.50. A method according to any one of embodiments 1-49, wherein the temperature of the mixture in step (a) is maintained above the dew point temperature of the atmosphere around the mixture.

51. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-50, в котором фрагменты сшивающего реагента активируют ультрафиолетовым (УФ) излучением и условия, обеспечивающие сшивку, включают обработку смеси ультрафиолетовым излучением.51. A method according to any one of embodiments 1-50, wherein the crosslinker moieties are activated with ultraviolet (UV) radiation and the crosslinking conditions include treating the mixture with ultraviolet radiation.

52. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-50, в котором фрагменты сшивающего реагента активируют излучением в видимой области спектра и условия, обеспечивающие сшивку, включают обработку смеси излучением в видимой области спектра.52. A method according to any one of embodiments 1-50, wherein the crosslinker moieties are activated with visible light and the crosslinking conditions include exposing the mixture to visible light.

53. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-50, в котором фрагменты сшивающего реагента активируют нагреванием и условия, обеспечивающие сшивку, включают нагревание смеси.53. A method according to any one of embodiments 1-50, wherein the crosslinker moieties are heat activated and the crosslinking conditions include heating the mixture.

54. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-53, в котором растворимые в воде полимерные цепи включают гомополимерные цепи.54. The method according to any one of embodiments 1-53, wherein the water-soluble polymer chains comprise homopolymer chains.

55. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-54, в котором растворимые в воде полимерные цепи включают сополимерные цепи.55. The method according to any one of embodiments 1-54, wherein the water-soluble polymer chains comprise copolymer chains.

56. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-54, в котором растворимые в воде полимерные цепи включают смесь гомополимерных и сополимерных цепей.56. The method according to any one of embodiments 1-54, wherein the water-soluble polymer chains comprise a mixture of homopolymer and copolymer chains.

57. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 54-56, в котором растворимые в воде полимерные цепи включают полимерные цепи, полимеризованные из одного или большего количества типов мономеров.57. The method according to any one of embodiments 54-56, wherein the water-soluble polymer chains comprise polymer chains polymerized from one or more types of monomers.

58. Способ, соответствующий варианту осуществления 57, в котором каждый тип мономера содержит полимеризующуюся группу, независимо выбранную из группы, включающей акрилатную группу, метакрилатную группу, этакрилатную группу, 2-фенилакрилтатную группу, акриламидную группу, метакриламидную группу, итаконатную группу и стирольную группу.58. The method according to Embodiment 57, wherein each type of monomer contains a polymerizable group independently selected from the group consisting of an acrylate group, a methacrylate group, an ethacrylate group, a 2-phenylacrylate group, an acrylamide group, a methacrylamide group, an itaconate group, and a styrene group.

59. Способ, соответствующий варианту осуществления 58, в котором по меньшей мере один тип мономера в растворимом в воде полимере содержит метакрилатную группу.59. The method of Embodiment 58 wherein at least one type of monomer in the water-soluble polymer contains a methacrylate group.

60. Способ, соответствующий варианту осуществления 59, в котором по меньшей мере один тип мономера, содержащий метакрилатную группу, представляет собой метакрилоилоксибензофенон (МАБФ).60. The method of Embodiment 59 wherein at least one type of monomer containing a methacrylate group is methacryloyloxybenzophenone (MABP).

61. Способ по любому из вариантов осуществления 57, в котором растворимый в воде полимер включает полимер, полученный сополимеризацией диметилакриламида (ДМАА), метакрилоилоксибензофенона (МАБФ) и 4-винилбензолсульфоната натрия (SSNa).61. The method of any one of embodiments 57, wherein the water-soluble polymer comprises a polymer obtained by copolymerization of dimethylacrylamide (DMAA), methacryloyloxybenzophenone (MABP) and sodium 4-vinylbenzenesulfonate (SSNa).

62. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-61, в котором растворимые в воде полимерные цепи являются цепями сополимера, содержащего фрагменты сшивающего реагента.62. The method according to any one of embodiments 1-61, wherein the water-soluble polymer chains are copolymer chains containing crosslinker moieties.

63. Способ, соответствующий варианту осуществления 62, в котором растворимые в воде полимерные цепи содержат по меньшей мере два фрагмента сшивающего реагента на молекулу полимера.63. The method of Embodiment 62 wherein the water-soluble polymer chains contain at least two crosslinker moieties per polymer molecule.

64. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-63, в котором фрагменты сшивающего реагента выбраны из группы, включающей бензофенон, тиоксантон, бензоиновый эфир, этилэозин, эозин Y, бенгальский розовый, камфорхинон, эритрозин, 4,4'-азобис(4-циклопентановую) кислоту, 2,2-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид и бензоилпероксид.64. The method according to any one of embodiments 1-63, wherein the crosslinker moieties are selected from the group consisting of benzophenone, thioxanthone, benzoin ester, ethyl eosin, eosin Y, rose bengal, camphorquinone, erythrosin, 4,4'-azobis(4 -cyclopentanoic) acid, 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride and benzoyl peroxide.

65. Способ, соответствующий варианту осуществления 64, в котором фрагменты сшивающего реагента представляют собой фрагменты бензофенона.65. The method of Embodiment 64 wherein the crosslinker moieties are benzophenone moieties.

66. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-65, в котором растворителем является вода или буфер на водной основе.66. The method according to any one of embodiments 1-65, wherein the solvent is water or an aqueous buffer.

67. Способ, соответствующий варианту осуществления 66, в котором растворителем является вода.67. The method of Embodiment 66 wherein the solvent is water.

68. Способ, соответствующий варианту осуществления 66, в котором растворителем является буфер на водной основе.68. The method of Embodiment 66 wherein the solvent is an aqueous buffer.

69. Способ, соответствующий варианту осуществления 68, в котором буфер на водной основе включает фосфат, метанол, этанол, пропанол или их смесь.69. The method of Embodiment 68 wherein the aqueous buffer comprises phosphate, methanol, ethanol, propanol, or a mixture thereof.

70. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-69, в котором смесь на стадии (а) дополнительно включает молекулы-зонды.70. A method according to any one of embodiments 1-69, wherein the mixture in step (a) further comprises probe molecules.

71. Способ, соответствующий варианту осуществления 70, в котором по меньшей мере некоторые, большинство или все молекулы-зонды включают нуклеиновую кислоту, производное нуклеиновой кислоты, пептид, полипептид, белок, углевод, липид, клетку, лиганд или их комбинацию.71. The method of embodiment 70, wherein at least some, most, or all of the probe molecules comprise a nucleic acid, nucleic acid derivative, peptide, polypeptide, protein, carbohydrate, lipid, cell, ligand, or combination thereof.

72. Способ, соответствующий варианту осуществления 71, в котором по меньшей мере некоторые из молекул-зондов включают нуклеиновую кислоту или производное нуклеиновой кислоты.72. The method of Embodiment 71, wherein at least some of the probe molecules comprise a nucleic acid or nucleic acid derivative.

73. Способ, соответствующий варианту осуществления 71, в котором по меньшей мере большинство молекул-зондов включают нуклеиновую кислоту или производное нуклеиновой кислоты.73. The method of Embodiment 71 wherein at least a majority of the probe molecules comprise a nucleic acid or nucleic acid derivative.

74. Способ, соответствующий варианту осуществления 71, в котором все молекулы-зонды включают нуклеиновую кислоту или производное нуклеиновой кислоты.74. The method of Embodiment 71 wherein all probe molecules comprise a nucleic acid or nucleic acid derivative.

75. Способ, соответствующий варианту осуществления 70, в котором по меньшей мере некоторые, большинство или все молекулы-зонды включает антитело, фрагмент антитела, антиген, эпитоп, фермент, субстрат фермента, ингибитор фермента, нуклеиновую кислоту или их комбинацию.75. The method of embodiment 70, wherein at least some, most, or all of the probe molecules comprise an antibody, an antibody fragment, an antigen, an epitope, an enzyme, an enzyme substrate, an enzyme inhibitor, a nucleic acid, or a combination thereof.

76. Способ, соответствующий варианту осуществления 75, в котором по меньшей мере некоторые из молекул-зондов включают нуклеиновую кислоту.76. The method of embodiment 75 wherein at least some of the probe molecules comprise a nucleic acid.

77. Способ, соответствующий варианту осуществления 75, в котором по меньшей мере большинство молекул-зондов включает нуклеиновую кислоту.77. A method according to embodiment 75 wherein at least a majority of the probe molecules comprise a nucleic acid.

78. Способ, соответствующий варианту осуществления 75, в котором все молекулы-зонды включают нуклеиновую кислоту.78. The method of embodiment 75 wherein all probe molecules comprise a nucleic acid.

79. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 76-78, в котором нуклеиновая кислота представляет собой олигонуклеотид.79. A method according to any one of embodiments 76-78, wherein the nucleic acid is an oligonucleotide.

80. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 12 до 30 нуклеотидов.80. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 12 to 30 nucleotides.

81. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 14 до 30 нуклеотидов.81. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 14 to 30 nucleotides.

82. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 14 до 25 нуклеотидов.82. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 14 to 25 nucleotides.

83. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 14 до 20 нуклеотидов.83. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 14 to 20 nucleotides.

84. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 30 нуклеотидов.84. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 30 nucleotides.

85. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 25 нуклеотидов.85. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 25 nucleotides.

86. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 20 нуклеотидов.86. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 20 nucleotides.

87. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 16 до 30 нуклеотидов.87. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 16 to 30 nucleotides.

88. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 16 до 25 нуклеотидов.88. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 16 to 25 nucleotides.

89. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 16 до 20 нуклеотидов.89. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 16 to 20 nucleotides.

90. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 40 нуклеотидов.90. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 40 nucleotides.

91. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 45 нуклеотидов.91. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 45 nucleotides.

92. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 50 нуклеотидов.92. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 50 nucleotides.

93. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 15 до 60 нуклеотидов.93. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 15 to 60 nucleotides.

94. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 55 нуклеотидов.94. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 55 nucleotides.

95. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 18 до 60 нуклеотидов.95. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 18 to 60 nucleotides.

96. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 50 нуклеотидов.96. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 50 nucleotides.

97. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 30 до 90 нуклеотидов.97. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 30 to 90 nucleotides.

98. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 100 нуклеотидов.98. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 100 nucleotides.

99. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 120 нуклеотидов.99. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 120 nucleotides.

100. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 40 нуклеотидов.100. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 40 nucleotides.

101. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 20 до 60 нуклеотидов.101. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 20 to 60 nucleotides.

102. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 40 до 80 нуклеотидов.102. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 40 to 80 nucleotides.

103. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 40 до 100 нуклеотидов.103. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 40 to 100 nucleotides.

104. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 40 до 60 нуклеотидов.104. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 40 to 60 nucleotides.

105. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 60 до 80 нуклеотидов.105. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 60 to 80 nucleotides.

106. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 80 до 100 нуклеотидов.106. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 80 to 100 nucleotides.

107. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 100 до 120 нуклеотидов.107. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 100 to 120 nucleotides.

108. Способ, соответствующий варианту осуществления 79, в котором олигонуклеотид включает от 12 до 150 нуклеотидов.108. The method of embodiment 79 wherein the oligonucleotide comprises 12 to 150 nucleotides.

109. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 1-108, дополнительно включающий до стадии (а) стадию нанесения смеси на поверхность субстрата.109. The method according to any one of embodiments 1-108, further comprising up to step (a) the step of applying the mixture to the surface of the substrate.

110. Способ, соответствующий варианту осуществления 109, в котором смесь наносят в объеме, равном от 100 пл до 1 нл.110. The method of embodiment 109 wherein the mixture is applied in a volume of 100 pl to 1 nl.

111. Способ, соответствующий варианту осуществления 109, в котором смесь наносят в объеме, равном от 100 пл до 1 нл.111. The method of embodiment 109 wherein the mixture is applied in a volume of 100 pl to 1 nl.

112. Способ, соответствующий варианту осуществления 109, в котором смесь наносят в объеме, равном от 200 пл до 1 нл.112. The method of embodiment 109 wherein the mixture is applied in a volume of 200 pl to 1 nl.

113. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 109-112, в котором стадия нанесения смеси на субстрат включает распыление смеси на поверхность субстрата.113. A method according to any one of embodiments 109-112 wherein the step of applying the mixture to the substrate comprises spraying the mixture onto the surface of the substrate.

114. Способ, соответствующий варианту осуществления 113, в котором смесь распыляют с помощью струйного принтера.114. The method of Embodiment 113 wherein the mixture is sprayed with an inkjet printer.

115. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 109-114, в котором субстрат включает органический полимер или неорганический материал, содержащий самоагрегированный монослой органических молекул на поверхности.115. A method according to any one of embodiments 109-114 wherein the substrate comprises an organic polymer or an inorganic material containing a self-aggregated monolayer of organic molecules on the surface.

116. Способ, соответствующий варианту осуществления 115, в котором субстрат включает органический полимер.116. The method of embodiment 115 wherein the substrate comprises an organic polymer.

117. Способ, соответствующий варианту осуществления 116, в котором органический полимер выбран из группы, включающей сополимеры циклоолефинов, полистирол, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат и полиметилметакрилат.117. The method of Embodiment 116 wherein the organic polymer is selected from the group consisting of cycloolefin copolymers, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and polymethyl methacrylate.

118. Способ, соответствующий варианту осуществления 117, в котором субстрат включает полиметилметакрилат, полистирол или сополимеры циклоолефинов.118. The method of embodiment 117 wherein the substrate comprises polymethyl methacrylate, polystyrene, or cycloolefin copolymers.

119. Способ, соответствующий варианту осуществления 115, в котором субстрат включает неорганический материал, содержащий алкилсилановый самоагрегированный монослой на поверхности.119. The method of embodiment 115 wherein the substrate comprises an inorganic material containing an alkylsilane self-aggregated monolayer on the surface.

120. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 109-119, в котором субстрат включает микропланшет.120. A method according to any one of embodiments 109-119 wherein the substrate comprises a microplate.

121. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 109-120, в котором полимер сшивают с поверхностью на стадии (b).121. A method according to any one of embodiments 109-120 wherein the polymer is crosslinked to the surface in step (b).

122. Способ, соответствующий варианту осуществления 121, получают набухающий в воде полимер, который сшивают с поверхностью.122. The method of Embodiment 121 produces a water-swellable polymer that is cross-linked to a surface.

123. Способ, соответствующий варианту осуществления 122, в котором набухающий в воде полимер может абсорбировать массу деионизованной дистиллированной воды, до 50 раз превышающую его массу.123. The method of Embodiment 122 wherein the water-swellable polymer can absorb up to 50 times its weight of deionized distilled water.

124. Способ, соответствующий варианту осуществления 122 или варианту осуществления 123, в котором набухающий в воде полимер может абсорбировать объем деионизованной дистиллированной воды, в 5-50 раз превышающий его объем.124. The method of Embodiment 122 or Embodiment 123 wherein the water-swellable polymer can absorb 5 to 50 times its volume of deionized distilled water.

125. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 122-124, в котором набухающий в воде полимер может абсорбировать массу физиологического раствора, до 30 раз превышающую его массу.125. The method of any one of embodiments 122-124 wherein the water-swellable polymer can absorb up to 30 times its weight of saline.

126. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 122-125, в котором набухающий в воде полимер может абсорбировать объем физиологического раствора, в 4-30 раз превышающий его объем.126. The method of any one of embodiments 122-125, wherein the water-swellable polymer can absorb 4-30 times its volume of saline.

127. Способ получения массива, включающий образование множества трехмерных гидрогелевых сеток способом, соответствующим любому из вариантов осуществления 1-126, на отдельных пятнах на поверхности одного и того же субстрата.127. A method of obtaining an array, including the formation of a plurality of three-dimensional hydrogel networks in a manner corresponding to any of embodiments 1-126, on separate spots on the surface of the same substrate.

128. Способ, соответствующий варианту осуществления 127, в котором трехмерные гидрогелевые сетки образуются одновременно.128. The method according to embodiment 127 wherein the three-dimensional hydrogel networks are formed simultaneously.

129. Способ, соответствующий варианту осуществления 127, в котором трехмерные гидрогелевые сетки образуются последовательно.129. The method according to embodiment 127, wherein three-dimensional hydrogel networks are formed sequentially.

130. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 127-129, дополнительно включающий сшивку множества трехмерных гидрогелевых сеток с поверхностью субстрата.130. A method according to any one of embodiments 127-129, further comprising stitching a plurality of 3D hydrogel networks to the surface of a substrate.

131. Способ получения массива, включающий размещение множества трехмерных гидрогелевых сеток, полученных или получаемых способом, соответствующим любому из вариантов осуществления 1-126, на отдельных пятнах на поверхности одного и того же субстрата.131. A method of obtaining an array, including placing a plurality of three-dimensional hydrogel networks obtained or obtained by a method corresponding to any of embodiments 1-126, on separate spots on the surface of the same substrate.

132. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 127-131, дополнительно включающий сшивку трехмерных гидрогелевых сеток с поверхностью.132. A method according to any one of embodiments 127-131, further comprising stitching three-dimensional hydrogel networks to a surface.

133. Способ получения массива, включающий размещение множества трехмерных гидрогелевых сеток, полученных или получаемых способом, соответствующий любому из вариантов осуществления 109-126, на отдельных пятнах на поверхности одного и того же субстрата.133. A method of obtaining an array, including placing a plurality of three-dimensional hydrogel networks obtained or obtained by the method corresponding to any of embodiments 109-126, on separate spots on the surface of the same substrate.

134. Способ, соответствующий варианту осуществления 133, в котором размещение включает нанесение смесей, из которых образуются трехмерные гидрогелевые сетки, на отдельные пятна.134. The method of Embodiment 133 wherein the placement comprises applying mixtures that form three-dimensional hydrogel networks to individual spots.

135. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 127-134, в котором пятна расположены в столбцах и/или строках.135. A method according to any one of embodiments 127-134 wherein the spots are arranged in columns and/or rows.

136. Трехмерная гидрогелевая сетка, полученная или получаемая способом, соответствующим любому из вариантов осуществления 1-126.136. Three-dimensional hydrogel network obtained or obtained by the method corresponding to any of embodiments 1-126.

137. Массив, включающий множество трехмерных гидрогелевых сеток, соответствующих любому из вариантов осуществления, 136 на субстрате.137. An array including a plurality of 3D hydrogel networks according to any of the embodiments 136 on a substrate.

138. Массив, полученный или получаемый способом, соответствующим любому из вариантов осуществления 127-135.138. An array obtained or obtained by a method corresponding to any of embodiments 127-135.

139. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 8 трехмерных гидрогелевых сеток.139. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 8 3D hydrogel meshes.

140. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 16 трехмерных гидрогелевых сеток.140. An array corresponding to embodiment 137 or embodiment 138, which includes at least 16 3D hydrogel meshes.

141. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 24 трехмерные гидрогелевые сетки.141. An array corresponding to embodiment 137 or embodiment 138, which includes at least 24 3D hydrogel meshes.

142. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 48 трехмерных гидрогелевых сеток.142. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 48 3D hydrogel meshes.

143. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 96 трехмерных гидрогелевых сеток.143. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 96 3D hydrogel meshes.

144. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 128 трехмерных гидрогелевых сеток.144. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 128 3D hydrogel meshes.

145. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 256 трехмерных гидрогелевых сеток.145. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 256 3D hydrogel meshes.

146. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 512 трехмерных гидрогелевых сеток.146. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes at least 512 3D hydrogel meshes.

147. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает по меньшей мере 1024 трехмерные гидрогелевые сетки.147. An array corresponding to embodiment 137 or embodiment 138, which includes at least 1024 3D hydrogel meshes.

148. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает от 24 до 8192 трехмерных гидрогелевых сеток.148. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 24 to 8192 3D hydrogel meshes.

149. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает от 24 до 4096 трехмерных гидрогелевых сеток.149. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 24 to 4096 3D hydrogel meshes.

150. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает от 24 до 2048 трехмерных гидрогелевых сеток.150. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 24 to 2048 3D hydrogel meshes.

151. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает от 24 до 1024 трехмерных гидрогелевых сеток.151. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 24 to 1024 3D hydrogel meshes.

152. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает от 24 трехмерных гидрогелевых сеток.152. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes from 24 3D hydrogel meshes.

153. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 48 трехмерных гидрогелевых сеток.153. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 48 3D hydrogel meshes.

154. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 96 трехмерных гидрогелевых сеток.154. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 96 3D hydrogel meshes.

155. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 128 трехмерных гидрогелевых сеток.155. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 128 3D hydrogel meshes.

156. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 256 трехмерных гидрогелевых сеток.156. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 256 3D hydrogel meshes.

157. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 512 трехмерных гидрогелевых сеток.157. An array corresponding to Embodiment 137 or Embodiment 138, which includes 512 3D hydrogel meshes.

158. Массив, соответствующий варианту осуществления 137 или варианту осуществления 138, который включает 1024 трехмерные гидрогелевые сетки.158. An array corresponding to embodiment 137 or embodiment 138, which includes 1024 3D hydrogel meshes.

159. Массив, соответствующий любому из вариантов осуществления 137-158, в котором трехмерные гидрогелевые сетки включают молекулы-зонды и две или большее количество трехмерных гидрогелевых сеток включают одинаковые типы молекул-зондов.159. An array according to any one of embodiments 137-158, wherein the 3D hydrogel networks include probe molecules and two or more 3D hydrogel networks include the same types of probe molecules.

160. Массив, соответствующий любому из вариантов осуществления 137-159, в котором трехмерные гидрогелевые сетки включают молекулы-зонды и две или большее количество трехмерных гидрогелевых сеток включают одинаковые типы молекул-зондов.160. An array according to any one of embodiments 137-159, wherein the 3D hydrogel networks include probe molecules and two or more 3D hydrogel networks include the same types of probe molecules.

161. Массив, соответствующий любому из вариантов осуществления 137-158, в котором трехмерные гидрогелевые сетки включают молекулы-зонды и каждая из трехмерных гидрогелевых сеток включает одинаковые типы молекул-зондов.161. An array according to any one of embodiments 137-158, wherein the 3D hydrogel networks include probe molecules and each of the 3D hydrogel networks includes the same types of probe molecules.

162. Массив, соответствующий любому из вариантов осуществления 137-161, в котором множество трехмерных гидрогелевых сеток включает одну или большее количество трехмерных гидрогелевых сеток, включающих меченые контрольные молекулы-зонды.162. An array according to any one of embodiments 137-161, wherein the plurality of 3D hydrogel networks includes one or more 3D hydrogel networks comprising labeled control probe molecules.

163. Массив, соответствующий варианту 162, в котором меченые контрольные молекулы-зонды являются флуоресцентно мечеными.163. Array corresponding to option 162, in which the labeled control probe molecules are fluorescently labeled.

164. Массив, соответствующий любому из вариантов осуществления 137-163, в котором субстрат включает микропланшет и каждая лунка микропланшета содержит не более одной трехмерной гидрогелевой сетки.164. An array according to any one of embodiments 137-163, wherein the substrate comprises a microplate and each well of the microplate contains no more than one 3D hydrogel mesh.

165. Способ определения того, содержится ли анализируемое вещество в образце, включающий:165. A method for determining whether an analyte is contained in a sample, including:

(a) взаимодействие трехмерной гидрогелевой сетки, соответствующего варианту осуществления 136 или массива, соответствующего любому из вариантов осуществления - 164, включающего молекулы-зонды, которые способны связываться с анализируемым веществом в образце; и(a) interaction of a three-dimensional hydrogel network corresponding to the embodiment 136 or an array corresponding to any of the embodiments - 164, including probe molecules that are capable of binding to the analyte in the sample; and

(b) детектирование связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами в трехмерной гидрогелевой сетке или массиве, тем самым определение того, содержится ли анализируемое вещество в образце.(b) detecting the binding of the analyte to the probe molecules in the three-dimensional hydrogel network or array, thereby determining whether the analyte is contained in the sample.

166. Способ, соответствующий варианту осуществления 165, который дополнительно включает промывку сетки или массива, включающего молекулы-зонды, между стадиями (а) и (b).166. The method of embodiment 165, which further comprises washing the grid or array comprising probe molecules between steps (a) and (b).

167. Способ, соответствующий варианту осуществления 165 или варианту осуществления 166, который дополнительно включает взаимодействие сетки или массива, включающего молекулы-зонды, с блокирующим реагентом до стадии (а).167. The method of Embodiment 165 or Embodiment 166, which further comprises reacting a mesh or array including probe molecules with a blocking reagent prior to step (a).

168. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 165-167, дополнительно включающий определение количества анализируемого вещества, связанного с трехмерной гидрогелевой сеткой или массивом, включающим молекулы-зонды.168. The method according to any of embodiments 165-167, further comprising determining the amount of analyte associated with a three-dimensional hydrogel network or array comprising probe molecules.

169. Способ определения того, содержится ли анализируемое вещество в каждом образце множества образцов, включающий:169. A method for determining whether an analyte is contained in each sample of a plurality of samples, including:

(a) взаимодействие массива, соответствующего любому из вариантов осуществления 137-167, включающего молекулы-зонды, которые способны связываться с анализируемым веществом в образцах; и(a) interacting with an array corresponding to any of embodiments 137-167, including probe molecules that are capable of binding to the analyte in the samples; and

(b) детектирование связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами в массиве, тем самым определение того, содержится ли анализируемое вещество в каждом образце множества образцов.(b) detecting the binding of the analyte to the probe molecules in the array, thereby determining whether the analyte is contained in each sample of the plurality of samples.

170. Способ определения того, содержится ли анализируемое вещество в каждом образце множества образцов, включающий:170. A method for determining whether an analyte is contained in each sample of a plurality of samples, including:

(a) взаимодействие массива, соответствующего любому из вариантов осуществления 137-164, включающего молекулы-зонды, которые способны связываться с анализируемым веществом в образцах и включающего контрольные молекулы-зонды, в котором массив использовали и промывали до стадии (а); и(a) reacting an array according to any one of embodiments 137-164 comprising probe molecules that are capable of binding to the analyte in the samples and comprising control probe molecules, in which the array was used and washed to step (a); and

(b) детектирование связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами в массиве, тем самым определение того, содержится ли анализируемое вещество в каждом образце множества образцов.(b) detecting the binding of the analyte to the probe molecules in the array, thereby determining whether the analyte is contained in each sample of the plurality of samples.

171. Способ определения того, содержится ли в образце больше одного типа анализируемого вещества, включающий:171. A method for determining whether a sample contains more than one type of analyte, including:

(а) взаимодействие массива, соответствующего любому из вариантов осуществления 137-164, содержащих разные типы молекул-зондов, которые способны связываться с разными типами анализируемых веществ в образце; и(a) interacting with an array corresponding to any of embodiments 137-164 containing different types of probe molecules that are capable of binding to different types of analytes in the sample; and

(b) детектирование связывания анализируемых веществ с молекулами-зондами в массиве, тем самым определение того, содержится ли в образце больше одного типа анализируемого вещества.(b) detecting binding of analytes to probe molecules in the array, thereby determining if the sample contains more than one type of analyte.

172. Способ определения того, содержится ли в образце больше одного типа анализируемого вещества, включающий:172. A method for determining whether a sample contains more than one type of analyte, including:

(a) взаимодействие массива, соответствующего любому из вариантов осуществления 137-164, включающего разные типы молекул-зондов, которые способны связываться с разными типами анализируемых веществ в образце и включающего контрольные молекулы-зонды, в котором массив использовали и промывали до стадии (а); и(a) interaction of an array according to any one of embodiments 137-164, comprising different types of probe molecules that are capable of binding to different types of analytes in the sample and including control probe molecules, in which the array was used and washed up to step (a) ; and

(b) детектирование связывания анализируемых веществ с молекулами-зондами в массиве, тем самым определение того, содержится ли в образце больше одного типа анализируемого вещества.(b) detecting binding of analytes to probe molecules in the array, thereby determining if the sample contains more than one type of analyte.

173. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 169-172, в котором:173. A method according to any one of embodiments 169-172, wherein:

(a) субстрат массива включает микропланшет;(a) the array substrate includes a microplate;

(b) каждая лунка микропланшета содержит не более одной трехмерной гидрогелевой сетки; и(b) each well of the microplate contains no more than one three-dimensional hydrogel mesh; and

(c) взаимодействие массива с образцами включает взаимодействие каждой лунки не более, чем с одним образцом.(c) the interaction of the array with the samples includes the interaction of each well with no more than one sample.

174. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 169-173, который дополнительно включает промывку массива, включающего молекулы-зонды, между стадиями (а) и (b).174. The method of any one of embodiments 169-173, which further comprises washing the array comprising probe molecules between steps (a) and (b).

175. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 169-174, который дополнительно включает взаимодействие массива, включающего молекулы-зонды, с блокирующим реагентом до стадии (а).175. The method of any one of embodiments 169-174, which further comprises reacting an array comprising probe molecules with a blocking reagent prior to step (a).

176. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 169-175, дополнительно включающий определение количества анализируемого вещества или анализируемых веществ, связанных с массивом.176. A method according to any one of embodiments 169-175, further comprising determining the amount of analyte or analytes associated with the array.

177. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 165-176, дополнительно включающий повторное использование массива.177. A method according to any of embodiments 165-176, further comprising reusing the array.

178. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 5 раз.178. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 5 times.

179. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 10 раз.179. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 10 times.

180. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 20 раз.180. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 20 times.

181. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 30 раз.181. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 30 times.

182. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 40 раз.182. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 40 times.

183. Способ, соответствующий варианту осуществления 177, в котором массив повторно используют не менее 50 раз.183. The method of embodiment 177 wherein the array is reused at least 50 times.

184. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 5 до 20 раз.184. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 5 to 20 times.

185. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 5 до 30 раз.185. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 5 to 30 times.

186. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 10 до 50 раз.186. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 10 to 50 times.

187. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 10 до 20 раз.187. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 10 to 20 times.

188. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 10 до 30 раз.188. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 10 to 30 times.

189. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 20 до 40 раз.189. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 20 to 40 times.

190. Способ, соответствующий варианту осуществления 178, который включает повторное использование массива от 40 до 50 раз.190. The method of embodiment 178 which includes reusing the array 40 to 50 times.

191. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 177-190, который включает промывку массива между повторными использованиями.191. A method according to any one of embodiments 177-190 which includes flushing the array between reuses.

192. Способ, соответствующий варианту осуществления 191, в котором массив промывают при условиях, обеспечивающих денатурацию.192. The method of Embodiment 191 wherein the array is washed under denaturing conditions.

193. Способ, соответствующий варианту осуществления 192, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают нагревание массива.193. The method of Embodiment 192, wherein the denaturing conditions include heating the array.

194. Способ, соответствующий варианту осуществления 192, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают обработку массива солью в низких концентрациях.194. The method of embodiment 192 wherein the conditions for denaturation include treating the array with low concentrations of salt.

195. Способ, соответствующий варианту осуществления 192, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают нагревание массива и обработку массива солью в низких концентрациях.195. A method according to embodiment 192 wherein the conditions for denaturing include heating the array and treating the array with low salt concentrations.

196. Способ, соответствующий варианту осуществления 192, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, исключают перед повторным использованием.196. The method of embodiment 192 wherein the conditions for denaturation are eliminated before reuse.

197. Способ, соответствующий варианту осуществления 196, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают нагревание массива и в котором температуру снижают перед повторным использованием.197. The method of Embodiment 196, wherein the denaturing conditions include heating the array, and wherein the temperature is reduced prior to reuse.

198. Способ, соответствующий варианту осуществления 196, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают обработку массива солью в низких концентрациях и в котором концентрацию соли повышают перед повторным использованием.198. The method of Embodiment 196, wherein the denaturing conditions include treating the array with low salt concentrations, and wherein the salt concentration is increased prior to reuse.

199. Способ, соответствующий варианту осуществления 196, в котором условия, обеспечивающие денатурацию, включают нагревание массива и обработку массива солью в низких концентрациях и в котором температуру снижают и концентрацию соли повышают перед повторным использованием.199. The method of Embodiment 196, wherein the denaturing conditions include heating the array and treating the array with low salt concentrations, and wherein the temperature is reduced and the salt concentration is increased prior to reuse.

200. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 177-199, в котором массив включает по меньшей мере одну трехмерную гидрогелевую сетку, включающую флуоресцентно меченый олигонуклеотид, для контроля возможности повторного использования.200. The method of any one of embodiments 177-199 wherein the array includes at least one 3D hydrogel mesh comprising a fluorescently labeled oligonucleotide to control reusability.

201. Способ, соответствующий варианту осуществления 200, который включает определение интенсивности сигнала флуоресценции.201. The method of embodiment 200 which includes determining the intensity of a fluorescence signal.

202. Способ, соответствующий варианту осуществления 201, в котором интенсивность сигнала флуоресценции для контроля возможности повторного использования после 10 использований составляет не менее 70% от исходного значения.202. The method of Embodiment 201 wherein the intensity of the fluorescence signal for reuse control after 10 uses is at least 70% of the original value.

203. Способ, соответствующий варианту осуществления 202, в котором интенсивность сигнала флуоресценции для контроля возможности повторного использования после 20 использований составляет не менее 50% от исходного значения.203. The method of Embodiment 202 wherein the intensity of the fluorescence signal for reuse control after 20 uses is at least 50% of the original value.

204. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 200-203, в котором массив больше повторно не используют после того, как интенсивность сигнала флуоресценции зонда для контроля возможности повторного использования станет составлять менее 50% от исходного значения.204. The method of any one of embodiments 200-203, wherein the array is no longer reused after the fluorescence signal intensity of the reusability control probe is less than 50% of the original value.

205. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 165-204, в котором анализируемым веществом является нуклеиновая кислота.205. A method according to any of embodiments 165-204, wherein the analyte is a nucleic acid.

206. Способ, соответствующий варианту осуществления 205, в котором нуклеиновая кислота представляет собой ампликон полимеразной цепной реакции (ПЦР).206. The method of embodiment 205 wherein the nucleic acid is a polymerase chain reaction (PCR) amplicon.

207. Способ, соответствующий варианту осуществления 205, в котором ампликон ПЦР амплифицирован из биологического образца или образца окружающей среды.207. The method of embodiment 205 wherein the PCR amplicon is amplified from a biological or environmental sample.

208. Способ, соответствующий варианту осуществления 207, в котором ампликон ПЦР амплифицирован из биологического образца208. The method of embodiment 207 wherein the PCR amplicon is amplified from a biological sample

209. Способ, соответствующий варианту осуществления 207, в котором ампликон ПЦР амплифицирован из образца окружающей среды.209. The method of embodiment 207 wherein the PCR amplicon is amplified from an environmental sample.

210. Способ, соответствующий варианту осуществления 208, в котором биологическим образцом является кровь, сыворотка, плазма, ткань, клетки, слюна, мокрота, моча, спинномозговая жидкость, плевральная жидкость, молоко, слезы, кал, пот, сперма, цельные клетки, компонент клетки, клеточный мазок или их экстракт или производное.210. The method of embodiment 208 wherein the biological sample is blood, serum, plasma, tissue, cells, saliva, sputum, urine, cerebrospinal fluid, pleural fluid, milk, tears, feces, sweat, semen, whole cells, component cells, cell smear, or an extract or derivative thereof.

211. Способ, соответствующий варианту осуществления 210, в котором биологическим образцом является кровь, сыворотка или плазма млекопитающего или их экстракт.211. The method of embodiment 210 wherein the biological sample is mammalian blood, serum, or plasma, or an extract thereof.

212. Способ, соответствующий варианту осуществления 211, в котором биологическим образцом является кровь, сыворотка или плазма человека или крупного рогатого скота или их экстракт.212. The method of embodiment 211 wherein the biological sample is human or bovine blood, serum, or plasma, or an extract thereof.

213. Способ, соответствующий варианту осуществления 210, в котором биологическим образцом является молоко или его экстракт.213. The method of embodiment 210 wherein the biological sample is milk or an extract thereof.

214. Способ, соответствующий варианту осуществления 213, в котором биологическим образцом является коровье молоко или его экстракт.214. The method of embodiment 213 wherein the biological sample is cow's milk or an extract thereof.

215. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 205-214, в котором нуклеиновая кислота является меченой.215. A method according to any of embodiments 205-214 wherein the nucleic acid is labeled.

216. Способ, соответствующий варианту осуществления 215, в котором нуклеиновая кислота является флуоресцентно меченой.216. The method of embodiment 215 wherein the nucleic acid is fluorescently labeled.

Хотя проиллюстрированы и описаны различные конкретные варианты осуществления, следует понимать, что без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения в него можно внести различные изменения.While various specific embodiments have been illustrated and described, it should be understood that various changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention.

8. УКАЗАНИЕ О ССЫЛКАХ8. NOTICE OF LINKS

Все публикации, патенты, заявки на патенты и другие документы, указанные в описании, во всей их полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки для всех объектов в такой степени, как если бы каждая отдельная публикация, патент, заявка на патент и другой документ были по отдельности указаны, как включенные в настоящее изобретение в качестве ссылки для всех объектов. В случае, если имеются расхождения между положениями одной или большей количества ссылок, включенных в настоящее изобретение, и настоящим изобретением, действуют положения настоящего изобретения.All publications, patents, patent applications, and other documents referred to in the specification are hereby incorporated by reference in their entirety by reference to the entire subject matter, to the same extent as if each individual publication, patent, patent application, and other document were individually listed as included in the present invention as a reference for all objects. In the event that there is a discrepancy between the provisions of one or more of the references included in the present invention and the present invention, the provisions of the present invention shall apply.

Claims (32)

1. Способ получения трехмерной гидрогелевой сетки, имеющей один или большее количество транспортных каналов, включающий:1. A method for obtaining a three-dimensional hydrogel network having one or more transport channels, including: (a) обработку смеси, включающей:(a) processing a mixture comprising: (i) по меньшей мере два типа одновалентных ионов щелочных металлов, обладающих полной концентрацией, равной по меньшей мере 500 мМ,(i) at least two types of monovalent alkali metal ions having a total concentration of at least 500 mM, (ii) растворимые в воде полимерные цепи,(ii) water-soluble polymer chains, (iii) фрагменты сшивающего реагента, и(iii) crosslinker fragments, and (iv) необязательно молекулы-зонды,(iv) optionally probe molecules, при условиях, обеспечивающих образование кристаллов соли, необязательно, в котором смесь находится на поверхности субстрата, и необязательно в котором условия, обеспечивающие образование кристаллов соли, содержат дегидратацию смеси или охлаждение смеси, пока относительное содержание соли в смеси не увеличивается до превышающего предел растворимости, тем самым образование смеси, содержащей один или большее количество кристаллов соли;under conditions allowing the formation of salt crystals, optionally in which the mixture is on the surface of the substrate, and optionally in which the conditions providing formation of salt crystals include dehydration of the mixture or cooling of the mixture until the relative salt content in the mixture increases to exceed the solubility limit, thus thereby forming a mixture containing one or more salt crystals; (b) сшивание полимерных цепей в смеси, содержащей один или большее количество кристаллов соли, тем самым образование гидрогеля, содержащего один или большее количество кристаллов соли; и(b) crosslinking polymer chains in a mixture containing one or more salt crystals, thereby forming a hydrogel containing one or more salt crystals; and (c) взаимодействие гидрогеля, содержащего один или большее количество кристаллов соли, с растворителем, в котором растворимы один или большее количество кристаллов соли, тем самым растворение кристаллов соли;(c) reacting a hydrogel containing one or more salt crystals with a solvent in which one or more salt crystals are soluble, thereby dissolving the salt crystals; тем самым образование трехмерной гидрогелевой сетки, которая содержит один или большее количество транспортных каналов.thereby forming a three-dimensional hydrogel network that contains one or more transport channels. 2. Способ по п. 1, в котором смесь содержит по меньшей мере два типа одновалентных ионов щелочных металлов, обладающих полной концентрацией, равной от 500 мМ до 1000 мМ.2. The method of claim 1, wherein the mixture contains at least two types of monovalent alkali metal ions having a total concentration of 500 mM to 1000 mM. 3. Способ по п. 2, в котором смесь включает ионы натрия в концентрации, равной 200 мМ или более, и ионы калия в концентрации, равной 150 мМ или более, необязательно в котором:3. The method of claim 2, wherein the mixture comprises sodium ions at a concentration of 200 mM or more and potassium ions at a concentration of 150 mM or more, optionally wherein: (а) концентрация ионов натрия находится в диапазоне от 300 мМ до 400 мМ; и(a) the concentration of sodium ions is in the range from 300 mm to 400 mm; and (b) концентрация ионов калия находится в диапазоне от 200 мМ до 350 мМ.(b) the concentration of potassium ions is in the range from 200 mm to 350 mm. 4. Способ по любому из пп. 1-3, который дополнительно включает, до стадии (а), образование смеси, необязательно путем объединения водного раствора соли, содержащего одновалентные катионы щелочных металлов, и одного или большего количества растворов, содержащих растворимые в воде полимерные цепи, фрагменты сшивающего реагента и, если они содержатся, необязательные молекулы-зонды.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3 which further comprises, up to step (a), forming a mixture, optionally by combining an aqueous salt solution containing monovalent alkali metal cations and one or more solutions containing water-soluble polymer chains, crosslinker moieties and, if they are contained, optional probe molecules. 5. Способ по п. 4, в котором водный раствор соли обладает значением рН в диапазоне от 6 до 9.5. The method of claim 4, wherein the aqueous salt solution has a pH value in the range of 6 to 9. 6. Способ по п. 4 или 5, в котором водный раствор соли получен по методике, включающей растворение динатрийгидрофосфата, дигидрофосфата натрия, гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия или их комбинации в воде.6. The method according to claim 4 or 5, wherein the aqueous salt solution is prepared by a procedure comprising dissolving disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate, or combinations thereof, in water. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором растворимые в воде полимерные цепи включают метакрилатные группы и по меньшей мере два фрагмента сшивающего реагента на молекулу, необязательно в котором фрагменты сшивающего реагента представляют собой фрагменты бензофенона.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, wherein the water-soluble polymer chains include methacrylate groups and at least two crosslinker moieties per molecule, optionally wherein the crosslinker moieties are benzophenone moieties. 8. Способ по п. 7, в котором растворимые в воде полимерные цепи полимеризованы из диметилакриламида (ДМАА), метакрилоилоксибензофенона (МАБФ) и 4-винилбензолсульфоната натрия (SSNa).8. The method of claim 7 wherein the water-soluble polymer chains are polymerized from dimethylacrylamide (DMAA), methacryloyloxybenzophenone (MABP) and sodium 4-vinylbenzenesulfonate (SSNa). 9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором смесь на стадии (а) включает молекулы-зонды, необязательно в котором молекулы-зонды являются молекулами нуклеиновой кислоты.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, wherein the mixture in step (a) comprises probe molecules, optionally wherein the probe molecules are nucleic acid molecules. 10. Трехмерная сетка, полученная или получаемая способом по любому из пп. 1-9.10. Three-dimensional mesh obtained or obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-9. 11. Трехмерная сетка, включающая сшитые растворимые в воде полимерные цепи и одну или большее количество молекул-зондов, и имеющая один или большее количество длинных транспортных каналов и один или большее количество коротких транспортных каналов, необязательно, в которой молекулами-зондами являются молекулы нуклеиновой кислоты, в которой11. A three-dimensional network comprising cross-linked water-soluble polymer chains and one or more probe molecules, and having one or more long transport channels and one or more short transport channels, optionally, in which the probe molecules are nucleic acid molecules , wherein (a) каждый длинный транспортный канал является в основном прямым, и в гидратированном состоянии сетки обладает минимальным сечением, которое равно по меньшей мере 300 нм, и длиной, которая по меньшей мере в 3 раза больше минимального сечения прохода; и(a) each long transport channel is substantially straight and in the hydrated state of the mesh has a minimum cross section which is at least 300 nm and a length which is at least 3 times the minimum passage cross section; and (b) каждый короткий транспортный канал является в основном прямым, и в гидратированном состоянии сетки обладает длиной, которая менее чем в 3 раза больше его минимального сечения прохода.(b) each short transport channel is substantially straight and, when hydrated, the mesh has a length that is less than 3 times its minimum passage area. 12. Трехмерная сетка по п. 11, в которой через по меньшей мере один короткий транспортный канал проходит один или большее количество длинных транспортных каналов.12. The 3D mesh of claim 11, wherein at least one short transport channel is traversed by one or more long transport channels. 13. Массив, включающий множество трехмерных сеток по любому из пп. 10-12, в котором (а) трехмерные сетки иммобилизованы на субстрате и (b) каждая из трехмерных сеток находится в отдельном пятне на субстрате, необязательно в котором массив можно повторно использовать не менее 10 раз.13. An array including a plurality of three-dimensional grids according to any one of paragraphs. 10-12, wherein (a) the 3D meshes are immobilized on the substrate and (b) each of the 3D meshes is in a separate spot on the substrate, optionally in which the array can be reused at least 10 times. 14. Способ получения массива, включающий получение множества трехмерных гидрогелевых сеток способом по любому из пп. 1-9 на отдельных пятнах на поверхности одного и того же субстрата и сшивку сеток с субстратом на стадии (b).14. The method of obtaining an array, including obtaining a plurality of three-dimensional hydrogel networks by the method according to any one of paragraphs. 1-9 on individual spots on the surface of the same substrate, and cross-linking the meshes to the substrate in step (b). 15. Способ определения того, содержится ли анализируемое вещество в образце, включающий:15. A method for determining whether an analyte is contained in a sample, comprising: (а) взаимодействие трехмерной гидрогелевой сетки по любому из пп. 10-12 или массива по п. 13, указанная сетка или массив включает молекулы-зонды, которые способны связываться с анализируемым веществом в образце; и(a) the interaction of a three-dimensional hydrogel network according to any one of paragraphs. 10-12 or the array of claim 13, said network or array includes probe molecules that are capable of binding to an analyte in the sample; and (b) детектирование связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами в трехмерной гидрогелевой сетке или массиве, тем самым определение того, содержится ли анализируемое вещество в образце.(b) detecting the binding of the analyte to the probe molecules in the three-dimensional hydrogel network or array, thereby determining whether the analyte is contained in the sample. 16. Способ по п. 15, в котором сетку или массив использовали и промывали по меньшей мере 10 раз до стадии (а) или который дополнительно включает повторное использование сетки или массива по меньшей мере 10 раз после стадии (b).16. The method of claim 15 wherein the mesh or array has been used and washed at least 10 times before step (a) or which further comprises reusing the mesh or array at least 10 times after step (b). 17. Способ по п. 16, который дополнительно включает количественное определение связывания анализируемого вещества с молекулами-зондами в трехмерной сетке.17. The method of claim 16, which further comprises quantifying analyte binding to probe molecules in a three-dimensional grid.
RU2020100463A 2017-06-19 2018-06-18 Three-dimensional polymer meshes and their use RU2780656C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17176572.0 2017-06-19
EP17176572.0A EP3418741A1 (en) 2017-06-19 2017-06-19 Three-dimensional polymer networks and their use
PCT/EP2018/066148 WO2018234253A1 (en) 2017-06-19 2018-06-18 Three-dimensional polymer networks and their use

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020100463A RU2020100463A (en) 2021-07-20
RU2020100463A3 RU2020100463A3 (en) 2021-08-25
RU2780656C2 true RU2780656C2 (en) 2022-09-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005108992A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Microarray of three-dimensional heteropolymer microstructures and method therefor
RU2298797C2 (en) * 2005-05-03 2007-05-10 Закрытое акционерное общество Научный центр "БИАХРОМ" Biochip and method for producing it
RU2336124C2 (en) * 2002-09-17 2008-10-20 Алексей Калачев Method of polymer molecule disposition
US20080293592A1 (en) * 2004-03-01 2008-11-27 Jurgen Ruhe Method For Covalently Immobilising Biomolecules on Organic Surfaces
RU2362169C2 (en) * 2007-05-14 2009-07-20 Александр Иванович Арчаков Nano-biochip used for registration of proteins and albuminous complexes, way of its reception and way of registration of proteins and albuminous complexes with use of catheter microscopy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2336124C2 (en) * 2002-09-17 2008-10-20 Алексей Калачев Method of polymer molecule disposition
US20080293592A1 (en) * 2004-03-01 2008-11-27 Jurgen Ruhe Method For Covalently Immobilising Biomolecules on Organic Surfaces
WO2005108992A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Microarray of three-dimensional heteropolymer microstructures and method therefor
RU2298797C2 (en) * 2005-05-03 2007-05-10 Закрытое акционерное общество Научный центр "БИАХРОМ" Biochip and method for producing it
RU2362169C2 (en) * 2007-05-14 2009-07-20 Александр Иванович Арчаков Nano-biochip used for registration of proteins and albuminous complexes, way of its reception and way of registration of proteins and albuminous complexes with use of catheter microscopy

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAADER J. et al., Polysaccharide microarrays with a CMOS based signal detection unit, Biosensors and bioelectronics, 2011, v. 25, no. 5, p. 1839-1846. *
TANAKA T., Gels, Scientific American, 1981, v. 244, no. 1, p. 124-136. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2752926C2 (en) Three-dimensional polymer grids with channels located in them
US11046820B2 (en) Three-dimensional polymer networks and their use
WO2017103128A1 (en) Three-dimensional polymer networks with channels situated therein
RU2780656C2 (en) Three-dimensional polymer meshes and their use
US11420174B2 (en) Three-dimensional polymer networks with channels situated therein
US20230141219A1 (en) Three-dimensional polymer networks with channels situated therein
WO2024003022A1 (en) Processes for making three-dimensional polymer networks