Смоляная композиция и проточные ячейки, включающие данную смоляную композицию

Изобретение относится к материалам для генетического секвенирования. Предложена смоляная композиция для получения проточной ячейки для генетического секвенирования, включающая отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую замещенный акрилокси- или метакрилокси-группами полисилоксан или акрил-замещенный полиэдрический олигомерный силсесквиоксан, свободнорадикальный фотоинициатор, матрицу из эпоксидной смолы и генератор фотокислоты. В отвержденном состоянии предложенная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм. Предложены также проточная ячейка для генетического секвенирования и способ ее получения. Технический результат – предложенная композиция позволяет создавать эффективные проточные ячейки для генетического секвенирования со сниженным уровнем аутофлуоресценции. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на полезный эффект предварительной патентной заявки US 62/701228, поданной 20 июля 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Предшествующий уровень техники

Биологический массив (англ. biological array, также называемый биочипом или биологической матрицей) - это один из огромного множества инструментов, применяемых для обнаружения и анализа молекул, включающих дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК). Массивы для указанного применения конструируют таким образом, чтобы они включали зонды для нуклеотидных последовательностей, находящихся в генах человека и других организмов. Например, в некоторых вариантах применения отдельные зонды для ДНК и РНК могут быть присоединены к небольшим участкам, создаваемым на подложке массива в виде геометрической сетки (или неупорядоченным образом). Например, испытуемый образец, полученный из известного человеческого или другого организма, может быть нанесен на сетку таким образом, чтобы комплементарные фрагменты гибридизовались с зондами на индивидуальных сайтах массива. Затем массив может быть исследован сканированием сайтов при определенных частотах света, и по флуоресценции тех сайтов, с которыми гибридизованы фрагменты, может быть установлено, какие именно фрагменты присутствуют в образце.

Биологические массивы могут быть применены для проведения генетического секвенирования. В общем, генетическое секвенирование включает определение порядка нуклеотидов или нуклеиновых кислот по протяженности генетического материала, такого как фрагмент ДНК или РНК. Постепенно удлиняющиеся последовательности пар оснований анализируют, и полученная информация о последовательности может быть применена в различных биоинформатических методиках для логического расположения фрагментов относительно друг друга с целью надежного определения последовательности генетического материала большой длины, из которого были получены фрагменты. Были разработаны методики автоматизированного компьютеризированного исследования характеристических фрагментов, которые применяют для картирования генома, идентификации генов и их функций, оценки риска развития некоторых состояний и заболеваний и т.д. Кроме указанных применений биологические массивы могут быть применены для обнаружения и исследования разнообразных молекул, семейств молекул, уровней экспрессии генов, однонуклеотидных полиморфизмов и для проведения генотипирования.

Сущность изобретения

Согласно одному из аспектов, смоляная композиция включает отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан, и свободнорадикальный фотоинициатор; при этом в отвержденном состоянии смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

В одном из примеров отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого (англ. grey value), составляющему менее 25000.

В другом примере отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 5000.

Согласно другому примеру, отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 10000.

Согласно другому примеру, отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 2500.

В одном из примеров отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица включает акрилат, выбранный из группы, состоящей из 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера и комбинаций перечисленных веществ.

В одном из примеров свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой 2-этил-9,10-диметоксиантрацен.

В другом примере свободнорадикальный фотоинициатор выбран из группы, состоящей из 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона и 2-этокси-2-фенилацетофенона.

Согласно другому примеру, свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой фосфиноксид, где фосфиноксид выбран из группы, состоящей из дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, смеси дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона, фенил-бис(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината и комбинаций перечисленных веществ.

В одном из примеров смоляная композиция дополнительно включает темный гаситель (англ. dark quencher) или акцептор электронов.

В одном из примеров массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству свободнорадикального фотоинициатора составляет от приблизительно 99,8:0,2 до приблизительно 90:10.

В одном из примеров смоляная композиция дополнительно включает матрицу из эпоксидной смолы и генератор фотокислоты.

Следует понимать, что любые признаки этого аспекта смоляной композиции могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом и/или в виде любой требуемой конфигурации для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, которые включают, например, относительно слабую аутофлуоресценцию.

Согласно другому аспекту, проточная ячейка включает подложку и отвержденную нанесенную на подложку структурированную (англ. patterned) смолу, где отвержденная структурированная смола включает углубления, разделенные промежуточными участками, и отвержденная структурированная смола была получена из смоляной композиции, включающей: отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан, и свободнорадикальный фотоинициатор; где отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

В одном из примеров проточная ячейка дополнительно включает размещенное в углублениях полимерное покрытие и праймер, привитый к полимерному покрытию.

В одном из примеров отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной структурированной смолы светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 25000.

В другом примере отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией, где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной структурированной смолы светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 10000.

В другом примере смоляная композиция дополнительно включает матрицу из эпоксидной смолы и генератор фотокислоты.

В одном из примеров отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица включает акрилат, выбранный из группы, состоящей из 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера и комбинаций перечисленных веществ.

В одном из примеров свободнорадикальный фотоинициатор выбран из группы, состоящей из 2-этил-9,10-диметоксиантрацена, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона и 2-этокси-2-фенилацетофенона.

В другом примере свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой фосфиноксид, выбранный из группы, состоящей из дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, смеси дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона, фенил-бис(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, этил (2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината и комбинаций перечисленных веществ.

В одном из примеров смоляная композиция дополнительно включает темный гаситель или акцептор электронов.

В одном из примеров массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству свободнорадикального фотоинициатора в смоляной композиции составляет от приблизительно 99,8:0,2 до приблизительно 90:10.

Следует понимать, что любые признаки этого аспекта проточной ячейки могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, включающих, например, относительно слабую аутофлуоресценцию. Кроме того, следует понимать, что любые комбинации признаков этого аспекта проточной ячейки и/или смоляной композиции могут быть применены совместно, и/или что любые признаки любого или обоих рассмотренных аспектов могут быть скомбинированы с любыми рассмотренными примерами для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, включающих, например, относительно слабую аутофлуоресценцию.

Согласно другому аспекту, способ включает осаждение (нанесение) на подложку смоляной композиции, где смоляная композиция включает отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан, и свободнорадикальный фотоинициатор; наноимпринтинг (т.е. вдавливание шаблона с наноразмерными элементами в слой материала) осажденной смоляной композиции с помощью рабочего штампа; и отверждение осажденной смоляной композиции с образованием отвержденной структурированной смолы, где отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

Следует понимать, что любые признаки этого аспекта способа могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, включающих, например, относительно слабую аутофлуоресценцию. Кроме того, следует понимать, что любые комбинации признаков способа и/или проточной ячейки и/или смоляной композиции могут быть применены совместно, и/или что любые признаки любого или всех рассмотренных аспектов могут быть скомбинированы с любыми признаками рассмотренных примеров для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, включающих, например, относительно слабую аутофлуоресценцию.

Дополнительно, следует понимать, что любые признаки любого способа и/или проточной ячейки и/или смоляной композиции могут быть скомбинированы друг с другом любым требуемым образом, и/или могут быть скомбинированы с любыми рассмотренными примерами для достижения полезных эффектов, рассмотренных в настоящей работе, включающих, например, относительно слабую аутофлуоресценцию.

Краткое описание графических материалов

Признаки примеров осуществления настоящего изобретения станут более очевидными при более подробном их рассмотрении с учетом фигур, в которых подобные числовые обозначения относятся к подобным, но не обязательно идентичным, компонентам. Для краткости числовые обозначения или признаки, имеющие функции, описанные ранее, могут быть описаны или могут не быть описаны в комбинации с другими фигурами, на которых они изображены.

На Фиг. 1 представлена блок-схема, на которой показан один из примеров способа, рассмотренного в настоящей работе;

На Фиг. 2А-2Е схематично представлены перспективные изображения, которые совместно иллюстрируют пример способа, раскрытого в настоящей работе;

На Фиг. 2F представлены схематичное изображение и изображение в поперечном разрезе вдоль линии 2F-2F, показанной на Фиг. 2Е;

На Фиг. 3A-3F представлены полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотографии примеров осуществления лунок, образованных из различных примеров смоляных композиций, рассмотренных в настоящей работе;

На Фиг. 4 представлен график, на котором показана зависимость интенсивности флуоресценции (в произвольных единицах) от длины волны (в нанометрах (нм)) смолы, полученной в сравнительном примере, примера осуществления смолы и подложки из оптического стекла; и

На Фиг. 5А и 5В представлены графики, на которых показаны предполагаемые результаты аутофлуоресценции для модельного примера смоляной композиции и модельного сравнительного примера смоляной композиции.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Желательно, чтобы применяемые для секвенирования структурированные (англ. patterned) проточные ячейки имели базовые уровни аутофлуоресценции, позволяющие достигать достаточно высоких отношений уровня сигнала к уровню шума (англ. signal to noise ratio, сокращенно SNR), которые допускали бы разрешение сигналов индивидуальных кластеров в процессе секвенирования. Смоляные композиции, применяемые для получения структурированных проточных ячеек, часто включают фотоинициаторы (например, генераторы свободных радикалов и/или катионных частиц), инициирующие отверждение при нанесении структуры из композиции. В теории, если применяемые фотоинициаторы не поглощают свет в видимой области спектра, то при облучении в процессе секвенирования источниками возбуждающего синего, зеленого и/или красного света флуоресценция не наблюдается. Однако на основании исследований в растворе некоторых комбинаций свободнорадикальных и катионных фотоинициаторов было обнаружено, что при интересующей длине волны возбуждения нежелательная аутофлуоресценция может наблюдаться даже в том случае, когда, исходя из спектральных свойств компонентов смолы, в видимой области спектра не должно наблюдаться поглощения или может наблюдаться лишь слабое поглощение.

Смоляная матрица рассмотренной в настоящей работе смоляной композиции получена на основе акрилата (например, смола включает акрилат и/или метакрилат) и после отверждения характеризуется относительно низкими уровнями флуоресценции. Кроме того, отверждение смол на основе акрилатов происходит исключительно в соответствии со свободнорадикальным механизмом. При таком механизме отверждения может быть применен свободнорадикальный фотоинициатор без привлечения фотоинициаторов других типов, таких как катионные фотоинициаторы. Это, в свою очередь, может минимизировать и в некоторых случаях даже устранять внутримолекулярные взаимодействия, которые в противном случае могут происходить между фотоинициаторами различных типов (например, между некоторыми свободнорадикальными и катионными фотоинициаторами в комбинациях). Полагают, что такие внутримолекулярные взаимодействия могут иметь место до или во время облучения ультрафиолетовым (УФ) излучением, что указывает на то, что обмен энергией между комбинацией фотоинициаторов и последующее образование комплексов возбужденного состояния (эксиплексов) и аддуктов может вносить свой вклад в нежелательную аутофлуоресценцию. Также полагают, что из-за отсутствия в смоляной композиции, рассмотренной в настоящей работе, вышеуказанных внутримолекулярных взаимодействий, рассмотренная отвержденная смоляная композиция может генерировать аутофлуоресценцию (при облучении светом с интересующей длиной волны возбуждения (например, с длиной волны возбуждения в синем и/или в зеленом диапазоне)), величина которой приблизительно на порядок ниже величины аутофлуоресценции смол, которые включают комбинацию свободнорадикального фотоинициатора и катионного фотоинициатора.

Смоляная композиция, рассмотренная в настоящей работе, также может с большей легкостью подвергаться фотообесцвечиванию, что делает отвержденную смоляную композицию окончательно неспособной к аутофлуоресценции (т.е. величина аутофлуоресценции, которая все же может развиться, составляет менее порогового значения обнаружения или не влияет на способы обнаружения при секвенировании).

Как указано в настоящей работе, примеры рассмотренной отвержденной смоляной композиции характеризуются минимальной эмиссией излучения в синей и зеленой областях, а также характеризуются очень слабой аутофлуоресценцией или ее отсутствием при облучении светом с длиной волны возбуждения в синем и зеленом диапазоне. Согласно изобретению, длины волн синего излучения составляют от приблизительно 463 нм до приблизительно 514, и длины волн зеленого излучения составляют от приблизительно 583 нм до приблизительно 660 нм. Также согласно изобретению, длина волны возбуждения в синем диапазоне составляет от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, и длина волны возбуждения в зеленом диапазоне составляет от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм. В другом примере длина волны возбуждения в синем диапазоне составляет от приблизительно 440 нм до приблизительно 457 нм или длина волны возбуждения в зеленом диапазоне составляет от приблизительно 519 нм до приблизительно 535 нм. Согласно другому примеру, длина волны возбуждения в синем диапазоне составляет от приблизительно 400 нм до приблизительно 480 нм.

В некоторых случаях отвержденную смоляную композицию можно рассматривать как не испускающую флуоресценцию (не излучающую свет) при возбуждении светом с длиной волны в синем диапазоне и/или с длиной волны в зеленом диапазоне. Отсутствие флуоресценции или отсутствие аутофлуоресценции означает, что уровень флуоресценции лежит ниже порогового значения обнаружения. Согласно изобретению, отсутствие флуоресценции или отсутствие аутофлуоресценции может иметь место, если отвержденная смоляная композиция была подвергнута фотообесцвечиванию. В других случаях отвержденная смоляная композиция флуоресцирует (испускает свет) при возбуждении светом с длиной волны в синем диапазоне и/или длиной волны в зеленом диапазоне. В этих примерах термин "слабая аутофлуоресценция" может означать, что уровень излучения (отвержденной смолы облученной светом с длиной волны возбуждения в синем диапазоне и/или в зеленом диапазоне) лежит выше порогового значения обнаружения, но имеет достаточно низкое значение, чтобы считаться шумом, и шум не мешает идентификации сигналов кластеров в процессе секвенирования (например, уровни аутофлуоресценции соответствуют достаточно высоким отношениям уровня сигнала к уровню шума (SNR), что позволяет осуществлять разрешение сигналов индивидуальных кластеров в процессе секвенирования).

Следует понимать, что при количественном определении аутофлуоресценции определение "слабый" или "низкий уровень" может варьироваться в зависимости от характеристик инструмента, применяемого для измерения аутофлуоресценции, и/или ламп, применяемых для создания возбуждающего излучения. Например, если для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в синем диапазоне применяют устройство Amersham TYPHOON™ (ранее называемый TYPHOON™ FLA 7000) (который поставляет GE Healthcare Life Sciences), то слабая аутофлуоресценция соответствует значению серого, составляющему менее 25000. В другом примере, если для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в синем диапазоне применяют устройство Amersham TYPHOON™, то слабая аутофлуоресценция соответствует значению серого, составляющему менее 5000. В другом примере, если для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в зеленом диапазоне применяют устройство Amersham TYPHOON™, то слабая аутофлуоресценция соответствует значению серого, составляющему менее 10000. В другом примере, если для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в зеленом диапазоне применяют устройство Amersham TYPHOON™, то слабая аутофлуоресценция соответствует значению серого, составляющему менее 2500.

Аутофлуоресценция также может быть измерена с помощью инструмента на основе спектрометра. Рассмотрение примеров устройств на основе спектрометра имеется ниже в Примере 2. В одном из примеров, если для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в синем диапазоне применяют устройство на основе спектрометра, то слабая аутофлуоресценция соответствует интенсивности флуоресценции (в произвольных единицах (ПЕ)), составляющей менее приблизительно 400 ПЕ. В другом примере, если устройство на основе спектрометра применяют для измерения аутофлуоресценции отвержденной смоляной композиции при облучении светом с длиной волны возбуждения в зеленом диапазоне, то слабая аутофлуоресценция соответствует интенсивности флуоресценции (в произвольных единицах (ПЕ)), составляющей менее приблизительно 500 ПЕ.

Следует понимать, что, если не указано иное, то используемые в настоящем описании термины имеют свои обычные значения, известные в соответствующей области техники. Некоторые используемые в настоящем описании термины и их значения приведены ниже.

Формы единственного числа включают множественное число, если из контекста не ясно иное.

Термины "включающий", "содержащий" и различные формы этих терминов синонимичны по отношению друг к другу и имеют одинаково широкое значение.

Термины "верх", "низ", "верхний", "нижний", "на" и т.д. используются в настоящей работе для описания модуля проточной ячейки и/или различных компонентов проточной ячейки. Следует понимать, что такие обозначения направления не относятся к специальной ориентации, а применяются для обозначения ориентации компонентов относительно друг друга. Применение обозначений направления не должно рассматриваться как ограничение примеров, рассмотренных в настоящем описании, какой-либо конкретной ориентацией (ориентациями).

"Акриламид" представляет собой функциональную группу, имеющую структуру или мономер, включающий акриламидную группу, имеющую эту структуру. Акриламид может представлять собой химическое соединение ациламид, имеющее заместитель вместо одного или более атомов водорода (например, метакриламид). Примеры мономеров, включающих акриламидную группу, включают азидоацетамидопентилакриламид: и N-изопропилакриламид: Могут быть применены другие акриламидные мономеры.

Используемый в настоящем описании термин "альдегид" относится к органическому соединению, содержащему функциональную группу, имеющую структуру -СНО, которая включает карбонильный центр (т.е. углерод, соединенный двойной связью с кислородом), в котором атом углерода также связан с водородом и группой R, такой как алкил, или с другой боковой цепью. Альдегид имеет следующую общую структуру:

Используемый в настоящем описании термин "алкил" относится к полностью насыщенной (т.е. не содержащей двойных или тройных связей) неразветвленной или разветвленной углеводородной цепочке. Алкильная группа может содержать от 1 до 20 атомов углерода. Примеры алкильных групп включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, третичный бутил, пентил, гексил и подобные группы. Например, обозначение "С1-4 алкил" указывает на то, что в алкильной цепочке содержится от одного до четырех атомов углерода, т.е. алкильная цепочка выбрана из группы, состоящей из метила, этил, пропила, изопропила, н-бутила, изобутила, втор-бутила и трет-бутила.

Используемый в настоящем описании термин "алкенил" относится к неразветвленной или разветвленной углеводородной цепочке, содержащей одну или более двойных связей. Алкенильная группа может содержать от 2 до 20 атомов углерода. Примеры алкенильных групп включают этенил, пропенил, бутенил, пентенил, гексенил и подобные группы.

Используемый в настоящем описании термин "алкин" или "алкинил" относится к неразветвленной или разветвленной углеводородной цепочке, содержащей одну или более тройных связей. Алкинильная группа может содержать от 2 до 20 атомов углерода.

Используемый в настоящем описании термин "арил" относится к ароматическому циклу или системе циклов (т.е. двух или более сконденсированных циклов, которые имеют два общих соседних атома углерода), которые содержат в основной цепи цикла только атомы углерода. Если арил представляет собой систему циклов, то каждый цикл в системе представляет собой ароматический цикл. Арильная группа может содержать от 6 до 18 атомов углерода. Примеры арильных групп включают фенил, нафтил, азуленил и антраценил.

Под функциональной "аминогруппой" понимают группу -NR_aR_b, в которой каждый из R_a и R_b независимо выбран из водорода (например, ), С1-С6 алкила, С2-С6 алкенила, С2-С6 алкинила, С3-С7 карбоциклила, С6-С10 арила, 5-10-членного гетероарила и 5-10-членного гетероциклила, определения которых приведены в настоящей работе.

Используемый в настоящем описании термин "присоединенный" означает состояние двух предметов, которые объединены, скреплены, склеены, соединены или прикреплены друг к другу либо непосредственно, либо опосредованно. Например, нуклеиновая кислота может быть присоединена к полимерному покрытию ковалентной или нековалентной связью. Ковалентная связь характеризуется обобществлением пары электронов совокупностью атомов. Нековалентная связь представляет собой физическую связь, которая не включает обобществление пар электронов и может включать, например, водородные связи, ионные связи, ван дер Ваальсовы силы, гидрофильные взаимодействия и гидрофобные взаимодействия.

Термин "азид" или функциональная "азидогруппа" означает -N₃.

Используемый в настоящем описании термин "соединительная область" означает участок, расположенный на подложке, который должен быть скреплен с другим материалом, который может представлять собой, например, разделительный слой, крышку, другую подложку и т.д. или комбинации таких материалов (например, разделительный слой и крышку). Связь, образующаяся в соединительной области, может представлять собой химическую связь (рассмотренную выше) или механическую связь (например, с помощью крепежного элемента и т.д.).

Используемый в настоящем описании термин "карбоциклил" означает неароматическое циклическое кольцо (цикл) или циклическую систему, содержащую в основной цепи циклической системы только атомы углерода. Если карбоциклил представляет собой систему циклов, то два или более цикла могут быть соединены друг с другом в сконденсированную систему, соединены мостиком или в виде спироциклической системы. Карбоциклилы могут иметь любую степень насыщения при условии, что по меньшей мере один цикл в системе циклов не является ароматическим. Таким образом, карбоциклилы включают циклоалкилы, циклоалкенилы и циклоалкинилы. Карбоциклильная группа может содержать от 3 до 20 атомов углерода. Примеры карбоциклильных колец включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогексенил, 2,3-дигидроинден, бицикло[2,2,2]октанил, адамантил и спиро[4,4]нонанил.

Используемый в настоящем описании термин "циклоалкенил" или "циклоалкен" означает карбоциклическое кольцо (цикл) или систему циклов, содержащую по меньшей мере одну двойную связь, причем система циклов не содержит ароматических циклов. Примеры включают циклогексенил или циклогексен и норборненил или норборнен. Также используемый в настоящем описании термин "гетероциклоалкенил" или "гетероциклоалкен" означает карбоциклическое кольцо (цикл) или систему циклов, содержащую в основной цепи цикла по меньшей мере один гетероатом и содержащую по меньшей мере одну двойную связь, причем система циклов не содержит ароматических циклов.

Используемый в настоящем описании термин "циклоалкил" относится к любым одновалентным группам, полученным из циклоалканов отщеплением атома водорода от атома углерода кольца (например, от циклоалкана). Пример такой группы включает 2-метилциклопропил.

Используемый в настоящем описании термин "циклоалкинил" или "циклоалкин" означает карбоциклическое кольцо (цикл) или систему циклов, содержащую по меньшей мере одну тройную связь, причем система циклов не содержит ароматических циклов. Примером является циклооктин. Другим примером является бициклононин. Также используемый в настоящем описании термин "гетероциклоалкинил" или "гетероциклоалкин" означает карбоциклическое кольцо (цикл) или систему циклов, содержащую в основной цепи цикла по меньшей мере один гетероатом и содержащую по меньшей мере одну тройную связь, причем система циклов не содержит ароматических циклов.

Используемый в настоящем описании термин "углубление" относится к дискретному (отдельному) вогнутому элементу в структурированной смоле, имеющему на поверхности отверстие, которое по меньшей мере частично окружено промежуточным участком (участками) структурированной смолы. Углубления могут иметь множество различных форм находящегося на поверхности отверстия, примеры которых включают круглую, эллиптическую, квадратную, многоугольную, звездчатую форму (с любым количеством лучей) и т.д. Поперечное сечение углубления в плоскости, перпендикулярной плоскости поверхности, может быть искривленным, квадратным, многоугольным, гиперболическим, коническим, имеющим углы и т.д. В качестве примеров углубления может быть названа лунка или желобок/дорожка/впадина. Углубление также может иметь более сложное строение, включающее, например, выступы, ступеньки и т.д.

Используемый в настоящем описании термин "проточная ячейка" означает емкость, включающую камеру (т.е. проточный канал), в которой может быть проведена реакция, впускное отверстие для подачи реагента (реагентов) в камеру и выпускное отверстие для удаления реагента (реагентов) из камеры. В некоторых примерах камера позволяет наблюдать протекание реакции в камере. Например, камера/проточный канал может включать одну или более прозрачных поверхностей, через которые может быть произведено оптическое исследование массивов, оптически меченых молекул или подобных элементов, находящихся в углублении.

Используемый в настоящем описании термин "проточный канал" может относиться к области, ограниченной двумя соединенными компонентами, в которую может быть селективно помещен жидкий образец. В некоторых примерах проточный канал может быть заключен между структурированной смолой и крышкой и, таким образом, может находиться в гидравлическом соединении с одним или более углублениями, имеющимися в структурированной смоле.

Используемый в настоящем описании термин "гетероарил" относится к ароматическому циклу или системе циклов (т.е. к двум или более сконденсированным циклам, имеющим два общих соседних атома), которые содержат один или более гетероатомов, то есть элементов, отличных от углерода, и неограничивающие примеры гетероарилов включают в основной цепи цикла азот, кислород и серу. Если гетероарил представляет собой систему циклов, то каждый цикл в системе является ароматическим. Гетероарильная группа может содержать от 5 до 18 членов в цикле.

Используемый в настоящем описании термин "гетероциклил" означает неароматическое циклическое кольцо (цикл) или систему циклов, содержащую по меньшей мере один гетероатом в основной цепи цикла. Гетероциклилы могут быть соединены друг с другом в сконденсированную систему, соединены мостиком или в виде спироциклической системы. Гетероциклилы могут иметь любую степень насыщения при условии, что по меньшей мере один цикл в системе циклов не является ароматическим. В системе циклов гетероатом (гетероатомы) может присутствовать в неароматическом или ароматическом цикле. Гетероциклильная группа может содержать от 3 до 20 членов цикла (т.е. количество атомов, составляющих основную цепь цикла, включая атомы углерода и гетероатомы). В некоторых примерах гетероатом (гетероатомы) представляет собой О, N или S.

Используемый в настоящем описании термин "гидразин" или "гидразинил" относится к группе -NHNH₂.

Используемый в настоящем описании термин "гидразон" или "гидразонил" относится к группе в которой каждый из R_a и R_b независимо выбран из водорода (например, ), С1-С6 алкила, С2-С6 алкенила, С2-С6 алкинила, С3-С7 карбоциклила, С6-С10 арила, 5-10-членного гетероарила и 5-10-членного гетероциклила, определения которых приведены в настоящей работе.

Используемый в настоящем описании термин "гидрокси" или "гидроксил" относится к группе -ОН.

Используемый в настоящем описании термин "промежуточный участок" относится к области, находящейся на поверхности (например, структурированной смолы), которая разделяет углубления. Например, промежуточный участок может отделять один элемент массива (биочипа) от другого элемента массива. Два отделенных друг от друга элемента могут быть дискретными, т.е. не имеющими физического контакта друг с другом. В другом примере промежуточный участок может отделять первую часть элемента от второй части элемента. Во многих примерах промежуточный участок непрерывен, в то время как элементы дискретны, например, как в случае совокупности лунок, ограниченных в остальном непрерывной поверхностью. В других примерах промежуточные участки и элементы являются дискретными, как, например, в случае совокупности желобков, разделенных соответствующими промежуточными участками. Разделение, обеспечиваемое промежуточным участком, может быть частичным или полным разделением. Поверхностный материал промежуточных участков может отличаться от поверхностного материала элементов, сформированных в поверхности. Например, элементы массива могут иметь количество или концентрацию полимерного покрытия и праймера (праймеров), которая превышает количество или концентрацию указанных веществ в промежуточных участках. В некоторых примерах в промежуточных участках полимерное покрытие и праймер (праймеры) могут отсутствовать.

Используемый в настоящем описании термин "нитрилоксид" означает группу "R_aC≡N⁺O^-", в которой R_a имеет определение, рассмотренное в настоящем описании. Примеры получения нитрилоксида включают генерацию in situ из альдоксимов под действием хлорамида-Т или при действии основания на имидоилхлориды [RC(Cl)=NOH] или получение по реакции гидроксиламина с альдегидом.

Используемый в настоящем описании термин "нитрон" означает группу в которой R₁, R₂ и R₃ могут представлять собой любые из групп R_a и R_b, рассмотренных в настоящем описании.

Используемый в настоящем описании термин "нуклеотид" включает азотсодержащее гетероциклическое основание, сахар и одну или более фосфатных групп. Нуклеотиды представляют собой мономерные единицы последовательности нуклеиновой кислоты. В РНК сахар представляет собой рибозу, и в ДНК сахар представляет собой дезоксирибозу, т.е. сахар, не имеющий гидроксильной группы, которая присутствует в положении 2' рибозы. Азотсодержащее гетероциклическое основание (т.е. нуклеиновое основание) может представлять собой пуриновое основание или пиримидиновое основание. Пуриновые основания включают аденин (А) и гуанин (G) и их модифицированные производные или аналоги. Пиримидиновые основания включают цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U) и их модифицированные производные или аналоги. Атом С-1 дезоксирибозы связан с N-1 пиримидна или N-9 пурина. В аналоге нуклеиновой кислоты может быть изменена как фосфатная основная цепь, так и любой сахар или любое нуклеотидное основание. Примеры аналогов нуклеиновых кислот включают, например, универсальные основания или аналоги сахарофосфатной основной цепи, такие как пептидные нуклеиновые кислоты (англ. peptide nucleic acid, сокр. PNA).

Используемый в настоящем описании термин "генератор фотокислоты" (англ. photoacid generator, сокращенно PAG) представляет собой молекулу, которая высвобождает протоны под действием излучения. Обычно фотоотщепление протона от PAG происходит необратимо.

Используемый в настоящем описании термин "фотоинициатор" (англ. photoinitiator, сокращенно PI) представляет собой молекулу, которая после поглощения излучения вступает в фотореакцию, образуя реакционноспособные частицы. Фотоинициаторы смогут инициировать или катализировать химические реакции, которые приводят к растворимости и/или физических свойств препаратов.

Используемый в настоящем описании термин "праймер" означает одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты (например, одноцепочечную ДНК или одноцепочечную РНК). Некоторые праймеры, которые могут быть названы праймерами амплификации, служат начальной точкой для матричной амплификации и генерации кластеров. Другие праймеры, которые могут быть названы праймерами секвенирования, служат начальной точкой для синтеза ДНК или РНК. Конец 5' праймера может быть модифицирован для обеспечения возможности протекания реакции присоединения к функциональной группе полимерного покрытия. Длина праймера может составлять любое количество оснований, и праймер может включать различные не встречающиеся в природе нуклеотиды. В одном из примеров праймер секвенирования представляет собой короткую цепочку, включающую от 10 до 60 оснований или от 20 до 40 оснований.

Используемый в настоящем описании термин "разделительный слой" относится к материалу, который связывает друг с другом два компонента. В некоторых примерах разделительный слой может состоять из материала, способного поглощать излучение, который способствует образованию связи, или слой может контактировать с материалом, способным поглощать излучение, который способствует образованию связи.

Функциональная "тиольная" группа означает -SH.

Используемые в настоящем описании термины "тетразин" и "тетразинил" означают шестичленную гетероарильную группу, включающую четыре атома азота. Тетразин может быть необязательно замещен.

Используемый в настоящем описании термин "тетразол" означает пятичленную гетероциклическую группу, включающую четыре атома азота. Тетразол может быть необязательно замещен.

В примерах, рассмотренных в настоящей работе, смоляной комплекс включает отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан, и свободнорадикальный фотоинициатор, причем после отверждения смоляная композиция отличается отсутствием аутофлуоресценции или слабой аутофлуоресценцией при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

Отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица включает акрилатную группу и силоксановую группу. Используемый в настоящем описании термин "акрилат" означает функциональную группу "СН₂=СНСОО-" (т.е. ) или функциональную группу "СН₂=С(СН₃)СОО-" (т.е. метакрилат). Акрилаты включают замещенные варианты (например, примером акрилата является метакрилат). Силоксановая группа представляет собой функциональную группу, которая включает соединительный фрагмент Si-O-Si. Молекулярная масса и плотность поперечных связей между молекулами мономера (мономеров) в отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрице могут быть различными, при условии, что смоляную композицию можно обрабатывать способами, приводящими к получению оттисков, рассмотренными в настоящей работе. В одном из примеров молекулярная масса мономера (мономеров) в отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы может составлять от приблизительно 0,5 кДа до приблизительно 5 кДа или от приблизительно 1 кДа до приблизительно 4,5 кДа. Сшивающая способность и, таким образом, плотность поперечных связей, зависит от количества точек сшивки (например, две, три, четыре) в мономере.

Примерами отверждаемых свободнорадикальных смоляных матриц являются матрицы, включающие акрилат, выбранный из группы, состоящей из:

i) 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана:

ii) полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами:

(где n составляет от 1 до 1000 или находится в любом диапазоне, лежащем между указанными значениями, например, от 1 до 500 или от 1 до 100, или от 2 до 50, от 1 до 10, от 1 до 2 и т.д.),

iii) тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана:

iv) метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана (англ. polyhedral oligomeric silsesquioxane, сокращенно POSS):

v) акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана:

vi) акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера:

(где m составляет от 1 до 1000 или находится в любом диапазоне, лежащем между указанными значениями, например, от 1 до 500, от 30 до 200, от 30 до 100 и т.д.), и

vii) комбинаций перечисленных веществ. Если применяют комбинации, то следует понимать, что в смоляную композицию могут быть совместно включены любые две или более из перечисленных отверждаемых свободнорадикальных смоляных матриц, при условии, что все они растворимы в растворителе, включаемом в композицию.

Фотоинициатор, добавляемый в смоляные композиции согласно настоящему изобретению, может представлять собой любой фотоинициатор, генерирующий свободные радикалы, который обладает слабой аутофлуоресценцией в отвержденной смоле.

В некоторых примерах свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой 2-этил-9,10-диметоксиантрацен:

В других примерах свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон:

В других примерах свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой 2-этокси-2-фенилацетофенон (также называемый простым бензоинэтиловым эфиром):

В других примерах свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой фосфиноксид. Если применяют фосфиноксид, то он может быть выбран из группы, состоящей из:

i) дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида:

ii) смеси дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона:

iii) фенил-бис(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида:

iv) этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината:

v) комбинаций перечисленных веществ. Если применяют комбинации, то следует понимать, что в смоляную композицию могут быть совместно включены любые два или более из перечисленных свободнорадикальных фотоинициаторов, при условии, что все они растворимы в растворителе, включаемом в композицию.

Смоляная композиция может быть получена смешиванием отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы с фотоинициатором. В одном из примеров массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству фотоинициатора составляет от приблизительно 99,8:0,2 до 90:10. В другом примере массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству фотоинициатора составляет от приблизительно 98:2 до 95:5. Согласно другому примеру, массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству фотоинициатора составляет от приблизительно 96:4 до 99:1. Если применяют меньшие количества фотоинициатора, то для завершения реакции может потребоваться большая продолжительность УФ отверждения.

Следует понимать, что массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству фотоинициатора может быть больше или меньше в зависимости, по меньшей мере частично, от типа используемого компонента (компонентов) отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы.

Для нанесения смоляной композиции рассмотренные компоненты (отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица и фотоинициатор) могут быть разбавлены подходящим растворителем (для достижения величины вязкости, требуемой для применяемой методики нанесения), таким как ацетат простого монометилового эфира пропиленгликоля (англ. propylene glycol monomethyl ether acetate, сокр. PGMEA), толуол, диметилсульфоксид (ДМСО), тетрагидрофуран (ТГФ) и т.д. В одном из примеров концентрация отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы в растворителе составляет от приблизительно 15 масс. % (массовых процентов) до приблизительно 56 масс. %, и концентрация фотоинициатора в растворителе составляет от приблизительно 1 масс. % до приблизительно 10 масс. %; тем не менее, полагают, что верхняя граница диапазона может быть выше и зависеть от растворимости отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы и фотоинициатора, соответственно, в выбранном растворителе. В одном из примеров растворитель представляет собой PGMEA. Общая концентрация (включающая отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу и фотоинициатор (и, при наличии, полиакрилат или поверхностно-активное вещество)) готовой смоляной композиции может составлять от приблизительно 16 масс. % до приблизительно 66 масс. % Количество растворителя может составлять от приблизительно 34 масс. % до приблизительно 34 масс. %.

В некоторых примерах смоляная композиция может дополнительно включать темный гаситель или акцептор электронов. Темный гаситель представляет собой вещество, которое поглощает световую энергию, генерируемую флуорофором, и рассеивает ее в виде тепла. Это обеспечивает неизлучательный путь релаксации частиц находящихся в возбужденном состоянии. В рассмотренных примерах осуществления выбранный темный гаситель должен быть способен поглощать аутофлуоресценцию отвержденной смоляной композиции в синей и/или зеленой области спектра. Акцептор электронов также может обеспечивать гашение флуоресценции.

В одном из примеров темный гаситель может включать азокрасители. В одном из дополнительных примеров темный гаситель включает замещенное производное азобензола, выбранное из группы, состоящей из: 4-диметиламиноазобензол-4'-карбоновой кислоты: DABCYL азида (где DABCYL=4-(dimethylaminoazo)benzene-4-carboxylic acid, т.е. 4-(диметиламиноазо)бензол-4-карбоновая кислота): DABSYL азида (где DABSYL=4-(dimethylamino)azobenzene-4'-sulfonyl, т.е. 4-(диметиламино)азобензол-4'-сульфонил): дисперсного красного 19: добавки в виде сажевого наполнителя (англ. carbon black pigment, сокр. СВР), гасителя на основе черного красителя (такого как, например, TRUEBLACK® липофусциновый гаситель аутофлуоресценции, 20Х в ДМФА (диметилформамиде)) и комбинаций перечисленным веществ. Примеры подходящих акцепторов электронов могут включать [5,6]-фуллерен-С70: или фуллерен-С60:

В одном из примеров темный гаситель или акцептор электронов могут присутствовать в количестве, составляющем от приблизительно 0,1 масс. % до приблизительно 10 масс. % в пересчете на общую массу смоляной композиции.

Некоторые другие примеры смоляной композиции могут дополнительно включать полиакрилат или поверхностно-активное вещество. Примером коммерчески доступного полиакрилата является BYK®-350 (поставляемый BYK Additives & Instruments). Может быть применено любое биосовместимое поверхностно-активное вещество, такое как поверхностно-активные вещества TWEEN® (например, сложные эфиры полиэтиленсорбита (TWEEN® 80) и сложные эфиры полиоксиэтиленсорбита (TWEEN® 20), поставляемые Uniqema Americas LLC; TRITON™ X-100 (этоксилат октилфенола, поставляемый The Dow Chemical Co.), и полимерные поверхностно-активные вещества, поставляемые BYK Additives and Instruments. В одном из примеров полиакрилат или поверхностно-активное вещество могут присутствовать в смоляной композиции в количестве, составляющем от приблизительно 0,4 масс. % от общего содержания твердых веществ до приблизительно 1,6 масс. % от общего содержания твердых веществ.

В некоторых примерах смоляная композиция может дополнительно включать матрицу из эпоксидной смолы в комбинации с отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицей. В отличие от отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы, рассмотренной в настоящей работе, матрицы из эпоксидных смол содержат двухкомпонентную отверждающую систему, в которой свободные радикалы, генерируемые фотоинициатором, рассмотренным в настоящей работе, реагируют с генератором фотокислоты, который разлагается с образованием сверхкислоты, которая, в свою очередь, инициирует полимеризацию и/или образование поперечных связей в компоненте (компонентах) матрицы из эпоксидной смолы. Таким образом, следует понимать, что в примерах, которые наряду с отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицей включают эпоксидную матрицу, смоляная композиция также включает генератор фотокислоты. Полагают, что в этих примерах фотоинициатор Norrish Типа II на основе производного антрацена и фотоинициаторы Norrish Типа I на основе ацетофенона или фосфиноксида, рассмотренные в настоящей работе, могут генерировать радикалы под воздействием ультрафиолетового излучения спектра А, что может усиливать двухкомпонентную отверждающую систему, содержащую генератор фотокислоты, но при этом не инициировать внутримолекулярные взаимодействия, которые приводят к нежелательной аутофлуоресценции в интересующем синем и/или зеленом диапазоне длин волн. Ниже рассмотрены примеры подходящих матриц на основе эпоксидной смолы и генераторов фотокислоты, которые могут быть добавлены в смоляную композицию, рассмотренную в настоящей работе.

Может быть применен любой эпоксидный мономер, который может образовывать поперечные связи с отверждаемой свободнорадикальной смолой согласно изобретению. Примеры подходящих матриц на основе эпоксидной смолы включают:

i) функционализированный эпоксидной группой полиэдрический олигомерный силсесквиоксан (POSS) (дополнительно раскрытый ниже);

ii) простой триглицидиловый эфир триметилолпропана:

iii) тетракис(эпоксициклогексилэтил)тетраметил-циклотетрасилоксан:

iv) сополимер (эпоксициклогексилэтил)метилсилоксана и диметилсилоксана

(в котором отношение m:n составляет от 8:92 до 10:90);

v) 1,3-бис[2-(3,4-эпоксициклогексил)этил]тетраметил-дисилоксан:

vi) 1,3-бис(глицидоксипропил)тетраметил-дисилоксан:

vii) комбинации перечисленных веществ. Если применяют комбинации, то следует понимать, что в смоляную композицию согласно изобретению могут быть совместно включены любые две или более из перечисленных матриц на основе эпоксидной смолы.

Функционализированный эпоксидной группой полиэдрический олигомерный силсесквиоксан включает ядро полиэдрического олигомерного силсесквиоксана (POSS), которое функционализировано эпоксигруппами. Используемый в настоящем описании термин "полиэдрический олигомерный силсесквиоксан (англ. polyhedral oligomeric silsesquioxane, сокращенно POSS)" относится к химической композиции, которая представляет собой промежуточный гибрид (RSiO_1,5) между оксидом кремния (SiO₂) и кремнийорганическим материалом (R₂SiO). В качестве примера POSS может быть рассмотрено вещество, описанное в работе Kehagias с соавт., Microelectronic Engineering 86 (2009), стр. 776-778, содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки. Эта композиция представляет собой кремнийорганическое соединение, имеющее химическую формулу [RSiO_3/2]_n, в которой группы R могут быть одинаковыми или различными. Смоляная композиция, рассмотренная в настоящей работе, может включать в качестве мономерных единиц одну или более различных структур типа "клетки" или "ядра". В некоторых случаях структура включает полиоктаэдральную структуру типа "клетки" или "ядра". Например, полиэдрическая структура может представлять собой структуру Т₈, такую как: которая может быть представлена как: Такая мономерная единица обычно содержит восемь ответвлений в виде функциональных групп R₁-R₈.

Мономерная единица может иметь структуру типа клетки, содержащую 10 атомов кремния и 10 групп R, обозначаемую Т₁₀, такую как: или может иметь структуру типа клетки, содержащую 12 атомов кремния и 12 групп R, обозначаемую Т₁₂, такую как: В альтернативном случае материал на основе POSS может включать структуры Т₆, Т₁₄ или Т₁₆ типа клетки. Среднее содержимое клетки может быть уточнено в процессе синтеза и/или регулироваться типом способа очистки, и примеры осуществления изобретения могут включать определенное распределение размеров клетки, образованной мономерной единицей (единицами). Например, любая из структур типа клетки может присутствовать в количестве, составляющем от приблизительно 30% до приблизительно 100% от общего количества применяемых мономерных единиц POSS. Материал на основе POSS может представлять собой смесь структур типа клетки и структур в виде клеток открытого и частично открытого типа. Таким образом, предшественник смолы или смола на основе POSS может включать эпоксидированные материалы POSS, которые могут включать смеси конфигураций силсесквиоксана. Например, любой материал POSS, рассмотренный в настоящей заявке, может быть смесью дискретных клеток POSS и недискретных силсесквиоксановых структур и/или не полностью сконденсированных дискретных структур, таких как полимеры, лестничные полимеры и подобные структуры. Таким образом, частично сконденсированные материалы включают рассмотренные в настоящей заявке эпоксидные группы R, расположенные на некоторых вершинах, образуемых атомами кремния, но при этом к некоторым атомам кремния не будут присоединены замещающие группы R, а, напротив, могут быть присоединены замещающие группы ОН. В некоторых примерах материалы POSS включают смесь различных форм, таких как формы, приведенные ниже:

Сконденсированные клетки

Неполностью сконденсированные клетки

Содержимое вне клеток

Крупные и плохо очерченные структуры

В примерах, рассмотренных в настоящей работе, по меньшей мере один из R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ включает эпоксигруппу, и, таким образом, POSS называется эпокси-POSS (или эпоксидированным POSS). В некоторых примерах большинство ответвлений, например, восемь, десять или двенадцать ответвлений или групп R включают эпоксигруппы. В других примерах R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ одинаковы, и, таким образом, каждый из R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ включает эпоксигруппу. В других примерах R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ не одинаковы, и, таким образом, по меньшей мере одна из групп R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ включает эпоксигруппу, и по меньшей мере одна из других групп R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂ представляет собой функциональную группу, не являющуюся эпоксигруппой, которая в некоторых случаях выбрана из группы, состоящей из азида/азидогруппы, тиола, полиэтиленгликоля, норборнена, тетразина, акрилатов и метакрилатов или дополнительно, например, алкила, арила, алкоксигруппы и галогеноалкильных групп. В некоторых аспектах функциональную группу, не являющуюся эпоксигруппой, выбирают с целью повышения поверхностной энергии смолы. В таких примерах отношение количества эпоксигрупп к количеству групп, не являющихся эпоксигруппами, составляет от 7:1 до 1:7 или от 9:1 до 1:9 или от 11:1 до 1:11. В любых примерах наличие дизамещенной или монозамещенной (терминальной) эпоксигруппы (эпоксигрупп) позволяет протекать полимеризации мономерных единиц с образованием сшитой матрицы после инициирования ультрафиолетовым (УФ) излучением и кислотой. В некоторых аспектах эпокси-POSS включает терминальные эпоксигруппы. Примером POSS этого типа является функционализированный глицидильной группой POSS, имеющий следующую структуру:

Другим примером POSS этого типа является POSS, функционализированный эпоксициклогексилэтильной группой, который имеет следующую структуру:

Один из примеров матрицы из эпоксидной смолы, рассмотренной в настоящей работе, включает комбинацию из двух эпокси-POSS соединений, где указанная комбинация включает функционализированный глицидильной группой POSS и функционализированный эпоксициклогексилэтильной группой POSS.

В примерах, рассмотренных в настоящей работе, эпокси-POSS также может представлять собой модифицированный эпокси-POSS, который включает агент регулируемой радикальной полимеризации (англ. controlled radical polymerization, сокр. CRP) и/или другую целевую функциональную группу, введенную в смолу или структуру ядра или клетки в виде одной или более функциональных групп R₁-R₈ или R₁₀ или R₁₂.

Как было отмечено выше, если матрицу из эпоксидной смолы применяют в комбинации с отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицей, то смоляная композиция также включает генератор фото кислоты. Полагают, что может быть применен любой подходящий генератор фотокислоты, который не вступает в нежелательные внутримолекулярные взаимодействия со свободнорадикальным фотоинициатором, рассмотренным в настоящей работе. Примеры подходящих генераторов фотокислоты могут включать системы генераторов фотокислоты на основе бензила, сложного иминоэфира, сопряженного сложного иминоэфира, спиропирана, тетрилена, двухфотонные и металлорганические системы PAG. Некоторые конкретные примеры подходящих генераторов фотокислоты выбраны из группы, состоящей из:

i) N-гидроксинафталимида трифлат (трифторметансульфонат):

ii) смешанные соли гексафторфосфаты триарилсульфония:

iii) смешанные соли гексафторантимонаты триарилсульфония:

iv) 1-нафтилдифенилсульфония трифлат (обозначаемый NDS-TF):

v) (4-фенилтиофенил)дифенилсульфония трифлат:

vi) бис-(4-метилфенил)йодония гексафторфосфат:

vii) бис(4-трет-бутилфенил)йодония гексафторфосфат:

viii) (2-метилфенил)(2,4,6-триметилфенил)йодония трифлат:

xi) бис(2,4,6-триметилфенил)йодония трифлат:

x) гексафторантимонатная соль бис-(4-додецилфенил)йодония:

xi) комбинации перечисленных веществ. Комбинации генераторов фотокислоты могут быть применены при условии, что они растворимы в выбранном растворителе.

В одном из примеров смоляной композиции, включающем матрицу из эпоксидной смолы и генератор фотокислоты, массовое процентное отношение количества матрицы из эпоксидной смолы к количеству генератора фотокислоты составляет приблизительно от 99,8:0,2 до 90:10. В другом примере массовое процентное отношение количества матрицы из эпоксидной смолы к количеству генератора фотокислоты составляет приблизительно от 98:2 до 95:5. Согласно другому примеру, массовое процентное отношение количества матрицы из эпоксидной смолы к количеству генератора фотокислоты составляет приблизительно от 96:4 до 99:1. Если добавляют меньшие количества генератора фотокислоты, то для завершения реакции может потребоваться большая продолжительность УФ отверждения.

Следует понимать, что массовое процентное отношение количества матрицы из эпоксидной смолы к количеству генератора фотокислоты может быть выше или ниже в зависимости, по меньшей мере частично, от типа используемого компонента (компонентов) матрицы из эпоксидной смолы.

Для изготовления проточной ячейки может быть применен любой пример смоляной композиции, рассмотренной в настоящей работе. Пример способа 100 получения примера проточной ячейки представлен на Фиг. 1. Как показано на Фиг. 1, способ 100 включает осаждение (нанесение) на подложку смоляной композиции (условное обозначение 102), где смоляная композиция включает отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан, и свободнорадикальный фотоинициатор; наноимпринтинг осажденной смоляной композиции с помощью рабочего штампа (условное обозначение 104); и отверждение осажденной смоляной композиции с образованием отвержденной структурированной смолы (условное обозначение 106), где отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм. Полученная проточная ячейка включает подложку и отвержденную нанесенную на подложку структурированную смолу, где отвержденная структурированная смола включает углубления, разделенные промежуточными участками, и отвержденная структурированная смола получена из примера смоляной композиции, рассмотренной в настоящей работе.

Несмотря на то, что это не показано на Фиг. 1, примеры способа 100 могут дополнительно включать нанесение полимерного покрытия в углубления, и прививку к полимерному покрытию праймера. Способ 100, включающий такие дополнительные этапы, более подробно рассмотрен ниже с помощью Фиг. 2А-2Е.

На Фиг. 2А показана подложка 12, и на Фиг. 2В показана смоляная композиция 14, осаждаемая на подложку 12.

Примеры подходящих подложек 12 включают эпоксисилоксан, стекло и модифицированное или функционализированное стекло, пластмассы (включающие акриловые полимеры, полистирол и сополимеры стирола и других материалов, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретаны, политетрафторэтилен (такой как TEFLON®, пославляемый Chemours), циклические олефины/циклоолефиновые полимеры (англ. cycloolefin polymer, сокращенно СОР) (такие как ZEONOR®, поставляемые Zeon), полиимиды и т.д., нейлон, керамические материалы/керамические оксиды, оксид кремния, плавленый оксид кремния или материалы на основе оксида кремния, силикат алюминия, кремний и модифицированный кремний (например, легированный бором р+ кремний), нитрид кремния (Si₃N₄), оксид кремния (SiO₂), пентоксид тантала (ТаО₅) или другой оксид (оксиды) тантала (ТаО_х), оксид гафния (HaO₂), углерод, металлы, неорганические стекла или подобные материалы. Подложка 12 также может быть изготовлена из стекла или кремния и иметь на поверхности слой покрытия из оксида титана или другого керамического оксида.

В одном из примеров диаметр подложки 12 может составлять от приблизительно 2 мм до приблизительно 300 мм, или прямоугольный лист или панель, наибольшая сторона которой имеет длину до приблизительно 10 футов (~3 метров). В одном из примеров подложка 12 представляет собой многослойную структуру, диаметр которой составляет от приблизительно 200 мм до приблизительно 300 мм. В другом примере подложка 12 представляет собой кубик, ширина которого составляет от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм. Несмотря на то, что здесь указаны примеры размеров, следует понимать, что может быть применена подложка 12 с любыми подходящими размерами. В другом примере может быть применена панель, которая представляет собой прямоугольную подложку 12, площадь поверхности которой превышает площадь круглой многослойной структуры диаметром 300 мм.

Смоляная композиция 14 может быть любым из примеров смоляных композиций, рассмотренных в настоящей работе, которая включает отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую акрилат и силоксан и свободнорадикальный инициатор (или матрицу из эпоксидной смолы в комбинации с отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицей). Смоляная композиция 14 может быть нанесена на подложку 12 с помощью любой подходящей методики нанесения, которая может быть выполнена вручную или автоматизированным способом. Например, осаждение смоляной композиции 14 может быть выполнено нанесением из газовой фазы, способами нанесения покрытий, прививкой или подобными способами. Некоторые конкретные примеры включают химическое осаждение из газовой фазы (англ. chemical vapour deposition, сокр. CVD), нанесение покрытия распылением (например, нанесение покрытия ультразвуковым распылением), нанесение покрытия центрифугированием, нанесение покрытия маканием или окунанием, нанесение покрытия ножевым устройством, нанесение покрытия распределением, аэрозольную печать, трафаретную печать, микроконтактную печать, струйную печать или подобные способы. В одном из примеров для осаждения смоляной композиции 14 применяют нанесение покрытия центрифугированием.

После осаждения смоляной композиции 14, она может быть подвергнута термообработке при невысокой температуре (англ. softbaked) для удаления избытка растворителя. Затем осажденную смоляную композицию 14 подвергают структурированию с помощью любой из упомянутых методик структурирования. В примере, показанном на Фиг. 2В, для структурирования смоляной композиции 14 применяют наноимпринтную литографию. Форму или рабочий штамп 20 для наноимпринтной литографии прижимают к слою смоляной композиции 14, получая на смоляной композиции 14 отпечаток. Другими словами, смоляная композиция 14 вдавливается или протыкается выступами рабочего штампа 20. В одном из примеров смоляная композиция 14 может быть отверждена вместе с прижатым к ней рабочим штампом 20.

Отверждение смоляных композиций 14, рассмотренных в настоящей работе, может быть выполнено под действием актиничного излучения, такого как ультрафиолетовое (УФ) излучение (например, металлгалогенидные источниками света, источниками света на ртутных парах, светодиодными источниками УФ излучения и т.д.). Присутствие фотоинициатора во время отверждения вызывает образование радикалов, и эти радикалы вызывают отверждение акрилатной части смоляной композиции. Таким образом, отверждение приводит к полимеризации и/или образованию поперечных связей в смоляной композиции 14. Например, отверждение может включать один этап воздействия УФ или может включать совокупность этапов, включающих термообработку при невысокой температуре (например, для удаления растворителя (растворителей)) и последующее воздействие УФ излучения. Если выполняют термообработку при невысокой температуре, то она может быть проведена при более низкой температуре, составляющей от приблизительно 50°С до приблизительно 150°С, в течение времени, превышающего 0 секунд, до приблизительно 3 минут, и может быть проведена до помещения рабочего штампа 20 в смоляную композицию 14. В одном из примеров продолжительность термообработки при невысокой температуре составляет от приблизительно 30 секунд до приблизительно 2,5 минут. Во время проведения термообработки при невысокой температуре могут протекать один или более химических процессов, которые вносят дополнительный вклад в снижение аутофлуоресценции. Примеры химических процессов могут включать испарение какого-либо материала (материалов) смоляной композиции, сублимацию какого-либо материала (материалов) смоляной композиции, полимеризацию какого-либо материала (материалов) смоляной композиции и/или комбинации указанных процессов. Некоторые примеры также могут включать термообработку при повышенной температуре. Однако скорость отверждения смоляной композиции 14, рассмотренной в настоящей работе, настолько высока, что смоляная композиция 14 может быть полностью отверждена без термообработки при повышенной температуре. Если выполняют термообработку при повышенной температуре, то рабочий штамп 20 высвобождают/удаляют до термообработки, например, чтобы рабочий штамп 20 не сцеплялся с отвержденной смоляной композицией 14. Если выполняют термообработку при повышенной температуре, то продолжительность термообработки при повышенной температуре может составлять от приблизительно 5 секунд до приблизительно 10 минут при температуре, составляющей от приблизительно 100°С до приблизительно 300°С. Термообработка при повышенной температуре может быть выполнена, например, для удаления из смоляной композиции 14 остаточного растворителя (растворителей), для дополнительной полимеризации какого-либо материала (материалов) смоляной композиции (и, таким образом, для повышения степени отверждения) и/или для дополнительного уменьшения аутофлуоресценции. Примеры устройств, которые могут быть применены для термообработки при невысокой температуре и/или термообработки при повышенной температуре включают горячую пластину, печь и т.д.

После высвобождения рабочего штампа 20 в смоляной композиции 14 образуются элементы топографии, например, углубления 16. Показанная на Фиг. 2С смоляная композиция 14, в которой выполнены углубления 16, называется отвержденной структурированной смолой 14'. В некоторых примерах отвержденная структурированная смола 14' может быть подвергнута дополнительной термообработке при повышенной температуре, например, для фиксации выдавленных элементов топографии и/или для дополнительного снижения флуоресценции. В некоторых примерах дополнительная термообработка при повышенной температуре может быть выполнена при температуре, составляющей от приблизительно 60°С до приблизительно 300°С.

Химическое строение отвержденной структурированной смолы 14' зависит от типа отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы или матриц и свободнорадикального фото инициатора (фотоинициаторов), добавленного в смоляную композицию 14.

Как показано на Фиг. 2С, в отвержденной структурированной смоле 14' сделаны углубления 16 и имеются промежуточные участки 22, разделяющие соседние углубления 16. В примерах, рассмотренных в настоящей работе, углубления 16 функционализируют полимерным покрытием 18 (Фиг. 2C-2D) и праймерами 24 (Фиг. 2E-2F), в то время как части промежуточных участков 22 могут быть применены для скрепления и на них не имеется полимерного покрытия 18 или праймера (праймеров) 24.

Изобретение включает применение различных схем расположения углублений 16, которые включают упорядоченные, повторяющиеся и неупорядоченные схемы. В одном из примеров углубления 16 расположены в виде гексагональной сетки с целью создания плотной упаковки и достижения повышенной плотности. Другие схемы расположения могут включать, например, прямолинейные (т.е. прямоугольные) схемы расположения (например, линии или желобки), треугольные схемы расположения и т.д. В некоторых примерах схема или шаблон расположения углублений 16 может находиться в х-у формате, то есть включать ряды и колонки. В некоторых других примерах схема или шаблон расположения углублений 16 и/или промежуточных участков 22 может представлять собой повторяющееся размещение. В других примерах схема или шаблон расположения углублений 16 и/или промежуточных участков 22 может представлять собой размещение в случайном порядке. Шаблон может включать участки, плоскости, лунки, столбики, полосы, изгибы, линии, треугольники, прямоугольники, круги, арки, шахматные схемы, перекрещивающиеся полосы, диагонали, стрелки, квадраты и/или перекрещивающиеся штрихи. В одном из примеров, как показано на Фиг. 2С, углубления 16 представляют собой лунки.

Схема или шаблон расположения углублений может быть охарактеризована плотностью углублений 16 (т.е. количеством углублений 16) в ограниченной области. Например, углубления 16 могут присутствовать с плотностью, составляющей приблизительно 2 миллиона на мм². Могут быть достигнуты различные значения плотности, включающие, например, плотность, составляющую по меньшей мере приблизительно 100 на мм², приблизительно 1000 на мм², приблизительно 0,1 миллиона на мм², приблизительно 1 миллион на мм², приблизительно 2 миллиона на мм², приблизительно 5 миллионов на мм², приблизительно 10 миллионов на мм², приблизительно 50 миллионов на мм² или более. В альтернативном варианте или дополнительно может выбрана величина плотности, не превышающая приблизительно 50 миллионов на мм², приблизительно 10 миллионов на мм², приблизительно 5 миллионов на мм², приблизительно 2 миллиона на мм², приблизительно 1 миллион на мм², приблизительно 0,1 миллиона на мм², приблизительно 1000 на мм², приблизительно 100 на мм² или менее. Также следует понимать, что плотность размещения углублений 16 в отвержденной структурированной смоле' 14' может составлять от одной из нижних величин до одной из верхних величин, выбранных из указанных выше диапазонов. В некоторых примерах массив с высокой плотностью может быть охарактеризован как массив, содержащий углубления 16, разделенные областью размером менее приблизительно 100 нм, массив со средней плотностью может быть охарактеризован как массив, содержащий углубления 16, разделенные областью размером от приблизительно 400 нм до приблизительно 1 мкм, и массив с низкой плотностью может быть охарактеризован как массив, содержащий углубления 16, разделенные областью размером более чем приблизительно 1 мкм. Несмотря на то, что выше были приведены примеры величин плотностей, следует понимать, что могут быть применены подложки, имеющие любые подходящие плотности.

Также или в альтернативном варианте характеристикой схемы или шаблона расположения углублений 16 может быть средний шаг, т.е. расстояние от центра углубления 16 до центра соседнего углубления 16 (расстояние от центра до центра) или расстояние от края одного углубления 16 до края соседнего углубления 16 (расстояние от края до края). Шаблон может быть упорядоченным, то есть иметь малый коэффициент отклонения среднего шага, или шаблон может быть неупорядоченным, и в этом случае коэффициент отклонения может быть относительно большим. В любом случае средний шаг может составлять, например, по меньшей мере приблизительно 10 нм, приблизительно 0,1 мкм, приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 5 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 100 мкм или более. В альтернативном варианте или дополнительно наибольшее значение среднего шага может составлять, например, приблизительно 100 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 5 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 0,1 мкм или менее. Величина среднего шага конкретного шаблона расположения углублений 16 может составлять от одной из нижних величин до одной из верхних величин, выбранных из указанных выше диапазонов. В одном из примеров шаг между углублениями 16 (расстояние от центра до центра) составляет приблизительно 1,5 мкм. Несмотря на то, что выше были приведены примеры величин среднего шага, следует понимать, что могут быть применены другие величины среднего шага.

В примере, показанном на Фиг. 2А-2Е, углубления 16 представляют собой лунки, и, таким образом, на поверхности отвержденной структурированной смолы 14' имеется массив лунок. Лунки могут представлять собой микролунки или нанолунки. Размер каждой лунки может быть охарактеризован объемом, площадью отверстия лунки, ее глубиной и/или диаметром.

Каждая лунка может иметь любой объем, достаточный для удержания жидкости. Минимальный или максимальный объем может быть выбран, например, для достижения требуемой производительности (например, мультиплексности) и разрешения, для соответствия составу анализируемого вещества или реакционной способности анализируемого вещества, ожидаемой при применении проточной ячейки в качестве единицы последующей обработки. Например, объем может составлять по меньшей мере приблизительно 1×10^-3 мкм³, приблизительно 1×10^-2 мкм³, приблизительно 0,1 мкм³, приблизительно 1 мкм³, приблизительно 10 мкм³, максимальный объем может составлять приблизительно 1×10⁴ мкм³, приблизительно 1×10³ мкм³, приблизительно 100 мкм³, приблизительно 10 мкм³, приблизительно 1 мкм³, приблизительно 0,1 мкм³ или менее. Следует понимать, что полимерное покрытие 18 может заполнять весь объем лунки или часть объема лунки.

Площадь, занимаемая отверстием каждой лунки на поверхности, может быть выбрана с учетом критериев, аналогичных указанным выше для объема лунки. Например, площадь, занимаемая отверстием каждой лунки на поверхности, может составлять по меньшей мере приблизительно 1×10^-3 мкм², приблизительно 1×10^-2 мкм², приблизительно 0,1 мкм², приблизительно 1 мкм², приблизительно 10 мкм², приблизительно 100 мкм² или более. В альтернативном варианте или дополнительно максимальная площадь может составлять приблизительно 1×10³ мкм², приблизительно 100 мкм², приблизительно 10 мкм², приблизительно 1 мкм², приблизительно 0,1 мкм², приблизительно 1×10^-2 мкм² или менее. Площадь, занимаемая отверстием каждой лунки, может превышать указанные выше величины, быть меньше указанных выше величин или иметь промежуточное значение.

Глубина каждой лунки может составлять по меньшей мере приблизительно 0,1 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 100 мкм или более. В альтернативном варианте или дополнительно максимальная глубина может составлять приблизительно 1×10³ мкм, приблизительно 100 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 0,1 мкм или менее. Глубина каждой лунки может превышать указанные выше величины, быть меньше указанных выше величин или иметь промежуточное значение.

В некоторых случаях диаметр каждой лунки может составлять по меньшей мере приблизительно 50 нм, приблизительно 0,1 мкм, приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 100 мкм или более. В альтернативном варианте или дополнительно максимальный диаметр может составлять приблизительно 1×10³ мкм, приблизительно 100 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 0,1 мкм или менее (например, приблизительно 50 нм). Диаметр каждой лунки может превышать указанные выше величины, быть меньше указанных выше величин или иметь промежуточное значение.

Как указано между Фиг. 2С и Фиг. 2D, после структурирования и отверждения смоляной композиции 14 отвержденная структурированная смола 14' может быть обработана для подготовки поверхности к нанесению полимерного покрытия 18.

В одном из примеров отвержденная структурированная смола 14' может быть подвергнута силанизации, в результате которой происходит присоединение силана или производного силана к отвержденной структурированной смоле 14'. При силанизации происходит введение силана или производного силана по всей поверхности, включая углубления 16 (например, на нижней поверхности и вдоль боковых стенок) и промежуточные участки 22.

Для силанизации может быть применен любой силан или производное силана. Выбор силана или производного силана может частично зависеть от типа функционализированной молекулы, которую применяют для образования полимерного покрытия 18 (показанного на Фиг. 2D), поскольку может быть желательным образование ковалентной связи между силаном или производным силана и полимерным покрытием 18. Способ, применяемый для присоединения силана или производного силана к отвержденной структурированной смоле 14', может зависеть от типа применяемого силана или производного силана. Ниже представлены некоторые примеры.

В одном из примеров силаном или производным силана является (3-аминопропил)триэтоксисилан (англ. (3-aminopropyl)triethoxysilane, сокращенно APTES) или (3-аминопропил)триметоксисилан (англ. (3-aminopropyl)trimethoxysilane, сокращенно APTMS) (т.е. X-R^B-Si(OR^C)₃, где X представляет собой аминогруппу, R^B представляет собой -(СН₂)₃-, и R^C представляет собой этил или метил). В этом примере поверхность подложки 12 может быть предварительно обработана (3-аминопропил)триэтоксисиланом (APTES) или (3-аминопропил)триметоксисиланом (APTMS) с образованием ковалентной связи между кремнием и одним или более атомами кислорода, находящимися на поверхности (не придерживаясь какого-либо механизма, можно предположить, что каждый атом кремния может связываться с одним, двумя или тремя атомами кислорода). Такую обработанную химическим способом поверхность подвергают воздействию повышенных температур для образования монослоя из аминогрупп. Затем аминогруппы вводят в реакцию с Сульфо-HSAB (англ. N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidobenzoate, что означает N-гидроксисульфосукцинимидил-4-азидобензоат) с образованием азидопроизводного. Активация УФ излучением энергией в диапазоне от 1 Дж/см² до 30 Дж/см² при 21°С приводит к генерации активных нитреновых частиц, которые могут с легкостью вступать в различные реакции включения с PAZAM (то есть с одним из примеров функционализированной молекулы, применяемой для образования полимерного покрытия 18).

Также могут быть применены другие способы силанизации. Примеры подходящих способов силанизации включают осаждение из газовой фазы, способ, (например, разработанный Yield Engineering Systems, "способ YES"), нанесение покрытия центрифугированием или другие способы осаждения. Некоторые примеры способов и материалов, которые могут быть применены для силанизации отвержденной структурированной смолы 14', рассмотрены в настоящей работе; тем не менее, следует понимать, что могут быть применены другие способы и материалы.

В одном из примеров, в котором для проведения способа YES применяют печь для проведения CVD (т.е. для химического осаждения из газовой фазы, англ. chemical vapour deposition, сокр. CVD), отвержденную структурированную смолу 14' на подложке 12 помещают в печь CVD. Камера может быть продута, после чего начинают цикл силанизации. При проведении циклов емкость с силаном или производным силана может быть выдержана при подходящей температуре (например, приблизительно 120°С для норборненсилана), подходящая температура может поддерживаться в трубопроводах для подачи паров силана или производного силана (например, приблизительно 125°С для норборненсилана), и подходящая температура (например, приблизительно 145°С) может поддерживаться в вакуумных трубопроводах.

В другом примере силан или производное силана (например, жидкий норборненсилан) может быть осаждено внутри стеклянного флакона, и флакон может быть помещен в стеклянный вакуумный эксикатор, содержащий структурированную подложку 12. Затем из эксикатора может быть откачан воздух до достижения давления, составляющего от приблизительно 15 миллитор до приблизительно 30 миллитор (приблизительно от 2 до 4 Па), и эксикатор может быть помещен в печь, находящуюся при температуре, составляющей от приблизительно 60°С до приблизительно 125°С. По завершении силанизации эксикатор извлекают из печи, охлаждают и уравновешивают с атмосферой.

Осаждение из газовой фазы, способ YES и/или силанизация в вакуумном эксикаторе могут быть применены для обработки различными силанами или производными силана, такими как силан или производные силана, включающие ненасыщенный циклоалкеновый фрагмент, такой как норборнен, производное норборнена (например, (гетеро)норборнен, включающий атом кислорода или азота вместо одного из атомов углерода), трансциклооктен, производные трансциклооктена, трансциклопентен, транс-циклогептен, транс-циклононен, бицикло[3,3,1]нон-1-ен, бицикло[4,3,1]дец-1(9)-ен, бицикло[4,2,1]нон-1(8)-ен и бицикло[4,2,1]нон-1-ен. Любой из упомянутых циклоалкенов может быть замещен, например, группой R, такой как водород, алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, циклоалкенил, циклоалкинил, арил, гетероарил, гетероалициклил, аралкил или (гетероалициклил)алкил. Пример производного норборнена включает [(5-бицикло[2,2,1]гепт-2-енил)этил]триметоксисилан. В других примерах эти способы могут быть применены, если силан или производное силана включает ненасыщенный циклоалкиновый фрагмент, такой как циклооктин, производное циклооктина или бициклононины (например, бицикло[6,1,0]нон-4-ин или его производные, бицикло[6,1,0]нон-2-ин или бицикло[6,1,0]нон-3-ин). Эти циклоалкины могут быть замещены любыми из групп R, рассмотренных в настоящей работе.

В результате присоединения силана или производного силана образуется предварительно обработанная (например, силанизированная) отвержденная структурированная смола 14', которая включает силанизированные углубления и силанизированные промежуточные участки.

В других примерах отвержденная структурированная смола 14' может не подвергаться силанизации. Напротив, отвержденная структурированная смола 14' может быть подвергнута плазменному травлению, после чего на протравленную плазмой отвержденную структурированную смолу 14' может быть непосредственно нанесено центрифугированием (или осаждено другим способом) полимерное покрытие 18. В этом примере при плазменном травлении может образовываться вещество (вещества), активирующее поверхность (например, гидроксильные (С-ОН или Si-OH) и/или карбоксильные группы), с помощью которого полимерное покрытие 18 может закрепляться на отвержденной структурированной смоле 14'. В этих примерах полимерное покрытие 18 выбирают таким образом, чтобы оно реагировало с поверхностными группами, образующимися при плазменном травлении.

В других примерах отвержденная структурированная смола 14' может включать непрореагировавшие эпоксигруппы (например, если отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу применяют совместно с матрицей из эпоксидной смолы), и, таким образом, она может не подвергаться силанизации, поскольку непрореагировавшие эпоксигруппы могут непосредственно реагировать с функциональными аминогруппами полимерного покрытия 18. В этом примере может быть выполнено плазменное травление, например, если необходимо очистить поверхность от возможно имеющихся загрязняющих веществ.

Затем полимерное покрытие 18 может быть нанесено на предварительно обработанную отвержденную структурированную смолу 14' (как указано между Фиг. 2С и 2С). Полимерное покрытие 18 может представлять собой полужесткий полимерный материал, проницаемый для жидкостей и газов, закрепленный на отвержденной структурированной смоле 14'.

Пример полимерного покрытия 18 включает сополимер акриламида, такой как сополимер N-(5-азидоацетамидилпентил)акриламида и акриламида (англ. poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-co-acrylamide, сокращенно PAZAM). PAZAM и некоторые другие формы сополимеров акриламида могут быть представлены следующей структурой (I):

где:

R¹ представляет собой Н или необязательно замещенный алкил;

R^A выбран из группы, состоящей из азидо, необязательно замещенной аминогруппы, необязательно замещенного алкенила, необязательно замещенного гидразона, необязательно замещенного гидразина, карбоксила, гидроксигруппы, необязательно замещенного тетразола, необязательно замещенного тетразина, нитрилоксида, нитрона и тиола;

каждый из R⁵, R₆ и R₈ независимо выбран из группы, состоящей из Н и необязательно замещенного алкила;

каждая из групп -(СН₂)_p- может быть необязательно замещена;

р представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50;

n представляет собой целое число, составляющее от 1 до 50000; и

m представляет собой целое число, составляющее от 1 до 100000.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что размещение повторяющихся элементов "n" и "m" в структуре (I) является репрезентативным, и мономерные субъединицы могут находиться в полимерной структуре в любом порядке (например, в случайном порядке, в виде блок-полимера, структурированного полимера или их комбинации).

Молекулярная масса PAZAM может составлять от приблизительно 10 кДа до приблизительно 1500 кДа или в одном из конкретных примеров может составлять приблизительно 312 кДа.

В некоторых примерах PAZAM представляет собой линейный полимер. В некоторых других примерах PAZAM представляет собой сшитый полимер с невысокой плотностью сшивок.

В других примерах структура, составляющая полимерное покрытие 18, может быть вариантом структуры (I). В одном из примеров акриламидная единица может быть заменена N,N-диметилакриламидом В этом примере акриламидная единица в структуре (I) может быть заменена единицей в которой каждый из R₆, R₇ и R₈ представляет собой Н, и каждый из R₉ и R₁₀ представляет собой метильную группу (а не Н, как в случае акриламида). В этом примере q может представлять собой целое число, составляющее от 1 до 100000. В другом примере наряду с акриламидной единицей может быть применен N,N-диметилакриламид. В этом примере кроме повторяющихся элементов "n" и "m" структура (I) может включать единицу в которой каждый из R₆, R₇ и R₈ представляет собой Н, и каждый из R₉ и R₁₀ представляет собой метильную группу. В этом примере q может представлять собой целое число, составляющее от 1 до 100000.

В другом примере полимера повторяющийся элемент "n" в структуре (I) может быть заменен мономером, включающим гетероциклическую азидогруппу, имеющую структуру (II):

где R¹ представляет собой Н или С1-С4 алкил; R_z представляет собой Н или С1-С4 алкил; L представляет собой линкер (соединительную группу), включающий неразветвленную цепочку, содержащую от 2 до 20 атомов, выбранных из группы, состоящей из углерода, кислорода и азота, и 10 необязательных заместителей на атомах углерода и любых атомах азота цепочки; Е представляет собой неразветвленную цепочку, включающую от 1 до 4 атомов, выбранных из группы, состоящей из углерода, кислорода и азота, и необязательные заместители на атомах углерода и любых атомах азота цепочки; А представляет собой амид, замещенный по атому N, где к атому N присоединен Н или С1-С4 алкил; и Z представляет собой азотсодержащий гетероцикл. Примеры Z включают циклы, содержащие от 5 до 10 членов, в виде одной циклической структуры или структуры из конденсированных циклов.

В другом примере полимер может включать повторяющуюся единицу, соответствующую каждой из структур (III) и (IV):

где каждый из R^1a, R^2a, R^1b и R^2b независимо выбран из водорода, необязательно замещенного алкила или необязательно замещенного фенила; каждый из R^3a и R^3b независимо выбран из водорода, необязательно замещенного алкила, необязательно замещенного фенила или необязательно замещенного С7-С14 аралкила; и каждый из L¹ и L² независимо выбран из необязательно замещенного алкиленового линкера или необязательно замещенного гетероалкиленового линкера.

Следует понимать, что для получения полимерного покрытия 18 могут быть применены другие функционализированные молекулы, при условии, что они были функционализированы для того, чтобы взаимодействовать с предварительно обработанной отвержденной структурированной смолой 14' и наносимым впоследствии праймером (праймерами) 24. Другие примеры молекул, подходящих для образования полимерного покрытия 18, включают молекулы, образующие коллоидную структуру, такие как агароза, или сетчатую полимерную структуру, такие как желатин, или сшитую полимерную структуру, такие как полиакриламидные полимеры и сополимеры, не содержащий силана акриламид (англ. silane free acrylamide, сокращенно SFA) или азидолизированный вариант SFA. Примеры подходящих полиакриламидных полимеров могут быть синтезированы из акриламида и акриловой кислоты или акриловой кислоты, содержащей винильную группу, или из мономеров, вступающих в реакции [2+2] фото-циклоприсоединения. Другие примеры молекул, подходящих для образования полимерного покрытия 18, включают смешанные сополимеры акриламидов и акрилатов. Также могут быть применены разветвленные полимеры, такие как звездообразные полимеры, полимеры со звездообразной структурой макромолекул или звездообразные блок-сополимеры, дендримеры и подобные полимеры.

Функционализированная молекула (например, PAZAM) может быть осаждена на поверхность предварительно обработанной отвержденной структурированной смолы 14' посредством нанесения покрытия центрифугированием или нанесения покрытия маканием или окунанием или распределением функционализированной молекулы под действием положительного или отрицательного давления, или с помощью другой подходящей методики. Функционализированная молекула может присутствовать в смеси. В одном из примеров смесь включает PAZAM в воде или в смеси этанола и воды.

После нанесения в виде покрытия функционализированная молекула также может быть подвергнута отверждению, что приводит к образованию полимерного покрытия 18 на всей структурированной подложке (т.е. в углублении (углублениях) 16 и на промежуточном участке (участках) 22). В одном из примеров отверждение функционализированной молекулы может быть проведено при температуре, составляющей от комнатной температуры (например, приблизительно 25°С) до приблизительно 95°С, в течение времени, составляющего от приблизительно 1 миллисекунды до приблизительно нескольких суток. Согласно другому примеру, продолжительность отверждения может составлять от 10 секунд до по меньшей мере 24 часов. В другом примере продолжительность может составлять от приблизительно 5 минут до приблизительно 2 часов.

Присоединение полимерного покрытия 18 к предварительно обработанным углублениям и промежуточным участкам может происходить за счет ковалентных связей. Ковалентное связывание полимерного покрытия 18 с силанизированными или обработанным плазменным травлением углублениям позволяет фиксировать полимерное покрытие 18 в углублениях 16 в течение всего срока службы готовой проточной ячейки при выполнении различных операций. Ниже приведены некоторые примеры реакций, которые могут протекать между силаном или производным силана и полимерным покрытием 18.

Если силан или производное силана включает в качестве ненасыщенного фрагмента норборнен или производное норборнена, то норборнен или производное норборнена может: i) вступать в реакцию 1,3-биполярного циклоприсоединения с азидом/азидогруппой PAZAM; ii) вступать в реакцию сочетания с группой тетразина, присоединенной к PAZAM; вступать в реакцию циклоприсоединения с группой гидразона, присоединенной к PAZAM; вступать в фото-клик реакцию с группой тетразола, присоединенной к PAZAM; или вступать в реакцию циклоприсоединения с группой нитрилоксида, присоединенной к PAZAM.

Если силан или производное силана в качестве ненасыщенного фрагмента включает циклооктин или производное циклооктина, то циклооктин или производное циклооктина могут: i) вступать в протекающую под действием напряжения реакцию азид-алкинного 1,3-циклоприсоединения (англ. strain-promoted azide-alkyne 1,3-cycloaddition, сокращенно SPAAC) с азидом/азидогруппой PAZAM или ii) вступать в протекающую под действием напряжения реакцию алкин-нитрилоксидного циклоприсоединения с нитрилоксидной группой, присоединенной к PAZAM.

Если силан или производное силана в качестве ненасыщенного фрагмента включает бициклононин, то бициклононин под воздействием напряжения в бициклической кольцевой системе может вступать в аналогичную реакцию циклоприсоединения алкина согласно механизму SPAAC с азидами или нитрилоксидами, присоединенными к PAZAM.

Для формирования полимерного покрытия 18 в углублении (углублениях) 16, но не на промежуточном участке (участках) 22 отвержденной структурированной смолы 14', полимерное покрытие 18 может быть удалено с промежуточных участков 22 шлифовкой. Шлифовка может быть произведена с применением мягкой химической суспензии (включающей, например, абразивное вещество, буфер, хелатирующий агент, поверхностно-активное вещество и/или диспергирующий агент), которая может удалять полимерное покрытие 18 с промежуточных участков 22, не оказывая разрушительного действия на нижележащую отвержденнуюй структурированную смолу 14' и/или нижележащую подложку 12, находящуюся в обрабатываемых участках. В альтернативном варианте шлифовка может быть выполнена с помощью раствора, который не включает абразивных частиц. Химическая суспензия может быть применена в химической системе механического удаления шлифовкой. В этом примере шлифовальная головка (головки)/пластина (пластины) или другое шлифовальное устройство (устройства) способно снимать шлифовкой полимерное покрытие 18 с промежуточных участков 22, оставляя полимерное покрытие 18 в углублениях 16 и оставляя нижележащую отвержденную структурированную смолу 14' по меньшей мере по существу неповрежденной. Например, шлифовальная головка может представлять собой шлифовальную головку Strasbaugh ViPRR II. В другом примере шлифовка может быть выполнено с помощью шлифовальной пластины и раствора, не содержащего абразива. Например, шлифовальная пластина может быть применена в комбинации с раствором, не содержащим абразивных частиц (т.е. раствором, который не включает абразивных частиц).

На Фиг. 2D показана заготовка 10 проточной ячейки после нанесения слоя полимера 18 в углубления 16. Заготовка 10 проточной ячейки может быть подвергнута очистке. Очистка может включать применение водяной бани и ультразвукового воздействия. Температура водяной бани может поддерживаться относительно низкой и составлять от приблизительно 22°С до приблизительно 30°С. Силанизированная структурированная подложка с покрытием, обработанным шлифовкой, также может быть высушена центрифугированием или с помощью другой подходящей методики.

Как указано между изображениями на Фиг. 2D и Фиг. 2Е, для прививки праймера 24 к полимерному покрытию 18, находящемуся в углублении (углублениях) 16, производят прививку. Праймер 24 может представлять собой любой из праймеров прямой амплификации или праймеров обратной амплификации, которые включают алкинную функциональную группу или другой терминированный праймер (праймер с другой терминальной (конечной) группой). Другие примеры терминированных праймеров, которые могут быть применены, включают праймер с терминальной тетразиновой группой, праймер с терминальной азидогруппой, праймер с терминальной аминогруппой, праймер с терминальной эпоксидной или глицидильной группой, праймер с терминальной тиофосфатной группой, праймер с терминальной тиольной группой, праймер с терминальной альдегидной группой, праймер с терминальной гидразиногруппой, праймер с терминальной фосфорамидитной группой и праймер с терминальной группой триазолиндиона. Также может быть применена смесь праймеров. Конкретные примеры подходящих праймеров включают праймеры Р5 или Р7, которые имеются на поверхности коммерчески доступных проточных ячеек, поставляемых Illumina Inc. для секвенирования на платформах HISEQ™, HISEQX™, MISEQ™, MISEQDX™, MINISEQ™, NEXTSEQ™, NEXTSEQDX™, NOVASEQ™, ISEQ™, GENOME ANALYZER™ и других инструментальных платформах.

В одном из примеров прививка может быть выполнена проточным осаждением (например, с применением временно закрепленной крышки), нанесением покрытия маканием, нанесением покрытия распылением, нанесением покрытия распределением или любым другим подходящим способом, с помощью которого можно присоединить праймер (праймеры) 24 к полимерному покрытию 18. В каждом из перечисленных примеров методик может быть применен раствор или смесь праймеров, которые могут включать праймер (праймеры), воду, буфер и катализатор.

Нанесение покрытия маканием может включать погружение заготовки 10 проточной ячейки (показанной на Фиг. 2D) в серию ванн с регулируемой температурой. В ваннах также может иметься регулировка потока, и/или они могут находиться в атмосфере азота. Ванны могут содержать раствор или смесь праймера. При пропускании через различные ванны происходит присоединение праймера (праймеров) 24 к функциональной группе (группам), к которой может прикрепляться праймер, имеющимся на полимерном покрытии 18, находящемся в по меньшей мере некотором углублении (углублениях) 16. В одном из примеров заготовку 10 проточной ячейки вводят в первую ванну, содержащую раствор или смесь праймера, в которой происходит реакция присоединения праймера (праймеров) 24, после чего заготовку 10 вводят в следующие ванны для промывки. Перемещение из одной ванны в другую может быть выполнено с помощью автоматического манипулятора или вручную. При нанесении покрытия маканием также может быть применена система сушки.

Нанесение покрытия распылением может быть выполнено распылением раствора или смеси праймера непосредственно на заготовку 10 проточной ячейки. Многослойная структура с покрытием, нанесенным распылением, может быть подвергнута инкубации в течение времени, составляющего от приблизительно 4 минут до приблизительно 60 минут, при температуре, составляющей от приблизительно 0°С до приблизительно 70°С. После инкубации раствор или смесь праймера могут быть разбавлены и удалены с помощью, например, устройства для нанесения покрытия центрифугированием.

Нанесение покрытия распределением раствора может быть выполнено способом, включающим налив и центрифугирование, и, таким образом, оно может быть выполнено с помощью устройства для нанесения центрифугированием. Раствор или смесь праймера может быть нанесена (вручную или автоматизированным способом) на заготовку 10 проточной ячейки. Наносимый раствор или смесь праймера могут быть нанесены на или распределены по всей поверхности заготовки 10 проточной ячейки. Заготовка 10 проточной ячейки с покрытием, содержащим праймер, может быть подвергнута инкубации в течение времени, составляющего от приблизительно 2 минут до приблизительно 60 минут, при температуре, составляющей от приблизительно 0°С до приблизительно 80°С. После инкубации раствор или смесь праймера могут быть разбавлены и удалены с помощью, например, устройства для нанесения покрытия центрифугированием.

На Фиг. 2F представлен пример проточной ячейки 10' после прививки праймера. Несмотря на то, что показан праймер 24 единственного типа, следует понимать, что могут быть присоединены два или более различных праймера 24.

На Фиг. 2Е и 2F показаны примеры проточной ячейки 10' без присоединенной к ней крышки. Несмотря на то, что крышка не показана, проточные ячейки 10' могут иметь крышку, присоединенную к по меньшей мере части промежуточного участка 22. Крышка может быть присоединена до или после прививки праймера 24. Если крышку присоединяют до прививки праймера 24, то следует понимать, что для прививки может быть применен проточный способ. При проточном способе раствор или смесь праймера может быть введена в проточный канал (каналы) (ограниченный крышкой и промежуточным участком 22) через соответствующее впускное отверстие (отверстия) (не показано), раствор или смесь может быть выдержана в проточном канале (каналах) в течение времени (т.е. инкубационного периода), достаточного для закрепления праймера (праймеров) 24 на полимерном покрытии 18 в одном или более углублениях 16, после чего может быть извлечена из соответствующего выпускного отверстия (отверстий) (не показано). После присоединения праймера 24 через проточный канал (канал) может быть пропущена дополнительная текучая среда (среды) для промывки уже функционализированных углублений и проточного канала (каналов).

Крышка может быть помещена на промежуточный участок 22 таким образом, что она ограничивает один проточный канал или совокупность гидравлически разделенных проточных каналов.

Крышка может состоять из любого материала, который прозрачен для возбуждающего излучения, направленного на углубление (углубления) 16. Например, крышка может быть изготовлена из стекла (например, Corning Eagle XG (CEXG), боросиликатного стекла, плавленого оксида кремния и т.д.), пластмассы или подобного материала. Примером коммерчески доступного подходящего боросиликатного стекла является D 263®, поставляемое Schott North America, Inc. Коммерчески доступными примерами подходящих пластмассовых материалов, а именно, циклоолефиновых полимеров, являются продуты ZEONOR®, поставляемые Zeon Chemicals L.P.

В некоторых примерах крышка может составлять одно целое с боковой стенкой (стенками), которая соответствует форме той части промежуточного участка 22, к которой она будет присоединена. Например, в прозрачном блоке может быть вытравлен желобок, в результате чего образуется по существу плоская (например, верхняя) часть и боковая стенка (стенки), выступающая за пределы по существу плоской части. При установке блока с вытравленным желобком на промежуточный участок 22 желобок может становиться проточным каналом.

В других примерах боковая стенка (стенки) и крышка могут быть отдельными компонентами, соединенными друг с другом. Например, крышка может представлять собой по существу прямоугольный блок, имеющий по меньшей мере по существу плоскую наружную поверхность и по меньшей мере по существу плоскую внутреннюю поверхность, которая ограничивает часть (например, верхнюю часть) проточного канала (после соединения с частью промежуточного участка 22). Блок может быть установлен на (например, соединен с) боковую стенку (стенки), которая соединена с частью промежуточного участка 22 и образует боковую стенку (стенки) проточного канала. В этом примере боковая стенка (стенки) может включать любой из материалов, которые, согласно настоящему изобретению, подходят для изготовления разделительного слоя (описанного ниже).

Крышка может быть присоединена с помощью любой подходящей методики, такой как лазерная сварка, диффузионное соединение, анодная сварка, пайка эвтектическим сплавом, плазмоактивируемое соединение, пайка стеклокристаллическим припоем или другими способами, известными в данной области техники. В одном из примеров для соединения крышки с частью промежуточного участка 22 может быть применен разделительный слой. Разделительный слой может состоять из любого материала, который может герметично соединять по меньшей мере некоторые из промежуточных участков 22 с крышкой.

В одном из примеров разделительный слой может быть изготовлен из материала, поглощающего излучение с длиной волны, которую пропускает крышка и/или отвержденная структурированная смола 14'. В свою очередь, поглощенная энергия затрачивается на образование связи между разделительным слоем и крышкой и между разделительным слоем и отвержденной структурированной смолой 14'. Одним из примеров материала, поглощающего излучение, является черный KAPTON® (полиимид, содержащий углеродную сажу), поставляемый DuPont (США), полоса поглощения которого находится при приблизительно 1064 нм. Следует понимать, что может быть применен полиимид, не содержащий углеродной сажи, но при этом должна быть выбрана такая длина волны, при которой происходит существенное поглощение энергии натуральным полиимидным материалом (например, при 480 нм). В другом примере для соединения может быть применен полиимид CEN JP, который облучают светом с длиной волны 532 нм. Если разделительный слой изготовлен из материала, поглощающего излучение, то разделительный слой может быть расположен на границе раздела между крышкой и частью промежуточного участка 22 таким образом, чтобы разделительный слой контактировал с целевой соединительной областью. Может быть приложено сжимающее усилие (например, давление приблизительно 100 PSI (что приблизительно соответствует 6,20⋅10⁵ Па)) при одновременном воздействии на границу раздела энергии лазера с подходящей длиной волны (т.е. с облучением материала, поглощающего излучение). Для создания подходящего соединения энергия лазера может воздействовать на границу раздела как сверху, так и снизу.

В другом примере разделительный слой может контактировать с материалом, поглощающим излучение. Материал, поглощающий излучение, может быть нанесен на границу раздела между разделительным слоем и крышкой, а также на границу раздела между разделительным слоем и частью промежуточного участка 22. Например, разделительный слой может состоять из полиимида, и отдельный материал, поглощающий излучение, может представлять собой углеродную сажу. В этом примере отдельный материал, поглощающий излучение, поглощает лазерную энергию, которая затрачивается на образование связей между разделительным слоем и крышкой и между разделительным слоем и частью промежуточного участка 22. В этом примере к соответствующим границам раздела может быть приложено сжимающее усилие и одновременно к границам раздела может быть подана энергия лазерного излучения с подходящей длиной волны (т.е. произведено одновременное облучение материала, поглощающего излучение).

Проточные ячейки 10', рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены для осуществления множества различных методик или способов секвенирования, включающих методики, часто называемые секвенированием синтезом (англ. sequencing-by-synthesis, сокращенно SBS), циклическим секвенированием массивов, секвенированием лигированием, пиросеквенированием и т.д. Поскольку полимерное покрытие 18 и присоединенный праймер (праймеры) 24 находятся в углублениях 16, а не на промежуточных участках 22, то при применении любой из указанных методик амплификация будет локализована только в углублениях.

В качестве примера можно указать, что реакция секвенирования синтезом (SBS) может быть проведена в такой системе, как системы секвенирования HISEQ™, HISEQX™, MISEQ™, MISEQDX™, MINISEQ™, ISEQ™, NOVASEQ™, NEXTSEQDX™ или NEXTSEQ™, поставляемые Illumina, Inc. (San Diego, CA). При проведении SBS для определения последовательности нуклеотидов в матрице, отслеживают удлинение (достройку) праймера из нуклеиновых кислот (например, праймера секвенирования) вдоль матрицы из нуклеиновых кислот (т.е. матрицы секвенирования). Химическим процессом, лежащим в основе этого способа, может быть полимеризация (например, катализируемая полимеразным ферментом) или лигирование (например, катализируемое лигазным ферментом). В одном из конкретных SBS способов, в котором применяют полимеразу, флуоресцентно меченые нуклеотиды присоединяются к праймеру секвенирования (достраивая таким образом праймер секвенирования) в соответствии с расположением нуклеотидов в матрице, и определение порядка и типа нуклеотидов, присоединяющихся к праймеру секвенирования, может быть применено для определения последовательности матрицы.

Перед секвенированием на праймеры 24 амплификации может быть произведено воздействие библиотекой секвенирования, которую амплифицируют любым подходящим способом, таким как генерация кластеров.

В одном из примеров генерации кластеров фрагменты библиотеки копируются с гибридизованных праймеров 24 посредством удлинения по 3'-концу с помощью высокоточной (англ. high-fidelity) ДНК полимеразы. Исходные фрагменты библиотеки подвергают денатурации, в результате чего остаются иммобилизованные копии. Для амплификации иммобилизованных копий может быть применена изотермическая мостиковая амплификация. Например, скопированные матрицы сворачиваются для гибридизации с соседним комплементарным праймером 24, и полимераза копирует скопированные матрицы, что приводит к образованию двухцепочечных (двухнитевых) мостиков, которые подвергаются денатурации с образованием одноцепочечных нитей. Эти две нити сворачиваются и гибридизуются с соседними комплементарными праймерами 24 и вновь достраиваются с образованием двух новых двухцепочечных петель. Процесс повторяют на каждой копии матрицы, проводя циклы изотермической денатурации и амплификации с образованием плотных клональных кластеров. Каждый кластер двухцепочечных мостиков подвергается денатурации. В одном из примеров обратную цепочку (англ. reverse strand) удаляют специфичным отщеплением основания, в результате чего остаются прямые (forward) полинуклеотидные матричные цепочки. Следует понимать, что образование кластеров приводит к образованию нескольких матричных цепочек.

Для инициирования первого цикла SBS один или более меченых нуклеотидов, ДНК полимераза и т.д. могут быть направлены в/через проточный канал и т.д., в котором достройка праймера секвенирования приводит к встраиванию меченого нуклеотида в матричные цепочки. Такое встраивание может быть обнаружено с помощью акта визуализации. Во время акта визуализации система освещения (не показана) может направлять возбуждающее излучение на функционализированные углубления. Во время акта визуализации любое излучение (если таковое имеется), испускаемое отвержденной структурированной смолой 14' в результате воздействия света с длиной волны возбуждения синем и/или в зеленом диапазоне, может быть i) неподходящим для обнаружения, поскольку его интенсивность ниже порогового значения обнаружения, или ii) благодаря слабой аутофлуоресценции отвержденной структурированной смолы 14' обнаруживаемым в виде шума. Таким образом, отвержденная структурированная смола 14', рассмотренная в настоящей работе, по существу невидима для детектора.

В некоторых примерах нуклеотиды могут дополнительно обладать свойством обратимого терминатора, который прекращает последующее удлинение праймера после добавления нуклеотида к праймеру секвенирования. Например, к праймеру секвенирования может быть добавлен нуклеотидный аналог, содержащий фрагмент обратимого терминатора, в результате чего последующее удлинение не может произойти до тех пор, пока не будет добавлен деблокирующий агент, способный удалить этот фрагмент. Таким образом, в тех примерах, в которых применяют обратимые терминаторы, в проточный канал и т.д. может быть направлен деблокирующий реагент (до или после обнаружения).

Между различными этапами подачи текучих сред может быть проведена промывка (промывки). Цикл SBS может быть повторен n раз для удлинения праймера секвенирования на n нуклеотидов, в результате чего может быть определена последовательность длины n.

Несмотря на то, что был подробно рассмотрен способ SBS, следует понимать, что проточные ячейки, рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены в других протоколах секвенирования, для генотипирования или в других химических и/или биологических анализах. Секвенирование спаренных концов позволяет обнаруживать геномные перегруппировки и повторяющиеся последовательности элементов, а также слияние генов и новые транскрипты. В другом примере проточные ячейки, рассмотренные в настоящей работе, могут быть применены для генерации библиотеки на клетках.

Несмотря на то, что пример, показанный на Фиг. 1 и 2A-2F иллюстрирует применение смоляной композиции для изготовления проточной ячейки, следует понимать, что смоляная композиция может быть применена для других целей, для которых необходимы низкие интенсивности аутофлуоресценции. В одном из примеров смоляная композиция 14, 14' может быть применена в любой методике SBS с оптическим обнаружением. В других примерах смоляная композиция 14, 14' может быть применена для изготовления плоских волноводов, комплементарных металло-оксидных полупроводников (англ. complementary metal-oxide-semiconductor, сокращенно CMOS) и т.д.

Для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения ниже приведены два примера и модельный пример. Следует понимать, что эти примеры и модельный пример приведены для иллюстрации и не ограничивают объем настоящего изобретения.

Описание примеров осуществления изобретения

Пример 1

Были приготовлены шесть примеров смоляных композиций. Каждый пример включал отличную от других, отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, которая включала 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксан, полидиметилсилоксан с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксан, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана и акрилоксипропил-метилсилоксановый гомополимер. Каждую из этих отверждаемых свободнорадикальных смоляных матриц смешивали с фотоинициатором, который представлял собой бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (коммерчески поставляемый IGM Resins под наименованием OMNIRAD™ 2022).

Отверждаемые свободнорадикальные смоляные матрицы и фотоинициатор смешивали с растворителем PGMEA (ацетатом простого монометилового эфира пропиленгликоля), содержащим концентрацию мономеров, составляющую от приблизительно 15 масс. % до приблизительно 66 масс. %, и концентрацию фотоинициатора, составляющую приблизительно 1 масс. %.

Каждую из полученных смоляных композиций наносили в виде покрытия центрифугированием со скоростью 2200 (оборотов в минуту) об./мин. в течение приблизительно 1 минуты на стеклянную подложку. После осаждения смоляные композиции подвергали термообработке при невысокой температуре в течение приблизительно 2 минут при приблизительно 130°С для удаления PGMEA. Затем на осажденные смоляные композиции способом наноимпринтной литографии наносили отпечаток. Рабочий штамп вдавливали в нанесенную композицию, и затем смолу облучали для отверждения УФ светом светодиодной УФ лампы в течение приблизительно 20 секунд.

С помощью сканирующего электронного микроскопа получали изображения каждой из отвержденных структурированных смол. На Фиг. 3A-3F, соответственно, представлены изображения отвержденных структурированных смол, полученных из 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана и акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера. Эти изображения показывают, что в смоляных композициях, рассмотренных в настоящей работе, могут быть сделаны наноотпечатки, образующие углубления, подходящие для проточных ячеек или подходящие для других вариантов применения.

Пример 2

Был приготовлен пример смоляной композиции, включающей приблизительно 17 масс. % акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана (акрило-POSS - в качестве отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы), приблизительно 1 масс. % бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксида (в качестве свободнорадикального фотоинициатора) и ацетат простого монометилового эфира пропиленгликоля (PGMEA - в качестве растворителя). Растворитель в композиции составлял дополнение до 100% (приблизительно 82 масс. %).

Была приготовлена сравнительная смоляная композиция, включающая приблизительно 4 масс. % функционализированного глицидильной группой POSS и приблизительно 13 масс. % функционализированного эпоксициклогексилэтильной группой POSS (в качестве матрицы из эпоксидной смолы), приблизительно 1,2 масс. % в сумме комбинации фотоинициатора/генератора фотокислоты в виде тиоксант-9-она (ITX) (присутствующего в количестве приблизительно 0,34 масс. %)/TEGO® PC 1467 (Evonik Industries) (присутствующего в количестве приблизительно 0,85 масс. %), приблизительно 1,4 масс. % полиакрилата (BYK®-350) и растворитель (PGMEA). Растворитель в композиции составлял дополнение до 100% (приблизительно 80 масс. %).

Как сравнительный пример смоляной композиции, так и пример смоляной композиции наносили на стеклянную подложку центрифугированием со скоростью 2200 (оборотов в минуту) об./мин. в течение приблизительно 1 минуты.

После нанесения примера и сравнительного примера смоляных композиций, смоляные композиции примера и сравнительного примера подвергали термообработке при невысокой температуре в течение приблизительно 2 минут при приблизительно 120°С для удаления PGMEA. Затем смолы отверждали под действием УФ излучения светодиодной УФ лампы в течение приблизительно 20 секунд. После УФ отверждения смолы сравнительного примера смолу подвергали термообработке при повышенной температуре, составляющей 250°С, в течение приблизительно 10 минут. Смола примера не подвергали термообработке при повышенной температуре.

Затем отвержденный пример и отвержденный сравнительный пример облучали возбуждающим светом с помощью устройства на основе спектрометра. Источником возбуждающего света этого устройства был лазер с длиной волны излучения 445 нм (синяя область спектра). Размер лазерного пятна составлял приблизительно 200 мкм. Луч лазера пропускали через фильтр для отсекания более длинноволновых линий и затем пропускали через образцы. Для измерений отбирали прозрачные образцы (отвержденного примера и отвержденного сравнительного примера). На одной линии с лучом лазера на другой стороне образца был размещен спектрометр Ocean Optics, присоединенный с помощью оптического волокна. Величина энергии падающего луча лазера может быть скорректирована посредством регулировки тока возбуждения или добавлением ослабляющих фильтров на пути луча лазера. Для получения данных, представленных на графике Фиг. 4, применяли мощность лазера, составляющую 3 мВт.

Как видно из графика, представленного на Фиг. 4, интенсивность флуоресценции (в произвольных единицах (ПЕ)) сравнительного примера при длине волны возбуждающего света в синем диапазоне составляет 2500 ПЕ, а при длине волны возбуждающего света в зеленом диапазоне она составляет от приблизительно 2000 ПЕ до приблизительно 2400 ПЕ. Напротив, интенсивность флуоресценции примера при длине волны возбуждающего света в синем и в зеленом диапазоне в целом составляет менее приблизительно 500 ПЕ и, как оказалось, незначительно превышает интенсивность флуоресценции подложки из оптического стекла.

Модельный пример

Задачей этого модельного примера является сравнение двух композиций в гипотетическом примере.

Пример смоляной композиции включает 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксан (в качестве отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы) и бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (в качестве свободнорадикального фотоинициатора) в PGMEA.

Сравнительная смоляная композиция включает функционализированный глицидильной группой POSS и функционализированный эпоксициклогексилэтильной группой POSS (в качестве матрицы из эпоксидной смолы), комбинацию фотоинициатора/генератора фотокислоты, включающую тиоксант-9-он (ITX) и TEGO® PC 1467 (Evonik Industries) в PGMEA.

Композицию сравнительного примера наносили на две первые дорожки (1 и 2) проточной ячейки, полученной из стекла или кремния, и композицию примера наносили на две последние дрожки (4 и 5) проточной ячейки, полученной из стекла или кремния.

После нанесения смоляных композиций примера и сравнительного примера смолы подвергали отверждению.

Как отвержденный пример, так и отвержденный сравнительный пример, соответственно, облучали возбуждающим светом с длиной волны в синем диапазоне и с длиной волны в зеленом диапазоне, применяя устройство Amersham TYPHOON™ для измерения аутофлуоресценции. Полагают, что интенсивность аутофлуоресценции сравнительного примера будет гораздо выше интенсивности аутофлуоресценции примера. На Фиг. 5А и 5В представлены графики, на которых изображены предполагаемые результаты аутофлуоресценции отвержденного примера и отвержденного сравнительного примера при облучении, соответственно, возбуждающим светом с длиной волны в синем диапазоне (Фиг. 5А) и с длиной волны возбуждения в зеленом диапазоне (Фиг. 5В). На указанных графиках значения серого представляют собой аутофлуоресценцию, и выраженное в сантиметрах расстояние представляет собой расстояние, на котором в проточной ячейке расположены дорожки.

В этом модельном примере произведено сравнение гипотетической композиции на основе акрилата с гипотетической композицией на основе эпоксидной смолы, и представлены предполагаемые интенсивности аутофлуоресценции для гипотетических композиций, которые показывают, что комбинация отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы, включающей акрилат и силоксан, и свободнорадикального фотоинициатора может создавать более слабую аутофлуоресценцию.

Дополнительные замечания

Следует понимать, что все комбинации приведенных выше признаков и дополнительных признаков, более подробно рассмотренных ниже (при условии, что эти признаки не являются взаимоисключающими) составляют часть предмета изобретения, рассмотренного в настоящей работе. В частности, все комбинации раскрытых предметов изобретения, очевидные после прочтения предлагаемого описания, составляют часть предмета изобретения, рассмотренного в настоящей работе. Также следует понимать, что употребляемая в настоящем описании терминология, которая также может употребляться в любом документе, включенном в настоящее описание посредством ссылки, должна иметь значение, в наибольшей мере соответствующее конкретным признакам, рассмотренным в настоящей работе.

Упоминание в настоящем описании "одного примера", "другого примера", "примера" и т.д. означает, что конкретный элемент (например, элемент, структура и/или характеристика), раскрытый при описании этого примера, включен в по меньшей мере один пример, рассмотренный в настоящей работе, и может присутствовать или может отсутствовать в других примерах. Кроме того, следует понимать, что, если из контекста не ясно иное, то рассмотренные элементы любого примера могут быть скомбинированы в различных примерах любым подходящим образом.

Следует понимать, что приведенные в настоящем описании диапазоны включают указанные диапазоны и любые величины или поддиапазоны, находящиеся в пределах указанного диапазона, как если бы такие величины или поддиапазоны были ясно обозначены. Например, следует понимать, что диапазон, составляющий от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, включает не только явным образом упомянутые пределы от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, но также включает индивидуальные величины, такие как приблизительно 408 нм, приблизительно 445,5 нм и т.д., и поддиапазоны, такие как от приблизительно 425 нм до приблизительно 475 нм и т.д. Кроме того, если для описания величины используют модификаторы "приблизительно" и/или "по существу", то они составляют небольшие вариации (до +/-10%) от означенной величины.

Несмотря на то, что некоторые примеры были описаны подробно, следует понимать, что рассмотренные примеры могут быть модифицированы. Таким образом, приведенное выше описание не является ограничивающим.

1. Смоляная композиция для получения проточной ячейки для генетического секвенирования, включающая:

отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую замещенный акрилокси- или метакрилокси-группами полисилоксан или акрил-замещенный полиэдрический олигомерный силсесквиоксан; и

свободнорадикальный фотоинициатор;

матрицу из эпоксидной смолы; и

генератор фотокислоты;

где в отвержденном состоянии смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

2. Смоляная композиция по п. 1, где отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 25000.

3. Смоляная композиция по п. 1, где отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 5000.

4. Смоляная композиция по п. 1, где отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 10000.

5. Смоляная композиция по п. 1, где отвержденная смоляная композиция отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной смоляной композиции светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 2500.

6. Смоляная композиция по п. 1, в которой отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица включает акрилат, выбранный из группы, состоящей из 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера и комбинаций перечисленных веществ.

7. Смоляная композиция по п. 1, в которой свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой 2-этил-9,10-диметоксиантрацен.

8. Смоляная композиция по п. 1, в которой свободнорадикальный фотоинициатор выбран из группы, состоящей из 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона и 2-этокси-2-фенилацетофенона.

9. Смоляная композиция по п. 1, в которой свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой фосфиноксид и фосфиноксид выбран из группы, состоящей из дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, смеси дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона, фенил-бис(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината и комбинаций перечисленных веществ.

10. Смоляная композиция по п. 1, дополнительно включающая темный гаситель или акцептор электронов.

11. Смоляная композиция по п. 1, в которой массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству свободнорадикального фотоинициатора составляет от приблизительно 99,8:0,2 до приблизительно 90:10.

12. Проточная ячейка для генетического секвенирования, включающая:

подложку; и

отвержденную нанесенную на стеклянную подложку структурированную смолу, где отвержденная структурированная смола включает углубления, разделенные промежуточными участками, и отвержденная структурированная смола была получена из смоляной композиции, включающей:

отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую замещенный акрилокси- или метакрилокси-группами полисилоксан или акрил-замещенный полиэдрический олигомерный силсесквиоксан; и

свободнорадикальный фотоинициатор;

матрицу из эпоксидной смолы; и

генератор фотокислоты;

где отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.

13. Проточная ячейка по п. 12, дополнительно включающая:

находящееся в углублениях полимерное покрытие; и

праймер, привитый к полимерному покрытию.

14. Проточная ячейка по п. 12, в которой отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной структурированной смолы светом, имеющим длину волны возбуждения в синем диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 25000.

15. Проточная ячейка по п. 12, в которой отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией и где слабая аутофлуоресценция при облучении отвержденной структурированной смолы светом, имеющим длину волны возбуждения в зеленом диапазоне, соответствует значению серого, составляющему менее 10000.

16. Проточная ячейка по п. 12, в которой отверждаемая свободнорадикальная смоляная матрица включает акрилат, выбранный из группы, состоящей из 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с терминальными метакрилоксипропильными группами, тетраметил-тетракис[3-акрилоксипропил]циклотетрасилоксана, метакрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрил-полиэдрического олигомерного силсесквиоксана, акрилоксипропил-метилсилоксанового гомополимера и комбинаций перечисленных веществ.

17. Проточная ячейка по п. 12, в которой свободнорадикальный фотоинициатор выбран из группы, состоящей из 2-этил-9,10-диметоксиантрацена, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона и 2-этокси-2-фенилацетофенона.

18. Проточная ячейка по п. 12, в которой свободнорадикальный фотоинициатор представляет собой фосфиноксид, выбранный из группы, состоящей из дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, смеси дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона, фенил-бис(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида, этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината и комбинаций перечисленных веществ.

19. Проточная ячейка по п. 12, в которой смоляная композиция дополнительно включает темный гаситель или акцептор электронов.

20. Проточная ячейка по п. 12, в которой массовое процентное отношение количества отверждаемой свободнорадикальной смоляной матрицы к количеству свободнорадикального фотоинициатора в смоляной композиции составляет от приблизительно 99,8:0,2 до приблизительно 90:10.

21. Способ получения проточной ячейки, включающий:

осаждение на стеклянную подложку смоляной композиции, где смоляная композиция включает:

отверждаемую свободнорадикальную смоляную матрицу, включающую замещенный акрилокси- или метакрилокси-группами полисилоксан или акрил-замещенный полиэдрический олигомерный силсесквиоксан; и

свободнорадикальный фотоинициатор;

матрицу из эпоксидной смолы; и

генератор фотокислоты;

наноимпринтинг осажденной смоляной композиции с помощью рабочего штампа; и

отверждение осажденной смоляной композиции с образованием отвержденной структурированной смолы;

где отвержденная структурированная смола отличается слабой аутофлуоресценцией или отсутствием аутофлуоресценции при облучении синим светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 380 нм до приблизительно 480 нм, или при облучении зеленым светом с длиной волны возбуждения, составляющей от приблизительно 510 нм до приблизительно 560 нм.