МИКРОФЛЮИДНЫЕ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ МНОЖЕСТВЕННЫХ МИШЕНЕЙ

1. Способ детектирования одной или более мишеней, причем способ включает:
помещение образца, включающего первую мишень, внутрь микрофлюидного устройства;
гибридизацию множества копий первой мишени с множеством наноструктур;
подведение электрического тока к множеству наноструктур;
применение электрического поля, созданного электрическим током, для перемещения множества наноструктур;
сортировку множества наноструктур; и
оценку сортированного множества наноструктур для определения по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества первой мишени.
2. Способ по п.1, в котором электрический ток подводят с использованием диэлектрофореза.
3. Способ по п.1, в котором наличие повышенного давления не препятствует исполнению способа.
4. Способ по п.1, в котором множество копий первой мишени получают путем полимеразной цепной реакции.
5. Способ по п.1, в котором электрическое поле имеет первую частоту при первом электрическом токе и вторую частоту при втором электрическом токе, и в котором по меньшей мере одна из множества наноструктур перемещается в первом направлении при первой частоте и во втором направлении при второй частоте.
6. Способ по п.1, в котором множество наноструктур формирует картину в зависимости от частоты электрического поля.
7. Способ по п.1, в котором присутствие или отсутствие первой мишени является показателем присутствия или отсутствия патогена, раковой клетки, биологических везикул, пептидов, ДНК, РНК или не относящихся к ДНК молекул.
8. Способ по п.1, далее включающий подведение множества электрических токов в различных точках к микрофлюидному устройству.
9. Способ по п.8, в котором множество электрических токов создает неоднородное электрическое поле в пределах микрофлюидного устройства.
10. Способ по п.1, в котором множество наноструктур представляет собой одно или более из углеродных нанотрубок, нанобусинок, нанопроволок, наноколлоидов, наночастиц, наностержней, квантовых точек, нанокристаллов, липосом, бусинок из оксида кремния, латексных бусинок, коллоидного золота или других структур с размерами менее одного микрона (мкм).
11. Способ по п.1, далее включающий функционализацию одного или более молекулярных зондов на множестве наноструктур.
12. Способы по п.11, в которых один или более молекулярных зондов включают одно или более из олигомера, флюорофора, карбоксильной группы или стрептавидина.
13. Способ по п.1, далее включающий предварительную обработку образца.
14. Способ по п.13, в котором предварительная обработка включает по меньшей мере одно из фильтрования или удаления ингибиторов.
15. Способ по п.1, в котором оценка сортированного множества наноструктур включает одно или более из определения значения импеданса, наблюдения картины или детектирования флуоресценции.
16. Способ по п.1, далее включающий фокусирование множества наноструктур перед сортировкой.
17. Способ по п.1, далее включающий:
детектирование второй мишени, содержащейся в образце;
гибридизацию множества копий второй мишени с множеством наноструктур; и
оценку сортированного множества наноструктур для определения по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества второй мишени,
в котором подведение электрического тока к множеству наноструктур побуждает множество наноструктур, гибридизированных первой мишенью, перемещаться в первом направлении, и побуждает множество наноструктур, гибридизированных второй мишенью, перемещаться во втором направлении, и в котором первую мишень и вторую мишень сортируют, основываясь на первом направлении или втором направлении.
18. Детектор мишени, включающий:
вход микрофлюидного устройства, в который помещают образец первой мишени;
гибридизационную камеру для связывания множества копий первой мишени с множеством наноструктур;
фокусирующее устройство для фокусирования множества наноструктур;
сортировочное устройство для сортировки множества наноструктур; и
ловушку для сбора множества наноструктур.
19. Детектор мишени по п.18, в котором фокусирующее устройство включает один или более электродов для приложения электрического поля к множеству наноструктур для выстраивания копий первой мишени.
20. Детектор мишени по п.18, в котором сортировочное устройство включает один или более электродов для приложения электрического поля к множеству наноструктур для перемещения копий первой мишени в первом направлении.
21. Детектор мишени по п.18, в котором по меньшей мере в одном из фокусирующего устройства или сортировочного устройства используют диэлектрофорез.
22. Детектор мишени по п.18, далее включающий репликационную камеру для продуцирования множества копий первой мишени.
23. Детектор мишени по п.22, в котором в репликационной камере применяют полимеразную цепную реакцию.
24. Детектор мишени по п.18, в котором по меньшей мере к одному из фокусирующего устройства или сортировочного устройства подводят электрический ток для создания электрического поля, в котором электрическое поле имеет первую частоту при первом электрическом токе и вторую частоту при втором электрическом токе, и в котором множество наноструктур перемещается в первом направлении при первой частоте и во втором направлении при второй частоте.
25. Детектор мишени по п.24, в котором множество наноструктур формирует картину в зависимости от частоты электрического поля.
26. Детектор мишени по п.18, далее включающий один или более электродов для подведения множества электрических токов в различных точках на микрофлюидном устройстве.
27. Детектор мишени по п.26, в котором множество электрических токов создает неоднородное электрическое поле в пределах микрофлюидного устройства.
28. Детектор мишени по п.18, в котором множество наноструктур представляет собой одно или более из углеродных нанотрубок, нанобусинок, нанопроволок, наноколлоидов, наночастиц, наностержней, квантовых точек, нанокристаллов, липосом, бусинок из оксида кремния, латексных бусинок, коллоидного золота или других структур с размерами менее одного микрона (мкм).
29. Детектор мишени по п.18, в котором один или более молекулярных зондов функционализированы на множестве наноструктур.
30. Детектор мишени по п.29, в котором один или более молекулярных зондов включают одно или более из олигомера, флюорофора, карбоксильной группы или стрептавидина.
31. Детектор мишени по п.18, далее включающий фильтр для предварительной обработки образца.
32. Детектор мишени по п.18, в котором ловушка включает детектор для оценки сортированного множества наноструктур по меньшей мере одним путем из определения значения импеданса, наблюдения картины или детектирования флуоресценции.
33. Детектор мишени по п.32, в котором значение импеданса, картина или флуоресценция показывает присутствие или отсутствие первой мишени.
34. Детектор мишени по п.33, в котором присутствие или отсутствие первой мишени является показателем по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества патогена, раковой клетки, биологических везикул, пептидов, ДНК, РНК или не относящихся к ДНК молекул.
35. Детектор мишени по п.18, в котором в образце содержится вторая мишень,
в котором гибридизационная камера связывает множество копий второй мишени с множеством наноструктур, и
в котором сортировочное устройство сортирует вторую мишень в направлении, отличающемся от такового для первой мишени.
36. Детектор мишени по п.35, в котором сортировочное устройство включает один или более электродов для приложения электрического поля к множеству наноструктур для перемещения копий первой мишени в первом направлении и копий второй мишени во втором направлении.
37. Способ детектирования мишени, причем способ включает:
получение образца, включающего мишень;
репликацию мишени в образце для продуцирования амплифицированной смеси;
фиксирование наноструктуры в камере;
функционализацию молекулярного зонда на наноструктуре;
протекание амплифицированной смеси через наноструктуру для гибридизации мишени в амплифицированной смеси; и
детектирование по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишени.
38. Способ по п.37, в котором мишень реплицируют с использованием полимеразной цепной реакции.
39. Способ по п.38, в котором в полимеразной цепной реакции используют два по-разному маркированных праймера.
40. Способ по п.39, в котором один из праймеров является биотинированным, и другой маркирован флуоресцентной меткой.
41. Способ по п.37, в котором наноструктуру фиксируют в камере с помощью одного из химической связи, физического сцепления, силы, обусловленной электрическим полем, или размещением между поверхностями фильтра.
42. Способ по п.37, в котором по меньшей мере один из стрептавидина или авидина связывается с наноструктурами, и реплицированная мишень связывается со стрептавидином или авидином.
43. Способ по п.37, далее включающий приложение электрического поля, в котором присутствие электрического поля облегчает гибридизацию мишени.
44. Способ по п.37, в котором мишень детектируют одним или более путями из определения импеданса, наблюдения картины или детектирования флуоресценции.
45. Детектор мишени, включающий:
репликационную камеру, в которой мишень реплицируют для получения амплифицированной смеси;
микрофлюидную камеру, содержащую наноструктуры, имеющие молекулярные зонды, функционализированные на таковых;
фильтр для удержания наноструктур в микрофлюидной камере;
канал, через который амплифицированная смесь протекает через наноструктуру для гибридизации мишени в амплифицированной смеси; и
детектор для определения по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишени.
46. Детектор мишени по п.45, в котором мишень реплицируют с использованием полимеразной цепной реакции.
47. Детектор мишени по п.46, в котором в полимеразной цепной реакции используют два по-разному маркированных праймера.
48. Детектор мишени по п.47, в котором один из праймеров является биотинированным, и другой маркирован флуоресцентной меткой.
49. Детектор мишени по п.45, в котором наноструктуру фиксируют в камере с помощью одного из химической связи, физического сцепления или силы, обусловленной электрическим полем.
50. Детектор мишени по п.45, в котором по меньшей мере один из стрептавидина или авидина связывается с наноструктурами, и реплицированная мишень связывается со стрептавидином или авидином.
51. Детектор мишени по п.45, в котором детектор детектирует мишень по импедансу, картине или флуоресценции.
52. Способ детектирования одной или более мишеней, причем способ включает:
введение образца, включающего одну или более мишеней, в микрофлюидное устройство;
удерживание мишеней в резервуаре;
пропускание мишеней через множество детектирующих трубок;
гибридизацию мишеней; и
детектирование по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишеней.
53. Способ по п.52, в котором мембрана разрушается, чтобы обеспечить мишеням возможность проходить через множество детектирующих трубок.
54. Способ по п.53, в котором мембрана разрушается при подведении электрического напряжения.
55. Способ по п.52, в котором мишени реплицируют в множестве детектирующих трубок.
56. Способ по п.55, в котором мишени реплицируют со специфическими праймерами для получения мишень-специфических ампликонов в каждой из множества детектирующих трубок.
57. Способ по п.52, в котором мишени гибридизуют с наноструктурами, функционализированными стрептавидином.
58. Способ по п.52, в котором мишени реплицируют в резервуаре.
59. Способ по п.58, в котором мишени реплицируют с неспецифическими праймерами для получения совокупности типов ампликонов для множества мишеней в резервуаре.
60. Способ по п.59, в котором пропускание мишеней ко множеству детектирующих трубок включает пропускание совокупности типов ампликонов к каждой из множества детектирующих трубок.
61. Способ по п.60, в котором каждая из множества детектирующих трубок функционализирована одиночным типом олигомера так, что только один тип из совокупности типов ампликонов, соответствующий одиночной мишени, гибридизуется в каждой из множества детектирующих трубок.
62. Способ по п.52, далее включающий приложение электрического поля для побуждения мишеней к перемещению в сторону микроэлектродной решетки; и по меньшей мере одного или более из измерения импеданса в пределах решетки или наблюдения изображения решетки для детектирования по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишеней.
63. Детектор мишени для детектора многочисленных мишеней, причем детектор включает:
инъекционное отверстие для внесения образца, включающего одну или более мишеней, в микрофлюидное устройство;
резервуар для хранения мишеней;
множество детектирующих трубок, находящихся в жидкостной коммуникации с резервуаром;
гибридизационную камеру в множестве детектирующих трубок; и
детектор для детектирования по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишеней.
64. Детектор мишени по п.63, далее включающий множество мембран, встроенных между резервуаром и каждой из множества детектирующих трубок, в котором по меньшей мере одна из множества мембран разрушается, чтобы обеспечить мишеням возможность проходить через одну из множества детектирующих трубок.
65. Детектор мишени по п.64, далее включающий один или более электродов, в котором мембрана разрушается при подведении электрического напряжения к одному или более электродов.
66. Детектор мишени по п.63, в котором мишени реплицируют в множестве детектирующих трубок.
67. Детектор мишени по п.66, в котором мишени реплицируют со специфическими праймерами для получения мишень-специфических ампликонов в каждой из множества детектирующих трубок.
68. Детектор мишени по п.63, в котором мишени гибридизуют с наноструктурами, функционализированными стрептавидином.
69. Детектор мишени по п.63, в котором мишени реплицируют в резервуаре.
70. Детектор мишени по п.69, в котором мишени реплицируют с неспецифическими праймерами для получения совокупности типов ампликонов для множества мишеней в резервуаре.
71. Детектор мишени по п.70, в котором пропускание мишеней ко множеству детектирующих трубок включает пропускание совокупности типов ампликонов к каждой из множества детектирующих трубок.
72. Детектор мишени по п.71, в котором каждая из множества детектирующих трубок функционализирована одиночным типом олигомера так, что только один тип из совокупности типов ампликонов, соответствующий одиночной мишени, гибридизуется в каждой из множества детектирующих трубок.
73. Детектор мишени по п.63, в котором резервуар и множество детектирующих трубок соединены через микронасос.
74. Детектор мишени по п.63, далее включающий приложение электрического поля для побуждения мишеней к перемещению в сторону микроэлектродной решетки; и по меньшей мере одного или более из измерения импеданса в пределах решетки или наблюдения изображения решетки для детектирования по меньшей мере одного из присутствия, отсутствия или количества мишеней.
75. Детектор мишени по п.74, далее включающий камеру для регистрации изображения решетки.
76. Детектор мишени по п.63, в котором детектор мишени является портативным.