用于改善基材的表面性质的组合物、装置和方法与流程

相关申请数据

本申请主张2018年5月18日提交的美国临时专利申请第62/673,343号的权益，其全部内容通过引用结合于此。

联邦资助声明

本发明是以美国国防部(darpa)授予的授予号hr0011-12-2-0001在政府资助下完成的。美国政府拥有本发明的某些权利。

本发明涉及用于改善基材的表面性质的组合物、装置和方法。在一些实施方案中，本发明涉及用于改善塑料微流体装置上的微孔阵列反应的珠粒负载和/或不混溶性油密封的组合物、装置和方法。

背景技术：

数字化测定正变得越来越流行并且不同于传统的模拟测定，因为它们将总反应体积划分或分割为许多较小的“平行”反应。通常，选择较小的反应体积，使得其包含1个或0个目标分子。反应完成后，确定阳性和阴性反应的数目，并使用百分比确定初始样品浓度。通过允许对单个分子进行计数，大大降低低浓度时的读取噪声，从而降低低浓度时的方差。这使得可以进行更精确的定量，并实现较低的检测限(lod)。

反应的分割可分为两种主要类型：(1)在不混溶性油中的水性液滴和(2)在基材中形成的小体积反应孔的阵列，所述基材与微量滴定板相似但通常体积更小，并且反应的数目和密度更大。可以通过数种方法将固态阵列中的反应相互隔离，诸如用硅橡胶垫圈进行密封、通过机械分离或不混溶性密封油进行密封(kan等人，labchip,2012,12,977;us9,329,174;us2013/0345088;和us2012/0196774)。

油相中的水性液滴可以通过标准的宏观乳化方案制备，但是液滴大小可以变化，从而降低了定量实用性。因此，出于分析目的，通常优选微流体方法，因为它们以针对该测定优化的液滴体积产生了较低的液滴尺寸分布。然而，

液滴产生是每个液滴产生器处的一系列过程，限制了通过量并且经常需要大量的准备时间或使用许多平行的液滴产生器。固体阵列方法还可以产生具有低方差的预定大小的液滴，但是可以更容易地平行地进行分割，从而允许在短时间内产生非常大量的反应。

与使用硅橡胶垫圈相比，用不混溶性油进行密封提供了以下优势：复杂度低、对表面污染的耐受性更高以及制造成本低(kan等人，labchip,2012,12,977和us2013/0345088)；但是，必须仔细考虑表面性质以及水性缓冲液和不混溶性油的组成。不混溶性油密封的方法可以包括用水溶液淹没阵列基材以填充所有反应孔及其上方的空间。然后使密封油流过孔，使得其将所有水溶液推出孔上方的空间，而在孔中留下现在隔离的水溶液体积。液滴在孔中的“锁定(pinning)”是由水相的表面张力和孔(特别是孔顶部的边缘)的形状引起的。

通常，需要具有大的水接触角的疏水性表面和具有相对高的表面张力的水相(例如具有低或为零的表面活性剂浓度的那些)，以防止水相将反应孔流体连接或“桥接”。如果阵列基材的接触角不足(例如它包含一定浓度的表面活性剂或其他降低表面张力的实体)，则可能导致不期望的水性桥连，导致孔与孔之间的串扰或反应内容物的共混。对于旨在彼此隔离的反应，这通常是不希望的。

遗憾的是，很少有聚合物材料具有含水反应的不混溶性油密封所需的理想性能：高水接触角、所需波长下的光学纯度、成本低、易于在精密公差和微米级临界尺寸下注塑成型或压花、温度稳定性和低蒸气渗透性等。由于塑料表面的性质(包括缺少合适的反应性化学基团)，该表面也可能难以可靠地功能化。

某些聚合物，诸如环状烯烃共聚物(coc)和环状烯烃聚合物(cop)，例如在可见和近可见波长下都是光学纯的、成本低廉、具有出色的注塑成型性质、温度稳定性和低蒸汽渗透性。然而，它们的天然表面水接触角通常为约90°。大于90°的疏水性值对于密封来说可能是优选的，特别是如果在水相中存在表面活性剂或亲水性聚合物时。表面活性剂既降低了水相的表面张力，又可以涂布聚合物表面(亲水性聚合物也可以这样)，使其具有亲水性。该效果可以是半永久性的，其中，即使随后使用无表面活性剂和/或无聚合物的水或缓冲液进行清洗，但表面仍保留了至少一些亲水特性。

coc和cop相对惰性，因此难以功能化。已经描述了一些方法用于在等离子、uv和/或臭氧处理之后通过共价官能化永久地将这些塑料改性；然而，这些方法可能是昂贵的，并且难以应用于采用结合的微流体装置的大规模生产中。

技术实现要素：

本发明的一个方面涉及一种组合物，其包含：涂布试剂和溶剂，其中所述涂布试剂在组合物中的存在量为溶剂体积的约0.01％至约5％。

本发明的另一个方面涉及一种在基材表面上形成膜的方法，所述方法包括：使基材表面与包含涂布试剂的组合物接触；和在基材表面上形成涂布试剂的膜。

本发明的另一方面涉及一种基材，其在基材表面上包含膜，其中所述膜包含涂布试剂，并且所述涂布试剂是硅烷、硅氧烷(例如三硅氧烷)、任选地卤素(例如氟)取代的硅氧烷和/或卤素(例如氟)取代的烃。

本发明的另一方面涉及一种装置，其在装置的表面上包括膜，其中所述膜包含涂布试剂，并且所述涂布试剂是硅烷、硅氧烷(例如三硅氧烷)、任选地卤素(例如氟)取代的硅氧烷，和/或卤素(例如氟)取代的烃。在一些实施方案中，所述膜存在于装置中的至少一个通道的表面上。在一些实施方案中，所述装置是微流体装置。

应当注意，关于一个实施方案描述的本发明的各方面可以结合到不同的实施方案中，尽管未相对于此进行明确描述。即，可以任何方式和/或组合来组合所有实施方案和/或任何实施方案的特征。申请人保留更改任何原始提交的权利要求和/或相应地提交任何新权利要求的权利，包括能够修改任何原始提交的权利要求以引用和/或结合一项或多项任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管并非以这种方式原始要求的。在下面阐述的说明书中详细解释了本发明的这些和其他目的和/或方面。通过阅读随后的附图和优选实施方案的详细描述，本领域普通技术人员将理解本发明的其他特征、优点和细节，此种描述仅是解释说明本发明。

附图说明

图1示出了在缓冲液中不使用表面活性剂的情况下，试图将珠粒磁力加载到塑料微孔中之后的装置的图像，这导致珠粒吸附到表面(阵列腔室的中下部区域的浅灰色条纹)。

图2示出了使用dupont™krytox®gpl104(一种全氟聚醚(pfpe)油)密封具有天然表面cop塑料的装有非离子表面活性剂的制备用于水性elisa测定的装置之后的图像。请注意孔间(诸如白色肾形区域)和阵列腔室的顶表面上(从左上角到右下角呈对角线延伸的沙漏形区域)的大面积水性桥连。

图3示出了a)3分钟、b)5分钟和c)10分钟后，天然cop表面上的dupont™krytox®gpl104pfpe油的侧视图像。请注意，油会铺展在整个基材上。随着油继续在cop表面上铺展开，可以看到不规则的铺展(分支化)。还示出了在经六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)处理的cop表面上的dupont™krytox®gpl104pfpe油在d)施用时；e)5分钟后、以及f)超过10分钟后的图像。与在天然cop表面上不同，在经处理的cop表面上未检测到超过初始施用时注意到的铺展的进一步铺展。

图4示出了a)在cop表面上的水滴(约5µl)和b)在经六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)处理的cop表面上的水滴(约5µl)的侧视图。还示出了在c)天然cop表面和d)经六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)处理的cop表面上含0.1％体积的tween20(一种非离子表面活性剂)的水性缓冲液滴(约5µl)的侧视图像。尽管表面处理可能增加了cop表面对水的疏水性，但在这种情况下无法测量到含有表面活性剂的水性缓冲液的接触角的差异。

图5示出了在将包括涂布试剂和溶剂的组合物加载到微流控芯片的阵列腔室中的过程期间拍摄的图像。a)将溶解在溶剂中的涂布试剂添加到芯片上的储器中。b)溶液通过毛细作用或在压差下开始填充待涂布的区域。c)溶液完全填充待涂布的区域。

图6示出了在除去图5中所示的芯片中的组合物以在芯片表面上留下涂布试剂层的过程期间拍摄的图像。a)对芯片施加压差以从装置中去除溶剂介质。在该实例中使用部分真空。b)从装置中完全除去溶剂，直到明显变干为止。c)涂布的装置。尽管在某些照明条件下可以在某些角度观察到薄膜干涉效应，在该实例中涂布试剂是用肉眼不易观察到的薄的相对平坦的膜。

图7示出了使用fed涂布方法经六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)预处理之后和用krytox®油密封之后的阵列的图像。

图8a示出了在天然cop表面上用krytox®油密封的阵列的图像，其中示出了单分子酶反应。

图8b示出了在经六甲基二硅氧烷溶剂中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷处理的表面上用krytox®油密封的阵列的图像，其中示出了单分子酶反应。

图9a示出了pcr循环后加载有珠粒的塑料微孔阵列的一部分的图像。

图9b示出了图9a的同一阵列的特写视图的图像，示出了空的孔、含有阴性珠粒的孔和含有阳性珠粒的孔。

具体实施方式

现在在下文中参考示出了本发明的实施方案的附图来更全面地描述本发明。然而，本发明可以许多不同的形式来具体化，并且不应该解释为限于在此阐述的实施方案，而是提供这些实施方案以使得本公开是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。

本文在本发明的说明书中使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，而无意于限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如在本发明的说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，术语，诸如在常用词典中定义的那些，应解释为具有与其在本申请的上下文和相关技术中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过度地解释，除非本文明确地如此定义。本文在本发明的说明书中使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，而无意于限制本发明。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用以它们的整体并入本文。在术语冲突的情况下，以本说明书为准。

同样，如本文中所使用的“和/或”是指并涵盖一个或多个相关联的所列项目的任何和所有可能的组合，以及当以备选方式(“或”)解释时不含组合。

除非上下文另外指出，否则明确意图是可以任何组合使用本文描述的本发明的各种特征。此外，本发明还预期在本发明的一些实施方案中，可以排除或省略本文阐述的任何特征或特征的组合。为了说明，如果说明书指出复合物包含组分a、b和c，则明确旨在可以省略和放弃a、b或c中的任一或其组合。

如本文中所使用的过渡短语“基本上由......组成”(和语法变体)应解释为涵盖所陈述的所要求保护的发明的材料或步骤“以及实质上不影响基本和新颖特征的那些”。参见inreherz,537f.2d549,551-52,190u.s.p.q.461,463(ccpa1976)(原文中的重点)；另请参阅mpep§2111.03。因此，本文所使用的术语“基本上由......组成”不应解释为等同于“包括”。

还应理解，如本文所使用的术语“实例”、“示例性”及其语法变体旨在表示本文所讨论的非限制性实例和/或变体实施方案，而不旨在表示与一个或多个其他实施方案相比，优选本文讨论的一个或多个实施方案。

如本文所用的术语“约”在涉及诸如量或浓度等可测量值时，意在涵盖指定值的±20％、±10％、±5％、±1％、±0.5％或甚至±0.1％的变动以及该指定值。例如，“约x”，其中x是可测量值，是指包括x以及x的±20％、±10％、±5％、±1％、±0.5％甚至±0.1％的变动。本文提供的可测量值的范围可以包括其中的任何其他范围和/或单个值。

如本文所用的术语“增加(increase)”、“增加(increases)”、“增加(increasing)”、“增加的(increased)”、“改善”、“增强”和类似术语表示指定参数提高至少约2％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、150％、200％、300％、400％、500％或更多。

如本文所用的术语“减少(reduce)”、“减少(reduces)”、“减少的(reduced)”、“减少(reduction)”、“抑制”和类似术语表示指定参数减少至少约2％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％或100％。

本文中单独或作为另一基团的一部分使用的“烷基”是指包含1至30个碳原子的直链或支链的饱和烃。在一些实施方案中，烷基可包含1、2或3直至4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个碳原子。烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。本文所用的“低级烷基”是烷基的子集，是指含有1至4个碳原子的直链或支链的饱和烃基。低级烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。在一些实施方案中，烷基或低级烷基可以被一个或多个基团、任选地一个或多个选自以下的基团取代：聚氧化烯(诸如peg)、卤素(例如卤代烷基)、烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂环、杂环烷基、羟基、烷氧基(从而产生聚烷氧基诸如聚乙二醇)、烯基氧基、炔基氧基、卤代烷氧基、环烷氧基、环烷基烷基氧基、芳基氧基、芳基烷基氧基、杂环氧基、杂环烷基氧基、巯基、烷基-s(o)m、卤代烷基-s(o)m、烯基-s(o)m、炔基-s(o)m、环烷基-s(o)m、环烷基烷基-s(o)m、芳基-s(o)m、芳基烷基-s(o)m、杂环-s(o)m、杂环烷基-s(o)m、氨基、羧基、烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、卤代烷基氨基、环烷基氨基、环烷基烷基氨基、芳基氨基、芳基烷基氨基、杂环氨基、杂环烷基氨基、二取代的氨基、酰基氨基、酰基氧基、酯、酰胺、磺酰胺、脲、烷氧基酰基氨基、氨基酰基氧基、硝基或氰基，其中m=0、1、2或3。

本文中单独或作为另一基团的一部分使用的“芳基”是指具有一个或多个芳环的单环碳环系统或者双环或更高级碳环稠合环系统。芳基的代表性实例包括薁基、茚满基、茚基、萘基、苯基、四氢萘基等。在一些实施方案中，芳基可以被一个或多个基团、任选地诸如以上关于烷基和低级烷基所描述的那些的一个或多个基团所取代。

根据本发明的实施方案提供了用于在基材表面(例如塑料基材表面)上形成涂层和/或膜的涂布试剂。一种或多种(例如1、2、3、4、5或更多种)涂布试剂可用于在基材表面上提供涂层和/或膜，和/或用于本发明的方法。在一些实施方案中，提供了包括涂布试剂的组合物。组合物可以为任何合适的形式，例如为溶液、胶体、乳液、凝胶或超临界流体的形式。在一些实施方案中，组合物是液体。组合物可用于在基材表面上提供涂布试剂的涂层。在一些实施方案中，涂层可以为基材表面上的膜的形式。如本文所用的“膜”是指提供在基材表面上的如本文所述的涂布试剂的层。本文所用的“膜”可包含膜重量的至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的涂布试剂，和/或可包含少于膜重量的约20％的溶剂。在一些实施方案中，膜是干燥的，和/或在膜和/或基材表面上没有可见的组合物和/或溶剂。然而，本发明的方法和/或装置可以包括使膜与水性组合物和/或油接触。本发明的装置可以通过本发明的方法形成并且包括本发明的膜。

在一些实施方案中，本发明的组合物包含涂布试剂和溶剂。涂布试剂在组合物中的存在量可以为溶剂体积的约0.01％或0.1％至约1％、2％、3％、4％或5％，例如溶剂体积的约0.01％至约2％、或约0.1％至约1％。在一些实施方案中，涂布试剂在组合物中的存在量为溶剂体积的约0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％。在一些实施方案中，涂布试剂在组合物中的存在量为溶剂体积的约1％。在一些实施方案中，提供在基材表面上的涂布试剂的浓度可以提供一定厚度的膜。例如，与由包含较少涂布试剂的组合物制备的膜的厚度相比，包含更多涂布试剂的组合物可以提供更厚的膜。

涂布试剂可以至少部分地溶解在溶剂中。在一些实施方案中，将至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的涂布试剂溶解在溶剂中。在一些实施方案中，涂布试剂可以悬浮在溶剂中、在溶剂中形成胶束和/或存在于溶剂中的胶束中。

用于本发明的组合物、装置和/或方法中的溶剂在20℃下的蒸气压可以为至少约25mmhg，例如在20℃下为至少约30、40、50、75、100、250、500或750mmhg或更高。在一些实施方案中，溶剂的蒸气压可为在20℃下约25mmhg至在20℃下约40、50、75、100、250、500或750mmhg。在一些实施方案中，溶剂在20℃下的蒸气压大于约1大气压。在一些实施方案中，溶剂在25℃下的蒸气压小于约50mmhg。蒸气压可以使用本领域技术人员已知的方法来确定，例如，在flaningamol;jchemengdata31:266-72(1986)中描述的那些方法。在一些实施方案中，溶剂可以在标准环境室温和压力(即分别为0℃和1巴)下为气体且在低于标准环境室温和压力时为液体。

在一些实施方案中，用于本发明的组合物、装置和/或方法中的溶剂在基材(例如疏水基材，诸如cop)表面上的接触角，当任选地在约25℃下，将5微升溶剂放置在表面上时，可为约5°或更小。在一些实施方案中，当任选地在约25℃下，将5微升溶剂放置在表面上时，溶剂在基材表面上的接触角可为约5°、4°、3°、2°、1°、0.5°或更小。在一些实施方案中，当任选地在约25℃下，将5微升溶剂放置在基材上时，溶剂在基材表面上的接触角可为约0°。

用于本发明的组合物、装置和/或方法中的溶剂在25℃下的粘度可小于约0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1厘沲(centistokes)。在一些实施方案中，溶剂在25℃下的粘度可为约0.1、0.2或0.3至约0.4、0.5、0.6或0.7厘沲。可以使用本领域技术人员已知的方法来确定粘度，例如在mazzonism等人在handbookenvironchem,卷3.chandrag,编辑.德国柏林:springer(1997)，页码53-81中描述的那些。

在一些实施方案中，用于本发明的组合物、装置和/或方法中的溶剂可以与水不混溶和/或可以是非极性的。在一些实施方案中，用于本发明的组合物、装置和/或方法中的溶剂在25℃下在水中的溶解度小于约1.5mg/l或小于约1mg/l。溶剂在25℃下在水中的溶解度可以为约0.01、0.1或0.5mg/l至约0.7、1或1.5mg/l。溶剂在水中的溶解度可以使用本领域技术人员已知的方法来确定，例如，kochetkova等人在environtoxicolchem20:2184-88(2001)中描述的那些。

本发明的溶剂可以是疏水的。在一些实施方案中，溶剂可具有约1、2、3、4、5、6、7、8或9的辛醇/水分配系数(logp)。在一些实施方案中，溶剂可具有约3、4、5、6、7、8或更大的辛醇/水分配系数(logp)。在一些实施方案中，溶剂可具有约3或4至约5、6或7的辛醇/水分配系数。

一种或多种(例如1、2、3、4、5或更多)溶剂可以任何合适的量存在于本发明的组合物中。例如，在一些实施方案中，本发明的组合物可以包含组合物体积的约1％、5％或10％至约50％、75％、90％、95％、99％或99.99％的量的溶剂。在一些实施方案中，组合物包含两种或更多种溶剂，并且溶剂可以不形成单一液相液体，和/或可以用作分散溶液、胶体、乳液、凝胶或超临界流体。可以用于本发明的组合物、装置和/或方法中的示例性溶剂包括但不限于环聚甲基硅氧烷；聚二甲基硅氧烷；聚硅氧烷；聚硅烷；氟硅氧烷；氟硅烷；全氟碳化合物(例如全氟己烷(c6f14)；全氟硅氧烷；全氟烃；环状氟碳化合物；季硅氧烷；超临界流体；在flaningamol;jchemengdata31:266-72(1986)中描述的溶剂；1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟戊烷(cf3chfchfcf2cf3)，例如可以商品名vertrel®从dupont™商购获得；dupont™krytox®溶剂；及其任何组合。在一些实施方案中，本发明的组合物包含环聚甲基硅氧烷。示例性的环聚甲基硅氧烷包括但不限于六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和/或十二甲基环六硅氧烷。在一些实施方案中，本发明的组合物包含全氟碳化合物，任选地是全氟碳油。在一些实施方案中，本发明的组合物包含全氟聚醚(pfpe)，例如pfpe油。在一些实施方案中，本发明的组合物可以包含具有由式i表示的结构的pfpe：

其中y是1至9的整数。

在一些实施方案中，本发明的组合物可以包含溶剂(例如pfpe)，其包含溶剂重量的约10％至约30％的量的碳，溶剂重量的约5％至约15％的量的氧，以及溶剂重量的约60％至约80％的量的氟。在一些实施方案中，本发明的组合物可包含溶剂(例如pfpe)，其包含溶剂重量的约21.6％的碳，溶剂重量的约9.4％的氧，以及溶剂重量的约69.0％的氟。

一种或多种(例如1、2、3、4、5或更多种)有机硅可以存在于本发明的组合物中。有机硅包括但不限于环聚甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷、聚硅烷、氟硅氧烷、氟硅烷、全氟硅氧烷和季硅氧烷。在一些实施方案中，组合物包含硅氧烷例如聚硅氧烷，任选地是线性聚二硅氧烷，其任选地被一个或多个烷基和/或卤素(例如氟)取代。在一些实施方案中，溶剂可以是具有式ii的结构的有机硅：

其中：

每个r独立地选自氢和取代或未取代的烷基；

r¹和r²各自独立地选自键、氢和取代或未取代的烷基，任选地其中r¹和r²一起形成环；

n为1至20的整数；

m是0或1的整数。

式ii的化合物可以被一个或多个卤素诸如氟、氯、溴和/或碘取代。在一些实施方案中，式ii的化合物可以被至少一个氟取代。在一些实施方案中，式ii化合物中的r¹和r²各自为键并一起形成环，任选地其中m为0。在一些实施方案中，r、r¹和r²各自为取代或未取代的烷基，任选为取代或未取代的低级烷基。在一些实施方案中，r、r¹和r²各自为取代的低级烷基，任选地其中r、r¹和r²各自为取代的低级烷基，并且各自被至少一个氟取代。含有一个或多个烷基的式ii化合物的反应性可能低于包含与硅键合的氢的化合物。在一些实施方案中，r、r¹和r²相同(例如全部是甲基或全部是乙基)。在一些实施方案中，组合物包含六甲基二硅氧烷和/或八甲基三硅氧烷。

在一些实施方案中，水不作为本发明的组合物的单独组分添加。如本领域技术人员将认识到的，水(例如水蒸气)可以被本发明的组合物和/或其一种或多种组分(例如溶剂)物理和/或化学吸收。在一些实施方案中，本发明的组合物和/或组分(例如溶剂、添加剂等)是无水的。如本文所用的“无水的”是指组合物和/或组分的水含量为组合物和/或组分体积的小于2％，例如为组合物和/或组分体积的小于约1.5％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、0.01％、0.005％或0.001％。在一些实施方案中，组合物和/或组分的水含量可为组合物和/或组分体积的约0％、0.001％、0.01％或0.1％至约0.5％、1％、1.5％或2％。在一些实施方案中，本发明的组合物和/或其组分不含可测量的水(即0％体积的水)。在一些实施方案中，本发明的组合物和/或其组分(例如溶剂)不吸收水，或吸收的水的量小于在相同条件下乙醇吸收的水的量。水含量可以通过本领域技术人员已知的方法来测量，例如但不限于卡尔费休滴定法(karlfischertitration)。

在本发明的组合物中涂布试剂可以与溶剂可混溶。这可以有助于组合物在基材表面上提供膜。在一些实施方案中，涂布试剂与溶剂可混溶和/或在溶剂中具有高溶解度。

示例性涂布试剂包括但不限于硅烷，硅氧烷例如三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷、六硅氧烷，和卤素(例如氟)取代的硅氧烷例如卤素(例如氟)取代的三硅氧烷，和/或卤素(例如氟)取代的烃。在一些实施方案中，涂布试剂可以是具有式iii的结构的硅氧烷：

其中：

每个r³独立地选自取代或未取代的烷基和取代或未取代的芳基，并且至少一个r³为取代或未取代的c3-c30烷基或取代或未取代的芳基；且

z是1至10的整数，任选地是1至6的整数。

在一些实施方案中，式iii的化合物具有1、2、3、4、5、6或7个为取代或未取代的低级烷基的r³，任选地其中一个或多个r³为未取代的。在一些实施方案中，式iii的化合物具有1、2、3、4、5、6或7个为甲基的r³。在一些实施方案中，式iii的化合物具有1、2、3、4、5、6或7个为取代或未取代的c6-c20烷基的r³并且其余的r³是取代或未取代的低级烷基，任选地其中一个或多个r³是未取代的。在一些实施方案中，式iii的化合物具有1、2、3、4、5、6或7个为取代或未取代的芳基(例如苯基)的r³并且其余的r³为取代或未取代的低级烷基，任选地其中一个或多个r³是未取代的。在一些实施方案中，式iii的化合物具有2、3、4、5、6或7个相同的r³。在一些实施方案中，式iii的化合物被一个或多个卤素诸如氟、氯、溴和/或碘取代。在一些实施方案中，式iii的化合物可以被至少一个氟取代。在一些实施方案中，在式iii的化合物中z为1且为三硅氧烷。在一些实施方案中，在式iii的化合物中z为2、3或4。

在一些实施方案中，涂布试剂可以是具有式iv：si(r)4的结构的硅烷，其中每个r独立地选自氢和取代或未取代的烷基。式iv的化合物可以被一个或多个卤素诸如氟、氯、溴和/或碘取代。在一些实施方案中，式iv的化合物可以被至少一个氟取代。在一些实施方案中，式iv的化合物具有1、2、3或4个为甲基的r。在一些实施方案中，式iv的化合物具有1、2、3或4个为取代或未取代的c3-c30烷基的r并且其余的r为取代或未取代的低级烷基(例如甲基)，任选地其中一个或多个r是未取代的。在一些实施方案中，式iv的化合物具有2、3或4个相同的r。其他示例性的涂布试剂包括但不限于十二烷基七甲基三硅氧烷(例如3-十二烷基七甲基三硅氧烷和/或月桂基聚二甲基硅氧烷)、辛基七甲基三硅氧烷(例如3-辛基七甲基三硅氧烷)、正辛基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、1,1,3,5,5-五苯基-1,3,5-三甲基硅氧烷、(3,3,3-三氟丙基)七甲基三硅氧烷、甲基三正辛基硅烷、八甲基三硅氧烷、乙基七甲基三硅氧烷、丙基七甲基三硅氧烷、戊基七甲基三硅氧烷(pentaheptamethyltrisiloxane)、己基七甲基三硅氧烷(hexaheptamethyltrisiloxane)、庚基七甲基三硅氧烷(heptaheptamethyltrisiloxane)、壬基七甲基三硅氧烷、十一烷基七甲基三硅氧烷(undecaheptamethyltrisiloxane)、十三烷基七甲基三硅氧烷(tridecaheptamethyltrisiloxane)、十四烷基七甲基三硅氧烷、十五烷基七甲基三硅氧烷、十六烷基七甲基三硅氧烷、十七烷基七甲基三硅氧烷、十八烷基七甲基三硅氧烷、十九烷基七甲基三硅氧烷、十二烷基七甲基三硅氧烷(duodecylheptamethyltrisiloxane)及其任何组合。

在一些实施方案中，可以用本发明的组合物形成亲水性涂层和/或膜。在一些实施方案中，可以使用三硅氧烷(例如具有与亲水性聚氧乙烯基团连接的三硅氧烷官能团的silwet®l-77，其可用作具有优异的润湿性质的表面活性剂和/或可将水性组合物的表面张力降低至约等于乙醇的表面张力)制备亲水性涂层和/或膜。具有更强极性特性的溶剂(诸如醇)可用于溶剂化和/或分散亲水性涂布试剂。在一些实施方案中，具有长疏水链的硅氧烷例如二甲基硅氧烷-乙撑氧嵌段共聚物可以用作涂布试剂，和/或可以将涂布试剂锚定到表面(例如塑料表面)和/或使其更耐用。具有所需官能团的其他硅氧烷包括但不限于20％的氨基乙基氨基丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，其可用于提供可官能化的涂层(在这种情况下为氨基官能化)以实现额外官能化和/或提供一定的疏水性值和/或电荷特性。这可以适用于在塑料基材内和/或塑料基材上的微流体毛细管电泳、核酸测定或研究和/或蛋白质测定或研究。

涂布试剂可以是任何合适的形式。在一些实施方案中，涂布试剂为胶束、纳米颗粒、量子点和/或微粒的形式和/或附接到胶束、纳米颗粒、量子点和/或微粒或在胶束中。涂布试剂可以与基材表面内和/或基材表面上的材料相容，该材料例如环状烯烃聚合物和/或受传统非极性溶剂例如烷烃、氯化溶剂和/或芳族溶剂不利影响的其他塑料。在一些实施方案中，可以使用两种或更多种涂布试剂。在一些实施方案中，可以从具有相似和/或不相似性质的涂布试剂的混合物获得不同的性质。在一些实施方案中，可以通过将涂布试剂锚定和/或附接至惰性微粒或纳米颗粒，来使与基材本体不相容的涂布试剂相容。例如，虽然辛烷作为本体液体可以溶解环状烯烃聚合物基材或开始使环状烯烃聚合物基材溶剂化，但是用辛烷官能化的微粒或纳米颗粒可以施用到环状烯烃聚合物基质表面而不会使其溶剂化或损坏。

任选地在暴露于任选地包含表面活性剂的流动的水性组合物期间和/或之后，本发明的涂布试剂可以保留在基材表面(例如塑料表面)上和/或与其结合。在一些实施方案中，涂布试剂可以溶解和/或悬浮在不会损坏塑料的溶剂中，可以在基材表面上具有低接触角(例如小于约5°)，这可以提供良好的润湿和/或涂布试剂的薄膜，该薄膜任选地在油密封之前不在表面上反润湿和/或成珠(beadup)，和/或与基材表面(例如塑料表面)和测定化学二者都具有化学相容性。在一些实施方案中，本发明的溶剂能够溶解和/或悬浮涂布试剂，具有润湿基材表面(例如塑料表面)的能力，具有相对高的蒸气压(与涂布试剂相比)，和/或具有与基材的化学相容性，从而其不会损坏和/或不利地改变基材或其性质。在一些实施方案中，溶剂和/或涂布试剂具有低毒性、低成本、易于施用、化学稳定性和/或相对惰性。

本发明的涂布试剂和/或组合物可用于在基材表面上提供涂布试剂的涂层和/或膜。在一些实施方案中，在包装基材之前、在将水性组合物(例如水性缓冲液)添加到基材之前和/或在基材上进行反应之前，可以由涂布试剂和/或组合物(任选地以溶液形式)形成涂层和/或膜。在一些实施方案中，可以在将任选地包含表面活性剂的水性组合物添加至基材之后并且在将密封油添加至基材之前，将涂布试剂和/或组合物添加至基材。

在一些实施方案中，涂层可以为基材表面上的膜的形式。涂层和/或膜可以包含涂布试剂，该涂布试剂可以共价或非共价结合至表面。涂布试剂可以包括至少一个疏水性部分(例如烷基部分)，并且所述至少一个疏水性部分可以与基材表面结合和/或相互作用。基材表面可以是疏水的和/或聚合的。在一些实施方案中，基材表面可以包括硅和/或玻璃。在一些实施方案中，基材表面包括环状烯烃共聚物(coc)、环状烯烃聚合物(cop)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚环氧化物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚乳酸、聚砜、聚呋喃、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、含氟聚合物、硅树脂、玻璃、硅、金属和/或其任何组合。在一些实施方案中，基材表面包括coc和/或cop。在一些实施方案中，基材表面和/或基材在期望的波长(任选地在约300nm至约750nm的波长范围内)是光学纯的，包括低成本材料，包括可以注射成型的材料和/或以精密公差和/或微米尺度的临界尺寸压花，包括具有温度稳定性(任选地在约-40℃至约130℃的范围内)的材料，和/或包括具有低蒸气渗透性的材料。

根据本发明的一些实施方案，提供了一种在基材表面上形成膜的方法，所述方法包括使基材表面与涂布试剂接触；并且在基材表面上形成涂布试剂的膜。在一些实施方案中，涂布试剂可以用作纯试剂或涂布试剂的混合物，而无需稀释到溶剂中。在一些实施方案中，使表面与包含涂布试剂的组合物接触。如本文所用的“接触”是指将本发明的涂布试剂和/或组合物放置、覆盖、喷涂、铺展、倾倒、浸没和/或类似地置于基材表面上。在一些实施方案中，涂布试剂和/或组合物接触至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的待用涂布试剂和/或组合物涂布的基材表面。在一些实施方案中，与涂布试剂和/或组合物接触的表面和/或包括本发明的膜的表面仅是基材的一部分和/或仅是基材总表面积的一部分(例如约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％)。在一些实施方案中，与本发明的涂布试剂和/或组合物接触的表面为约全部(例如约100％)，或包括本发明的膜的总表面积的至少约75％、80％、85％、90％、95％或97％。

在一些实施方案中，基材包括微孔反应装置，所述微孔反应装置包括阵列腔室，任选地是包括塑料表面的阵列腔室。阵列腔室可包括多个孔，每个孔的体积为约10阿升(attoliter)至约100微升。阵列腔室的全部或部分表面可以与本发明的涂布试剂和/或组合物接触和/或可以包括本发明的膜。当阵列腔室的表面与本发明的涂布试剂和/或组合物接触时，该接触可包括用涂布试剂和/或组合物填充阵列腔室。在一些实施方案中，涂布试剂和/或组合物填充和/或润湿阵列腔室的体积和/或总表面积的至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。在一些实施方案中，本发明的基材、装置和/或方法可包括但不限于在美国申请公开号2015/0211048、国际申请号pct/us2016/042913、国际申请号pct/us2016/043463和国际申请号pct/us2016/055407中所述的一个(例如装置和/或方法)，其各自的全部内容通过引用以其整体并入本文。

本发明的装置和/或方法可用于进行任何合适的反应，诸如但不限于涉及生物分子的测定，例如pcr反应；基于空间阵列的测定，例如可重构多元素诊断(remedx)测定、致密阵列中的单重反应(sirca)和单分子阵列(simoa)测定；包括水性反应组合物的测定；在塑料基材上进行的测定，和/或国际公开号wo2013/176767中描述的测定，其内容通过引用并入本文。在一些实施方案中，本发明的装置和/或方法可以用于将珠粒加载和/或密封在阵列例如塑料阵列(例如cop塑料阵列)中。在一些实施方案中，本发明的膜的存在可以增强或改善测定和/或反应。例如，在一些实施方案中，可以从反应组合物(例如从pcr母混合物中)去除蛋白阻滞剂(例如牛血清白蛋白)而不会不利地影响测定/反应(例如不会丢失pcr信号)，和/或与利用蛋白阻滞剂的效率相比可提高测定/反应的效率(例如增加信号)。膜的存在可以减少核酸、酶、表面活性剂和/或其他化学试剂(例如镁、钠、钾、氯根、硫酸根、乙酸根和tris离子)在基材上的吸附。

可以在基材表面上提供一层或多层本发明的涂布试剂和/或组合物。在一些实施方案中，涂布试剂和/或组合物任选地以平坦层和/或均匀层铺展在表面上。如本文所用的“均匀”是指一种可测量值，其变动(任选地从该可测量值的平均值变动)小于±20％(例如±10％、±5％或更小)。

在一些实施方案中，通过干燥表面上的涂布试剂和/或组合物而在表面上形成本发明的膜。可以使用本领域技术人员已知的任何方法诸如但不限于蒸发来干燥涂布试剂和/或组合物。在一些实施方案中，任选地使用压差(例如真空和/或空气压力)，组合物的至少一种组分(例如溶剂)可以从基材表面蒸发。可以干燥涂布试剂和/或组合物，直到在基材表面上没有可见的涂布试剂和/或组合物。在一些实施方案中，在干燥涂布试剂和/或组合物之前，至少一部分(例如约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多的)涂布试剂和/或组合物从基材除去。

在一些实施方案中，可以在添加水溶液之后，任选地在用珠粒加载微孔阵列之后，并且在加载密封油之前，将涂布试剂和/或组合物添加到微流体装置。涂布试剂和/或组合物可以充当在密封油在基材上流动之前的液体塞，使得涂布试剂被促成在密封油跟随其之前，在基材上流动并涂布基材。在一些实施方案中，在使涂布试剂加入和/或流入微流体装置之前，微流体装置可以包含水溶液(任选地包括表面活性剂)。

本发明的膜的厚度可为约1、10、50、100或500nm至约1、10、50、100、200、300、400或500微米。在一些实施方案中，本发明的膜的厚度为约1、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000nm或约5、10、50、100、200、300、400或500微米。膜可以在上面提供有该膜的基材区域的至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％的表面上具有均匀的厚度。在一些实施方案中，膜的厚度大于基材表面上的涂布试剂的分子层。

在一些实施方案中，膜在基材表面上的一个或多个位置可以具有与另一位置相比不同的厚度。例如，当基材表面包括在垂直方向上在表面的水平面以下延伸的一个或多个凹陷(例如多个孔(well)和/或孔隙(pore))时，与在表面的水平面(例如在两个或更多个孔之间延伸的表面)上的膜的厚度相比，在凹陷(例如孔)表面上的膜可以具有更大的厚度。在一些实施方案中，凹陷表面上的膜的厚度可以比表面的水平面上的膜的厚度大至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或更多。

在一些实施方案中，所述膜可以用于基材的预定区域以仅在那些位置改变基材的性质。本发明的一种或多种涂布试剂、组合物和/或膜的一种或多种应用可用于使基材选择性地图案化，使得基材的不同区域具有不同的性质。一个非限制性实例包括通过毛细作用而控制润湿微流体装置，这通过添加在某些通道的表面上留下疏水膜以使它们更疏水的涂布试剂和/或组合物，同时往其他通道添加不同的涂布试剂和/或组合物以使它们亲水。可以通过本领域技术人员已知的任何方法来实现用涂布试剂对基材进行图案化，包括但不限于光刻、喷涂、掩模的卸下、通过模版的部分闭塞、毛细管作用和/或压力驱动的流动。

涂布试剂在本发明的膜中的浓度在整个基材表面上可以是均匀的。在一些实施方案中，与另一位置相比，在基材表面上的一个或多个位置上膜可以具有不同的涂布试剂浓度。例如，当基材表面包括在垂直方向上在表面的水平面以下延伸的一个或多个凹陷(例如多个孔和/或孔隙)时，与在表面的水平面(例如在两个或更多个孔之间延伸的表面)上的涂布试剂浓度相比，在凹陷(例如孔)表面上膜可具有更大的涂布试剂浓度。在一些实施方案中，凹陷表面上的涂布试剂的浓度可以比表面的水平面上的涂布试剂的浓度大至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或更多。

本发明的膜可以改善基材的至少一种表面性质。在一些实施方案中，任选地与无所述膜的基材表面比较，本发明的膜和/或方法改善了基材的表面性质—其改善了珠粒在基材表面的凹陷和/或孔中的负载和/或改善了在基材表面的凹陷和/或孔中的水性组合物的油密封(例如不混溶性油密封)。在一些实施方案中，所述膜可以增加基材表面的疏水性。在一些实施方案中，与不存在所述膜的情况下和/或本发明的方法之前的表面的疏水性相比，表面的疏水性可以增加至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、150％、200％或更高。

在一些实施方案中，本发明的膜可以增加基材表面的疏碳氟性(fluorocarbon-phobicity)。如本文所用的“疏碳氟性”是指碳氟化合物(例如碳氟化合物密封油)从表面或膜排斥或不润湿和/或不与表面或膜混合的趋势。例如，与对于相同的碳氟化合物液滴具有更低接触角的不同的基材表面相比，具有更大的疏碳氟性的基材表面对于碳氟化合物液滴(例如约5µl)具有更高的接触角。在一些实施方案中，与不存在所述膜的情况下和/或本发明的方法之前的表面的疏碳氟性相比，表面的疏碳氟性可以增加至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、150％、200％或更多。在一些实施方案中，本发明的膜将疏碳氟性提高到一定程度，使得碳氟化合物(例如碳氟化合物密封油)不润湿或不完全润湿上面提供有该膜的基材表面。例如，如图3所示，当将dupont™krytox®gpl104pfpe油放置在包括由在六甲基二硅氧烷中包含3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)的组合物制备的膜的cop表面上时，该油不铺展到初始施用时覆盖的表面之外并因此未完全润湿包括该膜的基材的表面。相比之下，如图3所示，pfpe油的确铺展在天然cop表面上。

在暴露于任选地包含表面活性剂的水性组合物(例如水和/或水性缓冲液)时，本发明的膜可保留在基材表面上，这意味着该膜不会反润湿、成珠、变得不连续和/或鼓泡。在一些实施方案中，所述膜可以与任选地包含表面活性剂的水性组合物接触约30分钟至约1、2、3或4小时或更长时间，并且可以保留在表面上。在一些实施方案中，在暴露于任选地包含表面活性剂的水性组合物约30分钟至约1、2、3或4小时或更长时间之后，至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％的膜保留在基材表面上。在一些实施方案中，表面活性剂以水性组合物重量的约0.001％、0.05％、0.01％或0.1％至约1％、5％、10％或15％的量存在于本文所述的水性组合物中。示例性的表面活性剂包括但不限于亲水性聚合物、tween®(例如tween®20)、泊洛沙姆(例如泊洛沙姆188、泊洛沙姆407)、brij®、silwet®(例如silwetl-77)、十二烷基硫酸钠、烷基吡喃葡萄糖苷和/或chaps去污剂。在一些实施方案中，水性组合物包含十二烷基硫酸钠、烷基吡喃葡萄糖苷和/或chaps。

在一些实施方案中，本发明的膜可以防止水性组合物或组合物的组分(任选地包括表面活性剂)粘附和/或吸附至基材表面。在一些实施方案中，例如，与没有所述膜的情况下粘附和/或吸附到表面的水性组合物的量相比，本发明的膜减少了粘附和/或吸附到基材表面的水性组合物(任选地包括表面活性剂)的量。该膜可以减少在例如用不混溶性密封油进行油密封期间粘附在表面上的水性组合物的量。在一些实施方案中，本发明的膜可以防止存在于水性组合物中的表面活性剂的吸附，防止或允许表面活性剂残余物的溶解以便其不能与水性组合物相互作用，提供不混溶性油与涂层之间的有利相互作用，这允许改善水性组合物的去除，和/或降低表面能，这可以减少水性组合物与表面之间的相互作用。

本发明的方法可包括，任选地在将膜暴露于可包括表面活性剂的水性组合物之后，使油(例如不混溶性密封油)接触(例如添加至)基材表面上的膜。油可以与具有膜的表面接触，以密封凹陷和/或将多个凹陷和/或孔彼此之间密封。当基材表面包括多个凹陷和/或孔并且其中包含水性组合物(任选地包括表面活性剂)时，在用油密封凹陷和/或孔之后，小于约20％、15％、10％或5％的凹陷和/或孔可通过水溶液桥接和/或通过水溶液流体连接。

在一些实施方案中，本发明的膜可以增加在包括该膜的基材表面上的5µl的油滴的接触角。在一些实施方案中，与不存在所述膜的情况下和/或本发明的方法之前油滴在基材表面上的接触角相比，油滴在表面上的接触角可以增加至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、150％、200％或更多。在一些实施方案中，油滴是密封油滴。膜可以防止和/或抑制油以免完全润湿基材表面。5µl的油滴在本文所述的基材表面(例如cop或coc表面)上的本发明的膜上的接触角可为约0.5°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°或10°至约12°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°或75°，任选地是约25°或30°。

在一些实施方案中，本发明的膜可以增加在包括该膜的基材表面上的5µl的水性液滴的接触角。在一些实施方案中，与不存在所述膜的情况下和/或本发明的方法之前水性液滴在基材表面上的接触角相比，水性液滴在表面上的接触角可以增加至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、150％、200％或更高。在一些实施方案中，水性液滴(例如水、水性缓冲液、水性反应混合物等)包含表面活性剂。5µl的水性液滴在本文所述的基材表面(例如cop或coc表面)上的本发明的膜上的接触角可为约20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、90°、100°、110°或120°至约125°、130°、140°、150°、160°或170°，任选地是约25°。在一些实施方案中，水性液滴在本文所述的基材表面(例如cop或coc表面)上的本发明的膜上的接触角为约90°至约100°、110°、120°、130°、140°或150°。在一些实施方案中，本发明的膜将5µl的水性液滴在包括该膜的基材表面上的接触角增加到大于约90°。

例如，如图4所示，当将水滴放置在包括由包含在六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)的组合物制备的膜的cop表面上时，与水滴在天然cop表面上的接触角相比，水滴在表面上的接触角增大。当将包含非离子表面活性剂的水性缓冲液滴放置在包括由包含在六甲基二硅氧烷中的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(1％体积)的组合物制备的膜的cop表面上时，与缓冲液滴在天然cop表面上的接触角相比，液滴在表面上的接触角没有可测量的接触角差异。

本发明的膜可在用油(例如不混溶性油)密封基材期间改善基材的水性反润湿。本文所用的“不混溶性油”是指与水性组合物例如水性反应组合物不混溶的油。示例性不混溶性油包括但不限于氟化聚合物，诸如全氟聚醚(例如低分子量、氟封端的六氟环氧丙烯均聚物)、基于烷烃的油(诸如矿物油)和/或硅油诸如可被氟化的聚硅氧烷。

不混溶性油可以包括不混溶性密封油诸如但不限于pfpe、全氟烷基醚(pfae)和/或全氟聚烷基醚(pfpae)。在一些实施方案中，不混溶性油是可从dupont™以商品名krytox®获得的pfpe油，诸如但不限于krytox®gpl103、krytox®gpl104和/或krytox®gpl105。在一些实施方案中，不混溶性油具有由式v表示的结构：

其中p是10至60的整数。

在一些实施方案中，不混溶性油(例如pfpe油)包含为油重量的约10％至约30％的量的碳，为油重量的约5％至约15％的量的氧和为油重量的约60％至约80％的量的氟。在一些实施方案中，不混溶性油(例如pfpe油)包含约21.6％的碳、约9.4％的氧和约69.0％的氟，各自基于油重量。在一些实施方案中，不混溶性油可以溶解约1份水每百份油或更多，任选地少于约1份水每千份油。在一些实施方案中，不混溶性油和水的混合物具有至少一部分相分离物，原因是这两种组分不能彼此自由地溶解。在一些实施方案中，与在不存在所述膜的情况下在密封期间基材的水性反润湿相比，该膜可以在用油(例如不混溶性油)密封基材期间改善基材的水性反润湿。

本发明的膜可以减少或防止生物分子(例如蛋白质和/或核酸)粘附和/或结合到基材表面。在一些实施方案中，与在不存在所述膜的情况下生物分子对基材表面的粘附相比，该膜减少或防止了生物分子的粘附和/或结合。膜的存在还可以减少酶、表面活性剂和/或其他化学试剂(例如镁、钠、钾、氯根、硫酸根、乙酸根和tris离子)对基材的粘附。

根据本发明的一些实施方案，提供了改善塑料微流体装置的孔中的水相反应的不混溶性油密封的方法。任何合适的微孔反应装置都可以用于本发明的方法中，例如，具有体积为约10阿升至约100微升且形成在大多平坦的基材上的孔和/或孔隙的那些。在本发明的方法中使用的微流体装置可以是塑料的和/或包括塑料表面，其中化学反应需要彼此隔离和/或分割。在一些实施方案中，本发明的装置可以由塑料制成并且可以用如本文所述的涂布试剂的层涂布，其可以通过减少通过水相桥彼此流体连通的孔的数量来改善水性反应(任选地包括表面活性剂的水性反应)的不混溶性油密封。

在一些实施方案中，本发明的膜可以充当和/或用作封阻剂(即，减少分子和/或颗粒至涂布基材的不想要的吸附的物质)，并且可以用于或不用于帮助孔和/或反应彼此之间密封。

在一些实施方案中，本发明的膜和/或装置用于使用珠粒(例如超顺磁性珠粒)将感兴趣的试剂和/或靶标分子递送到反应孔中的方法中，例如描述于例如美国申请公开号2015/0211048和国际申请号pct/us2016/042913中，其各自的内容通过引用以其整体并入本文。这种方法可为至少约80％或更多(例如85％、90％、95％、97％或100％)的反应孔提供一个珠粒。在一些实施方案中，本发明的膜有助于和/或允许将珠粒导向孔和/或在移动至孔时具有减小的阻力。在一些实施方案中，与不包含本发明的膜的装置相比，本发明的装置可提供和/或实现更大的加载在孔中的珠粒与添加到装置的珠粒的比率。在一些实施方案中，本发明的装置提供和/或实现约1:1至约1:10的加载在孔中的珠粒与添加到阵列的珠粒的比率。在一些实施方案中，本发明的装置在装置中约50％、60％或70％至约75％、80％、90％或100％的孔中实现和/或提供珠粒和/或包括等于装置中的孔数或装置中的孔数的约300％内的量的装置中的珠粒总数。在一些实施方案中，本发明的装置在至少约95％的孔或约100％的孔中实现和/或提供珠粒。在一些实施方案中，本发明的装置包括等于装置中的孔数或装置中的孔数的约300％内的量的装置中的珠粒总数。

在一些实施方案中，本发明的方法包括使用磁体以珠粒加载孔，以将珠粒聚集成反应孔阵列的表面上的团块或细线，该反应孔阵列在该表面上包含具有本发明的膜的基材。通过平移基材下方的磁体，将聚集的珠粒运输到阵列孔上方。在将珠粒加载到孔中之后，并且任选地在添加水性试剂溶液之后，使全氟化油例如全氟聚醚(pfpe)、全氟烷基醚(pfae)和/或全氟聚烷基醚(pfpae)与阵列腔室接触(例如加入和/或流入阵列腔室)以使孔彼此之间密封(例如隔离)。油从阵列腔室中推出水性组合物，但是水性组合物锁定并捕获在反应孔内。使用这种途径，可以将大多数(例如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％或100％)的孔彼此隔离，和/或可以进行独立反应而不会因孔之间的水性转移而产生串扰。

发现使用天然表面和缓冲液将顺磁性珠粒磁力加载到形成在没有本发明的膜的cop塑料中的反应孔阵列中是成问题的。如本文所用的“天然表面”是指未用本发明的涂布试剂和/或组合物改性和/或处理的表面，并且没有本发明的涂层和/或膜。在不向cop芯片中添加表面活性剂、亲水性聚合物或其他封阻剂的情况下，孔的密封是可以接受的；但是，珠粒不能容易地通过磁力运输并且这导致不能有效地加载到孔中。如图1所示，珠粒吸附到表面并在阵列基材上形成分布层。在缓冲液中添加表面活性剂诸如tween®20使珠粒有效地加载到孔中并在塑料基材表面上自由流动。遗憾的是，在不混溶性油密封之后，暴露于含有表面活性剂的缓冲液导致大块水相留在阵列表面上和阵列腔室的顶表面上。这可在图2中看到，其中存在于水相中的荧光染料清楚地示出了各相之间的界面。在珠粒加载后(但在密封之前)通过使用不含表面活性剂的缓冲液洗去表面活性剂以改善密封的尝试未取得成功，并且水性桥连持续存在。由于珠粒吸附(即，珠粒粘至塑料基材或彼此相粘)或类似于用表面活性剂时观察到的水性桥连，使用各种亲水性聚合物的尝试也未成功。

在一些实施方案中，本发明的方法使用溶解在溶剂中的涂布试剂，任选地其量为溶剂体积的约0.01％、0.05％、0.1％、0.5％或1％。将组合物(例如以液体形式)添加到塑料芯片中，使其填充阵列腔室，然后使用施用至储器的压差(例如真空或空气压力)将其除去并干燥，如图5和6所示。组合物可以部分或完全填充和/或润湿装置中需要涂布的区域。然后将组合物从芯片上除去，留下组合物的涂层，溶剂从中蒸发并且由此使涂布试剂的膜均匀地分布在阵列的大部分表面上。这种途径可以称为填充、抽空和干燥(fed)方法。替代地或另外地，可以使用其他施用技术和/或该技术的变体，尽管可能需要对组合物进行修改。这样的技术和/或变体包括但不限于填充芯片，然后让溶剂蒸发而不从芯片去除组合物本体。也可以通过将组合物或涂布试剂单独喷涂在待涂布的表面上来施用膜。其他方法包括但不限于半导体微制造工业已知的那些方法，例如旋涂、浸涂、刷涂、气相沉积和/或化学气相沉积。在一些实施方案中，超临界溶剂可以用于沉积膜，任选地以大批量、可自动化的形式。可以使用本领域技术人员已知的方法来实现将组合物注入和/或喷涂到芯片中并将其去除的自动化形式以用于工业制造应用。

在一些实施方案中，在阵列和阵列腔室的平坦表面上膜可以看起来相对均匀，但是在fed涂布方法期间可能在微孔中留下更多的组合物和/或涂布试剂。在一些实施方案中，在微孔与阵列表面相接的位置处可能存在边缘效应，这可能有助于油密封和/或提供改善的油密封。

本发明的方法可以在环境条件下进行。在一些实施方案中，本发明的方法可以在比环境条件更干燥的条件下进行，这可以减少在基材表面上的膜上吸收的水量。吸收的水可能作为液滴留下，这可能会干扰膜和/或导致膜的不均匀施用。在一些实施方案中，本发明的方法可以包括一个或多个步骤以去除或消除本发明的组合物中的水分和/或使本发明的膜暴露于诸如但不限于用分子筛、干燥气氛和/或气体吹扫来干燥。

本发明的组合物、装置和/或方法可以用于需要分割成隔离的孔的任何过程中。本发明不限于基于阵列的密封并且可以在其他领域中应用，例如油包水液滴应用。例如，液滴产生器可以用本文所述的涂布试剂涂布，以防止在液滴产生器的表面上水性组合物或基于碳氟化合物的油或组合物的吸附，例如包含诸如细胞、细胞碎片、颗粒和/或其他材料的组分的额外封阻的水性组合物包含在水相中。

在一些实施方案中，本发明的组合物、装置和/或方法可用作疏水性微流体装置中的水性组合物的封阻剂。在一些实施方案中，在本发明的膜和/或装置上进行的pcr反应可以比不包括该膜的装置(例如天然塑料装置)更有效。

本发明的组合物、装置和/或方法可以改善在塑料微流体装置上包含表面活性剂的水性反应的微阵列的密封。本发明可特别地用于基于珠粒的测定，其中期望使用磁体将珠粒加载(例如同时加载)到阵列中。在一些实施方案中，本发明的膜包含疏水性三硅氧烷，该疏水性三硅氧烷包括疏水性官能团诸如烷基链，和/或可以在cop塑料装置的表面上使用。当使用与塑料相容的溶剂诸如六甲基二硅氧烷施用时，可以实现改善了水性反应孔阵列的不混溶性油密封的薄和/或稳定的层。

例如对于后处理、包装步骤、运输和/或储存条件而言，本发明的膜可以是稳定的。在一些实施方案中，膜对于冻干条件是稳定的。如本文所用的“稳定”是指膜保留在基材表面上，意味着膜不会反润湿、成珠、变得不连续和/或鼓泡到比暴露条件之前更大的程度。在一些实施方案中，稳定是指膜在表面上保持均匀和/或连续。在一些实施方案中，膜稳定持续至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多天、周、月和/或年，任选地在未打开的包装中。在一些实施方案中，膜在暴露于任选地包含表面活性剂的水溶液后稳定持续至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多天、周、月和/或年。

在以下非限制性实施例中更详细地解释本发明。

实施例

实施例1

制备1％的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(可从gelest商购，cas号：139614-44-1)溶解在六甲基二硅氧烷中的溶液。如国际申请号pct/us2016/042913和国际申请号pct/us2016/043463中所述，将约45µl溶液移液到微流体孔阵列装置的试剂储器中。溶液通过毛细管作用流过通道并填充微阵列腔室。阵列被完全填充后，施加部分真空以从芯片抽空溶液并蒸发残留的溶剂，在阵列表面上和微孔中留下3-十二烷基七甲基三硅氧烷薄膜。

用荧光底物溶液填充阵列，该底物溶液包含磷酸盐缓冲盐水、试卤灵β-d-吡喃半乳糖苷(rgp)、0.1％tween20和低浓度的链霉亲和素β-d-半乳糖苷酶。为了完成填充，将约45µl该溶液添加到试剂储器中并使用在另一个储器处施加的部分真空将其抽拉穿过芯片。填充阵列后，将约45µldupont™krytox®gpl104油添加到储器中，并使用部分真空将其抽拉穿过阵列，直到阵列腔室中的水溶液变空并充满油为止。在其中一种或多种酶分子被底物溶液捕获的反应孔中，rgp被转化为可以使用荧光显微镜观察到的荧光试卤灵染料，如图7和8b所示。天然cop表面(即，没有所述膜)在图2和图8a中示出。

从图7和8b中可以看出，使用这种涂布和涂布程序，绝大多数反应孔彼此流体隔离，并且在足够低的酶浓度下可以观察到酶分子的随机分布，使得大多数孔平均包含零个、一个、两个或三个酶分子。也就是说，可以使用泊松统计来模拟酶分子对孔的占用。

实施例2

制备约1％的3-十二烷基七甲基三硅氧烷(可从gelest商购，cas号：139614-44-1)溶解在六甲基二硅氧烷中的溶液。如国际申请号pct/us2016/042913和国际申请号pct/us2016/043463中所述，将约45µl溶液移液到微流体孔阵列装置的试剂储器中。溶液通过毛细管作用流过通道并填充微阵列腔室。阵列被完全填充后，施加部分真空以从芯片抽空溶液并蒸发残留的溶剂，在阵列表面上和微孔中留下3-十二烷基七甲基三硅氧烷薄膜。

用含有低浓度的tween20的基于tris的缓冲液填充微流体装置。将包含正向和反向引物的磁性微珠添加到装置中并磁力运输至阵列。使用宽条形磁体(是阵列宽度的约2倍至3倍)将珠粒分布并加载到微孔中。将包含除引物外的所有pcr所需组分的母混合物溶液添加至装置，置换加载的缓冲液。在实践中，在将珠粒运输至阵列之前，可以在杂交缓冲液中将样品与珠粒一起温育以捕获和纯化目标dna。或者，可以将样品作为母混合物的组分添加，特别是当其已从样品基质中纯化出来时。将dupont™krytox®gpl104密封油添加至芯片。使用压差将油抽到阵列上，从阵列孔上方的区域和基材表面置换水性母混合物。密封后，将阵列热循环以在孔中进行实时pcr反应。在每个pcr循环后拍摄的荧光显微镜图像用于生成数字和模拟扩增数据并确定目标核酸浓度，该浓度通过嵌入染料的发射强度确定。图9a示出了扩增后加载有sirca珠粒的微孔阵列的一部分。图9b是图7a的阵列的放大图并且示出了不含珠粒(深色)、含阴性珠粒(仅明亮的圆形区域)和含阳性珠粒(明亮的圆形及狭缝区域)的孔。在扩增后还可以获取熔点曲线以确定或验证扩增子同一性。可以确定pcr阳性孔的数量和/或循环阈值。泊松统计和实时pcr技术可以单独或组合使用，以确定每个珠粒的pcr模板的平均数量，从而确定样品中pcr模板的浓度。该技术不仅可以用于核酸测定，还可以用于使用免疫pcr或elisa反应(任选地为基于珠粒的或固相的)进行的蛋白质测定。

前述内容是对本发明的说明，并且不应解释为对本发明的限制。本发明由所附权利要求定义，其中包括权利要求的等同物。本文引用的所有出版物、专利申请、专利、专利公布和其他参考文献通过引用以其整体并入，用于与该参考文献所给出的句子和/或段落有关的教导。

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