具有含氟二醇添加剂的液滴形成装置和方法与流程

背景技术：

1、许多生物医学应用依赖于对与液滴或颗粒中的一种或多种试剂结合的样品进行高通量测定。例如，在研究和临床这两类应用中，使用目标特异性试剂的高通量基因检测能够在药物发现、生物标志物发现和临床诊断及其他过程中提供关于样品的信息。许多这些应用依赖于产生均匀样品的能力。然而，大量的分子间相互作用会导致膨胀和/或润湿，从而可能使精确的样品制备变得复杂。用于产生液滴的改进的装置和方法将是有益的。

技术实现思路

1、在一个方面，本发明提供了一种交联氟碳化合物表面涂层套件，包括氟碳硅烷和氟碳多元醇。氟碳硅烷具有式i结构：

2、

3、其中每个y独立地为c1-c7氟代亚烷基或c1-c7杂氟代亚烷基，每个n独立地为0、1、2、3、4、5、6或7，每个z独立地为-or9-或-r9-，其中r9为c1-c6全氟代亚烷基，m为1、2、3、4、5或6，每个w独立地为-c(o)nra-、-nrac(o)-、-c(o)o-、-oc(o)-、-c(o)s-、-sc(o)-或-o-，其中ra为-h、c1-c6全氟代烷基或-f，x1为-[(ch2)jq]s-(ch2)j-或任选被取代的c1-c6亚烷基，x2为-(ch2)j-[q(ch2)j]s-或任选被取代的c1-c6亚烷基，其中q为-o-、-s-、-nrb-、-nrbc(o)-、-c(o)nrb-、-c(o)o-、-c(o)s-或-sc(o)-，rb为-h或c1-c6烷基，每个j独立地为1、2、3、4、5或6，每个s独立地为1、2、3、4、5或6，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每一者独立地为任选被取代的c1-c6烷氧基、c1-c6烷基，或卤代，其中r1、r2或r3中的至少一者和r4、r5或r6中的一者为c1-c6烷氧基，并且r7和r8中的每一者独立地为f或c1-c6全氟代烷基。在一些实施方案中，m为1至5，诸如3。在某些实施方案中，n+n为4至13，例如7至13，诸如4(例如，1+3、2+2或3+1)、5(例如，1+4、2+3、3+2或4+1)、6(例如，1+5、2+4、3+3、4+2或5+1)、7(例如，1+6、2+5、3+4、4+3、5+2或6+1)、8(例如，1+7、2+6、3+5、4+4、5+3、6+2或7+1)、9(例如，2+7、3+6、4+5、5+4、6+3或7+2)、10(例如，4+5、5+5、6+4或7+3)、11(例如，4+7、5+6、6+5或7+4)、12(例如，5+7、6+6或7+5)，或13(例如，6+7或7+6)。

4、在一些实施方案中，y为-o(cr102)p-，并且p为1、2、3、4、5或6，并且每个r10独立地为f或c1-c6全氟代烷基。在一些实施方案中，至少一个r10为c1-c6全氟代烷基。在一些实施方案中，y为-ocf2-cf(r11)-，并且r11为c1-c5全氟代烷基。在一些实施方案中，r11为cf3。在一些实施方案中，yn为c1-c7杂氟代亚烷基，例如-(ocf2-cf2)n-、-(ocf2)n-、-(ocf(cf3)-cf2)n-、并且n为0、1、2、3、4、5、6或7。

5、在一些实施方案中，z为-ocf2-cf2-cf2-cf2-或-ocf2-cf2-cf2-cf2-cf2-。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每一者都是甲氧基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每一者都是氯。

6、在一些实施方案中，氟碳硅烷具有式ii结构：并且每个n独立地为0、1、2、3、4、5、6或7，并且m为1、2、3、4、5或6。在一些实施方案中，m为1至5，诸如3。在一些实施方案中，n+n为4至13，例如7至13，诸如4(例如，1+3、2+2或3+1)、5(例如，1+4、2+3、3+2或4+1)、6(例如，1+5、2+4、3+3、4+2或5+1)、7(例如，1+6、2+5、3+4、4+3、5+2或6+1)、8(例如，1+7、2+6、3+5、4+4、5+3、6+2或7+1)、9(例如，2+7、3+6、4+5、5+4、6+3或7+2)、10(例如，4+5、5+5、6+4或7+3)、11(例如，4+7、5+6、6+5或7+4)、12(例如，5+7、6+6或7+5)，或13(例如，6+7或7+6)。

7、在一些实施方案中，氟碳多元醇为二醇。在一些实施方案中，氟碳多元醇为式v化合物：

8、ho-v-oh

9、(v)，

10、其中v为-(cz2)n’-c1-15全氟代亚烷基-(cz2)n’-或-(cz2)n’-(c1-15杂氟代亚烷基)n’-(cz2)n’-，其中每个z独立地为h、f或c1-6全氟代烷基，并且每个n’独立地为1、2、3、4、5、6或7。在一些实施方案中，v为-(cz2)n’-c1-15全氟代亚烷基-(cz2)n’，例如-ch2-(cf2)k-ch2-或-(c(cf3)2)k-，其中k为1至15(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15)。在一些实施方案中，v为-(cz2)n’-(c1-15杂氟代亚烷基)n’-(cz2)n’-，例如-c(cf3)2(ocf3)-c(cf3)2-、-ch2(ocf2)k’-(ocf2cf2)k’-ch2-或-ch2-ch2(ocf2)k’-(ocf2cf2)k’-ch2-ch2-，其中k’+k’为1至30。在一些实施方案中，v具有式vi结构：

11、

12、其中每个n独立地为0、1、2、3、4、5、6或7，并且m为1、2、3、4、5或6。在一些实施方案中，v具有结构x-(cf2cf2o)n(cf2o)m(cf2cf(cf3)o)k-y，其中x和y独立地为c1-6烷基或c1-6全氟代烷基，并且m、n和k独立地为0至6(例如，1至6)，前提条件是m、n和k中的至少一者大于0。

13、在另一个方面，本发明提供了一种用于在第二液体中产生第一液体的液滴的装置。该装置包括具有第一深度、第一宽度、第一近侧端部和第一远侧端部的第一通道；以及与第一远侧端部流体连通的液滴源区域，该液滴源区域被构造用于在第二液体中产生第一液体的液滴。液滴源区域具有交联氟碳化合物表面涂层。

14、在一些实施方案中，氟碳硅烷包括氟碳烷氧基硅烷或氟碳卤代硅烷(例如，氟碳氯硅烷)。在一些实施方案中，氟碳多元醇的醇与r1、r2、r3、r4、r5或r6中任一者的烷氧基或氯反应，形成交联氟碳化合物表面涂层。在一些实施方案中，氟碳硅烷具有式i结构。在一些实施方案中，氟碳硅烷具有式ii结构。在一些实施方案中，氟碳硅烷具有式iii结构。在一些实施方案中，氟碳硅烷具有式iv结构。在一些实施方案中，氟碳多元醇具有式v结构。

15、在一些实施方案中，该装置包括具有第二深度、第二宽度、第二近侧端部和第二远侧端部的第二通道，该第二通道在第一近侧端部与第一远侧端部之间与第一通道相交。在一些实施方案中，第二通道包括交联氟碳化合物表面涂层。在一些实施方案中，该装置包括与第二近侧端部流体连通的第二储器。

16、在一些实施方案中，液滴源区域包括具有第二深度和第二宽度的搁板区域，其中第二宽度大于第一宽度，并且其中第一远侧端部与搁板区域流体连通。在一些实施方案中，液滴源区域包括被构造用于收集液滴的收集储器，并且包括至少一个壁，该壁形成与搁板区域流体连接的台阶区域。

17、在一些实施方案中，搁板区域包括交联氟碳化合物表面涂层。

18、本发明还提供了一种用于产生液滴的方法，包括提供本文所述的装置，以及使第一液体从第一近侧端部流向液滴源区域，以在第二液体中产生第一液体的液滴。

19、在一些实施方案中，第一液体是水性的或者可与水混溶的。

20、在一些实施方案中，该装置还包括具有第二深度、第二宽度、第二近侧端部和第二远侧端部的第二通道，该第二通道在第一近侧端部与第一远侧端部之间与第一通道相交。第二通道包括第三液体，该第三液体在相交部处与第一液体结合，使得液滴包括第一液体和第三液体。在一些实施方案中，第一液体包括支持物，第三液体包括颗粒，并且液滴包括来自第一液体的支持物和来自第三液体的颗粒。

21、在一些实施方案中，该方法包括以130hz至150hz的生成频率产生液滴。

22、定义

23、为了便于理解本发明，下文定义了一些术语。本文定义的术语具有本发明相关领域普通技术人员通常理解的含义。诸如“一个”、“一种”和“该”之类的术语不旨在仅指代单个实体，而是包括其特定实例可以用于说明的一般类别。本文的术语用于描述本发明的具体实施方案，但是除权利要求书中概述的之外，使用这些术语并不对本发明构成限制。

24、如本文所用，术语“约”是指列举值的±10％。

25、术语“衔接物”、“衔接子”和“标签”可以同义地使用。可以通过任何方法(包括连接、杂交或其他方法)将衔接物或标签偶联到要“加标签”的多核苷酸序列。

26、如本文所用，术语“烷氧基”是指-o-烷基基团，其中烷氧基基团通过氧原子附接到化合物的其余部分。

27、如本文所用，术语“烷基”是指含有1个至6个(例如，1个至3个，或1个至5个)碳的饱和直链或支链单价烃基。在一些实施方案中，烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，烷基基团有支链。烷基基团通过以下示例来举例说明：甲基、乙基，正丙基和异丙基，正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基，以及新戊基，但并不限于这些示例。

28、如本文所用，术语“亚烷基”是指含有1个至15个(例如，1个至3个，或1个至13个)碳的饱和直链或支链二价烃基。在一些实施方案中，亚烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，亚烷基基团有支链。亚烷基基团通过以下示例来举例说明：亚甲基、亚乙基、正亚丙基和异亚丙基，正亚丁基、仲亚丁基、异亚丁基和叔亚丁基，以及新亚戊基，但并不限于这些示例。

29、如本文所用，术语“条形码”一般是指传达或能够传达关于分析物的信息的标签或标识符。条形码可以是分析物的一部分。条形码可以是连接至分析物(例如，核酸分子)的标签或该标签加上分析物的内在特性(例如，分析物或末端序列的大小)的组合。条形码可以是独特的。条形码可以具有多种不同的形式。例如，条形码可以包括：多核苷酸条形码；随机核酸和/或氨基酸序列；以及合成核酸和/或氨基酸序列。条形码能够以可逆或不可逆方式连接到分析物。条形码可以在样品测序之前、期间和/或之后加入例如脱氧核糖核酸(dna)或核糖核酸(rna)样品的片段中。条形码可以允许实时鉴定和/或量化各个测序读段。

30、如本文所用，术语“生物颗粒”一般是指来源于生物样品的离散生物系统。生物颗粒可以是病毒。生物颗粒可以是细胞或细胞的衍生物。生物颗粒可以是来自细胞的细胞器。来自细胞的细胞器的实例包括但不限于细胞核、内质网、核糖体、高尔基氏体、内质网、叶绿体、胞吞囊泡、胞吐囊泡、液泡和溶酶体。生物颗粒可以是来自细胞群体的稀有细胞。生物颗粒可以是任何类型的细胞，包括但不限于原核细胞、真核细胞、细菌、真菌、植物、哺乳动物或其他动物细胞类型、支原体、正常组织细胞、肿瘤细胞或无论从单细胞生物体还是多细胞生物体衍生的任何其他细胞类型。生物颗粒可以是细胞的成分。生物颗粒可以是或可以包括dna、rna、细胞器、蛋白质或它们的任何组合。生物颗粒可以是或可以包括基质(例如，凝胶或聚合物基质)，该基质包含细胞或来自细胞的一种或多种成分(例如，细胞珠粒)，诸如来自细胞的dna、rna、细胞器、蛋白质或它们的任何组合。生物颗粒可以获自受试者的组织。生物颗粒可以是硬化的细胞。此类硬化细胞可以包括或可以不包括细胞壁或细胞膜。生物颗粒可以包括细胞的一种或多种成分，但是可以不包括细胞的其他成分。此类成分的一个实例是细胞核或细胞的另一种细胞器。细胞可以是活细胞。活细胞可以能够进行培养，例如，当被包封在凝胶或聚合物基质中时能够进行培养，或者当包含凝胶或聚合物基质时能够进行培养。

31、如本文所用，术语“流体地连接”是指至少两个装置元件(例如，通道、储器等)之间的直接连接，其允许流体在此类装置元件之间移动，而无需穿过中间元件。

32、如本文所用，术语“氟代亚烷基”是指含有1个至15个(例如，1个至3个，或1个至13个)碳且其中至少一个氢原子已被氟替换的二价饱和直链或支链单价烷基基团。在一些实施方案中，氟代亚烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，氟代亚烷基基团有支链。

33、如本文所用，术语“氟碳化合物”是指至少一个氢替换为氟的烃。在一些实施方案中，氟碳化合物包括-ch2f、chf2或cf3。

34、如本文所用，术语“基因组”一般是指来自受试者的基因组信息，该基因组信息可以是例如受试者的遗传信息的至少一部分或全部。基因组可以在dna中或rna中编码。基因组可以包含(编码蛋白质的)编码区以及非编码区。基因组可以包含生物体中所有染色体一起的序列。例如，人类基因组具有总共46个染色体。所有这些染色体一起的序列可以构成人类基因组。

35、如本文所用，术语“杂氟代亚烷基”是指含有1个至15个(例如，1个至3个，或1个至13个)碳和1个至15个杂原子且其中至少一个氢原子已被氟替换的二价饱和直链或支链单价烷基基团。在一些实施方案中，杂原子独立地选自由氮、氧和硫组成的组。在一些实施方案中，杂氟代亚烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，杂氟代亚烷基基团有支链。在一些实施方案中，杂氟代亚烷基基团具有1个至15个碳且其中每个氢原子都已被氟替换。

36、如本文所用，术语“与……流体连通”是指至少两个装置元件(例如，通道、储器等)之间的连接，其允许流体在穿过或不穿过一个或多个中间装置元件的情况下在此类装置元件之间移动。

37、如本文所用，术语“大分子成分”一般是指包含在生物颗粒内或来自生物颗粒的大分子。大分子成分可以包含核酸。在一些情况下，生物颗粒可以是大分子。大分子成分可以包括dna或dna分子。大分子成分可以包括rna或rna分子。rna可以是编码的或非编码的。rna可以是例如信使rna(mrna)、核糖体rna(rrna)或转运rna(trna)。rna可以是转录物。rna分子可以是(i)成簇的规则间隔短回文(crispr)rna分子(crrna)或(ii)单向导rna(sgrna)分子。rna可以是长度小于200个核酸碱基的小rna，或长度大于200个核酸碱基的大rna。小rna可以包括5.8s核糖体rna(rrna)、5s rrna、转运rna(trna)、微rna(mirna)、小干扰rna(sirna)、小核仁rna(snorna)、与piwi蛋白相互作用的rna(pirna)、trna衍生的小rna(tsrna)和小rdna衍生的rna(srrna)。rna可以是双链rna或单链rna。rna可以是环状rna。大分子成分可以包含蛋白质。大分子成分可以包含肽。大分子成分可以包括多肽或蛋白质。该多肽或蛋白质可以是细胞外或细胞内的多肽或蛋白质。大分子成分也可以包括代谢物。本领域技术人员将会知道这些和其他合适的大分子成分(也称为分析物)(参见美国专利号10,011,872和10,323,278，以及wo/2019/157529，其中每一者均全文以引用方式并入本文)。

38、如本文所用，术语“分子标签”一般是指能够结合于大分子成分的分子。分子标签可以以高亲和力结合于大分子成分。分子标签可以以高特异性结合于大分子成分。分子标签可以包含核苷酸序列。分子标签可以包含寡核苷酸或多肽序列。分子标签可以包含dna适体。分子标签可以是或包含引物。分子标签可以是或包含蛋白质。分子标签可以包含多肽。分子标签可以是条形码。

39、如本文所用，术语“油”通常是指与水不可混溶的液体。油可以具有高于或低于水的密度和/或高于或低于水的粘度。

40、在本说明书的各位置，本公开化合物的取代基以组或以范围公开。具体地，本公开旨在包括此类组和范围中成员的每一个单独的子组合。例如，术语“c1-c12烷基”明确地旨在单独公开甲基、乙基、c3烷基、c4烷基、c5烷基和c12烷基。此外，当化合物包括取代基以组或以范围在那里公开的多个位置时，除非另外指明，否则本公开旨在涵盖在每个位置处含有成员的每一个单独子组合的单独化合物和化合物组(例如，属和亚属)。

41、术语“任选被取代的x”(例如，“任选被取代的亚烷基”)意在等同于“x，其中x任选被取代”(例如“亚烷基，其中所述烷基任选被取代)。这并不意味着特征“x”(例如，亚烷基)本身是任选的。如本文所述，某些感兴趣的化合物可以包含一个或多个“任选被取代的”部分。一般来讲，术语“被取代的”，无论前面是否有术语“任选”，均意味着指定部分的一个或多个氢替换为合适的取代基，例如，本文所述的任何取代基或基团。例如但不限于，合适的取代基包括卤代(例如氟代)。除非另外指明，否则“任选被取代的”基团可以在该基团的每个可取代位置处具有合适的取代基，并且当任何给定结构中的超过一个位置可以用超过一个选自指定基团的取代基取代时，每个位置处的取代基可以相同，也可以不同。例如，在术语“任选被取代的c1-c12烷基”中，任何键合到c1-c12上的氢都可以用取代基替换。本公开所设想的取代基的组合优选地是引起形成稳定或化学上可行的化合物的那些。如本文所用，术语“稳定”是指这样的化合物：在经受允许其产生、检测以及在某些实施方案中，允许其回收、纯化和用于本文所公开的一种或多种目的的条件时基本上不改变。

42、术语“细胞的微粒组分”是指来源于细胞或其片段并且至少一种尺寸为0.1μm(例如，至少0.1μm、至少1μm、至少10μm，或至少100μm)的离散生物系统。细胞的微粒组分可以是例如细胞器，诸如细胞核、内质网、核糖体、高尔基氏体、内质网、叶绿体、胞吞囊泡、胞吐囊泡、液泡、溶酶体或线粒体。

43、如本文所用，术语“全氟代烷基”是指含有1个至12个(例如，1个至3个，或1个至5个)碳且其中每个氢原子已被氟替换的单价饱和直链或支链单价烷基基团。在一些实施方案中，全氟代烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，全氟代烷基基团有支链。

44、如本文所用，术语“全氟代亚烷基”是指含有1个至12个(例如，1个至3个，或1个至5个)碳且其中每个氢原子已被氟替换的二价饱和直链或支链二价亚烷基基团。在一些实施方案中，全氟代亚烷基基团无支链(即，是直链基团)；在一些实施方案中，全氟代亚烷基基团有支链。

45、如本文所用，术语“样品”一般是指受试者的生物样品。生物样品可以是核酸样品或蛋白质样品。生物样品可以来源另一种样品。样品可以是组织样品，诸如活检样品、芯针活检样品、针抽吸物或细针抽吸物。样品可以是液体样品，诸如血液样品、尿液样品或唾液样品。样品可以是皮肤样品。样品可以是颊拭子。样品可以是血浆或血清样品。样品可以包含生物颗粒，例如细胞或病毒，或者它们的群体，或者样品可以替代性地不含生物颗粒。无细胞样品可以包含多核苷酸。可以从身体样品分离多核苷酸，该身体样品可以选自由血液、血浆、血清、尿液、唾液、粘膜分泌物、痰、粪便和泪液组成的组。

46、如本文所用，术语“测序”一般是指用于确定一个或多个多核苷酸中的核苷酸碱基的序列的方法和技术。这些多核苷酸可以是例如核酸分子，诸如脱氧核糖核酸(dna)或核糖核酸(rna)，包括其变体或衍生物(例如，单链dna)。测序可以由当前可用的各种系统执行，诸如但不限于pacific biosciencesoxford或life technologies(ion )生产的测序系统。另选地或此外，测序可以使用核酸扩增、聚合酶链反应(pcr)(例如，数字pcr、定量pcr或实时pcr)或等温扩增来执行。此类系统可以提供与受试者(例如，人类)的遗传信息相对应的多个原始遗传数据，如这些系统从受试者提供的样品所生成的。在一些实例中，此类系统提供测序读段(本文也称为“读段”)。读段可以包括与已被测序的核酸分子的序列相对应的一连串核酸碱基。在一些情况下，本文所提供的系统和方法可以与蛋白质组信息一起使用。

47、如本文所用，术语“受试者”一般是指动物诸如哺乳动物(例如，人类)或禽(例如，鸟)，或其他生物体诸如植物。受试者可以是脊椎动物、哺乳动物、小鼠、灵长类动物、猿或人。动物可以包括但不限于农场动物、运动动物和宠物。受试者可以是健康或无症状的个体、患有或疑似患有疾病(例如，癌症)或易患该疾病的个体或需要治疗或疑似需要治疗的个体。受试者可以是患者。

48、如本文关于液滴形成所用的术语“基本上静止”，通常是指当连续相中形成的液滴的运动是被动运动(例如，由分散相与连续相之间的密度差引起)时的状态。

49、如本文所用，术语“载体”通常是指不是生物颗粒的颗粒。该颗粒可以是固体或半固体颗粒。该颗粒可以是珠粒，诸如凝胶珠粒。凝胶珠粒可以包括聚合物基质(例如，通过聚合或交联形成的基质)。聚合物基质可以包括一种或多种聚合物(例如，具有不同官能团或重复单元的聚合物)。聚合物基质中的聚合物可以是随机排列的，例如在随机共聚物中，和/或具有有序结构，例如在嵌段共聚物中。交联可以经由共价、离子或诱导相互作用或者物理缠结实现。珠粒可以是大分子。珠粒可以由结合在一起的核酸分子形成。珠粒可以经由分子(例如，大分子)诸如单体或聚合物的共价或非共价组装形成。此类聚合物或单体可以是天然的或合成的。此类聚合物或单体可以是或包括例如核酸分子(例如dna或rna)。珠可以由聚合材料形成。珠粒可以是磁性的或非磁性的。珠粒可以是刚性的。珠粒可以是柔性的和/或可压缩的。珠可以是可破坏的或可溶解的。珠粒可以是覆盖有包含一种或多种聚合物的涂层的固体颗粒(例如，基于金属的颗粒，包括但不限于氧化铁、金或银)。此类涂层可以是可破坏的或可溶解的。

50、如本文所用，在值范围内提供的任何值既包括上限也包括下限，和这类范围内所有可能的子范围，以及落入这类范围内的具体数值，而不管具体数值或具体子范围是否明确指出。