表面處理的制作方法

專利名稱：表面處理的制作方法
總的來說，本發明涉及表面處理；具體來說，本發明涉及用分子單層涂布表面區域的方法。
表面上的分子單層在很多領域中都是有用的，包括控制表面的腐蝕性、潤濕性或粘合性，進行多相催化，從溶液中萃取或提純分析物，以及生產生物傳感器或生物芯片。
將分子沉積在基板表面上的傳統方法涉及到將表面浸泡在具有過量用于在表面上形成自完成單層(self-completing monolayer)的分子的溶液中。基于單層處理技術的傳統浸泡法的缺點是它們不能形成精細的圖式。另外，這些方法復雜、成本高、緩慢、在化學和幾何形狀方面都不精確。DNA功能化生物芯片的傳統生產方法涉及到用DNA模板定點。依靠點內的表面張力確定點的幾何形狀。干燥效應會快速改變點內的濃度，從而難以控制。
在表面上沉積分子的另一種傳統方法涉及到將單層從印模如用聚二甲基硅氧烷(PDMS制成的印模印刷到表面上。印刷法能夠用微量分子將表面圖式化。但是，存在著與這種印刷相關的可變的轉印。在表面上給定點處的覆蓋率取決于墨印密度和印刷效率。例如，在印刷催化劑或生物分子時，如果分子只能作為單層放置在印模上，則特別成問題。此時，單分子的存在或缺失提供鈍化表面和功能表面之間的對比度。單個缺失的分子會產生缺陷。傳統上講，單層從印模到表面的轉印中總是有缺陷，轉印率從一次印刷周期到下一次印刷周期都有變化。這對于大規模生產的環境來說是不希望的。例如參見A.Bernard等人，″Microcontact Printing of Proteins″，Adv.Mater.2000(12)，1067(2000)。
在諸如包括基因活性檢測和基因突變鑒定的基因分析的領域中，所謂的生物芯片或微陣列(micro array)技術日益重要。可以用基因信息改善藥物篩選、診斷、藥物治療和鑒定。用于該領域的一般生物芯片包括附著在玻璃表面上的基因片段或蛋白質的小型陣列。一般用這些生物芯片表面上的序列和熒光樣品之間的雜交反應進行分析。雜交反應后，一般用熒光檢測器讀取生物芯片，將表面上斑點的熒光強度量化。用蛋白質特異捕捉劑(protein specific capture agent)可以類似地檢測蛋白質標記、病毒和蛋白質表達曲線。M.Schena，″Micro array Biochip Technology″，Eaton Publishing，Natick MA，(2000)和G.Ramsay，″DNA chips；State of the Art″，Nature Biotech.16，40(1998)中描述了在生物芯片上圖式化生物分子的傳統方法。傳統方法包括連續和平行圖式技術。連續技術在表面上連續尋找斑點。這些技術包括移液；毛細印刷；噴墨印刷和針式定點(pin spotting)。平行技術同時在表面上圖式分子的多個區域。這些技術包括顯微流態網絡輸送；毛細陣列印刷和顯微接觸印刷。顯微接觸印刷涉及到在圖式印模上墨印。這種墨印可以通過顯微流態網絡進行。
對于一些領域來說，可以將脫氧核糖核酸(DNA)涂布在生物芯片表面上。編碼在DNA中的信息建立和保持有機體的細胞和生物化學功能。在大多數有機體中，DNA是延伸的雙股聚合物。一個DNA的脫氧核苷酸序列與另一股的脫氧核苷酸序列互補。這使得待合成的新DNA分子在各股中具有與原始DNA分子相同的脫氧核苷酸線形陣列。這一過程通常稱為DNA復制。DNA密碼由四種基質編排而成腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。核苷酸由四種有機基質中的一種、五碳糖(戊糖)和磷酸酯基組成。磷酸酯基和有機基質分別連接在糖部分的5′碳和1′碳原子上。DNA的糖是2′脫氧核糖，因為它只在3′碳上有羥基。DNA的核苷酸通過磷酸二酯鍵結合，一個核苷酸的5′碳上的磷酸酯基與相鄰核苷酸的糖的脫氧核糖的3′OH連接。因此，多核苷酸在一端(3′端)具有3′OH，在另一端(5′端)具有5′磷酸酯基。DNA形成雙股螺旋體，基質A和T、基質G和C分別通過兩個和三個氫鍵配對。復式DNA的兩股以相反的方向行進，按照慣例，書寫雙股DNA時，通常將上股的5′端寫在左邊。在酶復制過程中，添加的核苷酸的磷酸酯連接在現有序列的3′OH上。因此，如B.R.Glick等人在″MolecularBiotechnologyPrinciples and Applications of Recombinant DNA″，AmericanSociety for Microbiology，Washington 1998中所述的那樣DNA總是從5′向3′的方向復制。
DNA功能化生物芯片的生產傳統地涉及到用不同的DNA模板墨印斑點，形成DNA靶。這是一種復雜、緩慢從而昂貴的方法。
傳統上，基因分析是通過將標記探針雜交在被動地吸附在載體表面如硝化纖維、尼龍膜或賴氨酸涂布的載玻片上的DNA靶上進行的。在雜交條件下，DNA與表面的共價鍵連提供了穩定的附著。從3′端或5′端開始可以原位連接或合成DNA低聚物。將5′端低聚核苷酸連接在玻璃上的方法包括如K.L.Beattie等人在Clin.Chem.41，700-706(1995)中所述的在環氧硅烷衍生的玻璃上進行的環氧開環反應；如Joos，B等人在Anal.Bilchem.247，96-101(1997)中所述的將5′-琥珀酰化靶低聚核苷酸固定在氨基衍生的玻璃上；及如Rogers，Y.H等人在Anal.Biochem.266，23-30(1999)中所述的將5′-二硫化物改性的低聚核苷酸通過二硫化物鍵連接在硫醇衍生的玻璃上。其他方法使用交聯劑如苯基二異氰酸酯、馬來酸酐或碳化二亞胺，例如，這些方法描述在下述文獻中Chrisey，L.A等人，Nucleic Acids Res.24，3031-3039(1996)；O′Donnell，M.J等人，Anal.Chem.69，2438-2443(1997)；Chee，M等人，″Accessing genetic information with high-density DNA arrays″，Science 274，610-614(1996)。G.T.Hermanson在″Bioconjuvate Techniques″，Academic Press，San Diego，1996中發表了連接化學的綜述。Adessi，C等人的Nucleic Acid Res.28(e87)1-8(2000)；Kawashima，E等人的″Method of nucleicacid amplification″，WO 98/44151；和Adessi，C等人的″Methods of nucleic acidamplification and sequencina″，WO 00/18957具體描述了低聚物的可復制性化學吸收作用。
聚合酶鏈反應(PCR)是一項體外技術，使已知的DNA序列的兩個區域之間的特定核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸(DNA)成指數放大。PCR的傳統領域包括基因表征；克隆；用于病原體檢測的DNA診斷；識別響應于遺傳疾病的突變；和DNA指紋(fingerprinting)。PCR放大是通過已知為放大引物(ampliprimer)的低聚核苷酸引物進行的。這些引物是與定義的DNA模板序列互補的單股短DNA分子。在適當的反應條件下，在脫氧核苷三磷酸(dNTP)的存在下，這些引物通過熱穩定的DNA聚合酶在單股變性DNA上以3個方向延伸。可以用下述方法重復股合成將雙股DNA變性，通過冷卻混合物將引物退火，在適于酶反應的溫度下通過DNA聚合酶延伸引物。股合成的每一次重復都包括一個放大循環。合成的每一個新DNA股都成為另一個放大循環的模板。因此，放大的靶DNA以指數放大。與PCR相關的進一步的信息可以參見C.R.Newton等人，″PCR″，Bios ScientificPublishers，Oxon，U.K.2000；E.Southern等人″Molecular Interactions onMicroarrays″，Nature Genetics 21，5(1999)；U.Maskos等人，″Oliaonucleotidehybridizations on glass supports Nucleic Acid Res.20(7)，1679-1684；Z.Guo等人，″Direct Fluorescence Analysis of GeneticPolymorphisms by HybridizationwithOlicfonucleotide Arrays on Glass Supports″Nucleic Acid Res.22(24)，5456-5465；J.Lamture等人，″Direct Fluorescence of Nucleic Acid Hybridizationon the Surface of a Charge CoupledDevice″Nucleic Acid Res.22(11)，2121-2125(1994)；M.Sioeroos等人，Solid-Phase PCR with Hybridization andTime-Resolved Fluorometry for Detection of HLA-B27″，Clinical Chem.47(3)，498(2001)。
所有上述在表面上圖式單層的方法都有強烈的局限性，在圖式步驟后不能夠將圖式最佳化。現在需要解決這樣的問題，需要油墨耗量少的印刷方法，所以要求由于分子轉印需要的接觸時間短而不經常墨印，還要求快速操作。
本發明現在提供一種在表面上生成分子單層的方法，該方法包括用種分子負載印模；將種分子從印模轉印到表面上；利用放大反應將種分子放大，生成單層。
在本發明的一個優選實施方案中，轉印包括將一部分負載在印模上的種分子轉印到表面上。這優選通過包括將種分子吸附在印模上和將種分子吸附在表面上的轉印完成，種分子對印模的吸附強于種分子對表面分子的吸附。放大可以包括生成蛋白質單層的體外翻譯系統。種分子可以包括用于無電沉積(electroless deposition)的催化劑中心。該方法可以包括將催化劑鍵連在用于無電沉積的種分子上。在本發明的一個優選應用中，單層保護表面不受蝕刻劑影響。在本發明特別優選的一個實施方案中，單層包括DNA。該方法優選的例子還包括在用種分子再次負載印模之前在多個表面上重復轉印和放大。本發明還延及包括用上述方法處理表面的生物傳感器。
在本發明的一個優選實施方案中，本發明提供一種表面處理方法，其包括將不完整的分子單層轉印到表面上；以不完整層為基礎通過放大反應完成該單層。可能涉及到在溶液中浸泡表面的放大反應優選選擇表面的預定區域，以防止不需要的表面覆蓋。為了避免表面圖式的過度變形，優選對反應導致放大的區域進行限制。在本發明特別優選的一個實施方案中，該過程是自完成過程，從而解決了上述轉印率變化的問題。在再次墨印之前可以多次印刷，以節約油墨，還可以快速印刷，并且表面圖式沒有很大的變形。后面的反應可以將印刷的物質轉化為用其他技術不能印刷的不同的物質。本發明特別但不專用于放大稀疏的單層如稀疏的DNA單層。
用于完成單層的放大方案的例子包括線形放大、指數放大如PCR放大和定向放大。有利地是，這些方案通常都與圖式方法相獨立。線形放大用于完成缺陷性單層。但是，用稀疏的分子建造單層時，優選為指數放大，因為該方法進行的較快。定向放大具有內在的定向性，取決于外場的施加，能夠形成橋連小縫隙的納米結構。這種放大方案可以運用在無機、有機和生物系統中。下面都會詳述這些方案。有利地是，可以用DNA低聚物實施這些方案。用復制法如PCR可以檢測和放大DNA。在大規模生產時，需要平行放大多個DNA。在本發明特別優選的一個實施方案中，平行放大與軟平版印刷(soft lithography printing)相結合，使大規模生產簡化，成本降低。具體來說，用印模將低聚物圖式在表面上。圖式質量取決于捕捉低聚物在印模上的化學吸收效率和引物低聚物在表面上的化學吸收效率。模板低聚物優選具有比引物低聚物在表面上更強鍵連的與捕捉低聚物可控而又可逆的雜交反應。可選擇地，可以用聚賴氨酸非專用地將模板捕捉在印模上。對于有效表面鍵連的PCR來說，低聚物優選具有間隔序列(9T)，優選鍵連在生物相容的間隔層(PEG)上，優選具有在熱循環期間能夠使它們保留在表面上的熱穩定共價交聯。
在本發明特別優選的一個實施方案中，在每一次印刷循環中，從斑點特征印刷到印模上的DNA數量下降。這就能夠在不重墨印的條件下重復使用印模。可能的印刷循環數與每一個印刷循環期間轉印分數的倒數成正比。例如，每一個印刷周期低于0.1％的印刷將使得在替換或重墨印之前可以再使用約1000次印模。每平方微米印刷25個以上的DNA分子是可行的。這在用表面鍵連引物的PCR放大中足夠使用了。具有普通引物區和可變序列的PCR復制可以平行復制幾千個不同的分子。
在本發明的一個優選實施方案中，種分子定向放大，形成導電性結構。可以用金屬電鍍定向放大的種分子。用種分子的幾何形狀可以控制定向放大。可選擇地，可以用外力控制定向放大。可以使用的外力的例子包括電力、磁力和液力(hydrodynamic force)。
下面參考附圖，通過實施例說明本發明的優選實施方案，其中

圖1是體現本發明的表面處理方法的方框圖2A是線形放大的方框圖；圖2B是指數放大的方框圖；圖2C是定向放大的方框圖；圖3A-3H是在用于PCR表面引物放大的方法中，各個步驟的方框圖；圖4A-4E是在用于PCR可溶引物放大的方法中，各個步驟的方框圖；圖5A-5E是體現本發明的表面處理方法用的印模操作的截面圖。
首先參看圖1，在本發明的一個優選實施方案中，本發明提供了在表面1上形成分子單層的方法。該方法包括利用印模2將分子3，4的種層轉印到表面上。種層包括用分子3，4稀疏布置(populate)的分子單層。然后通過放大反應使沉積在表面1上的種層生長，在表面1上完成單層。可以在印模2的不同活性區5，6上放置不同種類的分子3，4。該技術通過下述方法解決了從印模2上不完全分子轉印的問題將至少催化量的分子轉印，然后將印刷在表面1上的分子放大到飽和密度。詳細地說，在步驟50中，用分子3，4部分墨印的印模2與表面1接觸。在該例子中，第一組分子3墨印在印模2的特征5上，第二組分子4墨印在印模2的特征6上。分子3和4可以是不同的種類。印模2將部分墨印的分子3，4轉印到表面1上。在步驟55中，進行放大反應。放大反應將印刷的分子3，4放大，產生完整的單層。同時在步驟51中，再用印模2將另一部分剩余的分子3，4印刷到另一個表面1’上。又是在步驟55中，放大反應將印刷在另一表面1’上的分子3，4放大，產生完整的單層。類似地在步驟52中，再用印模2將另一部分剩余的分子3，4印刷到另一個表面1”上。又是在步驟55中，放大反應將印刷在表面1”上的分子放大，產生完整的單層。在間歇法中，可以類似地處理其他表面，直至在第N次印刷中，沒有分子3，4剩余在印模2上。在步驟53中，將印模重新墨印，重復該過程。步驟55中的放大反應可以包括體外翻譯系統，產生蛋白質單層。種分子3，4可以包括用于無電沉積的催化劑中心。催化劑可以鍵連在用于無電沉積的分子3，4上，在本發明優選的應用中，單層保護表面1免受蝕刻劑的影響。分子3，4可以是DNA低聚物。
可印刷的DNA分子的放大也可以在印模2上進行，然后轉印完整的單層。但是該方法并不有利，因為平版印刷印模是昂貴的熱敏性物體。從經濟上講，該方法不實用，因為它占據印模至少一個放大周期的時間。當在基板表面進行放大時，它可以在間歇法中進行，涉及到用同一印模印刷多個基板。
放大反應可以是線形放大反應、指數放大反應或定向放大反應。其他放大反應也是可以的。下面參考圖2A描述具有頭基X、骨架和尾基Y的分子的不完整印刷單層線形放大的一個例子。基團Y對也有基團X的分子的V部分鍵連在表面1上提供錨地。該反應停止在印刷邊緣處，在該處X和V對表面1沒有足夠的親和力。詳細地說，在步驟10中，將X-Y分子的不完整單層印刷在表面1上。在步驟20中，尾基Y從具有V官能團、骨架和前體化學吸收基團(X)的分子溶液中鍵連在表面1上。在步驟30中，化學吸收基團(X)被脫保護，露出X。在步驟40中，這將導致鍵連的分子化學吸收在表面上。只有在表面1沒有覆蓋的條件下才能發生化學吸收。鍵連、脫保護和放大步驟可以重復進行，逐步放大最初的印刷，直到表面1被覆蓋。因此，該方法是自我限制。當單層完成時或當表面1上沒有空位使分子鍵連到尾基Y上時，放大反應停止。如果圖式化單層，則該方法產生可忽略不計的擴散，從而保持分辨率，m次后分子增加到最大值，放大循環數是m，對應于線形放大。
下面參考圖2B，在包括具有頭基X和尾基Y的分子的不完整印刷單層的指數放大的例子中，復合體或中介體(mediator)M能夠鍵連更多的分子，促使它們吸附在表面1上。因為新鍵連的尾基Y也作為M的鍵連位，所以分子N的數目以2N增加。該方法類似于線形放大。但是，在印刷步驟10后，尾基Y在步驟21中與原子或分子M復合。在步驟22中，具有頭基(X)和尾基Y的第二個分子鍵連在M上。在步驟31中，第二分子的頭基(X)脫保護露出X后化學吸收在表面1上。隨后通過重復第一鍵連步驟21、第二鍵連步驟22和脫保護步驟31進行放大。沉積在表面上的每個分子都可起到進一步放大單層的作用。
下面參考圖2C說明定向放大。定向放大類似于或快于線形放大，只是在步驟32中，第二鍵連的分子以由復合體YMY幾何形狀設定的定向方式化學吸收在表面上。種分子可以定向放大，形成導電性結構。可以用金屬電鍍定向放大的種分子。用種分子的幾何形狀可以控制定向放大。可選擇地，可以通過施加外力控制定向放大。可以使用的外力的例子包括電力、磁力和液力。
可以用這三種放大方案在表面上涂布DNA低聚物。特別是指數放大對用DNA衍生表面特別有用。PCR放大是指數放大方案的一個例子。在本發明的一個優選實施方案中，如前面參考圖1時所述，DNA分子稀疏地從印模印刷到表面上，然后放大，通過固相PCR生成完整的單層。上述三種放大方案也適用于一般性地放大單層和特殊是印刷的單層，也可用于沿表面的優先方向生長分子結構，例如形成納米結構。
下面參考圖3A-3H說明表面引物PCR復制的方法。參看圖3A，首先用捕捉低聚物7將模板低聚物8固定在印模2上。然后使印模2與其上固定有第一和第二引物低聚物9的表面接觸。一部分模板8與引物9雜交，從而從印模2轉印到表面1上。現在參看圖3B，加入在磷酸緩沖鹽(PBS)中包括DNA聚合酶和四種PCR核苷酸(dNTP)的PCR混合物11。用PCR混合物11中的DNA聚合酶放大與DNA模板雜交的每一個固定引物，將其放大到表面1上的全部長度。這樣就產生了合成的補充或雙螺旋DNA股。參看圖3C，現在加熱，雙螺旋DNA股熔化后與表面1上的另一個引物9再次雜交，產生橋連分子。現在參看圖3D，進一步加熱熔化橋連分子。從而產生鍵連在表面1上的兩個雙螺旋DNA股。現在參看圖3E，降低溫度。兩個雙螺旋股中的每一個都再次與匹配的引物9雜交，引物9被延伸。從而產生兩個橋連分子。現在參看圖3F，進一步加熱熔化橋連分子。現在有四個雙螺旋DNA股鍵連在表面1上。現在參看圖3G，重復熔化和再次雜交步驟，直至所有的引物9被延伸。現在參看圖3H，然后用化學方法或利用限制酶將補充分子從表面1上斷裂。
在對上述PCR技術的改進中，通過施加溶液形式的反義(antisense)DNA引物，可以將DNA線形放大。下面參考圖4A-4E說明這種改進方法。參看圖4A，首先用捕捉低聚物7將模板低聚物8固定在印模2上。然后使印模2與其上只固定有第一引物9的表面接觸。一部分模板8與固定的引物9雜交，從而從印模2轉印到表面1上。現在參看圖4B，加入在磷酸緩沖鹽(PBS)中包括DNA聚合酶和四種PCR核苷酸(dNTP)的PCR混合物11。用PCR混合物11放大與DNA模板雜交的每一個固定引物，將其放大到表面1上的全部長度。這樣就產生了合成的補充或雙螺旋DNA股。參看圖4C，在溶液中加入第二引物12后加熱。熔化合成股后再次雜交。現在參看圖4D，然后合成第二代補充股。現在參看圖4E，重復合成，直至所有的低聚物都被延伸。該方法優選在密封容器中進行，避免產生的和分離的模板股交叉污染。
在本發明的一個優選實施方案中，一部分或催化量的分子利用與干燥或潤濕狀態的表面1接觸從印模2轉印到表面1上。這是利用與印模2的鍵比與表面1的鍵強度更大的待轉印分子完成的。
希望用可控化學吸收程序阻止表面1或印模2上發生非特定的吸附。這種反應的一個例子涉及到在升溫條件下通過填充載玻片之間的間歇而用暴露在玻璃表面上的APTS和同雙官能PEG如(a，w)NHS-PEG 2000、Rapp復礦質制備異雙官能試劑如NHS-PEG-三乙氧基硅烷。化學吸收可以通過用氨基官能化低聚物水溶液填充應用于NHS活化表面上的PDMS顯微流體系統進行。
用前面參考圖3所述的兩種表面鍵連引物或者用一種表面鍵連引物和前面參考圖4時所述的一種可溶引物可以進行PCR放大。但是，在后一種情況下，痕量的中間體模板會擴散，離開它們的合成位置，擴散到相鄰的區域中。因此，要求限定基于可溶性引物的PCR放大。對于生物傳感器領域來說，在表面1上只存在一個傳感股(sense strand)，不應當存在有反義股(antisense strand)。因此，另一股優選通過用如可溶引物從表面斷裂或通過化學連接而停止。
再回到上述的圖1，在本發明的一個優選實施方案中，用捕捉分子和墨印分子如模板股選擇性涂布印模2的活性區域5，6。這種選擇性涂布可以用許多不同的方法進行，這些方法包括前面所述的移液；毛細印刷；噴墨印刷和針式定點。其他涂布技術，如利用顯微流體網絡或利用具有選擇性開孔的蠟紙涂布油墨具有同等的可能性。局部圖式印模通常比用油墨圖式的平整印模產生更精確的圖案。這是因為活性區域5，6局部分離。這種定界對于活性區域5，6突出時和凹陷時都是有效的。
現在參看圖5，在本發明特別優選的一個實施方案中，印模2包括主體41，主體41具有孔42形式的多個活性區域。孔42每一端都可以是開放的，也可以在一端封閉。參看圖5B，每一個孔42中都填充有親水性聚合物凝膠基質43。參看圖5C，每一個孔42中都可以填充有不同種類的分子44。在填充過程中，可以用蠟紙45或顯微流體網絡遮住每一個孔42，使其與其他孔隔離，從而防止孔42交叉污染。可以通過擴散或電場進行填充。參看圖5D，在操作時，印模2與表面1接觸。分子從孔42中的凝膠中印刷到表面1上。參看圖5E，分子的印刷區域46留在表面1上。
在本發明特別優選的一個實施方案中，孔42都負載有不同種類的模板DNA。通過吸收水47或緩沖液，凝膠43在100％濕度環境中膨脹到其平衡態。因此，凝膠42突出到印模表面以上。可以將印模2儲存在潮濕環境中，防止凝膠42在后面干燥。通過在凝膠中負載約1W％的DNA，用同一印模2可以每一次將轉印的催化量的DNA印刷到成百萬的表面上。隨后可以用催化種層的放大反應完成DNA單層。只有當印模2不能夠轉印種層時才需要重新填充印模2。為了沉積種層，使印模2與表面1接觸，轉印所需量的種分子。印模2不需要浸泡在液體中，從而降低了印刷的復雜性。凝膠43能夠將分子完全水合，從而提高了分子在表面1上的化學吸收。凝膠43是滲透性的，從而可以使捕捉的水分逃逸。這就避免了在第三種介質存在下印刷表面的分離。DNA可以固定在孔42的表面上，而不是固定在凝膠43中。此時要求印模2和表面1在第三種介質中有效接觸，孔42相互隔離。接觸后，可以升高溫度，促使痕量的模板DNA股從印模2上分離后沉積在表面1上。
在本發明的一個優選實施方案中，前面參考圖1所述的印模2的活性區域5，6上都提供有用于捕捉模板DNA股的低聚物。然后將DNA股暴露在表面1上，使得只有少量，通常是小于0.1％的DNA股單層被轉印。這是通過在表面1上提供短鏈雜交錨地完成的。轉印的DNA股數是每平方微米上約25個，轉印效率是0.1％，DNA直徑是2nm。因此，印模2在需要重新墨印之前可用于幾百次印刷操作。表面上DNA股的密度通過前述的涉及到表面鍵連引物的PCR放大方案達到飽和。印模2上的活性區域5，6的大小可以從幾微米到幾毫米。
用顯微流體網絡也可以將用于PCR的模板圖式在引物上。使用模板濃度低的溶液和不利于將模板快速鍵連在表面上的條件可以保存模板，還可以在表面上圖式均勻的區域。復制還可以用于修復印刷單層中的缺陷，可以用于印刷自催化中心和開始催化反應的情況。
權利要求
1.在表面上生成分子單層的方法，該方法包括用種分子負載印模；將種分子從印模轉印到表面上；以及利用放大反應將種分子放大，生成單層。
2.根據權利要求1的方法，其中，轉印包括將一部分負載在印模上的種分子轉印到表面上。
3.根據任一上述權利要求的方法，其中，轉印包括將種分子吸附在印模上和將種分子吸附在表面上，種分子對印模的吸附強于種分子對表面分子的吸附。
4.根據權利要求1的方法，其中，放大包括種分子的線形放大。
5.根據權利要求1的方法，其中，放大包括種分子的指數放大。
6.根據權利要求1的方法，其中，放大包括種分子的定向放大。
7.根據權利要求6的方法，其中，種分子被定向放大，形成導電性結構。
8.根據權利要求6的方法，包括用金屬無電電鍍定向放大的種分子。
9.根據權利要求6的方法，其中，定向放大由種分子的幾何形狀控制。
10.根據權利要求6的方法，其中，定向放大由外力的施加控制。
11.根據權利要求10的方法，其中，外力包括電力。
12.根據權利要求10的方法，其中，外力包括磁力。
13.根據權利要求10的方法，其中，外力包括液力。
14.根據權利要求1的方法，其中，放大包括聚合酶鏈反應。
15.根據權利要求14的方法，其中，聚合酶鏈反應包括將至少一個引物鍵連在表面上。
16.根據權利要求15的方法，其中，聚合酶鏈反應包括提供溶液形式的引物。
17.根據權利要求1的方法，其中，放大包括生成蛋白質單層的體外翻譯系統。
18.根據權利要求1的方法，其中，種分子包括用于無電沉積的催化劑中心。
19.根據權利要求1的方法，包括將催化劑鍵連在用于無電沉積的種分子上。
20.根據權利要求1的方法，其中，單層保護表面不受蝕刻劑影響。
21.根據任一上述權利要求的方法，其中，單層包括DNA。
22.根據任一上述權利要求的方法，包括在用種分子再次負載印模之前在多個表面上重復轉印和放大。
23.一種生物傳感器，包括用任一上述權利要求的方法處理的表面。
全文摘要
一種在表面上生成分子單層的方法，該方法包括用種分子負載印模；將種分子從印模轉印到表面上；利用放大反應將種分子放大，生成單層。該方法可以用最初印刷在表面上的不完整或稀疏的單層生成完整單層。
文檔編號C12Q1/68GK1729048SQ200380106946
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月13日 優先權日2002年12月20日
發明者瑟吉·阿蒙托夫, 伊曼紐爾·德拉馬奇, 布魯諾·米歇爾 申請人:國際商業機器公司