專利名稱：定向移動小物體的制作方法
定向移動小物體
背景技術：
本申請擁有美國臨時申請61/038,573(2008年3月21日提交，并通過提及而將其 完整收錄)的提交日的權益。在此通過提及而完整收入2008年4月15日提交的美國專利申請12/103,281。在此通過提及而完整收入2007年11月13日提交的美國臨時申請60/987,674。本描述涉及定向移動小物體(moving a small object in a direction)?？梢酝ㄟ^應用外部力或轉矩(torque)來以特定的方向移動小物體。在一些情況中，外力對物體中對于物體而言固有的特性起作用，致使所述物體 易受力，而且不同于所述物體要在其中移動的介質(zhì)的特性。例如，如

圖1中所顯示的， 在介電電泳(dielectrophoresis)中，將振蕩電場(oscillatingelectric field)(外力10)應用到 細胞(物體12)。細胞具有天然的介電常數(shù)值(特性14)(對于細胞而言固有的)，使細 胞易受力，而且不同于其周圍的流體(介質(zhì)16)的介電常數(shù)值。在一些情況中，使物體易受外力的特性18對于物體而言不是固有的，但是代替 地向其賦予。例如，可以通過將帶負電荷的SDS分子附著至變性蛋白質(zhì)來向其賦予電荷 (特性)。然后可以通過應用電場來進行電泳。在一些情況中，例如如圖2中所顯示的手性分子20，可以通過應用旋轉電場 24(外部影響)定向20移動物體。旋轉場對分子的電偶極矩26起作用(偶極矩是手性分 子的第一固有特性)，引起分子旋轉。分子(其手性是第二固有特性)的手性28將分子 的旋轉30轉化為定向22運動。方向22取決于分子的偏手性(handedness)(即其手性)。發(fā)明概述一般而言，在一方面，對于小物體的定向運動，將至少兩種不同特性的組合賦 予物體，至少一種特性響應外部影響來產(chǎn)生對所述物體起作用的力或轉矩，至少另一種 所述特性響應所述力或轉矩來引起所述物體的定向運動。實施方案可以包括下列一種或多種特征。在將所述至少兩種特性的組合賦予所 述物體前，不響應所述外部影響產(chǎn)生所述物體的定向運動。在將所述至少兩種特性的組 合賦予所述物體前，響應所述外部影響的所述物體的任何定向運動小于所述賦予后。所 述特性在所述物體中都不是固有的。所述物體包含細胞，例如，異常的、死亡的、患病的、或用過藥或暴露于其它 化學品的細胞。物體包括病毒。物體包括例如，細菌、分子、生物分子、蛋白質(zhì)(其具 有例如，翻譯后修飾)、肽、酶、DNA或RNA分子(其可以包括差向異構體)、聚合物、 珠子、納米顆粒、細胞器、脂質(zhì)體、小囊泡、生物分子聚集物、分子聚集物、或孢子。所述賦予包括附著至少一種其它物體，諸如抗體。所述賦予包括添加另一物 體。所述其它物體包含經(jīng)轉染的基因。所述賦予包括除去所述物體的一部分。所述賦 予包括在所述物體上引起反應。所述反應例如是分子的、細胞的、或化學的。所述外部影響包含力場，諸如電的、磁的、或引力的。所述引力場是離心的。 所述場包含壓力場或聲場。所述力場是靜態(tài)的、振動的、或旋轉的。所述外部影響包含反應。所述反應是化學的，諸如旋光的、分子的、或細胞的。所述外部影響包含 動能力，諸如電滲的、電泳的、或基于介電電泳的、光泳的(optophoretic)、或熱泳的 (thermophoretic).所述外部影響包含梯度，諸如化學梯度或場梯度。其它特性包括手性?？梢砸耘紭O子諸如電偶極子或磁偶極子形式賦予所述特性之一。所述外部可以 是旋轉電場或旋轉磁場。這些和其它方面和特征及其組合可以表示為用于運行功能的方法、裝置、系 統(tǒng)、手段、程序產(chǎn)品及以其它方式表示。從以下描述和權利要求書看，其它優(yōu)點和特征會變得顯而易見。發(fā)明詳述圖1、圖2、圖3、和圖4是物體和外部影響的示意圖。如圖3中所顯示的，可以通過(例如)外力或轉矩44來定向42移動小物體40， 所述外力或轉矩44依靠物體的至少兩種特性(其中至少兩種46，48不是固有的，但是已 經(jīng)賦予物體)對物體起作用。僅在物體具有這兩種賦予的特性時發(fā)生定向42運動，如 AND-邏輯門，僅在兩個輸出(賦予的特性)都具有數(shù)值1(即存在)時，其輸出是1(對 應于定向運動)?？梢杂谐^兩種賦予的特性，并且物體還可以具有一種或多種固有的特 性。例如，如圖3中所顯示的，假定生物學樣品48包括兩種不同細胞類型，即一 種靶細胞(TC)群體50和第二種非靶細胞(NTC)群體52，并且目的是通過自樣品移動 49TC，并留下NTC來獲得富集的TC群體。如圖4中所顯示的，假定我們具有(a)兩種抗體(Abl和Ab2)的供應，它們都 具有比對NTC更強的對TC的親和力，例如它們優(yōu)先結合TC，并且比對NTC結合小得 多，(b)超順磁性(super-paramagnetic)磁珠54，即它們在存在磁場的情況中展現(xiàn)出磁性 (或者它們獲得磁偶極矩)，和(C)制造的或天然的小物體56(例如約l-ΙΟμιη直徑， 或.I-Iym直徑)，其具有某種手性(即右旋的或左旋的，因此讓我們假定在此情況中均 為左旋的)。我們有時將小物體56稱作推進物。如圖4中所顯示的，我們將每種Abl附著到磁珠以形成一種復合物63，并將每 種Ab2附著到人工推進物56以形成復合物65，并且我們將兩種復合物放(順序地或同時 地)入樣品48中，所述樣品48含有TC和NTC兩者。在圖4中，我們僅顯示了單一 TC 和單一 NTC。每種Abl-磁珠復合物63會以具有相對較高概率的特異性方式附著到TC 或者以具有相對較低概率的非特異性方式附著到NTC。為了討論的簡單，假設Abl-磁 珠復合物僅會結合TC，而且對NTC的非特異性結合是可忽略的。類似地，為了簡單假設Ab2_推進物復合物65僅結合TC (而不結合NTC)。在Abl-磁珠復合物結合TC時，磁珠會將磁偶極子賦予TC ；繼而，Ab2_推進 物復合物會將手性賦予Tc。然后我們將旋轉磁場66應用到樣品，用磁場引起所有磁珠(無論結合TC與否)旋轉。沒有結合細胞的任何磁珠或結合也沒有與其結合的推進物的細胞的任何珠復合 物不會具有任何手性，并且因此，不會以特定的方向移動，換言之，它不會經(jīng)歷任何定向運動。相反地，沒有結合細胞的推進物或結合也沒有與其結合的磁珠的細胞結合的任 何推進物復合物不會具有任何雌性，并且旋轉磁場不會對其具有影響。即使復合物具有 手性，它缺乏磁性來將外部影響(在此情況中為旋轉磁場)轉化成力或轉矩來引起它旋轉 (并且繼而定向運動)。僅具有磁珠和與其附著的推進物(在此例子中分別使用Abl和Ab2)兩者的細 胞78會響應旋轉磁場而旋轉，并且定向79移動，因為旋轉被轉化成定向運動(由于通過 推進物賦予細胞的手性)。關于旋轉和手性進行推進物運動的用途的另外的信息可參見 2008年4月15日提交的美國專利申請12/103,281，并且在此通過提及而將其完整收錄。通過賦予對于小物體(例如細胞)而言不是固有的兩種特性，例如磁性和手性， 例如通過將兩種其它物體(一種具有磁性，另一種具有手性)附著，可以將外部影響(例 如旋轉磁場)轉化成對細胞的轉矩以使其旋轉，并且可以使用旋轉來以特定的方向(其通 過推進物的偏手性來確定)移動細胞。在此例子中，需要磁性和手性兩者來產(chǎn)生定向運 動；若一種是缺少的，則全沒有(沒有磁性，細胞不旋轉，而沒有手性，它不被推進)。使用特性和外部影響的這種組合，例如，靶細胞可以將它們自身推進到容器中 的特定位置(使用對于那些細胞合適的抗體的特異性結合)，留下非靶細胞。因為兩種抗 體選擇為結合細胞而不結合非靶細胞的抗體，所以可以極大地增強富集因子。此外，可 以避免由于粗糙(harsh)和使用可能的多提取步驟的損失，并且此類富集方法的收率可以 是高的。例如可以降低由于壓實(de-bulking)的收率損失。其它例子也在權利要求書的范圍內(nèi)。物體不需要是細胞。它可以是病毒、細菌、分子、生物分子、蛋白質(zhì)、肽、 酶、DNA、RNA,小分子、聚合物、珠子、納米顆粒、細胞器、脂質(zhì)體、小囊泡、生物 分子聚集物、分子聚集物、或孢子、或任何其它小顆?；蛭矬w。可以將細胞修飾為異常的、死亡的、患病的、和/或用過藥的(dragged)；蛋白 質(zhì)可以具有某些PTM(翻譯后修飾，例如糖基化的、磷酸化的)；DNA和/或RNA分子 可以是差向異構體?？梢砸詷O其多種不同方式將特性賦予物體。例如，可以將物體(例如抗體或經(jīng) 轉染的基因)附著到或添加至目標物體?？梢猿ツ繕宋矬w的一部分?？梢詫ξ矬w引起 反應(例如化學的、分子的或細胞的)以改變其特性之一。外部影響可以是場(電的、磁的、電磁的、引力的/離心的、壓力/聲的/超 聲)、反應(例如化學的/旋光化學、分子的、細胞的)、動能力(例如電滲的、電泳的、 介電電泳的、光泳的、熱泳的)、或梯度(例如化學的、場)。將外部影響轉化成對物體的力或轉矩的物體特性可以是與外部影響相互作用的 特性。例如，特性可以是與電場相互作用的永久的或誘導的電偶極矩；與磁場相互作用 的永久的或誘導的磁偶極矩；在電磁場方面的電容率或磁導率(permeability)；在引力場 方面的質(zhì)量(或浮力)；及針對其它外部影響的等，包括上文所提及的。將對物體的力或轉矩轉化成物體的定向運動的第二特性可以是手性，如例子中 所解釋的，或產(chǎn)生定向運動的其它特性。我們已經(jīng)使用指例如特性的固有的字(word)，所述特性存在于其天然存在形式的物體中或者在其最初制備或改變或涵蓋的形式的物體中。在一些情況中，可以通過單一作用或單一其它物體來將兩種特性賦予目標物 體。例如，推進特性和受力特性可以包括在單一物體中，然后將所述單一物體附著到目 標物體。在一些情況中，物體可以具有兩種特性，并且通過例如向物體再次或以更大的 量或以第二種型式賦予兩種特性來增強為了引起定向的兩種特性的效果。
權利要求
1.一種在小物體的定向運動中使用的方法，該方法包括 將至少兩種不同特性的組合賦予所述物體，至少一種所述特性響應外部影響來產(chǎn)生對所述物體起作用的力或轉矩， 至少另一種所述特性響應所述力或轉矩來增強所述物體的定向運動。
2.權利要求1的方法，其中在將所述至少兩種特性的組合賦予所述物體前，沒有響應 所述外部影響的所述物體的定向運動。
3.權利要求1的方法，其中在將所述至少兩種特性的組合賦予所述物體前，響應所述 外部影響的所述物體的定向運動小于所述賦予后。
4.權利要求1的方法，其中所述特性在所述物體中都不是固有的。
5.權利要求1的方法，其中所述物體包含細胞。
6.權利要求5的方法，其中所述細胞是異常的。
7.權利要求5的方法，其中所述細胞是死亡的。
8.權利要求5的方法，其中所述細胞是患病的。
9.權利要求5的方法，其中所述細胞是用過的或暴露于其它化學品的。
10.權利要求1的方法，其中所述物體包含病毒。
11.權利要求1的方法，其中所述物體包含細菌。
12.權利要求1的方法，其中所生物體包含分子。
13.權利要求1的方法，其中所述物體包含生物分子。
14.權利要求1的方法，其中所述物體包含蛋白質(zhì)。
15.權利要求14的方法，其中所述蛋白質(zhì)具有翻譯后修飾。
16.權利要求1的方法，其中所述物體包含肽。
17.權利要求1的方法，其中所述物體包含酶。
18.權利要求1的方法，其中所述物體包含DNA分子。
19.權利要求18的方法，其中所述DNA分子包含差向異構體。
20.權利要求1的方法，其中所述物體包含RNA分子。
21.權利要求20的方法，其中所述RNA分子包含差向異構體。
22.權利要求1的方法，其中所述物體包含聚合物。
23.權利要求1的方法，其中所述物體包含珠子。
24.權利要求1的方法，其中所述物體包含納米顆粒。
25.權利要求1的方法，其中所述物體包含細胞器。
26.權利要求1的方法，其中所述物體包含脂質(zhì)體。
27.權利要求1的方法，其中所述物體是小囊泡。
28.權利要求1的方法，其中所述物體包含生物分子聚集物。
29.權利要求1的方法，其中所述物體包含分子聚集物。
30.權利要求1的方法，其中所述物體包含孢子。
31.權利要求1的方法，其中所述賦予包括附著至少一種其它物體。
32.權利要求31的方法，其中所述其它物體包含抗體。
33.權利要求1的方法，其中所述賦予包括添加另一種物體。
34.權利要求33的方法，其中所述其它物體包含經(jīng)轉染的基因。
35.權禾要求1的方法，其中所述賦予包括除去所述物體的一部分。
36.權禾要求1的方法，其中所述賦予包括在所述物體上引起反應。
37.權禾要求36的方法，其中所述反應是分子的。
38.權禾要求36的方法，其中所述反應是細胞的。
39.權禾要求36的方法，其中所述反應是化學的。
40.權禾要求1的方法，其中所述外部影響包含力場。
41.權禾要求40的方法，其中所述力場是靜態(tài)的。
42.權禾要求40的方法，其中所述力場是振動的。
43.權禾要求40的方法，其中所述力場是旋轉的。
44.權禾要求40的方法，其中所述場包含電場。
45.權禾要求40的方法，其中所述場包含磁場。
46.權禾要求40的方法，其中所述場包含引力場。
47.權禾要求46的方法，其中所述引力場是離心的。
48.權禾要求40的方法，其中所述場包含壓力場。
49.權禾要求40的方法，其中所述場包含聲場。
50.權禾要求1的方法，其中所述外部影響包含反應。
51.權禾要求50的方法，其中所述反應是化學的。
52.權禾要求51的方法，其中所述化學反應是旋光的(rotatory)。
53.權禾要求50的方法，其中所述反應是分子的。
54.權禾要求50的方法，其中所述反應是細胞的。
55.權禾要求1的方法，其中所述外部影響包含動能力。
56.權禾要求55的方法，其中所述動能力是電滲的。
57.權禾要求55的方法，其中所述動能力是基于電泳的。
58.權禾要求55的方法，其中所述動能力是基于介電電泳的。
59.權禾要求55的方法，其中所述動能力是基于光泳的。
60.權禾要求55的方法，其中所述動能力是基于熱泳的。
61.權禾要求1的方法，其中所述外部影響包含梯度。
62.權禾要求61的方法，其中所述梯度包含化學梯度。
63.權禾要求61的方法，其中所述梯度包含場梯度。
64.權禾要求1的方法，其中所述其它特性包含手性。
65.權禾要求1的方法，其中以偶極子形式賦予所述特性之一。
66.權禾要求65的方法，其中所述偶極子包含電偶極子。
67.權禾要求65的方法，其中所述偶極子包含磁偶極子。
68.權禾要求66的方法，其中所述外部影響包含旋轉電場。
69.權禾要求67的方法，其中所述外部影響包含旋轉磁場。
70.一種方法，包括如下增強小物體的定向運動，即通過操作已經(jīng)賦予所述物體的第一特性來應用外 部影響以產(chǎn)生對所述物體起作用的力或轉矩，所述力或轉矩通過操作已經(jīng)賦予所述物體 的第二特性來增強所述物體的定向運動，并且包括響應所述力或轉矩來引起所述定向運動。
71.權利要求70的方法，其中所述小物體是具有第一和第二特性兩者的所述小物體 的第一量的一部分，并且將所述量與不具有第一和第二特性兩者的其它小物體的第二量 混合，并且其中所述第一量中的所述物體的定向運動相對于小物體的所述第二量是增強 的。
全文摘要
對于小物體的定向運動，將至少兩種不同特性的組合賦予該物體。至少一種特性響應外部影響來產(chǎn)生對物體起作用的力或轉矩。至少另一種特性響應力或轉矩來引起物體的定向運動。
文檔編號C12N13/00GK102016021SQ200980113998
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2008年3月21日
發(fā)明者奧斯曼·基巴, 安德魯·森耶伊, 尤金·圖, 米里亞納斯·查奇斯威利斯 申請人:動力連接有限責任公司