KR102713216B1 - 바이오분자 센서들 및 방법들 - Google Patents
바이오분자 센서들 및 방법들 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102713216B1 KR102713216B1 KR1020187002256A KR20187002256A KR102713216B1 KR 102713216 B1 KR102713216 B1 KR 102713216B1 KR 1020187002256 A KR1020187002256 A KR 1020187002256A KR 20187002256 A KR20187002256 A KR 20187002256A KR 102713216 B1 KR102713216 B1 KR 102713216B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor
- molecule
- electrode
- contact
- bridge
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 128
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 80
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 44
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 29
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 28
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 28
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 22
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 20
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 17
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 claims description 13
- 239000011616 biotin Substances 0.000 claims description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 19
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 66
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 42
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 28
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 27
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 27
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 23
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 21
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 21
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 20
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 19
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 18
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 15
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 12
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 12
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 12
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYSA-N 5-methylcytosine Chemical compound CC1=CNC(=O)N=C1N LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 102000004594 DNA Polymerase I Human genes 0.000 description 8
- 108010017826 DNA Polymerase I Proteins 0.000 description 8
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 8
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 8
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J dCTP(4-) Chemical compound O=C1N=C(N)C=CN1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)C1 RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 5
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 5
- IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N Thymidine Chemical class O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N 0.000 description 5
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 5
- RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYSA-N 5-(hydroxymethyl)cytosine Chemical compound NC=1NC(=O)N=CC=1CO RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108090001008 Avidin Proteins 0.000 description 4
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 biotin small molecule Chemical class 0.000 description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 239000008366 buffered solution Substances 0.000 description 4
- HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N dGTP Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102100034343 Integrase Human genes 0.000 description 3
- 108010092799 RNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 3
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 230000011987 methylation Effects 0.000 description 3
- 238000007069 methylation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLQMCTXZEMGOJM-UHFFFAOYSA-N 5-carboxycytosine Chemical compound NC=1NC(=O)N=CC=1C(O)=O BLQMCTXZEMGOJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FHSISDGOVSHJRW-UHFFFAOYSA-N 5-formylcytosine Chemical compound NC1=NC(=O)NC=C1C=O FHSISDGOVSHJRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000035657 Abasia Diseases 0.000 description 2
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 2
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 2
- RUFHOVYUYSNDNY-ACZMJKKPSA-N Glu-Ala-Ala Chemical compound OC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O RUFHOVYUYSNDNY-ACZMJKKPSA-N 0.000 description 2
- BUZMZDDKFCSKOT-CIUDSAMLSA-N Glu-Glu-Glu Chemical compound OC(=O)CC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O BUZMZDDKFCSKOT-CIUDSAMLSA-N 0.000 description 2
- NYHBQMYGNKIUIF-UUOKFMHZSA-N Guanosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O NYHBQMYGNKIUIF-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 2
- 125000000415 L-cysteinyl group Chemical group O=C([*])[C@@](N([H])[H])([H])C([H])([H])S[H] 0.000 description 2
- PJKKQFAEFWCNAQ-UHFFFAOYSA-N N(4)-methylcytosine Chemical compound CNC=1C=CNC(=O)N=1 PJKKQFAEFWCNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VQAYFKKCNSOZKM-IOSLPCCCSA-N N(6)-methyladenosine Chemical compound C1=NC=2C(NC)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O VQAYFKKCNSOZKM-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 2
- 108091093037 Peptide nucleic acid Proteins 0.000 description 2
- KOSRFJWDECSPRO-UHFFFAOYSA-N alpha-L-glutamyl-L-glutamic acid Natural products OC(=O)CCC(N)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(O)=O KOSRFJWDECSPRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 108010055341 glutamyl-glutamic acid Proteins 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 2
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NJZHEQOUHLZCOX-ZENOOKHLSA-N (3aR,4R,9bS)-golgicide A Chemical compound C1([C@@H]2NC3=C(F)C=C(C=C3[C@H]3C=CC[C@H]32)F)=CC=CN=C1 NJZHEQOUHLZCOX-ZENOOKHLSA-N 0.000 description 1
- AUTOLBMXDDTRRT-JGVFFNPUSA-N (4R,5S)-dethiobiotin Chemical compound C[C@@H]1NC(=O)N[C@@H]1CCCCCC(O)=O AUTOLBMXDDTRRT-JGVFFNPUSA-N 0.000 description 1
- ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 2-deoxy-D-ribose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)CC=O ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 0.000 description 1
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- BUVSBIKCBLHNCG-UFLZEWODSA-N 5-[(3as,4s,6ar)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoic acid;azide Chemical compound [N-]=[N+]=[N-].N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 BUVSBIKCBLHNCG-UFLZEWODSA-N 0.000 description 1
- KTXKIYXZQFWJKB-VZFHVOOUSA-N Ala-Thr-Ser Chemical compound [H]N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O KTXKIYXZQFWJKB-VZFHVOOUSA-N 0.000 description 1
- ZPWMEWYQBWSGAO-ZJDVBMNYSA-N Arg-Thr-Thr Chemical compound [H]N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(O)=O ZPWMEWYQBWSGAO-ZJDVBMNYSA-N 0.000 description 1
- DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N Beta-D-1-Arabinofuranosylthymine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100000858 Caenorhabditis elegans act-3 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100512078 Caenorhabditis elegans lys-1 gene Proteins 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000053642 Catalytic RNA Human genes 0.000 description 1
- 108090000994 Catalytic RNA Proteins 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIKUYHXYGGJMLM-GIMIYPNGSA-N Crotonoside Natural products C1=NC2=C(N)NC(=O)N=C2N1[C@H]1O[C@@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1O MIKUYHXYGGJMLM-GIMIYPNGSA-N 0.000 description 1
- NYHBQMYGNKIUIF-UHFFFAOYSA-N D-guanosine Natural products C1=2NC(N)=NC(=O)C=2N=CN1C1OC(CO)C(O)C1O NYHBQMYGNKIUIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- 108091027757 Deoxyribozyme Proteins 0.000 description 1
- SHIBSTMRCDJXLN-UHFFFAOYSA-N Digoxigenin Natural products C1CC(C2C(C3(C)CCC(O)CC3CC2)CC2O)(O)C2(C)C1C1=CC(=O)OC1 SHIBSTMRCDJXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLQPHQFNMLZJMP-UHFFFAOYSA-N Fentrazamide Chemical compound N1=NN(C=2C(=CC=CC=2)Cl)C(=O)N1C(=O)N(CC)C1CCCCC1 LLQPHQFNMLZJMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091006027 G proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000030782 GTP binding Human genes 0.000 description 1
- 108091000058 GTP-Binding Proteins 0.000 description 1
- UICOTGULOUGGLC-NUMRIWBASA-N Gln-Asp-Thr Chemical compound C[C@H]([C@@H](C(=O)O)NC(=O)[C@H](CC(=O)O)NC(=O)[C@H](CCC(=O)N)N)O UICOTGULOUGGLC-NUMRIWBASA-N 0.000 description 1
- WOMUDRVDJMHTCV-DCAQKATOSA-N Glu-Arg-Arg Chemical compound [H]N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O WOMUDRVDJMHTCV-DCAQKATOSA-N 0.000 description 1
- HRBYTAIBKPNZKQ-AVGNSLFASA-N Glu-Lys-Lys Chemical compound NCCCC[C@@H](C(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O HRBYTAIBKPNZKQ-AVGNSLFASA-N 0.000 description 1
- HUFUVTYGPOUCBN-MBLNEYKQSA-N Gly-Thr-Ile Chemical compound [H]NCC(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(O)=O HUFUVTYGPOUCBN-MBLNEYKQSA-N 0.000 description 1
- CNHSMSFYVARZLI-YJRXYDGGSA-N His-His-Thr Chemical compound [H]N[C@@H](CC1=CNC=N1)C(=O)N[C@@H](CC1=CNC=N1)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(O)=O CNHSMSFYVARZLI-YJRXYDGGSA-N 0.000 description 1
- SKOKHBGDXGTDDP-MELADBBJSA-N His-Leu-Pro Chemical compound CC(C)C[C@@H](C(=O)N1CCC[C@@H]1C(=O)O)NC(=O)[C@H](CC2=CN=CN2)N SKOKHBGDXGTDDP-MELADBBJSA-N 0.000 description 1
- XIGFLVCAVQQGNS-IHRRRGAJSA-N His-Pro-His Chemical compound C([C@H](N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC=1NC=NC=1)C(O)=O)C1=CN=CN1 XIGFLVCAVQQGNS-IHRRRGAJSA-N 0.000 description 1
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SITWEMZOJNKJCH-UHFFFAOYSA-N L-alanine-L-arginine Natural products CC(N)C(=O)NC(C(O)=O)CCCNC(N)=N SITWEMZOJNKJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZRHDPZAAWLXXIR-SRVKXCTJSA-N Leu-Lys-Ala Chemical compound [H]N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O ZRHDPZAAWLXXIR-SRVKXCTJSA-N 0.000 description 1
- CHJKEDSZNSONPS-DCAQKATOSA-N Leu-Pro-Ser Chemical compound [H]N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O CHJKEDSZNSONPS-DCAQKATOSA-N 0.000 description 1
- UWHCKWNPWKTMBM-WDCWCFNPSA-N Lys-Thr-Gln Chemical compound [H]N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(O)=O UWHCKWNPWKTMBM-WDCWCFNPSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- WXJXYMFUTRXRGO-UWVGGRQHSA-N Met-His-Gly Chemical compound CSCC[C@H](N)C(=O)N[C@H](C(=O)NCC(O)=O)CC1=CNC=N1 WXJXYMFUTRXRGO-UWVGGRQHSA-N 0.000 description 1
- PHURAEXVWLDIGT-LPEHRKFASA-N Met-Ser-Pro Chemical compound CSCC[C@@H](C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N1CCC[C@@H]1C(=O)O)N PHURAEXVWLDIGT-LPEHRKFASA-N 0.000 description 1
- 102000007474 Multiprotein Complexes Human genes 0.000 description 1
- 108010085220 Multiprotein Complexes Proteins 0.000 description 1
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 1
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 1
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 1
- VQAYFKKCNSOZKM-UHFFFAOYSA-N NSC 29409 Natural products C1=NC=2C(NC)=NC=NC=2N1C1OC(CO)C(O)C1O VQAYFKKCNSOZKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 1
- QBFONMUYNSNKIX-AVGNSLFASA-N Pro-Arg-His Chemical compound C1C[C@H](NC1)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@@H](CC2=CN=CN2)C(=O)O QBFONMUYNSNKIX-AVGNSLFASA-N 0.000 description 1
- GOMUXSCOIWIJFP-GUBZILKMSA-N Pro-Ser-Arg Chemical compound [H]N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O GOMUXSCOIWIJFP-GUBZILKMSA-N 0.000 description 1
- 102000001253 Protein Kinase Human genes 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001009851 Rattus norvegicus Guanylate cyclase 2G Proteins 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- KDGARKCAKHBEDB-NKWVEPMBSA-N Ser-Gly-Pro Chemical compound C1C[C@@H](N(C1)C(=O)CNC(=O)[C@H](CO)N)C(=O)O KDGARKCAKHBEDB-NKWVEPMBSA-N 0.000 description 1
- CUXJENOFJXOSOZ-BIIVOSGPSA-N Ser-Ser-Pro Chemical compound C1C[C@@H](N(C1)C(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CO)N)C(=O)O CUXJENOFJXOSOZ-BIIVOSGPSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010048586 SpyCatcher peptide Proteins 0.000 description 1
- 108010092505 SpyTag peptide Proteins 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSYBNWFXCFNRFN-GUBZILKMSA-N Val-Pro-Ser Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O SSYBNWFXCFNRFN-GUBZILKMSA-N 0.000 description 1
- UGFMVXRXULGLNO-XPUUQOCRSA-N Val-Ser-Gly Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)NCC(O)=O UGFMVXRXULGLNO-XPUUQOCRSA-N 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 108010070944 alanylhistidine Proteins 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000000637 arginyl group Chemical group N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)* 0.000 description 1
- 108010068380 arginylarginine Proteins 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N beta-L-thymidine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1OC(CO)C(O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008275 binding mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010256 biochemical assay Methods 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001628 carbon nanotube synthesis method Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 1
- NHVNXKFIZYSCEB-XLPZGREQSA-N dTTP Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C1 NHVNXKFIZYSCEB-XLPZGREQSA-N 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000005546 dideoxynucleotide Substances 0.000 description 1
- QONQRTHLHBTMGP-UHFFFAOYSA-N digitoxigenin Natural products CC12CCC(C3(CCC(O)CC3CC3)C)C3C11OC1CC2C1=CC(=O)OC1 QONQRTHLHBTMGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHIBSTMRCDJXLN-KCZCNTNESA-N digoxigenin Chemical compound C1([C@@H]2[C@@]3([C@@](CC2)(O)[C@H]2[C@@H]([C@@]4(C)CC[C@H](O)C[C@H]4CC2)C[C@H]3O)C)=CC(=O)OC1 SHIBSTMRCDJXLN-KCZCNTNESA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 102000034238 globular proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091005896 globular proteins Proteins 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 108010015792 glycyllysine Proteins 0.000 description 1
- 229940029575 guanosine Drugs 0.000 description 1
- 108010028295 histidylhistidine Proteins 0.000 description 1
- 108010085325 histidylproline Proteins 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 108010073472 leucyl-prolyl-proline Proteins 0.000 description 1
- 125000003588 lysine group Chemical group [H]N([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(N([H])[H])C(*)=O 0.000 description 1
- 229960000274 lysozyme Drugs 0.000 description 1
- 235000010335 lysozyme Nutrition 0.000 description 1
- 239000004325 lysozyme Substances 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000009149 molecular binding Effects 0.000 description 1
- 238000005442 molecular electronic Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002102 nanobead Substances 0.000 description 1
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 108010087904 neutravidin Proteins 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 108010091617 pentalysine Proteins 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 1
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 1
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 108060006633 protein kinase Proteins 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 108091092562 ribozyme Proteins 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004557 single molecule detection Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000008080 stochastic effect Effects 0.000 description 1
- TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N sulfanylsilane Chemical class S[SiH3] TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 229940104230 thymidine Drugs 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N triphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
- G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
- G01N27/3276—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a hybridisation with immobilised receptors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
- G01N27/3278—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hematology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
단일 분자 타겟들을 검출하도록 구성된 전자 센서들, 및 이러한 전자 센서들을 이용하고 제조하는 방법들이 개시되어 있다. 센서는 센서 갭에 의해 분리된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함할 수도 있다. 제 1 및 제 2 전극들은 바이오폴리머 브릿지 분자 및 프로브를 포함할 수 있는 센서 복합체에 의해 결합될 수 있다. 프로브는 타겟 분자와 상호작용할 수 있고, 프로브 및 타겟 분자의 상호작용은 타겟 분자의 검출을 제공하기 위하여 적당한 신호를 생성할 수 있다.
Description
관련 출원들에 대한 상호-참조
이 출원은 그 개시물이 참조로 본원에 통합되는, "METHODS, COMPOSITIONS, APPARATUS AND MANUFACTURING METHODS OF MOLECULAR ELECTRONIC SENSORS (분자 전자 센서들의 방법들, 조성물들, 장치, 및 제조 방법들)" 라는 명칭으로, 2015 년 6 월 25 일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 62/184,776 호의 우선권을 주장한다.
본 개시물은 전자 센서 디바이스들에 관한 것이다. 특히, 개시물은 측정 회로에서 하나 이상의 바이오분자 컴포넌트들을 포함하는 전자 센서 디바이스들에 관한 것이다.
분자 스케일에서의 측정 성질들은 요구된 감도, 및 잡음의 많은 잠재적인 소스들의 존재로 인해 수 많은 도전들을 제시한다. 이 목적을 위한 센서들을 설명할 시에, 그러므로, 측정 에러의 모든 소스들에 대하여 명확한 것이 도움이 된다. 일반적으로, 측정될 수도 있는 임의의 시스템 또는 객체에 대하여, 측정된 상태, m 은 오직 실제적인 시스템 상태, a 의 근사치일 것이다. 이것은 센서의 동작, 판독 프로세스, 또는 신호 해독으로 인한 에러를 반영하는 불완전한 신호 해독과 같은 다수의 인자들 중의 임의의 것으로 기인할 수도 있고, 또한, 일부 경우들에 있어서 센서를 시스템에 컨택 (contact) 하는 것이 시스템의 상태를 교란시킬 수도 있기 때문이다. 측정된 상태 m 이 실제적인 상태 a 와 상이하다는 것은 조합된 센서, 판독, 및 해독의 측정 에러를 반영한다. 이상적으로는, 센서 시스템이 이 측정 에러를 가능한 한 작게 하도록 구성될 것이다.
DNA 분자를 시퀀싱 (sequencing) 하는 경우와 같은, 분자 스케일에서 상태들을 측정하기 위하여, 센서 디바이스가 바람직하게는 단일-분자 스케일로 관심 있는 분자들과 컨택하는 "프로브 (probe)" 를 가지는 한편, 센서 디바이스의 다른 특징부들은 센서 디바이스들을 제조하거나 그것들을 신호 전달 시스템 내로 통합하는 목적들을 위하여 더 큰 나노- 또는 마이크로-스케일들로 되어 있는 센서 시스템들을 만드는 것에 대해 다양한 노력들이 지향되었다.
특히, 바이오센서는 DNA, RNA, 또는 단백질 (protein) 들과 같은 생물학적으로 관련된 분자들의 성질들을 측정하기 위하여, 생물학적 인식 컴포넌트를 신호 변환 시스템 (signal transduction system) 으로 기능적으로 통합하는 분석 디바이스이다. 그 통합은 검출가능한 전기적 신호들로의 생물학적 이벤트들의 신속하고 편리한 변환을 제공한다. 고안되었던 다양한 전기적 바이오감지 아키텍처들 중에서, 전계-효과 트랜지스터 (field-effect transistor; FET) 들에 기초한 시스템들은 그것들이 타겟 분자들 (예컨대, 생물학적 분자들) 과 FET 표면 사이의 상호작용들을 검출가능한 전기적 신호들로 직접적으로 변환할 수 있으므로 전도 유망한 것으로 보인다. 전형적인 FET 디바이스에서, 전류는 2 개의 전극들 (또한, 소스 및 드레인으로서 지칭됨) 에 접속되는 채널을 따라 흐른다. 소스와 드레인 사이의 채널 전도도 (channel conductance) 는 얇은 유전체 절연 층을 통해 채널에 용량성으로 결합되는 제 3 전극 (또한, 게이트로서 지칭됨) 에 의해 조절될 수 있다. FET 들은 넓은 범위의 상업적 애플리케이션들에 대하여 타겟 화학물질들을 검출하고 화학적 농도들을 측정하기 위하여 이용될 수 있다. 고전적이고 폭넓게 이용된 예는 수소 이온 농도를 측정하기 위하여 이용된 FET-기반 pH 센서이다. 이것은 1970 년 대에 Bergveld 에 의해 도입되었고, 고체-상태 (solid-state) pH 센서들에서 이용된다. 이온-감지 FET (ion-sensitive FET; ISFET) 디바이스들의 일반적인 분야는 다른 화학적 농도 측정들을 위하여 그 개념을 확장시킨다.
현재의 FET-타입 바이오센서 시스템들의 제한은 그 감도이다. 현재의 바이오센서 시스템들은 단일 분자 검출 및 식별을 수행할 수 없다. 마찬가지로, 그것들은 단일 분자 반응 동역학 (single molecule reaction dynamics) 을 모니터링할 수 없다. FET-타입 바이오센서들의 이 감도 제한들은 단일 분자 시퀀싱 반응들에서와 같은, 중요한 생화학적 어세이 (assay) 들에서의 검출기들로서의 그 이용을 방지한다.
FET 바이오센서 감도를 개선시키기 위한 일부 노력들은 전극들 사이에서 채널을 형성하기 위하여, 탄소 나노튜브 (carbon nanotube) 들과 같은 탄소 나노구조체들의 이용에 초점을 맞추었다. 그러나, 탄소 나노구조체들은 바이오센서 기능화에 대한 다양한 장애들을 제기한다. 특히, 기능적 또는 증감 프로브 분자들을 부착할 목적을 위하여, 특정 희망하는 원자 로케이션들에서의 부착들 부위들에서 제작하기 위한 방법이 없다. 추가적으로, 탄소 나노구조체들의 합성의 정밀도, 제어, 및 스케일에 관한 본 제한들은 개별적인 센서들의 감도 및 신뢰성 있는 생산, 센서들의 고밀도의 스케일링가능한 어레이들의 확립, 및 센서 제조의 상업적인 실행가능성에 대하여 추가의 도전들을 제기한다. 현재의 탄소 나노튜브 합성 방법들은 전형적으로, 길이에 있어서 약 100 nm 또는 더 긴 스케일, 멀티-센서 플랫폼 상에서의 감도 뿐만 아니라 밀도에 대한 제한들을 제기할 가능성이 있는 스케일로 구조체들을 생산한다.
이에 따라, 증가된 감도 밀 정밀도, 신뢰성 있는 제작과 양립가능하고, 멀티-센서 플랫폼 상에서 증가된 센서 밀도를 달성하기 위한 효율적이고 상업적으로-실행가능한 제조 방법들과 추가로 양립가능한 아키텍처들을 갖는 분자-스케일 전자 바이오센서 디바이스들이 바람직하다. 마찬가지로, 이러한 센서 디바이스들을 제조하는 개선된 방법들이 또한 바람직하다.
본 개시물은 일반적으로, 센서들, 센서들을 포함하는 시스템들, 및 센서들 및 시스템들을 형성하고 이용하는 방법들에 관한 것이다. 예시적인 센서들은 예를 들어, DNA, RNA, 또는 다른 올리고뉴클레오티드 (oligonucleotide) 들과 같은 분자들을 시퀀싱하기 위하여 이용될 수 있다. 개시물의 다양한 실시형태들이 종래 기술의 센서들의 단점들을 해결하는 방법들은 이하에서 더 상세하게 논의되지만, 일반적으로, 개시물은 제조하기가 상대적으로 용이하고 저렴한 센서들을 제공한다.
개시물의 다양한 실시형태들에 따르면, 센서는 제 1 전극에 결합된 제 1 컨택, 제 2 전극에 결합된 제 2 컨택, 제 1 컨택 및 제 1 전극 중의 하나와 제 2 컨택 및 제 2 전극 중의 하나 사이에서 정의된 센서 갭 (sensor gap), 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 브릿지 분자 (bridge molecule) 를 포함하고, 브릿지 분자는 제 1 단부에서 제 1 컨택에 결합되고, 제 2 단부에서 제 2 컨택에 결합된다. 이 실시형태들의 다양한 양태들에 따르면, 브릿지 분자는 바이오폴리머 (biopolymer) 이거나, 브릿지 분자는 화학적으로 합성된다. 추가적인 양태들에 따르면, 센서는 제 3 또는 게이트 전극을 포함한다. 이 경우들에는, 게이트 전극이 센서 디바이스를 튜닝 (tune) 및/또는 활성화하기 위하여 이용될 수 있다. 추가의 양태들에 따르면, 센서 갭은 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이의 센서 갭 치수를 가진다. 추가적인 양태들에 따르면, 제 1 단부 또는 브릿지 분자는 제 1 자기-조립 앵커 (self-assembling anchor) 를 포함하고; 추가의 양태들에 따르면, 제 2 단부는 제 2 자기-조립 앵커를 포함한다. 예시적인 브릿지 분자들은 다음의 속성들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다: 브릿지 분자가 선형일 수 있다는 것 (예컨대, 선형 바이오폴리머), 브릿지 분자가 브릿지 분자의 지속 길이 (persistence length) 보다 더 작은 단부-대-단부 (end-to-end) 길이를 가지는 것, 및 브릿지 분자 센서 갭의 치수를 근사화하도록 구성된 단부-대-단부 길이를 포함하는 것. 예시적인 센서들은 브릿지 분자에 부착된 프로브를 포함한다. 프로브는 단일 타겟 분자와 계합 (engage) 하도록 구성될 수 있다. 예시적인 프로브들은 용액 (solution) 에서의 반응 동안에 타겟 분자와 계합하도록 구성된 효소 (enzyme) 를 포함할 수 있거나 이러한 효소일 수 있다.
개시물의 추가적인 실시형태들에 따르면, 센서는 기판 표면 위에 놓이는 제 1 전극, 기판 표면 위에 놓이는 제 2 전극, 제 1 전극과 제 2 전극 사이 (또는 전극들에 부착된 컨택들 사이) 에서 정의된 센서 갭, 및 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 브릿지 분자를 포함하고, 브릿지 분자는 제 1 단부에서 제 1 컨택에 결합되고, 제 2 단부에서 제 2 컨택에 결합된다. 센서 갭은 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이의 센서 갭 치수를 포함할 수 있다. 이 실시형태들의 다양한 양태들에 따르면, 브릿지 분자는 바이오폴리머이거나, 브릿지 분자는 화학적으로 합성된다. 추가적인 양태들에 따르면, 센서는 제 3 또는 게이트 전극을 포함한다. 이 경우들에는, 게이트 전극이 센서 디바이스를 튜닝 및/또는 활성화하기 위하여 이용될 수 있다. 추가적인 양태들에 따르면, 제 1 단부 또는 브릿지 분자는 제 1 자기-조립 앵커를 포함하고; 추가의 양태들에 따르면, 제 2 단부는 제 2 자기-조립 앵커를 포함한다. 예시적인 브릿지 분자들은 본원에서 언급된 하나 이상의 속성들을 포함할 수 있다. 예시적인 센서들은 브릿지 분자에 부착된 프로브를 포함한다. 프로브는 단일 타겟 분자와 계합하도록 구성될 수 있다. 예시적인 프로브들은 용액에서의 반응 동안에 타겟 분자와 계합하도록 구성된 효소를 포함할 수 있거나 이러한 효소일 수 있다.
추가적인 예시적인 실시형태들에 따르면, 시스템은 본원에서 설명된 바와 같은 센서를 포함한다. 시스템은 추가적으로, 센서를 형성하기 위하여 이용되거나 센서가 그 상에서 존재하는 기판을 이용하여 형성된 회로와 같은 하나 이상의 회로들을 추가적으로 포함할 수 있다. 시스템들은 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어, 신호로부터 잡음을 제거하고 및/또는 신호의 해독을 보조하기 위하여 추가적인 회로들 및/또는 디바이스들을 포함할 수 있다.
개시물의 또한 추가적인 실시형태들에 따르면, 방법은 본원에서 설명된 센서와 같은 센서를 제공하는 단계; 핵산 템플릿 (nucleic acid template) 을 폴리메라아제 (polymerase) 와 컨택하는 단계로서, 폴리메라아제는 센서의 부분을 포함하는 브릿지 분자에 결합되는, 상기 핵산 템플릿을 폴리메라아제와 컨택하는 단계; 뉴클레오티드 염기 혼합체 (nucleotide base mix) 를 제공하는 단계; 폴리메라아제에 의해, 뉴클레오티드 염기 혼합체로부터 합성된 핵산으로의 뉴클레오티드의 통합을 포함하는 통합 이벤트를 수행하는 단계; 및 통합 이벤트에 의해 생선된 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 이 실시형태들의 다양한 양태들에 따르면, 방법은 추가적으로, 예컨대, 센서를 튜닝하거나 활성화하기 위하여, 전기적 전위를 센서에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 추가의 양태들에 따르면, 잡음은 신호로부터 제거될 수 있다.
또한 추가적인 실시형태들에 따르면, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법은 기판 표면 상에서 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계로서, 제 1 전극 및 제 2 전극은 전극 갭에 의해 분리되는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계; 제 1 전극 상에서 제 1 컨택을, 그리고 제 2 전극 상에서 제 2 컨택을 배치하는 단계로서, 제 1 컨택 및 제 2 컨택은 컨택 갭에 의해 분리되는, 상기 배치하는 단계; 및 브릿지 분자를 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 부착하는 단계를 포함한다. 예시적인 방법들은 프로브를 브릿지 분자에 결합하기 위하여 브릿지 분자를 프로브와 컨택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 개시물의 추가의 실시형태들에 따르면, 올리고뉴클레오티드를 시퀀싱하는 방법은 본원에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 센서들을 이용하는 단계를 포함한다.
본 개시물의 발명 요지는 명세서의 결론 부분에서 특히 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 개시물의 더 완전한 이해는 도면의 도면들과 관련하여 고려될 때에 상세한 설명 및 청구항들을 참조함으로써 최상으로 획득될 수도 있다.
도 1 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 개략적인 표현을 예시하고;
도 2a 및 도 2b 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 3 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 부분의 측면도 (profile view) 를 예시하고;
도 4 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함하는 센서를 예시하고;
도 5 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함하는 센서를 예시하고;
도 6a 및 도 6b 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 7 은 다양한 실시형태들에 따라, 잡음 제거 전 및 후의 신호 트레이스 (signal trace) 를 예시하고;
도 8 은 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 전극들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 9 는 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 컨택들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 10 은 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들 및 사전형성된 컨택 입자들의 증착을 이용하여 컨택들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 11a 내지 도 11c 는 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 제조된 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 12 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 자기-조립 (self-assembly) 을 따르는 컨택 어레이의 주사 전자 마이크로그래프 (scanning electron micrograph) 를 예시하고;
도 13 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서를 위한 바이오폴리머 브릿지 자기-조립 이벤트 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 14 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 바이오폴리머 브릿지로의 프로브 결속 (probe binding) 의 프로세스 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 15 는 다양한 실시형태들에 따라, 프로브로의 템플릿 결속 (template binding) 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 16 은 다양한 실시형태들에 따라, 프로브에 의한 템플릿-종속적 염기 통합 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 17 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서에 의한 단일 템플릿-종속적 염기 통합 이벤트에 의해 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 18 은 다양한 실험적 조건들 하에서 다양한 실시형태들에 따라, 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고;
도 19 는 비변형된 및 5-메틸사이토신 (5-methylcytosine) 변형된 뉴클레오티드들을 포함하는 타겟에 응답하여, 다양한 조건들 하에서 다양한 실시형태들에 따른 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고;
도 20 은 다양한 실험적 조건들 하에서 긴 템플릿 시퀀스에 응답하여, 다양한 실시형태들에 따른 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고; 그리고
도 21 은 다양한 실시형태들에 따라 화학적으로 합성된 브릿지 분자를 예시한다.
도 1 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 개략적인 표현을 예시하고;
도 2a 및 도 2b 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 3 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 부분의 측면도 (profile view) 를 예시하고;
도 4 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함하는 센서를 예시하고;
도 5 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함하는 센서를 예시하고;
도 6a 및 도 6b 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 7 은 다양한 실시형태들에 따라, 잡음 제거 전 및 후의 신호 트레이스 (signal trace) 를 예시하고;
도 8 은 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 전극들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 9 는 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 컨택들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 10 은 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들 및 사전형성된 컨택 입자들의 증착을 이용하여 컨택들을 제조하는 방법을 위한 프로세스 흐름을 예시하고;
도 11a 내지 도 11c 는 다양한 실시형태들에 따라, CMOS 기법들을 이용하여 제조된 센서 디바이스의 도면들을 예시하고;
도 12 는 다양한 실시형태들에 따라, 바이오폴리머 브릿지 자기-조립 (self-assembly) 을 따르는 컨택 어레이의 주사 전자 마이크로그래프 (scanning electron micrograph) 를 예시하고;
도 13 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서를 위한 바이오폴리머 브릿지 자기-조립 이벤트 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 14 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서의 바이오폴리머 브릿지로의 프로브 결속 (probe binding) 의 프로세스 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 15 는 다양한 실시형태들에 따라, 프로브로의 템플릿 결속 (template binding) 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 16 은 다양한 실시형태들에 따라, 프로브에 의한 템플릿-종속적 염기 통합 동안에 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 17 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서에 의한 단일 템플릿-종속적 염기 통합 이벤트에 의해 생성된 신호 트레이스를 예시하고;
도 18 은 다양한 실험적 조건들 하에서 다양한 실시형태들에 따라, 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고;
도 19 는 비변형된 및 5-메틸사이토신 (5-methylcytosine) 변형된 뉴클레오티드들을 포함하는 타겟에 응답하여, 다양한 조건들 하에서 다양한 실시형태들에 따른 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고;
도 20 은 다양한 실험적 조건들 하에서 긴 템플릿 시퀀스에 응답하여, 다양한 실시형태들에 따른 센서에 의해 생성된 신호 트레이스들을 예시하고; 그리고
도 21 은 다양한 실시형태들에 따라 화학적으로 합성된 브릿지 분자를 예시한다.
본원에서의 예시적인 실시형태들의 상세한 설명은 예시 및 그 최상의 모드로서 예시적인 실시형태들을 도시하는 동반된 도면들을 참조한다. 이 예시적인 실시형태들은 당해 분야의 당업자들이 발명을 실시하게 하는 것을 가능하게 하기 위하여 충분히 상세하게 설명되어 있지만, 다른 실시형태들이 실현될 수도 있고, 논리적, 화학적, 및 기계적 변화들이 발명들의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서 행해질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이에 따라, 본원에서의 상세한 설명은 제한이 아니라, 오직 예시의 목적들을 위하여 제시된다. 예를 들어, 이와 다르게 언급되지 않으면, 방법 또는 프로세스 설명들 중의 임의의 것에서 인용된 단계들은 임의의 순서로 실행될 수도 있고, 제시된 순서로 반드시 제한되지는 않는다. 또한, 단수에 대한 임의의 참조는 복수의 실시형태들을 포함하고, 하나를 초과하는 컴포넌트 또는 단계에 대한 임의의 참조는 단수 실시형태 또는 단계를 포함할 수도 있다. 또한, 부착된, 고정된, 접속된 등에 대한 임의의 참조는 영구적, 분리가능한, 임시적, 부분적, 전체적, 및/또는 임의의 다른 가능한 부착 옵션을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 컨택 없음 (또는 유사한 어구들) 에 대한 임의의 참조는 또한, 감소된 컨택 또는 최소의 컨택을 포함할 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 단일 분자 바이오센서 디바이스는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함할 수 있다. 제 1 전극 및 제 2 전극은 전극들 및/또는 전극들에 부착된 컨택들에 의해 정의된 센서 갭에 의해 분리된다. 제 1 및 제 2 전극들은 센서 갭에 걸쳐 이어지는 브릿지 분자에 의해 결합될 수 있다. 브릿지 분자는 핵산 또는 아미노산 폴리머들과 같은 바이오폴리머를 포함할 수 있다. 브릿지는 또한, 합성 유기 분자, 바이오폴리머 모노머 (biopolymer monomer) 들의 합성 유사체 (synthetic analog) 들을 포함하는 폴리머 (polymer), 또는 생물학적 분자로부터 유도되지 않은 다른 전체적 합성 모노머들을 포함할 수도 있는 화학적으로 합성된 분자를 포함할 수도 있다. 브릿지 분자는 바이오폴리머 또는 합성 분자로 이루어지든지 간에, 알려진 원자적으로 정밀한 분자 구조를 가질 수도 있다. 전극들로의 브릿지 분자 부착은 컨택에 의해 중재될 수도 있다. 프로브 분자 또는 분자 복합체 (molecular complex) 는 브릿지 분자에 결합될 수 있다. 프로브는 단일 타겟 분자와 상호작용하도록 구성된 효소와 같은 바이오분자일 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 디바이스는 병렬로 배열된 다수의 단일 분자 바이오센서들을 포함할 수 있다. 이러한 멀티-센서 디바이스들은 타겟 및 다른 분자들의 복합한 혼합물에서의 다수의 개별적인 타겟 분자들의 병렬 검출, 구별, 및/또는 특성화 또는 식별을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.
도 1 은 다양한 실시형태들에 따라, 센서 (101) 를 포함하는 센서 디바이스 (100) 의 개략적인 표현을 예시한다. 센서 (101) 는 제 1 전극 (102) 및 제 2 전극 (103) 을 포함한다. 센서 (101) 는 또한, 이하에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 게이트 (104) 를 포함할 수도 있다. 센서 (101) 는 제 1 전극 (102) 및 제 2 전극 (103) 에 기능적으로 결합된 센서 복합체 (105) 를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 복합체는 개개의 전극들에 부착된 제 1 컨택 (106) 및 제 2 컨택 (107) 을 통해 전극들에 결합될 수도 있다. 센서 복합체 (105) 는 이하에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 브릿지 분자 및 프로브 분자와 같은 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 센서 복합체 (105) 는 주변 환경과 상호작용할 수 있음으로써, 센서 (101) 가 감지 기능을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 1 에서 예시된 바와 같이, 센서 복합체 (105) 는 DNA 분자와 같은 타겟 분자 (108) 와 상호작용할 수도 있고, 센서 디바이스는 타겟 분자의 존재 및/또는 성질들을 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 센서 디바이스 (100) 및 센서 (101) 는 센서 (101) 의 전기적 성질의 변화를 검출하기 위하여 회로 (120) 에 동작적으로 접속될 수도 있다. 회로 (120) 는 바람직하게는, 센서 (101) 로의 마이크로-스케일 근접성을 갖는 집적 회로이지만, 회로 (120) 는 또한, 벤치-톱 전류 계측기 (bench-top currentmeter) 와 같은 외부의 전기적 계측기로서 내장될 수 있다. 센서 디바이스 (100) 는 복수의 센서들 (101) 을 포함할 수 있다. 집적 회로 (120) 는 CMOS 제조 방법들을 이용하여 제조될 수도 있는 회로 아키텍처를 포함할 수 있다. 집적 회로 (120) 는 센서를 위한 지원을 제공하는 동일한 칩 내에서 제조되는 각각의 센서 (101) 를 위한 전자 측정 회로를 포함할 수 있다. 상이하게 표현하면, 센서 디바이스 (100) 는 센서 (101) 및 집적된 마이크로회로에서의 집적 회로 (120) 를 포함할 수 있다. 집적 회로 (120) 는 판독 회로부, 및 외부 신호 프로세싱 시스템 (121) 으로의 접속을 위한 입력/출력 특징부들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 센서 (101) 를 갖는 공통 반도체 칩 상에서 존재하는 집적 회로 (120) 의 이용은 거시적인 외부 회로 엘리먼트들에 의해 생성될 수 있는 판독들에서의 전자 잡음의 소스들을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 회로는 감도 및 판독을 위한 성능 요건들에 따라 1 내지 200 의 범위인, 작은 수의 트랜지스터들을 포함하는 혼합된 신호 CMOS 센서일 수도 있다. 이러한 회로는 다양한 실시형태들에서 단일 센서 (101) 에서의 전류를 측정하도록 기능할 수 있다. 또한, 센서 디바이스 (100) 는 동일한 샘플과 컨택하는 큰 수의 센서들의 동시 동작을 지원하기 위하여 센서들 (101) 의 어레이를 위한 센서/판독 회로들을 포함하는 집적 회로 (120) 를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 센서 (101) 에 의해 컨택된 샘플은 액체-상 (liquid-phase) 샘플을 포함할 것이다. 샘플을 포함하는 용액은 센서를 이용하여 수행된 전기적 측정들에서 잡음을 감소시키기 위하여 극도로 희석될 수도 있고 낮은 이온 강도 (ionic strength) 에 있을 수도 있다. 취득된 신호는 전형적으로, 센서에서의 전극들 (102 및 103) 사이에서 흐르는 전류일 것이지만, 그것은 전극들 사이의 전압, 전극들 사이의 저항/전도도 (resistance/conductance), 또는 게이트 전압과 같은 관련된 관찰가능한 전자 파라미터일 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 최신 CMOS 제조 방법들을 이용한 제조를 따르는 집적된 마이크로칩 칩 포맷에서의 센서 (101) 및 집적 회로 (120) 의 구성은 고도로 간결한 아키텍처를 갖는 센서 디바이스들의 생산을 가능하게 할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서를 위한 집적 회로는 센서 갭의 약 100 ㎛ 내에서, 또는 센서 갭의 약 50 ㎛ 내에서, 또는 센서 갭의 약 20 ㎛ 내에서, 또는 센서 갭의 약 10 ㎛ 내에서, 또는 센서 갭의 약 5 ㎛ 내에서, 또는 센서 갭의 약 1 ㎛ 내에서 위치될 수도 있다. 또한, 다양한 실시형태들에서, 센서 디바이스는 복수의 센서들을 포함할 수 있고, 각각의 센서는 위에서 특정된 파라미터들 내에서 위치된 연관된 집적 회로를 가질 수 있다.
신호 프로세싱 시스템 (121) 은 센서 디바이스 (100) 의 전자 제어를 제공하고, 센서 디바이스 및 그 내부의 각각의 센서 (101) 로부터 수신된 신호를 수신하고, 저장하고, 분석하도록 구성될 수 있다. 신호 프로세싱 시스템 (121) 은, 각각의 센서 (101) 에 인가된 전압 및 전류의 제어를 포함하는 전자 제어 기능들을 수행하고, 각각의 센서 (101) 로부터 수신된 신호에 대한 신호 프로세싱 기능들을 수행하도록 구성된 프로세서 및/또는 소프트웨어를 갖는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
예를 들어, 그리고 도 1 에서 예시된 바와 같이, 센서 (101) 를 포함하는 센서 디바이스 (100) 는 핵산 시퀀싱 반응을 수행하기 위하여 이용될 수도 있다. 디바이스의 동작 동안, 전압은 센서 (101) 의 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에서 인가될 수도 있고, 타겟과의 센서의 상호작용들은 집적 회로 (120) 및 신호 프로세싱 시스템 (121) 을 이용하여 측정될 수 있는 바이오폴리머 브릿지 분자 (예컨대, 333, 도 3 을 참조) 를 통한 전류 흐름의 조절을 생성할 수도 있다. 센서 (101) 는 타겟 분자 (108) 의 특징부들과의 센서 복합체 상호작용에 응답하여 센서에 의해 생성된 신호 특징부들 (123) 을 갖는 시간 t 에 대한 신호 패턴 (122) 을 생성할 수도 있다. 신호 프로세싱 시스템 (121) 은 신호 패턴을 수신 및 프로세싱할 수 있고, 이 문맥에서, 신호의 해독인 신호 패턴에 응답하여 시퀀스 출력 (124) 을 제공할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 단일 분자 바이오센서는 전기적 회로에서 채널 또는 전도성 경로로서 역할을 하는, 부착된 브릿지 분자 및/또는 프로브, 및/또는 타겟 분자, 및/또는 이 컴포넌트들에 매우 근접한 용액-상 (solution-phase) 분자들을 갖는, 전계 효과 트랜지스터 (field effect transistor; FET) 와 같은 트랜지스터의 형태를 취할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 단일 프로브 분자를 포함하는 센서 복합체는 이하에서 더 상세하게 설명된 바와 같이 단일 타겟을 결속하거나 단일 타겟과 상호작용하도록 구성될 수도 있다. 이러한 트랜지스터 실시형태는 2 또는 3 단자 트랜지스터, 또는 멀티-게이트 디바이스들의 경우와 같은 잠재적으로 더 많은 단자들을 포함할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b 는 다양한 실시형태들에 따라, 센서 디바이스 (200) 의 도면들을 예시한다. 센서 복합체들은 센서 디바이스 (200) 의 예시된 도면들에서 도시되어 있지 않다. 센서 디바이스 (200) 는 복수의 센서들 (201) 을 포함하고, 각각의 센서는 제 1 전극 (202) 및 제 2 전극 (203) 을 포함한다. 각각의 센서는 센서 갭 (239) 을 더 포함할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 각각의 센서는 제 1 전극에 부착된 제 1 컨택 (206), 및 제 2 전극에 부착된 제 2 전극 (207) 을 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 전극들은 반도체 기판 표면 상에서 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 디바이스 (200) 는 실리콘 디옥사이드 (silicon dioxide) 층 (261) 위에 놓이는 실리콘 나이트라이드 (silicon nitride) 층 (260) 을 포함할 수 있다. 센서 디바이스 (200) 는 전극들이 그 상에서 배치되는 반도체 기판 층 (들) 아래에 놓이는 매립된 게이트 (204) 를 더 포함할 수 있다. 위에서 설명된 다양한 컴포넌트들은 실리콘 칩 (263) 과 같은 지지체 상에서 제조될 수 있다. 도 2a 에서 개략적으로 예시된 바와 같이, 제 1 전극 (202), 제 2 전극 (203), 및 게이트 (204) 의 각각은, 예시도에서 도시된 바와 같이, 외부 계측기일 수도 있지만, 대안적으로, 집적 회로부 (세부사항들은 도시되지 않음) 일 수 있는 신호 프로세싱 시스템 (221) 에 접속될 수도 있다.
도 3 을 지금부터 참조하면, 센서 (301) 및 센서 복합체 (305) 의 부분의 측면도가 더 상세하게 예시되어 있다. 센서 (301) 는 제 1 전극 (302) 및 제 2 전극 (303) 을 포함한다. 제 1 전극 (302) 및 제 2 전극 (303) 은 기판 (320) 상에서 배치될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 (301) 는 각각 제 1 전극 (302) 및 제 2 전극 (303) 에 동작적으로 결합된 제 1 컨택 (306) 및 제 2 컨택 (307) 을 더 포함할 수 있다. 그러나, 컨택들은 엄격하게 요구되지는 않고, 본 개시물에 따른 센서는 제 1 및 제 2 컨택을 포함할 필요가 없다. 제 1 전극 (302) 및 제 2 전극 (303) 의 단부들은 전극 갭 (330) 을 정의한다. 마찬가지로, 센서 (301) 와 같은, 컨택들을 포함하는 센서에 대하여, 제 1 컨택 (306) 과 제 2 컨택 (307) 사이의 거리는 컨택 갭 (331) 을 정의한다. 임의의 소정의 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 대한 컨택 갭의 실제적인 치수는 참조를 위하여 이용된 컨택의 구성 및 컨택의 포인트에 따라 변동될 수도 있다. 예를 들어, 도 3 에서 예시된 반구형 (hemispherical) 제 1 컨택 (306) 및 제 2 컨택 (307) 에 대하여, 컨택 갭 (331) 의 치수는 컨택의 가장 근접한 포인트들 사이에서, 또는 중심으로부터 중심까지 측정될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극 갭 및 컨택 갭 중의 하나, 또는 집합적으로 또는 전극들 및/또는 컨택들의 다양한 조합들에 의해 정의된 갭은 센서 갭으로서 지칭될 수도 있다.
도 3 을 계속해서 참조하면, 센서 (301) 는 센서 복합체 (305) 를 더 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 센서 복합체 (305) 는 브릿지 분자 (333) 및 프로브 (336) 를 포함할 수 있다. 프로브 (336) 는 스트렙타비딘-바이오틴 (streptavidin-biotin) 복합체로서 여기에서 도시되는 링커 (linker) (337) 를 통해 브릿지 분자 (333) 에 결합될 수 있고, 바이오틴은 DNA 브릿지 (333) 의 뉴클레오티드 내로 공유결합으로 통합될 수 있고, 스트렙타비딘은 폴리메라아제 (336) 에 화학적으로 공유결합으로 교차-링크될 수 있다. 센서 복합체 (305) 의 다양한 컴포넌트들의 각각은 이하에서 더 상세하게 설명된다.
다양한 실시형태들에서, 브릿지 분자 (333) 는 화학적으로 합성된 브릿지 분자 또는 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함할 수 있다. 화학적으로 합성된 브릿지 분자 또는 바이오폴리머 브릿지 분자는 구조적으로 그리고 기능적으로의 양자로 센서 갭에 걸쳐 이어지도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 화학적으로 합성된 분자 또는 바이오폴리머 분자는, 알려진 또는 예측가능한 구조적 파라미터들을 갖는 브릿지 분자의 구성, 컨택 포인트들로의 자기-조립 및 브릿지 분자로의 프로브 분자의 자기-조립을 가능하게 하는 특징부들의 통합 뿐만 아니라, 전극들의 전기적 접속을 위한 적당한 전기화학적 성질들을 제공하는 원자적으로 정밀한 분자 서브유닛들 (예컨대, 폴리머 브릿지 분자로의 통합을 위한 모노머 유닛들) 의 선택 및 이용을 통해 구성될 수도 있다.
화학적으로 합성된 브릿지 분자는 합성 유기 화학의 분야의 당업자에 의해 조립될 수 있는 분자이다. 예를 들어, 화학적으로 합성된 분자는 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리아닐린 (polyaniline), 또는 폴리티오펜 (polythiophene) 백본을 포함할 수 있다. 도 21 을 간략하게 참조하면, 폴리티오펜-기반 (polythiophene-based) 화학적으로 합성된 브릿지 분자 (2100) 의 일반적인 구조의 예가 예시되어 있다. 화학적으로 합성된 브릿지 분자 (2100) 는, 브릿지 분자 (2100) 에서의 특정 로케이션에서 구성될 수도 있는 프로브 지지 모이어티 (probe supportmoiety)(2102) 의 어느 한 측 상의 n 1 및 n 2 티오펜 고리들인, 브릿지 분자의 백본을 형성하는 티오펜 고리들 (2101) 의 사슬을 포함할 수 있다. 각각의 티오펜 고리 (2101) 는 폭이 대략 0.3 nm 이므로, 약 10 내지 약 100 개의 고리들을 포함하는 화학적으로 합성된 브릿지 분자는 약 3 nm 내지 약 30 nm 갭에 걸쳐 이어지도록 구성될 수 있다. 화학적으로 합성된 브릿지 분자의 종점 (terminus) 들 (예컨대, A1 및 A2) 은 티올 (thiol) 또는 아민 그룹들, 또는 전극 또는 컨택 재료들에 결속하도록 구성된 다른 그룹들을 포함할 수 있다. 화학적으로 합성된 브릿지 분자는 또한, 프로브 분자의 부착을 제공하기에 적당한 링커 (예컨대, L) 로 구성될 수 있다. 당해 분야의 당업자에게 지금 알려진, 또는 당해 분야의 당업자에 의해 이후에 고안될 수도 있는 임의의 적당한 백본 모이어티로 이루어진 임의의 다른 화학적으로 합성된 브릿지 분자는 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따라 이용될 수도 있다.
본원에서 이용된 바와 같이, 용어 "바이오폴리머" 는 생물 (living organism) 에 의해 생성될 수 있는 적어도 하나의 모노머 유닛을 포함하는 임의의 분자를 포함할 수 있지만, 바이오폴리머 또는 폴리머 자체를 포함하는 실제적인 모노머 유닛은 유기체 (organism) 에 의해 생성될 필요가 없고 체외에서 합성될 수 있다. 바이오폴리머들의 예들은 DNA, RNA, 및 단백질들과 같은 이것들의 잘 알려진 형태들을 포함하는, 폴리뉴클레오티드 (polynucleotide) 들, 폴리펩티드 (polypeptide) 들, 및 폴리사카리드 (polysaccharide) 들을 포함한다. 바이오폴리머를 포함하는 브릿지 분자들은 콜라겐 단백질 (collagen protein) 들에서 발생하는 바와 같은 간단한 "코일드-코일 (coiled-coil)" 구성, 또는 면역글로빈 (immunoglobin) 분자들 (예컨대, IgG) 에서와 같은, 무겁고 가벼운 사슬 폴리머 단백질들의 더 복잡한 접힘 (folding) 에서의 멀티-사슬 (multi-chain) 폴리머 단백질들을 포함할 수 있다. 바이오폴리머들을 포함하는 이러한 복합체들은 또한, 수소 결합 (hydrogen bonding) 에 의해 나선형 이중 가닥 (helical double strand) 으로 결속된 2 개의 DNA 단일 가닥 분자들인, DNA 이중 나선과 같은 공통 핵산 듀플렉스 나선 (common nucleicacid duplexhelix)들, PNA-PNA 듀플렉스 (duplex) 들 뿐만 아니라, DNA-RNA, DNA-PNA, 및 DNA-LNA 하이브리드 듀플렉스 (hybrid duplex)들을포함한다. 바이오폴리머 분자는 자연적으로 발생하거나 바이오폴리머로서 분류되어야 할 유기체에 의해 생성될 필요가 없다. 그 대신에, 본 개시물의 목적들을 위하여, 용어 "바이오폴리머" 는 효소적으로 (enzymatically) 뿐만 아니라 비-효소적으로 (non-enzymatically) 합성되는 분자들을 포함할 수 있고, 자연적으로-발생하는 모노머 유닛들의 합성 유사체들을 포함하는 분자들을 유사하게 포함할 수 있다. 예를 들어, 바이오폴리머들은 펩티드 핵산 (peptide nucleicacid;PNA) 들 및 잠금형 핵산 (locked nucleicacid;LNA) 들, 개량된 안정성 성질들을 가지는 DNA 및 RNA 의 합성 유사체들을 포함할 수 있다. 게다가, 바이오폴리머는 분자에 추가될 수도 있는 다양한 변형들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 바이오폴리머 분자들의 이용은 센서 기능을 위한 적당한 크기 및 화학을 가지는 정밀하게 제어된 구조체들의 합성을 포함하는 다양한 이익들을 제공할 수 있고, 그것들은 센서를 위한 타겟 분자들과 자연적으로 양립가능할 수도 있고 (예컨대, 동일한 액체 완충재 배지 (liquid buffermedium)와 양립가능함), 바이오기술 산업은 이러한 분자들을 설계하고, 제작하고, 합성하기 위하여, 그리고 그것들을 경제적으로 그리고 높은 품질 제어로 제조하기 위하여 광범위한 능력들을 개발하였다.
브릿지 분자는 센서 갭에 걸쳐 이어지고, 브릿지 분자와 전극 및/또는 컨택 사이의 전자 통신을 제공하기 위하여 적당한 방식으로 센서 갭의 어느 한 면 상의 전극 및/또는 컨택에 결합되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 브릿지 분자는 이중-가닥형 (double-stranded) DNA 나선 또는 α-나선형 폴리펩티드와 같은 선형 바이오폴리머를 포함할 수 있다. 도 3 에서 예시된 바와 같이, 브릿지 분자 (333) 는 제 1 컨택 (306) 에 결합된 제 1 단부 (334) 및 제 2 컨택 (307) 에 결합된 제 2 단부 (335) 를 갖는 선형 바이오폴리머 이중-가닥형 DNA 브릿지 분자를 포함한다.
다양한 실시형태들에서, 강성의 브릿지 구조체는 센서 복합체의 조립 동안 및 조립 후에 양호하게-정의된 구성을 취한다는 측면에서 장점들을 제공할 수도 있다. 이론에 의해 구속되도록 희망하지 않으면서, 선형 바이오폴리머는 그 굴곡 강성 (bending rigidity) 에 의해 설명될 수도 있는 반-플렉시블 (semi-flexible) 폴리머를 포함할 수도 있다. 짧은 길이의 스케일로, 선형 바이오폴리머는 폴리머를 굴곡시키기 위하여 강한 힘을 요구하는 강성의 폴리머로서 거동할 수도 있는 반면, 더 긴 스케일로, 선형 바이오폴리머는 더 용이하게 굴곡되거나 만곡될 수도 있다. 선형 바이오폴리머가 환경적 조건들의 어떤 세트에서 강성의 분자로서 그 내에서 필수적으로 거동하는 특징적인 굴곡 길이 척도는 지속 길이로서 지칭된다. 지속 길이는 굴곡력 (bending force) 이 폴리머 상에서 가해지는 환경적 조건들에 종속될 수 있고, 주변 환경의 온도 및 이온 조건들과 같은 변수들은 지속 길이에 영향을 줄 수 있다. 이중-가닥형 DNA 와 같은 선형 바이오폴리머의 지속 길이는 이론적 모델링에 기초하여 추정될 수도 있거나, 그것은 다양한 실시형태들에 따른 디바이스가 이용될 수도 있는 미리 결정된 실험적 조건에 대응하는 환경적 조건들의 세트에 대하여 경험적으로 측정될 수도 있다. 예를 들어, 이중-가닥형 DNA 의 지속 길이는 약 30 nm 내지 약 80 nm 로 계산되었고, α-나선형 펩티드의 지속 길이는 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따른 센서가 이용될 수도 있는 조건들을 근사화할 수도 있는 다양한 조건들에서 약 80 nm 내지 약 100 nm 로 계산되었다. 이에 따라, 다양한 실시형태들에서, 위에서 설명된 개개의 지속 길이 파라미터들보다 더 작은, 그 장축 (major axis) 을 따라 측정된 바와 같은 단부-대-단부 (end-to-end) 길이를 가지는 이중-가닥형 DNA 분자 또는 α-나선형 펩티드는 필수적으로 강성의 폴리머로서 거동할 수도 있음으로써, 디바이스 조립 및 성능에 대한 어떤 장점들 또는 이익들을 제공할 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, DNA 또는 아미노산들로 이루어진 선형 바이오폴리머들의 이용은 바이오폴리머의 모노머 조성 (즉, 주 구조) 에 기초한 미리 결정된 길이를 가지는 나노-스케일 센서 컴포넌트들의 간단한 구성을 허용한다. 이론에 의해 구속되도록 희망하지 않으면서, 지속 길이보다 더 작은 단부-대-단부 길이를 갖는 선형 바이오폴리머의 이용은 다양한 실시형태들에 따른 바이오분자 감지 디바이스의 구성 동안에 자기-조립 단계의 효율을 개량시킬 수도 있다. 이러한 선형 바이오폴리머들의 이용은 그 미세기계적 성질들이 굴곡되거나 접힐 수도 있는 더 긴 선형 바이오폴리머들에 대한 것보다 더 예측가능한 파라미터들 내에서 바이오폴리머 브릿지 분자의 사양들을 유지하기 위한 능력을 제공함으로써, 예를 들어, 브릿지 분자 합성, 취급, 자기-조립, 또는 센서 동작 동안에 바람직하지 않은 확률론적 효과들의 영향을 감소시킨다. 또한, 선형 바이오폴리머들의 이용은 센서 갭까지의 브릿지 분자 길이의 정밀한 사양 (즉, 전극 갭 및/또는 컨택 갭 치수 및 아키텍처) 를 허용하여, 이론적인 구조적 모델들 및 디바이스 개선들의 성능을 용이하게 테스트하고 증분식의 양호하게-제어된, 그리고 경험적으로-테스트가능한 변형들을 만들기 위한 추가의 능력을 제공한다. 다양한 실시형태들에서, 선형 바이오폴리머 브릿지 분자는 센서 디바이스에서 이용된 스케일 (예컨대, 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이의 단부-대-단부 길이) 에서의 선형 바이오폴리머 브릿지 분자의 필수적으로 강성인 본질로 인한, 제 1 컨택 및 제 2 컨택 중의 하나에 대한, 제 1 에서의 제 1 자기-조립 앵커 및 제 2 단부 제 2 자기-조립 앵커 양자의 오결합 (miscoupling) 의 감소된 레이트를 제공하도록 구성될 수도 있다. 유사하게, 바이오폴리머 브릿지 분자는 단일-단부 결합의 감소된 레이트를 제공하도록 구성될 수도 있다. 이것은 실질적으로 강성의 브릿지 분자가 일단 제 1 컨택에서 결합되면, 컨택들의 간격으로 인해, 희망하는 제 2 컨택 포인트의 근처에서 더 많은 시간을 소비하기 위하여 제 2 단부를 한정함으로써, 희망하는 제 2 결합 반응의 레이트를 증가시킬 때에 발생할 수도 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 바이오폴리머 브릿지 분자는 이중-가닥형 DNA 분자를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 이중-가닥형 DNA 는 티올-변형된 뉴클레오티드 또는 염기를 포함하는 티올-변형된 올리고를 포함할 수 있다. 티올-변형된 뉴클레오티드는 금 나노비드 (gold nanobead) 또는 유사한 표면 컨택에 구속하도록 구성된 자기-조립 앵커를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 자기-조립 앵커는 올리고뉴클레오티드의 5' 종점에서 또는 그 근처에서 위치될 수 있는 5'-티올 변형된 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 이중-가닥형 DNA 분자는 올리고뉴클레오티드들의 상보적인 쌍을 포함할 수 있고, 각각의 올리고뉴클레오티드가 5'-티올 변형된 뉴클레오티드를 포함할 수 있어서, 조립된 이중-가닥형 DNA 는 이중-가닥형 DNA 분자의 양자의 종점들에서 위치된 자기-조립 앵커를 포함한다. 예를 들어, 다양한 실시형태들에서, 이중-가닥형 DNA 분자는 다음의 시퀀스들을 갖는 올리고뉴클레오티드들을 포함할 수 있고:
5'-/5ThioMC6-D/TGC GTA CGT ATG TCA TGA ATG GCG CAG ACT GAT GTC CTA TGA CGT CGC TAC TGC AGT ACT-3' (SEQ ID NO: 1), 및
5'-/5ThioMC6-D/AGT ACT GCA GTA GCG ACG TCA TAG GAC A/iBiodT/C AGT CTG CGC CAT TCA TGA CAT ACG TAC GCA-3' (SEQ ID NO: 2),
여기서, "/5ThioMC6-D/" 은 5'-티올 변형자 (modifier) 를 나타내고, "/iBiodT/" 는 내부 바이오틴-변형된 데옥시티미딘 뉴클레오티드 (deoxythymidine nucleotide)(IntegratedDNA Technologies, Inc., Coralville, IA) 를 나타낸다. 서로에 대해 어닐링 (anneal) 될 때, 이 올리고들은 분자의 각각의 단부에서 위치된 5'-티올 변형된 뉴클레오티드를 갖는 이중-가닥형 DNA 분자를 제 1 및 제 2 자기-조립 앵커들로서 제공한다.
이중-가닥형 DNA 분자 브릿지는 또한, 프로브 분자를 상보적인 아비딘-타입 (avidin-type) 링커 컴포넌트를 갖는 브릿지에 링크하는 것을 가능하게 하기 위하여 바이오틴 링커 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 그리고 위에서 설명된 역방향 올리고뉴클레오티드 시퀀스에서 예시된 바와 같이, 바이오틴-변형된 올리고뉴클레오티드는 이중-가닥형 DNA 분자 브릿지의 올리고들 중의 하나로 통합될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 바이오틴-변형된 올리고는 변형된 티미딘 잔기 (바이오틴-dT) 를 통한 것과 같은 내부 변형이다. C6 스페이서를 통한 티미딘으로의 부착, 트리에틸렌글리콜 (triethyleneglycol) 스페이서를 통한 부착, 광절단가능한 스페이서 아암 (photocleavable spacer arm) 을 통한 부착, 이중 바이오틴 변형들, 데스티오바이오틴 (desthiobiotin) 변형들, 및 바이오틴 아지드 (biotin azide) 변형들을 포함하는 다양한 바이오틴 변형 구성들이 이용될 수도 있다. 당해 분야의 당업자에게 지금 알려져 있거나 이후에 고안될 수도 있고, 프로브 분자로의 링크를 가능하게 하기 위하여 올리고뉴클레오티드에 대해 행해질 수도 있는 다른 변형들은 본 개시물의 범위 내에 있다. 유사하게, 디곡시게닌 (digoxigenin) 과 같은 단백질 결속 파트너를 갖는 다른 공통적인 소분자 (small molecule) 들은 브릿지 분자에서의 정밀하게 원자적으로 특정된 포인트들에서의 프로브 분자들로의 접합 (conjugation) 의 이러한 목적들을 위한 바이오틴의 역할과 유사한 역할을 행할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 펩티드 바이오폴리머 브릿지 분자는 전극 또는 컨택 결속 특성들, 구조적 특성들, 전기적 성능 특성들 등을 포함하는 다양한 바람직한 브릿지 분자 구조 및 성능 특성들을 제공하기 위하여 적당한 다양한 구성들 및/또는 특징부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펩티드 바이오폴리머 브릿지는 금, 팔라듐, 또는 백금과 같은, 강한 티올 결속에 관여하는 특정 금속 컨택들로의 티올-금속 결속을 통해 자기-조립 앵커로서 역할을 하기 위하여 아미노 종점 및 카르복실 (carboxyl) 종점 중의 하나 또는 양자에서 L-시스테인 (L-cysteine) 잔기를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 바이오폴리머 브릿지 분자는 자기-조립 및 회로로의 전기-기계적 접속의 목적들을 위하여 금 컨택들을 선택적으로 그리고 강하게 결속하기 위한 알려진 용량을 갖는 펩티드를 포함할 수 있다. 이러한 특정 펩티드들은 다음의 아미노산 시퀀스들을 갖는 것들을 포함한다: MHGKTQATSGTIQS (SEQ ID NO: 3), VSGSSPDS (SEQ ID NO: 4), 및 LKAHLPPSRLPS (SEQ ID NO: 5). 이러한 성질들에 대하여 선택된 다른 펩티드들은 다른 특정 금속 또는 재료 컨택들을 유사하게 결속시킬 수 있다. 예를 들어, VPSSGPQDTRTT (SEQ ID NO: 6) 는 알려진 알루미늄 결속 펩티드이고, MSPHPHPRHHHT (SEQ ID NO: 7) 는 알려진 실리콘 디옥사이드 결속 펩티드이다. 다양한 다른 실시형태들에서, 바이오폴리머 브릿지 분자는 선형, 강성, 전도성 브릿지를 제공하는 안정적인 알파-나선 입체구조 (conformation) 들의 형성을 촉진하기 위하여 알려진 다음의 아미노산 시퀀스 모티프 (motif) 들 중의 하나로부터 선택된 아미노산 모티프 또는 모티프들의 반복들을 포함하는 펩티드 시퀀스를 포함할 수 있다: EAAAR (SEQ ID NO: 8), EAAAK (SEQ ID NO: 9), EEEERRRR (SEQ ID NO: 10), 및 EEEEKKKK (SEQ ID NO: 11). 이러한 펩티드 바이오폴리머 브릿지 분자는 또한, 프로브 분자 복합체들로의 아비딘-기반 (avidin-based) 접합을 위한 정밀하게 원자적으로 정의된 로케이션에서 접합 포인트를 제공하기 위하여 공유결합으로 부착된 바이오틴을 갖는 라이신 (lysine) 잔기로 구성되는 변형된 아미노산을 포함할 수 있다. 변형된 라이신은 그렇지 않을 경우에 알파-나선의 성질들을 유지하거나 최소로 변경하기 위하여, 이러한 펩티드 시퀀스 모티프에서 라이신 또는 아르기닌 (arginine) 잔기를 대체할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 바이오폴리머 브릿지 분자는 다른 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 그리고 도 4 에서 예시된 바와 같이, 바이오폴리머 브릿지 분자 (433) 는, 신축되거나, 접히거나, 어떤 정도의 보조 구조를 포함하는 선형 바이오분자를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 바이오폴리머 브릿지 분자는 구상 단백질 (globular protein) 들, 항체 (antibody) 들, 및 멀티-서브유닛 단백질 복합체들을 포함하는 3차 및/또는 4차 구조를 가지는 분자들을 더 포함할 수 있다. 바이오폴리머 브릿지 분자 (533) 가 면역글로빈 G 단백질 (IgG) 을 포함하는 예가 도 5 에서 예시되어 있다. 예시된 실시형태에서, 전기적 컨택들 (506, 507) 은 금 나노-입자들이고, IgG 는 이러한 입자들을 결속하기 위하여 특정 친화도 (affinity) 로 확립되었다.
센서 (301) 와 유사하게, 도 4 및 도 5 에서 예시된 구성들은 각각 링커들 (각각 437 및 537) 을 통해 바이오폴리머 브릿지 분자들에 결합된 프로브 (각각 436 및 536) 를 포함한다. 예시된 실시형태들은 상이한 구조적 구성들에서의 상이한 금속성 또는 비-금속성 전도 또는 반전도 컨택들을 포함하는, 상이한 재료들 및 구성들을 포함하는 전극들 또는 컨택들에 결합될 수도 있는 가능한 바이오폴리머 브릿지 분자 구성들의 범위를 예증하도록 의도된 것이다. 다양한 실시형태들에서, 전극들 또는 컨택들은 InnovaCoat GOLD 나노입자들 (Innova Biosciences) 과 같은 제품들을 이용하여 브릿지 조립 및/또는 부착을 가능하게 하기 위하여 추가로 코팅 (coat) 될 수도 있거나, 처리 (treat) 될 수도 있거나, 유도체화 (derivatize) 될 수도 있다.
다양한 실시형태들에 따른 프로브는 임의의 적당한 분자 또는 멀티컴포넌트 (multicomponent) 분자 복합체를 포함할 수 있다. 프로브는 센서에 의해 검출되어야 할 분자 또는 모니터링되어야 할 생화학적 반응에 기초하여 선택될 수도 있다. 프로브들의 다양한 예들은 펩티드들, 단백질들, 효소들, 핵산들, 리보자임 (ribozyme) 들, 촉매 DNA 들 등을 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 효소는 라이소자임 (lysozyme), 키나아제 (kinase), 또는 폴리메라아제를 포함할 수 있다. 기판 또는 타겟 분자의 결속 또는 프로세싱에 응답하여 물리적, 화학적, 또는 전자적 구성에서의 특정 변화를 나타내는 임의의 분자 또는 복합체는 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따라 프로브로서 이용될 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 프로브는 개별적인 DNA 또는 RNA 타겟 분자들과 상호작용하기 위하여 적당한 폴리메라아제 또는 역전사효소 (reverse transcriptase) 와 같은 효소를 포함할 수 있다. 성장하는 올리고뉴클레오티드 가닥으로의 뉴클레오티드 염기들의 템플릿-종속적 통합을 촉매화하는 효소들은 템플릿 가닥 핵산 염기들을 순차적으로 조우하는 것, 및/또는 템플릿-특정된 자연적 또는 유사체 염기들을 통합하는 것 (즉, 통합 이벤트) 에 응답하여 입체구조적 변화들을 거친다. 이러한 입체구조적 변화들은 프로브가 결합되는 브릿지 분자를 통한 전기적 전류를 조절할 수 있음으로써, 템플릿 분자에 종속적인 방식으로 시퀀스-특정 신호 패턴을 제공할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 신호 패턴은 신호 프로세싱 시스템에 의해 검출될 수도 있고 시퀀스 데이터 출력으로 변환될 수도 있다. 또한, 타겟 핵산 시퀀스에서의 변형된 뉴클레오티드의 존재는 고유한 입체구조적 변화들과, 센서 디바이스 및 신호 프로세싱 시스템이 염기-대-염기 (base-by-base) 에 기초하여, 예를 들어, 타겟 시퀀스에서의 염기들의 메틸화 (methylation) 를 직접적으로 결정하는 것을 가능하게 할 수 있는 신호 패턴에서의 대응하는 신호 특징부들을 생성할 수도 있다. 이러한 라벨 없는 (label-free) 직접적인 시퀀싱 방법은 DNA 의 모든 4 개의 염기들에 대응하는 자연적 및/또는 유사체 염기들의 혼합물을 포함하는 뉴클레오티드 염기 혼합체를 이용하여 시퀀싱 반응에서의 뉴클레오티드-특정 통합 이벤트의 구별을 허용할 수도 있지만, 직렬 및/또는 순환적 방식으로 개별적인 자연적 또는 유사체 염기들을 순차적으로 제공하는 것을 포함하는 시퀀싱 프로세스가 또한 이용될 수도 있다. 프로브 분자로서의 역전사효소의 이용은 중간 cDNA 변환 단계에 대한 필요성 없이 RNA 분자들의 직접적인 시퀀싱을 유사하게 가능하게 할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 그리고 위에서 간략하게 설명된 바와 같이, 프로브는 자기-조립 링커를 통해 브릿지 분자에 부착될 수 있다. 자기-조립 링커는 제 1 바이오분자를 제 2 바이오분자에 부착하기 위하여 적당한 다수의 구조체들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 자기-조립 링커는 제 1 링커 컴포넌트, 및 제 1 링커 컴포넌트에 대해 상보적인 제 2 링커 컴포넌트를 포함할 수 있다. 제 1 링커 컴포넌트 및 제 2 링커 컴포넌트는 제 2 링커 컴포넌트에 대한 제 1 링커 컴포넌트의 친화도에 기초하여 조립된 링커를 형성하기 위하여, 자기-조립에 의해 합체될 수도 있다. 제 1 링커 컴포넌트는 예를 들어, 브릿지 분자와 연관될 수 있고, 제 2 링커 컴포넌트는 프로브와 연관될 수 있다. 브릿지 분자와 연관된 링커 컴포넌트는 브릿지 분자에서의 특정 부위로 제작될 수 있어서, 브릿지로의 프로브의 자기-조립은 브릿지 분자 상의 미리 결정된 로케이션에서의 브릿지 분자로의 프로브의 결합을 생성한다. 프로브와의 연관성을 위하여 선택된 링커 컴포넌트는 링커 컴포넌트의 크기 및 그것이 프로브에 접합되는 위치의 양자에 대하여, 프로브와 타겟 사이의 간섭을 최소화하도록 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 상보적인 제 1 및 제 2 링커 컴포넌트들을 합체하는 것은 브릿지 분자로의 프로브의 기능적인 부착을 제공할 수 있다. 자기-조립 링커는 컴포넌트들이 서로와의 강한 비-공유 결합 (non-covalent bond) 을 형성하는, 아비딘 (또는 다른 아비딘-유사) 단백질 제 1 링커 컴포넌트 및 바이오틴 소분자 제 2 링커 컴포넌트에 의한 바이오틴-아비딘 결합 메커니즘을 포함할 수 있다. 다른 아비딘-유사 단백질들은 스트렙타비딘, 리즈아비딘 (rhizavidin), 브라다비딘 (bradavidin), 뉴트라비딘 (NeutrAvidin), 아비딘 또는 스트렙타비딘의 다른 다양한 아미노-산 변형된 형태들 뿐만 아니라, 바이오틴-구속 기능성을 보유하는 이러한 아비딘들의 이가 (divalent) 또는 모노머 유도체들을 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 예를 들어, 바이오틴은 브릿지 분자에 접합될 수도 있고, 스트렙타비딘은 프로브 분자에 접합될 수도 있다. 자기-조립 링커는 또한, 바이오접합 (bioconjugation) 을 위한 잘 알려진 잘 알려진 "클릭-화학 (click-chemistry)" 메커니즘들을 포함할 수 있다. 자기-조립 링커는 또한, 예를 들어, 프로브 분자에 접합된 항체로의 브릿지 분자 결합 상에 존재하는 항원 (antigen) 과의 항원-항체 결합을 포함할 수 있다. 자기-조립 링커는 또한, 예를 들어, 스파이캐처 (SpyCatcher) 펩티드 제 1 링커 컴포넌트 및 스파이태그 (SpyTag) 펩티드 제 2 링커 컴포넌트를 포함할 수 있고, 2 개의 컴포넌트들은 비가역적인 공유 결합을 형성하기 위하여 결속한다. 당해 분야의 당업자에게 지금 알려져 있거나, 당해 분야의 당업자에 의해 이후에 고안될 수도 있는 임의의 구성에서의 임의의 다른 자기-조립 링커 시스템은 프로브를 브릿지 분자에 결합하기 위하여 이용될 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 센서는 브릿지 분자와는 별개인 프로브 분자를 포함할 필요가 없다. 그 대신에, 브릿지 분자 자체는 타겟 분자에 의해 작용되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 브릿지는 키나아제 결속 부위와 같은 단백질 결속 부위를 포함할 수 있고, 브릿지로의 타겟 단백질의 결속 및/또는 타겟 단백질에 의한 브릿지의 변형에 기초하여 샘플에서의 대응하는 단백질의 존재 및/또는 활성을 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b 를 지금부터 참조하면, 센서 봉입부 (sensor enclosure) 를 갖는, 그리고 갖지 않는 부분적으로-제조된 센서 디바이스 (600) 의 사시도들이 예시되어 있다. 센서 디바이스 (600) 는 매립된 게이트 (640) 를 포함하는 3 단자 센서 디바이스이다. 도 6a 에서 예시된 디바이스 (600) 는 전극 갭들 (630) 에 의해 분리된 제 1 전극들 (602) 및 제 2 전극들 (603) 과 함께, 기판 (641) 및 옥사이드 (642) 아래에 놓이는 게이트 (640) 와 같은, CMOS 제조 기법들을 이용하여 생산될 수도 있는 센서 디바이스의 다양한 특징부들을 포함하고, 각각의 전극은 부착된 컨택 (622/623) 을 포함한다. 브릿지 분자 및 프로브를 포함하는, 위에서 설명된 다양한 센서 복합체 컴포넌트들의 부착은 다운스트림 자기-조립 단계들에서 수행될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 그리고 도 6b 에서 예시된 바와 같이, 센서 디바이스 (600) 는 센서를 브릿지 및/또는 프로브 분자들을 포함하는 용액과 컨택함으로써 센서들의 조립을 완료하기 이전에, 센서 갭들 (630) 주위에서 흐름 셀 (flow cell) 을 봉입 (enclose) 하거나 형성하도록 구성된 봉입부 (enclosure) (643) 로 먼저 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 봉입부 (643) 는 또한, 시퀀싱 반응들과 같은 어세이들을 수행하기 위하여 이용될 수도 있다. 봉입부 (643) 는 별도로 형성될 수 있고, 디바이스 (600) 를 포함하는 구조체에 부착될 수 있다.
바이오분자 검출 및 핵산 염기 구별
다양한 실시형태들에서, 디바이스 (100) (도 1) 와 같은 단일 분자 감지 디바이스의 동역학 (dynamics) 및 카이네틱스 (kinetics) 를 검출하기 위한 방법이 제공된다. 브릿지 분자를 포함하는 센서 (101) 의 전기적 전도성에서의 변화들을 측정하기 위한 임의의 방법은 본원에서 설명된 센서 디바이스를 모니터링하기 위하여 이용될 수 있다. 다양한 실시형태들에서는, 약 10 V 미만의 전압이 바이오분자 브릿지 분자를 포함하는 센서에 인가될 수 있고, 이하에서 더 상세하게 설명된 다양한 실시형태들에서는, 약 0.5 V 의 전압이 인가된다. 센서를 통해 흐르는 전류는 집적 회로 (120) 를 이용하여 시간의 함수로서 측정될 수 있다. 센서 복합체 (105) 에서의 프로브에 의한 타겟 결속 및/또는 프로세싱 이벤트들 (즉, 효소 프로브의 경우에 효소 활성) 은 센서 (101) 의 전도성에 대한 변화들을 생성할 수 있어서, 신호 특징부들 (123) 을 포함하는 시간 t 에 대한 신호 패턴 (122) 을 생성하기 위하여 측정된 전류를 조절할 수 있다. 이러한 이벤트들, 및 구조적, 화학적, 및 전자적 변화들 (즉, 효소, 기판들, 및 주변 용액에서의 전하 분포들) 을 포함하는 연관된 입체구조적 변화들은 타겟 결속 및 프로세싱의 카이네틱 특징부들을 포함할 수 있고, 다양한 이벤트들은 당해 분야에서 알려져 있는 신호 프로세싱 기법들을 이용하여 측정될 수 있거나, 레코딩될 수 있거나, 구별될 수 있거나, 분석될 수 있거나, 또는 저장될 수 있는 신호 특징부들 (123) 을 포함하는 전류 변동들을 생성할 수 있다. 신호 특징부들은 삼각형, 정현파이거나, 임의의 수의 푸리에 (Fourier) 컴포넌트들을 가지는 형상들을 갖는 웨이블렛 (wavelet) 들을 포함하는 가능한 형태들의 범위 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서에서 프로브로서 이용된 폴리메라아제는 템플릿 염기 (즉, 타겟 분자 특징부) 와의 각각의 개별 상호작용 및/또는 템플릿-종속적 뉴클레오티드 통합을 위한 폴리메라아제 카이네틱 시그니처를 제공할 수 있고 (즉, 폴리메라아제 카이네틱 시그니처는 템플릿 염기-종속적임), 핵산 템플릿 타겟은 타겟 분자에서의 개별 위치들에서의 타겟 분자 특징부들의 시퀀스 (즉, 제 1, 제 2, 및 n 번째 타겟 분자 위치들에서의 제 1, 제2, 및 n 번째 타겟 분자 특징부들) 를 포함할 수 있고, 각각의 타겟 분자 특징부는 본 개시물에 따른 센서에 의한 검출 동안에 대응하는 신호 특징부를 생성할 수 있다. n 개의 타겟 분자 특징부들은 이 n 개의 타겟 분자 특징부들에서 상보적인 뉴클레오티드들을 순차적으로 통합하기 위하여 폴리메라아제 효소에 의해 프로세싱되는 단일 가닥형 DNA 템플릿 분자 (즉, 타겟) 의 n 개의 연속적인 염기들에 대응할 수 있다. 일련의 신호 특징부들을 포함하는 신호 패턴의 진폭들, 기간들, 및 형상들은 신호 패턴을 신호 통합 맵과 비교하여 타겟의 무결성을 결정하기 위하여 신호 프로세싱 시스템 (121) 을 이용하여 분석될 수 있는 타겟-특정 센서 응답을 인코딩할 수 있다. 신호 검출 및 분석의 시간 분해능 (time resolution) 을 증가시키는 것은 프로브-타겟 상호작용의 카이네틱 가변성, 전이들, 및 중간 상태들을 추가로 분해하기 위한 능력을 제공할 수도 있다.
뉴클레오티드 통합의 충실도는 정확한 핵산 시퀀싱에 대해 탁월하므로, 다양한 실시형태들에서, 시퀀싱하는 방법은, 템플릿-기반 뉴클레오티드 통합의 입체구조적 변화들을 증가시킴으로써, 더 명확한 신호들을 생성하고, 및/또는 그렇지 않을 경우에 유사체 염기의 통합을 구별하기 위한 개량된 능력을 제공함으로써, 개량된 시퀀싱 정확도를 제공하는 유사체 염기들에 의존할 수도 있다. 템플릿-종속적 뉴클레오티드 통합의 카이네틱 또는 동적 구별을 개량시키기 위하여 이용될 수 있는 비-라벨링된 (non-labeled) 유사체 염기들은 잘 알려져 있고, 퓨린 (purine) 및 피리미딘 (pyrimidine) 염기들의 변형들, 및 뉴클레오티드의 디옥시리보오스 (deoxyribose) 또는 리보오스 (ribose) 및 포스페이트 (phosphate) 부분들을 포함할 수 있다. 특히, 이것은 추가적인 그룹들을 뉴클레오티드의 감마-포스페이트 (gamma-phosphate) 에 추가하는 것을 포함할 수 있고, 이는 통합 동안에 절단되고, 그러므로, 성장하는 가닥 및 폴리메라아제와의 그 상호작용에 영구적으로 충격을 주지 않는 크고 다양한 분자 변형들을 수락한다.
다양한 실시형태들에서, 방법은 핵산 템플릿 시퀀스에서의 비변형된 및 변형된 뉴클레오티드 염기들의 검출을 제공할 수 있다. 예를 들어, 방법은 N 6-메틸아데노신 (methyladenosine), N 4-메틸사이토신, 5-메틸사이토신, 5-하이드록시메틸사이토신 (hydroxymethylcytosine), 5-포르밀사이토신 (formylcytosine), 및 5-카르복실사이토신 (carboxylcytosine) 염기들을 포함하는 변형된 템플릿 뉴클레오티드 뿐만 아니라, 무염기 (abasic) 부위들과 같은 손상된 템플릿 시퀀스 위치들을 구별하기 위하여 적당할 수도 있다. 이론에 의해 구속되도록 희망하지 않으면서, 시퀀싱 반응 동안의 상보적인 핵산 가닥으로의 뉴클레오티드의 DNA 폴리메라아제 촉매화 통합은 템플릿 가닥에서의 뉴클레오티드의 아이덴티티 (identity) 에 종속적인 방식으로 차별적인 폴리메라아제 카이네틱스를 나타낼 수도 있다. 본 개시물에 따른 디바이스들 및 방법들을 이용하면, 핵산 템플릿에서의 뉴클레오티드 염기의 아이덴티티는 통합 이벤트에 대응하는 전자 시그니처 (electronic signature) 의 검출에 기초하여 실시간에 근접하여 결정될 수도 있다. 형광단-라벨링된 (fluorophore-labeled) 뉴클레오티드의 통합과 연관된 형광 신호 (fluorescence signal) 의 검출에 의존하는 다른 시스템들 및 방법들과 달리, 형광-기반 검출 시약들 및 신호 검출 디바이스들이 요구되지 않음으로써, 프로세스의 비용 및 복잡도를 감소시킨다.
다양한 실시형태들에서, 방법은 신호 트레이스로부터 잡음을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 잡음을 제거하는 것은 60 Hz 라인 잡음을 제거하기 위한 것과 같은 신호 프로세싱을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 신호 트레이스로부터 잡음을 제거하는 것은 신호 트레이스 해독의 에러를 감소시킬 수 있다. 신호로부터의 60 Hz 라인 잡음의 제거 전 (상부 신호 트레이스) 및 후 (하부 신호 트레이스) 에, 12-염기 핵산 템플릿을 시퀀싱함으로써 생성된 신호 트레이스의 예는 도 7 에서 예시되어 있다. 잡음 제거의 다양한 방법들은 이러한 잡음의 특성에 따라 이용될 수도 있고, 이러한 방법들은 신호 프로세싱의 분야에서 당해 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
다양한 실시형태들에서, 센서에 결속된 타겟의 시퀀스를 결정하기 위한 신호 프로세싱은 시퀀스의 정확한 결정이 아니라, 타겟의 아이덴티티의 확률적 결정을 포함할 수도 있다. 타겟 분자의 실제적인 시퀀스는 다수의 가능한 고유한 시퀀스들 중의 하나일 수도 있고, 각각의 가능한 고유한 시퀀스는 고유한 이론적인 신호를 가질 수도 있다. 타겟 분자의 시퀀스의 결정은 고유한 이론적인 신호들의 데이터베이스를 포함하는 신호 해독 맵과의 실험적으로 측정된 신호의 비교를 요구할 수도 있다. 신호 해독 맵은 알려진 타겟 시퀀스들을 이용하여 생성된 트레이닝 데이터 세트 또는 라이브러리, 잡음, 블러 (blur), 드리프트 (drift) 등과 같은 신호 아티팩트 (artifact) 를 감소시키기 위한 포지티브 및 네거티브 제어 측정들에 기초한 신호 프로세싱 뿐만 아니라, 신경 네트워크들, 클러스터링 (clustering), 곡선 맞춤, 모델 맞춤, 베이지안 추론 (Bayesian inference) 등과 같은 머신 러닝 (machine learning) 및/또는 통계적인 방법들의 적용에 기초하여 생성될 수도 있다.
센서 디바이스의 제조 및 조립
본 개시물의 다양한 실시형태들에서는, 본원에서 설명된 바와 같은 분자 바이오센서 디바이스를 생산하는 방법이 제공된다. 분자 바이오센서 디바이스를 생산하는 방법은 CMOS 제조 프로세스들 및 분자 생물학 (molecular biology) 방법들의 조합을 포함할 수 있다. CMOS 제조들 프로세스들은, 당해 분야에서 잘 알려져 있고, FET 들과 같은 디바이스들을 포함하는 집적 회로들의 상업적인 스케일 생산을 위하여 적당한 고-분해능 광학적 리소그래피 (optical lithography) 방법들을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, CMOS 제조 프로세스들은 반도체 기저부 상에서 증착된 제 1 전극 및 제 2 전극을 가지는 개별적인 센서들을 포함하는 집적 회로들을 생산하기 위하여 이용될 수 있고, 제 1 전극 및 제 2 전극은 정밀하게 정의된 센서 갭에 의해 분리될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 나노-전극, 갭, 및 컨택 설계는 CMOS 프로세스들 내에서 완전히 제조가능하도록 선택될 것이다. 특히, 특정한 간단한 기하구조들이 이 엘리먼트들에 대하여 선택될 경우, 그것들은 위상-시프팅 마스크 (phase-shifting mask) 들, 다중-패턴화, 및 주요한 파운드리 회사들 (예컨대, TSMC 또는 GlobalFoundries) 에서의 것들과 같은 특정 제조 설비들에 의해 구체화된 바와 같은 현재 및 미래의 16 nm 노드들, 14 nm 노드들, 10 nm 노드들, 7 nm 노드들, 및 5 nm 노드들을 포함하는 최고 분해능 CMOS 제조 노드들을 달성하기 위하여 이용된 다른 기법들과 조합된, 극자외선 (EUV; Extreme UV) 및 원자외선 (DUV; Deep UV) 소스들과 같은 높은 분해능의 광학적 리소그래피 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 프로세스들은 직선 라인 세그먼트 (segment) 들, 직선 라인 절단부들, 및 원형 스폿 (spot) 들과 같은 어떤 특정 패턴 특징부들을 만들기 위한 고유하게 높은 분해능을 가진다. 나노-전극, 나노-컨택, 및/또는 갭 기하구조들의 설계에서의 이 프로세스-특정 기하학적 엘리먼트들의 이용은 연관된 CMOS 프로세스에서 다양한 실시형태들에 따른 센서 디바이스의 제조를 가능하게 할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 채용된 제조 기법들은 또한, 전자-빔 리소그래피 (e-beam lithography), 나노-임프린트 리소그래피 (nano-imprint lithography), 또는 포커싱된 이온 빔 밀링 및 플라즈마 에칭과 같은 밀링 및 에칭 기법들과 같은, 비-CMOS (non-CMOS) 프로세스 방법들을 포함할 수도 있다. 분자 생물학 제조 방법들은 원자 구성에 대한 정밀한 제어에 의한 희망하는 브릿지 분자들의 합성, 및 업스트림 CMOS 또는 다른 제조 방법 프로세스에서 생성된 전자 센서 컴포넌트들 및/또는 구체적으로 설계된 자기-조립 반응 프로세스들에서의 다른 바이오분자들과의 바이오분자들의 상호작용 및 결합을 허용하기 위하여 적당한 조건들 하에서 액체 상 (liquid phase) 에서의 이러한 바이오분자들의 용액들의 전달을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 본원에서 설명된 센서 디바이스를 제조하는 방법은 집적 회로 마이크로칩을 제조하는 것, 센서 전극들 및/또는 컨택들의 제조, 브릿지 바이오분자의 합성, 브릿지 바이오분자를 전극들 및/또는 컨택들에 조립하는 것, 프로브를 브릿지 바이오분자에 결합하는 것, 흐름 셀에서 센서 디바이스를 봉입하는 것을 포함하는 단계들을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서는 2 단자 회로를 포함할 수 있거나, 센서는 게이트를 갖는 3 단자 회로를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 게이트는 매립된 게이트 구성을 가질 수도 있지만; 그러나, finFET 구조체들을 포함하는 횡방향 게이트 및 다른 게이트 구성들이 또한 이용될 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 전극, 컨택, 및/또는 게이트는 전도성 금속 재료들로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 전극, 컨택, 및/또는 게이트는 알루미늄, 티타늄, 크로뮴 (chromium), 구리, 금, 팔라듐, 백금 등을 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극, 컨택, 및/또는 게이트는 n-타입 및 p-타입 반도체 전극들을 만들기 위하여 이용될 수도 있는 도핑된 반도체 재료들을 포함하는 반도체 재료들을 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극 및 전극에 부착된 컨택은 동일한 재료를 포함할 수 있고, 다양한 다른 실시형태들에서, 컨택은 그것이 부착되는 전극과는 상이한 재료를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 전극은 임의의 적당한 구조적 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 전극은 일반적으로 직사각형 단면을 포함할 수 있지만, 다른 기하학적 및 불규칙적인 단면 프로파일들이 가능하고 본 개시물의 범위 내에 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극은 약 30 nm 미만, 또는 약 25 nm 미만, 또는 약 20 nm 미만, 또는 약 15 nm 미만, 또는 약 14 nm 미만, 또는 약 13 nm 미만, 또는 약 12 nm 미만, 또는 약 11 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만, 또는 약 9 nm 미만, 또는 약 8 nm 미만, 또는 약 7 nm 미만, 또는 약 6 nm 미만, 또는 약 5 nm 미만, 또는 약 4 nm 미만, 또는 약 3 nm 미만의 최대 단면 치수 (즉, 전극의 단면에서의 전극의 최대 치수) 를 가질 수 있다.
유사하게, 다양한 실시형태들에서, 컨택은 임의의 적당한 구조적 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 컨택은 일반적으로 반-구형 (semi-spherical) 또는 반구형 단면 프로파일을 포함할 수 있지만, 다른 기하학적 및 불규칙적인 단면 프로파일들이 가능하고 본 개시물의 범위 내에 있다. 다양한 실시형태들에서, 컨택은 약 20 nm 미만, 또는 약 15 nm 미만, 또는 약 14 nm 미만, 또는 약 13 nm 미만, 또는 약 12 nm 미만, 또는 약 11 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만, 또는 약 9 nm 미만, 또는 약 8 nm 미만, 또는 약 7 nm 미만, 또는 약 6 nm 미만, 또는 약 5 nm 미만, 또는 약 4 nm 미만, 또는 약 3 nm 미만의 최대 단면 치수 (즉, 컨택의 단면에서의 컨택의 최대 치수) 를 가질 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 제 1 전극 및 제 2 전극은 소스 및/또는 드레인으로서 대안적으로 지칭될 수도 있고, 다양한 실시형태들에서, 소스 및/또는 드레인은 전극과는 별개의 구조적 컴포넌트를 포함할 수 있다.
제조하는 방법은 기판의 표면 상에서 제 1 전극 로케이션 및 제 2 전극 로케이션을 정의하기 위하여 리소그래피 방법들을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 전극 로케이션 및 제 2 전극 로케이션은 전극 제조의 완료 시에 그것들 사이에 정밀하게 정의된 전극 갭을 생성하기 위하여 정의될 수도 있다. 유사하게, 다양한 실시형태들에서, 제조하는 방법은 제 1 컨택 위치 및 제 2 컨택 위치를 정의하기 위하여 리소그래피 방법들을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 컨택 위치 및 제 2 컨택 위치는 컨택 제조의 완료 시에 그것들 사이에 정밀하게 정의된 컨택 갭을 생성하기 위하여 정의될 수도 있다. 마찬가지로, 컨택은 정의된 구조체로 구성될 수 있다. 바이오센서를 제조하기 위하여 이용될 수도 있는 다양한 방법들은 이하에서 더 상세하게 설명된다.
지금부터 도 8 을 참조하면, 전극들을 제조하기 위한 리소그래픽 방법 (800) 이 예시되어 있다. 다양한 실시형태들에서, 제조 방법은 실리콘 옥사이드 층 (881), 레지스트 층 (882) 이 오버레이 (overlay) 된 실리콘 기판 (880) 과 같은 마이크로칩 기판과 함께 시작할 수도 있다. 레지스트 층은 폴리(메틸 메타크릴레이트) [poly(methyl methacrylate)] 와 같은 임의의 적당한 레지스트 재료를 포함할 수 있다. 접착 촉진제 (adhesion promoter) 들이 또한, 본 개시물에 따라 제조 프로세스에서 이용될 수도 있다. 예시된 실시형태에서, 전자-빔 리소그래피는 레지스트 층을 노출하고 레지스트 층에서 제 1 전극 트랙 (883) 및 제 2 전극 트랙 (884) 을 정의하기 위하여 이용된다 (단계 (810)). 리소그래피 단계에 후속하여, 레지스트는 리소그래피 단계에서 정의된 구역들에서 레지스트를 제거하기 위하여 현상된다 (단계 (820)). 다음으로, 증착 단계 (단계 (830)) 는 기판 표면 상에서 제 1 전극 (802) 및 제 2 전극 (803) 을 형성하기 위하여 수행될 수도 있다. 예를 들어, 금속 스퍼터 코팅 (metal sputter coating) 을 포함하는 임의의 적당한 재료 및 증착 방법이 이용될 수도 있다. 마찬가지로, 전극과 기판 사이의 적당한 본딩 (bonding) 을 제공하기 위한 중간 부착 층의 적용과 같은 임의의 적당한 기판 표면 처리는 증착 단계를 수행하기 이전에 수행될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 전극들은 스퍼터링 증착 방법을 이용하여 금으로부터 제조된다. 증착 단계에 후속하여, 리프트-오프 (lift-off) 단계 (단계 (840)) 는 잔여 레지스트를 제거하여, 기판의 표면 상에서 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극을 남기기 위하여 수행된다.
다양한 실시형태들에서, 방법 (800) 과 같은, 나노-전극들을 제조하기 위한 리소그래픽 방법은 고도로 정밀한 전극 구성들을 달성할 수 있다. 예를 들어, 전극들은 일관된 길이, 폭, 및 두께 사양들로 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극은 약 20 nm 의 폭과 같은, 약 10 nm 내지 약 40 nm 사이의 폭을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제 1 전극 및 제 2 전극에 의해 정의된 전극 갭은 정밀한 전극 갭 치수로 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극 갭 치수는 약 3 nm 내지 약 30 nm 사이일 수도 있다. 예를 들어, 다양한 실시형태들에 따른 센서에서의 한 쌍의 전극들에 대한 전극 갭은 약 3 nm 내지 약 30 nm 사이, 또는 약 4 nm 내지 약 25 nm 사이, 또는 약 5 nm 내지 약 20 nm 사이, 또는 약 6 nm 내지 약 17 nm 사이, 또는 약 7 nm 내지 약 15 nm 사이일 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 전극 갭은 약 3 nm, 약 4 nm, 약 5 nm, 약 6 nm, 약 7 nm, 약 8 nm, 약 9 nm, 약 10 nm, 약 11 nm, 약 12 nm, 약 13 nm, 약 14 nm, 또는 약 15 nm 의 치수로 제조될 수 있다. 당해 분야의 당업자에게 분명한 바와 같이, 위에서 설명된 다양한 방법 단계들은 CMOS 제조 및/또는 다른 마이크로전자 제조 방법들을 이용한 센서 디바이스들의 상업적-스케일 생산을 따르는 프로세스에서 높은 밀도로 그리고 고도로 정밀한 물리적 사양들로 다수의 쌍들의 전극들을 병렬로 생산하기 위하여 이용될 수 있다.
이론에 의해 구속되도록 희망하지 않으면서, 위에서 설명된 바와 같은 전극 갭 치수를 갖는 전극 갭 (또는 센서 갭) 을 가지는 센서를 제공하는 것은 센서 성능 및/또는 제조에 대하여 다양한 장점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 약 3 nm 미만인 치수를 가지는 전극 갭에 대하여, 용액 (즉, 샘플 환경) 및 벌크 (bulk) 를 통한 전류 전도의 가짜 소스들은 증가하기 시작하여, 추가된 잡음을 생성할 것이다. 게다가, 이러한 갭들은 효소들과 같은 관심 있는 다양한 프로브 분자들을 수용하기 위하여 충분히 크지 않을 수도 있다. 또한, 이러한 갭들은 현재의 CMOS 제조 능력들과 양립가능하지 않다. 바이오폴리머들 또는 화학적으로 합성된 분자들을 이용하는 것에 의한 것과 같이, 약 30 nm 보다 더 큰 전극 갭들에 대한 원자적으로 정밀한 사양들을 갖는 브릿지 분자들을 제조하는 비용 및 복잡도는 상당히 상승하고, 다양한 브릿지 분자들 강성은 약 30 nm 를 초월하여 길이들과 함께 감소할 수도 있다. 마찬가지로, 많은 분자들의 전도성은 그 길이들을 초월하여 유용한 파라미터들 미만으로 상당히 하락하고, 더 큰 길이들은 또한, 높은 밀도의 어레이들에서의 센서들을 근접하게 포장하기 위한 능력을 제한한다. 이에 따라, 약 3 nm 내지 30 nm 의 범위에서의 전극 갭들을 갖는 센서들은 센서 디바이스의 기능, 제조가능성, 확장성, 및 경제성에 대하여 어떤 장점들을 제공할 수도 있다.
위에서 설명된 방법에 따라 제조된 센서 디바이스의 예는 각각 37-배, 5000-배, 및 50,000-배 배율에서의 센서 디바이스 (1000) 의 표면의 주사 전자 현미경사진들을 도시하는 도 11a 내지 도 11c 에서 예시되어 있다. 센서 디바이스 (1000) 는 20 개의 센서들을 위한 나노-전극들 및 나노-컨택들 뿐만 아니라, 외부 전류 계측기로의 접속을 위한 도선 (lead) 들 및 패드들을 포함한다. 기판의 표면 상에서 위치된 패드들 및 도선들은 도 11a 에서 명확하게 가시적이다. 센서 전극들은 도 11b 의 중심에서 더 밝은 수직 띠로서 보인다. 도 11c 에서, 제 1 전극들 (1102) 및 제 2 전극들 (1103) 은 제 1 및 제 2 전극들 사이에서 정의된 전극 갭 (1130) 과 함께, 명확하게 보일 수 있다.
다양한 실시형태들에서, 그리고 지금부터 도 9 를 참조하면, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법은 컨택의 로케이션을 제조하고 및/또는 결정하기 위한 리소그래픽 방법 (900) 을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 제조 방법은 제 1 전극 (802) 및 제 2 전극 (803) 이 그 상에 증착되는 기판을 포함하는 마이크로칩과 함께 시작할 수도 있다. 마이크로칩은 실리콘 옥사이드 층 (981) 및 적당한 레지스트 층 (982) 이 오버레이된 실리콘 기판 (980) 을 포함할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 전자-빔 리소그래피는 레지스트 층을 노출하고 레지스트 층에서 제 1 컨택 위치 (985) 및 제 2 컨택 위치 (986) 을 정의하기 위하여 이용된다 (단계 (910)). 다양한 실시형태들에서, 컨택의 로케이션은 전극 갭에 인접한 전극의 원위 단부 (distal end) 근처와 같이, 제 1 전극 및 제 2 전극 중의 하나를 오버레이하기 위하여 정의될 수도 있다. 컨택에 대하여 정의된 크기 및 패턴은 이하에서 설명된 바와 같이, 더 이후의 프로세스 단계들에서 형성된 컨택의 크기 및 형상을 결정하는 것에 기여할 수도 있다. 리소그래피 단계에 후속하여, 레지스트는 리소그래피 단계에서 정의된 컨택 위치들에서 레지스트를 제거하기 위하여 현상된다 (단계 (920)). 다음으로, 증착 단계 (단계 (930)) 는 제 1 및 제 2 전극 표면들 상에서 제 1 컨택 (906) 및 제 2 컨택 (907) 을 형성하기 위하여 수행될 수도 있다. 전극들에 관하여, 임의의 적당한 재료 및 증착 방법이 이용될 수도 있다. 마찬가지로, 전극과 기판 사이의 적당한 본딩을 제공하기 위한 중간 부착 층의 적용과 같은 임의의 적당한 기판 표면 처리는 증착 단계를 수행하기 이전에 수행될 수도 있다. 컨택들은 전극들과는 상이한 재료를 포함할 수 있거나, 컨택들은 전극들을 제조하기 위하여 이용된 것과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 컨택들은 전기화학적 증착 방법을 이용하여 금으로부터 제조된다. 증착 단계에 후속하여, 리프트-오프 단계 (단계 (940)) 는 잔여 레지스트를 제거하여, 제 1 및 제 2 전극들의 표면들 상에서 배치된 제 1 컨택 및 제 2 컨택을 남기기 위하여 수행된다.
대안적으로, 다양한 실시형태들에서, 컨택을 제조하기 위한 방법은 사전형성된 컨택 나노입자들의 증착을 포함할 수 있다. 사전형성된 컨택 나노입자들은, 레지스트 층에서 형성되고, 컨택 나노입자를 받아들이고 그것을 컨택 위치에서 위치시키도록 구성된 공극 (void) 내로 증착될 수 있거나, 컨택 나노입자들은 컨택 위치에서의 부착을 달성하기 위하여 화학적 유도체화 층을 이용하여 증착될 수 있다.
도 10 에서 예시된 바와 같이, 사전형성된 컨택 입자를 레지스트 층에서 형성된 공극 내로 증착하는 방법 (1000) 은 단계들 (910 및 920) 에 대한 방법 (900) 에 대하여 위에서 설명된 것과 동일한 단계들을 포함할 수 있다. 사전형성된 컨택 입자를 받아들이도록 구성된 공급의 생성에 후속하여, 복수의 사전형성된 컨택 입자들 (1087) 을 포함하는 용액은 디바이스와 컨택될 수 있고, 입자들은 압력, 혼합, 표면 장력 (surface tension), 부력 (buoyancy), 원심력 (centrifugal force), 또는 입자를 공극 내로 도입하기 위한 다른 방법들을 이용하여 공극들 내로 증착될 수 있다. 입자들의 증착에 후속하여, 잉여 용액 및 입자들은 제거될 수도 있다. 리프트-오프 단계는 단계 (940) 에 대하여 위에서 설명된 바와 같이, 잔여 레지스트를 제거하기 위하여 수행될 수 있고, 사전형성된 컨택 입자들은 강하게 부착된 제 1 및 제 2 컨택들 (1006, 1007) 을 형성하기 위하여 필요한 바와 같이 추후에 전극들에 대해 임의적으로 어닐링될 수 있다.
대안적으로, 화학적 유도체화 처리를 이용하여 사전형성된 컨택 나노입자들을 증착하는 방법은 도 9 에서 예시된 방법에 대하여 위에서 설명된 단계들 (910 및 920) 과 유사한 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판 표면과 양립가능한 하나의 이러한 폭넓게 이용된 표면 유도체화는, 아미노실란 (aminosilane) 들 (예를 들어, APTES) 또는 메르캅토실란 (mercaptosilane) 들 (예를 들어, MPTES) 과 같은 분자들로 기판 표면을 코팅하는 것을 포함할 수 있는 실란화 (silanization) 이다. 이 분자들은 실리콘 표면에 부착되고, 그 다음으로, 그 노출된 단부들은 그것들을 표면에 결속하기 위하여 금 나노입자들과 같은 다른 재료들에 용이하게 교차-링크된다. 그 다음으로, 단계 (930) 와 유사한 단계에서는, 컨택 금속 또는 다른 재료를 증착하는 것이 아니라, 이러한 유도체화 처리가 적용될 수 있다. 단계 (940) 와 유사한 리프트-오프 단계가 수행된 후에, 제 1 전극 및 제 2 전극은 제 1 컨택 및 제 2 컨택의 부착을 위하여 의도된 로케이션들에서의 표면 유도체화를 포함할 것이다. 유도체화된 전극 표면들을 포함하는 디바이스는 복수의 사전형성된 컨택 입자들을 포함하는 용액과 컨택될 수 있다. 입자들은 유도체화된 전극 표면들에 대해 상보적이거나, 또는 그렇지 않을 경우에 구체적으로 유도체화된 전극 표면들에 결속되는 표면 또는 코팅을 가질 수도 있음으로써, 컨택 입자들을 정의된 컨택 위치들로 국소화할 수도 있다. 유도체화 처리 및 임의의 입자 코팅은 필요한 바와 같이, 제거 단계에서 제거될 수도 있고, 사전형성된 컨택 입자들은 위에서 설명된 바와 같이 전극들에 대해 어닐링될 수도 있다. 이 접근법의 예는 금 나노입자를 구체적으로 결속하기 위한 APTES-코팅된 실리콘 표면의 이용이다.
다양한 실시형태들에서, 컨택 구조체들은 원자력 현미경법 (atomic force microscopy; AFM) 의 이용에 의해, 또는 원하지 않는 비드 (bead) 들의 AFM 제거에 선행하는 잉여 비드들의 증착에 의해 전극들 상에서 금 나노입자 비드들을 위치시키는 것과 같은 다양한 직접적인 수단에 의해 생성될 수 있다.
다양한 다른 실시형태들에서, 컨택 구조체들 및/또는 전극 갭은 포커싱된 이온 빔 (focused ion beam; FIB) 밀링을 이용하는 것에 의한 것과 같은, 재료 제거를 통해 적소에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 갭은 FIB 를 이용하여 이전에 확립된 연속적인 금속 나노배선 (nanowire) 으로 조각될 수 있음으로써, 전극 갭을 형성하는 것과 동시에, 제 1 전극 및 제 2 전극을 생성할 수 있다.
센서 또는 센서들의 어레이의 전극들 및 컨택들의 제조에 후속하여, 센서 (들) 는 센서 (들) 로의 유체 용액의 제어된 도입을 허용하기 위하여 적당한 흐름 셀 또는 유사한 디바이스에서 봉입될 수도 있다. 흐름 셀에서 센서 칩을 봉입하는 것은 PDMS 또는 다른 폴리머 또는 플라스틱으로부터 흐름 셀을 금형함으로써, 그리고 칩을 둘러싸기 위하여 이것을 이용함으로써 전형적으로 행해져서, 제조된 전극들 및 컨택들이 브릿지 및 프로브 조립 뿐만 아니라 완성된 센서 (들) 를 이용하는 후속 어세이들을 위하여 적당하게 노출되게 된다. 다양한 실시형태들에서, 표면 패시베이션 처리 (surface passivation treatment) 는 액체 샘플들과의 컨택으로부터 발생할 수 있는 전기적 잡음을 감소시키기 위하여 기판 표면 및 노출된 전극들의 부분들에 적용될 수도 있다. 패시베이션 처리는 미처리된 센서 갭의 구역에서 전극들 및/또는 컨택들을 남기기 위하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시형태들에서는, 센서 갭과 정렬된 30 nm 폭 구역이 미처리된 상태로 될 수도 있다. 패시베이션 처리는 흐름 셀로 센서 칩을 봉입하기 이전에 수행될 수도 있다. 다양한 실시형태들에 따른 센서는, 약 0.5 V 의 전압이 인가되고, 센서가 낮은 이온 강도 완충재 용액에서 침지되고, 그렇지 않을 경우에 효소, 예를 들어, DNA 폴리메라아제 I 효소의 활성을 지원하기 위하여 적당할 때, 약 1 pA 미만, 또는 약 0.9 pA 미만, 또는 약 0.8 pA 미만, 또는 약 0.7 pA 미만, 또는 약 0.6 pA 미만, 또는 약 0.5 pA 미만, 또는 약 0.4 pA 미만, 또는 약 0.3 pA 미만, 또는 약 0.2 pA 미만의 전자 잡음을 가질 수 있다.
바이오폴리머 브릿지의 제조는 생체내 (in vivo) 합성 방법들, 생체내 효소 합성 방법들, 화학적 합성 방법들, 또는 그 임의의 조합을 포함하는, 바이오폴리머 분자들을 합성하기 위하여 이용될 수도 있는 다양한 방법들 중의 임의의 것에 의해 수행될 수 있다. 본 개시물에 따라 브릿지 분자로서의 이용을 위하여 적당한 바이오폴리머 분자들을 생성하기 위한 다양한 방법들은 당해 분야의 당업자에게 잘 알려질 것이다. 마찬가지로, 본원에서 설명된 바와 같이 앵커 또는 링커 컴포넌트를 제공하기 위하여 바이오폴리머 브릿지 분자를 유도체화하거나 변형하기 위한 방법들은 마찬가지로 잘 알려져 있다. 본원에서 설명된 다양한 특정 바이오폴리머 브릿지 분자들은 예로서 제공되고, 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로서 해독되지 않아야 하고, 합성 브릿지 분자들은 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따라 이용될 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 프로브로의 바이오폴리머 브릿지 분자의 부착은 자기-조립 화학적 반응에 의해 수행될 수도 있다. 마찬가지로, 전극들 또는 컨택들로의 바이오폴리머 브릿지 분자의 부착은 또한, 자기-조립 화학적 반응에 의해 수행될 수도 있다. 이러한 자기-조립 반응들은 부착되어야 할 2 개의 컴포넌트들을 컴포넌트들 중의 적어도 하나를 포함하는 용액을 통해 서로 컨택하도록 함으로써 수행될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 프로브로의 바이오폴리머 브릿지의 부착은 전극들 또는 컨택들로의 브릿지의 컨택 전, 후, 또는 컨택과 동시에 수행될 수 있다. 유사한 고려사항들은 합성 화학에 의해 생성된 브릿지 분자에 적용한다.
다양한 실시형태들에서, 센서 디바이스를 만드는 방법은 바이오폴리머 브릿지 분자를 제 1 전극 및 제 2 전극에 조립하는 것을 포함한다. 브릿지 분자 조립 단계는 자기-조립 단계를 포함할 수 있다. 자기-조립은 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 부분적으로 구성된 센서 디바이스를, 브릿지 분자를 포함하는 용액과 컨택함으로써 수행될 수 있다. 브릿지 분자는 브릿지 분자의 제 1 단부 및 제 2 단부와, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 친화도에 기초하여 제 1 전극 및 제 2 전극에 자기-조립할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 컴포넌트들의 자기-조립은 예 2 에서 이하에서 설명된 바와 같이, 그리고 도 13 내지 도 15 를 참조하여, 센서 디바이스에 의해 전자적으로 모니터링될 수 있다. 전자적 모니터링은 품질 제어 기능을 제공할 수 있고, 적당하게 조립되는 디바이스에서 센서들을 식별하기 위하여 역할을 할 수 있다. 미리 결정된 파라미터들 내에서 조립 프로세스 신호들을 제공하지 않는 센서들 회로들로부터의 신호는 디바이스로 수행된 시퀀싱 분석들과 같은 다운스트림 분석들에서 무시될 수도 있다.
예 1
바이오폴리머
브릿지
자기-조립
약 20 nm 의 단부-대-단부 길이를 갖는 이중-가닥형 DNA 바이오폴리머 브릿지 분자는 5'-티올 변형을 포함하는 SEQ ID NO: 1 에서 기재된 올리고, 및 5'-티올 변형 및 내부 바이오틴 변형을 포함하는 SEQ ID NO.: 2 에서 기재된 올리고를 이용하여 구성되었다. 브릿지 분자들은 스트렙타비딘-금 태그를 이용하여 시각화 목적들을 위하여 라벨링되었다. 금 나노입자 컨택들의 테스트 어레이 (1200) (도 12) 는 금 컨택들의 쌍들을 증착하기 위하여 전자-빔 리소그래피 기법들을 이용하여 제조되었고, 컨택들의 각각의 쌍은 중심-대-중심으로, 약 20 nm 의 컨택 갭을 정의한다. 금-라벨링된 브릿지 분자들을 포함하는 완충된 용액은 금 나노입자 컨택들의 테스트 어레이와 컨택하게 되었다. 잠시의 배양 주기에 후속하여, 잉여 용액은 제거되었고, 어레이는 세척되었고, 주사 전자 현미경법 (scanning electron microscopy; SEM) 에 의해 이미징되었다. 금 컨택들 (1270) 및 금 태그들 (1271) 의 배열을 도시하는 SEM 이미지는 도 12 에서 예시되어 있다. (화살표들로 표시된) 몇몇 컨택 쌍들에 대하여, 금 태그 (1271) 는 컨택 쌍 사이에서 배치된 것으로 보일 수 있어서, 이는 컨택들의 쌍으로의 바이오분자 브릿지 분자의 성공적인 자기-조립을 표시할 수 있다.
예 2
자기-조립 단계들의 검출
중심-대-중심으로, 약 20 nm 의 컨택 갭을 갖는 전극들에 부착된 금 컨택들을 포함하는 단일 센서를 갖는 센서 디바이스는 전자-빔 리소그래피 기법들을 이용하여 제조되었다. 센서는 흐름 셀 내부의 제 1 단부로의 액체의 도입, 및 흐름 셀의 제 2 단부로부터의 액체의 변위를 허용하기 위하여 어느 하나의 단부 상에서 개방되었던 1 mm 폭 대 0.4 mm 높이의 채널을 포함하는 PDMS 흐름 셀과, 센서와 컨택하는 셀 용액으로 봉입되었다. 흐름 셀 채널은 센서를 포함하는 전극들의 방향에 대해 직교적으로 배향되었고, 센서는 흐름 셀 채널의 길이의 대략 중간에 위치된다. 낮은 이온 강도 완충재 용액은 흐름 셀로 도입되었고, 0.5 V 전위는 (예 1 에 대하여 위에서 설명된 바와 같은, 그러나 금 태그 없는) 이중-가닥형 DNA 브릿지 분자의 도입 및 자기-조립 (도 13), 스트렙타비딘-태그된 클레노브 (Klenow) 프래그먼트의 도입 및 결속 (도 14), 50 염기 프라임표시된 (primed) 단일-가닥형 DNA 분자의 도입 및 결속 (도 15), 및 클레노브 프래그먼트에 의한 템플릿-기반 합성을 개시하기 위한 dNTP 혼합체의 도입 (도 16) 의 추후의 직렬 단계들의 전반에 걸쳐 센서에 인가되었다. DNA 템플릿 분자의 시퀀스는 폴리-A 영역을 특징으로 하는 다음의 올리고 시퀀스를 포함하고:
5'- cgc cgc gga gcc aag aaa aaa aaa aaa aaa aaa aa ttgcatgtcctgtga-3'
그리고 이용된 프라이머 (primer) 는:
3'- aac gta cag gac act-5' 이었다.
게다가, 폴리-C, G, 및 T 트랙트 (tract) 들에 의해 대체된 폴리-A 트랙트를 갖는 유사한 시퀀스들은 상이한 템플릿 염기들의 효과를 조사하기 위하여 이용되었다.
도 13 에서 예시된 바와 같이, 측정된 전류는 3/2 주기 상에서 상승한다. 신호 트레이스에서의 2 개의 굴절들 포인트들 (A 및 B) 은 제 1 및 제 2 컨택으로의 5'-티올-변형된 단자 염기 앵커들의 결속에 대응하는 것으로 생각된다. 스트렙타비딘-태그된 클레노브 프래그먼트를 포함하는 용액의 도입 (도 14) 을 따르는 신호 트레이스는 바이오폴리머 브릿지의 바이오틴 링커 컴포넌트를 컨택하고 결속하는 클레노브 프래그먼트 효소의 스트렙타비딘 링커 컴포넌트에 대응할 가능성이 있는 약 1.5 s 에서의 전류에 있어서의 예리한 증가를 나타낸다. 도 15 에서, 예리한 신호 피크는 흐름 셀로의 템플릿 가닥의 도입을 따르는 신호 트레이스에서 존재하고, 피크는 클레노브 프래그먼트에 의해 템플릿 결속에 대응하도록 해독된다. 도 16 에서 예시된, DNA 염기들에 대한 전부를 포함하는 dNTP 혼합체의 동입을 따르는 측정된 신호 트레이스는 약 1 s 에서 별개의 신호 특징부를 마찬가지로 나타낸다. 이것은 폴리메라아제 효소로부터의 합성된 듀플렉스의 해리 (dissociation) 를 나타낼 수도 있고, 약 0.7 s 로부터 약 0.95 s 까지의 신호 트레이스는 구속된 템플릿 DNA 에 기초한 뉴클레오티드 통합에 응답하여 센서에 의해 생성된 카이네틱 시그니처 (kinetic signature) 에 대응할 수도 있다.
예 3
뉴클레오티드 염기 통합들의 검출
바이오폴리머 브릿지 분자 및 클레노브 프래그먼트 프로브를 포함하는 센서 디바이스는 예 2 에서 위에서 설명된 바와 같이 제조되었고 조립되었다. 센서 디바이스는 다양한 길이들 및 시퀀스 조성들의 단일-가닥형 DNA 템플릿들을 이용하여 수행된 DNA 합성 반응들에 응답하여 신호 트레이스들을 생성하기 위하여 이용되었다. 도 17 은 단일 염기의 통합을 제공하는 템플릿 시퀀스에 대한 신호 트레이스를 예시한다. 0.5 s 에서의 신호 특징부는 클레노브 프래그먼트 및 염기 통합의 템플릿-종속적 활성에 대응하도록 해독되고, 0.6 s 바로 후의 훨씬 더 약한 신호 특징부들은 시스템에서의 잡음 또는 가짜 신호의 일부 형태에 대응하도록 해독된다. 도 18 은 다양한 템플릿 트랙트들에 대한 신호 트레이스들을 예시한다. 예 2 에서 위에서 설명된 템플릿 및 프라이머는 예시된 반응들에 대하여 이용되었다.
상부 및 하부 신호 트레이스들은 dNTP 들을 갖지 않는 완충재가 센서로 도입되는 제어 실험들이다. (상부부터 하부까지) 제 2, 제 3, 및 제 4 신호 트레이스들은 (템플릿의 20 A 염기들에 의해 지시된 20 개의 통합 이벤트들로 귀착되도록 예상된) dTTP 를 용액으로 도입하는 것, 그 다음으로, (템플릿에서의 GAA 트리플렛 (triplet), 3' 내지 5' 에 의해 지시된 또 다른 3 개의 통합들을 허용하도록 예상된) dCTP 의 추가, 그 다음으로, 생성된 신호들이 20, 3, 및 12 통합 이벤트들로부터 발생하도록 (템플릿의 지시된 잔여 12 염기들로서 폴리머화하도록 예상된) dNTP 의 추가에 응답하여 생성되었다. 각각의 신호 트레이스에 대한 화살표들 사이에서 위치된 신호 특징부들을 포함하는 신호 트레이스는 템플릿-종속적 효소 활성으로 인한 신호 조절에 대응하도록 해독된다. 이 교란된 신호 영역들의 상대적인 기간들은 20:3:12 의 예상된 비율이고, 제 3 의 이러한 트랙트는 12 개의 개별 통합 이벤트들에 대응할 수도 있는 명확한 스파이크를 디스플레이한다. 도 7 은 12 개의 언페어링된 (unpaired)템플릿 염기들과의, 위에서 설명된 디바이스 및 위에서 설명된 템플릿을 이용하여 수행된 DNA 합성 반응에 의해 생성된 신호 트레이스의 추가적인 예를 예시한다. 이 결과들은 다양한 실시형태들에 따른 센서가 템플릿-종속적인 DNA 폴리메라아제 프로브 활성에 응답하여 신호 특징부들을 포함하는 신호 트레이스를 생성할 수 있다는 것을 입증한다. 이것은 또한, 신호를 명확하게 함에 있어서의 잡음 제거의 값을 입증하고: 도 7 에서의 상부 패널은 원시 측정된 신호이고, 하부 패널은 잡음을 제거하기 위한 신호 프로세싱을 거쳤고, 이 경우, 특정 60 Hz 라인 잡음은 대역통과 필터로 제거되었다.
예 4
메틸화된 템플릿 염기들의 검출
바이오폴리머 브릿지 분자 및 클레노브 프래그먼트 프로브를 포함하는 센서 디바이스는 예 2 에서 위에서 설명된 바와 같이 제조되었고 조립되었다. 센서 디바이스는 양자의 사이토신 및 5-메틸사이토신 변형된 뉴틀레오티드들을 포함하는 단일-가닥형 DNA 템플릿을 이용하여 수행된 DNA 합성에 응답하여 신호 트레이스들을 생성하기 위하여 이용되었다. 템플릿 시퀀스는 시퀀스 5'-13x(N)-5x(GmC)-5x(GC)-G-3' (즉, 5'-NNN NNN NNN NNN NGmC GmCG mCGmC GmCG CGC GCG CGC G-3' (SEQ ID NO: 12), 여기서, N 은 임의의 표준 뉴클레오티드이고, 여기서, mC 는 5-메틸사이토신임)) 를 가지는 언페어링된 염기 뉴클레오티드들을 포함하였다. 이 템플릿 시퀀스는 시퀀스 5'-C-5x(GC)-5x(GC)-13x(N)-3' (즉, 5'-CGC GCG CGC GCG CGC GCG CGC NNN NNN NNN NNN N-3' (SEQ ID NO: 13)) 를 가지는 상보적인 합성된 가닥을 생성하도록 설계되었고, 밑줄표시된 구아노신 (guanosine) 염기들은 템플릿 가닥에서의 5-메틸사이토신 변형된 뉴클레오티드들의 위치들에 대응한다. 0.5 V 는 센서에 인가되었고, 전류는 순차적인 도입들과, 물, 완충재, dCTP 의 완충된 용액, dGTP 의 완충된 용액, 및 모두 4 개의 dNTP 염기들의 혼합체를 갖는 완충된 용액과의 배양들의 과정을 통해 측정되었다. 이것의 예상된 결과는 단일 dCTP 통합 이벤트, 그 다음으로, 20 개의 dGTP 및 dCTP 통합 이벤트들일 것이고, 그것의 첫 번째 10 개는 비변형된 사이토신 염기들에 대한 것이고, 후자의 10 개는 5-메틸사이토신 변형된 뉴클레오티드들에 대한 것이다. 메틸화의 검출은 이 20 개의 이벤트들 중의 두 번째 10 개에서의 신호의 상이한 특성으로서 나타날 것이다.
각각의 시약과의 배양 동안에 생성된 신호 트레이스들이 도 19 에서 예시되어 있다. 물 및 완충재와의 배양은 변동을 거의 갖지 않는 매우 낮은 기준선 전류를 생성하였다. dCTP 를 포함하는 용액의 추가는 템플릿 도선 염기 G 에 대한 dCTP 의 단일 염기 통합에 대응하는 예리한 시퀀스 특징부를 생성하였다. 양자의 dCTP 및 dGTP 를 포함하는 용액을 생성하는 dGTP 의 추가는 비변형된 뉴클레오티드들에 대응하는 10 개의 염기 통합들을 통한 합성과, 그 다음으로, 템플릿 가닥에서의 5-메틸사이토신 염기들에 대응하는 10 개의 염기 통합들을 통한 합성을 허용하였다. 이 배양 주기에서 생성된 신호 트레이스는 약 0.35 s 로부터 약 0.5 s 까지의 더 높은 전류를 갖는 신호 특징부들과, 그 다음으로, 약 0.5 s 로부터 약 0.65 s 까지의 더 낮은 전류를 갖는 신호 특징부들을 도시한다. 신호 진폭에서의 이 시프트는 폴리메라아제 및 결과적인 신호 조절에 대한 템플릿 시퀀스의 메틸화 스테이터스의 효과에 응답하여 센서 신호에서의 별개의 변화로서 해독된다. 이 증거는 시퀀싱 반응 동안에 타겟 시퀀스에서의 변형된 뉴클레오티드들의 존재를 직접적으로 구별하기 위하여 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따른 센서의 능력을 지원한다.
예 5
긴 DNA 가닥 판독들 상에서의 신호의 검출
바이오폴리머 브릿지 분자 및 클레노브 프래그먼트 프로브를 포함하는 센서 디바이스는 예 2 에서 위에서 설명된 바와 같이 제조되었고 조립되었다. 센서 디바이스는 파이 (phi) X 174 박테리오파지 (bacteriophage) 의 게놈 (genome) 으로부터 유도된 대략 5400 bp 템플릿 시퀀스를 포함하는 단일-가닥형 DNA 템플릿을 이용하여 수행된 DNA 합성에 응답하여 신호 트레이스들을 생성하기 위하여 이용되었다. dNTP 혼합체는 실험적인 시퀀싱 반응에서 제공된 반면, ddNTP (dideoxynucleotide triphosphate; 디디옥시뉴클레오티드 트리포스페이트) 혼합체는 제어 반응을 위하여 제공되었다. ddNTP 혼합체는 이러한 디디옥시 종결자 (terminator) 의 하나의 통합 후에 폴리머화 프로세스를 종결시키고, 이에 따라, 필수적으로, 감지 신호를 시퀀싱하는 것이 발생하지 않아야 한다. 데이터는 개별적인 통합 스파이크들을 관찰하기에는 너무 개략적인 20 ms 시간 샘플링 분해능에서 취득되었지만, 대략 초 당 20 개의 염기들의 예상된 효소 레이트에서 전체 폴리머화 프로세스를 관찰하기 위하여 충분히 긴, 300 초를 초과하는 타이머 주기에 대한 데이터 수집을 허용하였다.
도 20 은 ddNTP 혼합체를 이용한 제어 반응에 대한 것 (하부 트레이스) 과 비교하여, dNTP 혼합체와의 실험적인 반응에 의해 생성된 신호 트레이스 (상부 신호 트레이스) 를 예시한다. 실험적인 시퀀싱 런 (sequencing run)에대한 신호 트레이스는 제어 반응에서 결여되는 다수의 별개의 총 신호 특징부들 (화살표들로 언급됨) 을 포함하였고, 또한, 제어 반응보다 더 높은 전류를 생성하였다. 도시된 100 초 주기에 대하여 생성되었던 신호 트레이스는, 본 개시물의 다양한 실시형태들에 따른 센서가 긴 템플릿 시퀀스에 대한 확장된 시퀀싱 런의 과정 동안에 DNA 폴리메라아제 프로브의 템플릿-기반 뉴클레오티드 통합 활성에 응답하여 검출가능한 신호를 생성하기 위하여 적당할 수도 있다는 것을 제안한다. 이에 따라, 이러한 센서가 프로세싱할 수 있는 길이 또는 템플릿에 대한 즉각적인 제한이 없다.
추가적인 예들
개시물의 추가적인 비제한적인 예들은 다음을 포함한다.
1. 센서로서,
제 1 전극에 결합된 제 1 컨택;
제 2 전극에 결합된 제 2 컨택;
제 1 컨택 및 제 1 전극 중의 하나와 제 2 컨택 및 제 2 전극 중의 하나 사이에서 정의된 센서 갭; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 브릿지 분자를 포함하고,
브릿지 분자는 바이오폴리머 브릿지 분자이고; 그리고
브릿지 분자는 제 1 단부에서 제 1 컨택에 결합되고, 제 2 단부에서 제 2 컨택에 결합되는, 센서.
2. 센서로서,
기판 표면 위에 놓이는 제 1 전극;
상기 기판 표면 위에 놓이는 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 정의된 센서 갭; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 브릿지 분자를 포함하고,
상기 센서 갭은 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이의 센서 갭 치수를 포함하고; 그리고
브릿지 분자는 제 1 단부에서 제 1 컨택에 결합되고, 제 2 단부에서 제 2 컨택에 결합되는, 센서.
3. 예들 1 또는 2 에서와 같은 센서로서, 게이트 전극을 더 포함하는, 센서.
4. 예 1 의 센서로서, 센서 갭은 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이의 센서 갭 치수를 가지는, 센서.
5. 예들 1 또는 2 에서와 같은 센서로서, 제 1 단부는 제 1 자기-조립 앵커 (self-assembling anchor) 를 포함하고, 및/또는 제 2 단부는 제 2 자기-조립 앵커를 포함하는, 센서.
6. 예 2 의 센서로서, 브릿지 분자는 바이오폴리머 브릿지 분자를 포함하는, 센서.
7. 예들 1 내지 6 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 화학적으로 합성된 브릿지 분자를 포함하는, 센서.
8. 예들 1 내지 7 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 선형 바이오폴리머를 포함하는, 센서.
9. 예들 1 내 8 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 브릿지 분자의 지속 길이보다 더 작은 단부-대-단부 길이를 포함하는, 센서.
10. 예들 1 내지 9 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 센서 갭 치수를 근사화하도록 구성된 단부-대-단부 길이를 포함하는, 센서.
11. 예들 1 내지 10 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 핵산 듀플렉스를 포함하는, 센서.
12. 예 11 의 센서로서, 핵산 듀플렉스는 DNA 듀플렉스, DNA-RNA 하이브리드 듀플렉스 (hybrid duplex),DNA-PNA하이브리드 듀플렉스, PNA-PNA 듀플렉스, 및 DNA-LNA 하이브리드 듀플렉스 중의 하나를 포함하는, 센서.
13. 예 11 의 센서로서, 핵산 듀플렉스는 티올-변형된 올리고를 포함하는, 센서.
14. 예들 6 내지 13 중의 어느 하나의 센서로서, 제 1 자기-조립 앵커 및 제 2 자기-조립 앵커 중의 하나는 5'-티올 변형된 뉴클레오티드를 포함하는, 센서.
15. 예 11 의 센서로서, 핵산 듀플렉스는 내부 바이오틴-변형된 뉴클레오티드를 더 포함하는, 센서.
16. 예들 1 내지 15 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자는 펩티드 시퀀스를 포함하고, 제 1 자기-조립 앵커 및 제 2 자기-조립 앵커 중의 하나는 L-시스테인 잔기를 포함하는, 센서.
17. 예들 1 내지 16 중의 어느 하나에서와 같은 센서로서, 브릿지 분자는 브릿지 분자를 포함하는 유체 배지가 제 1 컨택 및 제 2 컨택 중의 하나와 컨택될 때에 브릿지 분자 입체구조를 생성하기 위하여 자기-조립하도록 구성되는, 센서.
18. 예들 1 내지 17 중의 어느 하나의 센서로서, 프로브를 더 포함하고, 프로브는 브릿지 분자에 부착되는, 센서.
19. 예들 1 내지 18 중의 어느 하나의 센서로서, 브릿지 분자에 부착된 링커를 더 포함하는, 센서.
20. 예들 18 내지 19 중의 어느 하나의 센서로서, 프로브는 단일 타겟 분자를 계합하도록 구성되는, 센서.
21. 예들 1 내지 20 중의 어느 하나의 센서로서, 분자 브릿지 및/또는 프로브는 효소를 포함하는, 센서.
22. 예 21 의 센서로서, 효소는 폴리메라아제 및 역전사효소 중의 하나인, 센서.
23. 예들 20 내지 22 중의 어느 하나의 센서로서, 타겟 분자는, 각각의 타겟 분자 특징부가 개별 위치를 가지는 복수의 타겟 분자들 특징부들로서, 제 1 위치에서의 제 1 타겟 분자 특징부, 제 2 위치에서의 제 2 타겟 분자 특징부, 및 n 번째 위치에서의 n 번째 타겟 분자 특징부를 포함하는 복수의 타겟 분자들 특징부들을 포함하는, 센서.
24. 예 18 의 센서로서, 프로브는 복수의 상이한 타겟 분자들을 포함하는 용액에서의 반응 동안에 타겟 분자와 계합하도록 구성된 효소이고, 반응은 시간 주기 t 를 포함하고, 타겟 분자와 컨택하는 것은 복수의 타겟 분자 특징부들에 응답하여 효소에서의 복수의 입체구조 변화들을 생성하고, 복수의 구성 변화들의 각각은 신호 특징부를 생성하기 위하여 센서에서의 전기적 전류를 조절하는, 센서.
25. 예들 1 내지 24 중의 어느 하나에 따른 센서를 포함하는 시스템.
26. 청구항 25 의 시스템으로서, 센서에 결합되고 신호 특징부를 검출하도록 구성된 신호 프로세싱 시스템을 더 포함하는, 시스템.
27. 예들 25 내지 26 중의 어느 하나의 시스템 또는 예들 1 내지 24 중의 어느 하나에 따른 센서로서, 센서는 시간 주기 t 에 대하여 검출된 복수의 신호 특징부들을 포함하는 신호 트레이스를 생성하도록 구성되는, 시스템 또는 센서.
28. 예들 25 내지 27 중의 어느 하나의 시스템으로서, 신호 해독 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
29. 예 28 의 시스템으로서, 신호 해독 디바이스는 신호 해독 맵을 포함하는, 시스템.
30. 예들 28 내지 29 중의 어느 하나의 시스템으로서, 신호 해독 맵은 알려진 타겟 시퀀스로부터의 신호 트레이스에 대하여 교정되는, 시스템.
31. 예들 28 내지 30 중의 어느 하나의 시스템으로서, 신호 해독 디바이스는 타겟 시퀀스에 의해 생성된 신호 트레이스에 응답하여 신호 해독을 반환하도록 구성되는, 시스템.
32. 예들 28 내지 31 중의 어느 하나의 시스템으로서, 신호 해독은 신호 트레이스가 가능한 실제적인 시퀀스와 정합할 가능성의 확률적 평가를 포함하는, 시스템.
33. 방법으로서,
예들 1 내지 24, 27 중의 어느 하나에 따른 센서를 제공하는 단계;
핵산 템플릿을 폴리머라아제와 컨택하는 단계로서, 폴리머라아제는 센서의 부분을 포함하는 브릿지 분자에 결합되는, 상기 결합하는 단계;
전기적 전위를 센서에 임의적으로 인가하는 단계;
뉴클레오티드 염기 혼합체를 제공하는 단계;
폴리메라아제에 의해, 뉴클레오티드 염기 혼합체로부터 합성된 핵산으로의 뉴클레오티드의 통합을 포함하는 통합 이벤트를 수행하는 단계; 및
통합 이벤트에 의해 생성된 신호를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
34. 예 33 의 방법으로서, 시간 주기 t 에서 수행된 일련의 통합 이벤트들을 더 포함하고, 일련의 통합 이벤트들은 신호 특징부들의 시퀀스를 포함하는 신호 트레이스를 생성하는, 방법.
35. 예 34 의 방법으로서, 각각의 신호 특징부는 일련의 통합 이벤트들 중의 하나에 대응하는, 방법.
36. 예들 34 내지 35 중의 어느 하나의 방법으로서, 신호 트레이스는 잡음을 더 포함하고, 방법은 신호 트레이스로부터 잡음을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
37. 예들 34 내지 36 중의 어느 하나의 방법으로서, 각각의 통합 이벤트는 템플릿 염기-종속적인 폴리머라아제 카이네틱 시그니처를 생성하는, 방법.
38. 예들 34 내지 37 중의 어느 하나의 방법으로서, 폴리머라아제 카이네틱 시그니처는 신호 특징부에 기여하는, 방법.
39. 예들 33 내지 38 중의 어느 하나의 방법으로서, 상기 방법은 비변형된 템플릿 뉴클레오티드에 응답하여 생성된 제 1 신호 특징부, 및 변형된 템플릿 뉴클레오티드에 응답하여 생성된 제 2 신호 특징부를 구별하기 위하여 적당한, 방법.
40. 예 39 의 방법으로서, 변형된 템플릿 뉴클레오티드는 N 6-메틸아데노신, N 4-메틸사이토신, 5-메틸사이토신, 5-하이드록시메틸사이토신, 5-포르밀사이토신, 및 5-카르복실사이토신 중의 하나인, 방법.
41. 예 39 의 방법으로서, 변형된 템플릿 뉴클레오티드는 무염기 부위인, 방법.
42. 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법으로서,
기판 표면 상에서 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계로서, 제 1 전극 및 제 2 전극은 전극 갭에 의해 분리되는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계;
제 1 전극 상에서 제 1 컨택을, 그리고 제 2 전극 상에서 제 2 컨택을 배치하는 단계로서, 제 1 컨택 및 제 2 컨택은 컨택 갭에 의해 분리되는, 상기 배치하는 단계; 및
브릿지 분자를 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 부착하는 단계를 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
43. 예 42 의 방법으로서, 프로브를 브릿지 분자에 결합하기 위하여 브릿지 분자를 프로브와 컨택하는 단계를 더 포함하고, 프로브는 자기-조립에 의해 브릿지 분자에 결합되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
44. 예들 42 내지 43 중의 어느 하나의 방법으로서, 브릿지 분자를 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 부착하는 단계는 자기-조립 단계를 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
45. 예들 42 내지 44 중의 어느 하나의 방법으로서, 전극 갭 및/또는 컨택 갭은 약 5 nm 내지 약 30 nm 사이인, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
46. 예들 42 내지 45 중의 어느 하나의 방법으로서, 제 1 컨택 및/또는 제 2 컨택은 약 5 nm 의 직경을 갖는 금 나노입자들을 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
47. 예들 42 내지 46 중의 어느 하나의 방법으로서, 제 1 컨택 위치 및/또는 제 2 컨택 위치는 리소그래피 방법을 이용하여 결정되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
48. 예들 42 내지 47 중의 어느 하나의 방법으로서, 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 기판 표면 상에서 포토레지스트 층을 배치하는 단계, 및 리소그래피 방법을 이용하여 제 1 컨택 위치 및 제 2 컨택 위치를 정의하는 단계를 더 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
49. 예들 42 내지 48 중의 어느 하나의 방법으로서, 표면 유도체화 처리를 제 1 컨택 위치 및 제 2 컨택 위치에서 기판 표면에 적용하는 단계를 더 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
50. 예 49 의 방법으로서, 표면 유도체화 처리는 실란화를 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
51. 예들 42 내지 50 중의 어느 하나의 방법으로서, 금 층을 증착하는 단계, 및 제 1 전극 상에 배치된 제 1 금 컨택 및/또는 제 2 전극 상에 배치된 제 2 금 컨택을 남기기 위하여 리프트-오프 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
52. 예들 42 내지 51 중의 어느 하나의 방법으로서, 디바이스를 복수의 금 나노입자들을 포함하는 용액과 컨택하는 단계, 및 제 1 컨택 위치에서의 제 1 금 나노입자, 및/또는 제 2 컨택 위치에서의 제 2 금 입자를 도입하는 단계를 더 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
53. 예들 42 내지 52 중의 어느 하나의 방법으로서, 브릿지 분자는 브릿지 분자를 프로브와 컨택하기 이전에, 자기-조립에 의해 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 부착되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
54. 예들 42 내지 53 중의 어느 하나의 방법으로서, 브릿지 분자는 브릿지 분자를 자기-조립에 의해 제 1 컨택 및 제 2 컨택에 부착하기 이전에, 자기-조립에 의해 센서 복합체를 생성하기 위하여 프로브와 컨택되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
55. 예들 42 내지 54 중의 어느 하나의 방법으로서, 제 1 전극 및 제 2 전극에 전자적으로 결합된 집적 회로를 제조하는 단계를 더 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
56. 예 55 의 방법으로서, 집적 회로, 제 1 전극, 및 제 2 전극은 혼합된-신호 집적 회로를 포함하는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
57. 예 56 의 방법으로서, 집적 회로, 제 1 전극, 및 제 2 전극은 CMOS 제조 방법을 이용하여 제조되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
58. 예들 42 내지 57 중의 어느 하나의 방법으로서, 제 1 및 제 2 컨택은 CMOS 제조 방법을 이용하여 제조되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
59. 예들 55 내지 58 중의 어느 하나의 방법으로서, 집적 회로, 제 1 전극, 및 제 2 전극은 전계 효과 트랜지스터를 생산하기 위하여 적당한 제조 방법을 이용하여 제조되는, 바이오분자 감지 디바이스를 제조하는 방법.
이익들, 다른 장점들, 및 문제들에 대한 해결책들은 특정 실시형태들에 대하여 본원에서 설명되었다. 또한, 본원에서 포함된 다양한 도면들에서 도시된 접속 라인들은 다양한 엘리먼트들 사이의 예시적인 기능적 관계들 및/또는 물리적 결합들을 나타내도록 의도된 것이다. 많은 대안적인 또는 추가적인 기능적 관계들 또는 물리적 접속들이 실제적인 시스템에서 존재할 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 이익들, 장점들, 문제들에 대한 해결책들, 그리고 임의의 이익, 장점, 또는 해결책이 발생하게 하거나 더욱 확연해지게 할 수도 있는 임의의 요소들은 발명들의 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징들 또는 엘리먼트들로서 해석되지 않아야 한다. 발명들의 범위는 따라서, 첨부된 청구항들 이외의 어떤 것에 의해서도 제한되지 않아야 하고, 단수인 엘리먼트에 대한 참조는 "하나 이상" 이 아니라, 명시적으로 그렇게 기재되지 않으면, "하나 및 오직 하나" 를 의미하도록 의도된 것은 아니다. 또한, "A, B, 또는 C 중의 적어도 하나" 와 유사한 어구가 청구항들에서 이용될 경우, 어구는 A 단독으로 실시형태에서 존재할 수도 있거나, B 단독으로 실시형태에서 존재할 수도 있거나, C 단독으로 실시형태에서 존재할 수도 있거나, 또는 엘리먼트들 A, B, 및 C 의 임의의 조합, 예를 들어, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 또는 A 및 B 및 C 이 단일 실시형태에서 존재할 수도 있다는 것을 의미하도록 해독된다는 것이 의도된다. 상이한 교차-해칭은 동일하거나 상이한 재료들을 반드시 나타내기 위한 것은 아니지만, 상이한 파트들을 나타내기 위하여 도면들의 전반에 걸쳐 이용된다.
시스템들, 방법들, 및 장치가 본원에서 제공된다. 본원에서의 상세한 설명에서, "하나의 실시형태", "실시형태", "예시적인 실시형태" 등에 대한 참조들은, 설명된 실시형태가 특정한 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수도 있지만, 모든 실시형태가 특정한 특징, 구조, 또는 특성을 반드시 포함하지는 않을 수도 있다는 것을 표시한다. 또한, 이러한 어구들은 동일한 실시형태를 반드시 지칭하고 있지는 않다. 또한, 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 실시형태와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되든지 또는 그렇지 않든지, 다른 실시형태들과 관련하여 이러한 특징, 구조, 또는 특성에 영향을 미치는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자의 지식 내에 있는 것으로 사료된다. 본원에서 설명된 다양한 예들 및 실시형태들은 핵산 타겟들에 관련하여 신호 검출의 방법들을 지칭하지만, 본 개시물의 디바이스들 및 방법들은 핵산들의 검출 및 시퀀싱을 포함하는 응용들로 결코 제한되지 않는다. 마찬가지로, 본원에서 설명된 다양한 예들 및 실시형태들은 바이오폴리머 브릿지들 분자들을 포함하는 센서들을 지칭하지만, 화학적으로 합성된 브릿지 분자들은 본 개시물의 범위 내에 있다. 설명을 판독한 후에, 대안적인 실시형태들에서 개시물을 어떻게 구현할 것인지는 관련 분야 (들) 에서의 당업자에게 분명할 것이다.
또한, 본 개시물에서의 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계는 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계가 청구항들에서 명시적으로 기재되는지 여부에 관계없이 공중에게 헌정되도록 의도된 것은 아니다. 본원에서의 청구항 엘리먼트는 엘리먼트가 어구 "하기 위한 수단" 을 이용하여 분명하게 기재되지 않으면, 미국 특허법 35 U.S.C. 112(f) 의 조항들 하에서 해석되지 않아야 한다. 본원에서 이용된 바와 같이, 용어들 "포함한다", "포함하는", 또는 그 임의의 다른 변형은 비-배타적 포함을 커버하도록 의도된 것이어서, 엘리먼트들의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 그러한 요소들만을 포함하는 것이 아니라, 분명하게 열거되지 않거나, 이러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.
SEQUENCE LISTING
<110> ROSWELL BIOTECHNOLOGIES, INC.
<120> BIOMOLECULAR SENSORS AND METHODS
<130> 68952.00116
<140> PCT/US2016/039446
<141> 2016-06-24
<150> 62/184,776
<151> 2015-06-25
<160> 15
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 60
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
oligonucleotide
<220>
<223> 5'-5ThioMC6-D (5'-thiol modifier)
<400> 1
tgcgtacgta tgtcatgaat ggcgcagact gatgtcctat gacgtcgcta ctgcagtact 60
<210> 2
<211> 60
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
oligonucleotide
<220>
<223> 5'-5ThioMC6-D (5'-thiol modifier)
<220>
<221> modified_base
<222> (29)..(29)
<223> iBiodT (internal biotin-modified deoxythymidine)
<400> 2
agtactgcag tagcgacgtc ataggacatc agtctgcgcc attcatgaca tacgtacgca 60
<210> 3
<211> 14
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 3
Met His Gly Lys Thr Gln Ala Thr Ser Gly Thr Ile Gln Ser
1 5 10
<210> 4
<211> 8
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 4
Val Ser Gly Ser Ser Pro Asp Ser
1 5
<210> 5
<211> 12
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 5
Leu Lys Ala His Leu Pro Pro Ser Arg Leu Pro Ser
1 5 10
<210> 6
<211> 12
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 6
Val Pro Ser Ser Gly Pro Gln Asp Thr Arg Thr Thr
1 5 10
<210> 7
<211> 12
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 7
Met Ser Pro His Pro His Pro Arg His His His Thr
1 5 10
<210> 8
<211> 5
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 8
Glu Ala Ala Ala Arg
1 5
<210> 9
<211> 5
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 9
Glu Ala Ala Ala Lys
1 5
<210> 10
<211> 8
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 10
Glu Glu Glu Glu Arg Arg Arg Arg
1 5
<210> 11
<211> 8
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
peptide
<400> 11
Glu Glu Glu Glu Lys Lys Lys Lys
1 5
<210> 12
<211> 34
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
oligonucleotide
<220>
<221> modified_base
<222> (1)..(13)
<223> a, c, t, g, unknown or other
<220>
<221> modified_base
<222> (15)..(15)
<223> 5-methylcytosine
<220>
<221> modified_base
<222> (17)..(17)
<223> 5-methylcytosine
<220>
<221> modified_base
<222> (19)..(19)
<223> 5-methylcytosine
<220>
<221> modified_base
<222> (21)..(21)
<223> 5-methylcytosine
<220>
<221> modified_base
<222> (23)..(23)
<223> 5-methylcytosine
<400> 12
nnnnnnnnnn nnngcgcgcg cgcgcgcgcg cgcg 34
<210> 13
<211> 34
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
oligonucleotide
<220>
<221> modified_base
<222> (22)..(34)
<223> a, c, t, g, unknown or other
<400> 13
cgcgcgcgcg cgcgcgcgcg cnnnnnnnnn nnnn 34
<210> 14
<211> 50
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
oligonucleotide
<400> 14
cgccgcggag ccaagaaaaa aaaaaaaaaa aaaaattgca tgtcctgtga 50
<210> 15
<211> 15
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Description of Artificial Sequence: Synthetic
primer
<400> 15
tcacaggaca tgcaa 15
Claims (22)
- 센서로서,
제 1 전극에 결합된 제 1 컨택;
제 2 전극에 결합된 제 2 컨택;
상기 제 1 컨택 및 상기 제 1 전극 중의 하나와 상기 제 2 컨택 및 상기 제 2 전극 중의 하나 사이에서 정의된 센서 갭; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 브릿지 분자(bridge molecule)를 포함하고,
상기 브릿지 분자는 바이오폴리머 브릿지 분자(biopolymer bridge molecule)이고;
상기 브릿지 분자는 상기 제 1 단부에서 상기 제 1 컨택에 결합되고, 상기 제 2 단부에서 상기 제 2 컨택에 결합되고; 그리고
프로브 분자가 상기 바이오폴리머에 결합되어 센서 복합체를 형성하고,
여기서 상기 프로브 분자는 정밀하게 위치된 링커에 의해 상기 바이오폴리머에 결합되고, 상기 링커는 스트렙타비딘-비오틴 복합체를 포함하는 것이고,
여기서 상기 센서 복합체는 적어도 하나의 타겟 분자와 상호작용하도록 구성된 것인, 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제 1 전극은 기판 표면 위에 놓이고;
상기 제 2 전극은 상기 기판 표면 위에 놓이고; 그리고
상기 센서 갭은 5 nm 내지 30 nm의 센서 갭 치수를 포함하는 것인, 센서. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 단부는 제 1 자기-조립 앵커(self-assembling anchor)를 포함하고, 상기 제 2 단부는 제 2 자기-조립 앵커를 포함하는, 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 브릿지 분자는 화학적으로 합성된 브릿지 분자를 포함하는, 센서. - 삭제
- 제 2 항에 있어서,
상기 브릿지 분자는 상기 센서 갭 치수를 근사화하도록 구성된 단부-대-단부(end-to-end) 길이를 포함하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 바이오폴리머 브릿지 분자는 핵산 듀플렉스(nucleic acid duplex)를 포함하는, 센서. - 제 7 항에 있어서,
상기 핵산 듀플렉스는 DNA 듀플렉스, DNA-RNA 하이브리드 듀플렉스(hybrid duplex), DNA-PNA 하이브리드 듀플렉스, PNA-PNA 듀플렉스, 및 DNA-LNA 하이브리드 듀플렉스 중의 하나를 포함하는, 센서. - 제 8 항에 있어서,
상기 핵산 듀플렉스는 내부 바이오틴-변형된 뉴클레오티드(biotin-modified nucleotide)를 더 포함하는, 센서. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 브릿지 분자는 상기 브릿지 분자를 포함하는 유체 배지가 상기 제 1 컨택 및 상기 제 2 컨택 중의 하나와 컨택될 때에 브릿지 분자 입체구조를 생성하기 위하여 상기 제 1 컨택 및 상기 제 2 컨택에 자기-조립하도록 구성되는, 센서. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
프로브는 자기-조립 링커에 의해 상기 브릿지 분자에 부착하도록 구성되고, 그리고
프로브는 단일 타겟 분자와 계합하도록 구성되는 것인, 센서. - 제 11 항에 있어서,
상기 타겟 분자는, 각각의 타겟 분자 특징부가 개별 위치를 가지는 복수의 타겟 분자들 특징부들로서, 제 1 위치에서의 제 1 타겟 분자 특징부, 제 2 위치에서의 제 2 타겟 분자 특징부, 및 n 번째 위치에서의 n 번째 타겟 분자 특징부를 포함하는 상기 복수의 타겟 분자들 특징부들을 포함하는, 센서. - 제 12 항에 있어서,
상기 프로브는 복수의 상이한 타겟 분자들을 포함하는 용액에서의 반응 동안에 상기 타겟 분자와 계합하도록 구성된 효소(enzyme)이고,
상기 반응은 시간 주기 t 를 포함하고,
상기 타겟 분자와 컨택하는 것은 상기 복수의 타겟 분자 특징부들에 응답하여 상기 효소에서의 복수의 입체구조 변화들을 생성하고,
상기 복수의 구성 변화들의 각각은 신호 특징부를 생성하기 위하여 상기 센서에서의 전기적 전류를 조절하는, 센서. - 방법으로서,
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 센서를 제공하는 단계;
핵산 템플릿(nucleic acid template)을 프로브와 컨택하는 단계로서, 상기 프로브는 상기 센서의 부분을 포함하는 브릿지 분자에 결합되고, 상기 프로브는 폴리메라아제(polymerase)를 포함하는, 상기 컨택하는 단계;
전기적 전위를 상기 센서에 인가하는 단계;
뉴클레오티드 염기 혼합체(nucleotide base mix)를 제공하는 단계;
상기 폴리메라아제에 의해, 합성된 핵산으로의 상기 뉴클레오티드 염기 혼합체로부터의 뉴클레오티드의 통합을 포함하는 통합 이벤트를 수행하는 단계;
상기 통합 이벤트에 의해 생성된 신호를 검출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
시간 주기 t 에서 수행된 일련의 통합 이벤트들을 더 포함하고,
상기 일련의 통합 이벤트들은 신호 특징부들의 시퀀스를 포함하는 신호 트레이스(signal trace)를 생성하고, 각각의 신호 특징부는 상기 일련의 통합 이벤트들 중의 하나에 대응하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 방법은 비변형된 템플릿 뉴클레오티드에 응답하여 생성된 제 1 신호 특징부, 및 변형된 템플릿 뉴클레오티드에 응답하여 생성된 제 2 신호 특징부를 구별하는, 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020247032470A KR20240145528A (ko) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | 바이오분자 센서들 및 방법들 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562184776P | 2015-06-25 | 2015-06-25 | |
| US62/184,776 | 2015-06-25 | ||
| PCT/US2016/039446 WO2016210386A1 (en) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | Biomolecular sensors and methods |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247032470A Division KR20240145528A (ko) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | 바이오분자 센서들 및 방법들 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180054558A KR20180054558A (ko) | 2018-05-24 |
| KR102713216B1 true KR102713216B1 (ko) | 2024-10-02 |
Family
ID=57586591
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187002256A KR102713216B1 (ko) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | 바이오분자 센서들 및 방법들 |
| KR1020247032470A KR20240145528A (ko) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | 바이오분자 센서들 및 방법들 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247032470A KR20240145528A (ko) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | 바이오분자 센서들 및 방법들 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10036064B2 (ko) |
| EP (1) | EP3314245A4 (ko) |
| JP (1) | JP7166586B2 (ko) |
| KR (2) | KR102713216B1 (ko) |
| CN (1) | CN108027335B (ko) |
| CA (1) | CA3021580A1 (ko) |
| WO (1) | WO2016210386A1 (ko) |
Families Citing this family (73)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016048053A1 (ko) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 한국기계연구원 | 복수의 나노갭이 형성된 기판 및 이의 제조방법 |
| US10379102B2 (en) | 2015-12-11 | 2019-08-13 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | System and method for single molecule detection |
| WO2017123416A1 (en) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Molecular sensors and related methods |
| KR20180105699A (ko) | 2016-01-28 | 2018-09-28 | 로스웰 바이오테크놀로지스 인코포레이티드 | 대규모 분자 전자소자 센서 어레이들을 이용하여 분석물들을 측정하는 방법들 및 장치 |
| EP4137808A1 (en) | 2016-01-28 | 2023-02-22 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Method of making a sequencing device |
| KR20180104159A (ko) | 2016-02-09 | 2018-09-19 | 로스웰 바이오테크놀로지스 인코포레이티드 | 전자 비표지 dna 및 게놈 시퀀싱 |
| US10597767B2 (en) | 2016-02-22 | 2020-03-24 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Nanoparticle fabrication |
| GB201609221D0 (en) | 2016-05-25 | 2016-07-06 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| US9829456B1 (en) | 2016-07-26 | 2017-11-28 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Method of making a multi-electrode structure usable in molecular sensing devices |
| US20210139959A1 (en) | 2016-08-01 | 2021-05-13 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Modified nucleotide triphosphates for molecular electronic sensors |
| GB201620450D0 (en) | 2016-12-01 | 2017-01-18 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| WO2018132457A1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Methods and systems for dna data storage |
| CA3052140A1 (en) | 2017-01-19 | 2018-07-26 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Solid state sequencing devices comprising two dimensional layer materials |
| JP2018151324A (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-27 | 東芝テック株式会社 | イオンセンサチップ |
| US10508296B2 (en) | 2017-04-25 | 2019-12-17 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Enzymatic circuits for molecular sensors |
| KR20240122598A (ko) * | 2017-04-25 | 2024-08-12 | 로스웰 엠이 아이엔씨. | 분자 센서들을 위한 효소 회로들 |
| GB201707140D0 (en) | 2017-05-04 | 2017-06-21 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| EP4023764A3 (en) * | 2017-05-09 | 2022-09-21 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Binding probe circuits for molecular sensors |
| EP3676389A4 (en) | 2017-08-30 | 2021-06-02 | Roswell Biotechnologies, Inc | PROCESSIVE ENZYMATIC MOLECULAR ELECTRONIC SENSORS FOR STORING DNA DATA |
| US11100404B2 (en) | 2017-10-10 | 2021-08-24 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Methods, apparatus and systems for amplification-free DNA data storage |
| RU2679494C1 (ru) | 2017-12-26 | 2019-02-11 | Ооо "Гамма-Днк" | Способ безметочного одномолекулярного секвенирования ДНК и устройство для его реализации |
| GB2573323A (en) * | 2018-05-03 | 2019-11-06 | Mursia Ltd | Biosensor method and system |
| US12031981B2 (en) | 2018-05-09 | 2024-07-09 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Method for electronic detection and quantification of antibodies |
| AU2019269615B2 (en) * | 2018-05-17 | 2023-04-06 | Recognition AnalytiX, Inc. | Device, system and method for direct electrical measurement of enzyme activity |
| GB201809207D0 (en) * | 2018-06-05 | 2018-07-25 | Univ Oxford Innovation Ltd | Molecular electronic device |
| GB201809323D0 (en) | 2018-06-06 | 2018-07-25 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| NL2021376B1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-06 | Illumina Inc | Sensor and sensing system |
| US11621345B2 (en) * | 2018-08-14 | 2023-04-04 | Pawan Tyagi | Systems and methods of fabricating gate electrode on trenched bottom electrode based molecular spintronics device |
| JP7158969B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2022-10-24 | 株式会社東芝 | 有機物プローブおよび分子検出装置 |
| CN109443609B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-10-16 | 陕西科技大学 | 一种基于皮胶原的高精度压阻传感器材料及其制备方法 |
| US11493499B1 (en) | 2018-10-30 | 2022-11-08 | Seagate Technology Llc | Event timing detection for DNA sequencing |
| US20240011086A1 (en) | 2018-11-15 | 2024-01-11 | Omniome, Inc. | Electronic detection of nucleic acid structure |
| US20220091094A1 (en) * | 2018-11-29 | 2022-03-24 | Universal Sequencing Technology Corporation | A System for Sequencing Biopolymers |
| GB2578528B (en) | 2018-12-04 | 2021-02-24 | Omniome Inc | Mixed-phase fluids for nucleic acid sequencing and other analytical assays |
| CN113518918A (zh) * | 2019-01-10 | 2021-10-19 | 罗斯威尔生命技术公司 | 用于分子电子学的导电合成肽 |
| US20220099615A1 (en) * | 2019-01-18 | 2022-03-31 | Universal Sequencing Technology Corporation | Devices, Methods, and Chemical Reagents for Biopolymer Sequencing |
| CN114127556A (zh) * | 2019-02-08 | 2022-03-01 | 通用测序技术公司 | 用于生物聚合物传感的肽纳米结构 |
| US11499189B2 (en) | 2019-02-14 | 2022-11-15 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Mitigating adverse impacts of detection systems on nucleic acids and other biological analytes |
| WO2020180732A2 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | Universal Sequencing Technology | Device and method for biopolymer identification |
| JP2022529001A (ja) * | 2019-04-15 | 2022-06-16 | ユニバーサル シーケンシング テクノロジー コーポレイション | バイオポリマー同定のためのナノギャップデバイス |
| RU2724507C1 (ru) * | 2019-08-30 | 2020-06-23 | Ооо "Гамма-Днк" | Способ регистрации результата реакции полимеризации днк и устройство для его реализации |
| EP4028407B1 (en) | 2019-09-10 | 2023-08-16 | Pacific Biosciences of California, Inc. | Reversible modification of nucleotides |
| US20230160849A1 (en) | 2019-11-20 | 2023-05-25 | Universal Sequencing Technology Corporation | Engineered DNA for Molecular Electronics |
| DE202019106694U1 (de) | 2019-12-02 | 2020-03-19 | Omniome, Inc. | System zur Sequenzierung von Nukleinsäuren in Fluidschaum |
| GB201917742D0 (en) | 2019-12-04 | 2020-01-15 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| EP4100161B1 (en) | 2020-02-04 | 2024-07-10 | Pacific Biosciences of California, Inc. | Flow cells and methods for their use |
| IL295828A (en) | 2020-02-28 | 2022-10-01 | Univ Arizona State | Methods for biopolymer flooring |
| JP2023525525A (ja) * | 2020-05-11 | 2023-06-16 | イルミナ インコーポレイテッド | 電極に連結した粒子を含むデバイス、並びにこれを作製及び使用する方法。 |
| AU2021288692A1 (en) | 2020-06-11 | 2023-02-02 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Methods and systems for computational decoding of biological, chemical, and physical entities |
| GB202009349D0 (en) | 2020-06-18 | 2020-08-05 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| US20240076729A9 (en) | 2020-06-18 | 2024-03-07 | Oxford Nanopore Technologies Plc | Method |
| WO2021255475A1 (en) | 2020-06-18 | 2021-12-23 | Oxford Nanopore Technologies Limited | A method of selectively characterising a polynucleotide using a detector |
| US20220003756A1 (en) * | 2020-06-22 | 2022-01-06 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Methods for bonding molecules to ruthenium surfaces |
| EP4193363A1 (en) | 2020-08-07 | 2023-06-14 | Oxford Nanopore Technologies plc | Methods of identifying nucleic acid barcodes |
| US11692217B2 (en) | 2020-11-11 | 2023-07-04 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Affinity reagents having enhanced binding and detection characteristics |
| AU2022209365A1 (en) | 2021-01-21 | 2023-07-20 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Systems and methods for biomolecule preparation |
| CN112881473B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-06-21 | 中国地质大学（武汉） | 一种可插层识别阿霉素的dna单分子器件及其应用 |
| WO2022164989A2 (en) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 | Pleno, Inc. | Microfluidics systems, devices, and methods |
| AU2022232933A1 (en) | 2021-03-11 | 2023-09-07 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Systems and methods for biomolecule retention |
| EP4399528A1 (en) | 2021-09-09 | 2024-07-17 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Characterization and localization of protein modifications |
| CA3227592A1 (en) | 2021-09-22 | 2023-03-30 | Gregory KAPP | Methods and systems for determining polypeptide interactions |
| WO2023081728A1 (en) | 2021-11-03 | 2023-05-11 | Nautilus Biotechnology, Inc. | Systems and methods for surface structuring |
| GB202118908D0 (en) | 2021-12-23 | 2022-02-09 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| GB202118906D0 (en) | 2021-12-23 | 2022-02-09 | Oxford Nanopore Tech Ltd | Method |
| WO2023192917A1 (en) | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Integrated arrays for single-analyte processes |
| AU2023270700A1 (en) | 2022-05-17 | 2024-10-31 | Oxford Nanopore Technologies Plc | Method and adaptors |
| WO2023250364A1 (en) | 2022-06-21 | 2023-12-28 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Method for detecting analytes at sites of optically non-resolvable distances |
| WO2024073599A1 (en) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Preparation of array surfaces for single-analyte processes |
| US20240192202A1 (en) | 2022-12-09 | 2024-06-13 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Fluidic media for single-analtye arrays |
| WO2024130000A1 (en) | 2022-12-15 | 2024-06-20 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Inhibition of photon phenomena on single molecule arrays |
| GB202304324D0 (en) | 2023-03-24 | 2023-05-10 | Oxford Nanopore Tech Plc | Method and kits |
| US20240344116A1 (en) | 2023-03-24 | 2024-10-17 | Nautilus Subsidiary, Inc. | Transfer of nanoparticles to array surfaces |
| GB202407228D0 (en) | 2024-05-21 | 2024-07-03 | Oxford Nanopore Tech Plc | Method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030064390A1 (en) * | 1999-12-13 | 2003-04-03 | Schuelein Jurgen | Method and device for detecting and quantifying biomolecules |
| US20140079592A1 (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | National Chiao Tung University | Bio-nanowire device and method of fabricating the same |
Family Cites Families (154)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5082627A (en) | 1987-05-01 | 1992-01-21 | Biotronic Systems Corporation | Three dimensional binding site array for interfering with an electrical field |
| US5486449A (en) | 1989-02-07 | 1996-01-23 | Rohm Co., Ltd. | Photomask, photoresist and photolithography for a monolithic IC |
| GB2244135B (en) | 1990-05-04 | 1994-07-13 | Gen Electric Co Plc | Sensor devices |
| US6051380A (en) | 1993-11-01 | 2000-04-18 | Nanogen, Inc. | Methods and procedures for molecular biological analysis and diagnostics |
| IL103674A0 (en) | 1991-11-19 | 1993-04-04 | Houston Advanced Res Center | Method and apparatus for molecule detection |
| US5366140A (en) | 1993-09-30 | 1994-11-22 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Patterned array of uniform metal microbeads |
| US5871918A (en) | 1996-06-20 | 1999-02-16 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Electrochemical detection of nucleic acid hybridization |
| US5583359A (en) | 1995-03-03 | 1996-12-10 | Northern Telecom Limited | Capacitor structure for an integrated circuit |
| US5639507A (en) | 1995-05-03 | 1997-06-17 | Avx Corporation | Method of making a planar multi-layer capacitor |
| ATE271219T1 (de) | 1995-12-01 | 2004-07-15 | Innogenetics Nv | System und verfahren zur bestimmung der impedanz und herstellungsverfahren |
| US6033582A (en) | 1996-01-22 | 2000-03-07 | Etex Corporation | Surface modification of medical implants |
| US6506564B1 (en) * | 1996-07-29 | 2003-01-14 | Nanosphere, Inc. | Nanoparticles having oligonucleotides attached thereto and uses therefor |
| US6202471B1 (en) | 1997-10-10 | 2001-03-20 | Nanomaterials Research Corporation | Low-cost multilaminate sensors |
| US6110354A (en) | 1996-11-01 | 2000-08-29 | University Of Washington | Microband electrode arrays |
| US7169272B2 (en) | 1997-04-30 | 2007-01-30 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Microfabricated recessed disk microelectrodes: characterization in static and convective solutions |
| US5982018A (en) | 1997-05-23 | 1999-11-09 | Micron Technology, Inc. | Thin film capacitor coupons for memory modules and multi-chip modules |
| FR2764386B1 (fr) | 1997-06-06 | 1999-07-16 | Commissariat Energie Atomique | Support d'electrodes comportant au moins une electrode recouverte par un depot et systeme de lecture de ce support |
| US6123819A (en) | 1997-11-12 | 2000-09-26 | Protiveris, Inc. | Nanoelectrode arrays |
| US6537747B1 (en) | 1998-02-03 | 2003-03-25 | Lucent Technologies Inc. | Data transmission using DNA oligomers |
| WO1999064580A1 (en) | 1998-06-10 | 1999-12-16 | Georgia Tech Research Corporation | Microneedle devices and methods of manufacture and use thereof |
| US6094335A (en) | 1998-10-09 | 2000-07-25 | Advanced Micro Devices, Inc. | Vertical parallel plate capacitor |
| AU2640099A (en) | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Seiko Epson Corporation | Structure member excellent in water-repellency and manufacturing method thereof |
| US6517669B2 (en) | 1999-02-26 | 2003-02-11 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and method of detecting endpoint of a dielectric etch |
| AU7952700A (en) | 1999-10-20 | 2001-04-30 | Takatoshi Miyahara | Gene detecting chip, detector, and detecting method |
| DE10015818A1 (de) | 2000-03-30 | 2001-10-18 | Infineon Technologies Ag | Biosensor und Verfahren zum Ermitteln makromolekularer Biopolymere mit einem Biosensor |
| WO2001079529A1 (en) | 2000-04-17 | 2001-10-25 | Purdue Research Foundation | Biosensor and related method |
| JP4949589B2 (ja) | 2000-05-03 | 2012-06-13 | ガウ，ジェン−ジェイアール | 集積センサ・チップを有する生物学的同定システム |
| US6670131B2 (en) | 2000-11-30 | 2003-12-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nucleic acid detection method and apparatus, and vessel for detecting nucleic acid |
| NL1016779C2 (nl) | 2000-12-02 | 2002-06-04 | Cornelis Johannes Maria V Rijn | Matrijs, werkwijze voor het vervaardigen van precisieproducten met behulp van een matrijs, alsmede precisieproducten, in het bijzonder microzeven en membraanfilters, vervaardigd met een dergelijke matrijs. |
| DE10063739B4 (de) | 2000-12-21 | 2009-04-02 | Ferro Gmbh | Substrate mit selbstreinigender Oberfläche, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| US6958216B2 (en) | 2001-01-10 | 2005-10-25 | The Trustees Of Boston College | DNA-bridged carbon nanotube arrays |
| US6749731B2 (en) | 2001-01-31 | 2004-06-15 | Kyocera Corporation | Gene detection chip and detection device |
| US7189435B2 (en) | 2001-03-14 | 2007-03-13 | University Of Massachusetts | Nanofabrication |
| DE10113550A1 (de) * | 2001-03-20 | 2002-10-02 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Erfassen von makromolekularen Biopolymeren mittels einer Elektrodenanordnung |
| US20040023253A1 (en) * | 2001-06-11 | 2004-02-05 | Sandeep Kunwar | Device structure for closely spaced electrodes |
| CA2450109A1 (en) * | 2001-06-11 | 2003-05-22 | Genorx, Inc. | Electronic detection of biological molecules using thin layers |
| US6824974B2 (en) * | 2001-06-11 | 2004-11-30 | Genorx, Inc. | Electronic detection of biological molecules using thin layers |
| US7297494B2 (en) * | 2001-06-25 | 2007-11-20 | Georgia Tech Research Corporation | Activatable probes and methods for in vivo gene detection |
| US7276206B2 (en) | 2001-07-12 | 2007-10-02 | Merck & Co., Inc. | Electrical field stimulation of eukaryotic cells |
| US6483125B1 (en) | 2001-07-13 | 2002-11-19 | North Carolina State University | Single electron transistors in which the thickness of an insulating layer defines spacing between electrodes |
| US6861224B2 (en) | 2001-11-02 | 2005-03-01 | Fujitsu Limited | Protein detecting device |
| CA2484948A1 (en) | 2002-05-14 | 2004-05-21 | Nanosphere, Inc. | Electrical detection of dna hybridization and specific binding events |
| AU2003251395A1 (en) | 2002-06-05 | 2003-12-22 | Faris, Sadeg, M. | Layered electrochemical cell and manufacturing method therefor |
| EP1376111A1 (en) | 2002-06-24 | 2004-01-02 | Universite Catholique De Louvain | Method and device for high sensitivity detection of the presence of DNA and other probes |
| US7470533B2 (en) | 2002-12-20 | 2008-12-30 | Acea Biosciences | Impedance based devices and methods for use in assays |
| DE10242560A1 (de) | 2002-09-13 | 2004-03-25 | Creavis Gesellschaft Für Technologie Und Innovation Mbh | Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf textilen Beschichtungen |
| US20040063100A1 (en) | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Wang Chung Lin | Nanoneedle chips and the production thereof |
| DE10247679A1 (de) | 2002-10-12 | 2004-04-22 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Halbleitergrundstruktur für Molekularelektronik und Molekularelektronik-basierte Biosensorik |
| US7183055B2 (en) | 2002-11-01 | 2007-02-27 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Direct radio-frequency detection of nucleotide hybridization at microelectrodes |
| WO2005005679A2 (en) | 2003-04-28 | 2005-01-20 | Nanosys, Inc. | Super-hydrophobic surfaces, methods of their construction and uses therefor |
| JP4059181B2 (ja) | 2003-09-29 | 2008-03-12 | 株式会社村田製作所 | 多端子型積層セラミック電子部品の製造方法 |
| JP2005109269A (ja) | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器及び半導体放射線撮像装置 |
| WO2005108612A2 (en) * | 2003-11-28 | 2005-11-17 | Genorx, Inc. | Nanoscale biosensor device, system and technique |
| EP1702207B8 (en) | 2003-12-16 | 2010-05-19 | Dynabyte Informationssysteme GmbH | Cartridge device for blood analysis |
| US7451381B2 (en) | 2004-02-03 | 2008-11-11 | Phonex Broadband Corporation | Reliable method and system for efficiently transporting dynamic data across a network |
| US20050247573A1 (en) | 2004-03-23 | 2005-11-10 | Hideaki Nakamura | Biosensors |
| US7385295B2 (en) | 2004-06-24 | 2008-06-10 | California Institute Of Technology | Fabrication of nano-gap electrode arrays by the construction and selective chemical etching of nano-crosswire stacks |
| US7265019B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-09-04 | International Business Machines Corporation | Elastomeric CMOS based micro electromechanical varactor |
| US7258731B2 (en) | 2004-07-27 | 2007-08-21 | Ut Battelle, Llc | Composite, nanostructured, super-hydrophobic material |
| US7150904B2 (en) | 2004-07-27 | 2006-12-19 | Ut-Battelle, Llc | Composite, ordered material having sharp surface features |
| US7655275B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-02-02 | Hewlett-Packard Delopment Company, L.P. | Methods of controlling flow |
| US20060029808A1 (en) | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Lei Zhai | Superhydrophobic coatings |
| US7507320B2 (en) | 2004-10-09 | 2009-03-24 | Academia Sinica | Single-atom tip and preparation method thereof |
| KR20070045255A (ko) | 2004-10-14 | 2007-05-02 | 가부시끼가이샤 도시바 | Ｆｅｔ-기반의 핵산 검출 센서 |
| DE102004060738B4 (de) | 2004-12-15 | 2008-07-03 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zum strukturierten Aufbringen von Molekülen auf eine Leiterbahn |
| WO2006132694A2 (en) | 2005-04-01 | 2006-12-14 | Clemson University | Ultrahydrophobic substrates |
| US7417418B1 (en) | 2005-06-14 | 2008-08-26 | Ayliffe Harold E | Thin film sensor |
| WO2007053242A2 (en) | 2005-09-19 | 2007-05-10 | Wayne State University | Transparent hydrophobic article having self-cleaning and liquid repellant features and method of fabricating same |
| FR2893266B1 (fr) | 2005-11-14 | 2007-12-21 | Commissariat Energie Atomique | Produit superhydrophile ou superhydrophobe, procede pour sa realisation et utilisation de ce produit |
| KR100757389B1 (ko) | 2005-12-06 | 2007-09-11 | 한국전자통신연구원 | 나노갭 전극을 갖는 센서 및 그 제조 방법 |
| WO2007120312A2 (en) | 2005-12-15 | 2007-10-25 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Sensing devices from molecular electronic devices |
| US7649198B2 (en) | 2005-12-28 | 2010-01-19 | Industrial Technology Research Institute | Nano-array and fabrication method thereof |
| US20070207487A1 (en) | 2006-01-25 | 2007-09-06 | Emig Christopher J | Photoelectrochemical synthesis of high density combinatorial polymer arrays |
| WO2007102960A2 (en) | 2006-01-30 | 2007-09-13 | Ashland Licensing And Intellectual Property Llc | Hydrophobic self-cleaning coating compositions |
| US20070184247A1 (en) | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Simpson John T | Transparent, super-hydrophobic, disordered composite material |
| JP5053358B2 (ja) | 2006-03-17 | 2012-10-17 | エレメント シックス リミテッド | マイクロ電極アレイ |
| US20090011222A1 (en) | 2006-03-27 | 2009-01-08 | Georgia Tech Research Corporation | Superhydrophobic surface and method for forming same |
| US20070227300A1 (en) | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Quantumsphere, Inc. | Compositions of nanometal particles containing a metal or alloy and platinum particles for use in fuel cells |
| US20070231542A1 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-04 | General Electric Company | Articles having low wettability and high light transmission |
| GB2437328A (en) | 2006-04-10 | 2007-10-24 | Cambridge Display Tech Ltd | Electric devices and methods of manufacture |
| JP2008026109A (ja) | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Fujifilm Corp | 微細構造体及びその製造方法、センサデバイス及びラマン分光用デバイス |
| US20100194409A1 (en) | 2006-08-16 | 2010-08-05 | Agency For Science, Technology And Research | Method of electrically detecting a biological analyte molecule |
| JP4986138B2 (ja) | 2006-11-15 | 2012-07-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 反射防止構造を有する光学素子用成形型の製造方法 |
| GB0625070D0 (en) | 2006-12-15 | 2007-01-24 | Imp Innovations Ltd | Characterization of molecules |
| KR100854486B1 (ko) | 2007-04-05 | 2008-08-26 | 한국기계연구원 | 초발수 표면 제조 방법 |
| AT505495A1 (de) * | 2007-07-04 | 2009-01-15 | Arc Austrian Res Centers Gmbh | Verfahren zur identifizierung und quantifizierung von organischen und biochemischen substanzen |
| US8278188B2 (en) | 2007-07-19 | 2012-10-02 | University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education | Manipulation, detection, and assay of small scale biological particles |
| US20100285601A1 (en) | 2007-09-28 | 2010-11-11 | Agency For Science, Technology And Research | Method of electrically detecting a nucleic acid molecule |
| WO2009082706A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-02 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Active cmos sensor array for electrochemical biomolecular detection |
| US8372585B2 (en) | 2007-12-31 | 2013-02-12 | Intel Corporation | Electronic sensing for nucleic acid sequencing |
| US8183648B2 (en) * | 2008-01-25 | 2012-05-22 | Ut-Battelle, Llc | Nanoscopic electrode molecular probes |
| US20090297913A1 (en) | 2008-03-25 | 2009-12-03 | The University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Nanostructure-Enhanced stereo-electrodes for fuel cells and biosensors |
| CN102066929B (zh) | 2008-06-19 | 2016-03-23 | 普乐喜金生物技术股份有限公司 | 多维流体传感器以及相关的检测器和方法 |
| US7970332B2 (en) | 2008-06-30 | 2011-06-28 | Xerox Corporation | Oil less fusing using nano/micro textured fusing surfaces |
| US10670559B2 (en) | 2008-07-11 | 2020-06-02 | Cornell University | Nanofluidic channels with integrated charge sensors and methods based thereon |
| US9108880B2 (en) | 2008-08-18 | 2015-08-18 | The Regents Of The University Of California | Nanostructured superhydrophobic, superoleophobic and/or superomniphobic coatings, methods for fabrication, and applications thereof |
| US20100044212A1 (en) | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Snu R&Db Foundation | Vertically standing ionic polymer-metal composite |
| US20100132771A1 (en) | 2008-10-06 | 2010-06-03 | The Regents Of The University Of California | 3D Carbon Nanotubes Membrane as a Solar Energy Absorbing Layer |
| US20100206367A1 (en) | 2009-02-18 | 2010-08-19 | Korea Institute Of Industrial Technology | Method for fabricating silicon nano wire, solar cell including silicon nano wire and method for fabricating solar cell |
| CA2754701A1 (en) | 2009-04-14 | 2010-10-21 | Nanoink, Inc. | Conducting lines, nanoparticles, inks, and patterning |
| US20100285272A1 (en) | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Shari Elizabeth Koval | Multi-length scale textured glass substrates for anti-fingerprinting |
| KR20110104245A (ko) | 2010-03-16 | 2011-09-22 | 주식회사 나노플랫폼 | Ｆｅｔ 기반 바이오센서, 이의 제조방법, 및 이를 이용하는 표적 물질 검출방법 |
| US8940663B2 (en) | 2010-04-07 | 2015-01-27 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Nano-scale biosensors |
| KR101136534B1 (ko) | 2010-09-07 | 2012-04-17 | 한국기계연구원 | 프로브 카드 및 이의 제조 방법 |
| US9231133B2 (en) | 2010-09-10 | 2016-01-05 | International Business Machines Corporation | Nanowires formed by employing solder nanodots |
| US9070492B2 (en) | 2010-09-14 | 2015-06-30 | The General Hospital Corporation | Nanoporous metal multiple electrode array and method of making same |
| WO2012087352A2 (en) | 2010-12-20 | 2012-06-28 | The Regents Of The University Of California | Superhydrophobic and superoleophobic nanosurfaces |
| US9608101B2 (en) | 2011-01-04 | 2017-03-28 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Semiconductor device |
| US8652768B1 (en) | 2011-01-31 | 2014-02-18 | Sandia Corporation | Nanopatterns by phase separation of patterned mixed polymer monolayers |
| EP2492673A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-08-29 | Lexogen GmbH | Biosensor array formed by junctions of functionalized electrodes |
| KR102023754B1 (ko) | 2011-07-27 | 2019-09-20 | 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈 | 생체분자 특성규명용 나노포어 센서 |
| WO2013018802A1 (ja) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 日産化学工業株式会社 | 縮合系ポリマーを有するｅｕｖリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物 |
| US8685858B2 (en) | 2011-08-30 | 2014-04-01 | International Business Machines Corporation | Formation of metal nanospheres and microspheres |
| US20130108956A1 (en) | 2011-11-01 | 2013-05-02 | Az Electronic Materials Usa Corp. | Nanocomposite positive photosensitive composition and use thereof |
| KR101813907B1 (ko) | 2011-12-15 | 2018-01-02 | 인텔 코포레이션 | 다이아몬드 전극 나노갭 트랜스듀서 |
| EP3425063B9 (en) | 2011-12-22 | 2023-10-04 | President and Fellows of Harvard College | Methods for analyte detection |
| US20130183492A1 (en) | 2012-01-17 | 2013-07-18 | Snu R&Db Foundation | Metal nanoparticles on substrate and method of forming the same |
| US20130214875A1 (en) | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Elwha Llc | Graphene sheet and nanomechanical resonator |
| US20130239349A1 (en) | 2012-03-14 | 2013-09-19 | Palo Alto Research Center Incorporated | Self-powered manual toothbrush with sensors |
| JP5801513B2 (ja) * | 2012-04-09 | 2015-10-28 | エンバイロロジックス インコーポレイテッド | 試料中の核酸配列を定量するための組成物および方法 |
| US9393590B2 (en) | 2012-04-16 | 2016-07-19 | Temple University—Of the Commonwealth System of Higher Education | Self-assembly of small structures |
| WO2013165588A1 (en) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Life Technologies Corporation | Methods for analysis of dna fragments |
| US9551682B2 (en) * | 2012-06-29 | 2017-01-24 | Intel Corporation | High throughput biochemical detection using single molecule fingerprinting arrays |
| CA2879261C (en) | 2012-07-19 | 2022-12-06 | Oxford Nanopore Technologies Limited | Modified helicases |
| US8741688B2 (en) | 2012-07-24 | 2014-06-03 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming a metal chalcogenide material |
| IN2015DN01300A (ko) * | 2012-08-06 | 2015-07-03 | Quantumdx Group Ltd | |
| TWI492384B (zh) * | 2012-08-17 | 2015-07-11 | Univ Nat Chiao Tung | 蛋白質電晶體裝置 |
| AU2013334164A1 (en) | 2012-10-26 | 2015-04-09 | Research Triangle Institute | Intermediate band semiconductors, heterojunctions, and optoelectronic devices utilizing solution processed quantum dots, and related methods |
| JPWO2014097943A1 (ja) | 2012-12-18 | 2017-01-12 | 東レ株式会社 | 金属ドット基板および金属ドット基板の製造方法 |
| US20140218637A1 (en) | 2013-02-06 | 2014-08-07 | Nanchang O-Film Tech. Co., Ltd. | Conductive film, manufacturing method thereof, and touch screen including the conducting film |
| CN103187119B (zh) | 2013-02-06 | 2014-08-06 | 南昌欧菲光科技有限公司 | 导电膜及其制备方法以及包含该导电膜的触摸屏 |
| EP2994544B1 (en) * | 2013-05-06 | 2019-10-02 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Real-time electronic sequencing |
| US8901621B1 (en) | 2013-06-18 | 2014-12-02 | International Business Machines Corporation | Nanochannel process and structure for bio-detection |
| CN104252498B (zh) | 2013-06-28 | 2019-05-03 | Sap欧洲公司 | 上下文感知推荐 |
| TW201502276A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-16 | Univ Nat Chiao Tung | 單分子無標定核酸定序方法 |
| US20150049332A1 (en) | 2013-07-30 | 2015-02-19 | The Curators Of The University Of Missouri | Gold nanoisland arrays |
| US9683958B2 (en) * | 2013-09-11 | 2017-06-20 | Agilent Technologies, Inc. | Nanofluidic device for charge analysis of straightened molecules |
| WO2015102746A2 (en) | 2013-11-04 | 2015-07-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Electronics including graphene-based hybrid structures |
| US9472396B2 (en) | 2014-04-15 | 2016-10-18 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Plasma treated semiconductor dichalcogenide materials and devices therefrom |
| TW201602355A (zh) | 2014-04-28 | 2016-01-16 | 量子生物系統公司 | 奈米間隙電極裝置、系統及其形成方法 |
| EP2947779A1 (en) | 2014-05-23 | 2015-11-25 | Thomson Licensing | Method and apparatus for storing information units in nucleic acid molecules and nucleic acid storage system |
| CA2950960A1 (en) | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Solstice Biologics, Ltd. | Polynucleotide constructs having bioreversible and non-bioreversible groups |
| DK3460075T3 (da) | 2014-07-15 | 2021-02-01 | Illumina Inc | Biokemisk aktiveret elektronisk anordning |
| GB2528682A (en) | 2014-07-28 | 2016-02-03 | Isis Innovation | Plasmonic filter |
| US9859513B2 (en) | 2014-11-25 | 2018-01-02 | University Of Kentucky Research Foundation | Integrated multi-terminal devices consisting of carbon nanotube, few-layer graphene nanogaps and few-layer graphene nanoribbons having crystallographically controlled interfaces |
| US20160187282A1 (en) | 2014-12-26 | 2016-06-30 | Intel Corporation | Device for single molecule detection and fabrication methods thereof |
| JP2018533935A (ja) | 2015-10-08 | 2018-11-22 | クオンタムバイオシステムズ株式会社 | 核酸配列決定の装置、システム、及び方法 |
| WO2017123416A1 (en) | 2016-01-14 | 2017-07-20 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Molecular sensors and related methods |
| EP4137808A1 (en) | 2016-01-28 | 2023-02-22 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Method of making a sequencing device |
| KR20180105699A (ko) | 2016-01-28 | 2018-09-28 | 로스웰 바이오테크놀로지스 인코포레이티드 | 대규모 분자 전자소자 센서 어레이들을 이용하여 분석물들을 측정하는 방법들 및 장치 |
| KR20180104159A (ko) | 2016-02-09 | 2018-09-19 | 로스웰 바이오테크놀로지스 인코포레이티드 | 전자 비표지 dna 및 게놈 시퀀싱 |
| US10597767B2 (en) | 2016-02-22 | 2020-03-24 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Nanoparticle fabrication |
| WO2017184677A1 (en) | 2016-04-21 | 2017-10-26 | President And Fellows Of Harvard College | Method and system of nanopore-based information encoding |
| US9829456B1 (en) | 2016-07-26 | 2017-11-28 | Roswell Biotechnologies, Inc. | Method of making a multi-electrode structure usable in molecular sensing devices |
-
2016
- 2016-06-24 KR KR1020187002256A patent/KR102713216B1/ko active IP Right Grant
- 2016-06-24 CA CA3021580A patent/CA3021580A1/en active Pending
- 2016-06-24 KR KR1020247032470A patent/KR20240145528A/ko active Search and Examination
- 2016-06-24 EP EP16815467.2A patent/EP3314245A4/en not_active Withdrawn
- 2016-06-24 JP JP2017566864A patent/JP7166586B2/ja active Active
- 2016-06-24 CN CN201680049272.8A patent/CN108027335B/zh active Active
- 2016-06-24 WO PCT/US2016/039446 patent/WO2016210386A1/en active Application Filing
- 2016-10-27 US US15/336,557 patent/US10036064B2/en active Active
-
2018
- 2018-06-18 US US16/011,065 patent/US20180340220A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030064390A1 (en) * | 1999-12-13 | 2003-04-03 | Schuelein Jurgen | Method and device for detecting and quantifying biomolecules |
| US20140079592A1 (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | National Chiao Tung University | Bio-nanowire device and method of fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018522236A (ja) | 2018-08-09 |
| EP3314245A4 (en) | 2019-02-27 |
| EP3314245A1 (en) | 2018-05-02 |
| US10036064B2 (en) | 2018-07-31 |
| KR20240145528A (ko) | 2024-10-07 |
| WO2016210386A1 (en) | 2016-12-29 |
| US20180340220A1 (en) | 2018-11-29 |
| JP7166586B2 (ja) | 2022-11-08 |
| CN108027335B (zh) | 2021-05-04 |
| KR20180054558A (ko) | 2018-05-24 |
| US20170044605A1 (en) | 2017-02-16 |
| CA3021580A1 (en) | 2016-12-29 |
| CN108027335A (zh) | 2018-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102713216B1 (ko) | 바이오분자 센서들 및 방법들 | |
| CN109416334B (zh) | 分子传感器及相关方法 | |
| Matsumoto et al. | Current and emerging challenges of field effect transistor based bio-sensing | |
| Sassolas et al. | Electrochemical aptasensors | |
| Chung et al. | Electrochemical DNA biosensor based on avidin–biotin conjugation for influenza virus (type A) detection | |
| Kim et al. | Fabrication of MERS-nanovesicle biosensor composed of multi-functional DNA aptamer/graphene-MoS2 nanocomposite based on electrochemical and surface-enhanced Raman spectroscopy | |
| US20100285601A1 (en) | Method of electrically detecting a nucleic acid molecule | |
| EP2331950A1 (en) | Nanostructured microelectrodes and biosensing devices incorporating the same | |
| WO2007114649A1 (en) | Biosensor having nano wire and manufacturing method thereof | |
| US20040096866A1 (en) | Method of detecting macromolecular biopolymers by means of an electrode arrangement | |
| US20080156646A1 (en) | Nanostructured electrochemical biosensor with aptamer as molecular recognition probe | |
| Gajovic-Eichelmann et al. | Directed immobilization of nucleic acids at ultramicroelectrodes using a novel electro-deposited polymer | |
| Won et al. | Bioelectrocatalytic signaling from immunosensors with back‐filling immobilization of glucose oxidase on biorecognition surfaces | |
| WO2012144631A1 (ja) | 生体分子検出用電極チップ、及び、生体分子検出方法 | |
| JP4482856B2 (ja) | 試料中の標的物質の検出方法、センサ基体、及び検出キット | |
| US11280758B2 (en) | Single-particle bridge assay for amplification-free electrical detection of ultralow-concentration biomolecules and non-biological molecules | |
| WO2002073183A1 (fr) | Procede permettant la detection electrochimique de la complementarite de bases d'acides nucleiques | |
| Davis et al. | General introduction to biosensors and recognition receptors | |
| Sun et al. | Chemical Sensors using Single‐Molecule Electrical Measurements | |
| JP2005037376A (ja) | 被検体を定量的に電気的に検出する方法及びデバイス | |
| Ramachandran et al. | Electronic detection of selective proteins using non antibody-based CMOS chip | |
| WO2022139886A1 (en) | Crispr enzyme circuits for molecular electronic sensors | |
| Li | Biosensing of dissolved analytes with AFM based single molecule force spectroscopy | |
| RAMANAVICIENE et al. | 9 AFFINITY SENSORS BASED ON NANO)- |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| GRNT | Written decision to grant |