TWI757258B - 具有位於其中之通道的三維聚合物網絡 - Google Patents

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Abstract

本發明提供三維交聯聚合物網絡，其包含自該網絡之表面及/或在該網絡之該表面附近延伸於該網絡之內部中的一或多個通道；包含該等網絡之陣列；用於製備該等網絡之方法及該等網絡及陣列之用途。

Description

具有位於其中之通道的三維聚合物網絡 【相關申請案之交叉參考】
本申請案根據35 U.S.C.§ 119主張2015年12月18日提交之歐洲申請案第15201355號及2016年1月28日提交之美國申請案第15/008,728號之優先權，其中之每一者之內容以全文引用之方式併入本文中。
本發明係關於具有位於其中之通道的三維聚合物網絡。
美國公開案第2008/0293592號描述一種用於藉助於光反應性交聯劑在有機表面上共價固定探針生物分子的方法。已在實踐中證實該方法特別有利，因為其准許探針生物分子在不起反應之表面諸如由標準商業塑膠組成之矽烷化玻璃載體及基板上固定。在描述於US 2008/0293592中之方法中使用聚合物以在網絡表面或在網絡內部形成可結合有探針生物分子之三維網絡類型。與探針生物分子僅以二維形式固定之有機表面相比，聚合物及/或共聚物網絡中生物分子之三維固定使得有機表面上之探針生物分子的密度更高。此增加了每表面單位之有機表面可結合之分析物的量。因此該表面作為生物感測器之用途產生更高之量測精確性及高量測動態。
然而，描述於U.S.2008/0293592中之方法及聚合物網絡之缺 點為結合至於聚合物網絡表面上或接近於聚合物網絡表面而佈置的探針生物分子之分析物分子或分析物組分可阻斷該網絡。隨後其他分析物分子或分析物組分可不再同樣結合至在網絡內部中之距網絡表面更大的距離處佈置的尚未結合之探針生物分子。
因此，需要改良聚合物網絡。
本發明提供三維聚合物網絡，其包含交聯聚合物及自網絡表面及/或在網絡表面附近延伸於網絡內部中之一或多個通道。該等網絡適當地共價連接至表面。一或多種探針(諸如生物分子)可固定於網絡表面上及網絡之整個內部中，提供用於偵測樣品中分析物之存在及/或量測其量之感測器。舉例而言，核酸探針可用以偵測存在於樣品中之互補核酸，且抗體探針可用以偵測存在於樣品中之抗原。與不具有通道之網絡相比，本發明網絡允許既定量之分析物更快地雜交，因為通道可有效地增加網絡之表面區域，在既定時間量裏將更多探針曝露至樣品。另外，本發明網絡可比相同體積之無通道網絡結合更多的分析物，因為通道降低或消除以下問題：藉此樣品之在網絡之表面處或在其附近結合至探針之分析物或其他組分阻斷了對位於網絡內部之探針的接近。與可能不具有通道之網絡相比，本發明網絡之另一優勢為可能藉由通道得到之高量之分析物負載使得對分析物之偵測更靈敏，亦即與無通道網絡相比，信雜比可得以提高，因為既定量之分析物可以更小的網絡體積濃縮。與無通道網絡相比，本發明網絡之又一優勢為可能藉由通道得到之高分析物負載使得可定量更寬範圍之分析物濃度。
本發明亦提供包含本發明之複數個三維網絡及基板之陣列。本發明陣列可用以同時偵測及/或量測一或多個樣品中之一或多種分析物。本發明陣列可經洗滌及再使用，提供比單次使用陣列顯著的成本優勢。本發明陣列之另一優勢為其可按簡單方式製造，因為在製造製程期間製備個別網絡所需的所有組分可作為單一混合物塗覆於基板表面上。
本發明亦提供用於製備本發明之三維網絡及陣列之方法。本發明之三維網絡可藉由在鹽晶體、較佳針形鹽晶體存在下使聚合物交聯，且隨後溶解鹽晶體以在交聯聚合物網絡中留下通道來製備。
本發明亦提供用於使用本發明之三維網絡及陣列以偵測及/或量測樣品、較佳液體樣品中之分析物的方法。
5.1 三維聚合物網絡
本發明之三維網絡包含交聯聚合物，例如根據內容以全文引用之方式併入本文中之Rendl等人，2011,Langmuir 27：6116-6123或US 2008/0293592的聚合物。本發明之三維網絡進一步包含一或多個通道且可視需要進一步包含固定於網絡上之一或多種探針。
可用以製備網絡之聚合物描述於章節5.1.1中。可用以製備網絡之交聯劑描述於章節5.1.2中。該一或多個通道之特徵描述於章節5.1.3中。可固定於網絡上之探針描述於章節5.1.4中。
5.1.1 聚合物
本發明之三維網絡可包含交聯之均聚物、共聚物、均聚物之混合物、共聚物之混合物或一或多種均聚物及一或多種共聚物之混合物。如本文中所使用，術語「聚合物」包括均聚物及/或共聚物兩者。如本文中所使用，術語「共聚物」包括由兩種或多於兩種類型之單體聚合之聚合物(例如二元共聚物、三元共聚物、四元共聚物等)。共聚物包括交替共聚物、週期共聚物、統計共聚物、無規共聚物、嵌段共聚物、線性共聚物及分支共聚物。本發明之三維網絡可包含前述類型聚合物之任何組合。用於製備此類聚合物之試劑及方法在此項技術中已知(參見例如Ravve,A.,Principles of Polymer Chemistry,Springer Science+Business Media,1995；Cowie,J.M.G.,Polymers：Chemistry & Physics of Modern Materials，第2版，Chapman & Hall,1991；Chanda,M.,Introduction to Polymer Science and Chemistry：A Problem-Solving Approach，第2版，CRC Press,2013；Nicholson,J.W.,The Chemistry of Polymers，第4版，RSC Publishing,2012；其中之每一者之內容以 其全文引用之方式併入本文中)。
較佳的聚合物為親水性的及/或含有親水性基團。聚合物可為水可溶的。在一具體實例中，聚合物為已由兩種或多於兩種種類之所選擇單體聚合之共聚物以提供所需水溶性水準。舉例而言，共聚物之水溶性可藉由改變用以製備共聚物之帶電單體(例如4-乙烯基磺酸鈉)的量來控制。
當交聯時，水可溶聚合物形成水可溶脹凝膠或水凝膠。水凝膠經由與水分子之氫鍵結吸收水溶液。水凝膠之總體吸收性及溶脹能力可藉由用以製備凝膠之交聯劑之類型及程度而控制。低交聯密度聚合物一般在更大程度上比高交聯密度聚合物具有更高的吸收能力及溶脹，但高交聯密度聚合物之凝膠強度更堅固且甚至在適中壓力下可維持網絡形狀。
水凝膠吸收水之能力為水溶液之離子濃度之因素。在某些具體實例中，本發明之水凝膠可在去離子蒸餾水中吸收高達50倍之其重量(5至50倍其自身體積)，且在鹽水中吸收高達30倍之其重量(4至30倍其自身體積)。鹽水中降低之吸收性歸因於價態陽離子之存在，其阻礙聚合物與水分子結合之能力。
本發明之三維網絡可包含已由一種、兩種、三種或多於三種種類之單體聚合之共聚物，其中一種、兩種、三種或多於三種種類之單體具有獨立地選自以下各者之可聚合基團：丙烯酸酯基(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-苯酯)、丙烯醯胺基(例如丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、二甲基丙烯醯胺、乙基丙烯醯胺)、衣康酸酯基(例如衣康酸酯、衣康酸4-甲酯、衣康酸二甲 酯)及苯乙烯基(例如苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-乙氧基苯乙烯)。較佳的可聚合基團為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙烯酸2-苯酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、衣康酸酯及苯乙烯。在一些具體實例中，用以製備共聚物之單體中之一者為帶電的，例如4-乙烯基苯磺酸鈉。
用以製備本發明網絡之聚合物每分子可包含至少一個、至少兩個、或多於兩個交聯劑基團。交聯劑基團為將網絡之聚合物分子彼此共價結合且視需要共價結合至探針及/或基板之基團。已由兩種或多於兩種單體(例如具有獨立地選自描述於前述段落中之彼等基團之可聚合基團的單體)聚合之共聚物，其中之至少一者包含交聯劑，適用於製備本發明之三維網絡。例示性交聯劑描述於章節5.1.2中。包含交聯劑之較佳單體為甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)(參見圖10)。
在一較佳具體實例中，共聚物為包含交聯劑之二元共聚物或三元共聚物。在一尤佳具體實例中，共聚物包含對(二甲基丙烯醯胺共甲基丙烯醯氧基二苯甲酮共4-乙烯基苯磺酸鈉)(參見圖10)。
5.1.2 交聯劑
適用於使得三維網絡交聯之交聯試劑(或交聯劑)包括藉由紫外光(例如長波UV光)、可見光及熱活化之彼等劑。藉由UV光活化之例示性交聯劑包括二苯甲酮、噻噸酮(例如噻噸-9-酮、10-甲基啡噻嗪)及安息香醚(例如安息香甲基乙醚、安息香乙醚)。藉由可見光活化之例示性交聯劑包括乙基伊紅、伊紅Y、玫瑰紅、樟腦醌及赤蘚紅。藉由熱活化之例示性交聯劑包括4,4'偶氮雙(4-氰基戊酸)及2,2-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽及過氧化苯甲醯。亦可使用此項技術中已知之其他交聯劑，例 如能夠在經照射時形成自由基或其他反應基之彼等交聯劑。
5.1.3 通道
本發明之三維網絡含有一或多個通道。
如本文中所使用，「通道」為網絡中之狹長通路，其(1)實質上為筆直的且(2)在網絡之水合狀態下，具有至少500nm之最小橫截面及通路之最小橫截面的至少五倍且較佳至少十倍之長度。舉例而言，通道之長度可為通道之最小橫截面之5至15倍、5至10倍或10至15倍。「實質上筆直」之通道為在任何方向亦即X、Y或Z方向上不改變方向大於45度的情況下，在一個方向上自成核點延伸之一者。
「網絡之水合狀態」意謂網絡在水吸收方面處於平衡，亦即其在水溶液中吸收的水與其發出之水一樣多。
通道可允許進入網絡內部。儘管通道可具有相對大的通道橫截面，但網絡可機械地保持穩定，因為網絡之篩孔大小可顯著小於通道橫截面。通道可形成一類高速公路，經由其分析物可快速進入網絡內部。在通道中分析物之輸送可藉由擴散及/或對流實現。
通道可自網絡表面或在網絡表面附近延伸於網絡內部中。舉例而言，該一或多個通道可自離網絡之表面小於10微米、小於9微米、小於8微米、小於7微米、小於6微米、小於5微米、小於4微米、小於3微米、小於2微米、小於1微米的點延伸，或自網絡表面上之點延伸於內部中。網絡可含有複數個通道(例如2至100、2至50、2至25、2至10、10至50、10至25或25至50個)，其中之每一者可自網絡表面或在網絡表面附近延伸於網絡內部中。在較佳具體實例中，網絡含有10、20、30、40 或50個通道，或介於前述值中之任兩者之間的許多通道(例如10至50、20至40、30至50、10至20、20至30、30至40或40至50個通道)。在一特定較佳具體實例中，網絡含有10至50個通道。
在一些具體實例中，至少一個通道之長度為網絡之最大尺寸的10至100%、10%至90%、10%至80%、10%至70%、10%至60%、10%至50%、10%至40%、10%至30%、10%至15%、10%至20%、10%至25%、10至30%、15%至20%、15%至25%、15%至30%、20至25%或25%至30%。在較佳具體實例中，至少一個通道之長度為網絡之最大尺寸的大約10%、20%、30%、40%或50%，且在一些具體實例中，長度介於前述具體實例中之任何對之間(例如網絡之最大尺寸的10%至50%、10%至30%、30%至50%、10%至20%、20%至30%、30%至40%或40%至50%)。在一特定較佳具體實例中，長度為網絡之最大尺寸的10%至50%。
在一些具體實例中，網絡包含至少一個通道，其最小橫截面為篩孔大小之至少5倍、至少10倍、至少15倍或至少20倍(例如網絡篩孔大小之5至10倍、5至15倍、5至20倍、5至25倍、5至30倍、10至15倍、10至20倍、10至25倍、10至30倍、10至15倍、10至20倍、10至25倍、10至30倍、15至20倍、15至25倍、15至30倍、20至25倍、20至30倍或25至30倍)。在較佳具體實例中，網絡包含最小橫截面為篩孔大小之10至30倍的至少一個通道。此確保聚合物網絡之高穩定性，且亦可防止因樣品中非所要較大分子或組分所致之網絡滲透及結合。
網絡之篩孔大小(在網絡之水合狀態下量測)可為例如5至75nm(例如10至20nm、10至30nm、10至40nm、10至50nm、20至 30nm、20至40nm、20至50nm、30至40nm、30至50nm或40至50nm)。
本發明網絡可包含複數個通道(例如2至100、2至50、2至25、2至10、10至50、10至25或25至50個)，且各通道可獨立地具有描述於此章節中之一或多個特徵。在一些具體實例中，大多數通道具有描述於此章節中之一或多個特徵。在一特定較佳具體實例中，網絡含有各自具有描述於此章節中之一或多個特徵之10至50個通道。
較佳的三維網絡含有複數個通道，其彙聚於位於網絡內之點處，且經佈置使得通道之間的橫向距離自網絡表面開始朝向內部減小。在一些具體實例中，複數個通道遠離位於網絡內部之點而大致徑向地延伸。在一些具體實例中，三維網絡含有多個複數個通道(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10個複數個通道)，各複數者彙聚在網絡內之不同點處。在某些態樣中，複數者(或各複數者)連接在其彙聚點處。
網絡中通道之存在可使用以下程序證實： 在室溫下在例如碗中使網絡與水性液體接觸。該液體含有複數個奈米粒子，其大於網絡之篩孔大小且小於通道之最小橫截面。因此，奈米粒子可進入通道且沿通道擴散。不受理論束縛，相信此可歸因於布朗(Brownian)分子運動及/或對流經由通道中之液體發生。此類奈米粒子稱為量子點。其直徑可例如為約10奈米。
選擇培育期使得液體中之網絡完全水合，亦即網絡平均吸收與其釋放相同量之水。培育期可為例如一小時。通道中奈米粒子之滲透可藉由在培育期間設置網絡及/或液體之運動、例如藉由振動網絡及/或液體(較佳藉助於超音波)來加速。
培育完成後，例如藉由自碗排出液體或將網絡自碗中取出使液體與網絡分離。
隨後，例如藉助於液氮冷凍水合網絡。此後，可藉助於低溫切片機(cryomicrotome)沿著相互平行之切割平面將冷凍網絡切成薄切片。切割平面橫向於通道之縱向延伸部而佈置且穿透通道。較佳使用液氮冷卻之金剛石刀片進行切割。切片厚度可為例如約100nm或200nm。
藉助於顯微鏡，定位置於藉由切割冷凍網絡獲得之盤片中之奈米粒子。必要時，奈米粒子可為螢光的且經光學突顯，使得其可更好地與網絡區別。可使用適合軟體用圖像處理方法進行奈米粒子之定位。為檢查盤片，較佳使用具有螢光光學器件之共焦顯微鏡雷射掃描顯微鏡或電子顯微鏡。
藉助於電腦，以此方式獲得之奈米粒子之幾何結構及/或位置資訊可用以製造網絡中之奈米粒子分佈之三維幾何模型。隨後該模型可用以判定網絡中奈米粒子之佈置是否包含至少一個實質上筆直之區域，其橫截面不會小於500nm且其長度至少對應於其最小橫截面之五倍。若此條件滿足，則判定網絡包含至少一個通道。
或者，奈米粒子之三維分佈可藉助於微3D X射線電腦斷層攝影術在網絡中確定。
5.1.4 探針
固定於本發明網絡上之探針可為生物分子或結合生物分子之分子，例如互補結合配偶體之特異性相互作用系統之配偶體(受體/配位體)。舉例而言，探針可包含核酸及其衍生物(諸如RNA、DNA、鎖核酸(LNA) 及肽核酸(PNA))、蛋白質、肽、多肽及其衍生物(諸如葡糖胺、抗體、抗體片段及酶)、脂質(例如磷脂、脂肪酸，諸如花生油酸、單酸甘油酯、二酸甘油酯及三酸甘油酯)、碳水化合物、酶抑制劑、酶受質、抗原及抗原決定基。探針亦可包含較大且複合結構，諸如脂質體、膜及膜片段、細胞、細胞裂解物、細胞片段、孢子及微生物。
互補結合配偶體之特異性相互作用系統可基於例如核酸與互補核酸之相互作用，PNA與核酸之相互作用，或酶/受質、受體/配位體、凝集素/糖、抗體/抗原、抗生素蛋白/生物素或抗生蛋白鏈菌素/生物素相互作用。
核酸探針可為DNA或RNA，例如寡核苷酸或適體、LNA、PNA或DNA，在5'端包含甲基丙烯酸基(5'AcryditeTM)。寡核苷酸探針可為例如12至30、14至30、14至25、14至20、15至30、15至25、15至20、16至30、16至25、16至20、15至40、15至45、15至50、15至60、20至55、18至60、20至50、30至90、20至100、20至60、40至80、40至100、20至120、20至40、40至60、60至80、80至100、100至120或12至150個核苷酸長。在較佳具體實例中，寡核苷酸探針長度為15至60個核苷酸。
當使用核酸探針時，整個探針或僅探針之一部分可與目標序列互補。與目標序列互補之探針部分之長度較佳為至少12個核苷酸，且長度更佳為至少15、至少18或至少20個核苷酸。對於長度比40或50個核苷酸更長之核酸探針，與目標序列互補之探針部分之長度可為至少25、至少30或至少35個核苷酸。
抗體可為例如多株、單株或嵌合抗體或其抗原結合片段(亦即「抗原結合部分」)或其單鏈、包含抗體之融合蛋白，及包含抗原識別位點之免疫球蛋白分子之任何其他經修飾組態，包括例如(但不限於)單鏈(scFv)及域抗體(例如人類、駱駝或鯊魚域抗體)、最大抗體、微型抗體、胞內抗體、雙功能抗體、三功能抗體、四功能抗體、vNAR及雙scFv(參見例如Hollinger及Hudson,2005,Nature Biotech 23：1126-1136)。抗體包括任何類別之抗體，諸如IgG、IgA或IgM(或其子類)，且該抗體無需為任何特定類別。免疫球蛋白可視其重鏈之恆定域之抗體胺基酸序列而分為不同類別。存在五種主要類別之免疫球蛋白：IgA、IgD、IgE、IgG及IgM，且此等類別中之若干者可進一步分成子類(同型)，例如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1及IgA2。「抗體」亦涵蓋前述抗體/免疫球蛋白類型中之每一者中之任一者。
本發明之三維網絡可包含單種類探針或多於一種種類之探針(例如2、3、4或5或多於5種種類)。針對相同目標，三維網絡可包含多於一種種類之探針(例如結合相同目標之不同抗原決定基之抗體)及/或包含結合多個目標之探針。
網絡可包含經標記(例如經螢光標記)對照探針分子，其可用以例如量測存在於網絡中之探針的量。
探針可分佈在整個網絡中(例如在網絡表面上及網絡內部)。較佳地，至少一種探針與網絡表面間隔開且鄰近至少一個通道。隨後經由通道，如此定位之探針針對分析物分子或分析物組分而言為直接可達的。在一些具體實例中，大多數探針位於網絡內部。
一或多種探針可共價或非共價固定於網絡上。舉例而言，探針可與交聯聚合物交聯或探針可非共價結合至網絡(諸如藉由結合至共價結合至網絡之分子)。在一較佳具體實例中，一或多種探針與交聯聚合物交聯。在一些具體實例中，大多數探針共價結合於網絡內部(例如使得至少一部分探針鄰接通道)。
不受理論束縛，本發明者相信歸因於探針分子(尤其核酸探針分子)與鹽晶體之間的靜電相互作用，用於在鹽晶體(尤其磷酸鹽晶體)存在下製造三維網絡之描述於章節5.3中之方法可在聚合物與通道之間的界面處或在界面附近產生更大濃度之探針分子。因此，在本發明之一些具體實例中，本發明提供根據本發明之網絡，在其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內更大。在各種具體實例中，探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內緻密至少10%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。
網絡中探針分子之密度可使用以下程序證實： 在室溫下在例如碗中使網絡與水性液體接觸。液體含有連接至一部分之複數個奈米粒子，該部分與網絡中之探針分子(例如在探針分子經生物素標記之情況下為抗生蛋白鏈菌素)相互作用。奈米粒子之大小小於網絡之篩孔大小且小於通道之最小橫截面以允許奈米粒子分佈在整個聚合物中。適合之奈米粒子為直徑為2-5奈米之量子點。
選擇培育期使得液體中之網絡完全水合，亦即網絡平均吸收與其釋放相同量之水。培育期可為例如一小時。網絡中奈米粒子之滲透可藉由在培育期間設置網絡及/或液體之運動、例如藉由振動網絡及/或液體 (較佳藉助於超音波)來加速。
培育完成後，例如藉由自碗排出液體或將網絡自碗中取出使液體與網絡分離。
隨後，例如藉助於液氮冷凍水合網絡。此後，可藉助於低溫切片機沿著相互平行之切割平面將冷凍網絡切成薄切片。切割平面橫向於通道之縱向延伸部而佈置且穿透通道。較佳使用液氮冷卻之金剛石刀片進行切割。切片厚度可為例如約100nm或200nm。
藉助於顯微鏡，定位置於藉由切割冷凍網絡獲得之盤片中之奈米粒子。必要時，奈米粒子可為螢光的且經光學突顯，使得其可更好地與網絡區別。可使用適合軟體用圖像處理方法進行奈米粒子之定位。為檢查盤片，較佳使用具有螢光光學器件之共焦顯微鏡雷射掃描顯微鏡或電子顯微鏡。
藉助於電腦，以此方式獲得之奈米粒子之幾何結構及/或位置資訊可用以製造網絡中之奈米粒子分佈之三維幾何模型。隨後該模型可用以判定奈米粒子分佈是否反映通道位點附近之探針分子之更大密度。
5.2 陣列
本發明之三維網絡可安置(例如沈積)於基板上，且較佳固定於基板上(例如藉由網絡與基板之間的共價交聯)。複數個網絡可固定於基板上以形成例如適用作生物晶片之陣列。
適合之基板包括有機聚合物，例如環烯烴共聚物(COC)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，Plexiglas®)。Ticona以商標名Topas®出售適合COC之一實例。無機材料(例如金屬、玻璃)亦 可用作基板。此類基板可用有機分子塗佈以允許網絡與基板表面之間的交聯。舉例而言，無機表面可用自組裝單層(SAM)塗佈。SAM本身可完全不起反應且因此包含例如純烷基矽烷或由純烷基矽烷組成。其他基板亦可適用於與三維網絡交聯，其限制條件為其在自由基製程(例如有機硼化合物)期間能夠與有機分子穩定結合。
基板可為硬性或可撓性的。在一些具體實例中，基板呈盤(例如長方形盤、方形盤、環形盤片等)形狀。舉例而言，基板可包含微孔盤，且三維網絡可安置於盤之孔中。
個別網絡可安置於基板表面上之相異斑點處，例如安置於包含複數個行及列之矩陣中。在圖11中所展示之具體實例中，網絡位於佈置成六行及六列之36個斑點處。涵蓋具有不同數目之列及行之陣列，其中之每一者之數目可經獨立地選擇(例如2至64行及2至64列)。行可由距離X分隔開且列可由距離Y分隔開(例如如圖12中所示)以便形成個別網絡可位於其上之斑點網格。可選擇X及Y使得位於網格斑點處之網絡不以脫水狀態彼此接觸且不以水合狀態彼此接觸。尺寸X及Y可相同或不同。在一些具體實例中，X及Y相同。在一些具體實例中，X及Y不同。在一些具體實例中，X及Y獨立地選自至少約500μm之距離(例如500μm至5mm、500μm至4mm、500μm至3mm、500μm至2mm或500μm至1mm)。在一些具體實例中，X及Y均為約500μm。在其他具體實例中，X及Y均為500μm。
在一些具體實例中，基板為條形的(例如，如圖13中所示)。網絡可經佈置為在條形有機表面之縱向方向上延伸之單列，或可經佈置為 在條形表面之縱向方向上延伸之多個列。此類條形陣列中之列及行可具有如上文所描述之網格尺寸X及Y。
個別網絡可各自覆蓋環形或實質上環形之陣列之表面區域。典型地，藉由個別網絡覆蓋之陣列之表面上的區域之直徑(亦即斑點直徑)為80μm至1000μm。在各種具體實例中，斑點直徑為80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm，或選自由前述具體實例中之任兩者界定之範圍，例如80μm至200μm、100μm至120μm、120μm至140μm、120μm至180μm、140μm至160μm、160μm至180μm、180μm至200μm、120μm至200μm、100μm至400μm、160μm至600μm或120μm至700μm等等。在一較佳具體實例中，直徑在100μm至200μm或其子範圍的範圍內。
本發明陣列典型地具有至少8個個別三維網絡。在某些態樣中，陣列具有至少16、至少24、至少48、至少96、至少128、至少256、至少512或至少1024個個別三維網絡。在一些具體實例中，本發明陣列具有24、48、96、128、256、512、1024、2048、4096或8192個個別網絡，或具有選自藉由前述具體實例中之任兩者界定之範圍的許多三維網絡，例如8至128、8至512、24至8192、24至4096、48至2048、96至512、128至1024、24至1024、48至512、96至1024或128至512個三維網絡等等。在一較佳具體實例中，陣列上三維網絡之數目在8至1024範圍內。在一尤佳具體實例中，陣列上三維網絡之數目在25至400範圍內。
包含本發明陣列之個別網絡可具有相同或不同探針(例如各網絡可具有獨特集合之探針，多個網絡可具有相同集合之探針且其他網絡 可具有不同集合之探針，或所有網絡可具有相同集合之探針)。舉例而言，佈置於矩陣之相同列中之網絡可包含相同探針且佈置於矩陣之不同列中之網絡可具有不同探針。
典型地，陣列上之個別網絡之斑點直徑及/或網絡體積彼此改變不大於20%、不大於15%、不大於10%或不大於5%。
在一些具體實例中，陣列包含具有一或多種對照寡核苷酸或探針分子之一或多個個別網絡(例如陣列上之斑點)。對照寡核苷酸可經標記，例如經螢光標記以用作空間對照(用於空間定向陣列)，及/或量化結合至網絡之探針分子的量，例如當洗滌且再使用本發明陣列(亦即作為「可重用性對照」)時。空間及可重用性對照探針(其可為相同或不同探針)在章節7.2中稱作「著陸燈」，其中相同探針用於兩個目的。
陣列上之相同斑點或陣列上之不同斑點可進一步包括與已知目標互補之未經標記之探針。當用於雜交分析時，確定未經標記之探針與標記目標之雜交信號強度可確定雜交反應之效率。當個別網絡(亦即陣列上之斑點)均用作可重用性及/或空間對照及雜交對照時，與可重用性對照或空間對照探針之螢光部分不同的螢光部分可用以標記目標分子。
在一些具體實例中，本發明陣列可再使用至少5次、至少10次、至少20次、至少30次、至少40次或至少50次(例如5至20次、5至30次、10至50次、10至20次、10至30次、20至40次或40至50次，較佳包含再使用陣列10至50次)。可用鹽溶液在變形條件(例如低鹽濃度及高溫)下洗滌陣列。舉例而言，可在使用之間用1-10mM磷酸鹽緩衝液在80-90℃下洗滌陣列。可基於目標：探針雜合物之長度(Tm)而選擇洗滌 溫度。
陣列之完整性可藉由「可重用性對照」探針確定。可重用性對照探針可經螢光標記或可藉由與經螢光標記之互補核酸雜交來偵測。在核酸之完整性受損之前，經螢光標記之可重用性對照探針之螢光標記可藉由重複激發來漂白；在此等情況下任何其他重新使用可包括偵測與作為對照之經螢光標記之互補核酸的雜交。典型地，本發明陣列穩定至少6個月。
在各種具體實例中，經螢光標記之可重用性對照探針在使用5、10、20、30、40或50次後保留至少99%、95%、90%、80%、70%、60%或50%之其初始螢光信號強度。較佳地，可重用性對照探針在使用5或10次後保留至少75%之其螢光信號強度。陣列可繼續重新使用直至可重用性對照探針在例如重新使用20、30、40或50次後保留至少50%之其螢光信號強度。可在以下各者之間測試對照探針之螢光信號強度：每次重新使用、每隔一次重新使用、每第三次重新使用、每第四次重新使用、每第五次重新使用、每第六次重新使用、每第七次重新使用、每第八次重新使用、每第九次重新使用、每第十次重新使用或上文之組合。舉例而言，可在最初5或10次重新使用之間週期性地測試信號強度，且測試頻率隨重新使用之數目增加，使得其在某一數目(例如5、10、20、30、40或50次)使用後的各重新使用後測試。在一些具體實例中，測試頻率平均一次/1、1.5、2、2.5、3、4、5或10次使用，或平均值在前述值中之任兩者之間界定的範圍內，例如一次/1-2次使用、一次/1-1.5次使用、一次/1-3次使用或一次/1.5-3次使用。
應指出出於方便及參考目的，包括「空間對照」、「可重用性 對照」及「雜交對照」之命名法，且不意欲意味提及「空間對照」、「可重用性對照」及「雜交對照」之探針按此使用之要求。
5.3 用於製備三維聚合物網絡之方法
在一個態樣中，用於製備三維聚合物網絡之本發明方法包含(a)將包含水性鹽溶液、聚合物、交聯劑及視需要一或多種探針之混合物曝露至鹽晶體形成條件，(b)將混合物曝露至交聯條件以使聚合物交聯而形成交聯聚合物網絡，及(c)使交聯聚合物網絡與溶劑接觸以溶解鹽晶體且形成一或多個通道。
該等方法可進一步包含一步驟：藉由組合水性鹽溶液、聚合物、交聯劑及視需要一或多種探針而形成混合物，及/或進一步包含一步驟：將混合物曝露至鹽形成條件之前將混合物塗覆至基板(例如描述於章節5.2中之基板)。若正使用的聚合物具有預附著之交聯劑(例如當使用由包含交聯劑之單體聚合之共聚物時)，則形成混合物之步驟可包含將水性鹽溶液與聚合物及視需要一或多種探針組合。
藉由鹽晶體溶解形成之通道可具有描述於章節5.1.3中之一或多個特徵。
在將混合物曝露至鹽形成條件之前，可例如藉由將混合物噴塗於基板表面(例如表面上之1024個位點處)上將混合物塗覆至基板。可使用例如DNA晶片測位儀或噴墨印表機將混合物塗覆至表面。在一較佳具體實例中，使用噴墨印表機噴塗混合物。此准許混合物簡單且快速塗覆至基板上之大量斑點。斑點可按例如呈若干列及/或行形式之矩陣的形式排列。較佳地，在印刷期間混合物中之鹽含量低於溶解限度，使得混合物在 印表機之印刷頭部中不結晶。在個別斑點處塗覆之混合物之體積可為例如100pl、200pl、300pl、400pl、500pl、750pl、1nl、2nl、3nl、4nl或5nl，或可選自藉由前述值中之任兩者界定之範圍(例如100pl至5nl、100pl至1nl、300pl至1nl、200pl至750nl、100pl至500pl、200pl至2nl、500pl至2nl、1nl至2nl等等)。在較佳具體實例中，斑點體積為200pl至4nl。
個別斑點之直徑將視混合物組成、所塗覆混合物之體積及基板之表面化學性質而定。斑點直徑典型地在80μm至1000μm之間的範圍內且可藉由改變前述參數獲得。在各種具體實例中，斑點直徑為80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm，或選自藉由前述具體實例中之任兩者界定之範圍，例如80μm至200μm、100μm至120μm、120μm至140μm、120μm至180μm、140μm至160μm、160μm至180μm、180μm至200μm、120μm至200μm、100μm至400μm、160μm至600μm或120μm至700μm等等。在一較佳具體實例中，直徑在100μm至200μm或其子範圍的範圍內。
可用於本發明方法之適合聚合物、交聯劑及探針分別描述於章節5.1.1、5.1.2及5.1.4中。在一些具體實例中，方法中所使用之聚合物每聚合物分子具有至少一個交聯劑基團。在一較佳具體實例中，聚合物每分子具有至少兩個交聯劑基團。在一尤佳具體實例中，聚合物每分子具有至少兩個光反應性交聯劑基團。在此等具體實例中，不需要單獨的聚合物及交聯劑分子。
可包含於混合物中之適合鹽描述於章節5.3.1中。適合之鹽 形成條件描述於章節5.3.2中。適合之交聯條件描述於章節5.3.3中。用於溶解鹽晶體之適合溶劑描述於章節5.3.4中。
5.3.1 鹽
可針對鹽與一或多種探針之相容性而選擇鹽。理想地，鹽具有一或多個以下特徵：(i)鹽對探針不具有毒性(例如鹽不使探針變性)，(ii)鹽不以化學方式與探針反應，(iii)鹽不攻擊適用於光學標記探針之螢光團，諸如花青染料，(iv)鹽不與分析物、偵測分子及/或結合至其上之結合配偶體反應，及/或(v)鹽形成針形晶體。
在一較佳具體實例中，鹽溶液包含單價陽離子。混合物可包含在水溶液中釋放Na+陽離子及磷酸根離子PO4 3-之磷酸氫二鈉及/或磷酸二氫鈉。磷酸鈉可易溶於水中且形成無色晶體。
在一尤佳具體實例中，混合物包含磷酸氫二鉀(K2HPO4)及/或磷酸二氫鉀(KH2PO4)。此等鹽可極好地溶於水中且可因而在混合物中形成相對應的大量針形鹽晶體。
5.3.2 鹽晶體形成條件
鹽晶體形成條件可包含藉由使混合物脫水或冷卻混合物直至混合物中之相對鹽含量增加至高於溶解限度(意謂混合物經鹽過飽和)，在混合物中形成至少一種鹽晶體，較佳針形鹽晶體。此促進鹽晶體自位於混合物體積中之結晶胚朝向混合物表面形成。
可藉由加熱混合物、將混合物曝露至真空及/或降低混合物周圍之大氣的濕度來使混合物脫水。
可藉由將混合物置於經加熱基板或表面(例如在約50℃至 約70℃之間)上、加熱已置放混合物之基板或表面(例如至約50℃至約70℃之間)及/或使混合物與熱氣體(例如溫度高於混合物溫度之空氣、氮氣或二氧化碳)接觸使得水自混合物中蒸發來加熱混合物。與熱氣體接觸可例如藉由將混合物置放於加熱烘箱中發生。在輸送至加熱烘箱期間，混合物較佳保持潮濕，特定言之在高於75%之相對濕度下。此結果為在將混合物輸送至加熱烘箱期間鹽晶體之不受控形成得以削弱。此准許更長之針形鹽晶體在加熱烘箱中形成。藉由加熱混合物，亦有可能活化可熱活化之交聯劑(若存在)且從而使聚合物交聯。
在一些具體實例中，用以使混合物脫水之經加熱基板及/或空氣之溫度為20℃或更高，高於加熱混合物之前的混合物溫度，但小於100℃。
可藉由將混合物置放於冷卻之基板或表面(例如在約5℃至約15℃之間)上、冷卻已置放混合物之基板或表面(例如至約5℃至約15℃之間)及/或使其與冷氣體(例如溫度低於混合物溫度之空氣、氮氣或二氧化碳)接觸來冷卻混合物。當冷卻時，混合物中鹽之溫度依賴性溶解限度減小直至混合物最終經鹽過飽和。藉由此促進了一或多種鹽晶體(較佳針形鹽晶體)之形成。在一些具體實例中，藉由將混合物培育在具有低濕度(例如溫度在0℃與10℃之間，相對濕度<40%)之冷室中來冷卻混合物。
在形成該一或多種鹽晶體期間，混合物中之溫度較佳保持高於混合物周圍之環境空氣之露點。此防止混合物變得用由環境空氣冷凝之水稀釋，其可導致混合物中相對鹽含量之降低。
5.3.3 交聯條件
可基於所使用交聯劑之類型選擇交聯條件。舉例而言，當使用藉由紫外光活化之交聯劑(例如二苯甲酮、噻噸酮或安息香乙醚)時，交聯條件可包含將混合物曝露至紫外(UV)光。在一些具體實例中，使用波長為約250nm至約360nm(例如260±20nm或355±20nm)之UV光。使用更低能量/更長波長之UV光(例如相較於254nmUV光，使用360nmUV光)可需要更長之曝露時間。當使用藉由可見光活化之交聯劑(例如乙基伊紅、伊紅Y、玫瑰紅、樟腦醌或赤蘚紅)時，交聯條件可包含將混合物曝露至可見光。當使用經熱活化之交聯劑(例如4,4'偶氮雙(4-氰基戊酸)及2,2-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽或過氧化苯甲醯)時，交聯條件可包含將混合物曝露至熱。
可選擇交聯條件之長度及強度以影響聚合物分子與其他聚合物分子之交聯，聚合物分子與探針分子之交聯(若存在)及聚合物分子與存在於基板上之基板分子或有機分子之交聯(若存在)。用於含有探針之混合物的交聯條件之長度及強度可以實驗方式確定以平衡例如探針分子固定及誕生的穩固。
5.3.4 鹽晶體溶解
使聚合物交聯後，該一或多種鹽晶體可以使得至少一個通道形成於網絡中的方式溶解於溶劑中，該通道自網絡表面及/或網絡表面附近開始延伸於網絡內部中。有利地，根據「損失」形式之原理，鹽晶體已溶解於溶劑中後，在其中鹽晶體之地點中產生中空狹長之通道。通道允許分析物經由通道穿透於網絡內部中且特異性地結合位於網絡內部中之探針。當使用藉由本發明方法產生之陣列作為生物感測器時，准許高量測精確性 及高量測動態。
用於溶解該一或多種鹽晶體之溶劑可以使得其與聚合物及探針(若存在)相容的方式經選擇(例如溶劑可經選擇使得其不溶解聚合物及探針)。較佳地，所使用溶劑為基於水之緩衝液，諸如稀釋之磷酸鹽緩衝液。甲醇、乙醇、丙醇或此等液體之混合物可添加至緩衝液中以促進非結合聚合物自網絡移除。
移除鹽晶體後，網絡可歸因於乾燥而塌陷且可再水化。將網絡乾燥具有運送且穩定化探針生物分子之優勢。
5.3.5 使用三維網絡之方法
本發明之網絡及陣列可用以判定是否在樣品、較佳液體樣品中存在分析物。本發明因而提供用於判定分析物是否存在於一樣品或複數個樣品中之方法，其包含使包含能夠結合至分析物之探針分子的本發明之網絡或陣列與該樣品或複數個樣品接觸，且偵測分析物與探針分子之結合，從而判定分析物是否存在於該樣品或複數個樣品中。當包含能夠結合不同種類分析物之不同種類探針的陣列用於方法時，可藉由偵測不同種類分析物與探針之結合來確定不同種類分析物之存在。在一些具體實例中，該方法進一步包含一步驟：量化結合至陣列之一或多種分析物的量。
分析物可為例如核酸，諸如聚合酶鏈反應(PCR)擴增子。在一些具體實例中，PCR擴增子自生物或環境樣品(例如血液、血清、血漿、組織、細胞、唾液、痰、尿液、腦脊髓液、胸膜液、乳汁、淚液、大便、汗水、精液、整個細胞、細胞成分、細胞塗片或其提取物或衍生物)中擴增。在一些具體實例中，核酸經標記(例如經螢光標記)。
置於網絡表面上之分析物可經由通道穿透於網絡內部中以便特異性結合至在那裏共價結合至聚合物之探針(例如生物分子)。當使用固定有網絡之本發明陣列作為生物感測器時，准許高量測精確性以及高量測動態。
用作生物感測器後本發明之網絡及陣列可再生且可使用若干次(例如5次、至少10次、至少20次、至少30次、至少40次或至少50次)。若探針分子為DNA，則此可例如藉由在1×磷酸鹽緩衝鹽水中將一或多個網絡加熱至80℃與90℃之間的溫度約10分鐘來實現。隨後，可用新磷酸鹽緩衝鹽水來更換磷酸鹽緩衝鹽水以自一或多個網絡中洗滌出變性之DNA。若一或多個網絡或陣列之探針分子為抗原，則一或多個網絡或陣列可藉由使一或多個網絡與0.1N NaOH接觸約10分鐘來再生。隨後，可用磷酸鹽緩衝鹽水更換0.1N NaOH以自網絡中洗滌出抗原。因此，使用本發明之網絡及陣列的方法之一些具體實例包含在與一樣品或複數個樣品接觸之前使用已經洗滌之網絡或陣列。
5.4 本發明陣列之應用
因為本發明陣列獲得對核酸在樣品中之定性及存在之低成本確定，對於與人類及非人類動物之健康及疾病相關之問題，其具有即時應用。
在此等應用中，含有目標分子之製備物根據此項技術中已知之方案自生物或環境來源衍生或提取。目標分子可自所有分類級別之細胞及組織衍生或提取，包括所有門及綱之病毒、細菌及真核生物、原核生物、原生生物、植物、真菌及動物。動物可為脊椎動物、哺乳動物、靈長類動 物且尤其為人類。血液、血清、血漿、組織、細胞、唾液、痰、尿液、腦脊髓液、胸膜液、乳汁、淚液、大便、汗水、精液、整個細胞、細胞成分及細胞塗片為目標分子之適合來源。
目標分子較佳為自前述來源中之任一者擴增(例如藉由PCR)之核酸。
本發明陣列可包括適用於偵測人類或非人類動物之病原體之探針。此類探針包括與細菌、病毒或真菌目標或細菌、病毒及真菌目標之任何組合至少部分互補的寡核苷酸。
本發明陣列可包括適用於偵測人類或非人類動物細胞中之基因表現之探針，例如出於診斷個體、監測個體治療或預測個體結果的目的，與諸如癌症、心血管疾病或代謝疾病之疾病或病症相關的基因表現。 隨後基因表現資訊可追蹤疾病進展或消退，且此類資訊可幫助監測初始療法之成功或改變其過程。
6. 例示性方案
涉及圖中所提供之參考編號之以下例示性方案在本發明範疇內且可分別結合章節5.1.1、5.1.2及5.1.4之聚合物、交聯劑及探針而使用。用於以下方法中之其他適用聚合物(包括共聚物)及交聯劑基團描述於Rendl等人，2011,Langmuir 27：6116-6123及US 2008/0293592中，其之內容以引用之方式併入本文中。在一個具體實例中，使用根據章節7.1之聚合物混合物。
6.1 例示性方案1
將具有有機表面(2)之盤置於經加熱固持器(6)上。在50℃與70℃之間的溫度為適合的。使用標準DNA晶片測位儀(例如Scienion, Germany)將含有聚合物(3)、探針生物分子(1)及水性鹽溶液之混合物(5)點樣於有機表面(2)上。將0.5至4nl之體積印刷於各斑點(7)上(參見圖2)。此等斑點之液體幾乎立即乾燥，導致鹽晶體(8)極快速地成核。成核後，針形鹽晶體可自位於混合物(5)之體積中之至少一種結晶胚(9)延伸至混合物(5)之表面(10)(參見圖3)。晶體(8)成核後，在UV交聯儀中立即用光學UV輻射(11)照射斑點(7)(參見圖4)，使得探針生物分子(1)共價結合至聚合物(3)，且聚合物(3)共價結合至有機表面(2)且經交聯(參見圖5)。注意經乾燥交聯的混合物(5)不吸引濕氣而再次變成液體。
隨後使乾燥交聯之混合物(5)與用於晶體(8)之溶劑(12)接觸，使得在晶體(8)之地點處，通道(13)形成於包含聚合物(3)及探針生物分子(1)之網絡(15)中(參見圖6)。此後，移除溶劑(12)。通道(13)可自網絡(15)之表面(16)延伸於網絡(15)之內部中。以使得其與探針生物分子(1)以及聚合物(3)相容的方式選擇溶解鹽晶體(8)之溶劑(12)。較佳地，所使用之溶劑(12)為基於水的。
6.2 例示性方案2
使用標準DNA晶片測位儀(例如Scienion,Germany)將含有聚合物(3)、探針生物分子(1)及水性鹽溶液之混合物(5)點樣於在盤上佈置之有機表面(2)上。將0.5至4nl之體積印刷於各斑點7上(參見圖2)。將於有機表面(2)上具有斑點(7)之盤置於經冷卻固持器(14)上(參見圖7)。在5℃與15℃之間的溫度為適合的。將此等斑點液體冷卻至達至幾乎立即引起晶體成核之緩衝液過飽和。成核後針形鹽晶體(8)可 自位於混合物(5)之體積中之至少一種結晶胚(9)延伸至混合物(5)之表面(10)。印刷後將此等目標置於烘箱(例如在70℃下)中以完成乾燥。晶體成核後，在UV交聯儀中立即用光學UV輻射(11)照射斑點(參見圖8)，使得探針生物分子(1)共價結合至聚合物(3)，且聚合物(3)共價結合至有機表面(2)且經交聯。注意經乾燥交聯的混合物不吸引濕氣而再次變成液體。
隨後使經乾燥交聯的混合物(5)與溶劑(12)接觸以溶解晶體(8)，使得在晶體(8)之地點處，通道(13)形成於包含聚合物(3)及探針生物分子(1)之網絡(15)中。此後，移除溶劑(12)。通道(13)可自網絡(15)之表面(16)延伸於網絡(15)之內部中。以使得其與探針生物分子(1)及聚合物(3)相容的方式選擇溶解鹽晶體(8)之溶劑(12)。較佳地，所使用之溶劑(12)為基於水的。
如圖9中可見，複數個通道(13)可形成於網絡(15)中。通道(13)可自網絡(15)之表面(16)延伸至位於網絡(15)內之至少一個點。通道(13)可以使得通道(13)之間的橫向距離在內部方向上自表面(16)開始減小之方式佈置。
6.3 例示性方案3
在正常條件下在40-80%、較佳50-70%範圍內之濕度下將含有聚合物(3)、探針生物分子(1)及水性鹽溶液之混合物(5)印刷於盤之有機表面(2)上。混合物可接近飽和，例如400mM磷酸鈉，pH 8。將0.5至4nl之體積印刷於各斑點(7)上。印刷隔室中之水分含量確保斑點(7)保持液體而無晶體形成(亦即不發生成核)。隨後將盤置於容器中，例如卡 紙板盒。將蓋子安放於具有有機表面(2)之盤上以用於輸送。隨後將於有機表面(2)上具有斑點(7)之盤置於乾燥烘箱中或熱板上以快速引起成核，使得針形鹽晶體(8)自位於混合物體積中之至少一種結晶胚(9)朝向混合物(5)之表面10延伸。
烘箱/熱板之溫度應為20℃或更高，高於印刷溫度。不需要高於100℃之溫度。
在乾燥之後，照射混合物以使聚合物(3)、探針生物分子(1)及有機表面(2)交聯。
隨後使經乾燥交聯的混合物(5)與溶劑(12)接觸，使得在晶體(8)之地點處，通道(13)形成於包含聚合物(3)及探針生物分子(1)之網絡(15)中。此後，移除溶劑(12)。通道(13)可自網絡(15)之表面(16)延伸於網絡(15)之內部中。以使得其與探針生物分子(1)及聚合物(3)相容的方式選擇溶解鹽晶體(8)之溶劑(12)。較佳地，所使用之溶劑(12)為基於水的。
6.4 例示性方案4
或者，可冷卻如在例示性方案3中製備之於有機表面(2)上具有斑點(7)之盤以藉由置於具有低濕度(例如溫度<10℃，相對濕度<40%)之冷室中獲得成核。可在開始成核後藉由降低濕度或藉由施加真空來進行乾燥。成核後，針形鹽晶體(8)可自位於混合物(5)之體積中之至少一種結晶胚(9)朝向混合物(5)之表面(10)延伸。將於有機表面(2)上具有斑點(7)之盤置於60℃-70℃下之烘箱中1小時以完全地乾燥斑點。在UV交聯儀(亦即Stratalinker 2400)中在254nm下用1.00 J UV照射斑點 (7)。為進行此操作，可將於有機表面(2)上具有斑點(7)之盤置於較短側平行於腔室門之腔室的中央中。隨後，移出除蓋罩且啟動交聯儀。當機器完成時移出陣列且替換蓋罩。
或者，可使用具有相同波長(例如240-270nm)或更長波長(例如360nm)之其他UV交聯儀。
隨後使混合物(5)與溶劑(12)接觸以溶解晶體(8)，使得在晶體(8)之地點處，通道(13)形成於包含聚合物(3)及探針生物分子(1)之網絡(15)中。此後，移除溶劑(12)。通道(13)可自網絡(15)之表面(16)延伸於網絡(15)之內部中。以使得其與探針生物分子(1)及聚合物(3)相容的方式選擇溶解鹽晶體(8)之溶劑(12)。較佳地，所使用之溶劑(12)為基於水的。
7. 實施例
7.1 實施例1：形成具有通道之三維聚合物網絡
藉由將10mg交聯聚合物聚(二甲基丙烯醯胺)共5%甲基丙烯醯氧基二苯甲酮共2.5%4-乙烯基苯磺酸鈉溶解於1.0ml無DNA酶水中來製備10mg/mL聚合物儲備溶液。此藉由劇烈震盪且渦流大約5分鐘直至所有可見聚合物溶解來實現。隨後將儲備溶液包裹於箔片中以保護其免受光的影響且放置在冷凍機中隔夜以確保聚合物完全溶解且使得泡沫減少。聚合物每分子具有至少兩個光反應性基團。
藉由混合10μl 100μM DNA寡核苷酸儲備溶液、5μl 10mg/mL聚合物儲備溶液(以提供1mg/ml之聚合物於混合物中之濃度)及35μl 500mM磷酸鈉緩衝液(pH 8)，來製備包含聚合物、DNA寡核苷酸探 針及磷酸鈉之混合物。
混合物用以使用例示性方案1至4中之任一者之方法製備本發明三維網絡。
7.2 實施例2：使用三維聚合物網絡偵測細菌
7.2.1 製備本發明陣列
將用於固定之寡核苷酸以20μM濃度溶解於400mM磷酸鈉緩衝液中，該磷酸鈉緩衝液pH為7，含有1mg/ml描述於實施例1中之光反應性聚合物。各寡核苷酸具有與目標DNA互補之30-35個核苷酸之長度及15個胸苷之尾部(總寡核苷酸長度為45-50個核苷酸)。
混合物用以將以下斑點印刷於盤之有機表面上以提供陣列：LL：所謂之著陸燈。經Cy5標記之DNA寡核苷酸(0.2μM)、聚合物及未經標記之寡核苷酸19.8μM構成20μM總寡核苷酸濃度。
GN：對革蘭氏(gram)陰性細菌具有特異性之寡核苷酸。
GP：對革蘭氏陽性細菌具有特異性之寡核苷酸。
S.Aure_1：對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus bacteria)具有特異性之寡核苷酸。
S.Aure_2：對金黃色葡萄球菌具有特異性之寡核苷酸。
E.coli_1：對大腸桿菌(Escherichia coli bacteria)具有特異性之寡核苷酸。
E.coli_2：對大腸桿菌具有特異性之寡核苷酸。
為避免在來源盤(亦即取出混合物之盤)上形成鹽晶體，將此盤保持在環境溫度(22℃)下。
將具有平坦晶體透明底部具有有機表面之Greiner 96孔盤冷 卻至10℃以避免乾燥出經印刷斑點。使用具有PDC 90噴嘴之Scienion® SciFlex 5印表機，將8滴/斑點印刷於有機表面上，產生大約1.4nl之斑點體積。印表機之濕度保持在60-65%相對濕度下。
印刷後，藉由印刷頭上之自動化頭部相機檢查斑點之大小，以確保斑點不乾燥或在斑點中不發生晶體形成。所有斑點仍然濕潤且具有相同大小。未可見到晶體形成。
隨後用蓋子密封96孔盤以避免斑點乾燥且立即置於乾燥烘箱中之熱板(70℃)上以進行晶體引發及斑點之乾燥。
在70℃下培育1小時以確保對斑點進行適當乾燥後，在Stratalinker® 2000中在254nm下用1J照射盤。
7.2.2 製備對照陣列
使用與描述於章節7.2 1中之程序類似之程序，但實質上如Rendl等人，2011,Langmuir 27：6116-6123所描述，將目標盤保持在環境溫度下。印刷後，一些斑點顯示減小之大小，亦即陣列中隨機地點中之一些斑點經乾燥且在印刷之後立即展現相分離。隨後將盤自印表機中拿出且放至如上文所描述之樣品乾燥過程，其中盤上無蓋子，接著進一步發生乾燥。
7.2.3 雜交分析
在使用之前，在盤清洗機中用300μl洗滌緩衝液(100mM pH 7磷酸鈉)洗滌盤3次，且隨後將緩衝液更換至1mM pH 7磷酸鈉。在90℃下於加熱器震盪器上加熱盤10分鐘以提取未結合之DNA及聚合物。隨後使用自動化之96孔盤清洗機將緩衝液更換至100mM磷酸鈉緩衝液。
於陣列上在80℃下將20ml經Cy5標記之PCR產物及30ml 磷酸鈉緩衝液(250mM，pH7)之混合物培育10分鐘，且於加熱器震盪器上在52℃下培育30分鐘。然後在96孔盤清洗機中用100mM pH 7磷酸鈉緩衝液洗滌盤三次。在Sensovation® Flair讀取器中掃描具有緩衝液之盤且量測不同斑點之斑點強度。
7.2.4 結果
分析藉由章節7.2.1之方法產生之8個陣列及藉由章節7.2.2之方法產生之8個陣列，且在試算表程序中處理資料。計算且比較平均值及平均值之標準誤差(SEM)。結果展示於圖14-16中。
8. 實施例3：三維聚合物網絡陣列之可重用性
根據描述於章節7.2.1中之程序製備若干陣列，其包括含有經螢光標記之寡核苷酸之「著陸燈」斑點。在雜交分析中重新使用陣列且在雜交之間根據以下程序洗滌：(a)用100mM pH 7磷酸鹽緩衝液洗滌陣列三次；(b)隨後將緩衝液更換至1mM pH 7磷酸鹽緩衝液；且(c)隨後將陣列加熱至80℃且用100mM pH 7磷酸鹽緩衝液趁熱洗滌。
在使用之間確定來自著陸燈斑點之螢光信號之強度。10次使用後，螢光信號損失小於25%之其強度。重新使用陣列直至用參考DNA雜交之參考斑點(內部對照)顯示50%信號之損失。
9. 特定具體實例
本發明藉由下文之特定具體實例例示。
1.一種三維網絡，其具有表面及內部，包含(a)交聯聚合物、(b)一或多個通道及(c)視需要固定於網絡中之探針分子，該三維網絡視需要共 價連接至基板表面。
2.如具體實例第1項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於10微米之點延伸於內部中。
3.如具體實例第2項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於9微米之點延伸於內部中。
4.如具體實例第3項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於8微米之點延伸於內部中。
5.如具體實例第4項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於7微米之點延伸於內部中。
6.如具體實例第5項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於6微米之點延伸於內部中。
7.如具體實例第6項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於5微米之點延伸於內部中。
8.如具體實例第7項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於4微米之點延伸於內部中。
9.如具體實例第8項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於3微米之點延伸於內部中。
10.如具體實例第9項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於2微米之點延伸於內部中。
11.如具體實例第10項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者自離網絡表面小於1微米之點延伸於內部中。
12.如具體實例第11項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一 者自網絡表面上之點延伸於內部中。
13.如具體實例第1項至第12項中任一項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之至少10%。
14.如具體實例第13項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至100%。
15.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之至少15%。
16.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之至少20%。
17.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之至少25%。
18.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至90%。
19.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至80%。
20.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至70%。
21.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至60%。
22.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至50%。
23.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多 個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至40%。
24.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至30%。
25.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至25%。
26.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至20%。
27.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之10%至15%。
28.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之15%至20%。
29.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之15%至25%。
30.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之15%至35%。
31.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之20%至25%。
32.如具體實例第13項或具體實例第14項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的長度為網絡最大尺寸之25%至30%。
33.如具體實例第1項至第32項中任一項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少5倍。
34.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一 者的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少10倍。
35.如具體實例第34項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少15倍。
36.如具體實例第35項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者之最小橫截面為網絡篩孔大小之至少20倍。
37.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至10倍。
38.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至15倍。
39.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至20倍。
40.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至25倍。
41.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至30倍。
42.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至15倍。
43.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至20倍。
44.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至25倍。
45.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一 者的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至30倍。
46.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至20倍。
47.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至25倍。
48.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至30倍。
49.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之20至25倍。
50.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之20至30倍。
51.如具體實例第33項之三維網絡，其中該一或多個通道中之至少一者的最小橫截面為網絡篩孔大小之25至30倍。
52.如具體實例第1項至第51項中任一項之三維網絡，其包含複數個通道。
53.如具體實例第52項之三維網絡，其中該複數個通道為至少5個通道。
54.如具體實例第53項之三維網絡，其中該複數個通道為至少10個通道。
55.如具體實例第54項之三維網絡，其中該複數個通道為至少15個通道。
56.如具體實例第52項至第55項中任一項之三維網絡，其中該複數個 通道為高達50個通道。
57.如具體實例第52項之三維網絡，其中該複數個通道為10至50個通道。
58.如具體實例第52項至第57項中任一項之三維網絡，其中複數個通道彙聚在網絡內部中之點處，使得通道之間的橫向距離自表面朝向內部中之點減小。
59.如具體實例第58項之三維網絡，其中該複數個通道在其彙聚點處連接。
60.如具體實例第58項之三維網絡，其中網絡中之大多數通道彙聚在網絡內部中之一或多個點處，使得通道之間的橫向距離自表面朝向內部中之點減小。
61.如具體實例第60項之三維網絡，其中彙聚在網絡內部中之相同點處之複數個通道在其彙聚點處連接。
62.如具體實例第60項之三維網絡，其中網絡中之大多數通道在網絡中之一或多個彙聚點處連接至其他通道。
63.如具體實例第52項至第62項中任一項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於10微米之點延伸於內部中。
64.如具體實例第63項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於9微米之點延伸於內部中。
65.如具體實例第64項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於8微米之點延伸於內部中。
66.如具體實例第65項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於7微米之點延伸於內部中。
67.如具體實例第66項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於6微米之點延伸於內部中。
68.如具體實例第67項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於5微米之點延伸於內部中。
69.如具體實例第68項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於4微米之點延伸於內部中。
70.如具體實例第69項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於3微米之點延伸於內部中。
71.如具體實例第70項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於2微米之點延伸於內部中。
72.如具體實例第71項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自離網絡表面小於1微米之點延伸於內部中。
73.如具體實例第72項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道自網絡表面上之點延伸於內部中。
74.如具體實例第52項至第73項中任一項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之至少10%。
75.如具體實例第74項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至100%。
76.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之至少15%。
77.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之至少20%。
78.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之至少25%。
79.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至90%。
80.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至80%。
81.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至70%。
82.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至60%。
83.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至50%。
84.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至40%。
85.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至30%。
86.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至25%。
87.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至20%。
88.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之10%至15%。
89.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之15%至20%。
90.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之15%至25%。
91.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之15%至30%。
92.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之20%至25%。
93.如具體實例第74項或具體實例第75項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的長度為網絡最大尺寸之25%至30%。
94.如具體實例第52項至第93項中任一項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少5倍。
95.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少10倍。
96.如具體實例第95項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少15倍。
97.如具體實例第96項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之至少20倍。
98.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡 中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至10倍。
99.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至15倍。
100.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至20倍。
101.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至25倍。
102.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之5至30倍。
103.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至15倍。
104.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至20倍。
105.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至25倍。
106.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之10至30倍。
107.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至20倍。
108.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至25倍。
109.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡 中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之15至30倍。
110.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之20至25倍。
111.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之20至30倍。
112.如具體實例第94項之三維網絡，其中至少複數個通道或其中網絡中之大多數通道的最小橫截面為網絡篩孔大小之25至30倍。
113.如具體實例第1項至第112項中任一項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為5nm至75nm。
114.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為10nm至50nm。
115.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為10nm至40nm。
116.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為10nm至30nm。
117.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為10nm至20nm。
118.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為20nm至50nm。
119.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為20nm至40nm。
120.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩 孔大小為20nm至30nm。
121.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為30nm至50nm。
122.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為30nm至40nm。
123.如具體實例第113項之三維網絡，其中網絡在其水合狀態下之篩孔大小為40nm至50nm。
124.如具體實例第1項至第123項中任一項之三維網絡，其中交聯聚合物為水可溶脹聚合物。
125.如具體實例第124項之三維網絡，其中水可溶脹聚合物可吸收高達50倍之去離子蒸餾水之其重量。
126.如具體實例第124項或具體實例第125項之三維網絡，其中水可溶脹聚合物可吸收5至50倍之去離子蒸餾水之其自身體積。
127.如具體實例第124項至第126項中任一項之三維網絡，其中水可溶脹聚合物可吸收高達30倍之鹽水之其重量。
128.如具體實例第124項至第127項中任一項之三維網絡，其中水可溶脹聚合物可吸收4至30倍之鹽水之其自身體積。
129.如具體實例第1項至第128項中任一項之三維網絡，其中交聯聚合物包含交聯均聚物。
130.如具體實例第1項至第128項中任一項之三維網絡，其中交聯聚合物包含交聯共聚物。
131.如具體實例第1項至第128項中任一項之三維網絡，其中交聯聚 合物包含均聚物與共聚物之交聯混合物。
132.如具體實例第129項至第131項中任一項之三維網絡，其中交聯聚合物包含由一或多種種類之單體聚合的聚合物。
133.如具體實例第132項之三維網絡，其中各種類之單體包含獨立地選自以下各者之可聚合基團：丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙基丙烯酸酯基、丙烯酸2-苯酯基、丙烯醯胺基、甲基丙烯醯胺基、衣康酸酯基及苯乙烯基。
134.如具體實例第133項之三維網絡，其中聚合物中之至少一種單體種類包含甲基丙烯酸酯基。
135.如具體實例第134項之三維網絡，其中包含甲基丙烯酸酯基之至少一種單體種類為甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)。
136.如具體實例第132項之三維網絡，其中交聯聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
137.如具體實例第1項至第136項中任一項之三維網絡，其中探針分子共價連接至網絡。
138.如具體實例第1項至第137項中任一項之三維網絡，其中大多數探針分子固定於網絡內部中。
139.如具體實例第138項之三維網絡，其中至少一部分探針分子鄰接通道。
140.在各種具體實例中，探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不靠近通道之聚合物區域內緻密至少10%、至少20%、至少30%、至少40% 或至少50%。
141.如具體實例第1項至第139項中任一項之三維網絡，其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內平均大至少10%。
142.如具體實例第140項之三維網絡，其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內平均大至少20%。
143.如具體實例第140項之三維網絡，其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內平均大至少30%。
144.如具體實例第140項之三維網絡，其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內平均大至少40%。
145.如具體實例第140項之三維網絡，其中探針密度在聚合物與通道之間的界面處比在不鄰接通道之聚合物區域內平均大至少50%。
146.如具體實例第1項至第145項中任一項之三維網絡，其中探針分子包含核酸、核酸衍生物、肽、多肽、蛋白質、碳水化合物、脂質、細胞、配位體或其組合，較佳地其中探針分子包含核酸或核酸衍生物。
147.如具體實例第1項至第146項中任一項之三維網絡，其中探針分子包含抗體、抗體片段、抗原、抗原決定基、酶、酶受質、酶抑制劑、核酸或其組合。
148.如具體實例第1項至第147項中任一項之三維網絡，其中探針分子包含核酸。
149.如具體實例第148項之三維網絡，其中核酸為寡核苷酸。
150.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為12至30個核 苷酸長度。
151.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為14至30個核苷酸長度。
152.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為14至25個核苷酸長度。
153.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為14至20個核苷酸長度。
154.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至30個核苷酸長度。
155.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至25個核苷酸長度。
156.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至20個核苷酸長度。
157.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為16至30個核苷酸長度。
158.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為16至25個核苷酸長度。
159.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為16至20個核苷酸長度。
160.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至40個核苷酸長度。
161.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至45個核 苷酸長度。
162.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至50個核苷酸長度。
163.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為15至60個核苷酸長度。
164.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至55個核苷酸長度。
165.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為18至60個核苷酸長度。
166.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至50個核苷酸長度。
167.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為30至90個核苷酸長度。
168.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至100個核苷酸長度。
169.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至60個核苷酸長度。
170.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為40至80個核苷酸長度。
171.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為40至100個核苷酸長度。
172.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至120個核 苷酸長度。
173.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為20至40個核苷酸長度。
174.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為40至60個核苷酸長度。
175.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為60至80個核苷酸長度。
176.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為80至100個核苷酸長度。
177.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為100至120個核苷酸長度。
178.如具體實例第149項之三維網絡，其中寡核苷酸為12至150個核苷酸長度。
179.一種陣列，其在基板上包含複數個如具體實例第1項至第178項中任一項之三維網絡。
180.如具體實例第179項之陣列，其中三維網絡固定於基板上。
181.如具體實例第180項之陣列，其中三維網絡藉由網絡與基板之間的共價鍵固定於基板上。
182.如具體實例第179項至第181項中任一項之陣列，其中基板包含有機聚合物，或在無機材料表面上具有有機分子之自組裝單層的無機材料。
183.如具體實例第182項之陣列，其中基板包含選自環烯烴共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及聚甲基丙烯酸甲酯之有機聚合物。
184.如具體實例第183項之陣列，其中基板包含環烯烴共聚物、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
185.如具體實例第182項之陣列，其中基板包含在無機材料表面上具有烷基矽烷自組裝單層之無機材料。
186.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少8個三維網絡。
187.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少16個三維網絡。
188.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少24個三維網絡。
189.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少48個三維網絡。
190.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少96個三維網絡。
191.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少128個三維網絡。
192.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少256個三維網絡。
193.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少512個三維網絡。
194.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含至少1024個三維網絡。
195.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含24至8192個三維網絡。
196.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含24至4096個三維網絡。
197.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含24至2048個三維網絡。
198.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含24至1024個三維網絡。
199.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含24個三維網絡。
200.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含48個三維網絡。
201.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含96個三維網絡。
202.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含128個三維網絡。
203.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含256個三維網絡。
204.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含512個三維網絡。
205.如具體實例第179項至第185項中任一項之陣列，其包含1024個三維網絡。
206.如具體實例第179項至第205項中任一項之陣列，其中三維網絡中之每一者位於基板上之單獨斑點處。
207.如具體實例第206項之陣列，其中斑點按行及/或列佈置。
208.如具體實例第179項至第207項中任一項之陣列，其中基板包含微孔盤且三維網絡安置於盤之孔中。
209.如具體實例第179項至第208項中任一項之陣列，其中該複數個三維網絡包含包括不同種類探針分子之兩個或多於兩個三維網絡。
210.如具體實例第179項至第209項中任一項之陣列，其中該複數個三維網絡包含包括相同種類探針分子之兩個或多於兩個三維網絡。
211.如具體實例第179項至第210項中任一項之陣列，其中大多數三維網絡包含相同種類探針分子或其中所有三維網絡包含相同種類探針分子。
212.如具體實例第179項至第211項中任一項之陣列，其中該複數個三維網絡包含包括經標記對照探針分子之一或多個三維網絡。
213.如具體實例第212項之陣列，其中經標記對照探針分子係經螢光標記。
214.如具體實例第212項或具體實例第213項之陣列，其中至少一種對照探針分子為空間對照。
215.如具體實例第179項至第214項中任一項之陣列，其可重新使用。
216.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少5次。
217.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少10次。
218.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少20次。
219.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少30次。
220.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少40次。
221.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少50次。
222.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少60次。
223.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少70次。
224.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少80次。
225.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少90次。
226.如具體實例第215項之陣列，其可重新使用至少100次。
227.如具體實例第215項至第226項中任一項之陣列，其中至少一個三維網絡為可重用性對照。
228.如具體實例第227項之陣列，其中可重用性對照包含經螢光標記之探針。
229.如具體實例第228項之陣列，其中可重用性對照亦為空間對照。
230.一種用於製備三維網絡之方法，該三維網絡具有表面及內部，包含(a)交聯聚合物及(b)一或多個通道，該方法包含：(a)將混合物曝露至鹽晶體形成條件，該混合物包含(i)水性鹽溶液、(ii)聚合物及(iii)交聯劑，且視需要安置於基板表面上，從而形成含有一或多種鹽晶體之混合物；(b)將含有一或多種鹽晶體之混合物曝露至交聯條件，從而形成含有一或多種鹽晶體之交聯聚合物網絡；及(c)使含有一或多種鹽晶體之交聯聚合物網絡與可溶解該一或多種鹽晶體之溶劑接觸，從而溶解鹽晶體且形成一或多個通道來替代鹽晶體； 從而形成包含交聯聚合物及一或多個通道之三維網絡。
231.如具體實例第230項之方法，其中鹽形成條件包含形成一或多種針形晶體。
232.如具體實例第230項或具體實例第231項之方法，其中該一或多個通道中之至少一者具有如具體實例第2項至第51項中任一項之網絡之通道的性質。
233.如具體實例第230項或具體實例第231項之方法，其中產生三維網絡，其具有表面及內部，包含(a)交聯聚合物及(b)複數個通道。
234.如具體實例第233項之方法，其中該複數個通道具有如具體實例第53項至第112項中任一項之網絡之該複數個通道的性質。
235.如具體實例第230項至第234項中任一項之方法，其中鹽形成條件包含使混合物脫水。
236.如具體實例第235項之方法，其包含藉由加熱混合物、將混合物曝露至真空、降低混合物周圍之大氣的濕度或其組合來使混合物脫水。
237.如具體實例第236項之方法，其包含藉由將混合物曝露至真空使混合物脫水。
238.如具體實例第236項之方法，其包含藉由加熱混合物使混合物脫水。
239.如具體實例第238項之方法，其中加熱混合物包含使混合物與溫度高於混合物溫度之氣體接觸。
240.如具體實例第230項至第234項中任一項之方法，其中鹽形成條件包含冷卻混合物直至混合物經鹽過飽和。
241.如具體實例第240項之方法，其包含藉由使混合物與溫度低於混合物溫度之氣體接觸來冷卻混合物。
242.如具體實例第230項至第241項中任一項之方法，其中在步驟(a)期間混合物之溫度維持高於混合物周圍之大氣的露點。
243.如具體實例第230項至第242項中任一項之方法，其中交聯劑藉由紫外(UV)光活化且交聯條件包含將混合物曝露至紫外光。
244.如具體實例第230項至第242項中任一項之方法，其中交聯劑藉由可見光活化且交聯條件包含將混合物曝露至可見光。
245.如具體實例第230項至第242項中任一項之方法，其中交聯劑藉由熱活化且交聯條件包含將混合物曝露至熱。
246.如具體實例第230項至第245項中任一項之方法，其中水性鹽溶液包含單價陽離子。
247.如具體實例第246項之方法，其中單價陽離子包含Na+及/或K+，較佳地其中單價陽離子包含Na+及K+。
248.如具體實例第247項之方法，其中水性鹽溶液包含藉由以下方法產生之溶液：包含將磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀或其組合溶解於水或水溶液中。
249.如具體實例第230項至第248項中任一項之方法，其中聚合物為水可溶聚合物。
250.如具體實例第230項至第249項中任一項之方法，其中聚合物包含均聚物。
251.如具體實例第230項至第249項中任一項之方法，其中聚合物包 含共聚物。
252.如具體實例第230項至第249項中任一項之方法，其中聚合物包含均聚物與共聚物之混合物。
253.如具體實例第249項至第252項中任一項之方法，其中聚合物包含由一或多種種類單體聚合之聚合物。
254.如具體實例第253項之方法，其中各種類之單體包含獨立地選自以下各者之可聚合基團：丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙基丙烯酸酯基、丙烯酸2-苯酯基、丙烯醯胺基、甲基丙烯醯胺基、衣康酸酯基及苯乙烯基。
255.如具體實例第254項之方法，其中聚合物中之至少一種單體種類包含甲基丙烯酸酯基。
256.如具體實例第255項之方法，其中包含甲基丙烯酸酯基之至少一種單體種類為甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)。
257.如具體實例第253項中任一項之方法，其中聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
258.如具體實例第230項至第257項中任一項之方法，其中聚合物為包含交聯劑之共聚物。
259.如具體實例第258項之方法，其中聚合物每聚合物分子包含至少兩種交聯劑。
260.如具體實例第230項至第259項中任一項之方法，其中交聯劑係選自二苯甲酮、噻噸酮、安息香乙醚、乙基伊紅、伊紅Y、玫瑰紅、樟腦醌、赤蘚紅、4,4'偶氮雙(4-氰基戊酸)、2,2-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二 鹽酸鹽及過氧化苯甲醯。
261.如具體實例第260之方法，其中交聯劑為二苯甲酮。
262.如具體實例第230項至第261項中任一項之方法，其中溶劑為水或水基緩衝液。
263.如具體實例第262項之方法，其中溶劑為水。
264.如具體實例第262項之方法，其中溶劑為水基緩衝液。
265.如具體實例第264項之方法，其中水基緩衝液包含磷酸鹽、甲醇、乙醇、丙醇或其混合物。
266.如具體實例第230項至第265項中任一項之方法，其中步驟(a)之混合物進一步包含探針分子。
267.如具體實例第266項之方法，其中至少一些、大多數或所有探針分子包含核酸、核酸衍生物、肽、多肽、蛋白質、碳水化合物、脂質、細胞、配位體或其組合。
268.如具體實例第267項之方法，其中至少一些探針分子包含核酸或核酸衍生物。
269.如具體實例第267項之方法，其中至少大多數探針分子包含核酸或核酸衍生物。
270.如具體實例第267項之方法，其中所有探針分子包含核酸或核酸衍生物。
271.如具體實例第266項之方法，其中至少一些、大多數或所有探針分子包含抗體、抗體片段、抗原、抗原決定基、酶、酶受質、酶抑制劑、核酸或其組合。
272.如具體實例第271項之方法，其中至少一些探針分子包含核酸。
273.如具體實例第271項之方法，其中至少大多數探針分子包含核酸。
274.如具體實例第271項之方法，其中所有探針分子包含核酸。
275.如具體實例第272項至第274項中任一項之方法，其中核酸為寡核苷酸。
276.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為12至30個核苷酸長度。
277.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為14至30個核苷酸長度。
278.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為14至25個核苷酸長度。
279.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為14至20個核苷酸長度。
280.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至30個核苷酸長度。
281.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至25個核苷酸長度。
282.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至20個核苷酸長度。
283.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為16至30個核苷酸長度。
284.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為16至25個核苷酸 長度。
285.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為16至20個核苷酸長度。
286.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至40個核苷酸長度。
287.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至45個核苷酸長度。
288.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至50個核苷酸長度。
289.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為15至60個核苷酸長度。
290.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至55個核苷酸長度。
291.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為18至60個核苷酸長度。
292.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至50個核苷酸長度。
293.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為30至90個核苷酸長度。
294.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至100個核苷酸長度。
295.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至120個核苷酸 長度。
296.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至40個核苷酸長度。
297.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為20至60個核苷酸長度。
298.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為40至80個核苷酸長度。
299.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為40至100個核苷酸長度。
300.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為40至60個核苷酸長度。
301.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為60至80個核苷酸長度。
302.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為80至100個核苷酸長度。
303.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為100至120個核苷酸長度。
304.如具體實例第275項之方法，其中寡核苷酸為12至150個核苷酸長度。
305.如具體實例第230項至第304項中任一項之方法，在步驟(a)之前其進一步包含將混合物塗覆至基板表面之步驟。
306.如具體實例第305項之方法，其中混合物以100pl至5nl之體積 塗覆。
307.如具體實例第305項之方法，其中混合物以100pl至1nl之體積塗覆。
308.如具體實例第305項之方法，其中混合物以200pl至1nl之體積塗覆。
309.如具體實例第305項至第308項中任一項之方法，其中將混合物塗覆至基板之步驟包含將混合物噴塗於基板表面上。
310.如具體實例第309項之方法，其中混合物藉由噴墨印表機噴塗。
311.如具體實例第305項至第310項中任一項之方法，其中基板包含有機聚合物，或在表面上具有有機分子之自組裝單層之無機材料。
312.如具體實例第311項之方法，其中基板包含有機聚合物。
313.如具體實例第312項之方法，其中有機聚合物係選自環烯烴共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及聚甲基丙烯酸甲酯。
314.如具體實例第313項之方法，其中基板包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或環烯烴共聚物。
315.如具體實例第311項之方法，其中基板包含在表面上具有烷基矽烷自組裝單層之無機材料。
316.如具體實例第305項至第315項中任一項之方法，其中基板包含微孔盤。
317.如具體實例第305項至第316項中任一項之方法，其中在步驟(b)中聚合物與表面交聯。
318.如具體實例第317項之方法，其中產生水可溶脹聚合物，亦即與 表面交聯。
319.如具體實例第318項之方法，其中水可溶脹聚合物可吸收高達50倍之去離子蒸餾水之其重量。
320.如具體實例第318項或具體實例第319項之方法，其中水可溶脹聚合物可吸收5至50倍之去離子蒸餾水之其自身體積。
321.如具體實例第318項至第320項中任一項之方法，其中水可溶脹聚合物可吸收高達30倍之鹽水之其重量。
322.如具體實例第318項至第321項中任一項之方法，其中水可溶脹聚合物可吸收4至30倍之鹽水之其自身體積。
323.一種用於製備陣列之方法，其包含藉由如具體實例第230項至第322項中任一項之方法在相同基板之表面上的離散斑點處產生複數個三維網絡。
324.如具體實例第323項之方法，其中三維網絡同時產生。
325.如具體實例第323項之方法，其中三維網絡依序產生。
326.如具體實例第323項至第325項中任一項之方法，其進一步包含使該複數個三維網絡與基板表面交聯。
327.一種用於製備陣列之方法，其包含在相同基板之表面上的離散斑點處安置如具體實例第1項至第178項中任一項之複數個三維網絡(a)或根據如具體實例第230項至第322項中任一項之方法產生或可獲得的複數個三維網絡(b)。
328.如具體實例第323項至第327項中任一項之方法，其進一步包含使該複數個三維網絡與表面交聯。
329.一種用於製備陣列之方法，其包含在相同基板之表面上的離散斑點處安置根據如具體實例第305項至第322項中任一項之方法產生或可獲得之複數個三維網絡。
330.如具體實例第329項之方法，其中安置包含在離散斑點處塗覆由其形成三維網絡之混合物。
331.如具體實例第323項至第330項中任一項之方法，其中斑點按行及/或列佈置。
332.一種三維網絡，其藉由如具體實例第230項至第322項中任一項之方法產生或可獲得。
333.一種陣列，其在基板上包含如具體實例第332項之複數個三維網絡。
334.一種陣列，其藉由如具體實例第323項至第331項中任一項之方法產生或可獲得。
335.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少8個三維網絡。
336.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少16個三維網絡。
337.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少24個三維網絡。
338.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少48個三維網絡。
339.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少96 個三維網絡。
340.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少128個三維網絡。
341.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少256個三維網絡。
342.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少512個三維網絡。
343.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含至少1024個三維網絡。
344.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含24至8192個三維網絡。
345.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含24至4096個三維網絡。
346.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含24至2048個三維網絡。
347.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含24至1024個三維網絡。
348.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含24個三維網絡。
349.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含48個三維網絡。
350.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含96個三 維網絡。
351.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含128個三維網絡。
352.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含256個三維網絡。
353.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含512個三維網絡。
354.如具體實例第333項或具體實例第334項之陣列，其包含1024個三維網絡。
355.如具體實例第333項至第354項中任一項之陣列，其中三維網絡包含探針分子，且三維網絡中之兩者或多於兩者包含不同種類探針分子。
356.如具體實例第333項至第355項中任一項之陣列，其中三維網絡包含探針分子，且兩個或多於兩個三維網絡包含相同種類探針分子。
357.如具體實例第333項至第354項中任一項之陣列，其中三維網絡包含探針分子，且三維網絡中之每一者包含相同種類探針分子。
358.如具體實例第333項至第357項中任一項之陣列，其中該複數個三維網絡包含包括經標記對照探針分子之一或多個三維網絡。
359.如具體實例第358項之陣列，其中經標記對照探針分子係經螢光標記。
360.如具體實例第333項至第359項中任一項之陣列，其中基板包含微孔盤且微孔盤之各孔含有不大於單個之三維網絡。
361.一種用於判定分析物是否存在於樣品中之方法，其包含： (a)使包含能夠結合至分析物之探針分子的如具體實例第1項至第178項或第332項中任一項之三維網絡或如具體實例第179項至第229項或第333項至第360項中任一項之陣列與樣品接觸；及(b)偵測分析物與三維網絡或陣列中之探針分子之結合，從而判定分析物是否存在於樣品中。
362.如具體實例第361項之方法，其進一步包含在步驟(a)與(b)之間洗滌包含探針分子之網絡或陣列。
363.如具體實例第361項或具體實例第362項之方法，其進一步包含在步驟(a)之前使包含探針分子之網絡或陣列與阻斷試劑接觸。
364.如具體實例第361項至第363項中任一項之方法，其進一步包含量化結合至包含探針分子之三維網絡或陣列之分析物的量。
365.一種用於判定分析物是否存在於複數個樣品中之各樣品中的方法，其包含：(a)使包含能夠結合至分析物之探針分子的如具體實例第179項至第229項或第333項至第360項中任一項之陣列與樣品接觸；及(b)偵測分析物與陣列中之探針分子之結合，從而判定分析物是否存在於該複數個樣品中之各樣品中。
366.一種用於判定分析物是否存在於複數個樣品中之各樣品中的方法，其包含：(a)使包含能夠結合至分析物之探針分子的如具體實例第179項至第229項或第333項至第360項中任一項之陣列與樣品接觸，且包含對照探針分子，其中陣列在步驟(a)之前已經使用且洗滌；及 (b)偵測分析物與陣列中之探針分子之結合，從而判定分析物是否存在於該複數個樣品中之各樣品中。
367.一種用於判定多於一種種類之分析物是否存在於樣品中之方法，其包含：(a)使包含能夠結合至不同種類分析物之不同種類探針分子的如具體實例第179項至第229項或第333項至第360項中任一項之陣列與樣品接觸；及(b)偵測分析物與陣列中之探針分子之結合，從而判定多於一種種類之分析物是否存在於樣品中。
368.一種用於判定多於一種種類之分析物是否存在於樣品中之方法，其包含：(a)使包含能夠結合至不同種類分析物之不同種類探針分子的如具體實例第179項至第229項或第333項至第360項中任一項之陣列與樣品接觸，且包含對照探針分子，其中陣列在步驟(a)之前已經使用且洗滌；及(b)偵測分析物與陣列中之探針分子之結合，從而判定多於一種種類之分析物是否存在於樣品中。
369.如具體實例第365項至第368項中任一項之方法，其中：(a)陣列之基板包含微孔盤；(b)微孔盤之各孔含有不大於單個之三維網絡；且(c)使陣列與樣品接觸包含使各孔與不大於單個之樣品接觸。
370.如具體實例第365項至第369項中任一項之方法，其進一步包含在步驟(a)與(b)之間洗滌包含探針分子之陣列。
371.如具體實例第365項至第370項中任一項之方法，其進一步包含在步驟(a)之前使包含探針分子之陣列與阻斷試劑接觸。
372.如具體實例第365項至第371項中任一項之方法，其進一步包含量化結合至陣列之一或多種分析物的量。
373.如具體實例第361項至第372項中任一項之方法，其進一步包含重新使用陣列。
374.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少5次。
375.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少10次。
376.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少20次。
377.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少30次。
378.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少40次。
379.如具體實例第373項之方法，其中陣列重新使用至少50次。
380.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列5至20次。
381.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列5至30次。
382.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列10至50次。
383.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列10至20次。
384.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列10至30次。
385.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列20至40次。
386.如具體實例第374項之方法，其包含重新使用陣列40至50次。
387.如具體實例第373項至第386項中任一項之方法，其包含在重新使用之間洗滌陣列。
388.如具體實例第387項之方法，其中陣列在變性條件下洗滌。
389.如具體實例第388項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至熱。
390.如具體實例第388項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至低鹽濃度。
391.如具體實例第388項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至熱及低鹽濃度兩者。
392.如具體實例第388項之方法，其中在重新使用之前移除變性條件。
393.如具體實例第392項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至熱，並且其中在重新使用之前降低溫度。
394.如具體實例第392項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至低鹽濃度，並且其中在重新使用之前增加鹽濃度。
395.如具體實例第392項之方法，其中變性條件包含將陣列曝露至熱及低鹽濃度兩者，並且其中在重新使用之前降低溫度且增加鹽濃度。
396.如具體實例第373項至第395項中任一項之方法，其中陣列包含包括經螢光標記之寡核苷酸作為可重用性對照之至少一個三維網絡。
397.如具體實例第396項之方法，其包含測試螢光信號強度。
398.如具體實例第397項之方法，其中可重用性對照在10次使用後保留至少70%之其初始螢光信號強度。
399.如具體實例第398項之方法，其中可重用性對照在20次使用後保留至少50%之其信號強度。
400.如具體實例第396項至第399項中任一項之方法，其中陣列在可重用性對照失去大於50%之其信號強度後不再重新使用。
401.如具體實例第361項至第400項中任一項之方法，其中分析物為 核酸。
402.如具體實例第401項之方法，其中核酸為聚合酶鏈反應(PCR)擴增子。
403.如具體實例第401項之方法，其中PCR擴增子自生物樣品或環境樣品擴增。
404.如具體實例第403項之方法，其中PCR擴增子自生物樣品擴增。
405.如具體實例第403項之方法，其中PCR擴增子自環境樣品擴增。
406.如具體實例第404項之方法，其中生物樣品為血液、血清、血漿、組織、細胞、唾液、痰、尿液、腦脊髓液、胸膜液、乳汁、淚液、大便、汗水、精液、整個細胞、細胞成分、細胞塗片或其提取物或衍生物。
407.如具體實例第406項之方法，其中生物樣品為哺乳動物血液、血清或血漿或其提取物。
408.如具體實例第407項之方法，其中生物樣品為人類或牛血液、血清或血漿或其提取物。
409.如具體實例第406項之方法，其中生物樣品為乳汁或其提取物。
410.如具體實例第409項之方法，其中生物樣品為牛乳汁或其提取物。
411.如具體實例第401項至第410項中任一項之方法，其中核酸經標記。
412.如具體實例第411項之方法，其中核酸經螢光標記。
413.一種三維網絡(15)，其具有表面(16)及內部，包含：(a)共價連接至基板之表面(2)之交聯聚合物(3)；(b)一或多個通道(13)；及 (c)固定於網絡(15)中之探針分子(1)，視需要其中(i)探針分子(1)共價連接至網絡(15)，及/或(ii)大多數探針分子(1)固定於網絡(15)之內部中，及/或(iii)大多數探針分子(1)鄰接通道(13)。
414.如具體實例第413項之三維網絡(15)，其中至少一個或至少大多數通道(13)之特性在於以下性質中之一者、兩者或三者：(a)通道(13)自離網絡(15)之表面(16)小於5微米之點延伸於內部中，或自網絡(15)之表面(16)上之點延伸於內部中；(b)通道(13)的長度為網絡(15)之最大尺寸之至少10%或至少20%；及(c)通道(13)之最小橫截面為網絡(15)之篩孔大小之至少5倍或至少15倍。
415.如具體實例第414項之三維網絡(15)，其中至少一個或至少大多數通道(13)(a)具有為網絡(15)之最大尺寸之10%至40%或15%至25%的長度，及/或(b)具有為網絡(15)之篩孔大小之5至10倍或10至25倍的最小橫截面。
416.如具體實例第413項至第415項中任一項之三維網絡(15)，其包含至少5個通道(13)、至少10個通道(13)或至少15個通道(13)，視需要其中複數個通道(13)彙聚在網絡(15)之內部中之點處，使得通道(13)之間的橫向距離自網絡(15)之表面(16)朝向內部中之點減小，且視需要 其中各通道(13)之特性獨立地在於以下性質中之一者、兩者或三者：(a)通道(13)自離網絡(15)之表面(16)小於10微米、小於9微米、小於8微米、小於7微米、小於6微米、小於5微米、小於4微米、小於3微米、小於2微米、小於1微米之點或自網絡(15)之表面(16)上之點延伸於內部中；(b)通道(13)的長度為網絡(15)之最大尺寸之至少10%、至少15%、至少20%或至少25%，及/或(c)通道(13)的最小橫截面為網絡(15)之篩孔大小之至少5倍、至少10倍、至少15倍或至少20倍。
417.如具體實例第413項至第416項中任一項之三維網絡(15)，其中網絡(15)在其水合狀態下之篩孔大小為5至75nm或10至50nm。
418.一種陣列，其在基板上包含如具體實例第413項至第417項中任一項之複數個三維網絡(15)，視需要其中(a)三維網絡(15)固定於基板上，及/或(b)三維網絡(15)中之每一者位於基板上之單獨斑點(7)處。
419.如具體實例第418項之陣列，其包含至少8個或至少48個三維網絡(15)，視需要其中陣列上三維網絡(15)之數目在24與1024之間的範圍內。
420.如具體實例第418項或具體實例第419項之陣列，其中該複數個三維網絡(15)包含包括經標記對照探針分子(1)之一或多個三維網絡(15)，視需要其中經標記對照探針分子(1)係經螢光標記。
421.如具體實例第418項至第420項中任一項之陣列，其可重新使用，視需要其中陣列可重新使用至少10次。
422.一種用於製備如具體實例第413項至第417項中任一項之三維網絡(15)的方法，其包含以下步驟：(a)將安置於基板之表面(2)上之混合物(5)曝露至針形晶體形成條件，該混合物(5)包含(i)視需要為單價陽離子鹽溶液之水性鹽溶液，(ii)聚合物，及(iii)交聯劑，從而形成含有一或多種針形鹽晶體(8)之混合物(5)；(b)將含有一或多種鹽晶體(8)之混合物(5)曝露至交聯條件，從而形成含有一或多種針形鹽晶體(8)之交聯聚合物網絡(15)；及(c)使含有一或多種鹽晶體(8)之交聯聚合物網絡(15)與可溶解該一或多種鹽晶體(8)之溶劑接觸，從而溶解針形鹽晶體(8)且形成一或多個通道(13)來替代鹽晶體(8)。
423.如具體實例第422項之方法，其中：(a)針形晶體鹽形成條件包含：(i)視需要藉由加熱混合物(5)(視需要藉由使混合物(5)與溫度高於混合物(5)之溫度的氣體接觸)、將混合物(5)曝露至真空及/或降低混合物(5)周圍之大氣的濕度來使混合物(5)脫水，；或(ii)冷卻混合物(5)，視需要藉由使混合物(5)與溫度低於混合物(5)之溫度的氣體接觸；及/或(b)其中溶劑為水基緩衝液，該緩衝液視需要包含磷酸鹽、甲醇、乙醇、丙醇或其混合物。
424.如具體實例第422項或具體實例第423項之方法，其中步驟(a) 之混合物(5)進一步包含探針分子(1)。
425.如具體實例第422項至第424項中任一項之方法，在步驟(a)之前其進一步包含以下步驟：將混合物(5)以視需要100pl至5nl之體積、100pl至1nl之體積或500pl至2nl之體積塗覆至基板之表面(2)。
426.一種用於製備陣列之方法，其包含(a)藉由如具體實例第422項至第425項中任一項之方法在相同基板之表面(2)上之離散斑點(7)處產生複數個三維網絡(15)，及(b)將該複數個三維網絡(15)交聯至基板之表面(2)。
427.一種用於判定分析物是否存在於樣品中之方法，其包含：(a)使包含能夠結合至分析物之探針分子(1)的如具體實例第413項至第417項中任一項之三維網絡(15)與樣品接觸，視需要其中三維網絡(15)安置於如具體實例第418項至第421項中任一項之陣列上；及(b)偵測且視需要量化分析物與三維網絡(15)或陣列中之探針分子(1)之結合，從而判定分析物是否存在於樣品中且視需要確定分析物的量。
428.如具體實例第427項之方法，其中：(a)網絡(15)或陣列在步驟(a)之前已經使用且洗滌，視需要至少10次、至少20次或至少50次；及/或(b)步驟(b)後進一步包含重新使用網絡(15)或陣列，視需要至少10次、至少20次或至少50次。
429.如具體實例第427項或具體實例第428項之方法，其中分析物為核酸，視需要其中核酸為經螢光標記之聚合酶鏈反應(PCR)擴增子。
雖然已說明且描述各種特定具體實例，但應瞭解可在不偏離本發明之精神及範疇的情況下做出各種改變。
10.文獻之引用
本申請案中所引用之所有公開案、專利、專利申請案及其他文獻均出於所有目的特此以全文引用之方式併入，引用的程度就如同個別地指示將各個別公開案、專利、專利申請案及其他文獻以引用之方式併入以用於所有目的一樣。在併入本文中之一或多個文獻之教示內容與本發明不一致之情況下，以本說明書之教示內容為準。
1:探針分子
2:表面
3:聚合物
4:光反應性基團
5:混合物
6:經加熱固持器
7:斑點
8:鹽晶體
9:結晶胚
10:表面
11:光學UV輻射
12:溶劑
13；通道
14:經冷卻固持器
15:三維網絡
16:表面
17:生物晶片
17':生物感測器
18:可撓性基板條帶
D:直徑
X:距離
Y:距離
圖1展示具有探針生物分子(1)及聚合物(3)之混合物之圖示，該聚合物每溶解於水性鹽溶液中之分子包含兩個光反應性基團(4)。
圖2展示通過圖1中所展示之一滴混合物(5)之橫截面，該混合物具有位於有機表面(2)之斑點(7)處之表面(10)，該有機表面位於經加熱固持器(6)上。
圖3展示在混合物已經加熱且自結晶胚(9)延伸之針形鹽晶體(8)已在鹽溶液中形成後，通過圖2中所展示之佈置之橫截面。
圖4展示混合物已經乾燥且用光輻射(11)照射以形成具有表面(16)之聚合物網絡(15)後，通過圖3中所展示之佈置之橫截面。
圖5展示用光輻射照射後圖1混合物之圖示。
圖6展示將鹽晶體溶解於溶劑(12)中形成通道(13)後，通過圖4中所展示之佈置之橫截面。
圖7展示混合物已在經冷卻固持器(14)上冷卻且針形鹽晶體已在鹽溶液中形成後，通過圖2中所展示之佈置之橫截面。
圖8展示混合物已經乾燥且用光照射將其照射後，通過圖7中所展示之佈置之橫截面。
圖9展示用溶劑溶解鹽晶體後通過圖8中所展示之佈置之橫截面。
圖10展示用於形成對(二甲基丙烯醯胺共甲基丙烯醯氧基二苯甲酮共4-乙烯基苯磺酸鈉)之反應路徑。
圖11展示具有有機表面(2)之生物晶片(17)之透視圖，在有機表面上聚合物網絡(15)位於經佈置為具有列及行之矩陣之斑點(7)處。
圖12展示如圖11中所展示之生物晶片(17)之俯視圖，其中各聚合物網絡(15)具有直徑(D)，且其中列及行分別由自聚合物網絡(15)之中心點量測之距離Y及距離X分隔。
圖13展示生物感測器(17')，其包含具有有機表面(2)之可撓性基板條帶(18)，在該有機表面上具有直徑(D)之聚合物網絡(15)位於由自聚合物網絡之中心點量測之距離X分隔開的斑點(7)處。
圖14展示顯示實施例2中不同斑點之量測值的平均值及平均值之標準誤差的表格。
圖15為藉由章節7.2.1之陣列獲得之量測值的平均值之圖示。
圖16為藉由章節7.2.2之陣列獲得之量測值的平均值之圖示。
1‧‧‧探針生物分子/探針分子
3‧‧‧聚合物/交聯聚合物
4‧‧‧光反應性基團

Claims (25)

  1. 一種三維網絡，其具有表面及內部，該三維網絡：(a)由水可溶脹聚合物組成，該水可溶脹聚合物藉由交聯水溶性聚合物鏈形成；(b)交聯至硬性基板的表面；及(c)包含共價連接至該等聚合物鏈之探針分子，其特徵在於(i)該網絡包含至少5個通道，其彙聚在該網絡之該內部中之點處，使得該等通道之間的橫向距離自該表面朝向該內部中之點減小，及(ii)該等探針分子大多數固定於該網絡內部中，且該等探針分子中至少一部分鄰接通道。
  2. 如申請專利範圍第1項之三維網絡，其中該等通道中之至少一者之特性在於以下性質中之一者、兩者或三者：(a)該通道自離該網絡之該表面小於5微米之點延伸於該內部中，或自該網絡之該表面上之點延伸於該內部中；(b)該通道的長度為該網絡之最大尺寸之至少10%；及(c)該通道的最小橫截面為該網絡之篩孔大小之至少5倍。
  3. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項之三維網絡，其中該網絡中該等通道的大多數的長度為該網絡之最大尺寸之至少10%。
  4. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項之三維網絡，其中該網絡中該等通道的大多數自離該網絡之該表面小於10微米之點延伸於該內部中，或自該網絡之該表面上之點延伸於該內部中。
  5. 如申請專利範圍第3項之三維網絡，其中該網絡中該等通道的大多數 自離該網絡之該表面小於10微米之點延伸於該內部中，或自該網絡之該表面上之點延伸於該內部中。
  6. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項之三維網絡，其中該網絡在其水合狀態下之篩孔大小為5至75nm。
  7. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項之三維網絡，其中大多數探針分子鄰接通道。
  8. 如申請專利範圍第3項之三維網絡，其中大多數探針分子鄰接通道。
  9. 如申請專利範圍第4項之三維網絡，其中大多數探針分子鄰接通道。
  10. 如申請專利範圍第5項之三維網絡，其中大多數探針分子鄰接通道。
  11. 如申請專利範圍第6項之三維網絡，其中大多數探針分子鄰接通道。
  12. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項之三維網絡，其中該聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
  13. 如申請專利範圍第3項之三維網絡，其中該聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
  14. 如申請專利範圍第4項之三維網絡，其中該聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
  15. 如申請專利範圍第5項之三維網絡，其中該聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
  16. 如申請專利範圍第6項之三維網絡，其中該聚合物包含由二甲基丙烯醯胺(DMAA)、甲基丙烯醯氧基二苯甲酮(MABP)及4-乙烯基苯磺酸鈉(SSNa)聚合之聚合物。
  17. 一種陣列，其在硬性基板上包含如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之複數個三維網絡，其中該等三維網絡中之每一者位於該基板上之單獨斑點處。
  18. 如申請專利範圍第17項之陣列，其可重新使用至少10次。
  19. 一種用於製備如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之三維網絡的方法，其包含以下步驟：(a)將安置於硬性基板表面上之混合物曝露至針形晶體形成條件，該混合物包含(i)水性鹽溶液、(ii)水溶性聚合物、(iii)交聯劑及(iv)探針分子，從而形成含有針形鹽晶體之混合物；(b)將含有該等鹽晶體之該混合物曝露至交聯條件，從而形成具有交聯至其的探針分子且含有該等針形鹽晶體之交聯聚合物網絡；及(c)使含有該等鹽晶體之該交聯聚合物網絡與可溶解該等鹽晶體之溶劑接觸，從而溶解該等針形鹽晶體且形成通道來替代該等鹽晶體。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該水性鹽溶液為單價陽離子鹽溶液。
  21. 如申請專利範圍第19項或申請專利範圍第20項之方法，其中：(a)該等針形晶體鹽形成條件包含：(i)使該混合物脫水；或(ii)冷卻該混合物；及/或 (b)該溶劑為水基緩衝液。
  22. 一種用於製備陣列之方法，其包含(a)藉由如申請專利範圍第19項至申請專利範圍第21項中任一項之方法在相同基板之表面上之離散斑點處產生複數個三維網絡，及(b)將該複數個三維網絡交聯至該表面。
  23. 一種用於判定分析物是否存在於樣品中之方法，其包含：(a)使包含能夠結合至該分析物之探針分子的如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之三維網絡或如申請專利範圍第17項或申請專利範圍第18項之陣列與該樣品接觸；及(b)偵測該分析物與該三維網絡中之該等探針分子之結合，從而判定該分析物是否存在於該樣品中。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該網絡或陣列在步驟(a)之前已經使用且洗滌至少10次，或該方法進一步包含在步驟(b)後重新使用該網絡或陣列至少10次。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其進一步包含量化該分析物與該三維網絡中之該等探針分子之結合。
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