[go: up one dir, main page]

RU2829848C1 - Kits and flow cells - Google Patents

Kits and flow cells Download PDF

Info

Publication number
RU2829848C1
RU2829848C1 RU2021128413A RU2021128413A RU2829848C1 RU 2829848 C1 RU2829848 C1 RU 2829848C1 RU 2021128413 A RU2021128413 A RU 2021128413A RU 2021128413 A RU2021128413 A RU 2021128413A RU 2829848 C1 RU2829848 C1 RU 2829848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer hydrogel
catalyst
group
flow cell
catalytic
Prior art date
Application number
RU2021128413A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Уэйн Н. ДЖОРДЖ
Брайан Д. МАТЕР
Эндрю А. БРАУН
Пьетро Гатти ЛАФРАНКОНИ
Мария Канделария РОХЕРТ БАСИГАЛУПО
Антуан ФРАНСЭ
Сяохай ЛЮ
Original Assignee
Иллумина, Инк.
Иллумина Кембридж Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иллумина, Инк., Иллумина Кембридж Лимитед filed Critical Иллумина, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2829848C1 publication Critical patent/RU2829848C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to enzymology of single molecules and can be used to study enzymatic activities of single enzyme molecules using nanotechnology, as well as processes of denaturation of single enzyme molecules. Sequencing kit includes: a flow cell comprising: a substrate; catalytic polymer hydrogel on a substrate; an amplification primer attached to a catalytic polymer hydrogel; cleavage mixture containing a component which initiates cleavage of the blocking group. Catalytic polymer hydrogel includes a deblocking catalyst which accelerates cleavage of 3' OH blocking group of a blocked nucleotide introduced into a flow cell and embedded in a matrix chain attached to an amplification primer. Method of sequencing in a flow cell includes introducing the added mixture into the flow cell; embedding the individual nucleotides into corresponding nascent chains along the template chains; removing the added mixture; inclusion of individual nucleotides using optical imaging; and introducing the splitting mixture.
EFFECT: group of inventions provides improved release kinetics.
15 cl, 3 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США № 62/948605, поданной 16 декабря 2019 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.[0001] This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/948,605, filed December 16, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION

[0002] Различные протоколы в биологических или химических исследованиях предусматривают проведение большого количества управляемых реакций на локальных поверхностях подложек или внутри предварительно определенных реакционных камер. Предусмотренные реакции затем можно наблюдать или обнаруживать, а последующий анализ может помочь идентифицировать или выявить свойства химических веществ, участвующих в реакции. В некоторых примерах контролируемые реакции генерируют флуоресценцию, и, таким образом, для их обнаружения можно использовать оптическую систему. В других примерах контролируемые реакции изменяют заряд, проводимость или какие-либо другие электрические свойства, и, таким образом, для их обнаружения можно использовать электронную систему.[0002] Various protocols in biological or chemical research involve performing a large number of controlled reactions on local substrate surfaces or within predetermined reaction chambers. The intended reactions can then be observed or detected, and subsequent analysis can help identify or reveal the properties of the chemicals involved in the reaction. In some examples, the controlled reactions generate fluorescence, and thus an optical system can be used to detect them. In other examples, the controlled reactions change charge, conductivity, or some other electrical property, and thus an electronic system can be used to detect them.

ВВЕДЕНИЕINTRODUCTION

[0003] Первый аспект изобретения, описанный в данном документе, представляет собой набор, который включает проточную кювету, содержащую: подложку; каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель включает в себя катализатор деблокирования; и праймер для амплификации, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю; причем катализатор ускоряет расщепление блокирующей группы 3’ OH блокированного нуклеотида, введенного в проточную кювету и встроенного в матричную цепь, присоединенную к праймеру для амплификации; и смесь для расщепления, включающую компонент, инициирующий расщепление блокирующей группы.[0003] The first aspect of the invention described herein is a kit that includes a flow cell comprising: a support; a catalytic polymer hydrogel on the support, wherein the catalytic polymer hydrogel includes a deblocking catalyst; and an amplification primer attached to the catalytic polymer hydrogel; wherein the catalyst accelerates the cleavage of the 3' OH blocking group of a blocked nucleotide introduced into the flow cell and incorporated into a template strand attached to the amplification primer; and a cleavage mixture including a component that initiates the cleavage of the blocking group.

[0004] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования выбран из группы, состоящей из кислотного катализатора, основного катализатора, фермента, пептида, ДНК-фермента, органического катализатора и их комбинаций.[0004] In one example according to the first aspect, the deblocking catalyst is selected from the group consisting of an acid catalyst, a base catalyst, an enzyme, a peptide, a DNA enzyme, an organic catalyst, and combinations thereof.

[0005] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой металл комплекса металл-лиганд, присоединенный к полимерному гидрогелю.[0005] In one example according to the first aspect, the deblocking catalyst is a metal of a metal-ligand complex attached to a polymer hydrogel.

[0006] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой кислотный катализатор, выбранный из группы, состоящей из карбоновой кислоты, фосфоновой кислоты, сульфоновой кислоты и их комбинаций.[0006] In one example of the first aspect, the deblocking catalyst is an acid catalyst selected from the group consisting of a carboxylic acid, a phosphonic acid, a sulfonic acid, and combinations thereof.

[0007] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой щелочной катализатор, выбранный из группы, состоящей из амина, гетероциклического амина и их комбинаций.[0007] In one example of the first aspect, the deblocking catalyst is an alkali catalyst selected from the group consisting of an amine, a heterocyclic amine, and combinations thereof.

[0008] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой фермент.[0008] In one example according to the first aspect, the deblocking catalyst is an enzyme.

[0009] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой пептид.[0009] In one example according to the first aspect, the deblocking catalyst is a peptide.

[0010] В одном из примеров согласно первому аспекту катализатор деблокирования представляет собой ДНК-фермент.[0010] In one example according to the first aspect, the deblocking catalyst is a DNA enzyme.

[0011] Следует понимать, что любые особенности набора, описанного в настоящем документе, можно комбинировать любым желаемым способом и/или в любой желаемой конфигурации для достижения преимуществ, описанных в настоящем изложении, включая, например, улучшенную кинетику деблокирования.[0011] It should be understood that any of the features of the kit described herein can be combined in any desired manner and/or in any desired configuration to achieve the advantages described herein, including, for example, improved deblocking kinetics.

[0012] Второй аспект, описанный в данном документе, включает введение добавляемой смеси в проточную кювету, содержащую: подложку, каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель включает в себя катализатор деблокирования; и матричные цепи, прикрепленные к каталитическому полимерному гидрогелю; посредством этого осуществляется встраивание отдельных нуклеотидов в соответствующие зарождающиеся цепи вдоль матричных цепей, причем отдельные нуклеотиды включают в себя: метку красителя, прикрепленную к основанию; и 3’ OH блокирующую группу, присоединенную к сахару; удаление добавляемой смеси; включение индивидуальных нуклеотидов с помощью оптической визуализации; и введение смеси для расщепления, включающей компонент, инициирующий расщепление 3’ OH блокирующей группы, в проточную кювету, посредством чего катализатор деблокирования ускоряет расщепление 3’ OH блокирующей группы.[0012] A second aspect described herein includes introducing an add-on mixture into a flow cell comprising: a support, a catalytic polymer hydrogel on the support, wherein the catalytic polymer hydrogel includes a deblocking catalyst; and template strands attached to the catalytic polymer hydrogel; thereby incorporating individual nucleotides into respective nascent strands along the template strands, wherein the individual nucleotides include: a dye label attached to a base; and a 3' OH blocking group attached to a sugar; removing the add-on mixture; incorporating the individual nucleotides using optical imaging; and introducing a cleavage mixture comprising a component that initiates cleavage of the 3' OH blocking group into the flow cell, whereby the deblocking catalyst accelerates cleavage of the 3' OH blocking group.

[0013] В примере согласно второму аспекту катализатор ускоряет удаление внешней защитной группы 3’ OH блокирующей группы, и при этом реагент в смеси расщепления удаляет внутреннюю защитную группу 3’ OH блокирующей группы.[0013] In the example according to the second aspect, the catalyst accelerates the removal of the external 3' OH protecting group of the blocking group, and wherein the reagent in the cleavage mixture removes the internal 3' OH protecting group of the blocking group.

[0014] Следует понимать, что любые особенности способа можно комбинировать вместе любым желаемым образом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация характеристик метода и/или набора может использоваться вместе и/или в сочетании с любым из примеров, раскрытых в данном документе, для достижения преимуществ, описанных в данном раскрытии, включая, например, улучшение кинетики деблокирования.[0014] It should be understood that any features of the method can be combined together in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of the method and/or kit can be used together and/or in combination with any of the examples disclosed herein to achieve the advantages described in this disclosure, including, for example, improving deblocking kinetics.

[0015] Третий аспект изобретения, описанный в данном документе, представляет собой проточную кювету, содержащую: подложку; каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель содержит катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из фосфоновой кислоты; гетероциклического амина; фермента; пептида; ДНК-фермента; металла комплекса металл-лиганд; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; и фотокислотного генератора; и праймера для амплификации, присоединенного к каталитическому полимерному гидрогелю.[0015] A third aspect of the invention described herein is a flow cell comprising: a support; a catalytic polymer hydrogel on the support, wherein the catalytic polymer hydrogel comprises a deblocking catalyst selected from the group consisting of a phosphonic acid; a heterocyclic amine; an enzyme; a peptide; a DNA enzyme; a metal metal-ligand complex; an organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene and combinations thereof; and a photoacid generator; and an amplification primer attached to the catalytic polymer hydrogel.

[0016] В одном из примеров согласно третьему аспекту катализатор интегрирован в мономерное звено каталитического полимерного гидрогеля.[0016] In one example according to the third aspect, the catalyst is integrated into a monomer unit of the catalytic polymer hydrogel.

[0017] В одном из примеров согласно третьему аспекту катализатор привит на исходный полимерный гидрогель.[0017] In one example according to the third aspect, the catalyst is grafted onto the starting polymer hydrogel.

[0018] В одном из примеров согласно третьему аспекту каталитический полимерный гидрогель включает в себя исходный полимерный гидрогель, и причем проточная кювета дополнительно содержит олигонуклеотид, присоединенный к исходному полимерному гидрогелю, а катализатор деблокирования прикреплен к комплементарной олигонуклеотидной связке, которая гибридизируется с олигонуклеотидом.[0018] In one example according to the third aspect, the catalytic polymer hydrogel includes a starting polymer hydrogel, and wherein the flow cell further comprises an oligonucleotide attached to the starting polymer hydrogel, and the deblocking catalyst is attached to a complementary oligonucleotide ligand that hybridizes with the oligonucleotide.

[0019] Следует понимать, что любые элементы проточной кюветы можно комбинировать любым желаемым образом. Более того, следует понимать, что любая комбинация характеристик проточной кюветы и/или характеристик набора и/или способа может использоваться вместе и/или в сочетании с любым из примеров, раскрытых в данном документе, для достижения преимуществ, таких как описанные в этом раскрытии, включая, например, создание полимерного гидрогеля, который способствует улучшению кинетики деблокирования.[0019] It should be understood that any of the flow cell elements can be combined in any desired manner. Moreover, it should be understood that any combination of flow cell characteristics and/or kit and/or method characteristics can be used together and/or in combination with any of the examples disclosed herein to achieve advantages such as those described in this disclosure, including, for example, creating a polymer hydrogel that promotes improved deblocking kinetics.

[0020] Четвертый аспект изобретения, описанный в данном документе, представляет собой проточную кювету, содержащую: подложку; полимерный гидрогель на подложке, причем полимерный гидрогель включает в себя первый элемент пары, образующей водородную связь; катализатор деблокирования, прикрепленный к полимерному гидрогелю посредством второго элемента пары, образующей водородную связь; и праймер для амплификации, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю.[0020] A fourth aspect of the invention described herein is a flow cell comprising: a support; a polymer hydrogel on the support, wherein the polymer hydrogel includes a first member of a hydrogen bonding pair; a deblocking catalyst attached to the polymer hydrogel via a second member of the hydrogen bonding pair; and an amplification primer attached to the catalytic polymer hydrogel.

[0021] Следует понимать, что любые элементы данной проточной кюветы можно комбинировать любым желаемым образом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация характеристик этой проточной кюветы и/или другой проточной кюветы и/или характеристик набора и/или метода может использоваться вместе и/или в сочетании с любым из примеров, раскрытых в данном документе, для достижения преимуществ, описанных в данном раскрытии, включая, например, улучшение кинетики деблокирования.[0021] It should be understood that any of the elements of this flow cell can be combined in any desired manner. It should also be understood that any combination of the characteristics of this flow cell and/or another flow cell and/or the characteristics of the kit and/or method can be used together and/or in combination with any of the examples disclosed herein to achieve the advantages described in this disclosure, including, for example, improving deblocking kinetics.

[0022] Пятый аспект, описанный в данном документе, представляет собой способ, включающий: нанесение каталитического полимерного гидрогеля на поверхность подложки проточной кюветы, причем каталитический полимерный гидрогель содержит катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из фосфоновой кислоты; гетероциклического амина; фермента; пептида; ДНК-фермента; металла комплекса металл-лиганд; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; и фотокислотного генератора; и праймеры для амплификации, присоединенные к каталитическому полимерному гидрогелю.[0022] A fifth aspect described herein is a method comprising: applying a catalytic polymer hydrogel to a surface of a flow cell substrate, wherein the catalytic polymer hydrogel comprises a deblocking catalyst selected from the group consisting of a phosphonic acid; a heterocyclic amine; an enzyme; a peptide; a DNA enzyme; a metal metal-ligand complex; an organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene, and combinations thereof; and a photoacid generator; and amplification primers attached to the catalytic polymer hydrogel.

[0023] Пример пятого аспекта дополнительно включает формирование каталитического полимерного гидрогеля, включающего в себя катализатор деблокирования.[0023] An example of the fifth aspect further includes forming a catalytic polymer hydrogel including a deblocking catalyst.

[0024] В примере согласно пятому аспекту формирование каталитического полимерного гидрогеля включает сополимеризацию первого мономера, включающего функциональную группу для прививки праймера, со вторым мономером, включающим катализатор деблокирования.[0024] In the example according to the fifth aspect, forming the catalytic polymer hydrogel comprises copolymerizing a first monomer comprising a functional group for grafting a primer with a second monomer comprising a deblocking catalyst.

[0025] В примере согласно пятому аспекту формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя: синтез исходного полимерного гидрогеля; и прививание катализатора на исходный полимерный гидрогель.[0025] In the example according to the fifth aspect, forming the catalytic polymer hydrogel includes: synthesizing a starting polymer hydrogel; and grafting a catalyst onto the starting polymer hydrogel.

[0026] В примере согласно пятому аспекту формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя: синтез исходного полимерного гидрогеля; прививание олигонуклеотида на исходный полимерный гидрогель; и гибридизацию комплементарной олигонуклеотидной связки с олигонуклеотидом, причем катализатор присоединен к комплементарной олигонуклеотидной связке.[0026] In an example according to the fifth aspect, forming a catalytic polymer hydrogel includes: synthesizing a starting polymer hydrogel; grafting an oligonucleotide onto the starting polymer hydrogel; and hybridizing a complementary oligonucleotide linkage with the oligonucleotide, wherein the catalyst is attached to the complementary oligonucleotide linkage.

[0027] В примере согласно пятому аспекту формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя: синтез исходного полимерного гидрогеля; и присоединение комплекса металл-лиганд к исходному полимерному гидрогелю, причем металл комплекса металл-лиганд представляет собой катализатор.[0027] In an example according to a fifth aspect, forming a catalytic polymer hydrogel includes: synthesizing a starting polymer hydrogel; and attaching a metal-ligand complex to the starting polymer hydrogel, wherein the metal of the metal-ligand complex is a catalyst.

[0028] Следует понимать, что любые особенности способа можно комбинировать вместе любым желаемым образом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация характеристик этого способа и/или другого способа и/или характеристик набора и/или проточной кюветы может использоваться вместе и/или в сочетании с любым из примеров, раскрытых в данном документе, для достижения преимуществ, описанных в данном раскрытии, включая, например, улучшение кинетики деблокирования.[0028] It should be understood that any features of the method can be combined together in any desired manner. It should also be understood that any combination of features of this method and/or another method and/or features of the kit and/or flow cell can be used together and/or in combination with any of the examples disclosed herein to achieve the advantages described in this disclosure, including, for example, improving deblocking kinetics.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

[0029] Признаки согласно примерам настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с нижеследующим подробным описанием и графическими материалами, на которых одинаковые номера позиций соответствуют подобным, хотя, возможно, неидентичным компонентам. Для краткости изложения номера позиций или признаки, имеющие ранее описанную функцию, могут быть описаны или не описаны применительно к другим графическим материалам, на которых они встречаются.[0029] Features according to examples of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings, in which like reference numerals correspond to similar, although possibly non-identical, components. For brevity, reference numerals or features having a previously described function may or may not be described with respect to other drawings in which they occur.

[0030] На Фиг. 1 представлена принципиальная блок-схема, иллюстрирующая многоэтапный процесс деблокирования примера 3’ OH блокированного нуклеотида;[0030] Fig. 1 is a schematic flow chart illustrating a multi-step process for deblocking an exemplary 3' OH blocked nucleotide;

[0031] На Фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация примера катализатора, прикрепленного к примеру полимерного гидрогеля посредством примера нековалентной связи;[0031] Fig. 2 is a schematic illustration of an example catalyst attached to an example polymer hydrogel via an example non-covalent bond;

[0032] На Фиг. 3A показан вид сверху примера проточной кюветы.[0032] Fig. 3A shows a top view of an example flow cell.

[0033] На Фиг. 3B показан увеличенный вид с частичным вырезом примера проточного канала проточной кюветы, включая пример полимерного гидрогеля, расположенного в проточном канале; и[0033] Fig. 3B shows an enlarged, partially cut-away view of an example flow channel of a flow cell, including an example of a polymer hydrogel located in the flow channel; and

[0034] На Фиг. 3C показан увеличенный вид с частичным вырезом примера проточного канала проточной кюветы, включая пример полимерного гидрогеля, расположенного в углублениях, выполненных в проточном канале.[0034] Fig. 3C shows an enlarged, partially cut-away view of an example flow channel of a flow cell, including an example of a polymer hydrogel disposed in recesses formed in the flow channel.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0035] В некоторых методиках секвенирования нуклеиновых кислот используется 3’ OH блокирующая группа, связанная с атомом кислорода молекулы сахара в нуклеотиде. Блокирующая группа 3’ OH может служить в качестве обратимого терминатора, который позволяет включать только одно основание в каждом цикле секвенирования. В некоторых случаях 3’ OH блокирующую группу необходимо удалять для инициирования следующего цикла секвенирования. Временное прекращение включения нуклеотидов позволяет в том числе проводить вымывание невключенных нуклеотидов с возбуждением обнаруживаемой метки (например, флуоресцентного красителя), присоединенной к встроенным нуклеотидам, визуализацию возбужденных обнаруживаемых меток и т.п.[0035] Some nucleic acid sequencing techniques utilize a 3' OH blocking group bound to an oxygen atom of a sugar molecule in a nucleotide. The 3' OH blocking group can serve as a reversible terminator that allows only one base to be incorporated in each sequencing cycle. In some cases, the 3' OH blocking group must be removed to initiate the next sequencing cycle. Temporarily stopping the incorporation of nucleotides allows, among other things, for the washout of unincorporated nucleotides with excitation of a detectable label (e.g., a fluorescent dye) attached to the incorporated nucleotides, visualization of the excited detectable labels, etc.

[0036] В настоящем документе описан каталитический полимерный гидрогель. Катализатор каталитического полимерного гидрогеля представляет собой реакционноспособную молекулу или ее часть, которая ускоряет отщепление 3’ OH блокирующих групп от включенных нуклеотидов. Катализатор может быть выбран таким образом, чтобы он не был активным в процессе введения. Катализатор может быть выбран для проведения реакции, протекающей во время деблокирования (после включения и визуализации), и, таким образом, может ускорять расщепление любой 3’ OH блокирующей группы. В некоторых вариантах осуществления катализатор может использоваться для 3’ OH блокирующих групп, которые являются более стабильными в водных растворах, но имеют тенденцию к более медленной кинетике деблокирования. В этих случаях катализатор может способствовать сокращению времени каждого цикла секвенирования, общего времени чередования последовательностей и проблем с фазированием, которые могут возникать при медленном деблокировании, и это лишь некоторые его преимущества.[0036] A catalytic polymer hydrogel is described herein. The catalyst of the catalytic polymer hydrogel is a reactive molecule or portion thereof that accelerates the cleavage of 3' OH blocking groups from incorporated nucleotides. The catalyst may be selected such that it is not active during the incorporation process. The catalyst may be selected to carry out the reaction that occurs during deblocking (after incorporation and imaging) and thus may accelerate the cleavage of any 3' OH blocking group. In some embodiments, the catalyst may be used for 3' OH blocking groups that are more stable in aqueous solutions but tend to have slower deblocking kinetics. In these cases, the catalyst may help reduce the time of each sequencing cycle, the overall sequence rotation time, and phasing issues that may arise during slow deblocking, to name a few of its advantages.

[0037] Во время расщепления 3’ OH блокирующей группы может происходить ряд реакций. На Фиг. 1 изображен один пример этой серии реакций для примера 3’ OH блокированного нуклеотида 10. 3’ OH Блокированный нуклеотид 10 включает в себя гетероциклическое основание B, сахар (показан в виде дезоксирибозы на Фиг. 1), одну или более фосфатных групп P и 3’ OH блокирующую группу 12, присоединенную к сахару. В этом примере 3’ OH блокирующая группа 12 представляет собой азидометил. На этапе 1, показанном на Фиг. 1, добавляют фосфин (PR3, где R представляет собой H или (CH2)nOH (n= 1-3)) для реакции с азидом. Данная реакция приводит к потере азота и образованию иминофосфорана. На этапе 2 иминофосфоран гидролизуется с образованием гемиаминального эфира, а на этапе 3 гемиаминальный эфир гидролизуется с получением 3’ OH. Для процесса деблокирования, показанного на Фиг. 1, любой катализатор, ускоряющий этапы гидролиза 2 и/или 3, показанные на Фиг. 1, может быть введен в полимерный гидрогель или помещен на него, или любой катализатор, ускоряющий реакцию на этапе 1, показанном на Фиг. 1, может быть введен в полимерный гидрогель или помещен на него. Если катализатор специально выбран для катализа этапа 1, показанного на Фиг. 1, катализатор ускоряет удаление внешней защитной группы 3’ OH блокирующей группы 12 (например, азидной группы, показанной на Фиг. 1), и для удаления внутренней защитной группы блокирующей группы 3’ OH 12 можно использовать реагент в смеси для расщепления (например, -CH2-, показанный на Фиг. 1).[0037] During the cleavage of the 3' OH blocking group, a number of reactions can occur. Figure 1 depicts one example of this series of reactions for an example 3' OH blocked nucleotide 10. 3' OH blocked nucleotide 10 includes a heterocyclic base B, a sugar (shown as deoxyribose in Figure 1), one or more phosphate groups P, and a 3' OH blocking group 12 attached to the sugar. In this example, the 3' OH blocking group 12 is azidomethyl. In step 1 shown in Figure 1, a phosphine (PR 3 , where R is H or (CH 2 ) n OH (n = 1-3)) is added to react with the azide. This reaction results in the loss of nitrogen and the formation of an iminophosphorane. In step 2, the iminophosphorane is hydrolyzed to form the hemiaminal ester, and in step 3, the hemiaminal ester is hydrolyzed to form 3' OH. For the deblocking process shown in Fig. 1, any catalyst that accelerates hydrolysis steps 2 and/or 3 shown in Fig. 1 can be incorporated into or placed on the polymer hydrogel, or any catalyst that accelerates the reaction in step 1 shown in Fig. 1 can be incorporated into or placed on the polymer hydrogel. If the catalyst is specifically selected to catalyze step 1 shown in Fig. 1, the catalyst accelerates the removal of the external 3' OH protecting group of the blocking group 12 (e.g., the azide group shown in Fig. 1), and a reagent in the cleavage mixture (e.g., -CH 2 - shown in Fig. 1) can be used to remove the internal protecting group of the 3' OH blocking group 12.

[0038] Хотя на Фиг. 1 проиллюстрирован один пример процесса деблокирования, следует понимать, что используемый катализатор может зависеть от 3’ OH блокирующей группы и реакции (реакций), применяемых для расщепления данной 3’ OH блокирующей группы.[0038] Although Fig. 1 illustrates one example of a deblocking process, it should be understood that the catalyst used may depend on the 3' OH blocking group and the reaction(s) used to cleave that 3' OH blocking group.

[0039] Определения [0039] Definitions

[0040] Следует понимать, что термины, используемые в данном документе, будут принимать их обычное значение в соответствующей области, если не указано иное. Ниже приведен ряд терминов, используемых в настоящем документе, и их значения.[0040] It should be understood that the terms used in this document will have their ordinary meaning in the relevant field unless otherwise specified. Below are a number of terms used in this document and their meanings.

[0041] Формы единственного числа включают в себя ссылки во множественном числе, если контекст явно не диктует иное.[0041] Singular forms include plural references unless the context clearly dictates otherwise.

[0042] Термины «состоящий из», «включающий», «содержащий» и различные формы этих терминов, являются синонимами друг друга и имеют одинаковое значение.[0042] The terms “consisting of,” “including,” “containing,” and various forms of these terms are synonymous with each other and have the same meaning.

[0043] Термины «верх», «низ», «ниже», «выше», «на» и т.п. используются для описания проточной кюветы и/или различных составляющих проточной кюветы. Следует понимать, что эти термины направления не подразумевают конкретную ориентацию, а используют для обозначения относительной ориентации между компонентами. Использование терминов направления не следует интерпретировать как ограничение примеров, описанных в данном документе, какой-либо(-ими) конкретной(-ыми) ориентацией(-ями).[0043] The terms "top," "bottom," "below," "above," "on," and the like are used to describe the flow cell and/or various components of the flow cell. It should be understood that these directional terms do not imply a particular orientation, but are used to indicate the relative orientation between components. The use of directional terms should not be interpreted as limiting the examples described herein to any particular orientation(s).

[0044] «Акриламидный мономер» представляет собой мономер со структурой или мономер, включающий акриламидную группу с данной структурой. Примеры мономера, включающего акриламидную группу, включают азидоацетамидопентилакриламид: и N-изопропилакриламид: Могут использоваться другие акриламидные мономеры, некоторые примеры которых изложены в настоящем документе.[0044] An "acrylamide monomer" is a monomer with the structure or a monomer containing an acrylamide group with this structure. Examples of a monomer containing an acrylamide group include azidoacetamidopentyl acrylamide: and N-isopropylacrylamide: Other acrylamide monomers may be used, some examples of which are described in this document.

[0045] В контексте данного документа термин «алкил» относится к линейной или разветвленной углеводородной цепи, которая является полностью насыщенной (т.е. не содержит двойных или тройных связей). Алкильная группа может иметь от 1 до 20 атомов углерода. Типичные алкильные группы включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, третичный бутил, пентил, гексил и т.п. Только в качестве примера: «C1-C6-алкил» указывает, что в алкильной цепи присутствует от одного до шести атомов углерода, т.е. алкильную цепь выбирают из группы, состоящей из метила, этила, пропила, изопропила, н-бутила, изобутила, втор-бутила и трет-бутила.[0045] As used herein, the term "alkyl" refers to a straight or branched hydrocarbon chain that is fully saturated (i.e., contains no double or triple bonds). An alkyl group may have from 1 to 20 carbon atoms. Typical alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, and the like. By way of example only, "C1-C6 alkyl" indicates that there are from one to six carbon atoms present in the alkyl chain, i.e., the alkyl chain is selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, and tert-butyl.

[0046] В контексте данного документа термин «алкенил» относится к линейной или разветвленной углеводородной цепи, содержащей одну или более двойных связей. Алкенильная группа может иметь от 2 до 20 атомов углерода. Примеры алкенильных групп включают этенил, пропенил, бутенил, пентенил, гексенил и т.п.[0046] As used herein, the term "alkenyl" refers to a linear or branched hydrocarbon chain containing one or more double bonds. An alkenyl group may have from 2 to 20 carbon atoms. Examples of alkenyl groups include ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, and the like.

[0047] Используемый в данном документе термин «алкинил» относится к линейной или разветвленной углеводородной цепи, содержащей одну или более тройных связей. Алкинильная группа может иметь от 2 до 20 атомов углерода.[0047] As used herein, the term "alkynyl" refers to a straight or branched hydrocarbon chain containing one or more triple bonds. An alkynyl group may have from 2 to 20 carbon atoms.

[0048] Используемые в данном документе термины «аралкил» и «арил(алкил)» относятся к арильной группе, присоединенной как заместитель через низшую алкиленовую группу. Низшая алкиленовая и арильная группа аралкила могут быть замещенными или незамещенными. Примеры включают в себя, но не ограничиваются ими, бензил, 2-фенилалкил, 3-фенилалкил и нафтилалкил.[0048] As used herein, the terms "aralkyl" and "aryl(alkyl)" refer to an aryl group attached as a substituent through a lower alkylene group. The lower alkylene and aryl group of an aralkyl may be substituted or unsubstituted. Examples include, but are not limited to, benzyl, 2-phenylalkyl, 3-phenylalkyl, and naphthylalkyl.

[0049] В контексте данного документа термин «арил» относится к ароматическому кольцу или кольцевой системе (т.е. к двум или более конденсированным кольцам, имеющим два общих соседних атома углерода), содержащей в основной цепи кольца только углерод. Если арил представляет собой кольцевую систему, каждое кольцо в системе является ароматическим. Арильная группа может иметь от 6 до 18 атомов углерода. Примеры арильных групп включают фенил, нафтил, азуленил и антраценил.[0049] As used herein, the term "aryl" refers to an aromatic ring or ring system (i.e., two or more fused rings that share two adjacent carbon atoms) that contains only carbon in the ring backbone. When aryl is a ring system, each ring in the system is aromatic. An aryl group may have from 6 to 18 carbon atoms. Examples of aryl groups include phenyl, naphthyl, azulenyl, and anthracenyl.

[0050] Функциональная группа «амин» или «амино» относится к группе -NRaRb, где Ra и Rb независимо выбирают из водорода (например, ), C1-C6 алкила, C2-C6 алкенила, C2-C6 алкинила, C3-C7 карбоциклила, C6-C10 арила, 5-10-членного гетероарила и 5-10-членного гетероциклила, как определено в настоящем документе.[0050] The functional group "amine" or "amino" refers to the group -NR a R b , where R a and R b are independently selected from hydrogen (e.g., ), C1-C6 alkyl, C2-C6 alkenyl, C2-C6 alkynyl, C3-C7 carbocyclyl, C6-C10 aryl, 5-10 membered heteroaryl and 5-10 membered heterocyclyl, as defined herein.

[0051] Используемый в данном документе термин «прикрепленный» относится к состоянию двух компонентов, присоединяемых, скрепляемых, склеенных, соединенных или связанных друг с другом. Например, нуклеиновая кислота может быть присоединена к полимерному гидрогелю посредством ковалентной или нековалентной связи. Ковалентная связь характеризуется наличием пар электронов между атомами. Нековалентная связь представляет собой химическую связь, которая не включает совместное использование пар электронов, но может включать, например, водородные связи, ионные связи, вандерваальсовы силы, гидрофильные или гидрофобные взаимодействия.[0051] As used herein, the term "attached" refers to the state of two components being attached, fastened, glued, connected, or linked to each other. For example, a nucleic acid may be attached to a polymer hydrogel via a covalent or non-covalent bond. A covalent bond is characterized by the presence of electron pairs between atoms. A non-covalent bond is a chemical bond that does not involve the sharing of electron pairs, but may include, for example, hydrogen bonds, ionic bonds, van der Waals forces, hydrophilic or hydrophobic interactions.

[0052] «Азидная» функциональная группа или «азидо» относится к -N3.[0052] The "azide" functional group or "azido" refers to -N 3 .

[0053] Термины «блок-сополимер» и мономерные звенья, образованные «в блоке», относятся к сополимеру, образованному в случае, когда два или более мономера сгруппированы вместе и образуют блоки повторяющихся звеньев. Каждый блок должен иметь по меньшей мере один признак и/или по меньшей мере одну специфичную для блока функциональную группу (например, азид для присоединения праймера, катализатор и т.д.), которая(-ые) отсутствует(-ют) в смежных блоках.[0053] The terms "block copolymer" and monomer units formed "in a block" refer to a copolymer formed when two or more monomers are grouped together to form blocks of repeating units. Each block must have at least one feature and/or at least one block-specific functional group (e.g., azide for primer attachment, catalyst, etc.) that is(are) absent from adjacent blocks.

[0054] В контексте данного документа термин «каталитический полимерный гидрогель» относится к сополимеру, в котором катализатор встроен в одно из мономерных звеньев, или к исходному полимерному гидрогелю, к которому прикреплен катализатор. В контексте данного документа термин «исходный полимерный гидрогель» относится к полимеризованному гидрогелю до любой реакции/взаимодействия для введения катализатора.[0054] As used herein, the term "catalytic polymer hydrogel" refers to a copolymer in which a catalyst is incorporated into one of the monomer units, or to a parent polymer hydrogel to which a catalyst is attached. As used herein, the term "parent polymer hydrogel" refers to a polymerized hydrogel prior to any reaction/interaction to introduce a catalyst.

[0055] В настоящем документе термин «карбоциклил» означает неароматическое циклическое кольцо или кольцевую систему, содержащую только атомы углерода в основной цепи кольцевой системы. Когда карбоциклил представляет собой кольцевую систему, два или более кольца могут быть соединены друг с другом по типу конденсирования, образования мостика или спиросоединения. Карбоциклилы могут иметь любую степень насыщения при условии, что по меньшей мере одно кольцо в кольцевой системе не является ароматическим. Таким образом, к карбоциклилам относятся циклоалкилы, циклоалкенилы и циклоалкинилы. Карбоциклильная группа может содержать от 3 до 20 атомов углерода. Примеры карбоциклильных колец включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогексенил, 2,3-дигидроинден, бицикло[2.2.2]октанил, адамантил и спиро[4.4]нонанил.[0055] As used herein, the term "carbocyclyl" means a non-aromatic cyclic ring or ring system containing only carbon atoms in the main chain of the ring system. When the carbocyclyl is a ring system, two or more rings may be joined together by condensation, bridge formation, or spiro bonding. Carbocyclyls may have any degree of saturation, provided that at least one ring in the ring system is not aromatic. Thus, carbocyclyls include cycloalkyls, cycloalkenyls, and cycloalkynyls. A carbocyclyl group may contain from 3 to 20 carbon atoms. Examples of carbocyclyl rings include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, 2,3-dihydroindene, bicyclo[2.2.2]octanyl, adamantyl, and spiro[4.4]nonanyl.

[0056] В контексте данного документа термин «карбоновая кислота» или «карбоксил» относится к -COOH.[0056] As used herein, the term "carboxylic acid" or "carboxyl" refers to -COOH.

[0057] В данном документе термин «циклоалкил» относится к полностью насыщенной (без двойных или тройных связей) моно-или мультициклической углеводородной кольцевой системе. Если кольца состоят из двух и более колец, они могут быть объединены по типу слияния. Циклоалкильные группы могут содержать от 3 до 10 атомов в кольце(-ах). В некоторых вариантах реализации циклоалкильные группы могут содержать от 3 до 8 атомов в кольце(-ах). Циклоалкильная группа может быть замещенной или незамещенной. Примеры циклоалкильных групп включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил и циклооктил.[0057] As used herein, the term "cycloalkyl" refers to a fully saturated (no double or triple bonds) mono- or multicyclic hydrocarbon ring system. When the rings are comprised of two or more rings, they may be joined by a fusion mechanism. Cycloalkyl groups may contain from 3 to 10 atoms in the ring(s). In some embodiments, cycloalkyl groups may contain from 3 to 8 atoms in the ring(s). A cycloalkyl group may be substituted or unsubstituted. Examples of cycloalkyl groups include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and cyclooctyl.

[0058] В контексте данного документа термин «циклоалкенил» или «циклоалкен» означает карбоциклильное кольцо или кольцевую систему, имеющую по меньшей мере одну двойную связь, причем ни одно кольцо в кольцевой системе не является ароматическим. Примеры включают циклогексенил или циклогексен и норборненил или норборнен.[0058] As used herein, the term "cycloalkenyl" or "cycloalkene" means a carbocyclyl ring or ring system having at least one double bond, wherein no ring in the ring system is aromatic. Examples include cyclohexenyl or cyclohexene and norbornenyl or norbornene.

[0059] В контексте данного документа термин «циклоалкинил» или «циклоалкин» означает карбоциклильное кольцо или кольцевую систему, имеющую по меньшей мере одну тройную связь, причем ни одно кольцо в кольцевой системе не является ароматическим. Примером является циклооктин. Другим примером является бициклононин.[0059] As used herein, the term "cycloalkynyl" or "cycloalkyne" means a carbocyclyl ring or ring system having at least one triple bond, wherein neither ring in the ring system is aromatic. An example is cyclooctyne. Another example is bicyclononine.

[0060] Используемый в данном документе термин «осаждение» относится к любой подходящей методике нанесения, которая может быть ручной или автоматизированной и в некоторых случаях приводить к изменению поверхностных свойств. Как правило, осаждение может осуществляться с использованием технологий осаждения из паровой фазы, технологий нанесения покрытия, технологий прививки и т.п. Некоторые конкретные примеры включают в себя химическое осаждение из паровой фазы (CVD), покрытие распылением (например, ультразвуковое напыление), покрытие методом центрифугирования, покрытие окунанием или погружением, покрытие с помощью ракельного ножа, нанесение струйного покрытия, аэрозольную печать, трафаретную печать, микроконтактную печать, струйную печать и т.п.[0060] As used herein, the term "deposition" refers to any suitable application technique, which may be manual or automated and in some cases may result in a change in surface properties. Typically, deposition may be accomplished using vapor deposition technologies, coating technologies, grafting technologies, and the like. Some specific examples include chemical vapor deposition (CVD), spray coating (e.g., ultrasonic spraying), spin coating, dip coating, doctor blade coating, inkjet coating, aerosol printing, screen printing, microcontact printing, inkjet printing, and the like.

[0061] В данном документе термин «углубление» относится к дискретному вогнутому элементу в подложке или смоле с рисунком, имеющему отверстие на поверхности, которое по меньшей мере частично окружено промежутком(-ами) подложки или смолой с рисунком. Углубления могут иметь любую из множества форм у их отверстий на поверхности, включая, например, круглую, эллиптическую, квадратную, многоугольную, звездообразную (с любым количеством вершин) и т.д. Поперечное сечение углубления, взятое перпендикулярно поверхности, может быть изогнутым, квадратным, многоугольным, гиперболическим, коническим, угловым и т.д. Например, углубление может представлять собой лунку или две взаимно соединенные лунки. Углубление также может иметь более сложные архитектуры, такие как гребни, ступенчатые элементы и т.д.[0061] As used herein, the term "dimple" refers to a discrete concave feature in a substrate or patterned resin that has an opening in the surface that is at least partially surrounded by a gap(s) of the substrate or patterned resin. Dimples may have any of a variety of shapes at their openings in the surface, including, for example, circular, elliptical, square, polygonal, star-shaped (with any number of vertices), etc. The cross-section of the depression, taken perpendicular to the surface, may be curved, square, polygonal, hyperbolic, conical, angular, etc. For example, the depression may be a dimple or two interconnected dimples. The depression may also have more complex architectures, such as ridges, stepped features, etc.

[0062] Используемый в данном документе термин «каждый» применительно к совокупности элементов предназначен для обозначения отдельного элемента в данной совокупности, но не обязательно относится к каждому элементу в данной совокупности. Исключения могут возникать, если явное раскрытие или контекст однозначно определяет иное.[0062] As used herein, the term "each" with respect to a collection of elements is intended to refer to an individual element in the collection, but does not necessarily refer to every element in the collection. Exceptions may arise where express disclosure or context clearly indicates otherwise.

[0063] Используемый в данном документе термин «проточная кювета» означает сосуд, имеющий камеру (например, проточный канал), в которой может протекать реакция, впускное отверстие для доставки реагента(-ов) в камеру и выпускное отверстие для удаления реагента(-ов) из камеры. В некоторых примерах камера позволяет обнаруживать протекание реакции в камере. Например, камера может включать в себя одну или более прозрачных поверхностей, обеспечивающих оптическое обнаружение чипов, оптически маркированных молекул и т.п.[0063] As used herein, the term "flow cell" means a vessel having a chamber (e.g., a flow channel) in which a reaction can occur, an inlet for delivering reagent(s) into the chamber, and an outlet for removing reagent(s) from the chamber. In some examples, the chamber allows for detection of the reaction occurring in the chamber. For example, the chamber may include one or more transparent surfaces that allow for optical detection of chips, optically labeled molecules, and the like.

[0064] В контексте данного документа термин «проточный канал» или «канал» может представлять собой область, образованную между двумя соединенными или иным образом прикрепленными друг к другу компонентами, которые могут избирательно принимать жидкую пробу. В некоторых примерах проточный канал может быть образован между подложкой с рисунком или без рисунка и крышкой и, таким образом, может сообщаться по текучей среде с одним или более углублениями, образованными в смоле с рисунком. Проточный канал также может быть образован между двумя поверхностями подложки с рисунком или без рисунка, которые связаны друг с другом.[0064] As used herein, the term "flow channel" or "channel" may be a region formed between two components that are connected or otherwise attached to each other and that can selectively receive a liquid sample. In some examples, the flow channel may be formed between a patterned or unpatterned substrate and a cover and may thus be in fluid communication with one or more recesses formed in a patterned resin. The flow channel may also be formed between two surfaces of a patterned or unpatterned substrate that are bonded to each other.

[0065] В контексте данного документа термин «гетероциклический амин» относится к ароматическому кольцу или кольцевой системе (т.е. к двум или более конденсированным кольцам, имеющим два соседних атома), содержащей азот амина в качестве одного или единственного гетероатома в основной цепи кольца.[0065] As used herein, the term "heterocyclic amine" refers to an aromatic ring or ring system (i.e., two or more fused rings having two adjacent atoms) containing an amine nitrogen as the one or only heteroatom in the main chain of the ring.

[0066] В контексте данного документа термин «гетероарил» относится к ароматическому кольцу или кольцевой системе (т.е. двум или более конденсированным кольцам, имеющим два общих соседних атома), которые содержат один или более гетероатомов, т.е. элемент, отличный от углерода, включая, без ограничений, азот, кислород и серу, в основной цепи кольца. Если гетероарил представляет собой кольцевую систему, каждое кольцо в системе является ароматическим. Гетероарильная группа может содержать 5-18 членов кольца (т. е. число атомов, составляющих основную цепь кольца).[0066] As used herein, the term "heteroaryl" refers to an aromatic ring or ring system (i.e., two or more fused rings that share two adjacent atoms) that contain one or more heteroatoms, i.e., an element other than carbon, including, but not limited to, nitrogen, oxygen, and sulfur, in the ring backbone. When the heteroaryl is a ring system, each ring in the system is aromatic. A heteroaryl group may contain 5-18 ring members (i.e., the number of atoms that make up the ring backbone).

[0067] В контексте данного документа термин «гетероциклил» означает неароматическое циклическое кольцо или кольцевую систему, содержащую по меньшей мере один гетероатом в основной цепи кольца. Гетероциклы могут быть соединены друг с другом по типу конденсации, образования мостика или спиросоединения. Гетероциклилы могут иметь любую степень насыщения при условии, что по меньшей мере одно кольцо в кольцевой системе не является ароматическим. Гетероатом(-ы) может (могут) присутствовать либо в неароматическом, либо в ароматическом кольце в кольцевой системе. Гетероциклильная группа может содержать от 3 до 20 членов кольца (т.е. число атомов, составляющих основную цепь, включая атомы углерода и гетероатомы). В некоторых примерах гетероатом(-ы) представляет(-ют) собой O, N или S.[0067] As used herein, the term "heterocyclyl" means a non-aromatic cyclic ring or ring system containing at least one heteroatom in the ring backbone. Heterocycles may be joined together by condensation, bridging, or spiro bonding. Heterocyclyls may have any degree of saturation, provided that at least one ring in the ring system is not aromatic. The heteroatom(s) may be present in either the non-aromatic or aromatic ring in the ring system. A heterocyclyl group may contain from 3 to 20 ring members (i.e., the number of atoms that make up the backbone, including carbon atoms and heteroatoms). In some examples, the heteroatom(s) is/are O, N, or S.

[0068] В контексте данного документа термины «гидразин» или «гидразинил» относятся к группе -NHNH2.[0068] As used herein, the terms "hydrazine" or "hydrazinyl" refer to the group -NHNH 2 .

[0069] В контексте данного документа термин «гидразон» или «гидразонил» относится к группе, где Ra и Rb независимо выбирают из водорода, C1-C6 алкила, C2-C6 алкенила, C2-C6 алкинила, C3-C7 карбоциклила, C6-C10 арила, 5-10-членного гетероарила и 5-10-членного гетероциклила, как определено в настоящем документе.[0069] As used herein, the term “hydrazone” or “hydrazonyl” refers to group wherein R a and R b are independently selected from hydrogen, C1-C6 alkyl, C2-C6 alkenyl, C2-C6 alkynyl, C3-C7 carbocyclyl, C6-C10 aryl, 5-10 membered heteroaryl and 5-10 membered heterocyclyl, as defined herein.

[0070] В данном документе термины «гидрокси» или «гидроксил» относятся к группе - OH.[0070] As used herein, the terms "hydroxy" or "hydroxyl" refer to the -OH group.

[0071] В данном документе термин «промежуточная область» относится к области, например, подложки, структурированной смолы или другой опоры, разделяющей углубления. Например, промежуточная область может отделять одно углубление массива от другого углубления массива. Две углубления, отделенные друг от друга, могут быть дискретными, т.е. без физического контакта друг с другом. Во многих примерах промежуточная область является непрерывной, тогда как углубления являются дискретными, например, как в случае множества углублений, образованных на непрерывной в остальном поверхности. В других примерах промежуточные области и элементы являются дискретными, например, как в случае множества канавок, разделенных соответствующими промежуточными областями. Разделение, обеспечиваемое промежуточной областью, может быть частичным или полным. Промежуточные области могут иметь материал поверхности, который отличается от материала поверхности углублений, образованных на поверхности. Например, углубления могут содержать полимер и набор праймеров, а промежуточные области не могут содержать ни полимера, ни набора праймеров.[0071] As used herein, the term "intermediate region" refers to a region, such as a substrate, structured resin, or other support, that separates depressions. For example, an intermediate region may separate one depression of an array from another depression of the array. The two depressions separated from each other may be discrete, i.e., without physical contact with each other. In many examples, the intermediate region is continuous while the depressions are discrete, such as in the case of a plurality of depressions formed on an otherwise continuous surface. In other examples, the intermediate regions and features are discrete, such as in the case of a plurality of grooves separated by corresponding intermediate regions. The separation provided by the intermediate region may be partial or complete. The intermediate regions may have a surface material that is different from the surface material of the depressions formed on the surface. For example, the trench regions may contain a polymer and a primer set, while the intermediate regions may contain neither a polymer nor a primer set.

[0072] В контексте данного документа термин «нитрилоксид» означает группу «RaC≡N+O-» в которой элемент Ra определен в настоящем документе. Примеры получения нитрилоксида включают его генерацию in situ из альдоксимов путем обработки хлорамидом-T или путем воздействия основанием на имидоилхлориды [RC(Cl)=NOH] или в результате реакции между гидроксиламином и альдегидом.[0072] As used herein, the term "nitrile oxide" means the group "R a C≡N + O - " in which the element R a is defined herein. Examples of the preparation of nitrile oxide include its in situ generation from aldoximes by treatment with chloramide-T or by the action of a base on imidoyl chlorides [RC(Cl)=NOH] or as a result of the reaction between hydroxylamine and an aldehyde.

[0073] В контексте данного документа термин «нитрон» означает группу, в которой R1, R2 и R3 могут представлять собой любую из групп Ra и Rb, определенных в настоящем документе.[0073] In the context of this document, the term "nitron" means a group in which R 1 , R 2 and R 3 may be any of the groups Ra and R b defined herein.

[0074] В данном документе термин «нуклеотид» включает в себя азотсодержащее гетероциклическое основание, сахар и одну или более фосфатных групп. Нуклеотиды представляют собой мономерные звенья нуклеотидной последовательности. В РНК сахар представляет собой рибозу, а в ДНК - дезоксирибозу, т.е. сахар, в котором отсутствует гидроксильная группа, присутствующая в положении 2' в рибозе. Азотсодержащее гетероциклическое основание (т. е. нуклеотидное основание) может представлять собой пуриновое основание или пиримидиновое основание. Пуриновые основания включают аденин (А) и гуанин (G), а также их модифицированные производные или аналоги. К пиримидиновым основаниям относятся цитозин (C), тимин (T) и урацил (U), а также их модифицированные производные или аналоги. Атом C-1 дезоксирибозы связан с N-1 пиримидина или N-9 пурина. Аналог нуклеиновой кислоты может иметь любые измененные фосфатный остов, сахар или азотистое основание. Примеры аналогов нуклеиновых кислот включают, например, универсальные основания или аналоги фосфатно-сахарного остова, такие как пептидная нуклеиновая кислота (PNA).[0074] As used herein, the term "nucleotide" includes a nitrogen-containing heterocyclic base, a sugar, and one or more phosphate groups. Nucleotides are the monomeric units of a nucleotide sequence. In RNA, the sugar is ribose, and in DNA, it is deoxyribose, i.e., a sugar that lacks the hydroxyl group present at the 2' position of ribose. The nitrogen-containing heterocyclic base (i.e., the nucleotide base) can be a purine base or a pyrimidine base. Purine bases include adenine (A) and guanine (G), and modified derivatives or analogs thereof. Pyrimidine bases include cytosine (C), thymine (T), and uracil (U), and modified derivatives or analogs thereof. The C-1 atom of deoxyribose is bonded to N-1 of pyrimidine or N-9 of purine. A nucleic acid analogue may have any altered phosphate backbone, sugar or nitrogenous base. Examples of nucleic acid analogues include, for example, universal bases or phosphate-sugar backbone analogues such as peptide nucleic acid (PNA).

[0075] Термин «узорчатая смола» относится к любому полимеру, в котором могут быть образованы углубления. Конкретные примеры смол и методов узорчатых смол будут дополнительно описаны ниже.[0075] The term "pattern resin" refers to any polymer in which recesses can be formed. Specific examples of pattern resin resins and methods will be further described below.

[0076] В контексте данного документа термин «фосфоновая кислота» относится к R-PO3H2.[0076] In the context of this document, the term "phosphonic acid" refers to R-PO 3 H 2 .

[0077] В данном документе термин «праймер» определяется как одноцепочечная нуклеотидная последовательность (например, одноцепочечная ДНК или одноцепочечная РНК). Некоторые праймеры, называемые в данном документе праймерами для амплификации, служат в качестве отправной точки для амплификации матриц и генерации кластеров. Другие праймеры, называемые в данном документе праймерами для секвенирования, служат в качестве отправной точки для синтеза ДНК или РНК. 5'-конец праймера можно модифицировать для обеспечения реакции связывания с функциональной группой полимера. Длина праймера может иметь любое число оснований и может включать множество нуклеотидов искусственного происхождения. В одном примере праймер для секвенирования представляет собой короткую цепь, имеющую длину в диапазоне от 10 до 60 оснований или от 20 до 40 оснований.[0077] As used herein, the term "primer" is defined as a single-stranded nucleotide sequence (e.g., single-stranded DNA or single-stranded RNA). Some primers, referred to herein as amplification primers, serve as a starting point for amplifying templates and generating clusters. Other primers, referred to herein as sequencing primers, serve as a starting point for DNA or RNA synthesis. The 5' end of a primer can be modified to allow a binding reaction with a functional group of a polymer. The length of a primer can be any number of bases and can include a plurality of nucleotides of artificial origin. In one example, a sequencing primer is a short chain having a length in the range of 10 to 60 bases or 20 to 40 bases.

[0078] В контексте данного документа термин «разделительный слой» относится к материалу, который связывает два компонента вместе. В некоторых примерах разделительный слой может представлять собой поглощающий излучение материал, который способствует связыванию, или может быть приведен в контакт с поглощающим излучение материалом, который способствует связыванию.[0078] As used herein, the term "separating layer" refers to a material that binds two components together. In some examples, the separating layer may be a radiation-absorbing material that promotes binding, or may be brought into contact with a radiation-absorbing material that promotes binding.

[0079] Термин «подложка» относится к структуре, в которую могут быть добавлены различные компоненты проточной кюветы (например, каталитический полимерный гидрогель, праймер(-ы) и т.д.). Подложка может быть пластиной, панелью, прямоугольным листом, матрицей или любой другой подходящей конфигурацией. Подложка является по существу жесткой и нерастворимой в водной жидкости. Подложка может быть инертной по отношению к химическому составу, используемому для модификации углублений или присутствующему в углублениях. Например, подложка может быть инертной по отношению к химическому составу, используемому для образования каталитического полимерного гидрогеля, для присоединения грунтовочного(-ых) слоя(-ев) и т.д. Подложка может представлять собой однослойную структуру или многослойную структуру (например, включая опору и смолу с узором на опоре). Примеры подходящих подложек будут описаны ниже.[0079] The term "support" refers to a structure into which various components of the flow cell (e.g., catalytic polymer hydrogel, primer(s), etc.) can be added. The support can be a plate, a panel, a rectangular sheet, a matrix, or any other suitable configuration. The support is substantially rigid and insoluble in an aqueous liquid. The support can be inert with respect to the chemistry used to modify the recesses or present in the recesses. For example, the support can be inert with respect to the chemistry used to form the catalytic polymer hydrogel, to attach the primer(s), etc. The support can be a single-layer structure or a multi-layer structure (e.g., including a support and a resin patterned on the support). Examples of suitable supports will be described below.

[0080] В контексте данного документа термин «сульфоновая кислота» относится к −S(=O)2−OH.[0080] As used herein, the term "sulfonic acid" refers to −S(=O) 2 −OH.

[0081] Термин «тиоловая» в отношении функциональной группы относится к -SH.[0081] The term "thiol" in reference to the functional group refers to -SH.

[0082] В контексте данного документа термины «тетразин» и «тетразинил» обозначают шестичленную гетероарильную группу, содержащую четыре атома азота. Тетразин может быть необязательно замещенным.[0082] As used herein, the terms "tetrazine" and "tetrazinyl" denote a six-membered heteroaryl group containing four nitrogen atoms. Tetrazine may be optionally substituted.

[0083] В контексте данного документа термин «тетразол» относится к пятичленной гетероциклической группе, включающей четыре атома азота. Тетразол может быть необязательно замещенным.[0083] As used herein, the term "tetrazole" refers to a five-membered heterocyclic group comprising four nitrogen atoms. The tetrazole may be optionally substituted.

[0084] Каталитический полимерный гидрогель [0084] Catalytic polymer hydrogel

[0085] Основная полимерная цепь в любом примере каталитического полимерного гидрогеля может представлять собой полужесткий полимерный материал, проницаемый для жидкостей и газов. В некоторых примерах каталитический полимерный гидрогель включает в себя исходный полимерный гидрогель, к которому прикреплен катализатор. В этих примерах катализатор добавляют к исходному полимерному гидрогелю с помощью постполимеризационной обработки. В других примерах каталитический полимерный гидрогель может представлять собой сополимер, в одном из мономерных компонентов которого находится катализатор.[0085] The polymer backbone in any example of the catalytic polymer hydrogel may be a semi-rigid polymeric material that is permeable to liquids and gases. In some examples, the catalytic polymer hydrogel includes a starting polymer hydrogel to which a catalyst is attached. In these examples, the catalyst is added to the starting polymer hydrogel by a post-polymerization treatment. In other examples, the catalytic polymer hydrogel may be a copolymer in which one of the monomer components is a catalyst.

[0086] Пример исходного полимерного гидрогеля включает акриламидный сополимер, например, сополимер N-(5-азидоацетамидилпентил)акриламида и акриламида (PAZAM). PAZAM и некоторые другие формы акриламидного сополимера представлены следующей структурой (I):[0086] An example of a parent polymer hydrogel includes an acrylamide copolymer, such as a copolymer of N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide and acrylamide (PAZAM). PAZAM and some other forms of acrylamide copolymer are represented by the following structure (I):

причем:moreover:

RA выбран из группы, состоящей из азидо, необязательно замещенного амино, необязательно замещенного алкенила, необязательно замещенного алкина, галогена, необязательно замещенного гидразона, необязательно замещенного гидразина, карбоксила, гидрокси, необязательно замещенного тетразола, необязательно замещенного тетразина, нитрилоксида, нитрона, сульфата и тиола;R A is selected from the group consisting of azido, optionally substituted amino, optionally substituted alkenyl, optionally substituted alkyne, halogen, optionally substituted hydrazone, optionally substituted hydrazine, carboxyl, hydroxy, optionally substituted tetrazole, optionally substituted tetrazine, nitrile oxide, nitrone, sulfate, and thiol;

RB представляет собой H или необязательно замещенный алкил;R B is H or optionally substituted alkyl;

каждый из RC, RD и RE независимо выбран из группы, состоящей из H и необязательно замещенного алкила;each of R C , R D and R E is independently selected from the group consisting of H and optionally substituted alkyl;

каждый из -(CH2)p- может быть необязательно замещенным;each of -(CH 2 ) p - may be optionally substituted;

p представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 50;p is an integer in the range 1 to 50;

n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 50 000; иn is an integer in the range 1 to 50,000; and

m представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 100 000.m is an integer in the range 1 to 100,000.

[0087] Специалисту в данной области будет понятно, что конфигурация повторяющихся элементов n и m в структуре (I) является типичной, а мономерные субъединицы могут присутствовать в любом порядке в структуре полимера (например, случайная, блочная, структурированная форма или их комбинация).[0087] One skilled in the art will appreciate that the configuration of the repeating units n and m in structure (I) is typical, and the monomeric subunits may be present in any order in the polymer structure (e.g., random, block, structured form, or a combination thereof).

[0088] Молекулярная масса PAZAM и других форм акриламидного сополимера может находиться в диапазоне от около 5 кДа до около 1500 кДа или от около 10 кДа до около 1000 кДа, или может составлять в конкретном примере около 312 кДа.[0088] The molecular weight of PAZAM and other forms of acrylamide copolymer may range from about 5 kDa to about 1500 kDa, or from about 10 kDa to about 1000 kDa, or may be about 312 kDa in a particular example.

[0089] В некоторых примерах PAZAM и другие формы акриламидного сополимера являются линейными полимерами. В некоторых других примерах PAZAM и другие формы акриламидного сополимера представляют собой слабо сшитые полимеры.[0089] In some examples, PAZAM and other forms of acrylamide copolymer are linear polymers. In some other examples, PAZAM and other forms of acrylamide copolymer are weakly crosslinked polymers.

[0090] В других примерах исходный полимерный гидрогель может представлять собой вариант структуры (I). В одном примере акриламидное звено может быть заменено N, N-диметилакриламидом (). В этом примере акриламидное звено в структуре (I) может быть заменено где каждый из RD, RE и RF представляет собой H или алкил C1-C6 алкил, а каждый из RG и RH представляет собой C1-C6 алкил (вместо H, как в случае с акриламидом). В этом примере q может представлять собой целое число в диапазоне от 1 до 100 000. В другом примере N, N-диметилакриламид можно использовать в дополнение к акриламидному звену. В данном примере структура (I) может включать в дополнение к повторяющимся элементам n и m, причем каждый из RD, RE и RF представляет собой H или C1-C6 алкил, а каждый из RG и RH представляет собой C1-C6 алкил. В этом примере q может представлять собой целое число в диапазоне от 1 до 100 000.[0090] In other examples, the parent polymer hydrogel may be a variant of structure (I). In one example, the acrylamide unit may be replaced with N,N-dimethylacrylamide ( ). In this example, the acrylamide unit in structure (I) can be replaced where each of R D , R E and R F is H or C1-C6 alkyl, and each of R G and R H is C1-C6 alkyl (instead of H, as in the case of acrylamide). In this example, q can be an integer in the range from 1 to 100,000. In another example, N,N-dimethylacrylamide can be used in addition to the acrylamide unit. In this example, structure (I) can include in addition to repeating elements n and m, wherein each of R D , R E , and R F is H or C1-C6 alkyl, and each of R G and R H is C1-C6 alkyl. In this example, q may be an integer in the range of 1 to 100,000.

[0091] В качестве другого примера исходного полимерного гидрогеля повторяющийся элемент n в структуре (I) может быть заменен мономером, включающим гетероциклическую азидную группу, имеющую структуру (II):[0091] As another example of the starting polymer hydrogel, the repeating element n in structure (I) can be replaced by a monomer comprising a heterocyclic azide group having the structure (II):

где R1 представляет собой H или C1-C6 алкил; R2 представляет собой H или C1-C6 алкил; L представляет собой линкер, включающий линейную цепь из 2-20 атомов, выбранных из группы, состоящей из углерода, кислорода и азота и 10 необязательных заместителей у углерода и любых атомов азота в цепи; E представляет собой линейную цепь, содержащую от 1 до 4 атомов, выбранных из группы, состоящей из углерода, кислорода и азота и необязательных заместителей у углерода и любых атомов азота в цепи; A представляет собой N-замещенный амид, у которого к N присоединены H или C1-C4 алкил; и Z представляет собой азотсодержащий гетероцикл. Примеры Z включают 5-10 членов кольца, присутствующих в виде одной циклической структуры или слитой структуры. Некоторые конкретные примеры Z включают пирролидинил, пиридинил или пиримидинил.wherein R 1 is H or C1-C6 alkyl; R 2 is H or C1-C6 alkyl; L is a linker comprising a linear chain of 2-20 atoms selected from the group consisting of carbon, oxygen and nitrogen and 10 optional substituents on carbon and any nitrogen atoms in the chain; E is a linear chain containing 1 to 4 atoms selected from the group consisting of carbon, oxygen and nitrogen and optional substituents on carbon and any nitrogen atoms in the chain; A is an N-substituted amide in which H or C1-C4 alkyl is attached to N; and Z is a nitrogen-containing heterocycle. Examples of Z include 5-10 ring members present as a single cyclic structure or a fused structure. Some specific examples of Z include pyrrolidinyl, pyridinyl or pyrimidinyl.

[0092] В качестве еще одного примера исходный полимерный гидрогель может включать повторяющееся звено каждой из структур (III) и (IV):[0092] As another example, the starting polymer hydrogel may include a repeating unit of each of structures (III) and (IV):

где каждый из R1a, R2a, R1b и R2b независимо выбран из водорода, необязательно замещенного алкила или необязательно замещенного фенила; каждый из R3a и R3b независимо выбран из водорода, необязательно замещенного алкила, необязательно замещенного фенила или необязательно замещенного C7-C14 аралкила; и каждый из L1 и L2 независимо выбран из необязательно замещенного алкиленового линкера или необязательно замещенного гетероалкиленового линкера.wherein each of R 1a , R 2a , R 1b and R 2b is independently selected from hydrogen, optionally substituted alkyl or optionally substituted phenyl; each of R 3a and R 3b is independently selected from hydrogen, optionally substituted alkyl, optionally substituted phenyl or optionally substituted C7-C14 aralkyl; and each of L 1 and L 2 is independently selected from an optionally substituted alkylene linker or an optionally substituted heteroalkylene linker.

[0093] Следует понимать, что для образования исходного полимерного гидрогеля можно использовать другие молекулы при условии, что они функционализированы трансплантационными олигонуклеотидными праймерами. Другие примеры подходящих полимерных слоев включают слои, имеющие коллоидную структуру, например агароза; или полимерную сетчатую структуру, например желатин; или сшитую полимерную структуру, например полиакриламидные полимеры и сополимеры, не содержащий силанов акриламид (SFA) или азидолизированный вариант SFA. Примеры подходящих полиакриламидных полимеров можно синтезировать из акриламида и акриловой кислоты или акриловой кислоты, содержащей винильную группу, или из мономеров, которые вступают в реакции фотоциклоприсоединения [2+2]. Другие примеры подходящих исходных полимерных гидрогелей включают смешанные сополимеры акриламидов и акрилатов. В описанных в настоящем документе примерах можно использовать различные архитектуры полимеров, содержащие акриловые мономеры (например, акриламиды, акрилаты и т.п.), такие как разветвленные полимеры, включая звездчатые полимеры, звездообразные или звездчатые блок-полимеры, дендримеры и т.п. Например, мономеры (например, акриламид, содержащий акриламид катализатор и т.д.) могут быть введены, либо случайным образом, либо в блоке, в ветви (фрагменты) звездообразного полимера.[0093] It should be understood that other molecules can be used to form the starting polymer hydrogel, provided that they are functionalized with grafting oligonucleotide primers. Other examples of suitable polymer layers include those having a colloidal structure, such as agarose; or a polymeric network structure, such as gelatin; or a cross-linked polymer structure, such as polyacrylamide polymers and copolymers, silane-free acrylamide (SFA) or an azidolized version of SFA. Examples of suitable polyacrylamide polymers can be synthesized from acrylamide and acrylic acid or acrylic acid containing a vinyl group, or from monomers that undergo [2+2] photocycloaddition reactions. Other examples of suitable starting polymer hydrogels include mixed copolymers of acrylamides and acrylates. In the examples described herein, various polymer architectures containing acrylic monomers (e.g., acrylamides, acrylates, etc.) can be used, such as branched polymers, including star polymers, star or star block polymers, dendrimers, etc. For example, monomers (e.g., acrylamide, an acrylamide-containing catalyst, etc.) can be introduced, either randomly or en bloc, into branches (fragments) of a star polymer.

[0094] Исходный полимерный гидрогель может быть сформирован с применением любого подходящего процесса сополимеризации. Затем катализатор может быть прикреплен к исходному полимерному гидрогелю с образованием каталитического полимерного гидрогеля. Для прикрепления катализатора к исходному полимерному гидрогелю можно использовать множество различных способов постполимеризации.[0094] The starting polymer hydrogel can be formed using any suitable copolymerization process. The catalyst can then be attached to the starting polymer hydrogel to form a catalytic polymer hydrogel. A variety of different post-polymerization methods can be used to attach the catalyst to the starting polymer hydrogel.

[0095] В одном примере катализатор может быть привит на исходный полимерный гидрогель. В данном примере способа формирование каталитического полимерного гидрогеля включает синтез исходного полимерного гидрогеля (который не включает катализатор); и прививание катализатора на исходный полимерный гидрогель. В одном примере прививание включает клик-реакцию, например, катализируемую медью клик-реакцию, или использование промотируемой напряжением клик-реакции без катализатора, например, с бицикло[6.1.0] нон-4-ином (BCN). В одном примере клик-реакция приводит к ковалентному присоединению катализатора к исходному полимерному гидрогелю. Следует понимать, что протекающая реакция будет зависеть от химического состава исходного полимерного гидрогеля и катализатора.[0095] In one example, the catalyst may be grafted onto the parent polymer hydrogel. In this example of the method, forming the catalytic polymer hydrogel includes synthesizing the parent polymer hydrogel (which does not include the catalyst); and grafting the catalyst onto the parent polymer hydrogel. In one example, grafting includes a click reaction, such as a copper-catalyzed click reaction, or using a voltage-promoted click reaction without a catalyst, such as with bicyclo[6.1.0] non-4-yne (BCN). In one example, the click reaction results in the covalent attachment of the catalyst to the parent polymer hydrogel. It should be understood that the reaction that occurs will depend on the chemical composition of the parent polymer hydrogel and the catalyst.

[0096] В качестве катализатора можно использовать любую реакционноспособную молекулу, функциональную группу и т.п., которая повышает скорость химической реакции, отщепляющей 3’ OH блокирующую группу от встроенного нуклеотида. Следует понимать, что любой кислотный катализатор, щелочной катализатор, органический катализатор, ферментный катализатор, пептидный катализатор или ДНК-ферментный катализатор могут быть привиты на исходный полимерный гидрогель. Некоторые из перечисленных катализаторов могут относиться к двум из перечисленных категорий катализаторов. В некоторых конкретных примерах катализатор деблокирования выбран из группы, состоящей из фосфоновой кислоты; гетероциклического амина; фермента; пептида; ДНК-фермента; металла комплекса металл-лиганд; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; и фотокислотного генератора.[0096] Any reactive molecule, functional group, etc. that increases the rate of the chemical reaction that cleaves the 3' OH blocking group from the incorporated nucleotide can be used as a catalyst. It should be understood that any acid catalyst, alkali catalyst, organic catalyst, enzyme catalyst, peptide catalyst, or DNA enzyme catalyst can be grafted onto the starting polymer hydrogel. Some of the listed catalysts can belong to two of the listed catalyst categories. In some specific examples, the deblocking catalyst is selected from the group consisting of a phosphonic acid; a heterocyclic amine; an enzyme; a peptide; a DNA enzyme; a metal metal-ligand complex; an organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene, and combinations thereof; and a photoacid generator.

[0097] В некоторых примерах катализатор представляет собой кислотный катализатор, выбранный из группы, состоящей из карбоновой кислоты, фосфоновой кислоты, сульфоновой кислоты и их комбинаций. Кислотный катализатор может катализировать реакцию гидролиза, протекающую при деблокировании.[0097] In some examples, the catalyst is an acid catalyst selected from the group consisting of a carboxylic acid, a phosphonic acid, a sulfonic acid, and combinations thereof. The acid catalyst can catalyze the hydrolysis reaction that occurs during deblocking.

[0098] В других примерах катализатор представляет собой щелочной катализатор, выбранный из группы, состоящей из амина, гетероциклического амина и их комбинаций. Основания по Льюису, такие как тиоэфиры, триазолы, имидазолы и т.д., могут быть особенно подходящими элементами для катализа реакции азид-фосфина (этап 1 на Фиг. 1). Основной катализатор может катализировать реакцию гидролиза, протекающую при деблокировании.[0098] In other examples, the catalyst is an alkali catalyst selected from the group consisting of an amine, a heterocyclic amine, and combinations thereof. Lewis bases such as thioethers, triazoles, imidazoles, etc., may be particularly suitable elements for catalyzing the azide-phosphine reaction (step 1 of Fig. 1). The base catalyst may catalyze the hydrolysis reaction that occurs during deprotection.

[0099] Органический катализатор состоит из углерода, водорода, серы и/или других неметаллических элементов, обнаруживаемых в органических соединениях, и увеличивает скорость химической реакции удаления защитных групп. Примеры органических катализаторов могут быть выбраны из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций.[0099] The organic catalyst is comprised of carbon, hydrogen, sulfur, and/or other non-metallic elements found in organic compounds and increases the rate of the chemical reaction of removing protective groups. Examples of organic catalysts may be selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene, and combinations thereof.

[00100] Ферментный катализатор может представлять собой гидролазу. Примеры подходящих гидролаз включают фосфатазы, эстеразы (например, ацетилхолинэстеразу, липазы и т.п.), сиквенс-специфичные протеазы (например, протеазу TEV или тромбин) и гликозидазы (которые не расщепляют рибозу, например, целлюлоза или амилаза). Другая подходящая гидролаза представляет собой карбоангидразу. Другой ферментный катализатор представляет собой сериновую протеазу, которая расщепляет пептидные связи в белках и может катализировать гидролиз амидов и сложных эфиров.[00100] The enzyme catalyst may be a hydrolase. Examples of suitable hydrolases include phosphatases, esterases (e.g., acetylcholinesterase, lipases, etc.), sequence-specific proteases (e.g., TEV protease or thrombin), and glycosidases (which do not cleave ribose, such as cellulose or amylase). Another suitable hydrolase is carbonic anhydrase. Another enzyme catalyst is a serine protease, which cleaves peptide bonds in proteins and can catalyze the hydrolysis of amides and esters.

[00101] Другие катализаторы включают ДНК-ферменты, которые также называют дезоксирибозимами. Примеры ДНК-ферментов включают ДНК-ферменты, нацеленные на гидролиз сложноэфирной группы, в том числе ДНК-миметики ферментов, таких как эстеразы. В этих примерах химическая реакция удаления защитных групп катализируется ДНК-ферментом.[00101] Other catalysts include DNA enzymes, which are also called deoxyribozymes. Examples of DNA enzymes include DNA enzymes that target the hydrolysis of the ester group, including DNA mimetics of enzymes such as esterases. In these examples, the chemical reaction to remove the protecting groups is catalyzed by the DNA enzyme.

[00102] Хотя было предложено несколько примеров, считается, что можно использовать любой доступный фермент или сконструированный фермент при условии, что фермент способен катализировать удаление защитных групп с 3’ OH блокирующей группы.[00102] Although several examples have been proposed, it is believed that any available enzyme or engineered enzyme can be used, provided that the enzyme is capable of catalyzing the removal of protecting groups from the 3' OH blocking group.

[00103] Примеры пептидного катализатора включают супермолекулярные β-цилиндрические эстеразы с гидрофобной внешней фракцией и внутренней частью пор с высоким содержанием гистидина, самособранные пептидные катализаторы и другие каталитические пептидные сборки. В этих примерах химическая реакция удаления защитных групп катализируется пептидом.[00103] Examples of a peptide catalyst include supermolecular β-barrel esterases with a hydrophobic outer fraction and a histidine-rich pore interior, self-assembled peptide catalysts, and other catalytic peptide assemblies. In these examples, the chemical reaction of removing protecting groups is catalyzed by the peptide.

[00104] В качестве другого примера катализатор может быть введен посредством нековалентного присоединения к поверхности исходного полимерного гидрогеля. Нековалентные присоединения могут включать, например, гибридизацию с олигонуклеотидами с привитой поверхностью исходного полимерного гидрогеля, массивы водородных связей, биотин-стрептавидин или другие подобные связи, комплексообразование типа «металл-лиганд» или т.п.[00104] As another example, the catalyst can be introduced by non-covalent attachment to the surface of the parent polymer hydrogel. Non-covalent attachments can include, for example, hybridization with oligonucleotides grafted onto the surface of the parent polymer hydrogel, hydrogen bond arrays, biotin-streptavidin or other similar bonds, metal-ligand complexation, or the like.

[00105] На Фиг. 2 схематически изображен один пример нековалентного присоединения катализатора. В частности, на Фиг. 2 показан олигонуклеотид 14, присоединенный к исходному полимерному гидрогелю 16, а катализатор 18 присоединен к комплементарной олигонуклеотидной связке 20, которая гибридизуется с олигонуклеотидом 14. Олигонуклеотид 14, присоединенный к исходному полимерному гидрогелю 16, можно привить так, как описано в настоящем документе со ссылкой на Фиг. 3A - 3C для праймеров для амплификации (например посредством клик-реакции на концевом азиде). Олигонуклеотид 14 может иметь от 5 до 20 нуклеотидов (показаны в виде N на Фиг. 2), а последовательность может быть аналогичной последовательности праймеров для амплификации (описана ниже) или отличаться от нее. Катализатор 18 присоединен к связке 20, которая имеет последовательность, комплементарную олигонуклеотиду 14. Катализаторы 18, которые могут быть присоединены в соответствии с примером, показанным на Фиг. 2, включают любые кислотные катализаторы, основные катализаторы, органические катализаторы (например, имидазолы, гуанидины и т.п.), медные катализаторы, ферментные катализаторы, пептидные катализаторы или ДНК-ферментные катализаторы.[00105] Fig. 2 schematically depicts one example of non-covalent attachment of a catalyst. In particular, Fig. 2 shows oligonucleotide 14 attached to parent polymer hydrogel 16, and catalyst 18 attached to a complementary oligonucleotide ligament 20 that hybridizes with oligonucleotide 14. Oligonucleotide 14 attached to parent polymer hydrogel 16 can be grafted as described herein with reference to Figs. 3A-3C for amplification primers (e.g., via a click reaction on a terminal azide). Oligonucleotide 14 can have from 5 to 20 nucleotides (shown as N in Fig. 2), and the sequence can be similar to or different from the sequence of amplification primers (described below). The catalyst 18 is attached to a linker 20, which has a sequence complementary to the oligonucleotide 14. The catalysts 18, which can be attached according to the example shown in Fig. 2, include any acid catalysts, base catalysts, organic catalysts (e.g., imidazoles, guanidines, etc.), copper catalysts, enzyme catalysts, peptide catalysts, or DNA enzyme catalysts.

[00106] Подходящие медные катализаторы могут включать медные(I) катализаторы, такие как ацетат меди(I), бромид меди(I), хлорид меди(I), иодид меди(I), бис(1,3-бис(2,6-диизопропилфенил)имидазол-2-илиден)тетрафторборат меди(I), Бис[(йодид тетрабутиламмония)меди(I) йодид], [Бис(триметилсилил)ацетилен](гексафторацетилацетонато)меди(I), Бромтрис(трифенилфосфин)меди(I), димер хлор(1,5-циклооктадиен)меди(I), 3-метилсалицилат меди(I) и т.п.[00106] Suitable copper catalysts may include copper(I) catalysts such as copper(I) acetate, copper(I) bromide, copper(I) chloride, copper(I) iodide, bis(1,3-bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazol-2-ylidene)copper(I) tetrafluoroborate, bis[(tetrabutylammonium iodide)copper(I) iodide], [Bis(trimethylsilyl)acetylene](hexafluoroacetylacetonato)copper(I), bromotris(triphenylphosphine)copper(I), chloro(1,5-cyclooctadiene)copper(I) dimer, copper(I) 3-methylsalicylate, and the like.

[00107] Пример способа формирования каталитического полимерного гидрогеля 16’, показанного на Фиг. 2, включает синтез исходного полимерного гидрогеля 16 (который не включает катализатор 18); прививание олигонуклеотида 14 на исходный полимерный гидрогель 16; и гибридизацию комплементарной олигонуклеотидной связки 20 с олигонуклеотидом 14, причем катализатор 18 присоединен к комплементарной олигонуклеотидной связке 20.[00107] An example of a method for forming a catalytic polymer hydrogel 16' shown in Fig. 2 includes synthesizing a starting polymer hydrogel 16 (which does not include a catalyst 18); grafting an oligonucleotide 14 onto the starting polymer hydrogel 16; and hybridizing a complementary oligonucleotide linkage 20 to the oligonucleotide 14, wherein the catalyst 18 is attached to the complementary oligonucleotide linkage 20.

[00108] Другой пример нековалентного присоединения катализатора 18 к исходному полимерному гидрогелю 16 включает массивы водородных связей. В данном примере катализатор 18 связан водородными связями с полимерным гидрогелем 16. Можно использовать любую пару водородных связей, где один компонент пары ковалентно присоединен к исходному полимерному гидрогелю, а другой компонент пары присоединен к катализатору 18. Примеры пар водородных связей включают в себя, например, O⋅H, NH⋅N и CH⋅N.[00108] Another example of non-covalent attachment of catalyst 18 to the starting polymer hydrogel 16 includes arrays of hydrogen bonds. In this example, catalyst 18 is hydrogen bonded to polymer hydrogel 16. Any pair of hydrogen bonds can be used, where one component of the pair is covalently attached to the starting polymer hydrogel and the other component of the pair is attached to catalyst 18. Examples of pairs of hydrogen bonds include, for example, O⋅H, NH⋅N, and CH⋅N.

[00109] Еще один пример нековалентного присоединения катализатора 18 к исходному полимерному гидрогелю 16 включает образование комплекса металл-лиганд. В одном примере катализатор 18 представляет собой металл комплекса металл-лиганд, присоединенный к исходному полимерному гидрогелю 16. Катализатор 18 может представлять собой любой подходящий каталитический металл, например, медь, палладий, рутений и т.д. Каталитические металлокомплексы с лигандом, присоединенным к исходному полимерному гидрогелю 16. Примеры комплекса металл-лиганд включают комплексы меди (II) с лигандами, такими как бис(2-пиридилметил)-амин или циклодекстрин, функционализированный пиридином.[00109] Another example of non-covalent attachment of catalyst 18 to starting polymer hydrogel 16 involves the formation of a metal-ligand complex. In one example, catalyst 18 is a metal of a metal-ligand complex attached to starting polymer hydrogel 16. Catalyst 18 can be any suitable catalytic metal, such as copper, palladium, ruthenium, etc. Catalytic metal complexes with a ligand attached to starting polymer hydrogel 16. Examples of a metal-ligand complex include copper(II) complexes with ligands such as bis(2-pyridylmethyl)amine or pyridine-functionalized cyclodextrin.

[00110] Пример способа формирования данного примера каталитического полимерного гидрогеля 16’ включает синтез исходного полимерного гидрогеля 16; и присоединение комплекса металл-лиганд к исходному полимерному гидрогелю 16, причем металл комплекса металл-лиганд представляет собой катализатор 18.[00110] An example of a method for forming this example of a catalytic polymer hydrogel 16' comprises synthesizing a starting polymer hydrogel 16; and attaching a metal-ligand complex to the starting polymer hydrogel 16, wherein the metal of the metal-ligand complex is a catalyst 18.

[00111] Другие катализаторы 18, которые могут быть прикреплены к исходному полимерному гидрогелю 16, включают в себя фотокислотные генераторы. При использовании фотокислотного генератора в качестве катализатора 18 каталитическая активность может инициироваться или усиливаться под воздействием внешних стимулов, например, фотонов, с длиной волны, соответствующей конкретному фотокислотному генератору.[00111] Other catalysts 18 that can be attached to the initial polymer hydrogel 16 include photoacid generators. When using a photoacid generator as the catalyst 18, the catalytic activity can be initiated or enhanced by exposure to external stimuli, such as photons, with a wavelength corresponding to a particular photoacid generator.

[00112] Фотокислотный генератор может быть прикреплен к полимерному гидрогелю 16’ с помощью химического состава типа «гость-хозяин», где катализатор 18 является «гостем», а «хозяин» способен i) присоединяться к полимерному гидрогелю 16’ и ii) удерживать «гостя» до момента внешней стимуляции. Примеры соединений типа «хозяин» включают кукурбитурилы и циклодекстрины. Примером катализатора фотокислотного генератора типа «гость» является фотокислотный генератор на основе синего/видимого спектра светового излучения. Фотоинициируемые катализаторы (например, фотокислотные генераторы) также могут использоваться в качестве «гостя» в примерах типа «гость-хозяин».[00112] The photoacid generator may be attached to the polymer hydrogel 16' via a guest-host chemistry, wherein the catalyst 18 is the guest and the host is capable of i) attaching to the polymer hydrogel 16' and ii) retaining the guest until external stimulation. Examples of host compounds include cucurbiturils and cyclodextrins. An example of a guest photoacid generator catalyst is a blue/visible light photoacid generator. Photoinitiated catalysts (e.g., photoacid generators) may also be used as a guest in guest-host examples.

[00113] Молекула типа «гость-хозяин» может быть присоединена к исходному полимерному гидрогелю 16 с помощью любого из способов постполимеризации (например, прививания, нековалентного присоединения), описанных в настоящем документе.[00113] The host-guest molecule may be attached to the parent polymer hydrogel 16 using any of the post-polymerization methods (e.g., grafting, non-covalent attachment) described herein.

[00114] Хотя было представлено несколько примеров, следует понимать, что катализатор 18, прикрепленный к исходному полимерному гидрогелю 16, может частично зависеть от химического состава исходного полимерного гидрогеля 16 и химического состава блокирующей группы 12, включенной в нуклеотид 10, который должен быть введен в каталитический полимерный гидрогель 16’.[00114] Although several examples have been provided, it should be understood that the catalyst 18 attached to the starting polymer hydrogel 16 may depend in part on the chemical composition of the starting polymer hydrogel 16 and the chemical composition of the blocking group 12 included in the nucleotide 10 to be introduced into the catalytic polymer hydrogel 16'.

[00115] В других примерах, описанных в настоящем документе, исходный полимерный гидрогель 16 не используется. Вместо этого продуктом сополимеризации является каталитический полимерный гидрогель 16’. В этих примерах катализатор 18 интегрирован в мономерное звено, применяемое во время сополимеризации.[00115] In other examples described herein, the starting polymer hydrogel 16 is not used. Instead, the copolymerization product is a catalytic polymer hydrogel 16'. In these examples, the catalyst 18 is integrated into the monomer unit used during the copolymerization.

[00116] В этих примерах катализатор 18 может быть частью любого из акриламидных мономерных звеньев исходного полимерного гидрогеля 16, описанных в настоящем документе. В одном примере RA по структуре (I) может представлять собой карбоксильную группу, которая является одним примером кислотного катализатора. В другом примере R2 по структуре (II) может представлять собой C1-C6 алкил, а катализатор 18 может быть встроен в C1-C6 алкильную цепь в качестве концевой группы. Катализатор, содержащий мономерное звено, может быть сополимеризован (случайным образом или в блоке) с любым из акриламидных мономерных звеньев, описанных в настоящем документе, при условии, что одно из звеньев включает в себя функциональную группу для прививки праймера. Один пример катализатора, содержащего акриламидное мономерное звено, который может применяться, показан в структуре (V):[00116] In these examples, the catalyst 18 can be a portion of any of the acrylamide monomer units of the starting polymer hydrogel 16 described herein. In one example, R A of structure (I) can be a carboxyl group, which is one example of an acid catalyst. In another example, R 2 of structure (II) can be C1-C6 alkyl, and the catalyst 18 can be incorporated into the C1-C6 alkyl chain as an end group. The catalyst containing the monomer unit can be copolymerized (randomly or in block) with any of the acrylamide monomer units described herein, so long as one of the units includes a functional group for primer grafting. One example of a catalyst containing an acrylamide monomer unit that can be used is shown in structure (V):

где R4 представляет собой H или CH3, и X представляет собой функциональную группу, выполняющую роль катализатора. В некоторых примерах данный катализатор (X) может представлять собой любые примеры кислотного катализатора, основного катализатора или органического катализатора, описанные в настоящем документе. В некоторых примерах между NH и катализатором (X) может быть расположена связующая группа (например, алкильная группа, короткая полиэтиленгликолевая цепь и т. д.).where R 4 is H or CH 3 , and X is a functional group that acts as a catalyst. In some examples, the catalyst (X) may be any of the examples of an acid catalyst, a base catalyst, or an organic catalyst described herein. In some examples, a linking group (e.g., an alkyl group, a short polyethylene glycol chain, etc.) may be located between the NH and the catalyst (X).

[00117] Другие примеры катализатора, содержащего мономерное звено, который может применяться, включают (мет)акриловые мономеры (например, акриловую кислоту, метакриловую кислоту) с присоединенным к ним катализатором (X).[00117] Other examples of the catalyst containing a monomer unit that can be used include (meth)acrylic monomers (e.g. acrylic acid, methacrylic acid) with a catalyst (X) attached thereto.

[00118] В одном примере способа формирование каталитического полимерного гидрогеля 16’ включает сополимеризацию первого мономера, включающего функциональную группу для прививки праймера (например, азид), со вторым мономером, включающим катализатор 18. В некоторых примерах в процессе сополимеризации также можно использовать третье акриламидное мономерное звено. Один пример сополимера, образованного данным способом, показан в структуре (VI):[00118] In one example of the method, forming the catalytic polymer hydrogel 16' includes copolymerizing a first monomer comprising a functional group for grafting a primer (e.g., azide) with a second monomer comprising a catalyst 18. In some examples, a third acrylamide monomer unit can also be used in the copolymerization process. One example of a copolymer formed by this method is shown in structure (VI):

где RA, RB, RC, RD, RE и p соответствуют описанию для структуры (I), X соответствует описанию для структуры (V), n и r независимо находятся в диапазоне от 5 мол.% до 30 мол.%, а m представляет собой остальную часть мол.%.where R A , R B , R C , R D , R E and p are as described for structure (I), X is as described for structure (V), n and r are independently in the range from 5 mol% to 30 mol%, and m is the remainder of the mol%.

[00119] В одном примере поверхностная концентрация катализатора 18 может находиться в диапазоне от около 0,01% до около 50% повторяющихся звеньев полимерного гидрогеля 16’. Данные концентрации могут превышать практические концентрации каталитического раствора, что способствует высокой эффективности в рамках примеров, описанных в настоящем документе.[00119] In one example, the surface concentration of catalyst 18 can be in the range of from about 0.01% to about 50% of the repeating units of polymer hydrogel 16'. These concentrations can exceed practical concentrations of the catalyst solution, which contributes to high efficiency within the examples described herein.

[00120] В других примерах в качестве якоря для катализатора 18 или для генерации катализатора in situ может использоваться функциональная группа, чувствительная к нуклеофилам. В некоторых примерах функциональная группа, чувствительная к нуклеофилам, представляет собой циклический сульфонатный сложный эфир (например, сульфоновое кольцо), который может подвергаться реакции раскрытия кольца при воздействии нуклеофильного вещества, в некоторых случаях в щелочной среде (с высоким уровнем pH), при pH=9 или выше. Пример реакции раскрытия кольца сультона выглядит следующим образом:[00120] In other examples, a nucleophile-sensitive functional group may be used as an anchor for catalyst 18 or to generate the catalyst in situ . In some examples, the nucleophile-sensitive functional group is a cyclic sulfonate ester (e.g., a sulfone ring) that can undergo a ring-opening reaction upon exposure to a nucleophile, in some cases in an alkaline (high pH) environment, at pH=9 or higher. An example of a sultone ring-opening reaction is as follows:

. .

[00121] В одном примере данную реакцию раскрытия кольца можно проводить во время деблокирования таким образом, чтобы катализатор 18, например, кислота или основание, образовывался in situ. Функциональная группа, чувствительная к нуклеофилам, может считаться предшественником катализатора, присоединенного к каталитическому полимерному гидрогелю 16’.[00121] In one example, this ring opening reaction can be carried out during deblocking such that the catalyst 18, for example, an acid or a base, is formed in situ . The nucleophile-sensitive functional group can be considered a precursor to the catalyst attached to the catalytic polymer hydrogel 16'.

[00122] В другом примере «Nu» представляет собой катализатор 18, а реакция раскрытия кольца создает ковалентную связь с элементом, ранее являвшимся сультоном. Данная реакция может образовываться до секвенирования таким образом, чтобы при выполнении деблокирования катализатор 18 присутствовал.[00122] In another example, "Nu" is catalyst 18, and the ring-opening reaction creates a covalent bond with the element that was previously a sultone. This reaction can be formed prior to sequencing such that catalyst 18 is present when deblocking is performed.

[00123] Другие примеры функциональной группы, чувствительной к нуклеофилам, имеют следующую структуру:[00123] Other examples of a nucleophile-sensitive functional group have the following structure:

(a) Y представляет собой SO2, а Y’ представляет собой CH2; или оба элемента (b) Y и Y’ представляют собой C(O). В других аспектах функциональная группа, чувствительная к нуклеофилам, представляет собой: Подходящие нуклеофилы включают первичные алкиламины и алкиловые спирты.(a) Y is SO 2 and Y' is CH 2 ; or both (b) Y and Y' are C(O). In other aspects, the nucleophile sensitive functional group is: Suitable nucleophiles include primary alkylamines and alkyl alcohols.

[00124] В некоторых аспектах мономер, содержащий функциональную группу, чувствительную к нуклеофилам, представляет собой:[00124] In some aspects, the monomer comprising a nucleophile-sensitive functional group is:

В конкретных примерах мономер представляет собой:In specific examples, the monomer is:

[00125] Проточная кювета [00125] Flow cell

[00126] Полимерный гидрогель 16 и встроенный катализатор 18 можно использовать в проточной кювете 22, пример которой изображен на Фиг. 3A. Проточная кювета 22 включает в себя подложку 24 и каталитический полимерный гидрогель 16’, расположенный на подложке 24.[00126] The polymer hydrogel 16 and the embedded catalyst 18 can be used in a flow cell 22, an example of which is shown in Fig. 3A. The flow cell 22 includes a substrate 24 and a catalytic polymer hydrogel 16' located on the substrate 24.

[00127] Подложка 24 может представлять собой один слой/материал. Примеры подходящих однослойных подложек включают эпоксидный силоксан, стекло, модифицированное или функционализированное стекло, пластмассы (включая акрилы, полистирол и сополимеры стирола и других материалов, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретаны, политетрафторэтилен (например, TEFLON® от Chemours), циклические олефины/циклоолефиновые полимеры (COP) (такие как ZEONOR® от Zeon), полиимиды и т.д.), нейлон (полиамиды), керамика/керамические оксиды, диоксид кремния, плавленый диоксид кремния или материалы на основе диоксида кремния, силикат алюминия, кремний и модифицированный кремний (например, кремний p+, легированный бором), нитрид кремния (Si3N4), оксид кремния (SiO2), пентоксид тантала (Ta2O5) или другие оксиды тантала (TaOx), оксид гафния (HfO2), углерод, металлы, неорганические стекла или подобное. Подложка 24 также может представлять собой многослойную структуру. Некоторые примеры многослойной структуры включают стекло или кремний со слоем покрытия из оксида тантала или другого керамического оксида на поверхности. Другие примеры многослойной структуры включают нижележащую подложку (например, стекло или кремний), на которой нанесена смола с нанесенным узором. Другие примеры многослойной подложки могут включать подложку типа «кремний на изоляторе» (SOI).[00127] The substrate 24 may be a single layer/material. Examples of suitable monolayer substrates include epoxy siloxane, glass, modified or functionalized glass, plastics (including acrylics, polystyrene and copolymers of styrene and other materials, polypropylene, polyethylene, polybutylene, polyurethanes, polytetrafluoroethylene (e.g., TEFLON® from Chemours), cyclic olefins/cycloolefin polymers (COPs) (such as ZEONOR® from Zeon), polyimides, etc.), nylon (polyamides), ceramics/ceramic oxides, silica, fused silica or silica-based materials, aluminum silicate, silicon and modified silicon (e.g., boron-doped p+ silicon), silicon nitride ( Si3N4 ), silicon oxide ( SiO2 ) , tantalum pentoxide ( Ta2O5 ) or other tantalum oxides (TaO x ), hafnium oxide (HfO 2 ), carbon, metals, inorganic glasses, or the like. The substrate 24 may also be a multilayer structure. Some examples of a multilayer structure include glass or silicon with a coating layer of tantalum oxide or another ceramic oxide on the surface. Other examples of a multilayer structure include an underlying substrate (e.g., glass or silicon) that has a patterned resin deposited on it. Other examples of a multilayer substrate may include a silicon-on-insulator (SOI) substrate.

[00128] В примере подложка 24 может иметь диаметр в диапазоне от около 2 мм до около 300 мм, или представлять собой прямоугольный лист или панель, наибольший размер которой составляет до около 10 футов (~3 метров). В примере подложка 24 представляет собой пластину, имеющую диаметр в диапазоне от около 200 мм до около 300 мм. В другом примере подложка 24 представляет собой матрицу шириной от около 0,1 мм до около 10 мм. Хотя приведены примерные размеры, следует понимать, что можно использовать подложку 24 любых подходящих размеров. В другом примере может использоваться панель, которая представляет собой прямоугольную опору, которая имеет большую площадь поверхности, чем круглая пластина 300 мм.[00128] In an example, the substrate 24 may have a diameter in the range of about 2 mm to about 300 mm, or be a rectangular sheet or panel, the largest dimension of which is up to about 10 feet (~3 meters). In an example, the substrate 24 is a plate having a diameter in the range of about 200 mm to about 300 mm. In another example, the substrate 24 is a matrix with a width of about 0.1 mm to about 10 mm. Although exemplary dimensions are given, it should be understood that the substrate 24 of any suitable dimensions can be used. In another example, a panel can be used that is a rectangular support that has a larger surface area than a 300 mm round plate.

[00129] В примере, показанном на Фиг. 3A, проточная кювета 22 содержит проточные каналы 26. Хотя показаны несколько проточных каналов 26, следует понимать, что в проточную кювету 22 может быть включено любое количество каналов 26 (например, один канал 26, четыре канала 26 и т.д.). Каждый проточный канал 26 представляет собой область, образованную между двумя соединенными компонентами (например, подложкой 24 и крышкой или двумя подложками 24), которые могут содержать текучие среды (например, описанные в данном документе), вводимые в них и удаляемые из них. Каждый проточный канал 26 может быть изолирован от каждого другого проточного канала 26 таким образом, что текучая среда, введенная в любой конкретный проточный канал 26, не протекает в какой-либо смежный проточный канал 26. Некоторые примеры текучих сред, вводимых в проточные каналы 26, могут вводить реакционные компоненты (например, полимеразы, праймеры для секвенирования, нуклеотиды и т. п.), промывочные растворы, деблокирующие агенты и т.п.[00129] In the example shown in Fig. 3A, the flow cell 22 includes flow channels 26. Although multiple flow channels 26 are shown, it should be understood that any number of channels 26 (e.g., one channel 26, four channels 26, etc.) may be included in the flow cell 22. Each flow channel 26 is a region formed between two connected components (e.g., a substrate 24 and a lid or two substrates 24) that may contain fluids (e.g., those described herein) introduced into and removed from them. Each flow channel 26 may be isolated from each other flow channel 26 such that a fluid introduced into any particular flow channel 26 does not flow into any adjacent flow channel 26. Some examples of fluids introduced into the flow channels 26 may introduce reaction components (e.g., polymerases, sequencing primers, nucleotides, etc.), wash solutions, deblocking agents, etc.

[00130] Проточный канал 26 может быть образован в подложке 24 с использованием любого подходящего способа, который частично зависит от материала(-ов) подложки 24. В одном примере проточный канал 26 вытравлен в стеклянной подложке 24. В другом примере проточный канал 26 может быть сформирован в полимерной подложке 24 с помощью фотолитографии, наноимпринт-литографии и т.д. В еще другом примере на подложку 24 можно нанести отдельный материал (не показан) таким образом, что этот отдельный материал образует стенки проточного канала 26, а подложка 24 образует нижнюю часть проточного канала 26.[00130] The flow channel 26 may be formed in the substrate 24 using any suitable method, which depends in part on the material(s) of the substrate 24. In one example, the flow channel 26 is etched in a glass substrate 24. In another example, the flow channel 26 may be formed in a polymer substrate 24 using photolithography, nanoimprint lithography, etc. In yet another example, a separate material (not shown) may be deposited on the substrate 24 such that the separate material forms the walls of the flow channel 26 and the substrate 24 forms the bottom of the flow channel 26.

[00131] В одном примере проточный канал 26 имеет прямоугольную конфигурацию. Длина и ширина проточного канала 26 могут быть соответственно меньше длины и ширины подложки 24, так что часть поверхности 24 подложки, окружающая проточный канал 26, доступна для прикрепления к крышке (не показана). В некоторых случаях ширина каждого проточного канала 26 может составлять по меньшей мере около 1 мм, по меньшей мере около 2,5 мм, по меньшей мере около 5 мм, по меньшей мере около 7 мм, по меньшей мере около 10 мм или более. В некоторых случаях длина каждой дорожки 20 может составлять по меньшей мере около 10 мм, по меньшей мере около 25 мм, по меньшей мере около 50 мм, по меньшей мере около 100 мм или более. Ширина и/или длина каждого проточного канала 26 может быть больше, меньше вышеуказанных значений или может иметь промежуточное значение. В другом примере проточный канал 26 имеет квадратную форму (например, 10 мм × 10 мм).[00131] In one example, the flow channel 26 has a rectangular configuration. The length and width of the flow channel 26 can be respectively smaller than the length and width of the substrate 24, so that a portion of the surface 24 of the substrate surrounding the flow channel 26 is available for attachment to the cover (not shown). In some cases, the width of each flow channel 26 can be at least about 1 mm, at least about 2.5 mm, at least about 5 mm, at least about 7 mm, at least about 10 mm or more. In some cases, the length of each track 20 can be at least about 10 mm, at least about 25 mm, at least about 50 mm, at least about 100 mm or more. The width and/or length of each flow channel 26 can be greater, less than the above values, or can have an intermediate value. In another example, the flow channel 26 has a square shape (e.g., 10 mm × 10 mm).

[00132] Глубина каждого проточного канала 26 может составлять всего один монослой, когда микроконтактная, аэрозольная или струйная печать используется для нанесения отдельного материала, определяющего стенки проточного канала. В других примерах глубина каждого проточного канала 26 может составлять около 1 мкм, около 10 мкм, около 50 мкм, около 100 мкм или более. В примере глубина может находиться в диапазоне от около 10 мкм до около 100 мкм. В другом примере глубина составляет около 5 мкм или менее. Следует понимать, что глубина каждого проточного канала 26 может быть больше, меньше вышеуказанных значений или может иметь промежуточное значение.[00132] The depth of each flow channel 26 may be as little as one monolayer when microcontact, aerosol or inkjet printing is used to apply a separate material defining the walls of the flow channel. In other examples, the depth of each flow channel 26 may be about 1 μm, about 10 μm, about 50 μm, about 100 μm or more. In an example, the depth may be in the range of about 10 μm to about 100 μm. In another example, the depth is about 5 μm or less. It should be understood that the depth of each flow channel 26 may be greater, less or an intermediate value than the above values.

[00133] Различные примеры архитектуры внутри проточных каналов 26 проточной кюветы 22 показаны на Фиг. 3B и Фиг. 3C.[00133] Various examples of architecture within the flow channels 26 of the flow cell 22 are shown in Fig. 3B and Fig. 3C.

[00134] В примере, показанном на Фиг. 3B, проточная кювета 22 включает в себя однослойную подложку 24A и проточный канал 26, образованный в однослойной подложке 24A. В этом примере каталитический полимерный гидрогель 16’ расположен внутри проточного канала 26.[00134] In the example shown in Fig. 3B, the flow cell 22 includes a single-layer substrate 24A and a flow channel 26 formed in the single-layer substrate 24A. In this example, the catalytic polymer hydrogel 16' is located within the flow channel 26.

[00135] Для введения каталитического полимерного гидрогеля 16’ в проточный канал 26 можно создавать смесь каталитического полимерного гидрогеля 16’, а затем наносить ее на подложку 24 (при наличии проточного канала 26). В одном примере каталитический полимерный гидрогель 16’ может присутствовать в смеси (например, с водой или с этанолом и водой). Затем смесь может быть нанесена на поверхности подложки (в том числе в проточный канал(-лы) 26) с использованием покрытия центрифугированием, или покрытия погружением, или потока материала под положительным или отрицательным давлением, или другой подходящей методики. Эти типы методик неплотно осаждают каталитический полимерный гидрогель 16’ на подложку 24 (например, в проточный канал 26 и на промежуточные участки 28). Для специфического осаждения каталитического полимерного гидрогеля 16’ в проточном канале 26, а не на промежуточных участках 28, можно использовать другие способы селективного осаждения (например, с использованием маски, управляемой технологии печати и т.п.).[00135] To introduce the catalytic polymer hydrogel 16' into the flow channel 26, a mixture of the catalytic polymer hydrogel 16' can be created and then applied to the substrate 24 (if the flow channel 26 is present). In one example, the catalytic polymer hydrogel 16' can be present in a mixture (e.g., with water or with ethanol and water). The mixture can then be applied to the surfaces of the substrate (including the flow channel(s) 26) using spin coating, or dip coating, or positive or negative pressure flow of material, or another suitable technique. These types of techniques loosely deposit the catalytic polymer hydrogel 16' onto the substrate 24 (e.g., into the flow channel 26 and into the intermediate regions 28). For specific deposition of the catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel 26, and not in the intermediate sections 28, other selective deposition methods can be used (e.g., using a mask, controlled printing technology, etc.).

[00136] В некоторых примерах поверхность подложки (включая часть, которая является открытой в проточном канале 26) можно активировать, а затем наносить на нее смесь (включая каталитический полимерный гидрогель 16’). В одном примере силан или производное силана (например, норборнен-силан) может быть нанесен на поверхность подложки с использованием осаждения из паровой фазы, центрифугирования или других методов осаждения. В другом примере поверхность подложки можно подвергать плазменному озолению с образованием активирующего(-их) поверхность агента(-ов) (например, групп -OH), который(-ые) можно присоединять к каталитическому полимерному гидрогелю 16’.[00136] In some examples, the surface of the substrate (including the portion that is exposed in the flow channel 26) can be activated and then the mixture (including the catalytic polymer hydrogel 16') can be applied thereto. In one example, a silane or silane derivative (e.g., norbornene silane) can be applied to the surface of the substrate using vapor deposition, spin coating, or other deposition methods. In another example, the surface of the substrate can be plasma ashing to form a surface activating agent(s) (e.g., -OH groups) that can be attached to the catalytic polymer hydrogel 16'.

[00137] В зависимости от химического состава каталитического полимерного гидрогеля 16’ нанесенная смесь может быть подвергнута процессу отверждения. В одном примере отверждение может происходить при температуре в диапазоне от комнатной температуры (например, около 25 °C) до около 95°C в течение времени в диапазоне от около 1 миллисекунды до около нескольких дней.[00137] Depending on the chemical composition of the catalytic polymer hydrogel 16', the deposited mixture may be subjected to a curing process. In one example, curing may occur at a temperature in the range of room temperature (e.g., about 25 °C) to about 95 °C for a time in the range of about 1 millisecond up to several days.

[00138] Можно затем выполнять полировку, чтобы удалить каталитический полимерный гидрогель 16’ с промежуточных областей 28 по периметру проточного(-ых) канала(-ов) 26 и при этом оставить каталитический полимерный гидрогель 16’ на поверхности в проточном(-ых) канале(-ах) 26 по меньшей мере по существу нетронутым.[00138] Polishing may then be performed to remove the catalytic polymer hydrogel 16' from the intermediate regions 28 around the perimeter of the flow channel(s) 26 while leaving the catalytic polymer hydrogel 16' on the surface in the flow channel(s) 26 at least substantially intact.

[00139] В некоторых примерах каталитический полимерный гидрогель 16’ после осаждения уже содержит прикрепленный к нему катализатор 18, и, таким образом, дополнительная обработка для введения катализатора 18 в проточный(-ые) канал(-ы) 26 не выполняется. Одним из примеров является то, что катализатор 18 является частью мономерного звена основной цепи полимерного гидрогеля. Другим примером этого является присоединение катализатора 18 после полимеризации. Таким образом, один пример способа, описанного в настоящем документе, включает формирование каталитического полимерного гидрогеля 16’, включающего катализатор 18; и нанесение каталитического полимерного гидрогеля 16’ на поверхность подложки 24.[00139] In some examples, the catalytic polymer hydrogel 16' already contains the catalyst 18 attached thereto after deposition, and thus no further processing is performed to introduce the catalyst 18 into the flow channel(s) 26. One example is that the catalyst 18 is part of the monomer unit of the main chain of the polymer hydrogel. Another example of this is the attachment of the catalyst 18 after polymerization. Thus, one example of the method described in the present document includes forming a catalytic polymer hydrogel 16' comprising a catalyst 18; and applying the catalytic polymer hydrogel 16' to the surface of the substrate 24.

[00140] В других примерах полимерный гидрогель после осаждения представляет собой исходный полимерный гидрогель 16, к которому не прикреплен катализатор 18. Поскольку исходный полимерный гидрогель 16 не включает в себя катализатор 18, выполняется дополнительная обработка для введения катализатора 18 в исходный полимерный гидрогель 16 с образованием каталитического полимерного гидрогеля 16’ в проточном(-ых) канале(-ах) 26. В данных примерах исходный полимерный гидрогель 16 осаждается в проточный(-ые) канал(-ы) 26 и полируется, а затем для введения катализатора 18 в исходный полимерный гидрогель 16 может применяться любой из способов присоединения после полимеризации, описанных в настоящем документе. Поскольку исходный полимерный гидрогель 16 присутствует в проточном(-ых) канале(-ах) 26, а не на промежуточном(-ых) участке(-ах) 28, катализатор 18 предпочтительно будет присоединен к исходному полимерному гидрогелю 16 в проточном(-ых) канале(-ах) 26.[00140] In other examples, the polymer hydrogel after deposition is a starting polymer hydrogel 16 to which the catalyst 18 is not attached. Since the starting polymer hydrogel 16 does not include the catalyst 18, further processing is performed to introduce the catalyst 18 into the starting polymer hydrogel 16 to form a catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel(s) 26. In these examples, the starting polymer hydrogel 16 is deposited in the flow channel(s) 26 and polished, and then any of the post-polymerization attachment methods described herein can be used to introduce the catalyst 18 into the starting polymer hydrogel 16. Since the starting polymer hydrogel 16 is present in the flow channel(s) 26 and not in the intermediate region(s) 28, the catalyst 18 will preferably be attached to the starting polymer hydrogel 16 in the flow channel(s) 26.

[00141] Проточная кювета 22 дополнительно включает праймер для амплификации 30, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю 16’. Последующее описание прикрепления праймера затрагивает каталитический полимерный гидрогель 16’. Следует понимать, что при введении исходного полимерного гидрогеля 16 в проточный(-ые) канал(-ы) 26 катализатор 18 можно вводить до или после праймеров для амплификации 30. Таким образом, описание прикрепления праймера также является приемлемым для исходного полимерного гидрогеля 16.[00141] The flow cell 22 further includes an amplification primer 30 attached to the catalytic polymer hydrogel 16'. The following description of the primer attachment concerns the catalytic polymer hydrogel 16'. It should be understood that when introducing the original polymer hydrogel 16 into the flow channel(s) 26, the catalyst 18 can be introduced before or after the amplification primers 30. Thus, the description of the primer attachment is also suitable for the original polymer hydrogel 16.

[00142] Для встраивания праймеров для амплификации 30 в каталитический полимерный гидрогель 16’ в проточном канале 26 можно реализовать процесс прививания. В одном примере праймеры 30 для амплификации можно иммобилизовать на каталитическом полимерном гидрогеле 16’ с помощью одноточечного ковалентного прикрепления за 5′-конец праймеров 30 или вблизи него. Данное прикрепление оставляет i) специфичный для адаптера участок праймеров 30 свободным для отжига с распознаваемым им готовым к секвенированию фрагментом нуклеиновой кислоты и ii) 3′-гидроксильную группу свободной для достройки праймера. Для этой цели можно использовать любое подходящее средство ковалентного связывания. Примеры праймеров с пригодными для использования концевыми группами включают праймеры с концевыми алкинами (например, которые могут присоединяться к азидной поверхностной функциональной группе каталитического полимерного гидрогеля 16’), праймеры с концевыми фосфотиоатными группами (например, которые могут присоединяться к поверхностной функциональной группе брома каталитического полимерного гидрогеля 16’) или праймеры с концевыми азидными группами (например, которые могут быть присоединены к алкиновой поверхностной функциональной группе каталитического полимерного гидрогеля 16’).[00142] To incorporate the amplification primers 30 into the catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel 26, a grafting process can be implemented. In one example, the amplification primers 30 can be immobilized on the catalytic polymer hydrogel 16' by a single-point covalent attachment at or near the 5' end of the primers 30. This attachment leaves i) the adapter-specific region of the primers 30 free for annealing to the sequencing-ready nucleic acid fragment it recognizes and ii) the 3'-hydroxyl group free for primer extension. Any suitable covalent coupling means can be used for this purpose. Examples of primers with suitable end groups include primers with end groups (e.g., which can be attached to an azide surface functional group of the catalytic polymer hydrogel 16'), primers with end groups (e.g., which can be attached to a bromine surface functional group of the catalytic polymer hydrogel 16'), or primers with end groups (e.g., which can be attached to an alkyne surface functional group of the catalytic polymer hydrogel 16').

[00143] Конкретные примеры подходящих праймеров 30 включают праймеры P5 и P7, используемые на поверхности доступных в продаже проточных кювет, продаваемых компанией Illumina Inc., для секвенирования на приборах HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, Genome Analyzer™, ISEQ™ и других инструментальных платформах.[00143] Specific examples of suitable primers 30 include primers P5 and P7 used on the surface of commercially available flow cells sold by Illumina Inc. for sequencing on HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, Genome Analyzer™, ISEQ™ and other instrument platforms.

[00144] В одном примере прививка может включать проточное нанесение (например, с использованием временно связанной или постоянно связанной крышки), нанесение покрытия путем замачивания, нанесение напылением, нанесение трамбовкой или другим подходящим способом, при котором праймер(-ы) 30 будут присоединены к каталитическому полимерному гидрогелю 16’ в проточном канале 26. В каждом из данных примеров методик можно использовать раствор праймера или смесь праймера, которая может включать праймер(-ы) 30, воду, буфер и катализатор. При любом из способов прививки праймеры 30 реагируют с реакционноспособными группами каталитического полимерного гидрогеля 16’ в проточном канале 26 и не имеют аффинности к окружающей подложке 24. Таким образом, праймеры 30 избирательно прививают на каталитический полимерный гидрогель 16’ в проточном канале 26.[00144] In one example, grafting may include flow-through application (e.g., using a temporarily bonded or permanently bonded cap), soak coating, spray coating, tamping, or other suitable method in which the primer(s) 30 are attached to the catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel 26. Each of these example techniques may utilize a primer solution or a primer mixture that may include the primer(s) 30, water, a buffer, and a catalyst. In any of the grafting methods, the primers 30 react with the reactive groups of the catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel 26 and have no affinity for the surrounding substrate 24. Thus, the primers 30 are selectively grafted onto the catalytic polymer hydrogel 16' in the flow channel 26.

[00145] В примере, показанном на Фиг. 3C, проточная кювета 22 включает в себя многослойную подложку 24B, которая включает в себя опору 32 и узорчатый материал 34, расположенный на опоре 32. Узорчатый материал 34 определяет углубления 36, разделенные промежуточными участками 28. Углубления 36 расположены в пределах каждого из проточных каналов 26.[00145] In the example shown in Fig. 3C, the flow cell 22 includes a multilayer substrate 24B that includes a support 32 and a patterned material 34 located on the support 32. The patterned material 34 defines recesses 36 separated by intermediate portions 28. The recesses 36 are located within each of the flow channels 26.

[00146] В примере, показанном на Фиг. 3C, узорчатый материал 34 расположен на опоре 32. Следует понимать, что для материала с рисунком 34 можно использовать любой материал, который можно избирательно осаждать или осаждать и наносить в виде рисунка с образованием углублений 36 и промежуточных областей 28.[00146] In the example shown in Fig. 3C, the patterned material 34 is located on the support 32. It should be understood that for the material with the pattern 34, any material can be used that can be selectively deposited or deposited and applied in the form of a pattern to form depressions 36 and intermediate regions 28.

[00147] В одном из примеров узорчатого материала 34 неорганический оксид можно избирательно наносить на опоре 32 посредством осаждения из паровой фазы, аэрозольной печати или струйной печати. Примеры подходящих неорганических оксидов включают оксид тантала (например, Ta2O5), оксид алюминия (например, Al2O3), оксид кремния (например, SiO2), оксид гафния (например, HfO2) и т.д.[00147] In one example of the patterned material 34, the inorganic oxide can be selectively applied to the support 32 by vapor deposition, aerosol printing, or inkjet printing. Examples of suitable inorganic oxides include tantalum oxide (e.g., Ta 2 O 5 ), aluminum oxide (e.g., Al 2 O 3 ), silicon oxide (e.g., SiO 2 ), hafnium oxide (e.g., HfO 2 ), etc.

[00148] В качестве другого примера узорчатого материала 34 на опору 32 можно нанести смолу, а затем нанести рисунок. К подходящим методикам нанесения относятся химическое осаждение из паровой фазы, нанесение окунанием, нанесение избыточным покрытием, нанесение методом центрифугирования, нанесение распылением, нанесение с использованием лопастей, нанесение методом ультразвукового распыления, нанесение с использованием ракельного ножа, аэрозольная печать, трафаретная печать, микроконтактная печать и т.д. Подходящие технологии формирования узора включают в себя фотолитографию, наноимпринтную литографию (NIL), методики штамповки, методики тиснения, методики литья, методики микротравления, методики печати и т.п. Некоторые примеры подходящих смол включают в себя полимер на основе полиэдрической олигомерной смолы силсесквиоксана (POSS), эпоксидную смолу, не содержащую POSS, полиэтиленгликолевую смолу, полиэфирную смолу (например, эпоксидные смолы с раскрытием кольца), акриловую смолу, акрилатную смолу, метакрилатную смолу, аморфную фторполимерную смолу (например, CYTOP® производства Bellex) и их комбинации.[00148] As another example of a patterned material 34, a resin can be applied to the support 32 and then a pattern can be applied. Suitable application techniques include chemical vapor deposition, dip coating, overcoating, spin coating, spray coating, blade coating, ultrasonic spray coating, doctor blade coating, spray printing, screen printing, microcontact printing, etc. Suitable patterning technologies include photolithography, nanoimprint lithography (NIL), stamping techniques, embossing techniques, casting techniques, microetching techniques, printing techniques, etc. Some examples of suitable resins include polyhedral oligomer silsesquioxane resin (POSS), POSS-free epoxy resin, polyethylene glycol resin, polyester resin (e.g., ring-opening epoxy resins), acrylic resin, acrylate resin, methacrylate resin, amorphous fluoropolymer resin (e.g., CYTOP® from Bellex), and combinations thereof.

[00149] Используемый в данном документе термин «полиэдрический олигомерный силсесквиоксан» (POSS) относится к химическому составу, который представляет собой гибридное промежуточное соединение (например, RSiO1.5) между соединением кремнезема (SiO2) и силикона (R2SiO). Примером POSS может служить описанный в публикации Kehagias et al., Microelectronics Engineering 86 (2009), pp. 776-778, которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки. В одном примере композиция представляет собой кремнийорганическое соединение с химической формулой [RSiO3/2]n, где группы R могут быть одинаковыми или разными. Примеры R-групп для POSS включают эпоксидную, азид/азидо, тиольную группу, полиэтиленгликоль, норборнен, тетразин, акрилаты и/или метакрилаты или дополнительно, например, алкильную, арильную, алкоксильную и/или галогеналкильную группы. Композиция смолы, описанная в данном документе, может содержать одну или более различных каркасных или ядерных структур в качестве мономерных единиц. Полиэдрическая структура может представлять собой структуру Т8, такую как: и представлена как: Это мономерная единица обычно имеет восемь плеч функциональных групп с R1 по R8.[00149] As used herein, the term "polyhedral oligomeric silsesquioxane" (POSS) refers to a chemical composition that is a hybrid intermediate (e.g., RSiO 1.5 ) between a compound of silica (SiO 2 ) and silicone (R 2 SiO). An example of a POSS is described in Kehagias et al., Microelectronics Engineering 86 (2009), pp. 776-778, which is incorporated herein by reference in its entirety. In one example, the composition is an organosilicon compound with the chemical formula [RSiO 3/2 ] n , where the R groups may be the same or different. Examples of R groups for POSS include epoxy, azide/azido, thiol, polyethyleneglycol, norbornene, tetrazine, acrylates and/or methacrylates, or further, for example, alkyl, aryl, alkoxy and/or haloalkyl groups. The resin composition described herein may comprise one or more different framework or core structures as monomer units. The polyhedral structure may be a T8 structure such as: and is presented as: This monomeric unit typically has eight functional group arms R 1 through R 8 .

[00150] Мономерная единица может иметь каркасную структуру с 10 атомами кремния и 10 R группами, именуемые как Т10, такую как: или может иметь каркасную структуру с 12 атомами кремния и группами 12 R, именуемые как Т12, такую как: Материал на основе POSS в альтернативном варианте может включать каркасные структуры Т6, Т14 или Т16. Среднее содержание каркаса можно регулировать во время синтеза и/или контролировать с помощью способов очистки, а в описанных в данном документе примерах можно использовать распределение размеров каркаса мономерных единиц.[00150] The monomer unit may have a framework structure with 10 silicon atoms and 10 R groups, referred to as T10 , such as: or it may have a framework structure with 12 silicon atoms and 12 R groups, referred to as T 12 , such as: The POSS-based material may alternatively comprise T6 , T14 , or T16 framework structures. The average framework content may be adjusted during synthesis and/or controlled by purification methods, and in the examples described herein, the framework size distribution of the monomer units may be used.

[00151] В некоторых примерах POSS, описанных в данном документе, по меньшей мере один из R1-R8, или R10, или R12 содержит эпоксидную группу. R1-R8, или R10, или R12 могут быть одинаковыми или могут не быть одинаковыми, и в некоторых примерах по меньшей мере один из R1 - R8, или R10, или R12 содержит эпоксидную функциональную группу, и по меньшей мере один другой из R1 - R8, или R10, или R12 представляет собой неэпоксидную функциональную группу. Неэпоксидная функциональная группа может представлять собой (a) реакционноспособную группу, которая является ортогонально реакционноспособной к эпоксидной группе (т.е. реагирует в условиях, отличных от эпоксидной группы), которая служит в качестве ручки для связывания смолы с праймером для амплификации, полимером или агентом полимеризации; или (b) группу, которая регулирует механические или функциональные свойства смолы, например, корректировки поверхностной энергии. В некоторых примерах неэпоксидная функциональная группа выбрана из группы, состоящей из азида/азидо, тиола, поли(этиленгликоля), норборнена, тетразина, амино, гидроксила, алкинила, кетона, альдегида, сложноэфирной группы, алкила, арила, алкокси и галогеналкила.[00151] In some examples of POSS described herein, at least one of R1 - R8 , or R10 , or R12 comprises an epoxy group. R1 - R8 , or R10 , or R12 may be the same or may not be the same, and in some examples, at least one of R1 - R8 , or R10 , or R12 comprises an epoxy functional group, and at least one other of R1 - R8 , or R10 , or R12 is a non-epoxy functional group. The non-epoxy functional group may be (a) a reactive group that is orthogonally reactive to the epoxy group (i.e., reacts under conditions different from the epoxy group) that serves as a handle for linking the resin to an amplification primer, polymer, or polymerization agent; or (b) a group that controls the mechanical or functional properties of the resin, such as adjusting the surface energy. In some examples, the non-epoxy functional group is selected from the group consisting of azide/azido, thiol, poly(ethylene glycol), norbornene, tetrazine, amino, hydroxyl, alkynyl, ketone, aldehyde, ester group, alkyl, aryl, alkoxy, and haloalkyl.

[00152] Как показано на Фиг. 3C, узорчатый материал 34 включает в себя выполненные в нем углубления 36 и промежуточные участки 28, разделяющие смежные углубления 36. Можно предусмотреть множество различных схем углублений 36, включая регулярные, повторяющиеся и нерегулярные узоры. В одном примере углубления 36 расположены шестиугольной сеткой для плотной упаковки и повышения плотности. Другие схемы размещения могут включать в себя, например, прямолинейные (прямоугольные) схемы размещения, треугольные схемы размещения и т. п. В некоторых примерах схема или узор может быть в формате x-y углублений 36, которые расположены в строках и столбцах. В некоторых других примерах схема или узор может представлять собой повторяющееся расположение углублений 36 и/или промежуточных областей 28. В еще других примерах схема или узор могут представлять собой произвольное расположение углублений 36 и/или промежуточных областей 28. Узор может включать в себя пятна, площадки, лунки, столбы, полосы, завитки, линии, треугольники, прямоугольники, круги, дуги, клетки, плиты, диагонали, стрелки, квадраты и/или перекрестные штриховки.[00152] As shown in Fig. 3C, the patterned material 34 includes depressions 36 formed therein and intermediate portions 28 separating adjacent depressions 36. A variety of different patterns of depressions 36 can be provided, including regular, repeating, and irregular patterns. In one example, the depressions 36 are arranged in a hexagonal grid for dense packing and increased density. Other arrangement patterns may include, for example, rectilinear (rectangular) arrangement patterns, triangular arrangement patterns, and the like. In some examples, the pattern or design may be in an x-y format of depressions 36 that are arranged in rows and columns. In some other examples, the pattern or design may be a repeating arrangement of depressions 36 and/or intervening areas 28. In still other examples, the pattern or design may be a random arrangement of depressions 36 and/or intervening areas 28. The pattern may include spots, lands, wells, columns, stripes, swirls, lines, triangles, rectangles, circles, arcs, checkers, slabs, diagonals, arrows, squares, and/or cross hatching.

[00153] Схема или узор углублений 36 могут быть охарактеризованы по критерию плотности углублений 36 (количества углублений 36) в определенной области. Например, углубления 36 могут иметь плотность около 2 миллионов на мм2. Плотность может быть настроена на различные плотности, включая, например, плотность около 100 на мм2, около 1000 на мм2, около 0,1 миллиона на мм2, около 1 миллиона на мм2, около 2 миллионов на мм2, около 5 миллионов на мм2, около 10 миллионов на мм2, около 50 миллионов на мм2, или больше или меньше. Кроме того, следует понимать, что плотность углублений 36 в узорчатом материале 34 может находиться между одним из нижних значений и одним из верхних значений, выбранных из указанных выше диапазонов. Например, массив высокой плотности может характеризоваться наличием углублений 36, разделенных менее чем около 100 нм, массив средней плотности может характеризоваться наличием углублений 36, разделенных от около 400 нм до около 1 мкм, а массив низкой плотности может характеризоваться наличием углублений 36, разделенных более чем около 1 мкм. Хотя приведены примеры плотностей, следует понимать, что можно использовать любые подходящие значения плотности. Плотность углублений 36 может частично зависеть от глубины углублений 36. В некоторых случаях может быть желательно, чтобы расстояние между углублениями 36 было еще больше, чем в примерах, перечисленных в данном документе.[00153] The pattern or design of the depressions 36 can be characterized by the criterion of the density of the depressions 36 (the number of depressions 36) in a certain area. For example, the depressions 36 can have a density of about 2 million per mm 2 . The density can be adjusted to various densities, including, for example, a density of about 100 per mm 2 , about 1000 per mm 2 , about 0.1 million per mm 2 , about 1 million per mm 2 , about 2 million per mm 2 , about 5 million per mm 2 , about 10 million per mm 2 , about 50 million per mm 2 , or more or less. In addition, it should be understood that the density of the depressions 36 in the patterned material 34 can be between one of the lower values and one of the upper values selected from the above-mentioned ranges. For example, a high density array may be characterized by having pits 36 separated by less than about 100 nm, a medium density array may be characterized by having pits 36 separated by from about 400 nm to about 1 μm, and a low density array may be characterized by having pits 36 separated by more than about 1 μm. Although examples of densities are provided, it should be understood that any suitable density values can be used. The density of the pits 36 may depend in part on the depth of the pits 36. In some cases, it may be desirable for the distance between the pits 36 to be even greater than in the examples listed herein.

[00154] Расположение или рисунок углублений 36 также или альтернативно может быть охарактеризовано в терминах среднего шага или расстояния от центра углубления 36 до центра соседнего углубления 36 (межцентровое расстояние) или от края одного углубления 36 до края соседнего углубления 36 (межкраевое расстояние). Узор может быть регулярным, так что коэффициент вариации вокруг среднего шага мал, или узор может быть нерегулярным, и в этом случае коэффициент вариации может быть относительно большим. В любом случае средний шаг может составлять, например, около 50 нм, около 0,1 мкм, около 0,5 мкм, около 1 мкм, около 5 мкм, около 10 мкм, около 100 мкм или больше или меньше.менее. Средний шаг для конкретного расположения углублений 36 может находиться в диапазоне от одного из нижних значений до одного из верхних значений, выбранных из приведенных выше диапазонов. В одном примере углубления 36 имеют шаг (расстояние между центрами) около 1,5 мкм. Хотя предоставлены примеры средних значений шага, следует понимать, что могут использоваться другие средние значения шага.[00154] The arrangement or pattern of the recesses 36 may also or alternatively be characterized in terms of an average pitch or distance from the center of the recess 36 to the center of an adjacent recess 36 (center-to-center distance) or from the edge of one recess 36 to the edge of an adjacent recess 36 (edge-to-edge distance). The pattern may be regular, such that the coefficient of variation around the average pitch is small, or the pattern may be irregular, in which case the coefficient of variation may be relatively large. In any case, the average pitch may be, for example, about 50 nm, about 0.1 μm, about 0.5 μm, about 1 μm, about 5 μm, about 10 μm, about 100 μm, or more or less. The average pitch for a particular arrangement of the recesses 36 may be in a range from one of the lower values to one of the upper values selected from the ranges given above. In one example, the recesses 36 have a pitch (distance between centers) of about 1.5 µm. Although examples of average pitch values are provided, it should be understood that other average pitch values may be used.

[00155] Размер каждого углубления 36 может характеризоваться его объемом, площадью отверстия, глубиной и/или диаметром.[00155] The size of each recess 36 may be characterized by its volume, opening area, depth and/or diameter.

[00156] Каждое углубление 36 может иметь любой объем, способный удерживать текучую среду. Минимальный или максимальный объем может быть выбран, например, таким образом, чтобы соответствовать пропускной способности (например, мультиплексность), разрешению, нуклеотидам 10 или реакционной способности аналита, ожидаемой при последующих применениях проточной кюветы 22. Например, объем может составлять по меньшей мере около 1×10-3 мкм3, по меньшей мере около 1×10-2 мкм3, по меньшей мере около 0.1 мкм3, по меньшей мере около 1 мкм3, по меньшей мере около 10 мкм3, по меньшей мере около 100 мкм3 или более. В альтернативном варианте или дополнительно объем может составлять не более около 1×104 мкм3, не более около 1×103 мкм3, не более около 100 мкм3, не более около 10 мкм3, не более около 1 мкм3, не более около 0,1 мкм3 или менее.[00156] Each well 36 may have any volume capable of holding a fluid. The minimum or maximum volume may be selected, for example, to match the throughput (e.g., multiplexity), resolution, nucleotides 10, or analyte reactivity expected in subsequent applications of the flow cell 22. For example, the volume may be at least about 1×10 -3 μm 3 , at least about 1×10 -2 μm 3 , at least about 0.1 μm 3 , at least about 1 μm 3 , at least about 10 μm 3 , at least about 100 μm 3 or more. Alternatively or additionally, the volume may be no more than about 1×10 4 μm3 , no more than about 1×10 3 μm3 , no more than about 100 μm3 , no more than about 10 μm3 , no more than about 1 μm3 , no more than about 0.1 μm3 , or less.

[00157] Площадь, занимаемая каждым проемом углубления, может быть выбрана на основе критериев, аналогичных критериям, изложенным выше для объема. Например, площадь каждого проема углубления может составлять по меньшей мере около 1×10-3 мкм2, по меньшей мере около 1×10-2 мкм2, по меньшей мере, около 0,1 мкм2, по меньшей мере, около 1 мкм2, по меньшей мере, около 10 мкм2, при по меньшей мере около 100 мкм2 или более. В альтернативном варианте или дополнительно площадь может составлять не более около 1×103 мкм2, не более около 100 мкм2, не более около 10 мкм2, не более около 1 мкм2, не более около 0,1 мкм2, не более около 1×10−2 мкм2 или менее. Площадь, занимаемая каждым проемом углубления, может быть больше указанных значений, меньше указанных значений или находиться в промежутке между указанными выше значениями.[00157] The area occupied by each recess opening may be selected based on criteria similar to the criteria set forth above for the volume. For example, the area of each recess opening may be at least about 1× 10-3 μm2 , at least about 1× 10-2 μm2 , at least about 0.1 μm2 , at least about 1 μm2 , at least about 10 μm2 , at least about 100 μm2 or more. Alternatively or additionally, the area may be no more than about 1× 103 μm2 , no more than about 100 μm2 , no more than about 10 μm2 , no more than about 1 μm2 , no more than about 0.1 μm2 , no more than about 1× 10-2 μm2 or less. The area occupied by each recess opening may be greater than the values specified, less than the values specified, or be in between the values specified above.

[00158] Глубина каждого углубления 36 может быть достаточно большой для размещения части каталитического полимерного гидрогеля 16’. В одном примере глубина может составлять, по меньшей мере, около 0,1 мкм, по меньшей мере, около 0,5 мкм, по меньшей мере, около 1 мкм, по меньшей мере, около 10 мкм, по меньшей мере, около 100 мкм или более. В альтернативном варианте или дополнительно глубина может составлять не более около 1×103 мкм, не более около 100 мкм, не более около 10 мкм или менее. В некоторых примерах глубина составляет около 0,4 мкм. Глубина каждого углубления 36 может быть больше, меньше или находится в промежутке между указанными выше значениями.[00158] The depth of each recess 36 may be large enough to accommodate a portion of the catalytic polymer hydrogel 16'. In one example, the depth may be at least about 0.1 μm, at least about 0.5 μm, at least about 1 μm, at least about 10 μm, at least about 100 μm, or more. Alternatively or additionally, the depth may be no more than about 1×10 3 μm, no more than about 100 μm, no more than about 10 μm, or less. In some examples, the depth is about 0.4 μm. The depth of each recess 36 may be greater than, less than, or between the values specified above.

[00159] В некоторых случаях диаметр или длина и ширина каждого углубления 36 могут составлять, по меньшей мере, около 50 нм, по меньшей мере, около 0,1 мкм, по меньшей мере, около 0,5 мкм, по меньшей мере, около 1 мкм, по меньшей мере, около 10 мкм, по меньшей мере, около 100 мкм. мкм или более. В альтернативном варианте или дополнительно диаметр или длина и ширина могут составлять не более чем около 1×103 мкм, не более чем около 100 мкм, не более чем около 10 мкм, не более чем около 1 мкм, не более чем около 0.5 мкм, не более чем около 0.1 мкм или менее (например, около 50 нм). В некоторых примерах диаметр или длина и ширина составляют около 0,4 мкм. Диаметр или длина и ширина каждого углубления 36 могут быть больше, меньше или находится в промежутке между указанными выше значениями.[00159] In some cases, the diameter or the length and width of each depression 36 can be at least about 50 nm, at least about 0.1 μm, at least about 0.5 μm, at least about 1 μm, at least about 10 μm, at least about 100 μm. μm or more. Alternatively or additionally, the diameter or the length and width can be no more than about 1×10 3 μm, no more than about 100 μm, no more than about 10 μm, no more than about 1 μm, no more than about 0.5 μm, no more than about 0.1 μm or less (e.g., about 50 nm). In some examples, the diameter or the length and width are about 0.4 μm. The diameter or the length and width of each depression 36 can be greater than, less than, or between the values specified above.

[00160] В примере, показанном на Фиг. 3C, каталитический полимерный гидрогель 16’ расположен внутри каждого из углублений 36. Каталитический полимерный гидрогель 16’ можно наносить так, как описано со ссылкой на Фиг. 3B, чтобы каталитический полимерный гидрогель 16’ находился в углублениях 36 и не находился на окружающих промежуточных областях 28.[00160] In the example shown in Fig. 3C, the catalytic polymer hydrogel 16' is located within each of the recesses 36. The catalytic polymer hydrogel 16' can be applied as described with reference to Fig. 3B so that the catalytic polymer hydrogel 16' is located in the recesses 36 and is not located on the surrounding intermediate regions 28.

[00161] В примере, показанном на Фиг. 3C, праймеры 30 могут быть привиты на каталитический полимерный гидрогель 16’ в каждом из углублений 36. Праймеры 30 можно наносить так, как описано со ссылкой на Фиг. 3B, и, таким образом, они будут прививаться на каталитический полимерный гидрогель 16’, а не на окружающие промежуточные области 28.[00161] In the example shown in Fig. 3C, primers 30 may be grafted onto the catalytic polymer hydrogel 16' in each of the recesses 36. Primers 30 may be applied as described with reference to Fig. 3B and will thus be grafted onto the catalytic polymer hydrogel 16' and not onto the surrounding interstitial regions 28.

[00162] Хотя это не показано на Фиг. 3A, Фиг. 3B или Фиг. 3C, следует понимать, что проточная кювета 22 может также включать в себя крышку, прикрепленную к подложке 24. В одном примере крышка может быть соединена по меньшей мере с частью подложки 24, например на некоторых промежуточных областях 28. Связь, образованная между крышкой и подложкой 24, может представлять собой химическую связь или механическую связь (например, с применением крепежного элемента и т.д.).[00162] Although not shown in Fig. 3A, Fig. 3B or Fig. 3C, it should be understood that the flow cell 22 may also include a lid attached to the substrate 24. In one example, the lid may be connected to at least a portion of the substrate 24, such as at some intermediate regions 28. The bond formed between the lid and the substrate 24 may be a chemical bond or a mechanical bond (e.g., using a fastener, etc.).

[00163] Крышка может быть выполнена из любого материала, прозрачного для возбуждающего света, направленного в сторону подложки 24. В качестве примеров крышка может представлять собой стекло (например, боросиликатное стекло, плавленый кварц и т.п.), пластик или т.п. Доступным в продаже примером подходящего боросиликатного стекла является D 263® от компании Schott North America, Inc. Доступные в продаже примеры подходящих пластиковых материалов, а именно циклоолефиновых полимеров, представляют собой продукты ZEONOR® производства Zeon Chemicals L.P.[00163] The lid may be made of any material that is transparent to excitation light directed toward substrate 24. As examples, the lid may be glass (e.g., borosilicate glass, fused silica, etc.), plastic, or the like. A commercially available example of a suitable borosilicate glass is D 263® from Schott North America, Inc. Commercially available examples of suitable plastic materials, namely cycloolefin polymers, are ZEONOR® products from Zeon Chemicals L.P.

[00164] Крышка может быть соединена с подложкой 24 с помощью любого подходящего способа, такого как лазерная пайка, диффузионная пайка, анодная пайка, пайка эвтектическим сплавом, пайка плазменным активированием, пайка стеклокристаллическим припоем, или другими способами, известными в данной области. В одном примере разделительный слой может использоваться при прикреплении крышки к подложке 24. Слой разделителя может быть выполнен из любого материала, который будет герметично соединять по меньшей мере участок подложки 24 и крышку. В некоторых примерах разделительный слой может представлять собой поглощающий излучение материал, который способствует связыванию подложки 24 с крышкой.[00164] The lid may be connected to the substrate 24 using any suitable method, such as laser soldering, diffusion soldering, anodic soldering, eutectic alloy soldering, plasma activation soldering, glass-ceramic soldering, or other methods known in the art. In one example, a separator layer may be used when attaching the lid to the substrate 24. The separator layer may be made of any material that will hermetically connect at least a portion of the substrate 24 and the lid. In some examples, the separator layer may be a radiation absorbing material that facilitates bonding of the substrate 24 to the lid.

[00165] В других примерах проточная кювета 22 может также включать в себя дополнительную подложку 24 с узором или без узора, прикрепленную к подложке 24.[00165] In other examples, the flow cell 22 may also include an additional substrate 24, patterned or unpatterned, attached to the substrate 24.

[00166] Нуклеотиды [00166] Nucleotides

[00167] Нуклеотиды, которые используются в примерах проточной кюветы 22, представляют собой 3’ OH блокированный нуклеотид 10 (см. фиг. 1). Как описано в настоящем документе, 3’ OH блокированный нуклеотид 10 включает в себя нуклеотид и 3' OH блокирующую группу 12, присоединенную к сахару нуклеотида. Нуклеотид может представлять собой любой из примеров, описанных в настоящем документе.[00167] The nucleotides used in the examples of the flow cell 22 are 3' OH blocked nucleotide 10 (see FIG. 1). As described herein, the 3' OH blocked nucleotide 10 includes a nucleotide and a 3' OH blocking group 12 attached to the sugar of the nucleotide. The nucleotide can be any of the examples described herein.

[00168] 3’ OH Блокирующая группа 12 может быть связана с атомом кислорода молекулы сахара в нуклеотиде. 3’ OH Блокирующая группа 12 может служить в качестве обратимого терминатора, который позволяет включать только одно основание в каждом цикле секвенирования. Обратимый терминатор останавливает встраивание дополнительных оснований в зарождающуюся цепь, которая является комплементарной относительно цепи полинуклеотидов матрицы. Это позволяет обнаруживать и идентифицировать единое встроенное основание. Затем 3’ OH блокирующую группу 12 можно удалить, что позволяет провести дополнительные циклы секвенирования для каждой цепи полинуклеотидов матрицы. Реакция расщепления для удаления 3’ OH блокирующей группы 12 катализируется катализатором 18.[00168] The 3' OH Blocking group 12 can be linked to an oxygen atom of a sugar molecule in a nucleotide. The 3' OH Blocking group 12 can serve as a reversible terminator that allows only one base to be incorporated in each sequencing cycle. The reversible terminator stops the incorporation of additional bases into the nascent strand that is complementary to the template polynucleotide strand. This allows for the detection and identification of a single incorporated base. The 3' OH Blocking group 12 can then be removed, allowing for additional sequencing cycles to be performed for each template polynucleotide strand. The cleavage reaction to remove the 3' OH Blocking group 12 is catalyzed by catalyst 18.

[00169] Примеры различных 3’ OH блокирующих групп 12 включают обратимый терминатор 3’-ONH2, обратимый терминатор 3’-O-аллил (-CH=CHCH2) и обратимый терминатор 3’-O-азидометил (-CH2N3). Другие подходящие обратимые терминаторы включают о-нитробензиловые эфиры, алкил o-нитробензилкарбонат, сложноэфирные функциональные группы, другие аллильные функциональные группы, ацетали (например, трет-бутоксиэтокси), функциональные группы MOM (-CH2OCH3), 2,4-динитробензол сульфенил, тетрагидрофураниловый эфир, 3’ фосфат, эфиры, -F, - H2, -OCH3, -N3, -HCOCH3 и 2-нитробензол карбонат. Что касается аллильных обратимых терминаторов, лиганд на поверхности полимерного гидрогеля 16’ может связывать палладиевый (Pd(0)) и рутениевый катализаторы. Со сложными эфирами и ацеталями можно использовать любой из описанных в настоящем документе кислотных и/или основных катализаторов.[00169] Examples of various 3' OH blocking groups 12 include a 3'-ONH 2 reversible terminator, a 3'- O -allyl (-CH=CHCH 2 ) reversible terminator, and a 3'- O -azidomethyl (-CH 2 N 3 ) reversible terminator. Other suitable reversible terminators include o-nitrobenzyl ethers, alkyl o-nitrobenzyl carbonate, ester functionalities, other allyl functionalities, acetals (e.g., tert-butoxyethoxy), MOM (-CH 2 OCH 3 ) functionalities, 2,4-dinitrobenzene sulfenyl, tetrahydrofuranyl ether, 3' phosphate, ethers, -F, -H 2 , -OCH 3 , -N 3 , -HCOCH 3 , and 2-nitrobenzene carbonate. For allylic reversible terminators, the ligand on the surface of the polymer hydrogel 16' can bind palladium (Pd(0)) and ruthenium catalysts. With esters and acetals, any of the acidic and/or basic catalysts described herein can be used.

[00170] 3’ OH Блокированный нуклеотид 10 представляет собой полностью функциональный нуклеотид, который также может включать в себя обнаруживаемую метку, присоединенную к основанию B нуклеотида. Обнаруживаемая метка может представлять собой любой оптически обнаруживаемый компонент, в том числе люминесцентные, хемилюминесцентные, флуоресцентные, флуорогенные, хромофорные и/или хромогенные функциональные группы. Некоторые примеры приемлемых оптически обнаруживаемых функциональных групп включают в себя флуоресцеиновые, родаминовые, цианиновые метки (например, Cy3, Cy5 и т.п.) и семейство флуоресцентных красителей Alexa и другие флуоресцентные и флуорогенные красители).[00170] 3' OH Blocked nucleotide 10 is a fully functional nucleotide that may also include a detectable label attached to the B base of the nucleotide. The detectable label may be any optically detectable component, including luminescent, chemiluminescent, fluorescent, fluorogenic, chromophore and/or chromogenic functional groups. Some examples of suitable optically detectable functional groups include fluorescein, rhodamine, cyanine labels (e.g., Cy3, Cy5, etc.) and the Alexa family of fluorescent dyes and other fluorescent and fluorogenic dyes).

[00171] Для прикрепления обнаруживаемой метки к основанию B нуклеотида можно использовать любую подходящую связывающую молекулу. Связывающая молекула является расщепляемой и может подвергаться серии реакций, аналогичной тем, которые протекают для удаления деблокирующей группы 12. В одном примере связывающая молекула представляет собой разделительную группу формулы -((CH2)2O)n-, где n представляет собой целое число от 2 до 50.[00171] Any suitable linking molecule can be used to attach a detectable label to the B base of the nucleotide. The linking molecule is cleavable and can undergo a series of reactions similar to those that occur to remove the deblocking group 12. In one example, the linking molecule is a spacer group of the formula -((CH 2 ) 2 O) n -, where n is an integer from 2 to 50.

[00172] В некоторых вариантах применения может быть желательно использовать обнаруживаемые метки разных типов для каждого из нуклеотидов 10, которые включают в себя другое основание, например, A, T, G, C (а также U или I). Например, флуоресцентные или флуорогенные метки можно выбирать таким образом, чтобы каждая из таких меток поглощала возбуждающее излучение и/или испускала флуоресценцию на длине волны, отличающейся от длин волн других групп меток. Такие различимые аналоги обеспечивают возможность одновременного отслеживания наличия разных меток в одной и той же реакционной смеси. В некоторых примерах один из четырех нуклеотидов, представляющих собой последовательности, может не включать в себя метки, тогда как три других нуклеотида содержат разные метки.[00172] In some applications, it may be desirable to use different types of detectable labels for each of the nucleotides 10 that include a different base, such as A, T, G, C (as well as U or I). For example, fluorescent or fluorogenic labels can be selected such that each of such labels absorbs excitation radiation and/or emits fluorescence at a wavelength that differs from the wavelengths of other groups of labels. Such distinguishable analogs allow the presence of different labels to be monitored simultaneously in the same reaction mixture. In some examples, one of the four nucleotides that represent the sequences may not include labels, while the other three nucleotides contain different labels.

[00173] Способы секвенирования [00173] Sequencing Methods

[00174] Примеры проточной кюветы 22 можно использовать в методе ансамблевого секвенирования, например секвенирование путем синтеза (SBS). При ансамблевом секвенировании матричная полинуклеотидная цепь (не показана), которая должна быть секвенирована, может быть сформирована на проточной кювете 22 с использованием праймеров для амплификации 30. В начале формирования цепи полинуклеотидов матрицы можно получить библиотечные матрицы из любого образца нуклеиновых кислот (например, образца ДНК или образца РНК). Образец нуклеиновой кислоты может быть фрагментирован на одноцепочечные фрагменты ДНК или РНК сходного размера (например, <1000 п.о.). В процессе подготовки к концам этих фрагментов можно добавлять адаптеры. Путем амплификации с уменьшенным циклом в адаптеры можно вводить различные мотивы, такие как сайты связывания, индексы и области секвенирования, которые комплементарны праймерам 30 в углублениях 36. Конечные матрицы библиотеки включают в себя фрагменты ДНК или РНК и адаптеры на обоих концах. В некоторых примерах к фрагментам из одного образца нуклеиновой кислоты добавлены одни и те же адаптеры.[00174] Examples of flow cell 22 can be used in an ensemble sequencing method, such as sequencing by synthesis (SBS). In ensemble sequencing, a template polynucleotide chain (not shown) to be sequenced can be formed on flow cell 22 using amplification primers 30. At the beginning of the formation of the template polynucleotide chain, library templates can be obtained from any nucleic acid sample (e.g., a DNA sample or an RNA sample). The nucleic acid sample can be fragmented into single-stranded DNA or RNA fragments of similar size (e.g., <1000 bp). Adaptors can be added to the ends of these fragments during preparation. By means of reduced cycle amplification, various motifs such as binding sites, indices and sequencing regions that are complementary to primers 30 in wells 36 can be introduced into the adapters. The final library templates include DNA or RNA fragments and adapters at both ends. In some examples, the same adapters are added to fragments from a single nucleic acid sample.

[00175] В проточную кювету 22 может быть введено множество библиотечных матриц. Матрицы из множества библиотек гибридизируют, например, с одним из двух типов праймеров 30, иммобилизованных в проточном канале (каналах) 26 или в углублениях 36 в проточном канале (каналах) 26.[00175] A plurality of library templates may be introduced into the flow cell 22. Templates from the plurality of libraries are hybridized, for example, with one of two types of primers 30 immobilized in the flow channel(s) 26 or in the recesses 36 in the flow channel(s) 26.

[00176] Затем может быть выполнено создание кластера. В одном примере создания кластера матрицы библиотеки копируются из гибридизированных праймеров путем 3’удлинения с использованием ДНК-полимеразы высокой точности Исходные шаблоны библиотеки денатурируют, оставляя копии иммобилизованными в проточном канале 26 или в углублениях 36. Изотермическая мостиковая амплификация или какая-либо другая форма амплификации может использоваться для амплификации иммобилизованных копий. Например, скопированные шаблоны образуют петлю и гибридизуются с соседним комплементарным праймером 30, а полимераза копирует скопированные шаблоны с образованием двухцепочечных мостиков, которые денатурируют с образованием двух одноцепочечных цепей. Эти две цепи образуют петлю и гибридизуются с соседними комплементарными праймерами 30, а затем снова удлиняются с образованием двух новых двухцепочечных петель. Процесс повторяют на каждой копии шаблона в циклах изотермической денатурации и амплификации с получением плотных клональных кластеров. Каждый кластер двухцепочечных мостиков денатурируют. В одном примере обратную цепь удаляют путем специфического расщепления оснований, в результате чего остаются шаблонные полинуклеотидные цепи прямого направления. Кластеризация приводит к образованию нескольких матричных полинуклеотидных цепей в проточном канале 26 или в каждом углублении 36. Этот пример кластеризации представляет собой мостовую амплификацию и является одним из примеров амплификации, которая может быть выполнена. Следует понимать, что могут использоваться и другие методики амплификации, такие как рабочий процесс эксклюзионной амплификации (Examp) (Illumina Inc.).[00176] Next, cluster creation can be performed. In one example of cluster creation, library templates are copied from hybridized primers by 3' extension using high-fidelity DNA polymerase. The original library templates are denatured, leaving copies immobilized in flow channel 26 or in wells 36. Isothermal bridge amplification or some other form of amplification can be used to amplify the immobilized copies. For example, the copied templates form a loop and hybridize to an adjacent complementary primer 30, and the polymerase copies the copied templates to form double-stranded bridges that are denatured to form two single-stranded strands. These two strands form a loop and hybridize to adjacent complementary primers 30, and are then extended again to form two new double-stranded loops. The process is repeated on each copy of the template in cycles of isothermal denaturation and amplification to produce dense clonal clusters. Each cluster of double-stranded bridges is denatured. In one example, the reverse strand is removed by base-specific cleavage, leaving forward-directed template polynucleotide strands. Clustering results in the formation of multiple template polynucleotide strands in flow channel 26 or in each well 36. This example of clustering is a bridge amplification and is one example of the amplification that can be performed. It should be understood that other amplification techniques can be used, such as the size-exclusion amplification (Examp) workflow (Illumina Inc.).

[00177] Можно ввести праймер для секвенирования, который гибридизуется с комплементарной последовательностью на матричной полинуклеотидной цепи. Данный праймер для секвенирования делает матричную полинуклеотидную цепь готовой к секвенированию.[00177] A sequencing primer may be introduced that hybridizes to a complementary sequence on the template polynucleotide strand. This sequencing primer makes the template polynucleotide strand ready for sequencing.

[00178] Чтобы инициировать секвенирование, добавляемая смесь может быть добавлена в проточную кювету 22. В одном примере добавляемая смесь включает в себя жидкий носитель, полимеразу и 3’ OH блокированные нуклеотиды 10. Следует понимать, что в некоторых примерах добавляемую смесь выбирают таким образом, чтобы она не активировала катализатор 18, поскольку инициирование отщепления блокирующей группы 12 перед включением и визуализацией является нежелательным. В примере типа «гость-хозяин» добавляемая смесь может включать в себя катализатор типа «гость» (например, металл) в неактивированном состоянии. Катализатор типа «гость» может связываться с исходным полимерным гидрогелем 16’ (например посредством лиганда) и затем при деблокировании может быть стимулирован ортогонально (например, путем воздействия определенной длины волны) для преобразования катализатора типа «гость» в активированную форму.[00178] To initiate sequencing, an addition mixture may be added to the flow cell 22. In one example, the addition mixture includes a liquid carrier, a polymerase, and 3' OH blocked nucleotides 10. It should be understood that in some examples, the addition mixture is selected such that it does not activate the catalyst 18, since it is undesirable to initiate the cleavage of the blocking group 12 before inclusion and imaging. In a host-guest example, the addition mixture may include a guest catalyst (e.g., a metal) in an unactivated state. The guest catalyst may bind to the parent polymer hydrogel 16' (e.g., via a ligand) and then, upon deblocking, may be orthogonally stimulated (e.g., by exposure to a certain wavelength) to convert the guest catalyst to an activated form.

[00179] Когда добавляемая смесь вводится в проточную кювету 22, жидкость поступает в проточный канал 26 и/или в углубления 36 (где присутствуют матричные полинуклеотидные цепи).[00179] When the added mixture is introduced into the flow cell 22, the liquid enters the flow channel 26 and/or the recesses 36 (where the template polynucleotide chains are present).

[00180] 3’ OH Блокированные нуклеотиды 10 добавляют к праймеру для секвенирования (тем самым расширяя праймер для секвенирования) зависимым от матрицы способом, так что определение порядка и типа нуклеотидов, добавленных к праймеру для секвенирования, может использоваться для определения последовательности матрицы. Более конкретно, один из нуклеотидов встраивается соответствующей полимеразой в зарождающуюся цепь, которая удлиняет праймер для секвенирования и комплементарна цепи матричного полинуклеотида. Другими словами, по меньшей мере в некоторых цепях матричных полинуклеотидов через проточную кювету 22 соответствующие полимеразы удлиняют гибридизованный праймер для секвенирования одним из нуклеотидов в добавляемой смеси.[00180] 3' OH Blocked nucleotides 10 are added to the sequencing primer (thereby extending the sequencing primer) in a template-dependent manner, such that determination of the order and type of nucleotides added to the sequencing primer can be used to determine the sequence of the template. More specifically, one of the nucleotides is incorporated by an appropriate polymerase into the nascent strand that extends the sequencing primer and is complementary to the strand of the template polynucleotide. In other words, in at least some strands of the template polynucleotides through the flow cell 22, the appropriate polymerases extend the hybridized sequencing primer with one of the nucleotides in the addition mixture.

[00181] В этом примере способа после включения нуклеотидного основания в зарождающуюся цепь возможно удаление добавляемой смеси, которая включает в себя любые невстроенные 3’ OH блокированные нуклеотиды 10, из проточной кюветы 22. Этого можно достичь с помощью промывочного раствора (например, буфер).[00181] In this example of the method, after incorporation of the nucleotide base into the nascent chain, it is possible to remove the addition mixture, which includes any unincorporated 3' OH blocked nucleotides 10, from the flow cell 22. This can be achieved using a wash solution (e.g., a buffer).

[00182] Как описано в данном документе, блокированные 3’ OH нуклеотиды 10 включают свойство обратимой терминации (например, 3’ OH блокирующую группу 12), которая прекращает дальнейшее удлинение праймера после того, как нуклеотид был добавлен к праймеру для секвенирования. Без дальнейшего встраивания последние встроенные нуклеотиды 10 могут быть обнаружены с помощью события визуализации. Во время события визуализации система освещения (не показана) может подавать возбуждающий свет на проточный канал 26 и/или углубления 36.[00182] As described herein, the 3' OH blocked nucleotides 10 include a reversible termination feature (e.g., a 3' OH blocking group 12) that stops further extension of the primer after the nucleotide has been added to the sequencing primer. Without further incorporation, the last incorporated nucleotides 10 can be detected using an imaging event. During the imaging event, the illumination system (not shown) can apply excitation light to the flow channel 26 and/or the wells 36.

[00183] Затем в проточную кювету 22 можно ввести смесь для расщепления. В описанных в настоящем документе примерах смесь для расщепления способна i) удалять 3’ OH блокирующую группу 12 из включенных нуклеотидов и ii) отщеплять обнаруживаемые метки от включенных нуклеотидов. Катализатор, присутствующий на полимерном гидрогеле 16', может ускорять реакцию, протекающую во время удаления 3' OH блокирующей группы. Удаление 3’ OH блокирующей группы 12 позволяет выполнить последующий цикл секвенирования, а ускорение данной реакции с применением катализатора 18 может повысить эффективность всего процесса секвенирования.[00183] A cleavage mixture can then be introduced into the flow cell 22. In the examples described herein, the cleavage mixture is capable of i) removing the 3' OH blocking group 12 from the incorporated nucleotides and ii) cleaving detectable labels from the incorporated nucleotides. A catalyst present on the polymer hydrogel 16' can accelerate the reaction that occurs during the removal of the 3' OH blocking group. Removal of the 3' OH blocking group 12 allows for a subsequent sequencing cycle to be performed, and acceleration of this reaction using the catalyst 18 can improve the efficiency of the overall sequencing process.

[00184] Некоторые примеры катализатора ускоряют промежуточные этапы во время реакции деблокирования. Таким образом, после включения смеси для расщепления и инициирования реакции деблокирования катализатор выполняет свою функцию. При использовании фотокислотного генератора в качестве катализатора 18 для инициации каталитической активности можно использовать дополнительное оптическое экспонирование.[00184] Some examples of the catalyst accelerate intermediate steps during the deblocking reaction. Thus, after the mixture is turned on for cleavage and the deblocking reaction is initiated, the catalyst performs its function. When using a photoacid generator as the catalyst 18, additional optical exposure can be used to initiate the catalytic activity.

[00185] Примеры 3’ OH блокирующих групп и приемлемых агентов/компонентов для деблокирования в смеси расщепления могут включать сложноэфирные функциональные группы, которые могут быть удалены путем гидролиза оснований; аллильные функциональные группы, которые можно удалить с помощью Nal, хлортриметилсилана и Na2S2O3 или Hg(II) в ацетоне/воде; азидометил, который может быть расщеплен фосфинами, например, трис(2-карбоксиэтил)фосфином (TCEP) или три(гидроксипропил)фосфином (THP); ацетали, например, трет-бутоксиэтокси, которые могут быть расщеплены в кислотной среде; функциональные группы MOM (-CH2OCH3), которые могут быть расщеплены с помощью LiBF4 и CH3CN/H2O; 2,4-динитробензолсульфенил, который может быть расщеплен нуклеофилами, такими как тиофенол и тиосульфат; тетрагидрофураниловый эфир, который может быть расщеплен Ag(I) или Hg(II); и 3’ фосфат, который может быть расщеплен ферментами фосфатазы (например, полинуклеотидкиназой).[00185] Examples of 3' OH blocking groups and suitable deblocking agents/components in the cleavage mixture may include ester functionalities which can be removed by base hydrolysis; allyl functionalities which can be removed with Nal, chlorotrimethylsilane and Na2S2O3 or Hg (II) in acetone/water; azidomethyl which can be cleaved with phosphines such as tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) or tri(hydroxypropyl)phosphine (THP); acetals such as tert-butoxyethoxy which can be cleaved in acidic media; MOM ( -CH2OCH3 ) functionalities which can be cleaved with LiBF4 and CH3CN / H2O ; 2,4-dinitrobenzenesulfenyl, which can be cleaved by nucleophiles such as thiophenol and thiosulfate; tetrahydrofuranyl ether, which can be cleaved by Ag(I) or Hg(II); and 3' phosphate, which can be cleaved by phosphatase enzymes (e.g., polynucleotide kinase).

[00186] Промывка(-и) может (могут) происходить между различными стадиями подачи текучей среды. Затем цикл SBS можно повторить n раз для расширения праймера для секвенирования на n нуклеотидов и обнаружения последовательности, длина которой равна n. В некоторых примерах можно использовать секвенирование спаренных концов, в рамках которого прямые цепи секвенируются и удаляются, а затем конструируются и секвенируются обратные цепи.[00186] Wash(s) may occur between the various fluid feed steps. The SBS cycle may then be repeated n times to extend the sequencing primer by n nucleotides and detect a sequence of length n. In some examples, paired-end sequencing may be used, in which the forward strands are sequenced and removed, and then the reverse strands are constructed and sequenced.

[00187] Хотя метод SBS был подробно описан, следует понимать, что описанные в данном документе проточные кюветы 22 могут использоваться с другим протоколом секвенирования, для генотипирования или в других химических и/или биологических применениях. В некоторых случаях праймеры проточной кюветы можно выбрать таким образом, чтобы обеспечить одновременное секвенирование спаренных концов, при котором на каталитическом полимерном гидрогеле 16’ имеются как прямые, так и обратные цепи, что позволяет одновременно распознавать каждое считывание. Последовательное и одновременно парное секвенирование облегчает обнаружение геномных перестроек и повторяющихся элементов последовательности, а также слияния генов и новых транскриптов. В другом примере проточные кюветы 10, раскрытые в данном документе, можно использовать для создания библиотеки на проточных кюветах.[00187] Although the SBS method has been described in detail, it should be understood that the flow cells 22 described herein may be used with another sequencing protocol, for genotyping, or in other chemical and/or biological applications. In some cases, the flow cell primers may be selected to provide for simultaneous paired-end sequencing, in which both forward and reverse strands are present on the catalytic polymer hydrogel 16', allowing each read to be recognized simultaneously. Sequential and simultaneous paired-end sequencing facilitates the detection of genomic rearrangements and repetitive sequence elements, as well as gene fusions and novel transcripts. In another example, the flow cells 10 disclosed herein may be used to generate a flow cell library.

[00188] Наборы [00188] Sets

[00189] Любой пример проточной кюветы 22, описанный в настоящем документе, может быть частью набора. Таким образом, любые примеры полимерного гидрогеля 16’, описанные в настоящем документе, могут быть частью набора. Некоторые примеры набора включают в себя проточную кювету 22, включающую в себя подложку 24; каталитический полимерный гидрогель 16’ на подложке 24, причем каталитический полимерный гидрогель 16' включает в себя катализатор 18; и праймер для амплификации 30, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю 16’; где катализатор 18 предназначен для ускорения расщепления блокирующей группы 12 3’ OH блокированного нуклеотида 10, введенного в проточную кювету 22 и встроенного в матричную цепь, присоединенную к праймеру 30 для амплификации. и смесь для расщепления, включающую компонент, инициирующий расщепление блокирующей группы 12.[00189] Any example of a flow cell 22 described herein may be part of a kit. Thus, any examples of a polymer hydrogel 16' described herein may be part of a kit. Some examples of a kit include a flow cell 22 that includes a support 24; a catalytic polymer hydrogel 16' on the support 24, wherein the catalytic polymer hydrogel 16' includes a catalyst 18; and an amplification primer 30 attached to the catalytic polymer hydrogel 16'; wherein the catalyst 18 is designed to accelerate the cleavage of the blocking group 12 3' OH of the blocked nucleotide 10 introduced into the flow cell 22 and incorporated into a template strand attached to the amplification primer 30. and a cleavage mixture comprising a component that initiates the cleavage of the blocking group 12.

[00190] Дополнительные примечания [00190] Additional Notes

[00191] Следует понимать, что все комбинации вышеуказанных концепций и дополнительных концепций, более подробно описанных ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречащими), рассматриваются как часть объекта изобретения, описанного в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, появляющиеся в конце данного описания, считаются частью объекта изобретения, описанного в данном документе. Следует также понимать, что терминология, явно используемая в настоящем документе, которая также может присутствовать в любом описании, включенном в настоящий документ путем ссылки, должна иметь значение, наиболее соответствующее конкретным концепциям, описанным в настоящем документе.[00191] It should be understood that all combinations of the above concepts and additional concepts described in more detail below (provided that such concepts are not mutually contradictory) are considered to be part of the subject matter described herein. In particular, all combinations of claimed subject matter appearing at the end of this description are considered to be part of the subject matter described herein. It should also be understood that terminology explicitly used herein, which may also appear in any description incorporated herein by reference, is to have the meaning most consistent with the particular concepts described herein.

[00192] Ссылка во всем описании на «один пример», «другой пример», «пример» и так далее означает, что конкретный элемент (например, признак, структура и/или характеристика), описанный в связи с примером, включен по меньшей мере, в один пример, описанный в данном документе, и может присутствовать или не присутствовать в других примерах. Кроме того, следует понимать, что описанные элементы любого примера можно комбинировать любым подходящим способом с разными примерами, если из контекста явно не следует иное.[00192] Reference throughout the specification to "one example," "another example," "an example," and so forth, means that a particular element (e.g., a feature, structure, and/or characteristic) described in connection with an example is included in at least one example described herein, and may or may not be present in other examples. Furthermore, it should be understood that the described elements of any example may be combined in any suitable manner with different examples, unless the context clearly indicates otherwise.

[00193] Следует понимать, что представленные в данном документе диапазоны включают в себя указанный диапазон и любое значение или поддиапазон в пределах указанного диапазона, как если бы такие значения или поддиапазоны были явно указаны. Например, диапазон от около 2 мм до около 300 мм следует интерпретировать как включающий не только явно указанные пределы от около 2 мм до около 300 мм, но также включающий отдельные значения, например, около 40 мм, около 250,5 мм и т.д., и поддиапазоны, например, от около 25 мм до около 175 мм и т.д. Более того, если термины «около» и/или «по существу» используются для описания величины, они охватывают незначительные отклонения (до ±10%) от указанного значения.[00193] It should be understood that the ranges provided herein include the stated range and any value or sub-range within the stated range, as if such values or sub-ranges were expressly stated. For example, a range from about 2 mm to about 300 mm should be interpreted as including not only the expressly stated limits from about 2 mm to about 300 mm, but also including individual values, such as about 40 mm, about 250.5 mm, etc., and sub-ranges, such as from about 25 mm to about 175 mm, etc. Moreover, when the terms "about" and/or "substantially" are used to describe a value, they cover minor deviations (up to ±10%) from the stated value.

[00194] Хотя подробно описано несколько примеров, следует понимать, что описанные примеры могут быть изменены. Таким образом, представленное выше описание следует рассматривать как не имеющее ограничительного характера.[00194] Although several examples are described in detail, it should be understood that the examples described may be changed. Therefore, the above description should be considered as not limiting.

Claims (62)

1. Набор для секвенирования, включающий:1. Sequencing kit including: проточную кювету, содержащую:a flow cell containing: подложку;backing; каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель включает в себя катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из фосфоновой кислоты; гетероциклического амина; фермента; пептида; ДНК-фермента; металла комплекса металл-лиганд; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; иa catalytic polymer hydrogel on a support, wherein the catalytic polymer hydrogel includes a deblocking catalyst selected from the group consisting of a phosphonic acid; a heterocyclic amine; an enzyme; a peptide; a DNA enzyme; a metal of a metal-ligand complex; an organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene and combinations thereof; and праймер для амплификации, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю;amplification primer attached to a catalytic polymer hydrogel; причем катализатор ускоряет расщепление блокирующей группы 3’ OH блокированного нуклеотида, введенного в проточную кювету и встроенного в матричную цепь, присоединенную к праймеру для амплификации; иwherein the catalyst accelerates the cleavage of the 3' OH blocking group of the blocked nucleotide introduced into the flow cell and incorporated into the template strand attached to the amplification primer; and смесь для расщепления, включающую компонент, инициирующий расщепление блокирующей группы.a cleavage mixture comprising a component that initiates cleavage of the blocking group. 2. Набор по п. 1, отличающийся тем, что, если катализатор деблокирования представляет собой металл комплекса металл-лиганд, то он присоединен к полимерному гидрогелю.2. The kit according to item 1, characterized in that if the deblocking catalyst is a metal of a metal-ligand complex, then it is attached to the polymer hydrogel. 3. Способ для секвенирования в проточной кювете, включающий:3. A method for flow cell sequencing, comprising: введение добавляемой смеси в проточную кювету, включающую:introducing the added mixture into a flow cell, including: подложку;backing; каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель включает в себя катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из фосфоновой кислоты; гетероциклического амина; фермента; пептида; ДНК-фермента; металла комплекса металл-лиганд; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; иa catalytic polymer hydrogel on a support, wherein the catalytic polymer hydrogel includes a deblocking catalyst selected from the group consisting of a phosphonic acid; a heterocyclic amine; an enzyme; a peptide; a DNA enzyme; a metal of a metal-ligand complex; an organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene and combinations thereof; and матричные цепи, прикрепленные к каталитическому полимерному гидрогелю;matrix chains attached to a catalytic polymer hydrogel; с осуществлением посредством этого встраивания отдельных нуклеотидов в соответствующие зарождающиеся цепи вдоль матричных цепей, причем отдельные нуклеотиды включают в себя:with the implementation by this of the incorporation of individual nucleotides into the corresponding nascent chains along the template chains, wherein the individual nucleotides include: метку красителя, прикрепленную к основанию; иa dye label attached to the base; and 3’ OH блокирующую группу, присоединенную к сахару;3' OH blocking group attached to the sugar; удаление добавляемой смеси;removal of the added mixture; включение индивидуальных нуклеотидов с помощью оптической визуализации; иincorporation of individual nucleotides using optical imaging; and введение смеси для расщепления, включающей компонент, инициирующий расщепление 3’ OH блокирующей группы, в проточную кювету, посредством чего катализатор деблокирования ускоряет расщепление 3' OH блокирующей группы.introducing a cleavage mixture comprising a component that initiates cleavage of the 3' OH blocking group into the flow cell, whereby the deblocking catalyst accelerates cleavage of the 3' OH blocking group. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что катализатор ускоряет удаление внешней защитной группы 3’ OH блокирующей группы, и при этом реагент в смеси для расщепления удаляет внутреннюю защитную группу 3' OH блокирующей группы.4. The method according to claim 3, characterized in that the catalyst accelerates the removal of the external protective group 3' OH blocking group, and wherein the reagent in the cleavage mixture removes the internal protective group 3' OH blocking group. 5. Проточная кювета для секвенирования, содержащая:5. A flow cell for sequencing, containing: подложку;backing; каталитический полимерный гидрогель на подложке, причем каталитический полимерный гидрогель содержит катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из:a catalytic polymer hydrogel on a support, wherein the catalytic polymer hydrogel comprises a deblocking catalyst selected from the group consisting of: фосфоновой кислоты;phosphonic acid; гетероциклического амина;heterocyclic amine; фермента;enzyme; пептида;peptide; ДНК-фермента;DNA enzyme; металла комплекса металл-лиганд;metal of the metal-ligand complex; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; иan organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene and combinations thereof; and фотокислотного генератора; иphotoacid generator; and праймер для амплификации, присоединенный к каталитическому полимерному гидрогелю.amplification primer attached to a catalytic polymer hydrogel. 6. Проточная кювета по п. 5, в которой катализатор встроен в мономерное звено каталитического полимерного гидрогеля.6. A flow cell according to claim 5, wherein the catalyst is embedded in the monomer unit of the catalytic polymer hydrogel. 7. Проточная кювета по п. 5, в которой катализатор привит на исходный полимерный гидрогель.7. A flow cell according to item 5, in which the catalyst is grafted onto the initial polymer hydrogel. 8. Проточная кювета по п. 5, в которой каталитический полимерный гидрогель содержит исходный полимерный гидрогель, и проточная кювета дополнительно содержит олигонуклеотид, присоединенный к исходному полимерному гидрогелю, а катализатор деблокирования прикреплен к комплементарной олигонуклеотидной связке, которая гибридизована с олигонуклеотидом.8. The flow cell of claim 5, wherein the catalytic polymer hydrogel comprises a starting polymer hydrogel, and the flow cell further comprises an oligonucleotide attached to the starting polymer hydrogel, and the deblocking catalyst is attached to a complementary oligonucleotide ligand that is hybridized with the oligonucleotide. 9. Проточная кювета по п.5, в которой:9. A flow cell according to item 5, in which: полимерный гидрогель включает в себя первый элемент пары, образующей водородную связь;the polymer hydrogel includes the first element of the pair forming a hydrogen bond; катализатор деблокирования прикреплен к полимерному гидрогелю посредством второго элемента пары, образующей водородную связь; иthe deblocking catalyst is attached to the polymer hydrogel via a second member of the pair forming a hydrogen bond; and праймер для амплификации присоединен к каталитическому полимерному гидрогелю.The amplification primer is attached to a catalytic polymer hydrogel. 10. Способ создания проточной кюветы для секвенирования с каталитическим полимерным гидрогелем на поверхности подложки, включающий:10. A method for creating a flow cell for sequencing with a catalytic polymer hydrogel on the surface of a substrate, comprising: нанесение каталитического полимерного гидрогеля на поверхность подложки проточной кюветы, причем каталитический полимерный гидрогель содержит катализатор деблокирования, выбранный из группы, состоящей из:applying a catalytic polymer hydrogel to the surface of a flow cell substrate, wherein the catalytic polymer hydrogel comprises a deblocking catalyst selected from the group consisting of: фосфоновой кислоты;phosphonic acid; гетероциклического амина;heterocyclic amine; фермента;enzyme; пептида;peptide; ДНК-фермента;DNA enzyme; металла комплекса металл-лиганд;metal of the metal-ligand complex; органического катализатора, выбранного из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, имидазола, гуанидина, 1,8-диазабицикло(5.4.0)ундец-7-ена и их комбинаций; иan organic catalyst selected from the group consisting of urea, thiourea, imidazole, guanidine, 1,8-diazabicyclo(5.4.0)undec-7-ene and combinations thereof; and фотокислотного генератора; иphotoacid generator; and прикрепление праймеров для амплификации к каталитическому полимерному гидрогелю.attachment of amplification primers to a catalytic polymer hydrogel. 11. Способ по п. 10, дополнительно включающий формирование каталитического полимерного гидрогеля, включающего катализатор деблокирования.11. The method of claim 10, further comprising forming a catalytic polymer hydrogel comprising a deblocking catalyst. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что формирование каталитического полимерного гидрогеля включает сополимеризацию первого мономера, включающего функциональную группу для прививки праймера, со вторым мономером, включающим катализатор деблокирования.12. The method according to claim 11, characterized in that the formation of the catalytic polymer hydrogel includes copolymerization of the first monomer, including a functional group for grafting a primer, with a second monomer, including a deblocking catalyst. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя:13. The method according to item 11, characterized in that the formation of the catalytic polymer hydrogel includes: синтез исходного полимерного гидрогеля; иsynthesis of the initial polymer hydrogel; and прививание катализатора на исходный полимерный гидрогель.grafting the catalyst onto the original polymer hydrogel. 14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя:14. The method according to item 11, characterized in that the formation of the catalytic polymer hydrogel includes: синтез исходного полимерного гидрогеля;synthesis of the initial polymer hydrogel; прививание олигонуклеотида на исходный полимерный гидрогель; иgrafting the oligonucleotide onto the original polymer hydrogel; and гибридизацию комплементарной олигонуклеотидной связки с олигонуклеотидом, причем катализатор присоединен к комплементарной олигонуклеотидной связке.hybridization of a complementary oligonucleotide linkage with an oligonucleotide, wherein the catalyst is attached to the complementary oligonucleotide linkage. 15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что формирование каталитического полимерного гидрогеля включает в себя:15. The method according to item 11, characterized in that the formation of the catalytic polymer hydrogel includes: синтез исходного полимерного гидрогеля; иsynthesis of the initial polymer hydrogel; and присоединение комплекса металл-лиганд к исходному полимерному гидрогелю, причем металл комплекса металл-лиганд представляет собой катализатор.adding a metal-ligand complex to the original polymer hydrogel, wherein the metal of the metal-ligand complex is a catalyst.
RU2021128413A 2019-12-16 2020-11-25 Kits and flow cells RU2829848C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/948,605 2019-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2829848C1 true RU2829848C1 (en) 2024-11-06

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008144969A (en) * 2006-04-14 2010-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) MEMBRANE SUPPRESSING FOAM FOR FLOW CELL

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008144969A (en) * 2006-04-14 2010-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) MEMBRANE SUPPRESSING FOAM FOR FLOW CELL

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. JU et al., "Four-color DNA sequencing by synthesis using cleavable fluorescent nucleotide reversible terminators", PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES, Vol. 103, No. 52, 26.12.2006, p. 19635-19640. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20250027152A1 (en) Selective surface patterning via nanoimprinting
US20250263785A1 (en) Kits and flow cells
WO2023081654A1 (en) Primer sets and methods and kits incorporating the primer sets
US20240426739A1 (en) Flow cells and methods for preparing surfaces thereof
RU2829848C1 (en) Kits and flow cells
US20230416435A1 (en) Enhancing clustering efficiency and kinetics
EP4244386A1 (en) Incorporation and imaging mixes
HK40082891A (en) Kits and flow cells
HK40082891B (en) Kits and flow cells
US20230101095A1 (en) Flow cells with dark quencher
US20240191292A1 (en) Flow cells with passivation components
KR20250069815A (en) Reusable flow cell having signal intensity maintenance function, method for maintaining signal intensity in a reusable flow cell, and reagents and kits therefor
WO2024042149A1 (en) Flow cells with swellable resin
WO2024129803A1 (en) Reusable flow cells having primer binding sites comprising reactive sulfur moieties and methods of using the same, and reagents for use therewith
WO2025072233A1 (en) Kits and methods for biological sequencing operations