共价修饰的表面、试剂盒及制备方法和用途
阅读：423发布：2021-07-13
专利汇可以提供共价修饰的表面、试剂盒及制备方法和用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在 生物 科学和相关领域中，修饰与 生物材料 (例如生物分子和生物微物体) 接触 的设备、装置和材料的表面可能是有用的。本文描述了表面修饰和表面功能化 试剂 、其制备以及修饰表面以便为生物材料提供改善或改变的性能的方法。，下面是共价修饰的表面、试剂盒及制备方法和用途专利的具体信息内容。
1.一种微流体装置，包括：
外壳，其包含基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，
其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有多个第一共价结合的表面修饰，每个第一共价结合的表面修饰包含：
第一连接基团，和
第一部分，其中所述第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；
其中基部、盖和所述微流体管路材料的至少一个内表面具有多个第二共价结合的表面修饰，每个第二共价结合的表面修饰包含：
第二连接基团，和
第二部分，其中所述第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，并且
其中所述第一连接基团和所述第二连接基团彼此不同，和/或所述第一部分不同于所述第二部分。
2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一部分和所述第二部分各自经由独立地选自-W-Si(OZ)2O-和-OP(O)2O-的连接基团LG共价结合至所述表面，其中W是O、S或N，并且其中Z是到相邻的连接基团LG中的硅原子的键或者是到表面的键。
3.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一表面接触部分包含烷基、氟代烷基、单糖、多糖、醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种；和/或其中所述第二表面接触部分包含烷基、氟代烷基、单糖、多糖、醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一表面接触部分包含聚乙二醇部分、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸、聚赖氨酸部分或其任何组合；和/或
其中所述第二表面接触部分包含聚乙二醇部分、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸、聚赖氨酸部分或其任何组合。
5.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一反应性部分是炔烃部分、叠氮化物部分、羧酸部分、胺部分、烯烃部分、四嗪基部分、反式环辛烯基部分、硫醇部分、马来酰亚胺部分、生物素部分、链霉亲和素部分、卤化物部分、氰基部分、异氰酸酯部分、环氧化物部分、羟胺部分或磺酰氟部分；和/或
其中所述第二反应性部分是炔烃部分、叠氮化物部分、羧酸部分、胺部分、烯烃部分、四嗪基部分、反式环辛烯基部分、硫醇部分、马来酰亚胺部分、生物素部分、链霉亲和素部分、卤化物部分、氰基部分、异氰酸酯部分、环氧化物部分、羟胺部分或磺酰氟部分。
6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中每个第一共价结合的表面修饰包含连接基，其中所述连接基包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；和/或
其中每个第二共价结合的表面修饰包含连接基，其中所述连接基包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子。
7.根据权利要求6所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰的连接基还包含一个或两个偶联基团CG部分；和/或
其中所述第二共价结合的表面修饰的连接基还包含一个或两个偶联基团CG部分。
8.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰具有选自XXX、式V、式VII式XXXI、式VII和式IX的结构：
其中：
LG是-W-Si(OZ)2O-或-OP(O)2O-；
Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
Rx是反应性部分；
W是O、S或N；
Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；
n是3至21的整数；
Lsm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG；并且
是表面。
9.根据权利要求8所述的微流体装置，其中LG是-W-Si(OZ)2O-，并且其中W是O。
10.根据权利要求8所述的微流体装置，其中n是7至21。
11.根据权利要求8所述的微流体装置，其中所述反应性部分Rx是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
12.根据权利要求8所述的微流体装置，其中所述第二共价结合的表面修饰具有选自式XXX′、式V′II′、式XXXI′、III′和式IX′构：
其中：
LG′是-W′-Si(OZ′)2O-或-OP(O)2O-；
L′fm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
R′x是反应性部分；
W′是O、S或N；
Z′与相邻的硅原子键合的键或是到表面的键；
n'是3至21的整数；
L′sm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG；并且
是表面。
13.根据权利要求12所述的微流体装置，其中LG′是-W′-Si(OZ′)2O-，并且其中W′是O。
14.根据权利要求12所述的微流体装置，其中n’是7至21。
15.根据权利要求12所述的微流体装置，其中所述反应性部分R′x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
16.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一部分不同于所述第二部分。
17.根据权利要求13所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰具有选自式XXX、式V和式VII的结构，并且其中所述第二共价结合的表面修饰具有选自式XXXI′、式VIII′和式IX′的结构。
18.根据权利要求17所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰和所述第二共价结合的表面修饰位于基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
19.根据权利要求18所述的微流体装置，其中其中所述第一和第二共价结合的表面修饰随机分布在所述共同内表面上。
20.根据权利要求18所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述第一区域与所述第二区域相邻。
21.根据权利要求18所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括多个第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被所述第二区域彼此分开。
22.根据权利要求13所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰具有选自式XXXI、式VIII和式IX的结构，其中所述第二共价结合的表面修饰具有选自式XXXI′、式VIII′和式IX′的结构，并且其中所述第一共价结合的表面修饰与所述第二共价结合的表面修饰不同。
23.根据权利要求22所述的微流体装置，其中所述第一价结合的表面修的表面修饰配体包含式X的结构，并且其中所述第二共价结合的表面修饰的表面修饰配体包含式XI的结构：
其中：
CG是偶联基团；并且
L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子。
24.根据权利要求22所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰和所述第二共价结合的表面修饰位于基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
25.根据权利要求24所述的微流体装置，其中所述第一和第二共价结合的表面修饰随机分布在所述共同内表面上。
26.根据权利要求24所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述第一区域与所述第二区域相邻。
27.根据权利要求24所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括多个第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被所述第二区域彼此分开。
28.根据权利要求24所述的微流体装置，其中所述共同内表面包含多于一种蛋白质部分。
29.根据权利要求22所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰的表面修饰配体包含第一蛋白质部分，并且其中所述第二共价结合的表面修饰的表面修饰配体包含第二蛋白质部分，并且其中所述第一蛋白质部分和所述第二蛋白质部分不同。
30.根据权利要求12所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰具有选自式XXX、式V和式VII的结构，其中所述第二共价结合的表面修饰具有选自式XXX’、式V’和式VII’的结构，其中所述第一共价结合的表面修饰不同于所述第二共价结合的表面修饰，并且其中所述第一共价结合的表面修饰的反应性部分与所述第二共价结合的表面修饰的反应性部分不反应。
31.根据权利要求30所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰和所述第二共价结合的表面修饰位于基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
32.根据权利要求31所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述第一区域与所述第二区域相邻。
33.根据权利要求31所述的微流体装置，其中所述共同内表面包括多个第一区域，其包含所述第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包含所述第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被所述第二区域彼此分开。
34.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述流体管路包括流动区域和隔离坞，其中所述隔离坞包括分离区域和连接区域，其中所述连接区域包括通向所述流动区域的近端开口并且将所述分离区域流体连接到所述流动区域。
35.根据权利要求34所述的微流体装置，其中所述流动区域的至少一个表面用所述第一共价结合的表面修饰进行修饰，其中所述隔离坞的至少一个表面用所述第二共价结合的表面修饰进行修饰。
36.根据权利要求35所述的微流体装置，其中所述第二共价结合的表面修饰包括被配置成锚定贴壁细胞的表面接触部分。
37.根据权利要求35所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰包括被配置成抑制游动细胞迁移出所述隔离坞的表面接触部分。
38.根据权利要求34所述的微流体装置，其中所述流动区域流体连接到流体入口和流体出口，并且被配置成包含第一流体介质的流动。
39.根据权利要求34所述的微流体装置，其中所述隔离坞包括由微流体管路材料制成的壁。
40.根据权利要求34所述的微流体装置，其中所述流体管路还包括多个隔离坞，每个隔离坞具有至少一个用所述第一和/或第二共价结合的表面修饰修饰的内表面。
41.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一共价结合的表面修饰和/或所述第二共价结合的表面修饰形成单层。
42.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述外壳的基部的内表面和/或盖的内表面包括玻璃、硅、氧化硅、氧化铪、氧化铟钽或氧化铝。
43.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述微流体管路材料的内表面包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)或可光图案化的硅酮(PPS)。
44.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述外壳的基本上所有的内表面被共价修饰。
45.根据权利要求1所述的微流体装置，其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有第三共价结合的表面修饰，所述第三共价结合的表面修饰包括第三连接基团和第三部分，其中所述第三部分是第三表面接触部分或第三反应性部分，其中所述第三连接基团不同于所述第一和第二连接基团中的每一个，和/或所述第三部分不同于所述第一和第二部分中的每一个。
46.根据权利要求1所述的微流体装置，其中盖和/或基部包括半导体衬底。
47.根据权利要求46所述的微流体装置，其中所述半导体衬底包括介电电泳(DEP)配置。
48.根据权利要求1所述的微流体装置，其中盖是微流体管路材料的集成部件。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的微流体中所述第一或第二共价结合的表面修饰具有下式之一的结构：
j是5kDa
50.一种在微流体装置的至少一个内表面上形成共价修饰的表面的方法，所述微流体装置包括外壳，所述外壳具有基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，所述方法包括：
使所述至少一个内表面与第一修饰试剂和第二修饰试剂接触；
使所述第一修饰试剂与所述至少一个内表面上的多个第一亲核部分反应；
使所述第二修饰试剂与所述至少一个内表面上的多个第二亲核部分反应；和
形成至少一个共价修饰的表面，其包括第一共价结合的表面修饰，所述第一共价结合的表面修饰包含第一连接基团和第一部分，所述第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；和第二共价结合的表面修饰，所述第二共价结合的表面修饰包含第二连接基团和第二部分，所述第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，其中所述第一连接基团不同于所述第二连接基团，和/或所述第一部分不同于所述第二部分。
51.根据权利要求50所述的方法，其中使所述第一修饰试剂与所述至少一个内表面反应在所述第二修饰试剂与所述微流体装置的所述至少一个内表面反应的同时进行。
52.根据权利要求50所述的方法，其中使所述第一修饰试剂与所述至少一个内表面反应在所述第二修饰试剂与所述微流体装置的所述至少一个内表面反应之前或之后进行。
53.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一修饰试剂在允许所述第一修饰试剂与所述至少一个内表面的任何可用亲核部分反应的条件下反应，并且其中所述第二修饰试剂在允许所述第二修饰试剂与所述至少一个内表面的任何可用的亲核部分反应的条件下反应，使得所述第一和第二共价结合的表面修饰随机地定位在所述微流体装置的所述至少一个内表面上。
54.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一修饰试剂在促进所述第一修饰试剂与位于所述至少一个表面的第一区域内的亲核部分之间的反应的条件下反应，并且其中所述第二修饰试剂在促进第二修饰试剂与位于所述至少一个表面的第二区域内的亲核部分之间的反应的条件下反应，其中所述第一区域与所述第一区域相邻。
55.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一修饰试剂在促进所述第一修饰试剂与位于所述至少一个表面上彼此分开的多个第一区域中的任何一个内的亲核部分之间的反应的条件下反应，并且其中所述第二修饰试剂在促进所述第二修饰试剂与位于所述第二区域内的亲核部分之间的反应的条件下反应，其中所述第二区域与所述多个第一区域中的每一个相邻或围绕所述多个第一区域中的每一个。
56.根据权利要求50所述的方法，其中所述流体管路包括流动区域和隔离坞，所述隔离坞包括分离区域和连接区域，其中所述连接区域包括通向所述流动区域的近端开口并且将所述分离区域流体连接到所述流动区域。
57.根据权利要求56所述的方法，其中第一修饰试剂与位于所述流动区域的表面上的第一亲核部分反应，以在其上形成第一共价结合的表面修饰，并且其中所述第二修饰试剂与位于所述隔离坞的表面上的第二亲核部分反应，以在其上形成第二共价结合的表面修饰。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述第一共价结合的表面修饰包含第一反应性部分，并且所述第二共价结合的表面修饰包含第二反应性部分。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述第一和第二反应性部分彼此不反应。
60.根据权利要求57所述的方法，其中所述第二共价结合的表面修饰包含表面接触部分，其是用于贴壁细胞的支撑部分。
61.根据权利要求57或60所述的方法，其中所述第一共价结合的表面修饰包含表面接触部分，所述表面接触部分被配置为抑制所述游动细胞从所述隔离坞中迁移出来。
62.根据权利要50所述的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面包括在所述微流体装置的基本上所有的内表面上形成修饰的表面。
63.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一修饰试剂具有下式之一的结构：
V-(CH2)n-表面修饰配体
式I；
V-Lsm-表面修饰配体
式XXXII；
V-Lfm-Rx
式XXXIII；
其中：
V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；
W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置为与所述至少一个内表面形成共价键的部分；
T独立地是OH、OC1-6烷基或卤素；
R是C1-6烷基；
Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
Rx是反应性部分；
n是3至21的整数，并且
Lsm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
64.根据权利要求63所述的方法，其中W是OC1-6烷基或卤素。
65.根据权利要求63或64所述的方法，其中n是7至21。
66.根据权利要求63所述的方法，其中T是OC1-3烷基或卤素，和/或R是C1-3烷基。
67.根据权利要求63所述的方法，其中所述反应性部分Rx是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
68.根据权利要求63所述的方法，其中所述一修饰试剂具有式、式III或式XXXII的结构，并且其中所述第一修饰试剂的表面修饰配体具有式X或式XI的结构：
其中：
CG是偶联基团；
L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；
Lsm和L的总和是1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且
所述表面接触部分是被配置成在所述微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
69.根据权利68所述的方法，其中所述第一修饰试剂的表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或部分。
70.根据权利要求50所述的方法，其中所述第二修饰试剂具有下式之一的结构：
V′-(CH2)n′-表面修饰配体′
式I′
V′-L′sm-表面修饰配体′
式XXXII′
V′-L′fm-R′x
式XXXIII′
其中：
V′是-P(O)(OH)2或-Si(T′)2W′；
W′是-T′、-SH或-NH2，并且是被配置成与所述至少一个内表面形成共价键的部分；
T′独立地是OH、OC1-6烷基或卤素；
R′是C1-6烷基；
L′fm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
R′x是反应性部分；
n是3至21的整数，并且
L′sm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
71.根据权利要求70所述的方法，其中W′是OC1-6烷基或卤素。
72.根据权利要求70或71所述的方法，其中n′是7至21。
73.根据权利要求70所述的方法，其中T′是OC1-3烷基或卤素，和/或R′是C1-3烷基。
74.根据权利要求70所述的方法，其中所述反应性部分R’x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
75.根据权利要求70所述的方法，其中所述第二修饰剂具有式I’式III’或式XXXII’的结构，并且其中所述第二修饰试剂的表面修饰配体具有式X或式XI的结构：
其中：
CG是偶联基团；
L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；
Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且
所述表面接触部分是被配置成在所述微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
76.根据权利要求75所述的方法，其中所述第一修饰试剂的表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
77.根据权利要求68或75所述的方法，其中所述第一修饰试剂和/或所述第二修饰试剂的表面接触部分支持贴壁细胞的扩增和/或允许输出在其上培养的贴壁细胞。
78.根据权利要求68或75所述的方法，其中所述第一修饰试剂和/或所述第二修饰试剂的表面接触部分抑制游动细胞进入所述微流体装置内的选定区域。
79.根据权利要求63所述的方法，其中所述第一修饰试剂具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中所述第二修饰试剂具有式IV’、式VI’或式XXXIII’的结构。
80.根据权利要求63所述的方法，其中所述第一修饰试剂具有式IV、式VI或式XXXIII的结构，并且其中所述第二修饰试剂可以具有式I’、式III’或式XXXII’的结构。
81.根据权利要求63所述的方法，其进一步包括使所述至少一个共价修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触：
RP-Lfm-RX2
式XXXIV；和
使所述第二功能化试剂与所述至少一个共价修饰的表面的第一或第二共价结合的表面修饰上的反应性部分反应，以形成进一步修饰的表面，
其中：
RP是用于与式XXXIII、式XXXIII’、式IV、式IV’、式VI或式VI’的反应性部分反应的反应对部分；
Rx2是被选择为不与式XXXIII、式XXXIII’、式IV、式IV’、式VI或式VI’的反应性部分反应的反应性部分；并且
Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG。
82.根据权利要求63所述的方法，其还包括使所至少一个共价修饰的表面与表面修饰试剂接触，以及使所述表面修饰试剂与所述至少一个共价修饰的表面上的反应性部分反应。
83.根据权利要求82所述的方法，其中所述表面修饰试剂具有式XII的结构：
RP-L-表面接触部分
式XII：
其中：
RP是反应对部分；
所述表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或任何组合的部分；并且L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且包括0或1个偶联基团CG。
84.根据权利要求50所述的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面在组装所述微流体装置之后进行。
85.根据权利要求50所述的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面在组装所述微流体装置之前进行。
86.根据权利要求50所述的方法，其还包括：
在组装所述微流体装置之前，形成基部或盖之一的第一修饰的表面；
组装所述微流体装置，其中组装包括将基部或盖之一的第一共价修饰的表面与微流体管路材料和未经修饰的盖或基部之一组装起来；以及
在组装的微流体装置的未经修饰的表面上形成第二修饰的表面。
87.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一亲核部分是氢氧化物、氨基或硫醇，和/或其中所述第二亲核部分是氢氧化物、氨基或硫醇。
88.根据权利要求50所述的方法，其中基部和/或盖的内表面是金属、金属氧化物、玻璃、聚合物或其任何组合。
89.根据权利要求50所述的方法，其中所述微流体管路材料是聚合物。
90.根据权利要求89所述的方法，其中所述微流体管路材料是聚二甲氧基硅烷(PDMS)或可光图案化的硅氧烷(PPS)。
91.根据权利要求50所述的方法，其中接触包括使所述至少一个内表面与含有所述第一修饰试剂和/或所述第二修饰试剂的液态溶液接触。
92.根据权利要求50所述的方法，其中接触包括使所述至少一个内表面与含有所述第一修饰试剂和/或所述第二修饰试剂的蒸气相接触。
93.根据权利要求92所述的方法，其中接触包括使所述至少一个内表面与蒸气相中的第一和/或第二修饰试剂在受控量的水蒸气的存在下接触。
94.根据权利要求93所述的方法，其中硫酸镁七水合物提供受控量的水蒸气。
95.根据权利要求92所述的方法，其中接触包括在相对于大气压的减压环境中使所述至少一个内表面与蒸气相中的第一和/或第二修饰试剂接触。
96.根据权利要求50所述的方法，其中对所述至少一个内表面中的每一个进行预处理以引入氧化物部分。
97.根据权利要求63所述的方法，其中n是9、14或16。
98.根据权利要求63所述的方法，其中n是9。
99.根据权利要求70或97所述的方法，其中n′等于9、11、14、16、18或n+2。
100.根据权利要求81或82所述的方法，其中使所述至少一个共价修饰的表面与表面修饰试剂或第二功能化试剂反应通过使所述至少一个共价修饰的与包含所述表面修饰试剂或所述第二功能化试剂的溶液接触来进行。
101.根据权利要求50所述的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面包括形成包含第一共价结合的表面修饰和/或第二共价结合的表面修饰的单层。
102.根据权利要求50所述的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面包括将多于一种蛋白质部分共价结合至所述至少一个共价修饰的表面。
103.根据权利要求50所述的方法，其中所述微流体装置的盖是所述微流体管路材料的集成部分。
104.根据权利要求50所述的方法，其中所述微流体装置的盖或基部包括DEP配置。
105.一种在微流体装置内以区域选择性方式形成不同的共价修饰的表面的方法，其中所述微流体装置包括具有基部、盖和在其中限定微流体管路的微流体管路材料的外壳，其中所述微流体管路包括流动区域和隔离坞，并且其中所述隔离坞包括分离区域和连接区域，所述连接区域包括通向所述流动区域的近端开口并将所述分离区域流体连接到所述流动区域，所述方法包括：
在使得所述第一修饰试剂不进入所述隔离坞的分离区域的条件下使第一修饰试剂流过所述流动区域；
使所述第一修饰试剂与所述流动区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在所述流动区域内形成第一修饰的表面，其中所述第一修饰的表面不延伸到所述隔离坞的分离区域中；
在使得所述第二修饰试剂进入所述隔离坞的分离区域的条件下使第二修饰试剂流过所述流动区域；以及
使所述第二修饰试剂与所述隔离坞的分离区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在所述隔离坞的分离区域内形成第二修饰的表面，
其中所述第一修饰试剂与所述第二修饰试剂不具有相同的结构。
106.根据权利要求105所述的方法，其中使所述第一修饰试剂流过所述流动区域的条件包括向所述流动区域施加负压。
107.根据权利要求106所述的方法，其中使所述第一修饰试剂流动包括使包含所述第一修饰试剂的溶液以约10mm/sec或更高的速率流过所述流动区域。
108.根据权利要求105所述的方法，其中使所述第一修饰试剂流过所述流动区域的条件包括向所述流动区域施加正压。
109.根据权利要求108所述的方法，其中使所述第一修饰试剂流动包括使包含所述第一修饰试剂的溶液以约2mm/sec或更低的速率流过所述流动区域。
110.根据权利要求108或109所述的方法，其中使所述第一修饰试剂流动包括使包含所述第一修饰试剂的溶液流过所述流动区域，其中所述溶液包含表面活性剂。
111.根据权利要求105所述的方法，其中所述第二修饰试剂基本上不与所述流动区域的表面上的部分反应。
112.根据权利要求105所述的方法，其中：
所述第一修饰试剂包含第一连接部分和第一修饰部分，所述第一修饰部分包含第一表面接触部分或第一反应性部分；并且
所述第二修饰试剂包含第二连接部分和第二修饰部分，所述第二修饰部分包含第二表面接触部分第二反应性部分，
其中所述第一连接部分不同于所述第二连接部分，和/或所述第一修饰部分部分不同于所述第修分。
113.根据权利要求105所述的方法，其中所述第一修剂具有下式之一的结构：
V-(CH2)n-表面修饰配体
式I；
V-Lsc-表面修饰配体
式XXXII；
V-Lfm-反应性部分
式XXXIII；
其中：
V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；
W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成与所述流动区域的所述至少一个表面形成共价键的部分；
T独立地是OH、OC1-6烷基或卤素；
R是C1-6烷基；
Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
Rx是反应性部分；
n是3至21的整数；并且
Lsm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
114.根据权利要求113所述的方法，其中W是OC1-6烷基或卤素。
115.根据权利要求113所述的方法，其中n是7至21。
116.根据权利要求113所述的方法，其中T是OC1-3烷基或卤素，和/或R是C1-3烷基。
117.根据权利要求113所述的方法，其中所述反应性部分Rx是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
118.根据权利要求113所述的方法，其中所述一修饰试剂具有I、式III或式XXXII的结构，并且其中所述第一修饰试剂的表面修饰配体具有式X或式XI的结构：
其中：
CG是偶联基团；
L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；
Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且
所述表面接触部分是被配置成在所述微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
119.根据权利要求118所述的方法，其中所述表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚氨酸部分。
120.根据权利要求113所述的方法，其中所述第二修饰试剂具有下式之一的结构：
V′-(CH2)n′-表面修饰配体′
式I′
V′-L′sm-表面修饰配体′
式XXXII′
V′-L′fm-R′x
式XXXIII′
其中：
V’是-P(O)(OH)2或-Si(T’)2W’；
W’是-T’、-SH或-NH2，并且是被配置成与至少一个内表面形成共价键的部分；
T’独立地是OH、OC1-6烷基或卤素；
R’是C1-6烷基；
L’fm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；
R’x是反应性部分；
n是3至21的整数，并且
L’sm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
121.根据权利要求120所述的方法，其中W’是OC1-6烷基或卤素。
122.根据权利要求120所述的方法，其中n’是7至21。
123.根据权利要求120所述的方法，其中T’是OC1-3烷基或卤素，和/或R’是C1-3烷基。
124.根据权利要求140至143中任一项所述的方法，其中所述反应性部分R’x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
125.根据权利要求120所述的方法，其中所述第二修饰剂具有式I’、III’或式XXXII’的结构，并且其中所述第二修饰试剂的表面修饰配体'具有式X或式XI的结构：
其中：
CG是偶联基团；
L是连接基，其包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；
Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且
所述表面接触部分是被配置成在所述微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
126.根据权利要求125所述的方法，其中所述第二修饰试剂的表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
127.根据权利要求125所述的方法，其中所述第二修饰试剂的表面接触部分支持贴壁细胞的扩增和/或允许输出在其上培养的贴壁细胞。
128.根据权利要求118所述的方法，其中所述第一修饰试剂的表面接触部分抑制游动细胞进入微流体装置的流动区域。
129.根据权利要求120所述的方法，其中所述第一修饰试剂具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中所述第二修饰试剂具有式IV’、式VI’或式XXXIII’的结构。
130.根据权利要求120所述的方法，其中所述第一修饰试剂具有式IV、式VI或式XXXIII的结构，并且其中所述第二修饰试剂具有式I’、式III’或式XXXII’的结构。
131.根据权利要求105所述的方法，其中所述隔离坞的分离区域的第二修饰的表面包含第二共价结合的表面修饰，每个第二共价结合的表面修饰具有式XXX’、式V’或式VII’的结构。
132.根据权利要求131所述的方法，其还包括使所述第二修饰的表面与式XII的表面修饰试剂接触：
RP-L-表面接触部分
式XII；和
使所述第二修饰的表面的第二共价结合的表面修饰与所述表面修饰试剂反应，以在所述隔离坞的分离区域内形成进一步修饰的表面，
其中：
RP是反应对部分；
所述表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分；并且
L是连接基，其中L包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG。
133.根据权利要求132所述的方法，其中使所述第二修饰的表面与式XII的表面修饰试剂接触包括：
使包含所述表面修饰剂的溶液流入到所述流动区域中；以及
允许所述表面修饰试剂扩散到所述隔离坞的分离区域中并与所述第二修饰的表面接触。
134.根据权利要求132所述的方法，其中所述流动区域的第一修饰的表面包含第一共价结合的表面修饰，每个第一共价结合的表面修饰具有式XXXI、式VIII或式IX的结构。
135.根据权利要求131所述的方法，其还包括使所述第二修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触：
RP-Lfm-反应性部分2
式XXXIV；和
使所述第二功能化试剂与所述第二修饰的表面的第二共价结合的表面修饰上的反应性部分反应，以在所述隔离坞的分离区域内形成进一步修饰的表面，
其中：
RP是用于与式XXX、式V或式VII的反应性部分反应的反应对部分；
Rx2是被选择为不与所述第二修饰的表面的反应性部分反应的反应性部分；并且Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG。
136.根据权利要求135所述的方法，其中使所述第二修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触包括：
使包含所述第二功能化试剂的溶液流入到所述流动区域中；以及
使所述第二功能化试剂扩散到所述隔离坞的分离区域中并与所述第二修饰的表面接触。
137.根据权利要求135或136所述的方法，其中与所述第二功能化试剂反应的第二共价结合的表面修饰各自包含1或2个CG。
138.根据权利要求105所述的方法，其中所述流动区域的表面上的亲核部分选自氢氧化物、氨基和硫醇；和/或其中所述隔离坞的表面上的亲核部分选自氢氧化物、氨基和硫醇。
139.根据权利要求105所述的方法，其中所述微流体管路包括多个隔离坞，每个隔离坞经处理以在其中形成至少一个第二修饰的或进一步修饰的表面。
140.根据权利要求105所述的方法，其中基部和/或盖的内表面是金属、金属氧化物、玻璃、聚合物或其任何组合。
141.根据权利要求105所述的方法，其中所述微流体管路材料是聚合物。
142.根据权利要求141所述的方法，其中所述微流体管路材料是聚二甲氧基硅烷(PDMS)或可光图案化的硅氧烷(PPS)。
143.根据权利要求105所述的方法，其中所述微流体装置的盖是所述微流体管路材料的集成部分。
144.根据权利要求131或134所述的方法，其中所述第一共价结合的表面修饰在所述流动区域的至少一个表面上形成单层，和/或所述第二共价结合的表面修饰在所述隔离坞的分离区域的至少一个表面上形成单层。
145.根据权利要求105所述的方法，其中形成所述第一修饰的表面和/或形成所述第二修饰的表面包括引入多于一种蛋白质部分。
146.根据权利要求105所述的方法，其中所述微流体装置的盖或基部包括DEP配置。
147.根据权利要求146所述的方法，其中所述DEP配置是光致动的。
共价修饰的表面、试剂盒及制备方法和用途
[0001] 本申请是一项非临时申请，根据35U.S.C.119(e)要求以下专利申请的权益：2016年5月26日提交的美国临时申请号62/342,131；2016年6月3日提交的美国临时申请号62/345,603；2016年6月23日提交的62/353,938；2016年10月21日提交的美国临时申请号62/
411,191；和2016年10月19日提交的美国临时申请号62/410,238，其每一篇的公开内容均通过引用的方式以其整体并入本文。
411,191；和2016年10月19日提交的美国临时申请号62/410,238，其每一篇的公开内容均通过引用的方式以其整体并入本文。
[0002] 发明背景
[0003] 在生物科学和相关领域中，修饰与生物材料(例如生物分子和生物微物体)接触的设备、装置和材料的表面可能是有用的。本发明的一些实施方案包括硅氧烷试剂、其制备以及修饰表面以便为生物材料提供改善或改变的性能的方法。
发明内容
[0004] 在第一方面，提供了一种微流体装置，其中所述微流体装置包括外壳，所述外壳包括基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有第一共价结合的表面修饰，所述第一共价结合的表面修饰包括第一连接基团和第一部分，其中第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有第二共价结合的表面修饰，所述第二共价结合的表面修饰包括第二连接基团和第二部分，其中第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，并且其中第一连接基团和第二连接基团彼此不同，和/或第一部分不同于第二部分。在一些实施方案中，基部、盖和微流体管路材料的共同内表面具有第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰。
[0005] 在另一方面，一种在微流体装置的至少一个内表面上形成共价修饰的表面的方法，所述微流体装置包括外壳，所述外壳具有基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，所述方法包括：使所述至少一个内表面与第一修饰试剂和第二修饰试剂接触；使第一修饰试剂与所述至少一个内表面的第一亲核部分反应；使第二修饰试剂与所述至少一个内表面的第二亲核部分反应；以及形成至少一个共价修饰的表面，其包括第一共价结合的表面修饰，所述第一共价结合的表面修饰包括第一连接基团和第一部分，所述第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；和第二共价结合的表面修饰，所述第二共价结合的表面修饰包括第二连接基团和第二部分，所述第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，其中第一连接基团不同于第二连接基团或者第一部分不同于第二部分。在一些实施方案中，第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以形成在基部、盖和微流体管路材料的共同内表面上。
[0006] 在另一方面，提供了一种用于在微流体装置内以区域选择性方式形成不同的共价修饰的表面的方法。微流体装置可以包括外壳，所述外壳具有基部、盖和在其中限定微流体管路的微流体管路材料，其中微流体管路包括流动区域和隔离坞，并且其中隔离坞包括分离区域和连接区域，该连接区域包括向流动区域开放的近端开口并将分离区域流体连接到流动区域。该方法可包括以下步骤：使第一修饰试剂在一定条件下流过流动区域，使得第一修饰试剂不进入隔离坞的分离区域；使第一修饰试剂与流动区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在流动区域内形成第一修饰表面，其中第一修饰表面不延伸到隔离坞的分离区域中；使第二修饰试剂在一定条件下流过流动区域，使得第二修饰试剂进入隔离坞的分离区域中；以及使第二修饰试剂与隔离坞的分离区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在隔离坞的分离区域内形成第二修饰表面。通常，第一修饰试剂不具有与第二修饰试剂相同的结构。
[0007] 在另一方面，提供了一种试剂盒，其包括如本文所述的微流体装置。试剂盒还可以包括具有式XII的结构的表面修饰试剂：
[0008] RP-L-表面接触部分
[0009] 式XII：
[0010] 其中RP是反应对部分；表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分；L是连接基；其中L可以是键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还可以包括0或1个偶联基团CG。
[0011] 在另一方面，提供了具有式XIII的结构的化合物：
[0012]
[0013] 其中h是1至19的整数，R独立地选自H和C1-C6烷基。在一些实施方案中，h为5至19。
[0014] 在另一方面，提供了合成具有式XIII的结构的化合物的方法：
[0015]
[0016] 包括：使具有下式结构的化合物：
[0017]
[0018] 与具有式HSi(OR)3结构的化合物在催化剂或引发剂的存在下反应，由此产生式XIII的化合物，其中h是1至19的整数，并且R的每个实例独立地是H或C1至C6烷基。
[0019] 在又一方面，提供具有式IV结构的化合物：
[0020]
[0021] 其中n是3至21的整数，并且R独立地是H或C1至C6烷基。在一些实施方案中，n是9、14或16。
[0022] 在另一方面，提供了合成式IV的化合物的方法：
[0023]
[0024] 包括以下步骤：使具有式XIII结构的化合物(其中h是1至19)：
[0025]
[0026] 与叠氮根离子反应，由此产生式IV的化合物，其中n为3至21，并且R为H或C1-C6烷基。
[0028] 图1A示出了根据本公开的一些实施方案用于与微流体装置和相关的控制装置一起使用的系统的实例。
[0029] 图1B和1C示出了根据本公开的一些实施方案的微流体装置。
[0030] 图2A和2B示出了根据本公开的一些实施方案的分离坞。
[0031] 图2C示出了根据本公开的一些实施方案的详细的隔离坞。
[0032] 图2D-F示出了根据本公开的一些其他实施方案的隔离坞。
[0033] 图2G示出了根据本公开的一个实施方案的微流体装置。
[0034] 图2H示出了根据本公开的一个实施方案的微流体装置的经涂覆的表面。
[0035] 图3A示出了根据本公开的一些实施方案用于与微流体装置和相关的控制装置一起使用的系统的具体实例。
[0036] 图3B示出了根据本公开的一些实施方案的成像装置。
[0037] 图4是根据本公开的一些实施方案的经修饰的微流体管路材料的FTIR光谱的图解表示。
[0038] 图5A和5B是根据本公开的一些实施方案的经修饰的表面的重叠FTIR的图解表示。
[0039] 图6A至6B是根据本发明的一个实施方案的细胞培养和细胞释放(cell unpenning)的照片表示。
[0040] 图7A至7B是根据本发明的另一个实施方案的细胞培养和细胞释放的照片表示。
[0041] 发明详述
[0042] 本说明书描述了本公开的示例性实施方案和应用。然而，本公开并不限于这些示例性实施方案和应用，也不限于示例性实施方案和应用在本文中操作或描述的方式。此外，附图可以示出简化或局部视图，并且附图中的要素的尺寸可能被夸大或者不成比例。另外，由于本文使用术语“在......上”、“附接到”、“连接到”、“偶联到”或类似的词，一个要素(例如，材料、层、衬底等)可以“在另一要素上”、“附接到另一要素”、“连接到另一要素”或“偶联到另一要素”，而不论该一个要素是直接在该另一要素上、附接到该另一要素、连接到该另一要素或偶联到该另一要素，还是在该一个要素和该另一元素之间有一个或多个间隔要素。此外，除非上下文另有规定，否则如果提供方向(例如，上方、下方、顶部、底部、侧面、上、下、在……下、在……下、上部、下部、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)的话，它们是相对的并且仅作为示例提供，并且为了便于说明和讨论而不是作为限制。另外，在提及要素列表(例如，要素a、b、c)的情况下，这样的提及旨在包括所列要素本身中的任何一个、少于所有列出的要素的任何组合和/或所有列出的要素的组合。说明书中的章节划分仅为了便于审查，并不限制所讨论要素的任何组合。
[0043] 在微流体特征的尺寸被描述为具有宽度或面积的情况下，通常相对于x轴和/或y轴尺寸来描述该尺寸，这两个尺寸都位于与微流体装置的衬底和/或盖平行的平面内。可以相对于z轴方向描述微流体特征的高度，该z轴方向垂直于平行于微流体装置的衬底和/或盖的平面。在一些情况下，微流体特征(例如通道或通路)的横截面积可以参考x轴/z轴、y轴/z轴或x轴/y轴面积。
[0044] 如本文所用的“基本上”意指足以用于预期目的。因此，术语“基本上”允许由绝对或完美状态、尺寸、测量、结果等的微小的、无关紧要的变化，例如本领域普通技术人员所预期但不明显影响整体性能的变化。当与数值或者可以表示为数值的参数或特性相关地使用时，“基本上”意味着在百分之十之内。
[0045] 术语“那些(ones)”意指多于一个。如本文所用，术语“多个”可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个。
[0046] 如本文所用，“烷基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链基团，其不含不饱和度，具有1至6个碳原子(例如，C1-C6烷基)。在本文中每当它出现时，诸如“1至6”的数值范围是指给定范围内的每个整数；例如，“1至6个碳原子”意指烷基可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等直至并包括6个碳原子组成，尽管本定义也涵盖了其中没有指定数值范围的术语“烷基”的出现。在一些实施方案中，它是C1-C3烷基。典型的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等。烷基通过单键与分子的其余部分连接，例如甲基(Me)、乙基(Et)、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、1,1-二甲基乙基(叔丁基)、己基等。
[0047] 除非在本说明书中另有明确说明，否则烷基可以任选地被一个或多个取代基取代，所述取代基独立地为：芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、—OR’、—SR’、—OC(O)—R’、—N(R’)2、—C(O)R’、—C(O)OR’、—OC(O)N(R’)2、—C(O)N(R’)2、—N(R’)C(O)OR’、—N(R’)C(O)R’、—N(R’)C(O)N(R’)2、N(R’)C(NR’)N(R’)2、—N(R’)S(O)tR’(其中t为1或2)、—S(O)tOR’(其中t为1或2)、—S(O)tN(R’)2(其中t为1或2)或PO3(R’)2，其中每个R’独立地为氢、烷基、氟代烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基或杂芳基。
[0048] 如本文所提及，氟化烷基部分是其中烷基部分的一个或多个氢被氟取代基置换的烷基部分。全氟化烷基部分的与烷基部分连接的所有氢被氟取代基置换。
[0049] 如本文所提及，“卤素”部分是溴、氯或氟部分。
[0050] 如本文所提及，“烯属”化合物是含有“烯烃”部分的有机分子。烯烃部分是指由至少两个碳原子和至少一个碳碳双键组成的基团。分子的非烯烃部分可以是任何类别的有机分子，并且在一些实施方案中，可以包括烷基或氟化(包括但不限于全氟化)烷基部分，其任何一个都可以进一步地被取代。
[0051] 如本文所用，“空气”是指在地球大气中占优势的气体的组成。四种最丰富的气体是氮气(通常以约78体积％的浓度存在，例如，约70-80％)、氧气(通常在海平面上以约20.95体积％存在，例如约10％至约25％)、氩气(通常以约1.0体积％存在，例如约0.1％至约3％)和二氧化碳(通常以约0.04％存在，例如，约0.01％至约0.07％)。空气可以具有其他痕量气体，例如甲烷、一氧化二氮或臭氧，痕量污染物和有机物质，例如花粉、柴油颗粒等。
空气可以包括水蒸气(通常以约0.25％存在，或者可以以约10ppm至约5体积％存在)。空气可以以过滤的、受控的组成提供用于培养实验，并且可以如本文所述进行调节。
空气可以包括水蒸气(通常以约0.25％存在，或者可以以约10ppm至约5体积％存在)。空气可以以过滤的、受控的组成提供用于培养实验，并且可以如本文所述进行调节。
[0052] 如本文所用，术语“多个”可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个。
[0053] 如本文所用，术语“设置”在其含义内包括“位于”。
[0054] 如本文所用，“微流体装置”或“微流体设备”是这样的装置：其包括一个或多个分离的微流体管路，所述微流体管路被配置为容纳流体，每个微流体管路包括流体互连的管路元件，包括但不限于区域、流动路径、通道、室和/或坞；以及至少一个开口，所述开口被配置为允许流体(以及任选地悬浮在流体中的微物体)流入和/或流出微流体装置。通常，微流体装置的微流体管路将包括流动区域(该流动区域可以包括微流体通道)和至少一个室，并且将容纳小于约1mL(例如，小于约750、500、250、200、150、100、75、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3或2μL)的流体体积。在某些实施方案中，微流体管路容纳约1-2、1-3、1-4、1-5、2-5、
2-8、2-10、2-12、2-15、2-20、5-20、5-30、5-40、5-50、10-50、10-75、10-100、20-100、20-150、
20-200、50-200、50-250或50-300μL。微流体管路可以被配置为具有与微流体装置中的第一开口(例如，入口)流体连接的第一端和与微流体装置中的第二开口(例如，出口)流体连接的第二端。
2-8、2-10、2-12、2-15、2-20、5-20、5-30、5-40、5-50、10-50、10-75、10-100、20-100、20-150、
20-200、50-200、50-250或50-300μL。微流体管路可以被配置为具有与微流体装置中的第一开口(例如，入口)流体连接的第一端和与微流体装置中的第二开口(例如，出口)流体连接的第二端。
[0055] 如本文所用的“纳米流体装置”或“纳米流体设备”是一种具有微流体管路的微流体装置类型，所述微流体管路含有至少一个管路元件，所述管路元件被配置为容纳小于约1μL的流体体积，例如，小于约750、500、250、200、150、100、75、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1nL或更少。纳米流体装置可以包括多个管路元件(例如，至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、
15、20、25、50、75、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、
2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000、7000、8000、9000、10,000或更多)。在某些实施方案中，所述至少一个管路元件中的一个或多个(例如，所有)被配置为容纳约100pL至1nL、
100pL至2nL、100pL至5nL、250pL至2nL、250pL至5nL、250pL至10nL、500pL至5nL、500pL至
10nL、500pL至15nL、750pL至10nL、750pL至15nL、750pL至20nL、1至10nL、1至15nL、1至20nL、
1至25nL或1至50nL的流体体积。在其他实施方案中，所述至少一个管路元件中的一个或多个(例如，所有)被配置为容纳约20nL至200nL、100至200nL、100至300nL、100至400nL、100至
500nL、200至300nL、200至400nL、200至500nL、200至600nL、200至700nL、250至400nL、250至
500nL、250至600nL或250至750nL的流体体积。
15、20、25、50、75、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、
2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000、7000、8000、9000、10,000或更多)。在某些实施方案中，所述至少一个管路元件中的一个或多个(例如，所有)被配置为容纳约100pL至1nL、
100pL至2nL、100pL至5nL、250pL至2nL、250pL至5nL、250pL至10nL、500pL至5nL、500pL至
10nL、500pL至15nL、750pL至10nL、750pL至15nL、750pL至20nL、1至10nL、1至15nL、1至20nL、
1至25nL或1至50nL的流体体积。在其他实施方案中，所述至少一个管路元件中的一个或多个(例如，所有)被配置为容纳约20nL至200nL、100至200nL、100至300nL、100至400nL、100至
500nL、200至300nL、200至400nL、200至500nL、200至600nL、200至700nL、250至400nL、250至
500nL、250至600nL或250至750nL的流体体积。
[0056] 微流体装置或纳米流体装置在本文中可以指“微流体芯片”或“芯片”；或者“纳米流体芯片”或“芯片”。
[0057] 如本文所用的“微流体通道”或“流动通道”是指微流体装置的流动区域，其长度显著长于水平和垂直尺寸。例如，流动通道可以是水平或垂直尺寸的长度的至少5倍，例如，长度的至少10倍、长度的至少25倍、长度的至少100倍、长度的至少200倍、长度的至少500倍、长度的至少1,000倍、长度的至少5,000倍，或更长。在一些实施方案中，流动通道的长度为约100,000微米至约500,000微米，包括其间的任何值。在一些实施方案中，水平尺寸为约100微米至约1000微米(例如，约150至约500微米)，并且垂直尺寸为约25微米至约200微米(例如，约40到约150微米)。应当注意，流动通道可以在微流体装置中具有各种不同的空间配置，因此不限于完美线性的元件。例如，流动通道可以是或包括具有以下配置的一个或多个部分：曲线、弯曲、螺旋、倾斜、下降、叉状(例如，多个不同的流动路径)，及其任何组合。另外，流动通道沿其路径可以具有不同的横截面积，加宽和收缩以在其中提供所需的流体流动。流动通道可以包括阀，并且阀可以是微流体领域中已知的任何类型。包括阀的微流体通道的实例公开在美国专利6,408,878和9,227,200中，其每一篇均通过引用整体并入本文。
[0058] 如本文所用，术语“障碍物”通常是指凸起或类似类型的结构，其足够大以便部分地(但不完全地)阻碍目标微物体在微流体装置中的两个不同区域或管路元件之间的运动。两个不同的区域/管路元件可以是例如微流体隔离坞和微流体通道或者是微流体隔离坞的连接区域和分离区域。
[0059] 如本文所用，术语“收缩”通常是指微流体装置中的管路元件(或两个管路元件之间的界面)的宽度变窄。收缩可以位于例如微流体隔离坞和微流体通道之间的界面处或者位于微流体隔离坞的分离区域和连接区域之间的界面处。
[0060] 如本文所用，术语“透明”是指允许可见光通过并且在通过时基本上不改变光的材料。
[0061] 如本文所用的术语“微物体”通常是指可以根据本公开分离和/或处理的任何微观物体。微物体的非限制性实例包括：无生命的微物体，例如微粒；微珠(例如，聚苯乙烯珠、LuminexTM珠等)；磁珠；微米棒；微丝；量子点等；生物微物体，例如细胞；生物细胞器；囊泡或复合物；合成囊泡；脂质体(例如，合成的或衍生自膜制品的)；脂质纳米筏(nanoraft)等；或无生命微物体和生物微物体的组合(例如，附接于细胞的微珠、脂质体涂覆的微珠、脂质体涂覆的磁珠等)。珠子可以包括共价或非共价附接的部分/分子，例如荧光标志物、蛋白质、碳水化合物、抗原、小分子信号传导部分或能够在测定中使用的其他化学/生物物质。脂质纳米筏已经被描述在例如Ritchie et al.(2009)“Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs,”Methods Enzymol.,464:211-231中。
[0062] 如本文所用，术语“细胞”可以与术语“生物细胞”互换使用。生物细胞的非限制性实例包括真核细胞；植物细胞；动物细胞，例如哺乳动物细胞、爬行动物细胞、禽类细胞、鱼类细胞等；原核细胞；细菌细胞；真菌细胞；原生动物细胞等；从组织(例如肌肉、软骨、脂肪、皮肤、肝脏、肺、神经组织等)解离的细胞；免疫细胞，例如T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞等；胚胎(例如，受精卵)；卵母细胞；卵细胞；精子细胞；杂交瘤；培养的细胞；来自细胞系的细胞；癌细胞；感染的细胞；转染和/或转化的细胞；报告细胞等。哺乳动物细胞可以是例如来自人、小鼠、大鼠、马、山羊、绵羊、牛、灵长类动物等。
[0063] 如果集落中能够繁殖的所有活细胞是衍生自单亲细胞的子细胞，则生物细胞的集落是“克隆的”。在某些实施方案中，克隆集落中所有的子细胞均衍生自单亲细胞不超过10次分裂。在其他实施方案中，克隆集落中所有的子细胞均衍生自单亲细胞不超过14次分裂。在其他实施方案中，克隆集落中所有的子细胞均来自单亲细胞不超过17次分裂。在其他实施方案中，克隆集落中所有的子细胞均衍生自单亲细胞不超过20次分裂。术语“克隆细胞”是指同一克隆集落的细胞。
[0064] 如本文所用，生物细胞的“集落”是指2个或更多个细胞(例如约2至约20、约4至约40、约6至约60、约8至约80、约10至约100、约20至约200、约40至约400、约60至约600、约80至约800、约100至约1000或大于1000个细胞)。
[0065] 如本文所用，术语“维持(一个或多个)细胞”是指提供包含流体和气体组分以及任选的表面的环境，其提供保持细胞存活和/或扩增所必需的条件。
[0066] 如本文所用，在提及细胞时术语“扩增”是指细胞数目的增加。
[0067] 如本文所提及，“可透气的”意指材料或结构对于氧气、二氧化碳或氮气中的至少一种是可渗透的。在一些实施方案中，可透气材料或结构对于氧气、二氧化碳和氮气中的多于一种是可渗透的，并且可以进一步地对所有这三种气体都是可渗透的。
[0069] 如本文在提及流体介质时所用，“扩散(diffuse和diffusion)”是指流体介质的组分沿着浓度梯度向下的热力学运动。
[0070] 短语“介质的流动”意味着流体介质主要是由于除扩散之外的任何机制的整体移动。例如，介质的流动可以包括流体介质由于点之间的压力差而从一个点移动到另一个点。这样的流动可以包括液体的连续、脉冲、周期性、随机、间歇或往复流动，或其任何组合。当一种流体介质流入另一种流体介质时，可能导致湍流和介质的混合。
[0071] 短语“基本上没有流动”是指流体介质的流速，其随时间平均时小于材料的组分(例如，受关注的分析物)扩散到流体介质中或在流体介质内扩散的速率。这样的材料的组分的扩散速率可以取决于例如温度、组分的尺寸以及组分和流体介质之间的相互作用的强度。
[0072] 如本文在提及微流体装置内的不同区域时所用，短语“流体连接”意指当不同区域基本上充满流体(例如流体介质)时，每个区域中的流体被连接以形成单个流体。这并不意味着不同区域中的流体(或流体介质)在组成上必然相同。相反，微流体装置的不同流体连接的区域中的流体可以具有不同的组成(例如，不同浓度的溶质，例如蛋白质、碳水化合物、离子或其他分子)，当溶质沿着其各自的浓度梯度向下移动和/或流体流过装置时，这些组成处于流动中。
[0073] 如本文所用，“流动路径”是指一个或多个流体连接的管路元件(例如，通道、区域、室等)，其限定介质流动的轨迹并受介质流动的轨迹影响。因此，流动路径是微流体装置的扫描(swept)区域的示例。其他管路元件(例如，未扫描(unswept)区域)可以与包括流动路径的管路元件流体连接，而不受流动路径中的介质流动的影响。
[0074] 如本文所用，“分离微物体”将微物体限制在微流体装置内的限定区域。
[0075] 微流体(或纳米流体)装置可以包括“扫描”区域和“未扫描”区域。如本文所用，“扫描”区域包括微流体管路的一个或多个流体互连的管路元件，当流体流过微流体管路时，每个管路元件经历介质的流动。扫描区域的管路元件可以包括例如区域、通道以及全部或部分室。如本文所用，“未扫描”区域包括微流体管路的一个或多个流体互连的管路元件，当流体流过微流体管路时，每个管路元件基本上不经历流体的流动。未扫描区域可以与扫描区域流体连接，条件是流体连接被构造成在扫描区域和未扫描区域之间能够实现扩散但基本上没有介质流动。因此，微流体装置可以被构造成基本上将未扫描区域与扫描区域中的介质流动分离，同时在扫描区域和未扫描区域之间基本上仅能够实现扩散性流体连通。例如，微流体装置的流动通道是扫描区域的示例，而微流体装置的分离区域(下文进一步详细描述)是未扫描区域的示例。
[0076] 如本文所用，流体介质流的“非扫描”速率意指足以允许隔离坞的分离区域中的第二流体介质的组分扩散到流动区域中的第一流体介质中和/或第一流体介质的组分扩散到分离区域中的第二流体介质中的流速；并且进一步地，其中第一介质基本上不流入分离区域中。
[0077] 表面修饰。用于操纵和储存生物材料的材料、装置和/或设备的表面可以具有天然性质，该性质未被优化用于与材料短期和/或长期接触，这些材料可以包括但不限于微物体(包括但不限于生物微物体，例如生物细胞)、生物分子、生物分子或生物微物体的碎片，以及它们的任何组合。修饰材料、装置或设备的一个或多个表面以减少与一种或多种生物材料接触的天然表面相关的一种或多种不希望的现象可能是有用的。在其他实施方案中，增强材料、装置和/或设备的表面性质以向表面引入期望的特性，从而拓宽材料、装置和/或设备的处理、操纵或加工能力可能是有用的。为此，需要能够修饰表面以降低不希望的性质或引入期望的性质的分子。
[0078] 本文描述了一种微流体装置，其具有外壳，所述外壳包括基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有第一共价结合的表面修饰，所述第一共价结合的表面修饰包括第一连接基团和第一部分，其中第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有第二共价结合的表面修饰，所述第二共价结合的表面修饰包括第二连接基团和第二部分，其中第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，并且其中第一连接基团和第二连接基团彼此不同，或第一共价结合的部分不同于第二共价结合的部分。第一表面修饰可以是共价修饰的表面，并且第二表面修饰可以是功能化的表面。在其他实施方案中，第一表面修饰可以是第一共价修饰的表面，第二表面修饰可以是具有不同连接基团或不同表面修饰配体的第二共价修饰的表面。
[0079] 修饰试剂：表面修饰化合物。在各种实施方案中，表面修饰化合物可以包括共价修饰其所连接的表面的表面修饰配体，其可以是非聚合部分，例如烷基部分、取代的烷基部分，例如氟代烷基部分(包括但不限于全氟烷基部分)或环氧烷部分、氨基酸部分、醇部分、氨基部分、羧酸部分、膦酸部分、磺酸部分、氨基磺酸部分或糖部分。表面修饰化合物还包括连接部分，其是使表面修饰配体共价连接到表面的基团，如方程式1所示意性示出的。根据表面的组成，连接部分可以是含硅部分，例如-Si(T)2W，其中W是-T、-SH或-NH2；并且T独立地是OH、OC1-6烷基或卤素，或它们的组合；膦酸部分或其活化形式、马来酰亚胺部分、末端烯烃或本领域已知的任何合适的连接部分。表面修饰配体经由连接基团LG连接到共价修饰的表面，所述连接基团LG是连接部分与表面的官能团(包括氢氧化物、氧化物、胺或硫)反应的产物。连接基团LG可以包括甲硅烷氧基、膦酸酯、烷基硫等。在一些实施方案中，连接基团LG可以是甲硅烷氧基或膦酸酯基团。
[0080] 方程式1.
[0081]
[0082] 在一些实施方案中，表面修饰化合物具有式XXXII的结构：
[0083] V-Lsm-表面修饰配体
[0084] 式XXXII；
[0085] 其中连接部分V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成连接到表面的部分；T的每个实例独立地是OH、OC1-6烷基或卤素。Lsm是连接基，其包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包括0、1、2、3或4个偶联基团CG。形成CG的非氢原子的数目不包括在Lsm的大小中，并且不受Lsm的大小的限制。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0086] 在一些实施方案中，式XXXII的表面修饰化合物可以是式I的化合物：
[0087] V-(CH2)n-表面修饰配体
[0088] 式I；
[0089] 其中连接部分V是-P(O)(OH)Q-或-Si(T)2W；W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成连接到表面的部分；Q是-OH，并且是被配置成连接到表面的部分；n是约3-21的整数。在一些实施方案中，n是约7至21的整数。T的每个实例独立地为OH、OC1-6烷基或卤素，其中烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基等。在一些实施方案中，T是OH、OC1-3烷基或Cl。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0090] 在一些实施方案中，式I的化合物是具有式II的结构的化合物：
[0091]
[0092] 其中W、T和n如上文对式I所定义的。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0093] 在其他实施方案中，式I的化合物是式III的化合物：
[0094]
[0095] 其中R是C1-6烷基，并且n是3-21的整数。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0096] 如本文所述，用于共价修饰微流体装置的内表面的表面的表面修饰化合物引入了具有表面接触部分的表面修饰配体，其支持生物细胞的细胞生长、活力或可移植性。包括表面接触部分的表面修饰配体可包括阴离子、阳离子或两性离子部分，或它们的任何组合。不期望受理论的限制，通过在微流体装置的外壳的内表面呈现阳离子部分、阴离子部分和/或两性离子部分，共价修饰的表面的表面修饰配体可以与水分子形成强氢键，使得得到的水合水充当将生物微物体从与非生物分子(例如，衬底的硅和/或氧化硅)的相互作用分开的层(或“屏蔽”)。此外，在共价修饰的表面与涂覆剂联合使用的实施方案中，表面修饰配体的表面接触部分的阴离子、阳离子和/或两性离子可以与存在于外壳中的介质(例如涂覆溶液和/或用于支撑生物细胞的流体介质)中的非共价的涂覆剂(例如溶液形式的蛋白质)的带电荷部分形成离子键。在其他实施方案中，表面修饰配体可以包括至少一个氨基酸，其可以包括多于一种类型的氨基酸。因此，表面修饰配体可以包括肽或蛋白质。在一些实施方案中，表面修饰配体可以包括氨基酸，其可以提供两性离子表面以支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合。
[0097] 在另外其他实施方案中，表面修饰配体可以在其面向外壳的末端处呈现亲水性表面接触部分，包括但不限于至少一个环氧烷部分。一类有用的含亚烷基醚的聚合物是聚乙二醇(PEG Mw<100,000Da)。在一些实施方案中，PEG可以具有约100Da、300Da、500Da、1000Da或5000Da的Mw。在其他实施方案中，亲水性表面修饰配体可以包括一个或多个糖。共价连接的糖可以是单糖、二糖或多糖。与上面讨论的带电荷部分一样，亲水性表面修饰配体可以与水分子形成强氢键，使得所得到的水合水充当将生物微物体从与非生物分子(例如，衬底的硅和/或氧化硅)的相互作用分开的层(或“屏蔽”)。
[0098] 或者，表面修饰配体可以包括一个或多个氨基作为表面接触部分。氨基可以是取代的胺部分、胍部分、含氮杂环部分或杂芳基部分。含氨基的部分可以具有允许微流体装置内的环境的pH改变的结构。在本文所述的微流体装置的一些实施方案中，可以在向流动区域开放的坞(其可以与如本文所述的隔离坞相同或可以不同)和/或流动区域(其可以包括通道)内改变环境。
[0099] 在各种实施方案中，表面修饰化合物可以包括8至26个原子的线性主链，其中所述原子为碳、氧、氮或硫；和连接部分，其选自-P(O)(OH)2和-Si(Y)3，其中Y是Cl、OC1-3烷基或OH，并且线性主链的碳原子的非主链取代基是氢或氟。表面修饰化合物可以通过连接部分连接到表面上的官能团(包括氢氧化物、氧化物、胺或硫)。线性主链的第一端通过与连接部分的磷或硅的键连接到连接部分，并且线性主链的第二端远离表面并且不连接到表面。对于线性主链的每个碳，独立地，非主链取代基全部是氢或全部是氟。在一些实施方案中，线性主链可以全部是碳原子。具有全部碳主链原子的线性主链可以具有全部为氢原子的非主链取代基。
[0100] 在一些实施方案中，表面修饰化合物的线性主链可以是如上文所述的连接基Lsm的一部分，并且可以包括设置在线性主链的第一端(例如，直接连接到连接部分)的两个碳原子，并且两个碳中的每一个的非主链取代基可以是氢。在一些实施方案中，线性主链可以包括硫原子。在一些实施方案中，线性主链可以包括两个硫原子，并且两个硫原子彼此相邻设置。当在线性主链中存在彼此相邻设置的两个硫原子时，则两个硫原子不设置在线性主链的第一末端(例如，两个硫原子都不直接连接到连接部分)或第二末端(例如，位于修饰化合物的末端，远离与表面的连接)。在一些实施方案中，线性主链的二硫化物部分可以是可裂解的基序，并且可以允许除去部分或全部的表面修饰配体。如本文所述的表面修饰化合物的连接基Lsm中可以包括其他可裂解的基序。
[0101] 在一些实施方案中，表面修饰化合物可以含有0、1、2、3或4个如本文所述的偶联基团CG。表面修饰化合物可以已经由彼此偶联的两个或更多个部分形成，以提供连接基团和表面修饰配体，其中CG可以是连接基Lsm的一部分，或者可以是表面修饰配体(其也包含表面接触部分)的一部分。
[0102] 在一些实施方案中，表面修饰化合物可以包括形成直链(例如，至少10个碳或至少14、16、18、20、22个或更多个碳的直链)的碳原子，并且可以是无支链的烷基部分。在一些实施方案中，烷基可以包括取代的烷基(例如，烷基中的一些碳可以被氟化或全氟化)。在一些实施方案中，烷基可以包括连接到第二段的第一段，第一段可以包括全氟烷基，第二段可以包括未取代的烷基，其中第一段和第二段可以直接或间接连接(例如，借助于醚键)。烷基的第一段可以位于连接基团的远侧，并且烷基的第二段可以位于连接部分的近侧。
[0103] 在表面修饰化合物的其他实施方案中，线性主链可以包括一个或多个氧原子。该一个或多个氧原子中的每一个可以不直接连接到另一个氧、硫或氮，并且可以不设置在线性主链的第一端。在一些实施方案中，当线性主链包括一个或多个氧原子时，该一个或多个氧原子中的每一个可以不设置在线性主链的第二端。在一些实施方案中，该一个或多个氧原子中的每一个可以被设置在线性主链内，使得与线性主链的第一端近侧的每个氧原子相邻的至少两个主链原子是包含氢非主链取代基的碳原子，并且与线性主链的第一端远侧的每个氧原子相邻的至少两个主链原子是包含氢取代基的碳。
[0104] 可以在与式XXXII的化合物反应时将共价键合的修饰引入到表面，以提供具有式XXXI的结构的表面：
[0105]
[0106] 其中LG是-W-Si(OZ)2O-或-OP(O)2O-；W是O、S或N，Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；Lsm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2、3或4个偶联基团CG；并且 是表面。在一些实施方案中，n是7至21的整数。
[0107] 在一些实施方案中，共价键合的修饰可以具有式VIII的结构：
[0108]
[0109] 其中W是O、S或N；Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；n是3-21的整数；并且是表面。在一些实施方案中，W是O。在各种实施方案中，n是7至21的整数。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0110] 在其他实施方案中，共价键合的修饰具有式IX的结构：
[0111]
[0112] 其中n和 各自如上文所定义的。Z是到相邻的磷原子的键或是到表面的键。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0113] 在一些实施方案中，表面修饰配体可以具有式X的结构：
[0114]
[0115] 其中L是连接基；并且表面接触部分是如本文所述的为生物微物体提供改善的接触特性的部分。
[0116] 在其他实施方案中，经修饰的表面的表面修饰配体可以具有式X的结构：
[0117]
[0118] 其中L是连接基；并且表面接触部分是为生物微物体提供改善的接触特性的部分。
[0119] 连接基L可以是键或者可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，受到本领域已知的化学键合的限制。在一些实施方案中，连接基L可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，受到本领域已知的化学键合的限制。连接基L或表面接触部分可以包括0、1或3个偶联基团CG。
[0120] 偶联基团CG。CG是偶联基团，并且可以是任何部分，例如但不限于亚三唑基(triazolylenyl)、甲酰胺、酰亚胺、醚、酯、酮、磺酰胺、磺酸酯、环辛基稠合的二嗪、烯烃或芳香部分，其可以通过将表面接触部分连接到式XXXII的表面修饰试剂的其余部分或式I、式II或式III的表面修饰化合物(例如，作为表面修饰配体的合成的一部分形成)而得到。
[0121] 在一些其他实施方案中，CG是由式XXXIII、式IV或式VI的功能化试剂的反应性部分与如本文所述的表面修饰试剂的相应的反应对部分反应而得到的部分。例如，具有叠氮化物反应性部分的功能化试剂可以在形成式XXXI、式VIII或式IX的共价修饰的表面时形成亚三唑基CG部分。
[0122] 偶联基团CG可以是亚三唑基部分，其可以进一步地被取代，并且可以具有一个或多个另外的与亚三唑基部分稠合的环体系。另外的稠合环体系本身可以进一步地被另外的稠合环取代，并且可以提供与连接基L-表面接触部分的连接点。在一些实施方案中，亚三唑基部分与环辛炔基环体系稠合，该环辛炔基环体系可以进一步地被另外的稠合环(包括但不限于二苯并环辛炔基)或其他取代基(例如氟(二氟化环辛炔(DIFO))取代。
[0123] 在一些实施方案中，CG可以是非共价结合对。例如，生物素与链霉亲和素的非共价结合提供了非常稳定的结合对，并且可以是CG。进一步地，由于链霉亲和素具有四个结合位点，因此表面修饰配体的两个部分、表面修饰试剂或功能化的表面可以通过生物素/链霉亲和素/生物素的顺序连接。例如，功能化的表面具有生物素反应性部分，然后引入链霉亲和素以结合生物素反应性部分，最后引入第二生物素化部分(例如生物素-纤连蛋白)并与链霉亲和素上的另一个结合位点结合。该产物是具有纤连蛋白的表面接触部分的共价结合的表面修饰，并且生物素/链霉亲和素/生物素的顺序被认为是单个偶联基团CG。链霉亲和素起到将两个相似功能化的部分连接在一起的作用。
[0124] 表面接触部分。表面修饰配体的表面接触部分可以是如本文中以及本公开的其他部分中所述的任何表面接触部分，并且可以包括非聚合部分或聚合部分。表面接触部分可以包括烷基或氟代烷基(其包括全氟烷基)部分；单糖或多糖(其可以包括但不限于葡聚糖)；醇(包括但不限于炔丙醇)；多元醇，包括但不限于聚乙烯醇；亚烷基醚，包括但不限于聚乙二醇；聚电解质(包括但不限于聚丙烯酸或聚乙烯膦酸)；氨基(包括其衍生物，例如但不限于烷基化胺、羟烷基化氨基、胍基和含有未芳香化的氮环原子的杂环基，例如但不限于吗啉基或哌嗪基)；羧酸，包括但不限于丙炔酸(其可以提供羧酸根阴离子表面)；膦酸，包括但不限于乙炔基膦酸(其可以提供膦酸根阴离子表面)；磺酸根阴离子；羧基甜菜碱；磺基甜菜碱；氨基磺酸；或氨基酸。烷基或全氟烷基部分可以具有大于10个碳的主链长度。在其他实施方案中，表面接触部分可以包括糖部分，并且可以是葡聚糖。在其他实施方案中，表面接触部分可以包括亚烷基醚部分。亚烷基醚部分可以是聚乙二醇。
[0125] 在各种实施方案中，表面修饰配体的表面接触部分可以包括非聚合部分，例如烷基部分、取代的烷基部分例如氟烷基部分(包括但不限于全氟烷基部分)、氨基酸部分、醇部分、氨基部分、羧酸部分、膦酸部分、磺酸部分、氨基磺酸部分或糖部分。或者，表面接触部分可以包括聚合部分，其可以是上述任何部分。
[0126] 在一些实施方案中，表面接触部分可以包含形成直链(例如，至少10个碳或至少14、16、18、20、22个或更多个碳的直链)的碳原子，并且可以是无支链的烷基部分。在一些实施方案中，烷基可以包括取代的烷基(例如，烷基中的一些碳可以被氟化或全氟化)。在一些实施方案中，烷基可以包括连接到第二段的第一段，第一段可以包括全氟烷基，第二段可以包括未取代的烷基，其中第一段和第二段可以直接或间接连接(例如，借助于醚键)。烷基的第一段可以位于连接基团的远侧，并且烷基的第二段可以位于连接基团的近侧。
[0127] 可裂解部分。表面修饰配体还可以包括可裂解部分，其可以位于表面修饰化合物的连接基Lsm内、表面修饰配体的连接基L内或者可以为表面修饰化合物或表面修饰试剂的表面接触部分的一部分。在一些实施方案中，可裂解部分可以包括在式XXX、式V或式VII的功能化的表面的连接基Lm内。可裂解部分可以被配置成允许破坏共价修饰的表面。在一些实施方案中，破坏可以用于在培养一段时间后促进一种或多种生物细胞的可移植性。可裂解部分可以是光可裂解部分，例如硝基取代的苄基酯(例如，BroadPharm目录号BP-22675)；UV可裂解部分，例如取代的1,2-二苯基乙基酮酯部分(例如，苯偶酰衍生物，例如
BroadPharm目录号#BP22689)；或者可以是能在特定化学条件下裂解的部分。例如，二硫键可以在可能不干扰共价修饰的表面上的生物细胞的生长或活力的条件(例如还原条件，例如二硫苏糖醇)下裂解。可以并入到表面修饰配体或功能化表面内的其他可用的可裂解部分可以包括邻二醇部分，其可被高碘酸钠裂解。高碘酸钠裂解是另一种非细胞毒性裂解试剂。可被连二亚硫酸盐裂解的重氮部分也可以是可用的可裂解部分。此外，5,5,二甲基-外-环己烯-基-1,3,二酮部分可以是用于式XXX、式V或式VII的表面修饰配体或功能化表面的可用的可裂解部分，并且可以被肼溶液裂解。
BroadPharm目录号#BP22689)；或者可以是能在特定化学条件下裂解的部分。例如，二硫键可以在可能不干扰共价修饰的表面上的生物细胞的生长或活力的条件(例如还原条件，例如二硫苏糖醇)下裂解。可以并入到表面修饰配体或功能化表面内的其他可用的可裂解部分可以包括邻二醇部分，其可被高碘酸钠裂解。高碘酸钠裂解是另一种非细胞毒性裂解试剂。可被连二亚硫酸盐裂解的重氮部分也可以是可用的可裂解部分。此外，5,5,二甲基-外-环己烯-基-1,3,二酮部分可以是用于式XXX、式V或式VII的表面修饰配体或功能化表面的可用的可裂解部分，并且可以被肼溶液裂解。
[0128] 修饰试剂：表面功能化试剂。表面可以通过功能化试剂共价修饰，以将功能化的表面修饰引入到微流体装置的一个或多个表面。
[0129] 功能化试剂是式XXXIII的化合物：
[0130] V-Lfm-RX
[0131] 式XXXIII；
[0132] 其中V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成连接到表面的部分；T独立地为OH、OC1-6烷基或卤素；Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1或2个偶联基团CG；并且Rx是反应性部分。
[0133] 反应性部分。反应性部分可以是任何以下部分：炔部分、叠氮化物部分、胺部分、羧酸部分、生物素部分、链霉亲和素部分、烯烃部分、反式环辛烯部分、s-四嗪部分、硫醇部分、马来酰亚胺部分、卤化物部分、氰基部分、异氰酸酯部分、环氧化物部分、羟胺部分、掩蔽的羟基例如乙酸酯等、或磺酰氟部分。该反应性部分的列举不是限制性的，且可以选择任何合适的反应性部分与适当的反应对部分一起使用。虽然大多数反应性部分与相应的反应对部分反应形成共价偶联的CG，但生物素和链霉亲和素之间的高结合亲和力允许其用作反应性部分/反应对部分。
[0134] 通过功能化试剂XXXIII的反应形成的功能化的表面具有式XXX的结构：
[0135]
[0136] 其中LG是-W-Si(OZ)2O-或-OP(O)2O-；W是O、S或N，Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键，并且Lfm和Rx如对式XXXIII所定义的。
[0137] 在一些实施方案中，式XXXIII的功能化试剂可以是式IV的化合物：
[0138]
[0139] 其中R是OC1-6烷基，并且n是3-21的整数。叠氮化物是反应性部分Rx。在式IV的化合物的一些实施方案中，n可以是7至21的整数。对于式IV的化合物，R的每个实例可以独立地选自H或C1-C6烷基，其中烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基等。在一些实施方案中，R可以是C1-C3烷基。在一些实施方案中，R可以是甲基或乙基。在各种实施方案中，R的三个实例中的每一个是甲基或者R的三个实例中的每一个是乙基。在其他实施方案中，n可以是9、14或16。在又一些其他实施方案中，n可以是9。
[0140] 通过表面与式IV的表面功能化试剂反应形成的功能化的表面可以具有式V的结构：
[0141]
[0142] 其中W是O、S或N，Z是与也结合到表面的另一表面功能化配体(—WSi(OZ)2(CH2)n—N3)的相邻硅原子的键或者是到表面的键，n是3-21的整数，并且 是表面。在一些实施方案中，n可以是约7至21的整数。在一些实施方案中，W可以是O。在各种实施方案中，R的每个实例可以独立地选自H或C1-C6烷基，其中烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基等。在一些实施方案中，R可以是C1-C3烷基。在一些实施方案中，R可以是甲基或乙基。在各种实施方案中，R的三个实例中的每一个都是甲基或者R的三个实例中的每一个都是乙基。在其他实施方案中，n可以是7至21的整数。在一些实施方案中，n可以是9至21、10至21、11至
21、12至21、13至21、14至21、15至21、16至21、17至21或18至21的整数。在又一些其他实施方案中，n可以是10至18、12至18、13至18或14至18的整数。在其他实施方案中，n可以是9、14或
16。在又一些其他实施方案中，n可以是9。
21、12至21、13至21、14至21、15至21、16至21、17至21或18至21的整数。在又一些其他实施方案中，n可以是10至18、12至18、13至18或14至18的整数。在其他实施方案中，n可以是9、14或
16。在又一些其他实施方案中，n可以是9。
[0143] 在其他实施方案中，式XXXIII的表面功能化试剂可以是式VI的化合物：
[0144]
[0145] 其中n是3至21的整数，并且R的每个实例独立地是H或C1-C6烷基。炔烃是式VI的反应性部分Rx。在一些实施方案中，n可以是约7至21的整数。在各种实施方案中，R的每个实例可以独立地选自H或C1-C6烷基，其中烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基等。在一些实施方案中，R可以是C1-C3烷基。在一些实施方案中，R可以是甲基或乙基。在各种实施方案中，R的三个实例中的每一个都是甲基或者R的三个实例中的每一个都是乙基。在一些实施方案中，n可以是9至21、10至21、11至21、12至21、13至21、14至21、15至21、16至21、17至21或18至21的整数。在又一些其他实施方案中，n可以是10至18、12至18、13至18或14至
18的整数。在其他实施方案中，n可以是9、14或16。在又一些其他实施方案中，n可以是9。
18的整数。在其他实施方案中，n可以是9、14或16。在又一些其他实施方案中，n可以是9。
[0146] 式VI化合物可以经由硅氧烷部分与表面的亲核基团反应而共价偶联到表面，提供具有式VII的结构的功能化的表面：
[0147]
[0148] 其中W、Z和n如上文对式V所定义的，并且 是表面。
[0149] 由功能化的表面形成的共价修饰的表面。一旦表面功能化试剂已经偶联到表面上，得到的式XXX、式V或式VII的功能化的表面的反应性部分可以又与具有反应对部分的表面修饰试剂反应，该反应对部分被选择为功能化的表面的反应性部分的合适的反应伴侣。表面修饰试剂具有式XII的结构：
[0150] RP-L-表面接触部分
[0151] 式XII；
[0152] 其中RP是反应对部分；L是连接基，并且表面接触部分是为生物微物体提供改善的接触特性的部分。连接基L可以是键或者可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，其受到本领域已知的化学键合的限制。在一些实施方案中，连接基L可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，其受到本领域已知的化学键合的限制。连接基L或表面接触部分可以包括0、1、2或3个偶联基团CG。表面接触部分是本文所述的任何表面接触部分。
[0153] 反应对部分。反应对部分RP是可以与功能化的表面的反应性部分反应的部分。例如，反应性部分Rx可以是炔烃，且相应的反应对部分RP可以是叠氮化物。或者，Rx可以是叠氮化物，且RP可以是炔烃。反应性部分Rx:反应对部分RP的其他对可以包括但不限于氰基和叠氮化物；羧酸和胺；烯烃和亲核试剂；胺和磺酰氟；反式环辛烯和s-四嗪，硫醇和马来酰亚胺；卤化物和亲核试剂；异氰酸酯和胺；环氧化物和亲核试剂；羟胺和醛或酯；以及掩蔽的羟基例如乙酸酯和亲核试剂。Rx:RP对的特殊情况是生物素和链霉亲和素，因为它不是共价配对，但却是可以用作Rx:RP对的非常稳定的非共价结合对。
[0154] 当功能化的表面具有作为Rx的叠氮化物或炔基部分时，表面修饰试剂具有反应对部分RP，其分别是炔烃或叠氮化物，其可经由本领域中已知的环化反应(“Click反应”)形成亚三唑基部分。在一些实施方案中，反应性部分Rx或反应对RP部分是无环炔烃。在其他实施方案中，反应性部分Rx或反应对RP部分是环化的炔烃，其可以是环辛炔的一部分。在一些实施方案中，环辛炔可以是有张力的。环辛炔可以具有与环辛炔稠合的其他环状环，例如苯并基团，并且可以是二苯并环辛炔。在其他实施方案中，环辛炔可以具有氟取代基。当表面修饰试剂的炔烃是环辛炔时，试剂的表面接触部分经由连接基L连接到环辛炔，连接基L可以连接到环辛炔上的任何合适位置。当功能化的表面的炔烃是环辛炔时，将环辛炔连接到表面上的连接基团在环辛炔上的任何合适位置连接到环辛炔。
[0155] 由式XXX的功能化的表面：
[0156]
[0157] 与式XII的表面修饰试剂反应得到的共价修饰的表面可以具有式XXXI的结构：
[0158]
[0159] 其中LG、Lsm、表面修饰配体和 均如上文所定义的，并且Lsm或表面修饰配体包括至少一个CG，并且可以进一步地具有2、3或4个CG。
[0160] 在一些实施方案中，由式XXXI、式V或式VII的功能化的表面形成的共价修饰的表面可以具有式VIII的结构：
[0161]
[0162] 其中W、Z、n和 各自均如上文所定义的。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0163] 在一些实施方案中，由式XXXI的功能化的表面形成的共价修饰的表面可以具有式IX的结构：
[0164]
[0165] 其中Z、n和 各自均如上文所定义的。表面修饰配体可以包括0、1、2或3个CG。
[0166] 功能化的表面的额外功能化。在另一些其他实施方案中，式XXX的功能化的表面可以具有通过与式XXXIV的第二功能化试剂反应而添加的另一功能化部分：
[0167] RP-Lfm-Rx2
[0168] 式XXXIV，
[0169] 其中RP是用于与式XXX的反应性部分反应的反应对部分；Rx2是被选择为不与式XXX的功能化表面的反应性部分反应的反应性部分；并且Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1或2个偶联基团CG。选择Rx2以具有正交反应对部分，使得它不干扰RP与功能化的表面的Rx部分的偶联。在一些非限制性实例中，当功能化的表面的Rx是叠氮化物时，Rx2可以被选择为胺、环氧化物或磺酰氟。这种能力提供了对功能化的表面的进一步精细化的控制。
[0170] 产物是式XXXV的功能化的表面，其中第二功能化的表面包含1、2或3个CG：
[0171]
[0172] 其中Rx2如对式XXXIV所定义的，并且Lfm和LG如对式XXX所定义的。当式V或式VII的功能化的表面与式XXXIV的第二功能化试剂反应时，产物是式XXXV的功能化的表面，其中LG是-W-Si(OZ)2O-，并且W是O、S或N。在一些实施方案中，W是O。
[0173] 式XXXV的功能化的表面可以通过进一步与式XII的表面修饰试剂反应而转化为式XXXI的共价修饰的表面：
[0174]
[0175]
[0176] 其中LG、Lsm和表面修饰配体如上文所定义的。在该实施方案中，表面修饰(例如，共价修饰的表面)在Lsm内包括至少2个CG。
[0177] 图2H描绘了微流体装置290的横截面视图，该微流体装置290具有示例性共价修饰的表面298。如所示，共价修饰的表面298(示意性地示出)可以包括与微流体装置290的衬底286的内表面294和盖288的内表面292两者共价结合的紧密堆积的分子的单层。共价修饰的表面298可以被设置在微流体装置290的外壳284近侧且向内朝向的基本上所有内表面294、
292上，在一些实施方案中并且如上文所讨论的，包括用于在微流体装置290内限定管路元件和/或结构的微流体管路材料(未示出)的表面。在可选的实施方案中，共价修饰的表面
298可以仅被设置在微流体装置290的一个或一些内表面上。
292上，在一些实施方案中并且如上文所讨论的，包括用于在微流体装置290内限定管路元件和/或结构的微流体管路材料(未示出)的表面。在可选的实施方案中，共价修饰的表面
298可以仅被设置在微流体装置290的一个或一些内表面上。
[0178] 在图2H中示意性示出的实施方案中，共价修饰的表面298包括取代的硅氧烷分子的单层，每个分子经由甲硅烷氧基连接基296共价键合到微流体装置290的内表面292、294。为简单起见，示出了另外的氧化硅键与相邻的硅原子连接，但是本发明不限于此。在一些实施方案中，表面修饰配体298可以在其面向外壳的末端(即表面修饰配体298的单层的未与内表面292、294结合并且位于外壳284近侧的部分)包括如本文所述的任何种类的非聚合分子(例如氟化烷基、含聚乙二醇的基团、含有羧酸取代基的烷基)。虽然图2H被讨论为具有非聚合的表面修饰配体，但聚合部分也可以是合适的表面接触部分和/或表面修饰配体，并且可以被并入到共价修饰的表面中，如本文所述。
[0179] 在其他实施方案中，用于共价修饰微流体装置290的内表面292、294的表面修饰配体298可以包括阴离子、阳离子或两性离子部分，或其任何组合。不期望受到理论的限制，通过在微流体管路120的外壳284的内表面处呈现阳离子部分、阴离子部分和/或两性离子部分，共价修饰的表面298的表面修饰配体可以与水分子形成强氢键，使得得到的水合水充当将生物微物体从与非生物分子(例如，衬底的硅和/或氧化硅)的相互作用分开的层(或“屏蔽”)。
[0180] 待修饰的表面。能够被任何式XXXII、I、II、III、XXXIII、IV、VI、XII或XXXIV的化合物修饰的表面可以是金属、金属氧化物、玻璃或聚合物。可以具有共价修饰的表面或引入其中的功能化的表面的一些材料可以包括但不限于硅及其氧化物、聚硅氧烷、铝或其氧化物(Al2O3)、氧化铟钽(ITO)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)，氧化铪(IV)(HfO2)、氧化钽(V)(Ta2O5)或其任意组合。聚合物可以包括任何合适的聚合物。合适的聚合物可以包括但不限于(例如橡胶、塑料、弹性体、聚硅氧烷、有机硅氧烷，例如聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)等)，其可以是可透气的。其他实例可包括模制玻璃、可图案化材料，例如硅氧烷聚合物(例如可光图案化聚硅氧烷或“PPS”)、光致抗蚀剂(例如，基于环氧树脂的光致抗蚀剂，例如SU8)等。在其他实施方案中，诸如天然纤维或木材的材料的表面可以通过任何式XXXII、I、II、III、XXXIII、IV、VI、XII或XXXIV的化合物进行修饰，以引入式XXXI、式VIII或式IX的共价修饰的表面或式XXX、式V、式VII或式XXXV的功能化的表面。
[0181] 待修饰的表面可以包括亲核部分，包括但不限于氢氧化物、氨基和硫醇。表面上的亲核部分(例如，氢氧化物(在一些实施方案中被称为氧化物))可以与任何式XXXII、I、II、III、XXXIII、IV或VI的化合物反应以经由甲硅烷氧基连接基团或膦酸酯连接基团将化合物共价连接到表面，以提供功能化的表面。待修饰的表面可以包括天然亲核部分，或者可以用试剂(例如，食人鱼溶液)处理或通过等离子体处理以引入亲核部分(例如，氢氧化物(或者被称为氧化物))。
[0182] 共价修饰的表面的物理和性能性质。在一些实施方案中，式XXXI、式VIII或式IX的共价修饰的表面可以具有小于10nm(例如，小于约7nm，小于约5nm，或约1.5至3.0nm)的厚度。这可以在经修饰的表面上提供有利的薄层，特别是与其他疏水性材料如 (一种全氟四氢呋喃基聚合物，其被旋涂，产生约30至50nm的典型厚度)形成对比。表1中示出的数据是针对硅/氧化硅天然表面转化为功能化的表面(例如，式XV(式V类别的特定成员)或用表面接触部分修饰的表面(例如，式XVI和式XVII，式VIII的经修饰的表面的具体实施方案)。使用静态躺滴法获得接触角测量值。(Drelich,J.Colloid Interface Sci.179,37-
50,1996。)通过椭圆光度法测量厚度。
50,1996。)通过椭圆光度法测量厚度。
[0183] 表1.所选表面的物理数据。
[0184]
[0185]
[0186] 如所预期的，修饰硅/氧化硅表面以具有式XV的功能化的表面，导致具有增加的水接触角(为约80度)的经修饰的表面。这与等离子体清洁的硅表面上的水接触角小于10度形成对比。进一步精细化功能化的表面以提供式XVI(包括PEG部分)的经修饰的表面，产生更加亲水得多的表面，具有减小的接触角，为35度。具有式XVII(包括葡聚糖)的结构的经修饰的表面具有40度的接触角。
[0188] 在一些实施方案中，式XXXI、式VIII或式IX的经修饰的表面可以形成单层。单层修饰的表面的均匀度和平面度可以提供有利的性能，特别是如果单层修饰的表面具有其他功能属性。例如，式XXXI、式VIII或式IX的经修饰的表面还可以包括电极活化衬底，并且任选地还可以包括介电层，如可以在具有介电电泳配置或电润湿配置的材料、装置和/或设备中找到的。与含有例如烯属或芳香族部分的单层相比，经修饰的表面的全氟烷基部分缺乏不饱和度可以使“电荷俘获”最小化。此外，在式XXXI、式VIII或式IX的表面中形成的单层的紧密堆积性质可以使阳离子通过单层驱动到下面的金属、金属氧化物、玻璃或聚合物衬底的可能性最小化。不受理论的限制，通过向衬底组合物中添加阳离子来破坏衬底表面可能破坏衬底的电性质，从而降低其在电动力学上发挥功能的能力。
[0189] 进一步地，经由共价键引入经修饰的表面的能力可以增加经修饰的表面的介电强度并保护下面的材料在施加电场时不被击穿。当具有式XXXI、式VIII或式IX的共价修饰的结构的材料、装置和/或设备是光致动时，该材料、装置和/或设备的介电电泳或电润湿表面的均匀度和薄度可以进一步地为这种修饰的介电电泳和/或电润湿表面提供有利的益处。
[0190] 在一些实施方案中，经修饰的表面不需要完美形成的单层来适当地发挥功能进行操作。可以使用椭偏仪来测量任何式XXXI、式VIII、式IX、式XXX、式V、式VII或式XXXV的表面中的层的物理厚度和均匀度。
[0191] 多个共价键合的表面修饰和多层表面。微流体装置可以在微流体装置内具有多于一个具有共价修饰的表面修饰的区域，其中每个区域仅具有一种共价连接的部分。或者，微流体装置可以在单个所选表面(例如，微流体装置的共同内表面)上或在微流体装置的所有内表面上包括多于一种不同种类的共价连接的部分。
[0192] 例如，表面的第一共价键合的表面修饰可以具有指定数目的非氢原子作为连接基和/或表面修饰配体的一部分。该表面的第二共价键合的表面修饰可以包括表面接触部分，该表面接触部分具有共价连接到具有更多数目的非氢原子的连接基的一个或多个带电荷部分，这可以提供使带电荷部分进一步远离如此修饰的表面的能力，潜在地与微流体环境内的生物微物体更紧密地接触。
[0193] 在另一个实例中，经修饰的表面可以具有第一共价键合的表面修饰，其具有第一类型的空间要求较小的表面接触部分以及在将第一共价键合的表面修饰连接于表面的连接基中较少的非氢原子。该经修饰的表面可以具有第二共价键合的表面修饰，其具有有空间要求的表面接触部分和具有更多数目的非氢原子的连接基。这种共价键合的表面修饰的混合物能有助于呈现有空间要求的表面接触部分，同时防止不希望的与构成表面本身的硅/氧化硅、氧化铪或氧化铝的相互作用。在另一个实例中，共价连接的部分可以提供两性离子表面，其在表面上以随机方式呈现带相反电荷的表面接触部分。
[0194] 在其他实施方案中，通过引入第一共价键合的表面修饰和第二共价键合的表面修饰的组合，共价修饰的表面可以具有增加的亲水性和/或两亲性特性。引入第一和第二共价键合的表面修饰的组合可以为表面(包括微流体装置的共同内表面)提供经调整的或可定制的亲水性、两亲性或疏水性特性。共价修饰的表面的增加的亲水性和/或两亲性特性可以提供亲水性官能团和/或疏水性部分，生物微物体可以与其结合而不会不可逆地粘附。与微流体装置的天然的、未经修饰的表面相比，这些结合可以在细胞培养期间提供有益的环境。
[0195] 这些特性中的每一个可以增加经修饰的表面的耐久性、功能性和/或生物相容性。这些特性中的每一个可以进一步有益于在具有式XXXI、式VIII或式IX结构的共价修饰的表面上形成的集落的活力(包括生长速率和/或细胞倍增速率)、性质。活力的改善可以包括提供表面接触部分，为贴壁细胞提供合适的锚定位点，其提供足够的机械抗性以促进生长。式XXXI、式VIII或式IX的共价修饰的表面可以改善经修饰的表面上和具有共价修饰的表面的装置和/或设备内的微物体或生物分子的可移植性(包括输出时的活力)。在一些其他实施方案中，具有式XXXI、式VIII或式IX结构的共价修饰的表面可以提供表面接触部分，其阻止游动细胞迁移出微流体装置的特定区域(例如，隔离坞)，从而使细胞离开所选区域的运动最小化。在这种情况下，可以抑制细胞的可移植性，防止细胞从一个隔离坞自推进运动到另一个隔离坞，并使隔离坞到隔离坞的污染最小化。然而，这种抑制作用的调整可以通过以下方式获得：选择不同的共价结合的表面修饰的比例，以仍能够使用诸如重力或介电电泳(可以是光致动的)的力在期望的时间点从隔离坞输出。
[0196] 共价键合的表面修饰的组合可以是如本文所述的共价修饰的表面和/或功能化的表面或二次功能化的表面的任何组合。可以选择连接基团、连接基、反应性部分和/或表面接触部分的任何组合用于具有第一和第二共价结合的表面修饰的微流体装置，其中第一和第二共价键合的表面修饰彼此不同。第一和第二共价键合的表面修饰可以是式XXX、式V、式VII、式XXXI、式VIII和/或式IX中的任何一种。
[0197] 在一些实施方案中，微流体装置可以具有作为功能化的表面的第一和第二共价键合的表面修饰中的一个或两个，以供使用者进一步修饰。具有一个或两个在反应性部分、连接基和/或连接基团方面不同的功能化的表面的微流体装置可以与表面修饰试剂(例如，式XII的试剂)反应以提供共价修饰的表面或者可以通过与第二功能化试剂(例如，式XXXIV的试剂)反应而进一步功能化以提供二次功能化的表面。可以选择本领域已知的正交化学(例如反应部分和反应对部分以及反应条件)以允许一个功能化的表面在第二功能化的表面存在下或在共价修饰的表面存在下发生选择性反应。在一个非限制性实例中，当炔作为第一共价键合的表面修饰的第一反应性部分(Rx或Rx2)存在时，其被设计为与作为反应对部分的叠氮化物反应。第二共价结合的表面修饰可以具有被选择为胺或羧酸的第二反应性部分，其不参与“Click”型反应。
[0198] 在一些实施方案中，共价修饰的表面可以包括以下的组合：式XXX、式V或式VII的功能化的表面；和式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰。功能化的表面和式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰的组合可以随机分布在共价修饰的表面上。在其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有第一区域，该第一区域具有式XXX、式V或式VII的功能化的表面，该第一区域邻接第二区域，该第二区域包括式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰。在其他实施方案中，共价修饰的表面可以包括多个区域，其具有被具有式XXXI、式V或式VII的功能化的表面彼此分开的式XXX、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰。在又一些其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有多个区域，其包括被式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰彼此分开的式XXX、式V或式VII的功能化的表面。
[0199] 在其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有以下的组合：式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰；和式XXXI、式VIII或式IX的第二共价结合的表面修饰，其中第一和第二共价结合的表面修饰是不同的。在一些实施方案中，彼此不同的第一和第二共价结合的表面修饰可以随机分布在共价修饰的表面上。在一些其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有第一区域，该第一区域具有式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰，该第一区域邻接第二区域，该第二区域具有式XXXI、式VIII或式IX的第二共价结合的表面修饰。在又一些其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有多个区域，其具有被式XXXI、式VIII或式IX的第二共价结合的表面修饰彼此分开的式XXXI、式VIII或式IX的第一共价结合的表面修饰。
[0200] 在进一步的实施方案中，共价修饰的表面可以具有以下的组合：式XXX、式V或式VII的第一共价结合的表面修饰；和式XXX、式V或式VII的第二共价结合的表面修饰，其中第一和第二共价结合的表面修饰是不同的，并且第一共价结合的表面修饰的反应性部分不与第二共价结合的表面修饰的反应性部分反应。在一些实施方案中，第一和第二共价结合的表面修饰可以随机分布在表面上。在一些其他实施方案中，共价修饰的表面可以包括第一区域，该第一区域具有式XXX、式V或式VII的第一共价结合的表面修饰，该第一区域邻接第二区域，该第二区域具有式XXX、式V或式VII的第二共价结合的表面修饰。在又一些其他实施方案中，共价修饰的表面可以具有多个区域，其包括被式XXX、式V或式VII的第二共价结合的表面修饰彼此分开的式XXX、式V或式VII的第一共价结合的表面修饰的。
[0201] 多个表面修饰以调整粘附。在一些实施方案中，调整细胞粘附到微流体装置内的表面的能力可能是有用的。具有基本上亲水性特性的表面可以不为需要粘附机械应力的细胞提供适当生长和扩增的锚定点。呈现过量的此类锚定部分的表面可以防止成功生长的贴壁细胞从隔离坞内输出并离开微流体装置。组合表面第二共价结合的表面修饰包含表面接触部分以帮助锚定贴壁细胞。本文描述的表面的结构及其制备方法提供了选择特定用途可能期望的锚定部分的量的能力。已经令人惊讶地发现，可能需要非常小百分比的粘附型基序以提供足够的粘附增强环境。在一些实施方案中，在将细胞引入微流体装置之前制备粘附增强部分。或者，可以在引入细胞之前提供粘附增强的经修饰的表面，并且可以进一步添加另外的粘附增强部分，其被设计成共价或非共价地连接于第一修饰的表面(例如，如在生物素/链霉亲和素结合的情况下)。
[0202] 在一些实施方案中，粘附增强性表面修饰可以以表面修饰配体的个体分子的随机模式修饰表面。在一些其他实施方案中，可以通过使用含有多个粘附增强基序(例如带正电荷的赖氨酸侧链)的聚合物引入更集中的粘附增强性表面修饰的模式，其可以产生被表面的其余部分围绕的小的表面修饰区域，其可以具有亲水性表面修饰以调整粘附增强。这可以通过使用具有多个粘附增强配体的树枝状聚合物进一步精细化。相对于具有仅亲水性表面接触部分的第二表面修饰，树枝状聚合物型表面修饰化合物或试剂可以以非常小的比例存在，同时仍提供粘附增强。此外，树枝状聚合物型表面修饰化合物或试剂本身可以具有混合的一组末端官能团，其可以额外地调整整个表面的行为。
[0203] 在一些实施方案中，可能期望提供表面的区域选择性引入。可能期望在微流体通道内提供第一类型的表面，同时在向通道开放的隔离坞内提供表面，其提供成功培养粘附型细胞的能力以及在需要时容易使用介电电泳力输出它们的能力。在一些实施方案中，粘附增强性修饰可以包括可裂解部分。可裂解部分可以在与其内培养的细胞相容的条件下可裂解，使得在任何所需的时间点，可裂解部分可以被裂解，并且表面的性质可以改变为不那么增强粘附。下面的经裂解的表面可以有用地防污，从而在那时增强输出。虽然本文讨论的实施例集中于调整粘附性和运动性，但这些区域选择性修饰的表面的用途不限于此。用于为其中培养的细胞提供任何类型益处的不同表面修饰可以并入到根据本发明的具有第一和第二表面修饰的表面中。
[0204] 粘附基序。通常，在本公开的经修饰的表面内可以使用具有诸如聚-L-赖氨酸、胺等的带正电荷的表面接触部分的表面修饰。可以使用的另一种基序包括三肽序列RGD，其可以用作生物素化试剂并且易于适应本文描述的方法。可以使用的其他较大的生物分子包括纤连蛋白、层粘连蛋白或胶原蛋白等。令人惊讶的是，具有式XXVI结构的表面修饰，包括聚谷氨酸表面接触部分，证明了诱导贴壁细胞粘附和有活力地生长的能力。另一个可能有助于提供粘附位点的基序是弹性蛋白样肽(ELP)，其包括重复序列VPGXG，其中X是可变氨基酸，其可以调整基序的作用。
[0205] 不同表面的区域选择性引入。在一些实施方案中，流动区域(例如，微流体通道)的表面可以用第一共价结合的表面修饰进行修饰，并且至少一个隔离坞的表面可以用第二共价结合的表面修饰进行修饰，其中第一和第二共价结合的表面修饰具有不同的表面接触部分、不同的反应性部分或其组合。第一和第二共价结合的表面修饰可以选自式XXX、式V、式VII、式XXXI、式VIII和/或式IX中的任何一种。当第一和第二共价结合的表面修饰都包括式XXX、式V或式VII的功能化的表面时，则选择正交反应化学以用于选择第一反应性部分和第二反应性部分。在各种实施方案中，流动区域的所有表面都可以用第一共价表面修饰进行修饰，并且至少一个隔离坞的所有表面都可以用第二共价修饰进行修饰。
[0206] 在一些实施方案中，微流体装置可以具有选自式V、式XVI、式XVII、式XVIII、式XIX、式XX、式XXI、式XXII、式XXIII、式XXIV、式XXV、式XXVI、式XXVII、式XXVIII、式XXIX、式XXXVI、式XXXVII、式XXXVIII、式XXXIX或式XL的表面的第一和第二共价结合的表面修饰的组合的表面。在其他实施方案中，微流体装置可以具有微流体装置的一个区域，其具有第一共价结合的表面修饰，以及微流体装置的第二区域，其具有第二共价结合的表面修饰(例如，具有第一共价结合表面的流动区域和具有第二共价结合的表面修饰的隔离坞)，其可以选自式V、式XVI、式XVII、式XVIII、式XIX、式XX、式XXI、式XXII、式XXIII、式XXIV、式XXV、式XXVI、式XXVII、[式XXVIII、式XXIX、式XXXVI、式XXXVII、式XXXVIII、式XXXIX或式XL的表面。
[0207] 制备共价修饰的表面的方法。可以在装置或设备装配之前对可以用作装置或设备的组件的材料的表面进行修饰。或者，可以修饰部分或完全构造的装置或设备，使得将与包括生物分子和/或微物体(其可以包括生物微物体)的生物材料接触的所有表面同时被修饰。在一些实施方案中，即使在装置和/或设备内的不同表面处存在不同的材料，也可以修饰装置和/或设备的整个内部。在一些实施方案中，部分或完全构造的装置和/或设备可以是如本文所述的微流体装置或其组件。
[0208] 待修饰的表面可以在修饰之前进行清洁，以确保表面上的亲核部分可自由地用于反应，例如未被油或粘合剂覆盖。清洁可以通过任何合适的方法完成，包括用包括醇或丙酮在内的溶剂处理、超声处理、蒸汽清洁等。替代地或另外地，这种预清洁可以包括在氧等离子体清洁器中处理盖、微流体管路材料和/或衬底，其可以除去各种杂质，同时引入被氧化的表面(例如在表面的氧化物，其可以如本文所述地进行共价修饰)。或者，可以使用液相处理，例如盐酸和过氧化氢的混合物或硫酸和过氧化氢的混合物(例如，食人鱼溶液，其可以具有约3:1至约7:1的硫酸与过氧化氢的比例)来代替氧等离子体清洁器。
[0209] 这可以有利地在表面上提供更多的修饰位点，从而提供更紧密堆积的经修饰的表面层。
[0210] 共价修饰表面的方法包括用式XXXII、式I或式III的表面修饰试剂修饰表面。引入共价修饰的表面可以包括使表面与式XXXII的表面修饰化合物接触：
[0211] V-Lsm-表面修饰配体
[0212] 式XXXII；
[0213] 其中V、Lsm和表面修饰配体如上文所定义的；使式XXXII的试剂与表面的亲核部分反应；以及形成式XXXI的共价修饰的表面：
[0214]
[0215] 其中LG。在一些实施方案中，式XXXII的表面修饰化合物是式I或式III的化合物，并且表面 如上文所定义：
[0216] V-(CH2)n-表面修饰配体
[0217] 式I；
[0218]
[0219] 其中产生的共价修饰的表面是式VIII的表面：
[0220]
[0221] 其中Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键，并且表面 如上文所定义。
[0222] 在其他实施方案中，通过式XXXI的表面修饰化合物的反应产生的表面是具有式IX的结构的表面：
[0223]
[0224]
[0225] 其中Z是到相邻的磷原子的键或是到表面的键，并且表面 如上文所定义。
[0226] 共价修饰表面的方法包括用式XXXIII、式IV或式VI的功能化试剂功能化表面。用式XXXIII的功能化试剂共价功能化表面可以包括：使表面与式XXXIII的试剂接触：
[0227] V-Lfm-RX
[0228] 式XXXIII；
[0229] 使式XXXIII的试剂与表面的亲核部分反应；以及形成式XXX的表面：
[0230]
[0231] 其中V、Lfm、Rx和LG如上文所定义。
[0232] 在一些实施方案中，式XXXIII的功能化试剂是式IV或式VI的功能化试剂，具有以下式之一的结构：
[0233]
[0234] 并分别提供式V或式VII的功能化的表面：
[0235]
[0236] W、Z和n如上文所定义，并且 是表面。在一些实施方案中，W是O。R的每个实例可以独立地为H或C1-C6烷基。在一些实施方案中，n可以为7至21的整数。在其他实施方案中，n可以是9、14或16。在其他实施方案中，n是9。在一些实施方案中，R是C1-C3烷基。在其他实施方案中，R是甲基或乙基。在又一些实施方案中，R是甲基。
[0237] 用于表面修饰反应和表面功能化反应。在一些实施方案中，表面的亲核部分是氢氧化物、氨基或硫醇。在一些其他实施方案中，表面的亲核部分可以是氢氧化物。表面可以是金属、金属氧化物、玻璃、聚合物或其任何组合。可以通过这种方法修饰的表面材料可以是本文所述的任何材料。
[0238] 接触步骤可以通过使表面与含有式XXXIII、式IV、式VI、式XXXII、式I和/或式III的(一种或多种)修饰试剂的液态溶液接触来进行，所述修饰试剂可以是如本文所述的任何组合。例如，表面可以暴露于含有0.01mM、0.1mM、0.5mM、1mM、10mM或100mM的式XXXIII、式IV、式VI、式XXXII、式I和/或式III的(一种或多种)修饰试剂的溶液。反应可以在环境温度下进行，并且可以进行在约2h、4h、8h、12h、18h、24h或其间的任何值的范围内的一段时间。溶剂的实例包括但不限于：二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(ACN)、甲苯、1,3双三氟苯或
FluorinertTM(3M)氟化溶剂。可以向溶液中加入酸如乙酸以通过促进三烷氧基(如果存在)的水解来提高反应速率。
FluorinertTM(3M)氟化溶剂。可以向溶液中加入酸如乙酸以通过促进三烷氧基(如果存在)的水解来提高反应速率。
[0239] 或者，可以使表面与含有式XXXIII、式IV、式VI、式XXXII、式I和/或式III的(一种或多种)修饰试剂的蒸汽相接触，所述修饰试剂可以是如本文所述的任何组合。在一些实施方案中，当通过使表面与蒸汽相中的式XXXIII、式IV、式VI、式XXXII、式I和/或式III的(一种或多种)修饰试剂接触来进行反应步骤时，也存在受控量的水蒸气。可以通过将预选量的硫酸镁七水合物放置在与具有待修饰的表面的物体相同的室或外壳中来提供受控量的水蒸气。在其他实施方案中，可以经由外部水蒸气供给将受控量的水引入到反应室或外壳中。反应可以在相对于大气压的减压下进行。
[0240] 反应可在大于约95℃或约100℃至约200℃的温度下进行。在各种实施方案中，反应可以在约100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或约200℃的温度下进行。可以允许反应持续约2h、6h、8h、18h、24h、48h、72h、84h或更长时间。
[0241] 在一些实施方案中，经修饰的和/或功能化的表面可以是单层。在一些实施方案中，经修饰的和/或功能化的表面可以包括微流体芯片的微流体管路元件的至少一个表面。在其他实施方案中，经修饰的和/或功能化的表面可以包括面向微流体装置的流体携带部分的所有表面。例如，在示例性微流体装置200、230中，可以功能化顶部电极210的内表面、电极活化衬底206的内表面208、微流体管路材料116的表面(参见图1B、2A、2B)，其全部都面向微流体通道122和坞224、226、228。类似地，在图2D-2F中，可以通过与式XXXIII、式IV、式VI、式XXXII、式I和/或式III的(一种或多种)修饰试剂反应来修饰微流体管路材料260的内表面、限定隔离坞270的分离结构272的表面或面向微流体管路262的所有表面。
[0242] 功能化的表面的进一步修饰。共价修饰表面的方法可以包括提供具有式XXX的结构的功能化的表面：
[0243]
[0244] 其中LG、Lfm和Rx各自都如上文所定义，并且 是表面；使反应性部分Rx与具有式XII的结构的表面修饰试剂反应：
[0245] RP-L-表面接触部分
[0246] 式XII；
[0247] 其中RP是反应对部分；L是连接基；且表面接触部分如上文所定义。连接基L可以是键或者可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，其受到本领域已知的化学键合的限制。在一些实施方案中，连接基L可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，其受到本领域已知的化学键合的限制。连接基L或表面接触部分可以包括0、1、2或3个偶联基团CG；从而产生共价修饰的表面，其具有式XXXI的结构：
[0248]
[0249] 其中Lsm如上文所定义。
[0250] 在一些实施方案中，式XXX的功能化的表面可以是式V或式VII的功能化的表面：
[0251]
[0252] 其中W是O、S或N，Z是到相邻的与表面结合的硅原子的键或是到表面的键，n是约3-21的整数，在一些实施方案中，n是7至21的整数。Z所连接的相邻的硅原子可以如上文所述地并入到另一表面修饰分子中。产生的共价修饰的表面可以是具有式VIII的结构的表面修饰分子：
[0253]
[0254] 其中S、Z、n和 各自都如上文对式V或式VII所定义的。当Z是到相邻的硅原子的键时，该硅原子可以是具有下式的另一个表面修饰分子的一部分：
[0255]
[0256] 在一些实施方案中，n是9至21的整数。在其他实施方案中，n是9、14或16。在其他实施方案中，n是9。在一些实施方案中，W是O。
[0257] 在其他实施方案中，具有式XXXI的结构的产物共价修饰的表面可以具有式IX的结构：
[0258]
[0259] 其中Z是到相邻的磷原子的键或是到表面的键，并且表面 如上文所定义。
[0260] 当炔烃存在于功能化表面(Rx)或式XII的表面修饰试剂(RP反应对部分)中时，它可以是无环炔烃，并且在“Click”环化反应中与叠氮化物的反应可以用铜(I)盐催化。当铜(I)盐用于催化反应时，反应混合物可以任选地包括其他可以增强反应速率或程度的试剂。当表面修饰试剂或功能化的表面的炔烃是环辛炔时，与相应的功能化的表面或表面修饰试剂的叠氮化物的“Click”环化反应可以是不含铜的。“Click”环化反应由此将表面修饰配体偶联到功能化的表面上以形成共价修饰的表面。环化反应可以由铜(I)盐催化，并且可以任选地包括其他可以增强反应速率或程度的试剂。如上文对于功能化的表面所述的，共价修饰的表面可以是微流体装置的至少一个表面。在一些实施方案中，共价修饰的表面可以包括微流体装置内部的基本上所有面向流体的表面。
[0261] 铜催化剂。可以使用任何合适的铜(I)催化剂。在一些实施方案，碘化铜(I)、氯化铜(I)、溴化铜(I)或另一种铜(I)盐。在其他实施方案中，铜(II)盐可以与还原剂如抗坏血酸盐组合使用以原位生成铜(I)物质。硫酸铜或乙酸铜是合适的铜(II)盐的非限制性实例。在其他实施方案中，还原剂如抗坏血酸盐可以与铜(I)盐组合存在，以确保在反应过程中有足够的铜(I)物质。铜金属可以用于在也产生Cu(II)物质的氧化还原反应中提供Cu(I)物质。可以使用铜的配位络合物，例如[CuBr(PPh3)3]；铜的硅钨酸盐络合物；[Cu(CH3CN)4]PF6或(Eto)3P CuI。在又一些其他实施方案中，可以应用二氧化硅负载的铜催化剂、铜纳米簇或铜/亚铜氧化物纳米颗粒作为催化剂。
[0262] 其他反应增强剂。如上文所述，可以使用还原剂例如抗坏血酸钠以允许在整个反应过程中保持铜(I)物质，即使没有严格地从反应中排除氧气。在反应混合物中可以包括其他辅助配体，以稳定铜(I)物质。可以使用含三唑基的配体，包括但不限于三(苄基-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲胺(TBTA)或3-[三(3-羟丙基三唑基甲基)胺(THPTA)。可以用于促进反应的另一类辅助配体是磺化的红菲咯啉，其也是水溶性的，并且可以在可以排除氧气时使用。
[0263] 如对于反应对部分所述的，可以使用本领域已知的其他化学偶联将表面修饰试剂偶联到功能化的表面。
[0264] 溶剂和反应条件。当微流体装置的内表面是与表面修饰试剂反应的功能化的表面时，该反应可以通过使表面修饰试剂的溶液流入并通过微流体装置来进行。在各种实施方案中，表面修饰试剂溶液可以是水溶液。其他可用的溶剂包括水性二甲基亚砜(DMSO)、DMF、乙腈，或者可以使用醇。反应可以在室温或升高的温度下进行。在一些实施方案中，反应在以下范围内的温度下进行：约15℃至约60℃；约15℃至约55℃；约15℃至约50℃；约20℃至约45℃。在一些实施方案中，将微流体装置的功能化的表面转化为共价修饰的表面的反应在约15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或约60℃的温度下进行。
[0265] 产生组合表面的方法。一种在微流体装置(所述微流体装置具有包括基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料的外壳)的至少一个内表面上制备共价修饰的表面的方法包括：使至少一个内表面与第一修饰试剂和第二修饰试剂接触；使第一修饰试剂与至少一个内表面的第一亲核部分反应；使第二修饰试剂与至少一个内表面的第二亲核部分反应；以及形成至少一个共价修饰的表面，所述共价修饰的表面包括第一共价结合的表面修饰，其包含第一连接基团和第一部分，所述第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；和第二共价结合的表面修饰，其包含第二连接基团和第二部分，所述第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，其中所述第一连接基团不同于所述第二连接基团，或者所述第一部分不同于所述第二部分。
[0266] 在一些实施方案中，第一修饰试剂与表面的反应可以在与第二修饰试剂反应的同时进行。例如，当第一修饰试剂和第二修饰试剂都是表面修饰化合物(例如，式XXXII、式I、式II、式III)时，两种表面修饰试剂的混合物，例如但不限于两种不同的硅氧烷试剂，可以同时经由化学气相沉积反应。可以改变两种试剂的比例，以便根据需要获得不同百分比的两种表面修饰(例如，表面修饰配体)。在另一个实例中，表面可以是功能化的表面，第一和第二修饰试剂是表面修饰试剂(例如，式XII)和/或第二功能化试剂(式XXXIV)，并且这两种修饰试剂的混合物可以同时与功能化的表面的反应性部分反应。
[0267] 在其他实施方案中，第一修饰试剂与表面的反应可以在第二修饰试剂与微流体装置的至少一个内表面反应之前或之后进行。例如，表面可以是功能化的表面(具有式XXX、式V或式VII的表面)，并且第一修饰试剂可以是第二功能化试剂，其可以引入正交Rx2或表面修饰试剂。可以用有限量的第二功能化试剂进行反应，使得功能化的表面的仅一部分反应性部分Rx。或者，第一反应可以用有限量的表面修饰试剂进行，使得不是所有的反应性部分都偶联。这可以进行，以在这些首先引入的表面修饰中引入例如更长的连接基区域。随后的反应可以使用表面修饰试剂引入第二表面修饰，所述表面修饰试剂可以在所有暴露的反应性部分上引入所需的表面接触部分，或者可以仅与未反应的原始反应性部分位点反应。如果已经引入正交Rx2，则可以用合适的表面修饰试剂进行进一步的反应，所述表面修饰试剂仅与Rx2反应而不与原始功能化的表面的反应性部分Rx反应。
[0268] 在一些实施方案中，第一修饰试剂与表面的反应以及第二修饰试剂与表面的反应可以在表面上的任意位置上发生。在其他实施方案中，第一修饰试剂的反应可以在表面的第一区域内发生，第二修饰试剂的反应可以在表面的邻接第一区域的第二区域内发生。例如，微流体装置的通道内的表面可以选择性地用第一表面修饰进行修饰，并且隔离坞内的表面(其与通道内的表面邻接)可以选择性地用第二不同的表面修饰进行修饰。
[0269] 在又一些其他实施方案中，第一修饰试剂的反应可以在至少一个表面上彼此分离的多个第一区域内发生，并且第二修饰反应的反应可以在围绕彼此分离的多个第一区域的第二区域处发生。
[0270] 在各种实施方案中，可以在组装微流体装置之后进行微流体装置的一个或多个表面的修饰以引入第一表面修饰和第二表面修饰的组合。对于一个非限制性实例，可以在组装微流体装置之后通过化学气相沉积引入第一和第二表面修饰。在另一个非限制性实例中，可以引入具有含有第一反应性部分的第一表面修饰和含有第二正交反应性部分的第二表面修饰的功能化表面。然后可以进行向具有两个不同表面接触部分的两种不同表面修饰配体的差异转化。在另一个实施方案中，微流体装置可以具有式XXX、式V或式VII的单功能化的表面，其可以通过两种表面修饰试剂的混合物或表面修饰试剂和第二功能化试剂的混合物进行差异修饰，然后将第二功能化的表面转化为具有第二不同表面接触部分的表面修饰配体。
[0271] 在一些实施方案中，可以在组装微流体装置之前进行第一和第二表面修饰的组合中的至少一种。在一些在实施方案中，可以在组装微流体装置之后进行修饰至少一个表面。
[0272] 在一些实施方案中，制备微流体装置的方法包括在组装微流体装置之前形成基部或盖之一的第一修饰的表面；组装微流体装置，其中组装包括将基部或盖之一的第一共价修饰的表面与微流体管路材料和盖或基部中未经修饰的那个组装在一起；以及在组装的微流体装置的未经修饰的表面上形成第二修饰的表面。例如，可以在组装之前在微流体装置的盖的部分上引入第一表面修饰，并且仍可以保留盖的未经反应的部分。可以组装微流体装置，然后使其与第二表面修饰(例如，式XXXII、式I、式II、式III的表面修饰化合物)反应，所述第二表面修饰不仅与保留在盖的内表面上的所有未经修饰的区域反应，而且也与基部和微流体管路材料的所有剩余内表面反应。
[0273] 在一些实施方案中，共价修饰的表面具有以下的组合：式XXX、式V或式VII的功能化的表面；和在其中设置的式XXXI、式VIII或式IX的第一共价修饰的表面。该方法可以进一步包括使式XXX、式V或式VII的功能化的表面与式XXXIV的第二功能化试剂：
[0274] RP-Lfm-Rx2
[0275] 式XXXIV，
[0276] 在式XXXI、式VIII或式IX的第一共价修饰的表面的存在下反应，以及产生式XXX的第二功能化的表面。该方法可以进一步包括使式XXX的第二功能化的表面与具有式XII结构的表面修饰试剂反应，从而在式XXXI、式VIII或式IX的第一共价修饰的表面的存在下产生式XXXI、式VIII或式IX的第二共价修饰的表面。
[0277] 或者，该方法可以进一步包括使式XXX、式V或式VII的第一形成的功能化的表面与具有式XII结构的表面修饰试剂反应，从而在式XXXI、式VIII或式IX的第一共价修饰的表面的存在下产生式XXXI、式VIII或式IX的第二共价修饰的表面。
[0278] 用途。如上所述的具有适合修饰以引入具有式XXXI、式VIII或式IX结构的表面的一个或多个表面的材料、装置和/或设备可以包括但不限于流式细胞术单元、血浆分离离心设备、管道和接收容器；或处理细胞、细胞碎片、蛋白质或核酸用于任何类型的生物分析过程或生物材料分选过程的微流体装置。具有式XXXI、式VIII或式IX结构的表面不限于微尺度材料、装置和/或设备，而是可以用于宏观尺度生物生产设备、医疗装置或水净化设备及其分析仪器，作为几个非限制性实例。
[0279] 加载方法。生物微物体或微物体(例如但不限于珠子)的加载可以涉及使用如本文所述的流体流动、重力、介电电泳(DEP)力、电润湿、磁力或其任何组合。可以采用光学方法例如通过光电镊子(OET)配置和/或采用电学方法例如通过以时间/空间模式激活电极/电极区域来生成DEP力。类似地，可以采用光学方法例如通过光电润湿(OEW)配置和/或采用电学方法例如通过以时间空间模式激活电极/电极区域来提供电润湿力。
[0280] 微流体装置和用于操作和观察这种装置的系统。图1A示出了可以用于保持、分离、测定或培养生物微物体的微流体装置100和系统150的实例。示出了微流体装置100的透视图，其盖110被部分切除以提供微流体装置100中的局部视图。微流体装置100通常包括具有流动路径106的微流体管路120，流体介质180可以任选地携带一个或多个微物体(未示出)经过流动路径106流入到和/或流过微流体管路120。虽然在图1A中示出了单个微流体管路120，但合适的微流体装置可以包括多个(例如，2或3个)这样的微流体管路。无论如何，微流体装置100可以被配置为纳米流体装置。如图1A所示，微流体管路120可以包括多个微流体隔离坞124、126、128和130，其中每个隔离坞可以具有与流动路径106为流体连通的一个或多个开口。在图1A的装置的一些实施方案中，隔离坞可以仅具有单个与流动路径106为流体连通的开口。如下文进一步讨论的，微流体隔离坞包括已被优化用于即使当介质180流过流动路径106时，仍然将微物体保留在微流体装置(例如微流体装置100)中的各种特征和结构。然而，在描述上述之前，提供了对微流体装置100和系统150的简要说明。
[0281] 如图1A中大体示出的，微流体管路120由外壳102来限定。尽管外壳102可以被物理地构造成不同的配置，但是在图1A所示的实例中，外壳102被描绘为包括支撑结构104(例如，基部)、微流体管路结构108和盖110。支撑结构104、微流体管路结构108和盖110可以彼此附接。例如，微流体管路结构108可以被设置在支撑结构104的内表面109上，并且盖110可以被设置在微流体管路结构108上方。微流体管路结构108与支撑结构104和盖110一起可以限定微流体管路120的元件。
[0282] 如图1A所示，支撑结构104可以位于微流体管路120的底部，盖110可以位于微流体管路120的顶部。或者，支撑结构104和盖110可以以其他取向来配置。例如，支撑结构104可以位于微流体管路120的顶部，盖110可以位于微流体管路120的底部。无论如何，可以存在一个或多个开口107，每个开口107均包括进入或离开外壳102的通路。通路的实例包括阀、门、通孔等。如图所示，开口107是由微流体管路结构108中的间隙产生的通孔。然而，开口107可以位于外壳102的其他组件(例如盖110)中。图1A中仅示出了一个开口107，但微流体管路120可以具有两个或更多个开口107。例如，可以存在第一开口107，其用作流体进入微流体管路120的入口，并且可以存在第二开口107，其用作流体离开微流体管路120的出口。
开口107是用作入口还是出口可以取决于流体流过流动路径106的方向。
开口107是用作入口还是出口可以取决于流体流过流动路径106的方向。
[0283] 支撑结构104可以包括一个或多个电极(未示出)和衬底或多个互连的衬底。例如，支撑结构104可以包括一个或多个半导体衬底，每个半导体衬底电连接到电极(例如，半导体衬底的全部或一部分可以电连接到单个电极)。支撑结构104还可以包括印刷电路板组件(“PCBA”)。例如，半导体衬底可以安装在PCBA上。
[0284] 微流体管路结构108可以限定微流体管路120的管路元件。当微流体管路120填充有流体时，这样的管路元件可以包括可以流体互连的空间或区域，例如流动区域(其可以包括或者是一个或多个流动通道)、室、坞、阱(trap)等。在图1A所示的微流体管路120中，微流体管路结构108包括框架114和微流体管路材料116。框架114可以部分地或完全地包围微流体管路材料116。框架114可以是例如基本上包围微流体管路材料116的相对刚性的结构。例如，框架114可以包括金属材料。
[0285] 微流体管路材料116可以用空腔等进行图案化，以限定微流体管路120的管路元件和互连。微流体管路材料116可以包括柔性材料，例如柔性聚合物(例如橡胶、塑料、弹性体、硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)等)，其可以是可透气的。可以构成微流体管路材料116的材料的其他实例包括模制玻璃；可蚀刻材料，例如硅氧烷(例如，可光图案化的硅氧烷或“PPS”)、光致抗蚀剂(例如，SU8)等。在一些实施方案中，此类材料以及因此微流体管路材料116可以是刚性的和/或基本上不可透气的。无论如何，微流体管路材料116可以被设置在支撑结构104上和框架114内。
[0286] 盖110可以是框架114和/或微流体管路材料116的集成(integral)部件。或者，盖110可以是结构上不同的元件，如图1A所示。盖110可以包括与框架114和/或微流体管路材料116相同或不同的材料。类似地，支撑结构104可以是与框架114或微流体管路材料116分开的结构(如图所示)，或者是框架114或微流体管路材料116的集成部件。同样地，框架114和微流体管路材料116可以是如图1A所示的单独的结构或同一结构的集成部分。
[0287] 在一些实施方案中，盖110可以包括刚性材料。刚性材料可以是玻璃或具有类似性质的材料。在一些实施方案中，盖110可以包括可变形材料。可变形材料可以是聚合物，例如PDMS。在一些实施方案中，盖110可以包括刚性材料和可变形材料两者。例如，盖110的一个或多个部分(例如，位于隔离坞124、126、128、130上方的一个或多个部分)可以包括与盖110的刚性材料交界的可变形材料。在一些实施方案中，盖110还可以包括一个或多个电极。该一个或多个电极可以包括导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)，其可以涂覆在玻璃或类似的绝缘材料上。或者，该一个或多个电极可以是柔性电极，例如嵌入在可变形材料例如聚合物(例如PDMS)中的单壁纳米管、多壁纳米管、纳米线、导电纳米颗粒簇或其组合。已经在例如U.S.2012/0325665(Chiou et al.)中描述了可以用于微流体装置中的柔性电极，其内容通过引用并入本文。在一些实施方案中，可以修饰盖110(例如，通过调节向内朝向微流体管路120的表面的全部或一部分)以支持细胞粘附、活力和/或生长。该修饰可以包括合成或天然聚合物的涂层。在一些实施方案中，盖110和/或支撑结构104可以是透光的。盖110还可包括至少一种可透气的材料(例如，PDMS或PPS)。
[0288] 图1A还示出了用于操作和控制微流体装置(例如微流体装置100)的系统150。系统150包括电源192、成像装置(结合在成像模块164内，并且未在图1A中明确示出)以及倾斜装置(倾斜模块166的一部分，并且未在图1A中明确示出)。
[0289] 电源192可以向微流体装置100和/或倾斜装置190提供电力，根据需要提供偏置电压或电流。电源192可以例如包括一个或多个交流(AC)和/或直流(DC)电压或电流源。成像装置194(成像模块164的一部分，如下文所讨论的)可以包括用于捕捉微流体管路120内的图像的装置，例如数码相机。在一些情况下，成像装置194还包括具有快速帧速率和/或高灵敏度(例如，用于低光应用)的检测器。成像装置194还可以包括用于将刺激性辐射和/或光束引导到微流体管路120中并收集从微流体管路120(或其中包含的微物体)反射或发射的辐射和/或光束的机构。所发射的光束可以在可见光谱中，并且可以例如包括荧光发射。所反射的光束可以包括源自LED或诸如汞灯(例如高压汞灯)或氙弧灯的宽光谱灯的反射的发射。如针对图3B所讨论的，成像装置194还可以包括显微镜(或光具组)，其可以包括或不包括目镜。
[0290] 系统150还包括倾斜装置190(倾斜模块166的一部分，如下文所讨论的)，其被配置为使微流体装置100围绕一个或多个旋转轴旋转。在一些实施方案中，倾斜装置190被配置为围绕至少一个轴来支撑和/或保持包括微流体管路120的外壳102，使得微流体装置100(以及因此微流体管路120)可以保持在水平取向(即，相对于x轴和y轴为0°)、垂直取向(即，相对于x轴和/或y轴为90°)或其间的任何取向。微流体装置100(和微流体管路120)相对于轴的取向在本文中被称为微流体装置100(和微流体管路120)的“倾斜”。例如，倾斜装置190可以使微流体装置100相对于x轴倾斜0.1°、0.2°、0.3°、0.4°、0.5°、0.6°、0.7°、0.8°、0.9°、1°、2°、3°、4°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、
90°或其间的任何角度。水平取向(以及因此x轴和y轴)被定义为垂直于由重力限定的垂直轴。倾斜装置还可以使微流体装置100(和微流体管路120)相对于x轴和/或y轴倾斜任何大于90°的度数，或者使微流体装置100(和微流体管路120)相对于x轴或y轴倾斜180°，以完全反转微流体装置100(和微流体管路120)。类似地，在一些实施方案中，倾斜装置190使微流体装置100(和微流体管路120)围绕由流动路径106或微流体管路120的一些其他部分限定的旋转轴倾斜。
90°或其间的任何角度。水平取向(以及因此x轴和y轴)被定义为垂直于由重力限定的垂直轴。倾斜装置还可以使微流体装置100(和微流体管路120)相对于x轴和/或y轴倾斜任何大于90°的度数，或者使微流体装置100(和微流体管路120)相对于x轴或y轴倾斜180°，以完全反转微流体装置100(和微流体管路120)。类似地，在一些实施方案中，倾斜装置190使微流体装置100(和微流体管路120)围绕由流动路径106或微流体管路120的一些其他部分限定的旋转轴倾斜。
[0291] 在一些情况下，将微流体装置100倾斜成垂直取向，使得流动路径106位于一个或多个隔离坞的上方或下方。如本文所用的术语“上方”表示流动路径106被定位为在由重力限定的垂直轴上高于一个或多个隔离坞(即，在流动路径106上方的隔离坞中的物体会具有比流动路径中的物体更高的重力势能)。如本文所用的术语“下方”表示流动路径106被定位为在由重力限定的垂直轴上低于一个或多个隔离坞(即，在流动路径106下方的隔离坞中的物体会具有比流动路径中的物体更低的重力势能)。
[0292] 在一些情况下，倾斜装置190使微流体装置100围绕平行于流动路径106的轴倾斜。此外，微流体装置100可以被倾斜至小于90°的角度，使得流动路径106位于一个或多个隔离坞的上方或下方，而不是位于隔离坞的正上方或正下方。在其他情况下，倾斜装置190使微流体装置100围绕垂直于流动路径106的轴倾斜。在另外其他情况下，倾斜装置190使微流体装置100围绕既不平行也不垂直于流动路径106的轴倾斜。
[0293] 系统150还可以包括介质源178。介质源178(例如，容器、贮液器等)可以包括多个部分或容器，每个部分或容器用于容纳不同的流体介质180。因此，介质源178可以是在微流体装置100外部并与之分开的装置，如图1A所示。或者，介质源178可以整体或部分地位于微流体装置100的外壳102内部。例如，介质源178可以包括作为微流体装置100的一部分的贮液器。
[0294] 图1A还示出了描绘构成系统150的一部分并且可以与微流体装置100结合使用的控制和监测设备152的实例的简化框图。如图所示，这种控制和监测设备152的实例包括主控制器154，其包括介质模块160，用于控制介质源178；运动模块162，用于控制微流体管路120中的微物体(未示出)和/或介质(例如，介质液滴)的移动和/或选择；成像模块164，用于控制成像装置194(例如，相机、显微镜、光源或其任何组合)以捕捉图像(例如，数字图像)；
以及倾斜模块166，用于控制倾斜装置190。控制设备152还可以包括其他模块168，用于控制、监测或执行关于微流体装置100的其他功能。如图所示，设备152还可以包括显示装置
170和输入/输出装置172。
以及倾斜模块166，用于控制倾斜装置190。控制设备152还可以包括其他模块168，用于控制、监测或执行关于微流体装置100的其他功能。如图所示，设备152还可以包括显示装置
170和输入/输出装置172。
[0295] 主控制器154可以包括控制模块156和数字存储器158。控制模块156可以包括例如数字处理器，该数字处理器被配置为根据被存储为存储器158中的非暂态数据或信号的机器可执行指令(例如，软件、固件、源代码等)进行操作。替代地或另外地，控制模块156可以包括硬连线数字电路和/或模拟电路。可以类似地配置介质模块160、运动模块162、成像模块164、倾斜模块166和/或其他模块168。因此，可以由如上文所讨论地配置的主控制器154、介质模块160、运动模块162、成像模块164、倾斜模块166和/或其他模块168中的任意一个或多个来实施本文所讨论的针对微流体装置100或任何其他微流体设备所执行的功能、过程、动作、行动或过程的步骤。类似地，主控制器154、介质模块160、运动模块162、成像模块164、倾斜模块166和/或其他模块168可以通信地耦接，以发送和接收本文所讨论的任何功能、过程、动作、行动或步骤中使用的数据。
[0296] 介质模块160控制介质源178。例如，介质模块160可以控制介质源178以将选定的流体介质180输入到外壳102中(例如，通过入口开口107)。介质模块160还可以控制从外壳102中移除介质(例如，通过出口开口(未示出))。因此，可以将一种或多种介质选择性地输入到微流体管路120中以及从其中移除。介质模块160还可以控制微流体管路120内部的流动路径106中的流体介质180的流动。例如，在一些实施方案中，在倾斜模块166使倾斜装置
190将微流体装置100倾斜到期望的倾斜角度之前，介质模块160停止介质180在流动路径
106中和通过外壳102的流动。
190将微流体装置100倾斜到期望的倾斜角度之前，介质模块160停止介质180在流动路径
106中和通过外壳102的流动。
[0297] 运动模块162可以被配置为控制微流体管路120中的微物体(未示出)的选择、捕集和移动。如下文参考图1B和1C所讨论的，外壳102可以包括介电电泳(DEP)、光电镊子(OET)和/或光电润湿(OEW)配置(图1A中未示出)，并且运动模块162可以控制电极和/或晶体管(例如，光电晶体管)的激活，以选择和移动流动路径106和/或隔离坞124、126、128、130中的微物体(未示出)和/或介质液滴(未示出)。
[0298] 成像模块164可以控制成像装置194。例如，成像模块164可以接收和处理来自成像装置194的图像数据。来自成像装置194的图像数据可以包括由成像装置194捕捉的任何类型的信息(例如，存在或不存在微物体、介质液滴、标记物(例如荧光标记物)的累积等)。使用由成像装置194捕捉的信息，成像模块164还可以计算微流体装置100内物体(例如，微物体、介质液滴)的位置和/或这些物体的运动速率。
[0299] 倾斜模块166可以控制倾斜装置190的倾斜运动。替代地或另外地，倾斜模块166可以控制倾斜速率和时机，以优化微物体经由重力向一个或多个隔离坞的转移。倾斜模块166与成像模块164通信地耦接，以接收描述微流体管路120中的微物体和/或介质液滴的运动的数据。使用该数据，倾斜模块166可以调节微流体管路120的倾斜，以便调节微物体和/或介质液滴在微流体管路120中移动的速率。倾斜模块166还可以使用该数据来迭代地调节微流体管路120中的微物体和/或介质液滴的位置。
[0300] 在图1A所示的实例中，微流体管路120被示为包括微流体通道122和隔离坞124、126、128、130。每个坞均包括通向通道122的开口，但是其他部分被包围，使得坞可以将坞内部的微物体与通道122的流动路径106中或其他坞中的流体介质180和/或微物体基本上分离。隔离坞的壁从基部的内表面109延伸到盖110的内表面，以提供外壳。坞到微流体通道
122的开口被取向为与流体介质180的流动106成一角度，使得流动106不被引导到坞中。流动可以与坞的开口的平面相切或垂直。在一些情况下，坞124、126、128、130被配置为物理地围住微流体管路120内的一个或多个微物体。根据本公开的隔离坞可以包括各种形状、表面和特征，其被优化为与DEP、OET、OEW、流体流动和/或重力一起使用，如下文将详细讨论和示出的。
122的开口被取向为与流体介质180的流动106成一角度，使得流动106不被引导到坞中。流动可以与坞的开口的平面相切或垂直。在一些情况下，坞124、126、128、130被配置为物理地围住微流体管路120内的一个或多个微物体。根据本公开的隔离坞可以包括各种形状、表面和特征，其被优化为与DEP、OET、OEW、流体流动和/或重力一起使用，如下文将详细讨论和示出的。
[0301] 微流体管路120可以包括任何数目的微流体隔离坞。尽管示出了五个隔离坞，但微流体管路120可以具有更少或更多的隔离坞。如图所示，微流体管路120的微流体隔离坞124、126、128和130各自包括不同的特征和形状，这些特征和形状可以提供用于保持、分离、测定或培养生物微物体的一个或多个益处。在一些实施方案中，微流体管路120包括多个相同的微流体隔离坞。
[0302] 在图1A所示的实施方案中，示出了单个通道122和流动路径106。然而，其他实施方案可以含有多个通道122，每个通道均被配置为包括流动路径106。微流体管路120还包括与流动路径106和流体介质180为流体连通的入口阀或开口107，由此流体介质180可以经由入口开口107进入通道122。在一些情况下，流动路径106包括单个路径。在一些情况下，单个路径被设置为Z字形图案，由此流动路径106以交替的方向穿过微流体装置100两次或更多次。
[0303] 在一些情况下，微流体管路120包括多个平行的通道122和流动路径106，其中每个流动路径106内的流体介质180沿相同的方向流动。在一些情况下，每个流动路径106内的流体介质沿正向或反向中的至少一个方向流动。在一些情况下，配置多个隔离坞(例如，相对于通道122)，使得隔离坞可以平行地加载目标微物体。
[0304] 在一些实施方案中，微流体管路120还包括一个或多个微物体阱132。阱132通常形成在形成通道122的边界的壁中，并且可以与微流体隔离坞124、126、128、130中的一个或多个的开口相对地设置。在一些实施方案中，阱132被配置为成从流动路径106接收或捕获单个微物体。在一些实施方案中，阱132被配置为从流动路径106接收或捕获多个微物体。在一些情况下，阱132包括大约等于单个目标微物体的体积的体积。
[0305] 阱132还可以包括开口，其被配置为帮助目标微物体流入阱132。在一些情况下，阱132包括开口，该开口的高度和宽度近似地等于单个目标微物体的尺寸，由此防止更大的微物体进入微物体阱。阱132还可以包括被配置为帮助将目标微物体保留在阱132内的其他特征。在一些情况下，阱132相对于微流体隔离坞的开口对齐并且位于通道122的相对侧上，使得当微流体装置100围绕平行于微流体通道122的轴倾斜时，被捕集的微物体按照使得微物体落入隔离坞的开口中的轨迹离开阱132。在一些情况下，阱132包括小于目标微物体的侧通道134，以便有助于穿过阱132的流动，从而增加在阱132中捕获微物体的可能性。
[0306] 在一些实施方案中，经由一个或多个电极(未示出)将介电电泳(DEP)力施加在流体介质180(例如，在流动路径中和/或在隔离坞中)上，以操纵、运输、分离和分类位于其中的微物体。例如，在一些实施方案中，将DEP力施加到微流体管路120的一个或多个部分，以便将单个微物体从流动路径106转移到期望的微流体隔离坞中。在一些实施方案中，使用DEP力来防止隔离坞(例如，隔离坞124、126、128或130)内的微物体从其中被替换。进一步地，在一些实施方案中，使用DEP力来从隔离坞中选择性地移除先前根据本公开的实施方案收集的微物体。在一些实施方案中，DEP力包括光电镊子(OET)力。
[0307] 在其他实施方案中，经由一个或多个电极(未示出)将光电润湿(OEW)力施加到微流体装置100的支撑结构104(和/或盖110)中的一个或多个位置(例如，有助于限定流动路径和/或多个隔离坞的位置)，以操纵、运输、分离和分类位于微流体管路120中的液滴。例如，在一些实施方案中，将OEW力施加到支撑结构104(和/或盖110)中的一个或多个位置，以将单个液滴从流动路径106转移到期望的微流体隔离坞中。在一些实施方案中，使用OEW力来防止隔离坞(例如，隔离坞124、126、128或130)内的液滴从其中被替换。进一步地，在一些实施方案中，使用OEW力来从隔离坞中选择性地去除先前根据本公开的实施方案收集的液滴。
[0308] 在一些实施方案中，将DEP和/或OEW力与其他力(例如流动和/或重力)组合，以便操纵、运输、分离和分类微流体管路120内的微物体和/或液滴。例如，可以将外壳102倾斜(例如，通过倾斜装置190)，以将流动路径106和位于其中的微物体定位在微流体隔离坞的上方，并且重力可以将微物体和/或液滴运输到坞中。在一些实施方案中，可以在施加其他力之前施加DEP和/或OEW力。在其他实施方案中，可以在其他力之后施加DEP和/或OEW力。在另外其他情况下，可以与其他力同时或者以与其他力交替地的方式施加DEP和/或OEW力。
[0309] 图1B、1C和2A-2H示出了可以用于实施本公开的实施方案的微流体装置的各种实施方案。图1B描述了其中微流体装置200被配置为光致动的电动力学装置的实施方案。本领域已知多种光致动的电动力学装置，包括具有光电镊子(OET)配置的装置和具有光电润湿(OEW)配置的装置。在以下美国专利文献中示出了合适的OET配置的实例，其每一篇均通过引用整体并入本文：美国专利号RE 44,711(Wu et al.)(最初以美国专利号7,612,355颁发)；和美国专利号7,956,339(Ohta et al.)。美国专利号6,958,132(Chiou et al.)和美国专利申请公开号2012/0024708(Chiou et al.)中示出了OEW配置的实例，上述两篇文献都通过引用整体并入本文。光致动的电动力学装置的又一个实例包括组合的OET/OEW配置，在美国专利公开号20150306598号(Khandros et al.)和20150306599(Khandros et al.)以及其对应的PCT公开WO2015/164846和WO2015/164847中示出了其实例，其全都通过引用整体并入本文。
[0310] 已经在例如US 2014/0116881(申请号14/060,117，2013年10月22日提交)、US 2015/0151298(申请号14/520,568，2014年10月22日提交)和US 2015/0165436(申请号14/
521,447，2014年10月22日提交)中描述了具有坞的微流体装置的实例，其中可以放置、培养和/或监测生物微物体，这些申请中的每一篇都通过引用整体并入本文。美国申请号14/
520,568和14/521,447也描述了分析在微流体装置中培养的细胞的分泌的示例性方法。前述申请中的每一篇还描述了微流体装置，其被配置为产生介电电泳(DEP)力，例如光电镊子(OET)，或被配置为提供光电润湿(OEW)。例如，US 2014/0116881的图2中所示的光电镊子装置是可以在本公开的实施方案中用于选择和移动单个生物微物体或一组生物微物体的装置的实例。
521,447，2014年10月22日提交)中描述了具有坞的微流体装置的实例，其中可以放置、培养和/或监测生物微物体，这些申请中的每一篇都通过引用整体并入本文。美国申请号14/
520,568和14/521,447也描述了分析在微流体装置中培养的细胞的分泌的示例性方法。前述申请中的每一篇还描述了微流体装置，其被配置为产生介电电泳(DEP)力，例如光电镊子(OET)，或被配置为提供光电润湿(OEW)。例如，US 2014/0116881的图2中所示的光电镊子装置是可以在本公开的实施方案中用于选择和移动单个生物微物体或一组生物微物体的装置的实例。
[0311] 微流体装置运动配置。如上文所述，系统的控制和监测设备可以包括运动模块，其用于选择和移动微流体装置的微流体管路中的物体，例如微物体或液滴。微流体装置可以具有各种运动配置，这取决于被移动物体的类型和其他考虑因素。例如，可以使用介电电泳(DEP)配置来选择和移动微流体管路中的微物体。因此，微流体装置100的支撑结构104和/或盖110可以包括DEP配置，其用于在微流体管路120中的流体介质180中的微物体上选择性地诱导DEP力，从而选择、捕捉和/或移动单个微物体或微物体组。或者，微流体装置100的支撑结构104和/或盖110可以包括电润湿(EW)配置，其用于在微流体管路120中的流体介质180中的液滴上选择性地诱导EW力，从而选择、捕捉和/或移动单个液滴或液滴组。
[0312] 图1B和1C中示出了包含DEP配置的微流体装置200的一个实例。虽然为了简化的目的，图1B和1C分别示出了具有区域/室202的微流体装置200的外壳102的一部分的侧截面图和顶截面图，但应当理解，区域/室202可以是具有更详细结构的流体管路元件的一部分，例如生长室、隔离坞、流动区域或流动通道。此外，微流体装置200可以包括其他流体管路元件。例如，微流体装置200可以包括多个生长室或隔离坞和/或一个或多个流动区域或流动通道，例如本文关于微流体装置100所描述的那些。DEP配置可以被结合到微流体装置200的任何这种流体管路元件中，或者其选择的部分中。还应当理解，上文或下文描述的微流体装置组件和系统组件中的任一个可以被结合到微流体装置200中和/或与微流体装置200组合使用。例如，上述包括控制和监测设备152的系统150可以与微流体装置200一起使用，该微流体装置200包括介质模块160、运动模块162、成像模块164、倾斜模块166和其他模块168中的一个或多个。
[0313] 如图1B所示，微流体装置200包括具有底部电极204和覆盖底部电极204的电极活化衬底206的支撑结构104，以及具有顶部电极210的盖110，顶部电极210与底部电极204间隔开。顶部电极210和电极活化衬底206限定区域/室202的相对表面。因此，包含在区域/室202中的介质180在顶部电极210和电极活化衬底206之间提供电阻连接(resistive
connection)。还示出了电源212，其被配置为连接到底部电极204和顶部电极210并且在这些电极之间产生偏置电压，如在区域/室202中产生DEP力所需要的。电源212可以是例如交流(AC)电源。
connection)。还示出了电源212，其被配置为连接到底部电极204和顶部电极210并且在这些电极之间产生偏置电压，如在区域/室202中产生DEP力所需要的。电源212可以是例如交流(AC)电源。
[0314] 在某些实施方案中，图1B和1C中所示的微流体装置200可以具有光致动的DEP配置。因此，改变来自光源216的光218的图案(其可以由运动模块162控制)可以选择性地激活和去激活电极活化衬底206的内表面208的区域214处的DEP电极的变化图案。(下文中，具有DEP配置的微流体装置的区域214被称为“DEP电极区域”。)如图1C所示，指向电极活化衬底206的内表面208的光图案218可以以诸如正方形的图案照亮选择的DEP电极区域214a(以白色示出)。在下文中将未被照亮的DEP电极区域214(交叉阴影线)称为“暗”DEP电极区域214。
通过DEP电极活化衬底206(即，从底部电极204直到与流动区域106中的介质180相交界的电极活化衬底206的内表面208)的相对电阻抗大于在每个暗DEP电极区域214处通过区域/室
202中的介质180(即，从电极活化衬底206的内表面208到盖110的顶部电极210)的相对电阻抗。然而，被照亮的DEP电极区域214a表现出通过电极活化衬底206的减小的相对阻抗，其小于在每个被照亮的DEP电极区域214a处通过区域/室202中的介质180的相对阻抗。
通过DEP电极活化衬底206(即，从底部电极204直到与流动区域106中的介质180相交界的电极活化衬底206的内表面208)的相对电阻抗大于在每个暗DEP电极区域214处通过区域/室
202中的介质180(即，从电极活化衬底206的内表面208到盖110的顶部电极210)的相对电阻抗。然而，被照亮的DEP电极区域214a表现出通过电极活化衬底206的减小的相对阻抗，其小于在每个被照亮的DEP电极区域214a处通过区域/室202中的介质180的相对阻抗。
[0315] 在电源212被激活的情况下，前述DEP配置在被照亮的DEP电极区域214a和相邻的暗DEP电极区域214之间的流体介质180中产生电场梯度，这又产生了吸引或排斥流体介质180中附近微物体(未示出)的局部DEP力。因此，通过改变从光源216投射到微流体装置200中的光图案218，可以在区域/室202的内表面208处的许多不同的此类DEP电极区域214处选择性地激活和去激活吸引或排斥流体介质180中微物体的DEP电极。DEP力是吸引还是排斥附近的微物体可以取决于诸如电源212的频率和介质180和/或微物体(未示出)的介电性质之类的参数。
[0316] 图1C中所示的被照亮的DEP电极区域214a的正方形图案220仅是一个实例。可以通过投射到微流体装置200中的光图案218照亮(并由此激活)DEP电极区域214的任何图案，并且可以通过改变或移动光图案218来重复地改变被照亮/激活的DEP电极区域214的图案。
[0317] 在一些实施方案中，电极活化衬底206可以包括光电导材料或由其组成。在这样的实施方案中，电极活化衬底206的内表面208可以是无特征的。例如，电极活化衬底206可以包括氢化非晶硅(a-Si:H)层或由其组成。a-Si:H可以包含例如约8％至40％的氢(以100×氢原子数/氢和硅原子的总数来计算)。a-Si:H层可以具有约500nm至约2.0μm的厚度。在这样的实施方案中，根据光图案218，可以在电极活化衬底206的内表面208上的任何地方以任何图案形成DEP电极区域214。因此，无需固定DEP电极区域214的数目和图案，但是可以将其对应于光图案218。已经在例如美国专利号RE 44,711(Wu et al.)(最初颁布为美国专利号7,612,355)中描述了具有包括光电导层(例如上文所述的光电导层)的DEP配置的微流体装置的实例，其全部内容通过引用并入本文。
[0318] 在其他实施方案中，电极活化衬底206可以包括衬底，该衬底包括多个掺杂层、电绝缘层(或区域)和形成半导体集成电路的导电层，例如在半导体领域中已知的。例如，电极活化衬底206可以包括多个光电晶体管，包括例如横向双极光电晶体管，每个光电晶体管均对应于DEP电极区域214。或者，电极活化衬底206可以包括由光电晶体管开关控制的电极(例如，导电金属电极)，其中每个这样的电极均对应于DEP电极区域214。电极活化衬底206可以包括此类光电晶体管或光电晶体管控制的电极的图案。例如，该图案可以是排列成行和列的基本上为正方形的光电晶体管或光电晶体管控制的电极的阵列，如图2B所示。或者，图案可以是形成六边点格(hexagonal lattice)的基本上六边形的光电晶体管或光电晶体管控制的电极的阵列。无论图案如何，电路元件都可以在电极活化衬底206的内表面208处的DEP电极区域214与底部电极210之间形成电连接，并且可以由光图案218选择性地激活和去激活那些电连接(即，光电晶体管或电极)。当未被激活时，每个电连接都可以具有高阻抗，使得通过电极活化衬底206(即，从底部电极204到与区域/室202中的介质180相交界的电极活化衬底206的内表面208)的相对阻抗大于在相应的DEP电极区214处通过介质180(即，从电极活化衬底206的内表面208到盖110的顶部电极210)的相对阻抗。然而，当被光图案218中的光激活时，通过电极活化衬底206的相对阻抗小于在每个被照亮的DEP电极区域
214处通过介质180的相对阻抗，从而在相应DEP电极区域214处激活DEP电极，如上文所述。
因此，以光图案218所确定的方式，可以在区域/室202中的电极活化衬底206的内表面208处的许多不同的DEP电极区域214处选择性地激活和去激活吸引或排斥介质180中的微物体(未示出)的DEP电极。
214处通过介质180的相对阻抗，从而在相应DEP电极区域214处激活DEP电极，如上文所述。
因此，以光图案218所确定的方式，可以在区域/室202中的电极活化衬底206的内表面208处的许多不同的DEP电极区域214处选择性地激活和去激活吸引或排斥介质180中的微物体(未示出)的DEP电极。
[0319] 已经在例如美国专利号7,956,339(Ohta et al.)(参见例如图21和22中所示的装置300及其描述)中描述了具有包含光电晶体管的电极活化衬底的微流体装置的实例，其全部内容通过引用并入本文。已经在例如美国专利公开号2014/0124370(Short et al.)(参见例如整个附图中所示的装置200、400、500、600和900及其描述)中描述了具有包括由光电晶体管开关控制的电极的电极活化衬底的微流体装置的实例，其全部内容通过引用并入本文。
[0320] 在DEP配置的微流体装置的一些实施方案中，顶部电极210是外壳102的第一壁(或盖110)的一部分，并且电极活化衬底206和底部电极204是外壳102的第二壁(或支撑结构104)的一部分。区域/室202可以位于第一壁和第二壁之间。在其他实施方案中，电极210是第二壁(或支撑结构104)的一部分，并且电极活化衬底206和/或电极210中的一个或两个是第一壁(或盖110)的一部分。此外，光源216可以替代地用于从下方照亮外壳102。
[0321] 利用具有DEP构造的图1B-1C的微流体装置200，通过将光图案218投射到微流体装置200中，以便以围绕并捕捉微物体的图案(例如，正方形图案220)来激活电极活化衬底206的内表面208的DEP电极区域214a处的第一组一个或多个DEP电极，运动模块162可以选择区域/室202中的介质180中的微物体(未示出)。然后，通过相对于微流体装置200移动光图案218以激活DEP电极区域214处的第二组一个或多个DEP电极，运动模块162可以移动原位产生的捕捉的微物体。或者，可以相对于光图案218来移动微流体装置200。
[0322] 在其他实施方案中，微流体装置200可以具有不依赖于电极活化衬底206的内表面208处的DEP电极的光激活的DEP配置。例如，电极活化衬底206可以包括位于与包括至少一个电极的表面(例如，盖110)相对的位置的选择性可寻址且可激发的电极。可以选择性地打开和闭合开关(例如，半导体衬底中的晶体管开关)以激活或去激活DEP电极区域214处的DEP电极，从而在激活的DEP电极附近的区域/室202中的微物体(未示出)上产生净DEP力。取决于诸如电源212的频率和区域/室202中的介质(未示出)和/或微物体的介电性质的特征，DEP力可以吸引或排斥附近的微物体。通过选择性地激活和去激活一组DEP电极(例如，在形成正方形图案220的一组DEP电极区域214处)，可以在区域/室202中捕集和移动区域/室202中的一个或多个微物体。图1A中的运动模块162可以控制这类开关，从而激活和去激活各个DEP电极，以选择、捕集和移动区域/室202周围的特定微物体(未示出)。具有包括选择性可寻址且可激发的电极的DE配置的微流体装置在本领域中是已知的，并且已经被描述在例如美国专利号6,294,063(Becker et al.)和6,942,776(Medoro)中，其全部内容通过引用并入本文。
[0323] 作为又一个实例，微流体装置200可以具有电润湿(EW)配置，其可以代替DEP配置，或者可以位于微流体装置200与具有DEP配置的部分分离的部分中。EW配置可以是光电润湿配置或电介质上的电润湿(EWOD)配置，两者都是本领域已知的。在一些EW配置中，支撑结构104具有夹在介电层(未示出)和底部电极204之间的电极活化衬底206。介电层可以包括疏水材料和/或可涂覆有疏水材料，如下文所述。对于具有EW配置的微流体装置200，支撑结构
104的内表面208是介电层或其疏水涂层的内表面。
104的内表面208是介电层或其疏水涂层的内表面。
[0324] 介电层(未示出)可以包括一个或多个氧化物层，并且可以具有约50nm至约250nm(例如，约125nm至约175nm)的厚度。在某些实施方案中，介电层可以包括氧化物层，例如金属氧化物(例如，氧化铝或氧化铪)层。在某些实施方案中，介电层可以包括除金属氧化物之外的介电材料，例如硅氧化物或氮化物。无论确切的组成和厚度如何，介电层可以具有约10kOhm至约50kOhm的阻抗。
[0325] 在一些实施方案中，介电层的向内朝向区域/室202的表面涂覆有疏水材料。疏水材料可以包括例如氟化碳分子。氟化碳分子的实例包括全氟聚合物，例如聚四氟乙烯(例如， )或聚(2,3-二氟亚甲基-全氟四氢呋喃)(例如，CYTOPTM)。构成疏水材料的分子可以共价键合到介电层的表面。例如，疏水材料的分子可以借助于诸如硅氧烷基团、膦酸基团或硫醇基团的连接基团共价结合到介电层的表面。因此，在一些实施方案中，疏水材料可以包含烷基封端的硅氧烷、烷基封端的膦酸或烷基封端的硫醇。烷基可以是长链烃(例如，具有至少10个碳或至少16、18、20、22或更多个碳的链)。或者，可以使用氟化(或全氟化)碳链代替烷基。因此，例如，疏水材料可以包括氟代烷基封端的硅氧烷、氟代烷基封端的膦酸或氟代烷基封端的硫醇。在一些实施方案中，疏水涂层的厚度为约10nm至约50nm。在其他实施方案中，疏水涂层的厚度小于10nm(例如，小于5nm，或约1.5至3.0nm)。
[0326] 在一些实施方案中，具有电润湿配置的微流体装置200的盖110也涂覆有疏水材料(未示出)。疏水材料可以是用于涂覆支撑结构104的介电层的相同疏水材料，并且疏水涂层可以具有与支撑结构104的介电层上的疏水涂层的厚度基本相同的厚度。此外，盖110可以包括以支撑结构104的方式夹在介电层和顶部电极210之间的电极活化衬底206。盖110的电极活化衬底206和介电层可以具有与支撑结构104的电极活化衬底206和介电层相同的组成和/或尺寸。因此，微流体装置200可以具有两个电润湿表面。
[0327] 在一些实施方案中，电极活化衬底206可以包含光电导材料，例如上文所述的那些。因此，在某些实施方案中，电极活化衬底206可以包含氢化非晶硅层(a-Si:H)或由其组成。a-Si:H可以包含例如约8％至40％的氢(以100×氢原子数/氢和硅原子的总数来计算)。a-Si:H层可以具有约500nm至约2.0μm的厚度。或者，如上文所述，电极活化衬底206可以包括由光电晶体管开关控制的电极(例如，导电金属电极)。具有光电润湿配置的微流体装置在本领域中是已知的和/或可以用本领域已知的电极活化衬底来构建。例如，美国专利号6,
958,132(Chiou et al.)(其全部内容通过引用并入本文)公开了具有诸如a-Si:H的光电导材料的光电润湿配置，而上文引用的美国专利公开号2014/0124370(Short et al.)公开了具有由光电晶体管开关控制的电极的电极活化衬底。
958,132(Chiou et al.)(其全部内容通过引用并入本文)公开了具有诸如a-Si:H的光电导材料的光电润湿配置，而上文引用的美国专利公开号2014/0124370(Short et al.)公开了具有由光电晶体管开关控制的电极的电极活化衬底。
[0328] 因此，微流体装置200可以具有光电润湿配置，并且光图案218可以用于激活电极活化衬底206中的光电导EW区域或光响应EW电极。电极活化衬底206的这类激活的EW区域或EW电极可以在支撑结构104的内表面208(即，覆盖介电层或其疏水涂层的内表面)处产生电润湿力。通过改变入射在电极活化衬底206上的光图案218(或相对于光源216移动微流体装置200)，可以移动与支撑结构104的内表面208接触的液滴(例如，包含水性介质、溶液或溶剂)穿过区域/室202中存在的不混溶流体(例如，油介质)。
[0329] 在其他实施方案中，微流体装置200可以具有EWOD配置，并且电极活化衬底206可以包括不依赖于光来激活的选择性可寻址且可激发的电极。因此，电极活化衬底206可以包括这类电润湿(EW)电极的图案。例如，图案可以是排列成行和列的基本上正方形的EW电极的阵列，如图2B所示。或者，图案可以是形成六边点格的基本上六边形EW电极的阵列。无论图案如何，都可以通过电开关(例如，半导体衬底中的晶体管开关)选择性地激活(或去激活)EW电极。通过选择性地激活和去激活电极活化衬底206中的EW电极，可以在区域/室202内移动与覆盖介电层或其疏水涂层的内表面208接触的液滴(未示出)。图1A中的运动模块162可以控制此类开关，从而激活和去激活各个EW电极，以选择和移动区域/室202周围的特定液滴。具有有选择性可寻址且可激发的电极的EWOD配置的微流体装置在本领域中是已知的，并且已经描述在例如美国专利号8,685,344(Sundarsan et al.)中，其全部内容通过引用并入本文。
[0330] 无论微流体装置200的配置如何，电源212可以用于提供为微流体装置200的电路供电的电势(例如，AC电压电势)。电源212可以与图1中参引的电源192相同或者是其组件。电源212可以被配置为向顶部电极210和底部电极204提供AC电压和/或电流。对于AC电压，电源212可以提供这样的频率范围和平均或峰值功率(例如，电压或电流)范围：其如上文所述，足以产生足够强的净DEP力(或电润湿力)以在区域/室202中捕集和移动各个微物体(未示出)，和/或还如上文所述，足以改变区域/室202中支撑结构104的内表面208(即，介电层和/或介电层上的疏水涂层)的润湿性质。这样的频率范围和平均或峰值功率范围在本领域中是已知的。参见，例如，美国专利号6,958,132(Chiou et al.)、美国专利号RE44,711(Wu et al.)(最初作为美国专利号7,612,355颁布)和美国专利申请公开号US2014/0124370
(Short et al.)、US2015/0306598(Khandros et al.)和US2015/0306599(Khandros et al.)。
(Short et al.)、US2015/0306598(Khandros et al.)和US2015/0306599(Khandros et al.)。
[0331] 隔离坞。在图2A-2C中描绘的微流体装置230内示出了一般隔离坞224、226和228的非限制性实例。每个隔离坞224、226和228可以包括分离结构232，其限定了分离区域240和将分离区域240流体连接到通道122的连接区域236。连接区域236可以包括通向微流体通道122的近端开口234和通向分离区域240的远端开口238。连接区域236可以被配置为使得从微流体通道122流入隔离坞224、226、228的流体介质(未示出)的流动的最大穿透深度不延伸到分离区域240中。因此，由于连接区域236，设置在隔离坞224、226、228的分离区域240中的微物体(未示出)或其他材料(未示出)可以与微流体通道122中的介质流180分离且基本上不受其影响。
[0332] 图2A-2C的隔离坞224、226和228各自具有单个开口，该开口直接通向微流体通道122。隔离坞的开口从微流体通道122侧向开放。电极活化衬底206在微流体通道122和隔离坞224、226和228二者的下方。隔离坞的外壳内的电极活化衬底206的上表面(形成隔离坞的底板)被设置在与微流体通道122(或者，如果不存在通道，则为流动区域)内的电极活化衬底206的上表面(形成微流体装置的流动通道(或流动区域)的底板)相同水平面上或基本相同的水平面上。电极活化衬底206可以是无特征的，或者可以具有不规则或图案化的表面，其从其最高凸起到其最低凹陷变化小于约3微米、2.5微米、2微米、1.5微米、1微米、0.9微米、0.5微米、0.4微米、0.2微米、0.1微米或更小。跨越微流体通道122(或流动区域)和隔离坞的衬底的上表面中的高度变化可以小于隔离坞的壁或微流体装置的壁的高度的约3％、
2％、1％、0.9％、0.8％、0.5％、0.3％或0.1％。虽然详细描述了微流体装置200，但这也适用于本文所述的微流体装置100、230、250、280、290中的任一个。
2％、1％、0.9％、0.8％、0.5％、0.3％或0.1％。虽然详细描述了微流体装置200，但这也适用于本文所述的微流体装置100、230、250、280、290中的任一个。
[0333] 因此，微流体通道122可以是扫描区域的实例，并且隔离坞224、226、228的分离区域240可以是未扫描区域的实例。应当注意，微流体通道122和隔离坞224、226、228可以被配置为包含一种或多种流体介质180。在图2A-2B所示的实例中，开口222被连接到微流体通道122，并允许将流体介质180引入到微流体装置230中或从其中移除。在引入流体介质180之前，微流体装置可以装填有气体，如二氧化碳气体。一旦微流体装置230包含流体介质180，就可以选择性地产生和停止微流体通道122中的流体介质180的流动242。例如，如图所示，开口222可以被设置在微流体通道122的不同位置处(例如，相对端)，并且可以从用作入口的一个开口222到用作出口的另一个开口222形成介质的流动242。
[0334] 图2C示出了根据本公开的隔离坞224的实例的详细视图。还示出了微物体246的实例。
[0335] 已知的是，微流体通道122中的流体介质180经过隔离坞224的近端开口234的流动242可以产生介质180进入和/或离开隔离坞224的二次流动244。为了将隔离坞224的分离区域240中的微物体246与二次流动244分离，隔离坞224的连接区域236的长度Lcon(即，从近端开口234到远端开口238)应当大于二次流动244进入连接区域236的穿透深度Dp。二次流动
244的穿透深度Dp取决于在微流体通道122中流动的流体介质180的速度以及与微流体通道
122以及到微流体通道122的连接区域236的近端开口234的配置有关的各种参数。对于给定的微流体装置，微流体通道122和开口234的配置将是固定的，而微流体通道122中的流体介质180的流动242的速率将是可变的。因此，对于每个隔离坞224，可以识别通道122中的流体介质180的流动242的最大速度Vmax，确保二次流动244的穿透深度Dp不超过连接区域236的长度Lcon。只要微流体通道122中的流体介质180的流动242的速率不超过最大速度Vmax，所得到的二次流动244就可以被限制到微流体通道122和连接区域236并且保持在分离区域240之外。因此，微流体通道122中的介质180的流动242将不会将微物体246拖曳出分离区域
240。相反，无论微流体通道122中的流体介质180的流动242如何，位于分离区域240中的微物体246将停留在分离区域240中。
244的穿透深度Dp取决于在微流体通道122中流动的流体介质180的速度以及与微流体通道
122以及到微流体通道122的连接区域236的近端开口234的配置有关的各种参数。对于给定的微流体装置，微流体通道122和开口234的配置将是固定的，而微流体通道122中的流体介质180的流动242的速率将是可变的。因此，对于每个隔离坞224，可以识别通道122中的流体介质180的流动242的最大速度Vmax，确保二次流动244的穿透深度Dp不超过连接区域236的长度Lcon。只要微流体通道122中的流体介质180的流动242的速率不超过最大速度Vmax，所得到的二次流动244就可以被限制到微流体通道122和连接区域236并且保持在分离区域240之外。因此，微流体通道122中的介质180的流动242将不会将微物体246拖曳出分离区域
240。相反，无论微流体通道122中的流体介质180的流动242如何，位于分离区域240中的微物体246将停留在分离区域240中。
[0336] 而且，只要微流体通道122中的介质180的流动242的速率不超过Vmax，微流体通道122中的流体介质180的流动242就不会使混杂的颗粒(例如，微粒和/或纳米颗粒)从微流体通道122移动到隔离坞224的分离区域240中。因此，使连接区域236的长度Lcon大于二次流动
244的最大穿透深度Dp可以防止一个隔离坞224被来自微流体通道122或另一个隔离坞(例如，图2D中的隔离坞226、228)的混杂的颗粒污染。
244的最大穿透深度Dp可以防止一个隔离坞224被来自微流体通道122或另一个隔离坞(例如，图2D中的隔离坞226、228)的混杂的颗粒污染。
[0337] 因为微流体通道122和隔离坞224、226、228的连接区域236可能受到微流体通道122中的介质180的流动242的影响，所以微流体通道122和连接区域236可以被认为是微流体装置230的扫描(或流动)区域。另一方面，隔离坞224、226、228的分离区域240可以被认为是未扫描(或非流动)区域。例如，微流体通道122中的第一流体介质180中的组分(未示出)可以基本上仅通过第一介质180的组分从微流体通道122扩散通过连接区域236并进入分离区域240中的第二流体介质248中而与分离区域240中的第二流体介质248混合。类似地，分离区域240中的第二介质248的组分(未示出)可以基本上仅通过第二介质248的组分从分离区域240扩散通过连接区域236并进入微流体通道122中的第一介质180中而与微流体通道
122中的第一介质180混合。在一些实施方案中，隔离坞的分离区域与流动区域之间通过扩散进行的流体介质交换的程度大于约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或大于约99％的流体交换。第一介质180可以是与第二介质248相同的介质或不同的介质。
此外，第一介质180和第二介质248可以开始相同，然后变得不同(例如，通过分离区域240中的一个或多个细胞来调节第二介质248，或者通过改变流过微流体通道122的介质180)。
122中的第一介质180混合。在一些实施方案中，隔离坞的分离区域与流动区域之间通过扩散进行的流体介质交换的程度大于约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或大于约99％的流体交换。第一介质180可以是与第二介质248相同的介质或不同的介质。
此外，第一介质180和第二介质248可以开始相同，然后变得不同(例如，通过分离区域240中的一个或多个细胞来调节第二介质248，或者通过改变流过微流体通道122的介质180)。
[0338] 如上所述，由微流体通道122中的流体介质180的流动242引起的二次流动244的最大穿透深度Dp可以取决于多个参数。这些参数的实例包括：微流体通道122的形状(例如，微流体通道可以将介质引导到连接区域236中，将介质从连接区域236转移，或者沿着基本上垂直于通向微流体通道122的连接区域236的近端开口234的方向引导介质)；微流体通道122在近端开口234处的宽度Wch(或横截面积)；和连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon(或横截面积)；微流体通道122中的流体介质180的流动242的速度V；第一介质180和/或第二介质248的粘度，等等。
[0339] 在一些实施方案中，微流体通道122和隔离坞224、226、228的尺寸可以相对于微流体通道122中的流体介质180的流动242的向量如下定向：微流体通道宽度Wch(或微流体通道122的横截面积)可以基本上垂直于介质180的流动242；连接区域236在开口234处的宽度Wcon(或横截面积)可以基本上平行于微流体通道122中的介质180的流动242；和/或连接区域的长度Lcon可以基本上垂直于微流体通道122中的介质180的流动242。前述仅是示例，并且微流体通道122和隔离坞224、226、228的相对位置可以相对于彼此为其他取向。
[0340] 如图2C所示，连接区域236的宽度Wcon从近端开口234到远端开口238可以是均匀的。因此，连接区域236在远端开口238处的宽度Wcon可以是本文中为连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon所标识的任何值。或者，连接区域236在远端开口238处的宽度Wcon可以大于连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon。
[0341] 如图2C所示，分离区域240在远端开口238处的宽度可以与连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon基本上相同。因此，分离区域240在远端开口238处的宽度可以是本文中为连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon所标识的任何值。或者，分离区域240在远端开口238处的宽度可以大于或小于连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon。此外，远端开口238可以小于近端开口234，并且连接区域236的宽度Wcon可以在近端开口234和远端开口238之间变窄。例如，使用各种不同的几何形状(例如，斜切连接区域、使连接区域成斜面)，连接区域236可以在近端开口和远端开口之间变窄。此外，连接区域236的任何部分或子部分可以变窄(例如，连接区域与近端开口234相邻的一部分)。
[0342] 图2D-2F描绘了包含微流体管路262和流动通道264的微流体装置250的另一示例性实施方案，其是图1A的相应微流体装置100、管路132和通道134的变体。微流体装置250还具有多个隔离坞266，其是上述隔离坞124、126、128、130、224、226或228的另外的变体。特别地，应当理解，图2D-2F中所示的装置250的隔离坞266可以代替装置100、200、230、280、290中的上述隔离坞124、126、128、130、224、226或228中任一个。类似地，微流体装置250是微流体装置100的另一变体，并且还可以具有与上述微流体装置100、200、230、280、290相同或不同的DEP配置，以及本文所述的其他微流体系统组件中的任一个。
[0343] 图2D-2F的微流体装置250包括支撑结构(在图2D-2F中不可见，但可以与图1A中所描绘的装置100的支撑结构104相同或基本上类似)、微流体管路结构256和盖(在图2D-2F中不可见，但可以与图1A中所描绘的装置100的盖122相同或基本上类似)。微流体管路结构256包括框架252和微流体管路材料260，其可以与图1A中所描绘的装置100的框架114和微流体管路材料116相同或基本上类似。如图2D所示，由微流体管路材料260所定义的微流体管路262可以包括多个通道264(示出了两个，但可以有更多个)，多个隔离坞266与其流体连接。
[0344] 每个隔离坞266可以包括分离结构272、分离结构272内的分离区域270、以及连接区域268。从微流体通道264处的近端开口274到分离结构272处的远端开口276，连接区域268将微流体通道264流体连接至分离区域270。通常，根据上文对图2B和2C的讨论，通道264中的第一流体介质254的流动278可以产生第一介质254从微流体通道264进入和/或离开隔离坞266的相应连接区域268的二次流动282。
[0345] 如图2E所示，每个隔离坞266的连接区域268通常包括在至通道264的近端开口274与至分离结构272的远端开口276之间延伸的区域。连接区域268的长度Lcon可以大于二次流动282的最大穿透深度Dp，在这种情况下，二次流动282将延伸到连接区域268中而不被再引导向分离区域270(如图2D所示)。或者，如图2F所示，连接区域268可以具有小于最大穿透深度Dp的长度Lcon，在这种情况下，二次流动282将延伸通过连接区域268并且被再引导向分离区域270。在后一种情况下，连接区域268的长度Lc1和Lc2的和大于最大穿透深度Dp，使得二次流动282不延伸到分离区域270中。无论连接区域268的长度Lcon是否大于穿透深度Dp，或者连接区域268的长度Lc1和Lc2的和是否大于穿透深度Dp，通道264中的第一介质254的不超过最大速度Vmax的流动278会产生具有穿透深度Dp的二次流动，并且隔离坞266的分离区域270中的微物体(未示出，但可以与图2C中所示的微物体246相同或基本上类似)不会被通道264中的第一介质254的流动278拖曳离开分离区域270。通道264中的流动278也不会将混杂的物质(未示出)从通道264拖曳到隔离坞266的分离区域270中。这样，扩散是微流体通道264中的第一介质254中的组分可以从微流体通道264移动到隔离坞266的分离区域270中的第二介质258中的唯一机制。类似地，扩散是隔离坞266的分离区域270中的第二介质258中的组分可以从分离区域270移动到微流体通道264中的第一介质254中的唯一机制。第一介质254可以是与第二介质258相同的介质，或者第一介质254可以是与第二介质258不同的介质。或者，第一介质254和第二介质258可以在开始时相同，然后变得不同，例如，通过分离区域270中的一个或多个细胞调节第二介质，或者通过改变流过微流体通道264的介质。
[0346] 如图2E所示，微流体通道264中的微流体通道264的宽度Wch(即，横切流体介质流过微流体通道的方向，如图2D中的箭头278所示)可以基本上垂直于近端开口274的宽度Wcon1，并且因此基本上平行于远端开口276的宽度Wcon2。然而，近端开口274的宽度Wcon1和远端开口276的宽度Wcon2不需要基本上彼此垂直。例如，近端开口274的宽度Wcon1定向于其上的轴(未示出)与远端开口276的宽度Wcon2定向于其上的另一轴之间的角度可以不同于垂直，并因此不是90°。可选择的取向角度的实例包括以下角度：约30°至约90°、约45°至约90°、约60°至约90°等。
[0347] 在隔离坞(例如，124、126、128、130、224、226、228或266)的各种实施方案中，分离区域(例如240或270)被配置为包含多个微物体。在其他实施方案中，分离区域可以被配置为包含仅一个、两个、三个、四个、五个或类似的相对较少数目的微物体。因此，分离区域的体积可以是例如至少1×106、2×106、4×106、6×106立方微米或更大。
[0348] 在隔离坞的各种实施方案中，微流体通道(例如，122)在近端开口(例如234)处的宽度Wch可以是约50-1000微米、50-500微米、50-400微米、50-300微米、50-250微米、50-200微米、50-150微米、50-100微米、70-500微米、70-400微米、70-300微米、70-250微米、70-200微米、70-150微米、90-400微米、90-300微米、90-250微米、90-200微米、90-150微米、100-300微米、100-250微米、100-200微米、100-150微米或100-120微米。在一些其他实施方案中，微流体通道(例如，122)在近端开口(例如234)处的宽度Wch可以是约200-800微米、200-
700微米或200-600微米。以上仅是示例，并且微流体通道122的宽度Wch可以是上文列出的任何端点内的任何宽度。此外，在微流体通道的除了隔离坞的近端开口之外的区域中，微流体通道122的Wch可以被选择为任何这些宽度。
700微米或200-600微米。以上仅是示例，并且微流体通道122的宽度Wch可以是上文列出的任何端点内的任何宽度。此外，在微流体通道的除了隔离坞的近端开口之外的区域中，微流体通道122的Wch可以被选择为任何这些宽度。
[0349] 在一些实施方案中，隔离坞的高度为约30至约200微米或约50至约150微米。在一些实施方案中，隔离坞的横截面积为约1×104-3×106平方微米、2×104–2×106平方微米、4×104–1×106平方微米、2×104–5×105平方微米、2×104–1×105平方微米或约2×105–2×106平方微米。
[0350] 在隔离坞的各种实施方案中，微流体通道(例如，122)在近端开口(例如，234)处的高度Hch可以是任何以下高度内的高度：20-100微米、20-90微米、20-80微米、20-70微米、20-60微米、20-50微米、30-100微米、30-90微米、30-80微米、30-70微米、30-60微米、30-50微米、40-100微米、40-90微米、40-80微米、40-70微米、40-60微米或40-50微米。前述仅仅是示例，并且微流体通道(例如，122)的高度Hch可以是上文列出的任何端点内的高度。在微流体通道的除了隔离坞的近端开口之外的区域中，微流体通道122的高度Hch可以被选择为在任何这些高度内。
[0351] 在隔离坞的各种实施方案中，微流体通道(例如，122)在近端开口(例如234)处的横截面积可以是500-50,000平方微米、500-40,000平方微米、500-30,000平方微米、500-25,000平方微米、500-20,000平方微米、500-15,000平方微米、500-10,000平方微米、500-
7,500平方微米、500-5,000平方微米、1,000-25,000平方微米、1,000-20,000平方微米、1,
000-15,000平方微米、1,000-10,000平方微米、1,000-7,500平方微米、1,000-5,000平方微米、2,000-20,000平方微米、2,000-15,000平方微米、2,000-10,000平方微米、2,000-7,500平方微米、2,000-6,000平方微米、3,000-20,000平方微米、3,000-15,000平方微米、3,000-
10,000平方微米、3,000-7,500平方微米或3,000至6,000平方微米。前述仅仅是示例，并且微流体通道(例如，122)在近端开口(例如，234)处的横截面积可以是上文列出的任何端点内的任何面积。
7,500平方微米、500-5,000平方微米、1,000-25,000平方微米、1,000-20,000平方微米、1,
000-15,000平方微米、1,000-10,000平方微米、1,000-7,500平方微米、1,000-5,000平方微米、2,000-20,000平方微米、2,000-15,000平方微米、2,000-10,000平方微米、2,000-7,500平方微米、2,000-6,000平方微米、3,000-20,000平方微米、3,000-15,000平方微米、3,000-
10,000平方微米、3,000-7,500平方微米或3,000至6,000平方微米。前述仅仅是示例，并且微流体通道(例如，122)在近端开口(例如，234)处的横截面积可以是上文列出的任何端点内的任何面积。
[0352] 在隔离坞的各种实施方案中，连接区域(例如，236)的长度Lcon可以是约1-600微米、5-550微米、10-500微米、15-400微米、20-300微米、20-500微米、40-400微米、60-300微米、80-200微米或约100-150微米。前述仅仅是示例，并且连接区域(例如，236)的长度Lcon可以是上文列出的任何端点内任何长度。
[0353] 在隔离坞的各种实施方案中，连接区域(例如，236)在近端开口(例如，234)处的宽度Wcon可以是约20-500微米、20-400微米、20-300微米、20-200微米、20-150微米、20-100微米、20-80微米、20-60微米、30-400微米、30-300微米、30-200微米、30-150微米、30-100微米、30-80微米、30-60微米、40-300微米、40-200微米、40-150微米、40-100微米、40-80微米、40-60微米、50-250微米、50-200微米、50-150微米、50-100微米、50-80微米、60-200微米、
60-150微米、60-100微米、60-80微米、70-150微米、70-100微米或和80-100微米。前述仅仅是示例，并且连接区域(例如，236)在近端开口(例如，234)处的宽度Wcon可以与前述示例不同(例如，上文列出的任何端点内任何值)。
60-150微米、60-100微米、60-80微米、70-150微米、70-100微米或和80-100微米。前述仅仅是示例，并且连接区域(例如，236)在近端开口(例如，234)处的宽度Wcon可以与前述示例不同(例如，上文列出的任何端点内任何值)。
[0354] 在隔离坞的各种实施方案中，连接区域(例如，236)在近端开口(例如，234)处的宽度Wcon可以至少与隔离坞预期用于的微物体(例如，生物细胞，其可以是T细胞或B细胞)的最大尺寸一样大。前述仅仅是示例，并且连接区域(例如，236)在近端开口(例如，234)处的宽度Wcon可以与前述示例(例如，上文列出的任何端点内宽度)不同。
[0355] 在隔离坞的各种实施方案中，连接区域的近端开口的宽度Wpr可以至少与隔离坞预期用于的微物体(例如，生物微物体，例如细胞)的最大尺寸一样大。例如，宽度Wpr可以是约50微米、约60微米、约100微米、约200微米、约300微米，或者可以是约50-300微米、约50-200微米、约50-100微米、约75-150微米、约75-100微米或约200-300微米。
[0356] 在隔离坞的各种实施方案中，连接区域(例如，236)的长度Lcon与连接区域(例如，236)在近端开口234处的宽度Wcon的比例可以大于或等于任何以下比例：0.5、1.0、1.5、2.0、
2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0或更大。以上仅仅是示例，并且连接区域236的长度Lcon与连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon的比例可以与前述示例不同。
2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0或更大。以上仅仅是示例，并且连接区域236的长度Lcon与连接区域236在近端开口234处的宽度Wcon的比例可以与前述示例不同。
[0357] 在微流体装置100、200、23、250、280、290的各种实施方案中，Vmax可以被设定为约0.2、0.5、0.7、1.0、1.3、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.7、7.0、7.5、8.0、
8.5、9.0、10、11、12、13、14或15微升/秒。
8.5、9.0、10、11、12、13、14或15微升/秒。
[0358] 在具有隔离坞的微流体装置的各种实施方案中，隔离坞的分离区域(例如，240)的体积可以是例如至少5×105、8×105、1×106、2×106、4×106、6×106、8×106、1×107、5×107、1×108、5×108或8×108立方微米或更大。在具有隔离坞的微流体装置的各种实施方案中，隔离坞的体积可以是约5×105、6×105、8×105、1×106、2×106、4×106、8×106、1×107、3×107、5×107或约8×107立方微米或更大。在一些其他实施方案中，隔离坞的体积可以是约
1纳升至约50纳升、2纳升至约25纳升、2纳升至约20纳升、约2纳升至约15纳升、或约2纳升至约10纳升。
1纳升至约50纳升、2纳升至约25纳升、2纳升至约20纳升、约2纳升至约15纳升、或约2纳升至约10纳升。
[0359] 在各种实施方案中，微流体装置具有如本文所讨论的任何实施方案中所配置的隔离坞，其中微流体装置具有约5至约10个隔离坞、约10至约50个隔离坞、约100至约500个隔离坞；约200至约1000个隔离坞、约500至约1500个隔离坞、约1000至约2000个隔离坞、约1000至约3500个隔离坞、约3000至约7000个隔离坞、约5000至约10000个隔离坞、约9000至约15000个隔离坞或约12000至约20000个隔离坞。隔离坞不需要全部是相同的尺寸，并且可以包括多种配置(例如，隔离坞内不同的宽度、不同的特征)。
[0360] 图2G示出了根据一个实施方案的微流体装置280。图2G中所示的微流体装置280是微流体装置100的程式化示意图。在实施中，微流体装置280及其组成管路元件(例如，通道122和隔离坞128)会具有本文所讨论的尺寸。图2G中所示的微流体管路120具有两个开口
107、四个不同的通道122和四个不同的流动路径106。微流体装置280还包括向每个通道122开放的多个隔离坞。在图2G所示的微流体装置中，隔离坞具有与图2C中所示的坞类似的几何形状，因此具有连接区域和分离区域这两者。因此，微流体管路120包括扫描区域(例如，通道122和连接区域236的在二次流动244的最大穿透深度Dp内的部分)和非扫描区域(例如，分离区域240和连接区域236的不在二次流动244的最大穿透深度Dp内的部分)这两者。
107、四个不同的通道122和四个不同的流动路径106。微流体装置280还包括向每个通道122开放的多个隔离坞。在图2G所示的微流体装置中，隔离坞具有与图2C中所示的坞类似的几何形状，因此具有连接区域和分离区域这两者。因此，微流体管路120包括扫描区域(例如，通道122和连接区域236的在二次流动244的最大穿透深度Dp内的部分)和非扫描区域(例如，分离区域240和连接区域236的不在二次流动244的最大穿透深度Dp内的部分)这两者。
[0361] 图3A至3B示出了可用于操作和观察根据本公开的微流体装置(例如，100、200、230、250、280、290)的系统150的各种实施方案。如图3A所示，系统150可以包括结构(“巢”)
300，其被配置为保持微流体装置100(未示出)或本文所述的任何其他微流体装置。巢300可以包括插座(socket)302，其能够与微流体装置320(例如，光致动的电动力学装置100)交界并提供从电源192到微流体装置320的电连接。巢300还可以包括集成的电信号生成子系统
304。电信号生成子系统304可以被配置为向插座302提供偏置电压，使得当插座302承载微流体装置320时，在微流体装置320中的一对电极两端施加偏置电压。因此，电信号生成子系统304可以是电源192的一部分。向微流体装置320施加偏置电压的能力并不意味着当插座
302承载微流体装置320时会一直施加偏置电压。相反，在大多数情况下，将间歇地施加偏压电压，例如，仅在需要时施加，以促进在微流体装置320中生成电动力，例如介电电泳或电润湿。
300，其被配置为保持微流体装置100(未示出)或本文所述的任何其他微流体装置。巢300可以包括插座(socket)302，其能够与微流体装置320(例如，光致动的电动力学装置100)交界并提供从电源192到微流体装置320的电连接。巢300还可以包括集成的电信号生成子系统
304。电信号生成子系统304可以被配置为向插座302提供偏置电压，使得当插座302承载微流体装置320时，在微流体装置320中的一对电极两端施加偏置电压。因此，电信号生成子系统304可以是电源192的一部分。向微流体装置320施加偏置电压的能力并不意味着当插座
302承载微流体装置320时会一直施加偏置电压。相反，在大多数情况下，将间歇地施加偏压电压，例如，仅在需要时施加，以促进在微流体装置320中生成电动力，例如介电电泳或电润湿。
[0362] 如图3A所示，巢300可以包括印刷电路板组件(PCBA)322。电信号生成子系统304可以被安装在PCBA 322上并被电集成到其中。示例性支撑件包括也安装在PCBA 322上的插座302。
[0363] 通常，电信号生成子系统304将包括波形发生器(未示出)。电信号生成子系统304还可以包括示波器(未示出)和/或被配置为放大从波形发生器接收到的波形的波形放大电路(未示出)。示波器(如果存在的话)可以被配置为测量供给至由插座302承载的微流体装置320的波形。在某些实施方案中，示波器在微流体装置320附近(并且远离波形发生器)的位置处测量波形，从而确保更精确地测量实际施加到装置的波形。从示波器测量所获得的数据可以被例如作为反馈提供给波形发生器，并且波形发生器可以被配置为基于这样的反馈而调整其输出。合适的组合式波形发生器和示波器的示例是Red PitayaTM。
[0364] 在某些实施方案中，巢300还包括控制器308，例如用于感测和/或控制电信号生成子系统304的微处理器。合适的微处理器的实例包括ArduinoTM微处理器，例如Arduino NanoTM。控制器308可以用于执行功能和分析，或者可以与外部主控制器154(在图1A中示出)进行通信以执行功能和分析。在图3A所示的实施方案中，控制器308通过界面310(例如，插头或连接器)与主控制器154通信。
[0365] 在一些实施方案中，巢300可以包括电信号生成子系统304，其包括Red PitayaTM波形发生器/示波器单元(“Red Pitaya单元”)和波形放大电路，该波形放大电路将Red Pitaya单元所产生的波形放大并且将放大的电压传送给微流体装置100。在一些实施方案中，Red Pitaya单元被配置为测量微流体装置320处的放大的电压，然后根据需要调节其自身的输出电压，使得在微流体装置320处测量到的电压是期望值。在一些实施方案中，波形放大电路可以具有由安装在PCBA 322上的一对DC-DC转换器产生的+6.5V至-6.5V的电源，从而在微流体装置100处产生高达13Vpp的信号。
[0366] 如图3A所示，支撑结构300(例如，巢)还可以包括热控制子系统306。热控制子系统306可以被配置为调节由支撑结构300保持的微流体装置320的温度。例如，热控制子系统
306可以包括Peltier热电装置(未示出)和冷却单元(未示出)。Peltier热电装置可以具有被配置为与微流体装置320的至少一个表面相交界的第一表面。冷却单元可以是例如冷却块(未示出)，例如液体冷却铝块。Peltier热电装置的第二表面(例如，与第一表面相对的表面)可以被配置为与这种冷却块的表面交界。冷却块可以被连接到流体路径314，流体路径
314被配置为使冷却的流体循环通过冷却块。在图3A所示的实施方案中，支撑结构300包括入口316和出口318，以从外部贮液器(未示出)接收冷却的流体，将冷却的流体引入到流体路径314中并通过冷却块，然后将冷却的流体返回到外部贮液器。在一些实施方案中，Peltier热电装置、冷却单元和/或流体路径314可以被安装在支撑结构300的壳体312上。在一些实施方案中，热控制子系统306被配置为调节Peltier热电装置的温度，以实现微流体装置320的目标温度。Peltier热电装置的温度调节可以例如通过热电电源实现，例如通过PololuTM热电电源(Pololu Robotics and Electronics Corp.)实现。热控制子系统306可以包括反馈电路，例如由模拟电路提供的温度值。或者，反馈电路可以由数字电路提供。
306可以包括Peltier热电装置(未示出)和冷却单元(未示出)。Peltier热电装置可以具有被配置为与微流体装置320的至少一个表面相交界的第一表面。冷却单元可以是例如冷却块(未示出)，例如液体冷却铝块。Peltier热电装置的第二表面(例如，与第一表面相对的表面)可以被配置为与这种冷却块的表面交界。冷却块可以被连接到流体路径314，流体路径
314被配置为使冷却的流体循环通过冷却块。在图3A所示的实施方案中，支撑结构300包括入口316和出口318，以从外部贮液器(未示出)接收冷却的流体，将冷却的流体引入到流体路径314中并通过冷却块，然后将冷却的流体返回到外部贮液器。在一些实施方案中，Peltier热电装置、冷却单元和/或流体路径314可以被安装在支撑结构300的壳体312上。在一些实施方案中，热控制子系统306被配置为调节Peltier热电装置的温度，以实现微流体装置320的目标温度。Peltier热电装置的温度调节可以例如通过热电电源实现，例如通过PololuTM热电电源(Pololu Robotics and Electronics Corp.)实现。热控制子系统306可以包括反馈电路，例如由模拟电路提供的温度值。或者，反馈电路可以由数字电路提供。
[0367] 在一些实施方案中，巢300可以包括具有反馈电路的热控制子系统306，该反馈电路是包括电阻器(例如，具有1kOhm+/-0.1％的电阻，+/-0.02ppm/C0的温度系数)和NTC热敏电阻(例如，具有1kOhm+/-0.01％的标称电阻)的模拟分压器电路(未示出)。在一些情况下，热控制子系统306测量来自反馈电路的电压，然后使用计算出的温度值作为机载PID控制环路算法的输入。来自PID控制环路算法的输出可以驱动例如PololuTM马达驱动器(未示出)上的定向和脉冲宽度调制的信号引脚，以致动热电电源，从而控制Peltier热电装置。
[0368] 巢300可以包括串行端口324，其允许控制器308的微处理器经由界面310(未示出)与外部主控制器154进行通信。另外，控制器308的微处理器可以与电信号生成子系统304和热控制子系统306进行通信(例如，经由Plink工具(未示出))。因此，经由控制器308、界面310和串行端口324的组合，电信号生成子系统304和热控制子系统306可以与外部主控制器
154进行通信。以这种方式，除了其他方面之外，主控制器154还可以通过执行用于输出电压调节的定标(scaling)计算来辅助电信号生成子系统304。经由耦接到外部主控制器154的显示装置170提供的图形用户界面(GUI)(未示出)可以被配置为绘制分别从热控制子系统
306和电信号生成子系统304获得的温度和波形数据。替代地或另外地，GUI可以允许更新控制器308、热控制子系统306和电信号生成子系统304。
154进行通信。以这种方式，除了其他方面之外，主控制器154还可以通过执行用于输出电压调节的定标(scaling)计算来辅助电信号生成子系统304。经由耦接到外部主控制器154的显示装置170提供的图形用户界面(GUI)(未示出)可以被配置为绘制分别从热控制子系统
306和电信号生成子系统304获得的温度和波形数据。替代地或另外地，GUI可以允许更新控制器308、热控制子系统306和电信号生成子系统304。
[0369] 如上文所讨论的，系统150可以包括成像装置194。在一些实施方案中，成像装置194包括光调制子系统330(参见图3B)。光调制子系统330可以包括数字镜像装置(DMD)或微快门阵列系统(MSA)，其中任一个都可以被配置为接收来自光源332的光并将接收到的光的一部分发送到显微镜350的光具组中。或者，光调制子系统330可以包括产生其自身光的装置(因此无需光源332)，例如有机发光二极管显示器(OLED)、硅基液晶(LCOS)装置、铁电硅基液晶装置(FLCOS)或透射式液晶显示器(LCD)。光调制子系统330可以是例如投影仪。因此，光调制子系统330能够发射结构光和非结构光。在某些实施方案中，系统150的成像模块
164和/或运动模块162可以控制光调制子系统330。
164和/或运动模块162可以控制光调制子系统330。
[0370] 在某些实施方案中，成像装置194还包括显微镜350。在这样的实施方案中，巢300和光调制子系统330可以被单独地配置为安装在显微镜350上。显微镜350可以是例如标准研究级别的光学显微镜或荧光显微镜。因此，巢300可以被配置为安装在显微镜350的载物台344上和/或光调制子系统330可以被配置为安装在显微镜350的端口上。在其他实施方案中，本文所述的巢300和光调制子系统330可以是显微镜350的集成部件。
[0371] 在某些实施方案中，显微镜350还可以包括一个或多个检测器348。在一些实施方案中，检测器348由成像模块164控制。检测器348可以包括目镜、电荷耦合装置(CCD)、相机(例如，数码相机)或其任何组合。如果存在至少两个检测器348，则一个检测器可以是例如快速帧速率相机，而另一个检测器可以是高灵敏度相机。此外，显微镜350可以包括光具组，其被配置为接收从微流体装置320反射和/或发射的光，并将反射和/或发射的光的至少一部分聚焦到一个或多个检测器348上。显微镜的光具组还可以包括用于不同检测器的不同镜筒透镜(未示出)，使得每个检测器上的最终放大率可以是不同的。
[0372] 在某些实施方案中，成像装置194被配置为使用至少两个光源。例如，可以使用第一光源332来产生结构光(例如，经由光调制子系统330)，并且可以使用第二光源334来提供非结构光。第一光源332可以产生用于光驱动的电运动和/或荧光激发的结构光，且第二光源334可以用于提供亮视场照明。在这些实施方案中，运动模块164可以用于控制第一光源332，并且成像模块164可以用于控制第二光源334。显微镜350的光具组可以被配置为(1)接收来自光调制子系统330的结构光，并且当该装置被巢300承载时，将结构光聚焦在微流体装置(例如，光致动的电动力学装置)中的至少第一区域上，以及(2)接收从微流体装置反射和/或发射的光，并将这种反射和/或发射的光的至少一部分聚焦到检测器348上。光具组还可以被配置为接收来自第二光源的非结构光，并且当该装置被巢300承载时，将非结构光聚焦在微流体装置的至少第二区域上。在某些实施方案中，微流体装置的第一和第二区域可以是重叠的区域。例如，第一区域可以是第二区域的子集。在其他实施方案中，第二光源334可以另外地或替代地包括激光，其可以具有任何合适的光波长。图3B中所示的光学系统的表示仅是示意性表示，并且光学系统可以包括另外的滤光器、陷波滤波器、透镜等。当第二光源334包括用于亮视场和/或荧光激发的一个或多个光源以及激光照明时，光源的物理布置可以与图3B中所示的不同，并且可以在光学系统内的任何合适的物理位置引入激光照明。光源334和光源332/光调制子系统330的示意性位置也可以互换。
[0373] 在图3B中，第一光源332被显示为将光提供给光调制子系统330，其将结构光提供给系统355的显微镜350的光具组(未示出)。第二光源334被显示为经由分束器336将非结构光提供给光具组。来自光调制子系统330的结构光和来自第二光源334的非结构光一起从分束器336通过光具组行进到达第二分束器(或二向色滤光器338，取决于光调制子系统330提供的光)，光在此通过物镜336向下反射到样品平面342。然后，从样品平面342反射和/或发射的光向上返回通过物镜340、通过分束器和/或二向色滤光器338，并返回到二向色滤光器346。仅一部分到达二向色滤光器346的光穿过并到达检测器348。
[0374] 在一些实施方案中，第二光源334发射蓝光。利用适当的二向色滤光器346，从样品平面342反射的蓝光能够穿过二向色滤光器346并到达检测器348。相反，来自光调制子系统330的结构光从样品平面342反射，但不穿过二向色滤光器346。在该实例中，二向色滤光器
346滤除波长长于495nm的可见光。只有从光调制子系统发射的光不包括短于495nm的任何波长时，对来自光调制子系统330的光的这种滤除才算完成(如图所示)。在实施中，如果来自光调制子系统330的光包括短于495nm的波长(例如，蓝色波长)，则来自光调制子系统的一些光会穿过滤光器346到达检测器348。在这样的实施方案中，滤光器346用于改变从第一光源332和第二光源334到达检测器348的光量之间的平衡。如果第一光源332显著强于第二光源334，则这可能是有益的。在其他实施方案中，第二光源334可以发射红光，并且二向色滤光器346可以滤除除了红光之外的可见光(例如，波长短于650nm的可见光)。
346滤除波长长于495nm的可见光。只有从光调制子系统发射的光不包括短于495nm的任何波长时，对来自光调制子系统330的光的这种滤除才算完成(如图所示)。在实施中，如果来自光调制子系统330的光包括短于495nm的波长(例如，蓝色波长)，则来自光调制子系统的一些光会穿过滤光器346到达检测器348。在这样的实施方案中，滤光器346用于改变从第一光源332和第二光源334到达检测器348的光量之间的平衡。如果第一光源332显著强于第二光源334，则这可能是有益的。在其他实施方案中，第二光源334可以发射红光，并且二向色滤光器346可以滤除除了红光之外的可见光(例如，波长短于650nm的可见光)。
[0375] 涂覆溶液和涂覆剂。不希望受理论的限制，当微流体装置的至少一个或多个内表面已经被调节或涂覆以便呈现有机和/或亲水分子层(其提供微流体装置和保持在其中的生物微物体之间的主要界面)时，可以促进微流体装置(例如，DEP配置的和/或EW配置的微流体装置)内的生物微物体(例如，生物细胞)的维持(即，生物微物体在微流体装置内表现出增加的活力、更大的扩增和/或更大的可移植性)。在一些实施方案中，微流体装置的一个或多个内表面(例如，DEP配置的微流体装置的电极活化衬底的内表面、微流体装置的盖和/或管路材料的表面)可以用涂覆溶液和/或涂覆剂处理或修饰，以产生所需的有机和/或亲水分子层。
[0376] 涂层可以在引入生物微物体之前或之后施加，或者可以与生物微物体同时引入。在一些实施方案中，生物微物体可以在包含一种或多种涂覆剂的流体介质中输入到微流体装置中。在其他实施方案中，在将生物微物体引入到微流体装置中之前，将微流体装置(例如，DEP配置的微流体装置)的内表面用包含涂覆剂的涂覆溶液处理或“装填”。
[0377] 在一些实施方案中，微流体装置的至少一个表面包括涂层材料，其提供适合于维持和/或扩增生物微物体的有机和/或亲水分子层(例如提供如下文所述的经调节的表面)。在一些实施方案中，微流体装置的基本上所有内表面都包括涂层材料。经涂覆的内表面可以包括流动区域(例如，通道)、室或隔离坞或其组合的表面。在一些实施方案中，多个隔离坞中的每一个都具有至少一个涂覆有涂层材料的内表面。在其他实施方案中，多个流动区域或通道中的每一个都具有至少一个涂覆有涂层材料的内表面。在一些实施方案中，多个隔离坞中的每一个和多个通道中的每一个的至少一个内表面都涂覆有涂层材料。
[0379] 基于聚合物的涂层材料。至少一个内表面可以包括包含聚合物的涂层材料。聚合物可以与至少一个表面共价或非共价地结合(或可以非特异性地粘附)。聚合物可以具有多种结构基序，例如嵌段聚合物(和共聚物)、星形聚合物(星形共聚物)和接枝或梳形聚合物(接枝共聚物)中所发现的，所有这些都可以适用于本文公开的方法。
[0380] 聚合物可以包括含有亚烷基醚部分的聚合物。大量的含亚烷基醚的聚合物可以适用于本文所述的微流体装置。一类非限制性示例性的含亚烷基醚的聚合物是两性非离子嵌段共聚物，其包括在聚合物链内具有不同比例和位置的聚氧乙烯(PEO)和聚氧丙烯(PPO)子单元的嵌段。 聚合物(BASF)是这类嵌段共聚物，并且在本领域中已知适合于在与活细胞接触时使用。聚合物的平均分子量Mw可以为约2000Da至约20KDa。在一些实施方案中，PEO-PPO嵌段共聚物可以具有大于约10(例如，12-18)的亲水-亲油平衡(HLB)。可用于产生经涂覆的表面的特定 聚合物包括 L44、L64、P85和F127(包括
F127NF)。另一类含亚烷基醚的聚合物是聚乙二醇(PEG Mw<100,000Da)或可替代地，聚氧乙烯(PEO，Mw>100,000)。在一些实施方案中，PEG可以具有约1000Da、5000Da、10,000Da或20,
000Da的Mw。
F127NF)。另一类含亚烷基醚的聚合物是聚乙二醇(PEG Mw<100,000Da)或可替代地，聚氧乙烯(PEO，Mw>100,000)。在一些实施方案中，PEG可以具有约1000Da、5000Da、10,000Da或20,
000Da的Mw。
[0381] 在其他实施方案中，涂层材料可以包括含有羧酸部分的聚合物。羧酸子单元可以是含有烷基、烯基或芳香性部分的子单元。一个非限制性实例是聚乳酸(PLA)。在其他实施方案中，涂层材料可以包括含有磷酸酯部分的聚合物，该磷酸酯部分在聚合物主链的末端处或者从聚合物的主链悬垂。在其他实施方案中，涂层材料可以包括含有磺酸部分的聚合物。磺酸子单元可以是含有烷基、烯基或芳香性部分的子单元。一个非限制性实例是聚苯乙烯磺酸(PSSA)或聚茴香脑磺酸。在进一步的实施方案中，涂层材料可以包括含有胺部分的聚合物。聚氨基聚合物可以包括天然多胺聚合物或合成的多胺聚合物。天然多胺的实例包括精胺、亚精胺和腐胺。
[0382] 在其他实施方案中，涂层材料可以包括含有糖部分的聚合物。在一个非限制性实例中，诸如黄原胶或葡聚糖的多糖可以适合于形成可以在微流体装置中减少或防止细胞粘附的材料。例如，大小为约3kDa的葡聚糖聚合物可以用于为微流体装置内的表面提供涂层材料。
[0383] 在其他实施方案中，涂层材料可以包括含有核苷酸部分的聚合物，即核酸，其可以具有核糖核苷酸部分或脱氧核糖核苷酸部分，从而提供聚电解质表面。核酸可以仅含有天然核苷酸部分或者可以含有非天然核苷酸部分，其包含核碱基、核糖或磷酸酯部分类似物，例如7-脱氮腺嘌呤、戊糖、甲基膦酸酯或硫代磷酸酯部分，但不限于此。
[0384] 在又一些其他实施方案中，涂层材料可以包括含有氨基酸部分的聚合物。含有氨基酸部分的聚合物可以包括含有天然氨基酸的聚合物或含有非天然氨基酸的聚合物，其均可以包括肽、多肽或蛋白质。在一个非限制性实例中，蛋白质可以是牛血清白蛋白(BSA)和/或包含白蛋白的血清(或多种不同血清的组合)和/或一种或多种作为涂覆剂的其他类似蛋白质。血清可以来自任何方便的来源，包括但不限于胎牛血清、绵羊血清、山羊血清、马血清等。在某些实施方案中，BSA在涂覆溶液中存在的浓度为约1mg/mL至约100mg/mL，包括5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL、90mg/mL，或更高或介于其间的任何值。在某些实施方案中，血清在涂覆溶液中存在的浓度可以为约20％(v/v)至约50％v/v，包括25％、30％、35％、40％、45％，或更高或介于其间的任何值。在一些实施方案中，BSA可以作为涂覆剂以5mg/mL存在于涂覆溶液中，而在其他实施方案中，BSA可以作为涂覆剂以70mg/mL存在于涂覆溶液中。在某些实施方案中，血清作为涂覆剂以
30％存在于涂覆溶液中。在一些实施方案中，可以在涂层材料内提供细胞外基质(ECM)蛋白质，用于获得优化的细胞粘附以促进细胞生长。可以包含在涂层材料中的细胞基质蛋白质可以包括但不限于胶原蛋白、弹性蛋白、含RGD的肽(例如纤连蛋白)或层粘连蛋白。在其他实施方案中，可以在微流体装置的涂层材料内提供生长因子、细胞因子、激素或其他细胞信号传导物质。
30％存在于涂覆溶液中。在一些实施方案中，可以在涂层材料内提供细胞外基质(ECM)蛋白质，用于获得优化的细胞粘附以促进细胞生长。可以包含在涂层材料中的细胞基质蛋白质可以包括但不限于胶原蛋白、弹性蛋白、含RGD的肽(例如纤连蛋白)或层粘连蛋白。在其他实施方案中，可以在微流体装置的涂层材料内提供生长因子、细胞因子、激素或其他细胞信号传导物质。
[0385] 在一些实施方案中，涂层材料可以包括含有环氧烷部分、羧酸部分、磺酸部分、磷酸酯部分、糖部分、核苷酸部分或氨基酸部分中超过一种的聚合物。在其他实施方案中，经聚合物调节的表面可以包括超过一种聚合物的混合物，每种聚合物具有环氧烷部分、羧酸部分、磺酸部分、磷酸酯部分、糖部分、核苷酸部分和/或氨基酸部分，其可以独立地或同时地并入到涂层材料中。
[0386] 此外，在其中共价修饰的表面与涂覆剂联合使用的实施方案中，共价修饰的表面的阴离子、阳离子和/或两性离子可以与外壳中流体介质(例如涂覆溶液)中存在的非共价涂覆剂(例如溶液形式的蛋白质)的带电荷部分形成离子键。
[0387] 适当的涂层处理和修饰的进一步细节可以在2016年4月22日提交的美国专利申请系列号15/135,707中找到，其通过引用整体并入。
[0388] 用于在微流体装置的隔离坞内维持细胞活力的另外的系统组件。为了促进细胞群的生长和/或扩增，可以通过系统的另外的组件提供有利于维持功能细胞的环境条件。例如，此类另外的组件可以提供营养物、细胞生长信号传导物质、pH调节、气体交换、温度控制和从细胞中除去废产物。
[0389] 试剂盒。在各种实施方案中，用于提供具有至少一个被配置成支持生物细胞生长、活力和/或可移植性的共价修饰的表面的微流体装置的试剂盒包括：微流体装置，其包括外壳，所述外壳包括基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，其中所述基部、所述盖和所述微流体管路材料的至少一个内表面具有包含第一连接基团和第一部分的第一共价结合的表面修饰，其中所述第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；其中所述基部、所述盖和所述微流体管路材料的至少一个内表面具有包含第二连接基团和第二部分的第二共价结合的表面修饰，其中所述第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，并且其中第一连接基团和第二连接基团彼此不同，和/或第一部分不同于第二部分。
[0390] 试剂盒的微流体装置的第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以各自具有独立地选自式XXX、式V、式VII、式XXXI、式VIII和式IX的结构：
[0391]
[0392] 其中LG是-W-Si(OZ)2O-或-OP(O)2O-；Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG；Rx是反应性部分；W是O、S或N，Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；n是3-21的整数，Lsm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0、1、2、3或4个偶联基团CG；并且 是表面。可以提供包括如本文所述的任何微流体装置的试剂盒。
[0393] 试剂盒还可以包括表面修饰试剂，其具有式XII的结构：
[0394] RP-L-表面接触部分
[0395] 式XII
[0396] 其中RP是反应对部分；L是连接基，并且表面接触部分是为生物微物体提供改善的接触特性的部分。L是连接基；其中L包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且包含0、1、2或3个偶联基团CG。表面接触部分如上所定义f。L和表面接触部分可以具有表面修饰试剂中的任何组合。在一些实施方案中，表面接触部分可以包括聚乙二醇。在其他实施方案中，表面接触部分可以包括葡聚糖。反应对部分被配置成分别与功能化的表面的反应性部分反应。
[0397] 所述试剂盒可以进一步包括具有式XXXIV结构的第二功能化试剂：
[0398] RP-Lfm-Rx2
[0399] 式XXXIV，
[0400] 其中RP是用于与式XXX、式V或式VII的反应性部分反应的反应对部分；并且Lfm是连接基，其包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG。Rx2被选择为不与功能化的表面的反应性部分反应。
[0401] 试剂盒可以进一步包括用于制备具有至少一个式VIII的共价修饰的表面的微流体装置的其他试剂。在试剂盒中可以提供合适的反应介质、缓冲液或反应促进剂。可以在单独的容器中提供辅助试剂和/或表面修饰试剂和/或第二功能化试剂。
[0402] 式IV的化合物的合成。提供了一种合成具有式VI结构的化合物的方法，包括如方程式2所示的步骤：使式XIII化合物与叠氮根离子反应，以及产生式VI的化合物，其中h为1至19，n为3至21，R为H或C1-C6烷基。在一些实施方案中，n是7至21的整数。
[0403] 方程式2.
[0404]
[0405] 叠氮根离子可以作为叠氮化钠或任何其他合适的叠氮根离子源提供。反应可以在任何合适的溶剂例如乙腈或DMF中进行。反应可以在环境温度下进行，环境温度可以为约15℃至约30℃。在一些实施方案中，环境反应温度可以为约20℃至约30℃。在一些实施方案中，反应可以在选自30℃、40℃、50℃、60℃或70℃的温度下进行。反应可以在惰性气氛下进行。
[0406] 在其他实施方案中，提供具有式XIII结构的化合物：
[0407]
[0408] 其中h是1至19的整数，并且R独立地选自H和C1-C6烷基。式II的化合物可以是可用于合成具有式I结构的化合物的起始原料。在一些实施方案中，h可以是5至19。在其他实施方案中，h可以是7至21、8至21、9至21、10至21、11至21、12至21、13至21、14至21、15至21或16至21。在其他实施方案中，h可以是7、12或14。在一些实施方案中，h可以是10、12或14。在一些实施方案中，h可以是12或14。在各种实施方案中，R的每个实例可以是Me或Et。
[0409] 式XIII的化合物的合成。提供了一种合成具有式XIII结构的化合物的方法，包括以下步骤：在催化剂或引发剂的存在下使烯属化合物(化合物1)与硅烷(化合物2)反应，从而产生具有式XIII结构的化合物。(参见方程式3)
[0410] 方程式3.
[0411]
[0412] 对于方程式3的化合物1、2和式XIII，h是1至19的整数，并且R的每个实例独立地是H或C1-C6烷基。在一些实施方案中，h是约5至19的整数。在一些实施方案中，R是C1-C6烷基。
[0413] 在一些实施方案中，R的每个实例可以选自甲基、乙基和丙基。在其他实施方案中，R的每个实例可以是甲基。在各种实施方案中，h可以是7至19。在其他实施方案中，h可以是7、12或14。在一些实施方案中，h可以是7。
[0414] 在一些实施方案中，催化剂可以是任何合适的氢化硅烷化催化剂。催化剂可以是过渡金属络合物M(L)n，其中L是配体，并且M是金属，例如Fe(0)、Co(I)、Rh(I)、Ni(0)、Pd(0)、Pt(II)或Pt(0)。在一些实施方案中，氢化硅烷化催化剂络合物的金属可以是Co(I)、Rh(I)、Ni(0)、Pt(II)或Pt(0)。在又一些其他实施方案中，金属可以是Rh(I)、Pt(II)或Pt(0)。配体可以被选择为形成富电子络合物，并且可以是任何合适的配体。配体可以包括卤素(例如氯)；烯烃、腈类、硅氧烷(包括简单的四烷基二乙烯基硅氧烷或受约束的SILOP配体；芳香族部分2,2'-双(二苯基膦基)-空间约束的联苯或联萘配体，例如BINAP、BIPHEP、BINEPINE或PHANEPHOS；2,3-O-亚异丙基-2,3-二羟基-1,4-双(二苯基膦基)丁基(DIOP)；(合适的氢化硅烷化催化剂的一些实例可以包括但不限于H2PtCl6.6H2O/iPrOH(Speier催化剂)；氯(1,
5-环辛二烯)Rh(1)二聚体([Rh(cod)Cl]2；三(三苯基膦)-氯化铑(I)；[PtCl2(NCR)2，其中R可以是N(烷基)2，特别是甲基或环胺，例如N-哌啶基、Ph、Ch2Ph；Karsted催化剂Pt2{[(CH2＝CH2)SiMe2]O}3)；和双(亚氨基)吡啶铁二氮络合物(et PDI)Fe(N2)]2(mu2-叠氮)。
5-环辛二烯)Rh(1)二聚体([Rh(cod)Cl]2；三(三苯基膦)-氯化铑(I)；[PtCl2(NCR)2，其中R可以是N(烷基)2，特别是甲基或环胺，例如N-哌啶基、Ph、Ch2Ph；Karsted催化剂Pt2{[(CH2＝CH2)SiMe2]O}3)；和双(亚氨基)吡啶铁二氮络合物(et PDI)Fe(N2)]2(mu2-叠氮)。
[0415] 在一些实施方案中，催化剂可以是铂(0)催化剂。铂(0)催化剂可以是Pt(0)-1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷络合物(化合物3)：
[0416]
[0417] 在其他实施方案中，可以使用引发剂，其可以以约0.5当量至约1.4当量存在。在一些实施方案中，引发剂可以是三烷基硼烷。
[0418] 该反应可以在任何能溶解烯属化合物(方程式2的化合物1)的溶剂中进行，其可以包括但不限于DMF、苯、四氢呋喃、甲苯、1,3-双三氟甲基苯以及其他氟化或部分氟化的溶剂。在一些实施方案中，可以使用甲苯或二甲基甲酰胺(DMF)。
[0419] 反应可以在惰性气氛下进行，惰性气氛可以是氩气或氮气。通常，惰性气氛将排除水蒸气。
[0420] 可以使用升高的温度来促进反应，并且反应可在约60℃至约110℃的温度下进行。在一些实施方案中，反应可以在约60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、
105℃或约110℃下进行。反应可以在约6h、10h、14h、18h、24h、30h、48h、60h或其间的任何时间点之后完成。
105℃或约110℃下进行。反应可以在约6h、10h、14h、18h、24h、30h、48h、60h或其间的任何时间点之后完成。
[0421] 在一些其他实施方案中，可以提供合成具有式IV结构的化合物的方法：
[0422]
[0423] 其包括使具有式XIV结构的化合物与醇ROH在碱的存在下反应的步骤：
[0424]
[0425] 其中h是1至19的整数；X的每个实例都是Cl；ROH是甲醇、乙醇或丙醇，从而产生式I的化合物，其中h是1至19的整数，R是C1-C3烷基。在一些实施方案中，碱可以是吡啶。在一些实施方案中，h是5至19的整数。在各种实施方案中，h可以是7、12或14。在又一些其他实施方案中，R可以是甲基。
[0426] 式L的化合物的合成。提供了合成具有式L结构的化合物的方法，包括以下步骤：在催化剂或引发剂的存在下使烯属化合物(化合物1)与硅烷(化合物2)反应，从而产生具有式L结构的化合物(参见方程式1)。
[0427] 方程式4.
[0428]
[0429] 对于方程式4的化合物101、1032和式L，n可以是13至25的整数；Y的每个实例可以独立地为卤素、OH或OR，卤素为Br、Cl或F；且R是C1-C6烷基。在一些实施方案中，Y的每个实例是Cl。在其他实施方案中，Y的每个实例可以是甲氧基、乙氧基或丙氧基。在各种实施方案中，n可以是13、15、17或19。在一些实施方案中，n可以是13或15。
[0430] 在一些实施方案中，式L的化合物可以是具有式LI结构的化合物，并且可以根据方程式5中所示的方法来生产。烯属化合物(化合物1)可以与具有三个取代基OR的硅烷(化合物3)反应，其中R可以是H或C1至C6烷基。在一些实施方案中，R的每个实例可以选自甲基、乙基和丙基。在其他实施方案中，R的每个实例可以是甲基。在各种实施方案中，n可以是13、15、17或19。在一些实施方案中，n可以是13或15。
[0431] 方程式5.
[0432]
[0433] 在其他实施方案中，式L的化合物可以是具有式LII结构的化合物，并且可以根据方程式6中所示的方法来生产。
[0434] 方程式6.
[0435]
[0436] 烯属化合物3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,16–二十九氟十六烷-1-烯(化合物105)可以与三烷氧基硅烷(化合物104)在催化剂或引发剂的存在下反应；从而产生式LII的分子。催化剂可以是任何合适的氢化硅烷化催化剂。
[0437] 式VI的化合物的合成。式VI的化合物可以通过多种途径合成，其中之一可以包括使式IV的化合物与金属乙炔化物反应。实施例
[0438] 系统和微流体装置：OptoSelect芯片，一种纳米流体装置，其由Berkeley Lights,Inc.制造并被也由Berkeley Lights,Inc.制造的光学仪器控制。该仪器包括：用于芯片的安装台，其耦接到温度控制器；泵和流体介质调节组件；以及包括相机和适合于激活芯片内的光电晶体管的结构光源的光具组。OptoSelectTM芯片包括采用提供光电晶体管激活的OET力的OptoElectroPositioning(OEPTM)技术配置的衬底。芯片还包括多个微流体通道，每个微流体通道具有与其流体连接的多个NanoPenTM室(或隔离坞)。每个隔离坞的体积约为1×106立方微米。
[0439] 装填(priming)溶液：含有0.1％ F127((Life 目录号P6866)的完全生长培养基。
[0440] 准备培养：将具有经修饰的表面的微流体装置加载到系统上，并用100％二氧化碳在15psi下吹扫5分钟。在二氧化碳吹扫之后，立即将装填溶液以5微升/秒的速度灌注通过微流体装置8分钟。然后使培养基以5微升/秒流过微流体装置5分钟。
[0441] 装填方案。使250微升100％二氧化碳以12微升/秒的速率流入。接着是250微升含有0.1％ F27(Life 目录号P6866)的PBS，以12微升/秒流入。装填的最后步骤包括250微升PBS，以12微升/秒流入。随后引入培养基。
[0442] 灌注方案。灌注方法是以下两种方法之一：
[0443] 1.以0.01微升/秒灌注2小时；以2微升/秒灌注64秒；并重复。
[0444] 2.以0.02微升/秒灌注100秒；停止流动500秒；以2微升/秒的速度灌注64秒；并重复。
[0445] 实施例1.(11-溴十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物4)的合成。
[0446] 在装备有回流冷凝器的氩气冲洗的反应容器中，将1.26g(5.4mmol)的11-溴十一烷-1-烯(Sigma Aldrich)溶解在150ml干燥甲苯(Oakwood Products)中。在氩气吹扫下经由注射器通过隔膜将三甲氧基硅烷(1.77g，14.5mmol，Sigma Aldrich目录号282626)加入到反应中。接下来，在氩气吹扫下经由注射器将氢化硅烷化催化剂铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(化合物3，0.1M在聚(二甲基硅氧烷)中，Sigma Aldrich，目录号479527)的1.5g氢化硅烷化催化剂溶液(0.08mmol)加入到反应中。然后在氩气氛下，在
80℃的温度下继续反应24小时，以产生(11-溴十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物4)。在氩气下使反应冷却至室温，过滤，并将产物萃取到戊烷中，并通过减压旋转蒸发除去溶剂。通过真空蒸馏纯化产物。
80℃的温度下继续反应24小时，以产生(11-溴十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物4)。在氩气下使反应冷却至室温，过滤，并将产物萃取到戊烷中，并通过减压旋转蒸发除去溶剂。通过真空蒸馏纯化产物。
[0447] 实施例2.(11-叠氮基十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物5)的合成。通过用叠氮化钠替换溴化物，由11-溴十一烷基三甲氧基硅烷(Gelest)合成13-11-叠氮基十一烷基三甲氧基硅烷。在典型的反应中，将4.00g的11-溴十一烷基三甲氧基硅烷(Gelest目录号SIB1908.0)加入到含有2.00g叠氮化钠(Sigma-Aldrich)的60mL干燥二甲基甲酰胺(Acros)中的溶液中。将溶液在室温下在氮气下搅拌24小时。接下来，过滤溶液，并用干燥戊烷(Acros)萃取滤液。通过旋转蒸发浓缩11-叠氮基十一烷基三甲氧基硅烷粗产物，并通过两次连续的真空蒸馏纯化，并使用NMR和FTIR光谱法表征。
[0448] 实施例3.硅晶片的功能化的表面的制备。在氧等离子体清洁器(Nordson Asymtek)中使用100W功率、240mTorr压力和440sccm氧气流速处理硅晶片(780微米厚，1cm×1cm)5分钟。将等离子体处理的硅晶片在真空反应器中用(11-叠氮基十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物5，300微升)在真空反应器底部的箔舟中在硫酸镁七水合物(0.5g，Acros目录号10034-99-8)(作为真空反应器底部的单独箔舟中的水反应物源)的存在下处理。然后使用真空泵将室泵至750mTorr，然后密封。将真空反应器置于在110℃下加热的烘箱中24-48小时。这为晶片引入了经修饰的表面，其中功能化的表面具有式XV的结构：
[0449]
[0450] 其中Z是到与表面结合的相邻硅原子的键或者是到表面的键，并且 是表面。在冷却至室温并将氩气引入真空室后，将晶片从反应器中取出。将晶片用丙酮、异丙醇冲洗，并在氮气流下干燥。通过椭圆光度法和接触角测角仪确认功能化的表面的引入。
[0451] 实施例4.微流体管路材料的修饰。微流体管路材料的一个实例是可光图案化的硅氧烷，并用于限定微流体装置内的流体管路。获得了该材料的修饰的证据。将具有在其上并入的光图案化的硅氧烷结构的ITO晶片在氧等离子体清洁器(Nordson Asymtek)中使用100W功率、240mTorr压力和440sccm氧气流速处理5分钟。如实施例3中所述处理经等离子体清洁的光图案化的ITO晶片，以将式XV的经修饰的表面引入到光图案化的硅氧烷上。使用具有液氮冷却的MCT检测器的ThermoFisher Nicolet iS50光谱仪测量FTIR ATR(衰减全反射)光谱。通过将用式XV表面修饰的光图案化的硅氧烷以200N的力压在锗晶体的表面上，在Harrick Vari-GATR配件上收集光谱。在将经修饰的可光图案化的硅氧烷材料压在锗晶体上时，仅得到经修饰的光图案化的硅氧烷的FTIR ATR。以4cm-1的分辨率收集250次扫描，并参考裸锗晶体的背景光谱。使用随FTIR光谱仪一起提供的Omnic软件使光谱可视化。
[0452] 如图4所示，～2098cm-1处的峰(410)可归属于叠氮化物不对称伸缩。2924cm-1(414)和2854cm-1(412)处的峰可归属于C-H伸缩模式。
[0453] 注意：在以下将经修饰的表面引入到微流体装置的实施例中，接触角和厚度测量在以与微流体装置中特定的经修饰的表面相同的方式修饰的硅晶片上进行。
[0454] 实施例5.具有式XV的修饰的内表面的微流体装置的制备。将在相对壁上具有第一硅电极活化衬底和第二ITO衬底以及分隔两个衬底的光图案化的硅氧烷微流体管路材料的OptoSelect装置在氧等离子体清洁器(Nordson Asymtek)中使用100W功率、240mTorr压力和440sccm氧气流速处理1分钟。将等离子体处理的微流体装置在真空反应器中用3-叠氮基十一烷基)三甲氧基硅烷(化合物5，300微升)在真空反应器底部的箔舟中在硫酸镁七水合物(0.5g，Acros)(作为在真空反应器底部的单独箔舟中的水反应物源)的存在下处理。然后使用真空泵将室泵至750mTorr，然后密封。将真空反应器置于在110℃加热的烘箱中24-48小时。这向微流体装置的所有面向内部的表面引入了功能化的表面，其中功能化的表面具有式XV的结构：
[0455]
[0456] 其中Z是到与表面结合的相邻硅原子的键，或者是到表面的键，并且 是表面。在冷却至室温并将氩气引入到真空室后，将微流体装置从反应器中取出。然后用炔基物质处理具有功能化的表面的微流体装置，以引入如下面实施例6和7中所述的期望的经修饰的表面。
[0457] 实施例6.向微流体装置引入聚乙二醇(PEG)修饰的表面(式XVI)。
[0458] 材料。炔烃修饰的PEG(j＝MW～5000Da)(化合物6)购自JenKem并以收到时的形式使用。
[0459]
[0460] 抗坏血酸钠和五水合硫酸铜购自Sigma-Aldrich，并以收到时的形式使用。(3[三(3-羟基丙基三唑基甲基)胺)THPTA速率加速配体(Glen Research)以收到时的形式使用。
[0461] 通过使至少250微升含有3.3毫摩尔浓度炔烃修饰的PEG、50毫摩尔浓度硫酸铜、55毫摩尔浓度THPTA配体和100毫摩尔浓度抗坏血酸钠的水溶液流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与炔烃修饰的PEG(化合物5)反应。使反应在室温下进行至少1小时。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XVI的PEG修饰表面的微流体装置：
[0462]
[0463] 其中Z如上文对式VIII所定义，并且 是表面。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.4nm(功能化的表面厚度)增加到5nm厚度。此外，静态躺滴水接触角从大约80度(式XV的功能化的表面)降低至35度(式XVI的表面)。
[0464] 实施例7.向微流体装置引入葡聚糖修饰的表面(式XVII)。通过在气相沉积之后使至少250微升含有1.66毫摩尔浓度DBCO-葡聚糖的水溶液流过具有表面修饰叠氮化物配体的微流体装置，将如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用重均分子量为3000Da的二苄基环辛炔基(DBCO)修饰的葡聚糖(化合物7，Nanocs)处理：
[0465]
[0466] 使反应在室温下进行至少1小时。然后通过使至少250微升DI水流过芯片来冲洗具有式XVII的经修饰的表面(示出的两种区域异构体之一)的微流体装置：
[0467]
[0468] 其中Z如上文对式VIII所定义，并且 是表面。
[0469] 实施例8.向微流体装置引入聚乙二醇(PEG)修饰的表面(式XVIII)的替代方案。通过在气相沉积之后使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度DBCO-PEG的水溶液流过具有表面修饰叠氮化物配体的微流体装置，将具有如上所述的式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用重均分子量为5000Da的二苄基环辛炔基(DBCO)修饰的PEG(化合物8，Broadpharm，目录号BP-22461)处理。使反应在40℃下进行至少1小时。然后通过使至少250微升DI水流过芯片来冲洗具有式XVIII的经修饰的表面的微流体装置。所示的两种区域异构体中的一个。
[0470]
[0471] 实施例9.向微流体装置引入聚-L-谷氨酸(PGA)修饰的表面(式XIX)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度炔烃修饰的PGA、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使具有如上所述的式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与炔烃修饰的聚(L-谷氨酸/盐)(PGA，MW＝15,000Da)(化合物8，AlamandaTM聚合物，目录号AK-PLE100)反应：
[0472]
[0473] 使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XIV的PGA修饰的表面的微流体装置。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到5.2nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式X的功能化的表面)降低至17度(式XIX的表面)。
[0474]
[0475] 实施例10.向微流体装置引入生物素功能化的PEG表面(式XX)的共价修饰的表面。通过使至少250微升含有31.33毫摩尔浓度化合物9、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的水溶液流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体(式XV)的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与生物素功能化的炔烃基PEG(PEG为1kDA，化合物9，Nanocs，目录号PG2-AKBN-1k)反应：
[0476]
[0477] 使反应在室温下进行至少1小时。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XX的生物素化PEG修饰的表面的微流体装置：
[0478]
[0479] 在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.4nm(功能化的表面的厚度)增加到5nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至39度(式XX的表面)。
[0480] 实施例11.向微流体装置引入可光裂解的生物素功能化的PEG表面(式XXI)的共价修饰表面。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物10、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的水溶液流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与生物素功能化的可光裂解的炔烃PEG3(化合物10，Broadpharm，目录号BP-22677，其含有作为连接基L的一部分的可光裂解硝基取代的苯基)反应。使反应在室温下进行至少1小时。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XX1的生物素化PEG修饰的表面的微流体装置：
[0481]
[0482] 在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.4nm(功能化的表面的厚度)增加到约5nm厚度。此外，躺滴水接触角从大约80度(式XV的功能化的表面)降低到42度(式XXI的表面)。
[0483] 实施例12.向微流体装置引入丙炔酸修饰的表面(式XXII)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度丙炔酸、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与丙炔酸(HC≡CCO2H，Sigma Aldrich，目录号P51400-5G)反应。使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XXII的羧酸修饰的表面的微流体装置。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到2nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至64度(式XXII的表面)。
[0484]
[0485] 实施例13.向微流体装置引入胺修饰的表面(式XXIII)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度炔丙胺、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与炔丙胺(HC≡CCH2NH2，Sigma Aldrich，目录号P50900-5G)反应。使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XXIII的胺修饰的表面的微流体装置。
[0486]
[0487] 实施例14.向微流体装置引入PEG羧酸修饰的表面(式XXIV)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物11、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与炔烃PEG酸(PEG(f＝5000Da，化合物11)Nanocs，目录号PG2-AKCA-5k)反应。使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XXIV的羧酸修饰的表面的微流体装置。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到5nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至48度(式XXIV的表面)。
[0488]
[0489] 实施例15.向微流体装置引入聚赖氨酸修饰的表面(式XXV)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物12、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与聚(赖氨酸氢溴酸盐)接枝物-(4戊炔酰胺，化合物12，PLKB100-g-AK20Alamanda聚合物，目录号PLKB100-g-AK20，100个赖氨酸重复单元，20％炔基化，MW 21,000Da)反应。使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XXV的胺修饰的表面的微流体装置。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到约3nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至50度(式XXV的表面)。
[0490]
[0491] 实施例16.向微流体装置引入聚谷氨酸修饰的表面(式XXVI)。通过使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物13、500微摩尔浓度硫酸铜、550微摩尔浓度THPTA配体和5毫摩尔浓度抗坏血酸钠的缓冲盐溶液(5.4X PBS pH 7.4)流过具有11-叠氮基十一烷基硅氧基表面修饰配体的微流体装置，使如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置与聚(谷氨酸)接枝物-(N-炔丙基)，化合物13，Alamanda聚合物，目录号PLE100-g-AK20，20％炔基化，100个谷氨酸重复单元，MW 15,000Da)反应。使反应在室温下进行至少1小时或在40℃下进行至少15分钟。然后通过使至少250微升去离子水流过装置来冲洗具有式XXVI的羧酸修饰的表面的微流体装置。在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从
1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到约3nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至54度(式XXVI的表面)。
1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到约3nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至54度(式XXVI的表面)。
[0492]
[0493] 实施例17.向微流体装置引入具有二硫键可裂解连接基(式XXVII)的生物素化聚乙二醇(PEG)修饰的表面。通过在气相沉积之后使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物14的水溶液流过具有表面修饰叠氮化物配体的微流体装置，将具有如上所述的式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用二苄基环辛炔基(DBCO)S-S生物素修饰的-PEG3(化合物14，Broadpharm，目录号BP-22453)处理。使反应在40℃下进行至少1小时。然后通过使至少250微升DI水流过芯片来冲洗具有式XXVII的经修饰的表面的微流体装置。示出两种区域异构体中的一个。
[0494]
[0495] 在引入经修饰的表面的环化反应完成之后，层的厚度从1.1nm(功能化的表面的厚度)增加到约2nm厚度。此外，躺滴水接触角从约80度(式XV的功能化的表面)降低至66度(式XXVII的表面)。
[0496] 实施例18.向微流体装置引入PEG5羧酸修饰的表面(式XXVIII)。通过在气相沉积之后使至少250微升含有1.33毫摩尔浓度化合物15的水溶液流过具有表面修饰叠氮化物配体的微流体装置，将如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用二苄基环辛炔基(DBCO)-PEG5-酸(化合物15，Broadpharm，目录号BP-22449)处理。使反应在40℃下进行至少1小时。然后通过使至少250微升DI水流过芯片来冲洗具有式XXVII的经修饰的表面的微流体装置。接触角测量为47°，厚度为17.8埃，其每一个均如本文所述进行测量。示出了两种区域异构体中的一种。
[0497]
[0498] 实施例19.向微流体装置引入PEG3修饰的表面(式XXIX)。将在相对壁上具有第一硅电极活化衬底和第二ITO衬底以及分隔两个衬底的光图案化的硅氧烷微流体管路材料的微流体装置(Berkeley Lights,Inc.)在氧等离子体清洁器(Nordson Asymtek)中使用100W功率、240mTorr压力和440sccm氧气流速处理1分钟。将等离子体处理的微流体装置在真空反应器中用甲氧基三乙烯氧基丙基三甲氧基硅烷(化合物16，Gelest目录号SIM6493.4，300微升)在真空反应器底部的箔舟中在硫酸镁七水合物(0.5g，Acros)(作为在真空反应器底部的单独箔舟中的水反应物源)的存在下处理。然后使用真空泵将室泵至750mTorr，然后密封。将真空反应器置于在110℃加热的烘箱中24-48小时。这向微流体装置的所有面向内部的表面引入了功能化的表面，其中功能化的表面具有式XXIX的结构：
[0499]
[0500] 其中Z是到与表面结合的相邻硅原子的键，或者是到表面的键，并且 是表面。在冷却至室温并将氩气引入到真空室后，将微流体装置从反应器中取出。测量该表面的接触角为55°，平均厚度为10.2埃。
[0501] 实施例20.膦酸酯连接表面(式XXXVI)的制备。如上文对实施例3所述地预处理硅芯片(780微米厚，1cm×1cm)，随后如实施例19中那样用十八烷基膦酸(化合物17，Sigma Aldrich目录号715166)处理，以提供式XXXVI的共价修饰的表面，其中Z是到相邻连接基团LG中的磷原子的键，或者是到表面 的键。接触角测量为110°。
[0502]
[0503] 实施例21.向微流体装置引入链霉亲和素修饰的表面(式XXXVII或式XXXVIII)。方法A.通过在气相沉积之后使至少250微升含有2微摩尔浓度化合物18的水溶液流过具有表面修饰叠氮化物配体的微流体装置，将具有如上所述的式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用二苄基环辛炔基(DBCO)链霉亲和素(SAV)(化合物18，Nanocs，目录号SV1-DB-1，其中每分子SAV有2-7个DBCO)处理。使反应在室温下进行至少1小时。然后通过使至少250微升1xPBS流过装置来冲洗具有式XXVII的经修饰的表面的微流体装置。
[0504]
[0505] 方法B.将具有式XXVII的表面的实施例17的微流体装置的产物修饰的表面用水洗涤并通过气态二氧化碳反复冲洗同时将芯片加热至40℃进行干燥。将2微摩尔浓度SAV在1xPBS(ThermoFisher目录号434301)中的溶液流入微流体装置中并与生物素化表面接触30分钟。通过使1xPBS流过微流体装置除去过量的SAV，提供式XXXVIII的表面：
[0506]
[0507] 实施例22.在微流体装置内引入纤连蛋白表面(式XXXIX)。方法A.将实施例21方法B的产物即具有式XXXVIII的经修饰的表面的微流体装置用50微升46nM生物素化的牛纤连蛋白(随机生物素化，Cytoskeleton Inc.，目录号FNR03A、FNR03-B)在1xPBS中的溶液处理，将其在37℃下孵育1小时，提供式XXXXIX的纤连蛋白表面：
[0508]
[0509] 在生物细胞的存在下进行修饰。在一些实施方案中，将生物细胞引入到具有式XXXVIII的表面的微流体装置，将链霉亲和素提供至微流体装置的流体区域。将细胞导入到隔离坞中之后，将生物素化的纤连蛋白引入到PBS中，并孵育1小时。观察粘附。
[0510] 方法B.通过用生物素化的纤连蛋白处理具有如上式XXXVII的表面的微流体装置，引入纤连蛋白表面。
[0511] 方法C.在PBS中以2.3微摩尔浓度制备生物素化的纤连蛋白储备液，并在PBS中以19.2微摩尔浓度制备链霉亲和素储备液。将两者以纤连蛋白与链霉亲和素的比例为1:1至
1:2混合，并在1X PBS中稀释至终浓度至少300纳摩尔浓度。将该溶液在室温下孵育15分钟以使纤连蛋白和链霉亲和素偶联，形成具有生物素/链霉亲和素的偶联基团CG的表面修饰试剂。
1:2混合，并在1X PBS中稀释至终浓度至少300纳摩尔浓度。将该溶液在室温下孵育15分钟以使纤连蛋白和链霉亲和素偶联，形成具有生物素/链霉亲和素的偶联基团CG的表面修饰试剂。
[0512] 将具有式XXVII的表面的实施例17的微流体装置的产物修饰的表面用水洗涤并通过气态二氧化碳反复冲洗同时将芯片加热至40℃而干燥。使上述与生物素化的纤连蛋白结合的SAV的预形成的表面修饰试剂流入到微流体装置中。将该装置在室温下孵育至少30分钟，并提供式XXXIX的经修饰的表面。
[0513] 进一步泛化。此外，可以通过相同的方法，通过流入生物素化的蛋白质、肽、小分子或识别基序，通过连接于式XXXVII或式XXXVIII的表面，将任何数目的生物学相关分子引入到微流体装置的经修饰的表面中。例如，使生物素化的层粘连蛋白流入到如上制备的具有式XXXVII或XXXVIII的表面的微流体装置中，以产生具有层粘连蛋白表面接触部分的经修饰的表面(式XL)：
[0514]
[0515] 实施例23.以不同比例引入式XLI的混合表面。使用100W功率、240mTorr压力和440sccm氧气流速在氧等离子体清洁器(Nordson Asymtek)中处理硅晶片1分钟。将等离子体处理的微流体装置在真空反应器中用3-叠氮基十一烷基)三甲氧基硅烷(如上所述制备，化合物5)和甲氧基三乙烯基氧基丙基三甲氧基硅烷(Gelest Inc.目录号SIM6493.4，具有与化合物5相似的分子量，以各种比例)的混合物在真空反应器底部的箔舟中在硫酸镁七水合物(0.5g，Acros)(作为真空反应器底部的单独箔舟中的水反应物源)的存在下处理。然后使用真空泵将室泵至750mTorr，然后密封。将真空反应器置于在110℃加热的烘箱中24-48小时。
[0516] 在冷却至室温并将氩气引入到真空室后，将晶片从反应器中取出。将晶片用丙酮、异丙醇冲洗，并在氮气流下干燥。对式XLI的经修饰的表面(其为混合物，其中x和y可以以x:y或y:x为1至1×108的任何值的比例存在)评价厚度、接触角以及在表面的FTIR中叠氮化物的存在。用1％十一烷基叠氮化物:99％甲氧基PEG3；10％十一烷基叠氮化物:90％甲氧基PEG3；50％十一烷基叠氮化物:50％甲氧基PEG3的混合物和100％十一烷基叠氮化物对各个晶片进行修饰。
[0517]
[0518] 如图5A所示，重叠的FTIR迹线清楚地显示在～2098cm-1处减少的叠氮化物不对称伸缩510的量。图5B示出了在分别具有10％式XV和1％式XV的晶片的叠氮化物不对称伸缩位置处的重叠迹线的放大部分。叠氮化物的相对量可清楚地区分并与所用的式XV:式XXIX的比例相关。
[0519] 当在经修饰的表面上存在不同比例的式XV:式XXIX的表面时，经修饰的表面的接触角和厚度也不同，如表2所示。数据显示，通过在化学气相沉积过程中改变材料的比例，获得了沉积的控制。接触角的变化还表明，采用不同比例的这些表面修饰可能实现不同的性能。
[0520] 表2.混合表面的物理测量。
[0521]
[0522] 实施例24.使用表面修饰试剂的组合引入具有含有PEG的第一表面修饰和含有聚-L-赖氨酸的嵌段共聚物的第二表面修饰的混合物的经修饰的表面(式XLII)。将如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用包括1.3毫摩尔浓度的炔丙基-PEG1-二硫化物-PEG1-炔丙基(化合物19，BroadPharm Inc.目录号BP-23283)与硫酸铜(过量)、THPTA配体和抗坏血酸钠的溶液处理。过量的硫酸铜在反应期间防止二硫化物被抗坏血酸盐裂解，反应在40℃下进行约15分钟(并且可以替代地在室温下进行约1小时)。孵育期完成后，通过用水冲洗而除去过量的试剂和副产物。通过用二氧化碳气体冲洗同时将微流体装置加热至40℃来干燥微流体装置的内部，从而提供表面，其是具有炔基Rx2部分的第二功能化的表面。
[0523] 然后通过用两种表面修饰试剂的混合物处理微流体装置来进一步修饰具有含有炔基Rx2部分的第二功能化的表面的微流体装置。表面修饰试剂以1.3毫摩尔浓度的PEG-叠氮化物(5Kda，Aldrich Chemicals，目录号689475)：叠氮化物-PEG5k-嵌段共聚物聚-l-赖氨酸100(Alamanda Polymers，MW 1600)以及硫酸铜(过量)、THPTA配体和抗坏血酸钠的混合物流入到微流体装置中，其中叠氮化物-PEG和叠氮化物-PEG5k-b-PLL的比例在1:50000至50000:1之间变化。过量的硫酸铜在反应期间防止二硫化物被抗坏血酸盐裂解，该反应在40℃下进行约15分钟(并且可以替代地在室温下进行约1小时)。孵育期完成后，通过用水冲洗除去过量的试剂和副产物。通过用二氧化碳气体冲洗同时将微流体装置加热至40℃来干燥微流体装置的内部，从而提供微流体装置，其具有亲水性的第一表面修饰PEG5K和第二表面修饰PEG5k-b-PLL的混合物，其中PLL的嵌段提供正电荷(式XLII)。叠氮化物-PEG和叠氮化物-PEG5k-b-PLL的比例可以是甚至更高的比例，例如10,000:1或更高，因为已经证明，即使在极低比例的嵌段共聚物聚-L-赖氨酸表面接触部分下也观察到粘附。
[0524]
[0525] 式XLII的经修饰的表面可以具有x和y，其以x:y或y:x为1至1×108的任何值的比例存在。
[0526] 替代的修饰方法。通过使至少250微升含有1.0毫摩尔DBCO-PEG的水溶液流过具有式XV的表面的微流体装置，可以用DBCO-PEG4-炔烃(化合物20，Conju-Probes,Inc.目录号CP-2039)代替炔丙基-PEG1-二硫化物-PEG1-炔丙基(化合物19)对具有式XV的表面的微流体装置进行修饰。使反应在40℃下进行至少1小时。然后通过使至少250微升DI水流过芯片来冲洗具有式XVIII的经修饰的表面的微流体装置，并且可以如前面段落中所述进行处理，以提供微流体装置，其具有亲水性的第一表面修饰PEG5K和第二表面修饰PEG5k-b-PLL的混合物，其中PLL的嵌段提供正电荷(式XLIII)，其中表面修饰的连接基部分不同于式XLII的连接基部分。
[0527]
[0528] 式XLIII的经修饰的表面可以具有x和y，其以x:y或y:x为1至1×108的任何值的比例存在。
[0529] 可用于培养贴壁细胞。式XLII或XLIII的表面可用于提供锚定点(例如，在嵌段共聚物内提供的带正电荷的聚-L-赖氨酸簇)，用于培养贴壁细胞，例如但不限于HeLa细胞。观察到HeLa细胞在这些表面中的任一个上培养期间变平、生长和繁殖(数据未显示)。
[0530] 实施例25.使用表面修饰试剂的组合引入具有含有PEG的第一表面修饰和含有聚-L-赖氨酸的第二表面修饰的混合物的经修饰的表面(式XLIV)。将如上所述的具有式XV的表面的实施例5的产物微流体装置用包括炔烃-聚-L-赖氨酸HBr盐(100聚体单元，Alamanda Polymers)和炔烃修饰的PEG(j＝MW～5000Da，化合物6，JenKem Technologies)的1:1化学计量混合物以及硫酸铜(过量)、THPTA配体和抗坏血酸钠的1.3毫摩尔浓度的溶液处理。过量的硫酸铜在反应期间防止二硫化物被抗坏血酸盐裂解，反应在40℃下进行约15分钟(并且可以替代地在室温下进行约1小时)。在孵育期完成后，通过用水冲洗而除去过量的试剂和副产物。通过用二氧化碳气体冲洗同时将微流体装置加热至40℃来干燥微流体装置的内部，从而提供微流体装置，其具有亲水性的第一表面修饰PEG5K和正电荷的第二表面修饰聚-L-赖氨酸的混合物(式XLIV)。
[0531]
[0532] 在式XLIV的表面中，(*)是专有的连接基，并且x和y可以以x:y或y:x为1至1×108的任何值的比例存在。
[0533] 可用于培养贴壁细胞。式XLIV的表面可用于提供锚定点(例如，在嵌段共聚物内提供的带正电荷的聚-L-赖氨酸簇)，用于培养贴壁细胞，例如但不限于HeLa细胞。观察到HeLa细胞在这些表面中的任一个上培养期间变平、生长和繁殖(数据未显示)。
[0534] 表面修饰1：表面修饰2的滴定。修改式XLIV的第一表面修饰(PEG 5kDa)和第二表面修饰(聚-L-赖氨酸)的比例以调节被设计为促进粘附的点的群体，下降至99PEG 5kDa:1聚-L-赖氨酸的比例。使用1％水平的带电荷的第二表面修饰(聚-L-赖氨酸)，看到激光空泡引发位移，然后通过细胞的介电电泳力输出(数据未显示)。
[0535] 预期具有用第一表面修饰PEG 5kDa和第二表面修饰聚-L-赖氨酸修饰的并且具有约0.00001％或0.000001％的聚-L-赖氨酸表面修饰百分比的内表面的微流体装置允许贴壁细胞(例如HeLa细胞)粘附，同时仍然允许使用介电电泳力输出经培养的细胞，而不需要激光引发位移。
[0536] 实施例26.使用支化PEG连接基引入混合表面(式XLV)。使用多臂PEG炔烃部分引入具有第一可裂解生物素化表面修饰和第二表面修饰(其为亲水性PEG)的组合的经修饰的表面。通过调节生物素反应性部分相对于亲水性表面接触部分的量来控制存在的生物素反应性部分的量。通过将含有每个表面接触部分的部分偶联到多臂PEG炔烃的臂上，在多臂PEG上留下足够的炔烃反应性部分来实现调节，以实现微流体装置表面的有效修饰。对于1:1比例的生物素部分与PEG羧酸部分，描述了以下方法，但是对于100％生物素部分；10％生物素比90％PEG羧酸；和1％生物素部分比99％PEG羧酸部分也进行了实验。
[0537]
[0538] 使4-臂PEG(Creative PEGWorks目录号PSB-495)的1.3毫摩尔浓度的溶液、1:1比例的叠氮化物-二硫化物-生物素(化合物20，BroadPharm目录号BP-22877)和叠氮化物-PEG6-羧酸(BroadPharm目录号BP-20612)在水溶液中的1.3毫摩尔浓度的溶液与抗坏血酸钠在两倍过量的硫酸铜的存在下反应，以在室温下孵育约30分钟后形成双修饰的多臂PEG。采用另外等分的抗坏血酸钠以及两倍过量的硫酸铜，将双修饰的多臂PEG溶液引入到如上所述的具有式XV的表面的实施例3的硅晶片上。多臂PEG的剩余炔烃配体与式XV的表面的叠氮化物反应性部分反应，产生具有生物素反应性部分和PEG-羧酸表面接触部分的混合修饰的表面(式XLV)。
[0539] 然后通过添加链霉亲和素(SAV)在PBS中的1微摩尔浓度的溶液进一步修饰该混合的表面，并在室温下孵育15分钟，产生式XLVI的表面，其中第一表面接触部分是PEG-COOH，第二表面接触部分是SAV。洗涤样品并测量经修饰的表面的厚度。
[0540] 经修饰的层的厚度显示在表3中，并且如预期的那样随着与可用的生物素表面接触部分结合的链霉亲和素的量的变化而变化。
[0541] 表3.经修饰的表面的测量厚度。
[0542]
[0543] 结果显示，获得了具有链霉亲和素反应性部分和PEG COOH表面接触部分的组合的经调节的表面。链霉亲和素可以用生物素化物质如生物素-纤连蛋白或任何能够被生物素化的部分进一步修饰，以获得任何所需比例的第一接触部分(例如，纤连蛋白)和第二接触部分PEG COOH的混合表面。
[0544] 实施例27.在微流体装置的第一区域中引入PEG5k的区域选择性表面修饰以及在隔离坞内引入聚L-赖氨酸(式XLVII)。用二苄基环辛炔基(DBCO)修饰的PEG(重均分子量为5000Da)(化合物8，Broadpharm，目录号BP-22461)的1.0至3.3毫摩尔浓度的水溶液，通过以略低于大气压的压力抽吸该溶液通过装置的微流体通道，来处理预先制备的、干燥且未装填的(例如，未用二氧化碳气体冲洗)具有式XV表面的微流体装置。最后，通道充满了试剂溶液。然而，由于流体引入的低压和微流体装置内表面的未装填性质，DBCO修饰的PEG5kDa溶液不会进入向微流体通道开放的隔离坞。在室温下孵育30分钟后，在减压下抽吸80微升水通过通道，将任何剩余的试剂从微流体装置中洗出。仍然控制溶液仅流过微流体通道。在低压下用水以1微升/秒继续进行额外的冲洗约5分钟。将表面修饰的微流体通道反复用二氧化碳气体冲洗，同时将装置加热至90℃。
[0545] 然后如上文所述用二氧化碳装填具有PEG5K的第一表面修饰的干燥微流体装置。然后通过流入包括炔烃-聚-L-赖氨酸HBr盐(100聚体单元，Alamanda Polymers)和炔烃修饰的PEG(j＝MW～5000Da，化合物6，JenKem Technologies)的1:1化学计量混合物以及硫酸铜(过量)、THPTA配体和抗坏血酸钠的1.33微摩尔浓度的溶液而区域选择性地修饰向微流体通道开放的隔离坞。过量的硫酸铜在反应期间防止二硫化物被抗坏血酸盐裂解，该反应在40℃下进行约15分钟(并且可替代地在室温下进行约1小时)。在孵育期完成后，通过用水冲洗而除去过量的试剂和副产物。通过用二氧化碳气体冲洗同时将微流体装置加热至40℃来干燥微流体装置的内部，从而提供微流体装置，在微流体通道内区域选择性地引入仅具有PEG5K的第一表面修饰且仅在隔离坞中引入第二区域选择性表面修饰，其包括聚L-赖氨酸，其提供用于增强生物细胞粘附的正电荷。(式XLV)。值得注意的是能够调节用于修饰隔离坞表面的试剂的比例。PEG-5K:聚-L-赖氨酸的比例在0:100至99.9999:0.0001％之间变化，并且在隔离坞内观察到HeLa细胞的粘附，同时通过在通道内仅存在亲水性表面而抑制游动HeLa细胞的迁移。
[0546] 预期具有用第一表面修饰PEG 5kDa和第二表面修饰聚-L-赖氨酸修饰的并且具有约0.00001％或0.000001％的聚-L-赖氨酸表面修饰百分比的内表面的微流体装置允许贴壁细胞(例如HeLa细胞)粘附，同时仍然允许使用介电电泳力输出培养细胞，而不需要激光引发位移。
[0547] 进一步泛化。任何类型的表面修饰试剂可以用于在隔离坞内引入第二表面修饰，并且不限于聚-L-赖氨酸。
[0548] 仅在通道区域中具有第二表面修饰的微流体通道的二次钝化。在如上所述的微流体通道的初始表面修饰之后，在通道中可能仍存在未反应的反应性部分(例如，叠氮化物)。不希望受到理论的束缚，如果修饰试剂体积大，则可能发生这种情况。具有较少空间要求的表面修饰试剂的二次钝化可能能够接近剩余的反应性部分，以在不修饰隔离坞中的表面的情况下向通道的经修饰的表面添加第二表面修饰。
[0549] 具有仅向微流体通道引入的PEG5kDa表面修饰的微流体装置在表面引入后仅用水冲洗。类似于如上所述的第一处理，用DBCO-PEG4-OH(Aldrich目录号761982)以浓度为1.3微摩尔浓度在水溶液中进行第二处理。由于微流体装置未被装填，所以第二表面修饰试剂均未进入隔离坞，并因此仅进一步修饰了通道。在洗涤、干燥和加热之后，然后进行二氧化碳引发，然后如上所述进行隔离坞的区域选择性修饰。
[0550] 实施例28.在具有PEG修饰的表面的微流体装置内培养OKT3细胞。
[0551] 材料：OKT3细胞，一种小鼠B淋巴细胞杂交瘤，获自美国典型培养物保藏中心(ATCC)(目录 CRL-8001TM)，并作为悬浮细胞系提供。通过接种2×105个活细胞/mL
并在37℃下使用5％二氧化碳气体环境孵育来维持培养。每2-3天将细胞以2×104个细胞/mL或1×105个细胞/mL分开。将细胞在5％二甲基亚砜(DMSO)/95％完全生长培养基中冷冻。
并在37℃下使用5％二氧化碳气体环境孵育来维持培养。每2-3天将细胞以2×104个细胞/mL或1×105个细胞/mL分开。将细胞在5％二甲基亚砜(DMSO)/95％完全生长培养基中冷冻。
[0552] 培养基：IMDM(Gibco，目录号12440053)补充有20％胎牛血清(FBS)和1％青霉素-链霉素(10,000U/mL)(Gibco，目录号15140122)。然后通过0.2μm PES无菌膜过滤单元(Nalgene，567-0020)过滤完全培养基。
[0553] 装填和灌注程序：如上所述，在一般实验细节部分中。
[0554] 系统和微流体装置：如上所述，在一般实验细节部分中。隔离坞具有约7×105立方微米的体积。
[0555] 经修饰的微流体表面。微流体装置具有共价连接的PEG修饰的表面，其如上文实施例6(式XVI)中所述制备。
[0556] 通过使悬浮液流过流体入口并进入微流体通道，将培养基中的OKT3细胞悬浮液引入到微流体装置中。停止流动并通过倾斜芯片并允许重力将细胞拉入隔离坞中而将细胞随机加载到隔离坞中。
[0557] 在将OKT3细胞加载到隔离坞中后，将培养基通过纳米流体芯片的微流体通道灌注3天。图6A显示了OKT3细胞在微流体装置的隔离坞的PEG修饰的表面上的生长。相对于类似微流体装置的未经修饰的表面(数据未显示)，OKT3细胞在PEG表面上的生长得到改善。
[0558] 然后通过OET从隔离坞中除去OKT3细胞。图6B显示了在20分钟结束时从隔离坞中除去的程度，证明了将扩增的OKT3细胞输出到流动通道中的优异能力，这相对于从类似微流体装置的未经条件化的表面除去OKT3细胞的能力有所改善。然后从微流体装置输出OKT3细胞(未示出)。
[0559] 实施例29：在葡聚糖修饰的微流体表面上培养和输出T淋巴细胞。
[0560] 材料。CD3+细胞来自AllCells Inc.，并与抗-CD3/抗-CD28磁珠(Thermofisher Scientific，目录号11453D)以1珠/1细胞的比例混合。将混合物在与培养实验本身相同的培养基中在5％CO2孵育箱中于37℃孵育5小时。在孵育后，将T细胞/珠混合物重新悬浮供使用。
[0561] 培养基。RPMI-1640( ThermoFisher Scientific，目录号11875-127)，10％FBS，2％人AB血清(50U/ml IL2；R&D Systems)。
[0562] 装填程序：如上所述，在一般实验细节部分中。
[0563] 灌注方案：如上所述，在一般实验细节部分中。
[0564] 系统和微流体装置：如上所述，在一般实验细节部分中。隔离坞具有约7×105立方微米的体积。
[0565] 经修饰的微流体表面。微流体装置具有共价连接的葡聚糖修饰的表面，其如上文在实施例7中所述制备。
[0566] 通过使重悬浮液流过流体入口并进入微流体通道，将T细胞(加珠子)悬浮液引入到微流体装置中。停止流动并通过倾斜芯片以及允许重力将T细胞/珠拉入生长室而将T细胞/珠随机加载到隔离坞中。
[0567] 在将T细胞/珠加载到隔离坞中后，将培养基灌注通过纳米流体芯片的微流体通道4天。图7A显示T细胞在微流体装置的隔离坞的葡聚糖修饰的表面上的生长。相对于类似微流体装置的未经条件化的表面(数据未显示)，T细胞在葡聚糖表面上的生长得到改善。
[0568] 然后通过重力(例如，倾斜微流体装置)从隔离坞中除去T细胞。图7B显示在20分钟结束时从隔离坞中除去的程度，证明将扩增的T细胞输出到流动通道中的优异能力，这相对于从类似微流体装置的未经修饰的表面去除T细胞的能力(数据未显示)有所改善。然后将T细胞从微流体装置输出(未示出)。
[0569] 除了任何先前指出的修饰之外，本领域技术人员可以在不脱离本说明书的精神和范围的情况下设计出许多其他变型和替代布置。因此，尽管上面已经结合目前被认为是最实用和优选的方面的特定性和细节描述了信息，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本文阐述的原理和构思的情况下可以进行许多修改，包括但不限于形式、功能、操作方式和使用。如本文所用，在所有方面的实施例和实施方案均仅是说明性的，不应被解释为以任何方式进行限制。还应注意，虽然本文使用术语步骤，但该术语可以用于简单地引起对所述方法的不同部分的注意，并不意味着描绘方法的任何部分的起始点或终止点或者以任何其他方式进行限制。
[0570] 对本公开的一些实施方式的描述
[0571] 1.一种微流体装置，包括：外壳，所述外壳包括基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料，其中基部、盖子和微流体管路材料的至少一个内表面具有多个第一共价结合的表面修饰，每个第一共价结合的表面修饰包括第一连接基团和第一部分，其中第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面具有多个第二共价结合的表面修饰，每个第二共价结合的表面修饰包括第二连接基团和第二部分，其中第二部分是第二表面接触部分或第二部分反应性部分，并且其中第一连接基团和第二连接基团彼此不同，和/或第一部分不同于第二部分。
[0572] 2.实施方案1的微流体装置，其中第一部分和第二部分可以各自经由独立地选自-W-Si(OZ)2O-和-OP(O)2O-的连接基团LG共价结合到表面，其中W是O、S或N，并且其中Z是到相邻的连接基团LG中的硅原子的键或者是到表面的键。
[0573] 3.实施方案1或2的微流体装置，其中第一表面接触部分可以包括烷基、氟代烷基、单糖、多糖、醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种；和/或其中第二表面接触部分可以包括烷基、氟代烷基、单糖、多糖、醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
[0574] 4.实施方案1或2的微流体装置，其中第一表面接触部分可以包括聚乙二醇部分、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸、聚赖氨酸部分或其任何组合；和/或其中第二表面接触部分可以包括聚乙二醇部分、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸、聚赖氨酸部分或其任何组合。
[0575] 5.实施方案1至4中任一项的微流体装置，其中第一反应性部分可以是炔烃部分、叠氮化物部分、羧酸部分、胺部分、烯烃部分、四嗪基部分、反式环辛烯基部分、硫醇部分、马来酰亚胺部分、生物素部分、链霉亲和素部分、卤化物部分、氰基部分、异氰酸酯部分、环氧化物部分、羟胺部分或磺酰氟部分；和/或其中第二反应性部分可以是炔烃部分、叠氮化物部分、羧酸部分、胺部分、烯烃部分、四嗪基部分、反式环辛烯基部分、硫醇部分、马来酰亚胺部分、生物素部分、链霉亲和素部分、卤化物部分、氰基部分、异氰酸酯部分、环氧化物部分、羟胺部分或磺酰氟部分。
[0576] 6.实施方案1至5中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以包括连接基，其中所述连接基包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子；和/或其中第二共价结合的表面修饰可以包括连接基，其中所述连接基可以包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子。
[0577] 7.实施方案6的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰的连接基还可以包括一个或两个偶联基团CG部分；和/或其中第二共价结合的表面修饰的连接基还可以包括一个或两个偶联基团CG部分。
[0578] 8.实施方案1的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以具有选自式XXX、式V、式VII、式XXXI、式VIII和式IX的结构：
[0579]
[0580] 其中：LG是-W-Si(OZ)2O-或-OP(O)2O-；Lfm是连接基，其包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还可以包括0或1个偶联基团CG；Rx是反应性部分；W是O、S或N；Z是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；n是3至21的整数；Lsm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还可以包括0、1、2或3个偶联基团CG；并且 是表面。
[0581] 9.实施方案8的微流体装置，其中LG可以是-W-Si(OZ)2O-，并且其中W可以是O。
[0582] 10.实施方案8或9的微流体装置，其中n为7至21。
[0583] 11.实施方案8至10中任一项的微流体装置，其中反应性部分Rx可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0584] 12.实施方案8至10中任一项的微流体装置，其中反应性部分Rx可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0585] 13.实施方案1或8-12中任一项的微流体装置，其中第二共价结合的表面修饰可以具有选自式XXX′、式V′、式VII′、式XXXI′、式VIII′和式IX′的结构：
[0586]
[0587]
[0588] 其中：LG′是-W′-Si(OZ’)2O-或-OP(O)2O-；L′fm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还可以包括0或1个偶联基团CG；Rx′是反应性部分；W′是O、S或N；Z′是到相邻的硅原子的键或是到表面的键；n'是3至21的整数；L′sm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还可以包括0、1、2或3个偶联基团CG；并且 是表面。
[0589] 14.实施方案13的微流体装置，其中LG′可以是-W′-Si(OZ′)2O-，并且其中W′可以是O。
[0590] 15.实施方案13或14的微流体装置，其中n’可以是7至21。
[0591] 16.实施方案13至15中任一项的微流体装置，其中反应性部分Rx′可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0592] 17.实施方案13至15中任一项的微流体装置，其中反应性部分Rx′可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0593] 18.实施方案1至17中任一项的微流体装置，其中第一部分可以不同于第二部分。
[0594] 19.实施方案13至17中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以具有选自式XXX、式V和式VII的结构，并且其中第二共价结合的表面修饰可以具有选自式XXXI′、式VIII′和式IX′的结构。
[0595] 20.实施方案19的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以在基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
[0596] 21.实施方案20的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以随机分布在共同内表面上。
[0597] 22.实施方案20的微流体装置，其中共同内表面可以包括第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰，其中第一区域与第二区域相邻。
[0598] 23.实施方案20的微流体装置，其中共同内表面可以包括多个第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被第二区域彼此分开或者各自与第二区域相邻。
[0599] 24.实施方案20的微流体装置，其中共同内表面可以包括多个第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰；和第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰，其中所述多个第二区域被第一区域彼此分开或各自与第一区域相邻。
[0600] 25.实施方案13至18中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以具有选自式XXXI、式VIII和式IX的结构，其中第二共价结合的表面修饰可以具有选自式XXXI′、式VIII′和式IX′的结构，并且其中第一共价结合的表面修饰不同于第二共价结合的表面修饰。
[0601] 26.实施方案25的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰的表面修饰配体可以具有式X的结构，并且其中第二共价结合的表面修饰的表面修饰配体可以具有式XI的结构：
[0602]
[0603] 其中：CG是偶联基团；L是包括键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基。
[0604] 27.实施方案25或26的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以在基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
[0605] 28.实施方案27的微流体装置，其中第一和第二共价结合的表面修饰可以随机分布在共同内表面上。
[0606] 29.实施方案27的微流体装置，其中共同内表面可以具有第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰，并且其中第一区域与第二区域相邻。
[0607] 30.实施方案27的微流体装置，其中共同内表面可以包括多个第一区域，其具有第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其具有第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被第二区域彼此分开或各自与第二区域相邻。
[0608] 31.实施方案27至30中任一项的微流体装置，其中共同内表面可以包括多于一种蛋白质部分。
[0609] 32.实施方案25至31中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰的表面修饰配体可以包括第一蛋白质部分，并且其中第二共价结合的表面修饰的表面修饰配体可以包括第二蛋白质部分，并且其中第一和第二蛋白质部分不同。
[0610] 33.实施方案13至18中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以具有选自式XXX、式V和式VII的结构，其中第二共价结合的表面修饰可以具有选自式XXX’、式V’和式VII’的结构，其中第一共价结合的表面修饰不同于第二共价结合的表面修饰，并且其中第一共价结合的表面修饰的反应性部分不与第二共价结合的表面修饰的反应性部分反应。
[0611] 34.实施方案33的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰和第二共价结合的表面修饰可以在基部、盖和/或微流体管路材料的共同内表面上。
[0612] 35.实施方案34的微流体装置，其中共同内表面可以包括第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰，并且其中第一区域与第二区域相邻。
[0613] 36.实施方案34的微流体装置，其中共同内表面可以包括多个第一区域，其包括第一共价结合的表面修饰；和第二区域，其包括第二共价结合的表面修饰，其中所述多个第一区域被第二区域彼此或各自与第二区域相邻。
[0614] 37.实施方案1至36中任一项的微流体装置，其中流体管路可以包括流动区域和隔离坞，其中隔离坞可以包括分离区域和连接区域，其中连接区域可以包括通向流动区域的近端开口，并且可以将分离区域流体连接至流动区域。
[0615] 38.实施方案37的微流体装置，其中流动区域的至少一个表面可以用第一共价结合的表面修饰进行修饰，其中隔离坞的至少一个表面可以用第二共价结合的表面修饰进行修饰。
[0616] 39.实施方案38的微流体装置，其中第二共价结合的表面修饰可以包括被配置成锚定贴壁细胞的表面接触部分。
[0617] 40.实施方案38或39的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰可以包括被配置成抑制或基本上防止游动细胞从隔离坞中迁移出来的表面接触部分。
[0618] 41.实施方案37至40中任一项的微流体装置，其中流动区域可以流体连接至流体入口和流体出口，并且可以被配置为含有第一流体介质的流动。
[0619] 42.实施方案37至41中任一项的微流体装置，其中隔离坞可以包括由微流体管路材料制成的壁。
[0620] 43.实施方案42的微流体装置，其中隔离坞的壁可以从基部的内表面延伸到盖的内表面。
[0621] 44.实施方案37至43中任一项的微流体装置，其中基部的内表面可以在流动区域和隔离坞的内部的下方。
[0622] 45.实施方案37至44中任一项的微流体装置，其中流体管路还可以包括多个隔离坞，每个隔离坞具有用第一和/或第二共价结合的表面修饰所修饰的至少一个内表面。
[0623] 46.实施方案1至45中任一项的微流体装置，其中第一共价结合的表面修饰和/或第二共价结合的表面修饰可以形成单层。
[0624] 47.实施方案1至46中任一项的微流体装置，其中外壳的基部的内表面和/或盖的内表面可以包括玻璃、硅、氧化硅、氧化铪、氧化铟钽或氧化铝。
[0625] 48.实施方案1至47中任一项的微流体装置，其中微流体管路材料的内表面可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)或可光图案化的硅氧烷(PPS)。
[0626] 49.实施方案1至48中任一项的微流体装置，其中外壳的基本上所有的内表面可以被共价修饰。
[0627] 50.实施方案1至49中任一项的微流体装置，其中基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面可以具有多个第三(第四、第五等)共价结合的表面修饰，其包括第三(第四、第五等)连接基团和第三(第四、第五等)部分，其中第三(第四、第五等)部分是第三(第四、第五等)表面接触部分或第三(第四、第五等)反应性部分，其中第三(第四、第五等)连接基团可以与第一和第二连接基团中的每一个不同，和/或第三(第四、第五等)部分可以与第一和第二部分中的每一个不同。
[0628] 51.实施方案1至50中任一项的微流体装置，其中外壳的内表面均不包含金金属。
[0629] 52.实施方案1至51中任一项的微流体装置，其中盖和/或基部可以包括半导体衬底。
[0630] 53.实施方案52的微流体装置，其中半导体衬底可以包括介电电泳(DEP)配置。
[0631] 54.实施方案53的微流体装置，其中DEP配置可以是光致动的。
[0632] 55.实施方案52至54中任一项的微流体装置，其中半导体衬底可以包括电润湿(EW)配置。
[0633] 56.实施方案55的微流体装置，其中所述流体管路可以包括流体连接至EW流体入口和EW流体出口的流动区域，其被配置成含有EW流体介质的流动。
[0634] 57.实施方案56的微流体装置，其还可以包括室，所述室包括封闭内部区域(其可以包括分离区域)的壁和通向流动区域的开口。
[0635] 58.实施方案57的微流体装置，其中至少一个室的壁包括微流体管路材料。
[0636] 59.实施方案57或58的微流体装置，其中至少一个室的壁可以从基部的内表面延伸到盖的内表面。
[0637] 60.实施方案1至59中任一项的微流体装置，其中盖可以是微流体管路材料的集成部分。
[0638] 61.实施方案1至59中任一项的微流体装置，其中第一或第二共价结合的表面修饰可以具有下式之一的结构：
[0639] 式XV；式XVI；式XVII；式XVIII；式XIX；式XX；式XXI；式XXII；式XXIII；式XXIV；式XXV；式XXVI；式XXVII；式XXVIII；式XXIX；式XXXVI；式XXXVII；式XXXVIII；式XXXIX；和式XL。
[0640] 62.实施方案1的微流体装置，其中微流体装置的基部、盖和微流体管路材料的至少一个内表面可以具有下式之一的多个第一共价结合的表面修饰和多个第二共价结合的修饰：式XLI；式XLII；式XLIII；式XLIV；式XLIV；式XLV；和式XLVII。
[0641] 63.一种在微流体装置的至少一个内表面上形成共价修饰的表面的方法，所述微流体装置包括具有基部、盖和在其中限定流体管路的微流体管路材料的外壳，所述方法包括：使所述至少一个内表面与第一修饰试剂和第二修饰试剂接触；使第一修饰试剂与所述至少一个内表面的多个第一亲核部分反应；使第二修饰试剂与所述至少一个内表面的多个第二亲核部分反应；从而形成至少一个共价修饰的表面，其包括第一共价结合的表面修饰，每个第一共价结合的表面修饰包括第一连接基团和第一部分，第一部分是第一表面接触部分或第一反应性部分；和第二共价结合的表面修饰，每个第二共价结合的表面修饰包括第二个连接基团和第二部分，第二部分是第二表面接触部分或第二反应性部分，其中第一连接基团不同于第二连接基团或者第一部分不同于第二部分。
[0642] 64.实施方案63的方法，其中使第一修饰试剂与至少一个内表面反应可以在使第二修饰试剂与微流体装置的至少一个内表面反应的同时进行。
[0643] 65.实施方案63的方法，其中使第一修饰试剂与至少一个内表面反应可以在使第二修饰试剂与微流体装置的至少一个内表面反应之前或之后进行。
[0644] 66.实施方案63至65中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以在允许第一修饰试剂与至少一个内表面的任何可用亲核部分反应的条件下反应，并且其中第二修饰试剂可以在允许第二修饰试剂与至少一个内表面的任何可用亲核部分反应的条件下反应，使得第一和第二共价结合的表面修饰随机定位在微流体装置的至少一个内表面上。
[0645] 67.实施方案63至66中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以在促进第一修饰试剂和位于所述至少一个表面的第一区域上的亲核部分之间的反应的条件下反应，并且其中第二修饰试剂试剂可以在促进第二修饰试剂和位于所述至少一个表面的第二区域上的亲核部分之间的反应的条件下反应，其中第一区域与第二区域相邻。
[0646] 68.实施方案63至66中任一项的方法，其中第一修饰试剂在促进第一修饰试剂和位于所述至少一个表面上的彼此分开的多个第一区域中的任何一个内的亲核部分之间的反应的条件下反应，并且其中第二修饰试剂在促进第二修饰试剂和位于第二区域内的亲核部分之间的反应的条件下反应，其中第二区域与所述多个第一区域中的每一个相邻或围绕所述多个第一区域中的每一个。
[0647] 69.实施方案63至68中任一项的方法，其中流体管路包括流动区域和隔离坞，所述隔离坞具有分离区域和连接区域，其中连接区域包括通向流动区域的近端开口并且将分离区域流体连接至流动区域。
[0648] 70.实施方案69的方法，其中第一修饰试剂可以与位于流动区域表面上的第一亲核部分反应以在其上形成第一共价结合的表面修饰，并且其中第二修饰试剂可以与位于隔离坞表面上的第二亲核部分反应以在其上形成第二共价结合的表面修饰。
[0649] 71.实施方案70的方法，其中第一共价结合的表面修饰可以包括第一反应性部分，并且第二共价结合的表面修饰可以包括第二反应性部分。
[0650] 72.实施方案71的方法，其中第一和第二反应性部分彼此不发生反应。
[0651] 73.实施方案70的方法，其中第二共价结合的表面修饰可以包括表面接触部分，其是用于贴壁细胞的支撑部分。
[0652] 74.实施方案70或73的方法，其中第一共价结合的表面修饰可以包括表面接触部分，其被配置成抑制或基本上防止游动细胞迁移出隔离坞。
[0653] 75.实施方案63至74中任一项的方法，其中形成共价修饰的表面可以包括在微流体装置的基本上所有的内表面上形成共价修饰的表面。
[0654] 76.实施方案63至75中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以具有下式之一的结构：
[0655] V-(CH2)n-表面修饰配体
[0656] 式I；
[0657]
[0658] V-Lsm-表面修饰配体
[0659] 式XXXII；
[0660]
[0661] V-Lfm-RX
[0662] 式XXXIII；
[0663] 其中：V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成与至少一个内表面形成共价键的部分；T独立地是OH、OC1-6烷基或卤素；R是C1-6烷基；Lfm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包括0或1个偶联基团CG；Rx是反应性部分；n是3至21的整数，并且Lsm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包括0、1、2或3个偶联基团CG。
[0664] 77.实施方案76的方法，其中W可以是OC1-6烷基或卤素。
[0665] 78.实施方案76或77的方法，其中n可以是7至21。
[0666] 79.实施方案76至78中任一项的方法，其中T为OC1-3烷基或卤素和/或R为C1-3烷基。
[0667] 80.实施方案76至79中任一项的方法，其中反应性部分Rx可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0668] 81.实施方案76至79中任一项的方法，其中反应性部分Rx可以是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0669] 82.实施方案76至81中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中第一修饰试剂的表面修饰配体可以具有式X或式XI的结构：
[0670]
[0671] 其中：CG是偶联基团；L是包括键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基；Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；表面接触部分是被配置成在微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
[0672] 83.实施方案82的方法，其中第一修饰试剂的表面接触部分可以包括烷基、氟代烷基、单糖、多糖；醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
[0673] 84.实施方案82的方法，其中第一修饰试剂的表面接触部分可以包括聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
[0674] 85.实施方案63至84中任一项的方法，其中第二修饰试剂可以具有下式之一的结构：
[0675] V′-(CH2)n′-表面修饰配体′
[0676] 式I′
[0677]
[0678] V′-L′sm-表面修饰配体′
[0679] 式XXXII′
[0680]
[0681] V′-L′fm-R′x
[0682] 式XXXXIII′
[0683] 其中：V′是-P(O)(OH)2或-Si(T′)2W′；W′是-T′、-SH或-NH2，并且是被配置成与至少一个内表面形成共价键的部分；T′独立地为OH、OC1-6烷基或卤素；R′是C1-6烷基；L′fm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包括0或1个偶联基团CG；R′x是反应性部分；n是3至21的整数，并且L′sm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包括0、1、2或3个偶联基团CG。
[0684] 86.实施方案85的方法，其中W′是OC1-6烷基或卤素。
[0685] 87.实施方案85或86的方法，其中n′是7至21。
[0686] 88.实施方案85至87中任一项的方法，其中T′是OC1-3烷基或卤素，和/或R′是C1-3烷基。
[0687] 89.实施方案85至88中任一项的方法，其中反应性部分R′x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0688] 90.实施方案85至88中任一项的方法，其中反应性部分R′x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0689] 91.实施方案85至90中任一项的方法，其中第二修饰试剂可以具有式I’、式III’或式XXXII’的结构，并且其中第二修饰试剂的表面修饰配体可以具有式X或式XI的结构：
[0690]
[0691] 其中：CG是偶联基团；L是包括键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基；Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且表面接触部分是被配置成在微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
[0692] 92.实施方案91的方法，其中第二修饰试剂的表面接触部分可以包括烷基、氟代烷基、单糖、多糖；醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
[0693] 93.实施方案91的方法，其中第一修饰试剂的表面接触部分可以包括聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
[0694] 94.实施方案82或91的方法，其中第一修饰试剂和/或第二修饰试剂的表面接触部分可以支持贴壁细胞的扩增和/或允许输出在其上培养的贴壁细胞。
[0695] 95.实施方案82或91的方法，其中第一修饰试剂和/或第二修饰试剂的表面接触部分可以抑制游动细胞进入微流体装置内的选定区域。
[0696] 96.实施方案76至95中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中第二修饰试剂可以具有式IV’、式VI’或式XXXIII’的结构。
[0697] 97.实施方案76至95中任一项的方法，其中第一修饰试剂可以具有式IV、式VI或式XXXIII的结构，并且其中第二修饰试剂可以具有式I’、式III’或式XXXII’的结构。
[0698] 98.实施方案74至95中任一项的方法，其还包括使至少一个共价修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触：
[0699] RP-Lfm-Rx2
[0700] 式XXXIV；和
[0701] 使第二功能化试剂与至少一个共价修饰的表面的第一或第二共价结合的表面修饰上的反应性部分反应，以形成进一步修饰的表面，
[0702] 使第二功能化试剂与至少一个共价修饰的表面的第一或第二共价结合的表面修饰上的反应性部分反应，以形成进一步修饰的表面，
[0703] 其中：RP是用于与式XXXIII、式XXXIII’、式IV、式IV’、式VI或式VI’的反应性部分反应的反应对部分；Rx2是被选择为不与式XXXIII、式XXXIII’、式IV、式IV’、式VI或式VI’的反应性部分反应的反应性部分；并且Lfm是包括1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包括0或1个偶联基团CG。
[0705] 100.实施方案76至99中任一项的方法，其还包括使至少一个价修饰的表面与表面修饰试剂接触，以及使表面修饰试剂与至少一个共价修饰的表面或进一步修饰的表面上的反应性部分反应。
[0706] 101.实施方案100的方法，其中表面修饰试剂可以具有式XII的结构：
[0707] RP-L-表面接触部分
[0708] 式XII
[0709] 其中：RP是反应对部分；表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或任何组合的部分；并且L是包括键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且包括0或1个偶联基团CG。
[0710] 102.实施方案63至101中任一项的方法，其中形成至少一个共价修饰的表面可以在组装微流体装置之后进行。
[0711] 103.实施方案63至101中任一项的方法，其中形成至少一个共价修饰的表面可以在组装微流体装置之前进行。
[0712] 104.实施方案63至101中任一项的方法，还包括：在组装微流体装置之前，形成基部或盖之一的第一修饰的表面；组装微流体装置，其中组装包括将基部或盖之一的第一共价修饰的表面与微流体管路材料和未经修饰的盖或基部之一组装起来；以及在组装的微流体装置的未经修饰的表面上形成第二修饰的表面。
[0713] 105.实施方案63至104中任一项的方法，其中第一亲核部分可以是氢氧化物、氨基或硫醇，和/或其中第二亲核部分是氢氧化物、氨基或硫醇。
[0714] 106.实施方案63至104中任一项的方法，其中所述基部和/或盖的内表面可以是金属、金属氧化物、玻璃、聚合物或其任何组合。
[0715] 107.实施方案63至106中任一项的方法，其中微流体管路材料可以是聚合物。
[0716] 108.实施方案107的方法，其中微流体管路材料可以是聚二甲氧基硅烷(PDMS)或可光图案化的硅氧烷(PPS)。
[0717] 109.实施方案63至108中任一项的方法，其中接触包括使所述至少一个内表面与含有第一修饰试剂和/或第二修饰试剂的液体溶液接触。
[0718] 110.实施方案63至109中任一项的方法，其中接触包括使所述至少一个内表面与含有第一修饰试剂和/或第二修饰试剂的蒸气相接触。
[0719] 111.实施方案110的方法，其中接触可以包括使所述至少一个内表面与所述蒸气相中的第一和/或第二修饰试剂在受控量的水蒸气的存在下接触。
[0720] 112.实施方案111的方法，其中硫酸镁七水合物可以提供受控量的水蒸气。
[0721] 113.实施方案110至112中任一项的方法，其中接触可以包括在相对于大气压的减压环境中使所述至少一个内表面与蒸气相中的第一和/或第二修饰试剂接触。
[0722] 114.实施方案63至113中任一项的方法，其中对所述至少一个内表面中的每一个进行预处理以引入氧化物部分。
[0723] 115.实施方案76至101中任一项的方法，其中n为9、14或16。
[0724] 116.实施方案76至101中任一项的方法，其中n为9。
[0725] 117.实施方案85至101中任一项的方法，其中n’等于9、11、14、16、18或n+2。
[0726] 118.实施方案98至101中任一项的方法，其中使至少一个共价修饰的表面与表面修饰试剂或第二功能化试剂反应通过使所述至少一个共价修饰的与包括表面修饰试剂或第二功能化试剂的溶液接触来进行。
[0727] 119.实施方案118的方法，其中包括表面修饰试剂或功能化试剂的溶液可以进一步包括Cu(I)盐。
[0728] 120.实施方案118的方法，其中使至少一种共价修饰的表面与表面修饰试剂或功能化试剂反应可以在不存在铜的情况下进行。
[0729] 121.实施方案63至120中任一项的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面可以包括形成包括第一共价结合的表面修饰和/或第二共价结合的表面修饰的单层。
[0730] 122.实施方案63至121中任一项的方法，其中形成所述至少一个共价修饰的表面可以包括将多于一种蛋白质部分共价结合至所述至少一个共价修饰的表面。
[0731] 123.实施方案63至122中任一项的方法，其中微流体装置的盖可以是微流体管路材料的集成部分。
[0732] 124.实施方案63至123中任一项的方法，其中微流体装置的盖或基部可以包括DEP配置。
[0733] 125.实施方案124的方法，其中DEP配置可以是光致动的。
[0734] 126.一种在微流体装置内以区域选择性方式形成不同的共价修饰的表面的方法，其中所述微流体装置包括具有基部、盖和在其中限定微流体管路的微流体管路材料的外壳，其中所述微流体管路包括流动区域和隔离坞，并且其中隔离坞包括分离区域和连接区域，连接区域包括通向流动区域的近端开口并将分离区域流体连接至流动区域，所述方法包括：在使得第一修饰试剂不进入隔离坞的分离区域的条件下使第一修饰试剂流过流动区域；使第一修饰试剂与流动区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在流动区域内形成第一修饰的表面，其中第一修饰的表面不延伸到隔离坞的分离区域中；在使得第二修饰试剂进入隔离坞的分离区域的条件下使第二修饰试剂流过流动区域；以及使第二修饰试剂与隔离坞的分离区域的至少一个表面上的亲核部分反应，从而在隔离坞的分离区域内形成第二修饰的表面，其中第一修饰试剂与第二修饰试剂不具有相同的结构。
[0735] 127.实施方案126的方法，其中使第一修饰试剂流过流动区域的条件包括向流动区域施加负压。
[0736] 128.实施方案127的方法，其中使第一修饰试剂流动包括使包含第一修饰试剂的溶液以约10mm/sec或更高(例如，至少1mm/sec；至少5mm/sec；至少10mm/sec；至少20mm/sec；至少40mm/sec；至少50mm/sec；或由前述值中的两个限定的任何范围，例如，约1mm/sec至约50mm/sec，或约10mm/sec至约20mm/sec)的速率流过流动区域。
[0738] 130.实施方案129的方法，其中使第一修饰试剂流动包括使包含第一修饰试剂的溶液以约2mm/sec或更低(例如，小于约1.5mm/sec；小于约1.0mm/sec；小于约0.5mm/sec；或由前述值中的两个限定的任何范围，例如，约0.5mm/sec至约2mm/sec，或约1mm/sec至约1.5mm/sec)的速率流过流动区域。
[0739] 131.实施方案129或130的方法，其中使第一修饰试剂流动包括使包含第一修饰试剂的溶液流过流动区域，并且其中所述溶液包含表面活性剂(例如，非离子表面活性剂，例如Brij表面活性剂(例如，Brij L4))；表面活性剂可以具有约8至约12(例如，约8至约10，或约9)的亲水亲油平衡值(HLB)。
[0740] 132.实施方案126至131中任一项的方法，其中第二修饰试剂基本上不与流动区域的表面上的部分反应。
[0741] 133.实施方案126至132中任一项的方法，其中：第一修饰试剂包含第一连接部分和第一修饰部分，第一修饰部分包含第一表面接触部分或第一反应性部分；并且第二修饰试剂包含第二连接部分和第二修饰部分，第二修饰部分包第二表面接触部分或第二反应性部分，其中第一连接部分不同于第二连接部分，和/或第一修饰部分部分不同于第二修饰部分
[0742] 134.实施方案126至133中任一项的方法，其中第一修饰试剂具下式之一的结构：
[0743] V-(CH2)n-表面修饰配体
[0744] 式I；
[0745]
[0746] V-Lsc-表面修饰配体
[0747] 式XXXII；
[0748]
[0749] V-Lfm-反应性部分
[0750] 式XXXIII；
[0751] 其中：V是-P(O)(OH)2或-Si(T)2W；W是-T、-SH或-NH2，并且是被配置成与流动区域的至少一个表面形成共价键的部分；T独立地为OH、OC1-6烷基或卤素；R是C1-6烷基；Lfm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包含0或1个偶联基团CG；Rx是反应性部分；n是3至21的整数；并且Lsm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
[0752] 135.实施方案134的方法，其中W是OC1-6烷基或卤素。
[0753] 136.实施方案134或135的方法，其中n为7至21。
[0754] 137.实施方案134至136中任一项的方法，其中T为OC1-3烷基或卤素，和/或R为C1-3烷基。
[0755] 138.实施方案134至137中任一项的方法，其中反应性部分Rx是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0756] 139.实施方案134至137中任一项的方法，其中反应性部分Rx是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0757] 140.实施方案134至139中任一项的方法，其中第一修饰试具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中第一修饰试剂的表面修饰配体具有式X或式XI的结构：
[0758]
[0759] 其中：CG是偶联基团；L是包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基；Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且表面接触部分是被配置成在微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
[0760] 141.实施方案140的方法，其中表面接触部分包含烷基、氟代烷基、单糖、多糖；醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
[0761] 142.实施方案140的方法，其中表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
[0762] 143.实施方案126至142中任一项的方法，其中第二修饰试剂具有下式之一的结构：
[0763] V′-(CH2)n′-表面修饰配体′
[0764] 式I′
[0765]
[0766] V′-L′sm-表面修饰配体′
[0767] 式XXXII′
[0768]
[0769] V′-L′fm-R′x
[0770] 式XXXIII′
[0771] 其中：V’是-P(O)(OH)2或-Si(T’)2W’；W’是-T’、-SH或-NH2，并且是被配置成与至少一个内表面形成共价键的部分；T’独立地为OH、OC1-6烷基或卤素；R’是C1-6烷基；L’fm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包含0或1个偶联基团CG；R’x是反应性部分；n是3至21的整数，并且L’sm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包含0、1、2或3个偶联基团CG。
[0772] 144.实施方案143的方法，其中W是OC1-6烷基或卤素。
[0773] 145.实施方案143或144的方法，其中n’是7至21。
[0774] 146.实施方案143至145中任一项的方法，其中T’是OC1-3烷基或卤素，和/或R’是C1-3烷基。
[0775] 147.实施方案143至146中任一项的方法，其中反应性部分R’x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素或链霉亲和素。
[0776] 148.实施方案143至147中任一项的方法，其中反应性部分R’x是炔烃、叠氮化物、胺、羧酸、生物素、链霉亲和素、烯烃、反式环辛烯、s-四嗪、硫醇、马来酰亚胺、卤化物、氰基、异氰酸酯、环氧化物、羟胺、掩蔽的羟基或磺酰氟。
[0777] 149.实施方案143至147中任一项的方法，其中第二修试剂具有式I’、III’或式XXXII’的结构，并且其中第二修饰试剂的表面修饰配体’具有式X或式XI的结构：
[0778]
[0779] 其中：CG是偶联基团；L是包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基；Lsm和L的总和为1至200个非氢原子，不包括如果存在的CG的原子；并且表面接触部分是被配置成在微流体装置中支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分。
[0780] 150.实施方案149的方法，其中第二修饰试剂的表面接触部分包含烷基、氟代烷基、单糖、多糖；醇、多元醇、亚烷基醚、聚电解质、氨基、羧酸、膦酸、磺酸根阴离子、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基磺酸、氨基酸部分或可裂解部分中的一种或多种。
[0781] 151.实施方案149的方法，其中第二修饰试剂的表面接触部分包含聚乙二醇、葡聚糖部分、蛋白质部分、聚羧酸或聚赖氨酸部分。
[0782] 152.实施方案134至151中任一项的方法，其中第二修饰试剂的表面接触部分支持贴壁细胞的扩增和/或允许输出在其上培养的贴壁细胞。
[0783] 153.实施方案134至151中任一项的方法，其中第一修饰试剂的表面接触部分抑制或基本上防止游动细胞进入微流体装置的流动区域。
[0784] 154.实施方案143至153中任一项的方法，其中第一修饰试剂具有式I、式III或式XXXII的结构，并且其中第二修饰试剂具有式IV’、式VI’或式XXXIII’的结构。
[0785] 155.实施方案143至153中任一项的方法，其中第一修饰试剂具有式IV、式VI或式XXXIII的结构，并且其中第二修饰试剂具有式I’、式III’或式XXXII’的结构。
[0786] 156.实施方案126至154中任一项的方法，其中隔离坞的分离区域的第二修饰的表面包含第二共价结合的表面修饰，每个第二共价结合的表面修饰具有式XXX’、式V’或式VII’的结构。
[0787] 157.实施方案156的方法，还包括使第二修饰的表面与式XII的表面修饰试剂接触：
[0788] RP-L-表面接触部分
[0789] 式XII；
[0790] 以及使第二修饰的表面的第二共价结合的表面修饰与表面修饰试剂反应，以在隔离坞的分离区域内形成进一步修饰的表面，其中：RP是反应对部分；表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分；L是连接基，其中L包含键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还包含0或1个偶联基团CG。
[0791] 158.实施方案157的方法，其中使第二修饰的表面与式XII的表面修饰试剂接触包括：使包含表面修饰试剂的溶液流入到流动区域中；以及允许表面修饰试剂扩散到隔离坞的分离区域中并与第二修饰的表面接触。
[0792] 159.实施方案156至158中任一项的方法，其中流动区域的第一修饰的表面包含第一共价结合的表面修饰，每个第一共价结合的表面修饰具有式XXXI、式VIII或式IX的结构。
[0793] 160.实施方案156的方法，还包括使第二修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触：
[0794] RP-Lfm-反应性部分2
[0795] 式XXXIV；
[0796] 以及使第二功能化试剂与第二修饰的表面的第二共价结合的表面修饰上的反应性部分反应，以在隔离坞的分离区域内形成进一步修饰的表面，其中：RP是用于与式XXX、式V或式VII的反应性部分反应的反应对部分；Rx2是被选择为不与第二修饰的表面的反应性部分反应的反应性部分；并且Lfm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还包含0或1个偶联基团CG。
[0797] 161.实施方案160的方法，其中使第二修饰的表面与式XXXIV的第二功能化试剂接触包括：使包含第二功能化试剂的溶液流入到流动区域中；以及使第二功能化试剂扩散到隔离坞的分离区域中并与第二修饰的表面接触。
[0798] 162.实施方案160或161的方法，其中与第二功能化试剂反应的第二共价结合的表面修饰各自包含1或2个CG。
[0799] 163.实施方案126至162中任一项的方法，其中流动区域的表面上的亲核部分选自氢氧化物、氨基和硫醇；和/或其中隔离坞的表面上的亲核部分选自氢氧化物、氨基和硫醇。
[0800] 164.实施方案126至163中任一项的方法，其中微流体管路包括多个隔离坞，每个隔离坞经处理以在其中形成至少一个第二修饰的或进一步修饰的表面。
[0801] 165.实施方案126至164中任一项的方法，其中基部和/或盖的内表面是金属、金属氧化物、玻璃、聚合物或其任何组合。
[0802] 166.实施方案126至165中任一项的方法，其中微流体管路材料是聚合物。
[0803] 167.实施方案166的方法，其中微流体管路材料是聚二甲氧基硅烷(PDMS)或可光图案化的硅氧烷(PPS)。
[0804] 168.实施方案126至167中任一项的方法，其中微流体装置的盖是微流体管路材料的集成部分。
[0805] 169.实施方案126至168中任一项的方法，其中对基部、盖和微流体管路材料的每个内表面进行预处理以引入氧化物部分。
[0806] 170.实施方案134至162中任一项的方法，其中n是9、14或16。
[0807] 171.实施方案134至162中任一项的方法，其中n是9。
[0808] 172.实施方案143至162中任一项的方法，其中n’等于9、11、14、16、18或n+2。
[0809] 173.实施方案158或161的方法，其中包含表面修饰试剂或第二功能化试剂的溶液还包含Cu(I)盐。
[0810] 174.实施方案158或161的方法，其中包含表面修饰试剂或第二功能化试剂的溶液是铜溶液。
[0811] 175.实施方案156或159的方法，其中第一共价结合的表面修饰在流动区域的至少一个表面上形成单层，和/或第二共价结合的表面修饰在隔离坞的分离区域的至少一个表面上形成单层。
[0812] 176.实施方案126至175中任一项的方法，其中形成第一修饰的表面和/或形成第二修饰的表面包括引入多于一种蛋白质部分。
[0813] 177.实施方案126至176中任一项的方法，其中微流体装置的盖或基部包括DEP配置。
[0814] 178.根据权利要求177的方法，其中DEP配置是光致动的。
[0815] 179.实施方案126至178中任一项的方法，其中形成第一修饰的表面包括在流动区域的基本上所有的内表面上形成共价修饰的表面。
[0816] 180.实施方案126至179中任一项的方法，其中形成第二修饰的表面包括在隔离坞的分区域的基本上所有的内表面上形成共价修饰的表面。
[0817] 300.一种试剂盒，包括实施方案1至62中任一项的微流体装置。
[0818] 301.实施方案300的试剂盒，还包括具有式XII的结构的表面修饰试剂：
[0819] RP-L-表面接触部分
[0820] 式XII：
[0821] 其中RP是反应对部分；表面接触部分是被配置成支持细胞生长、活力、可移植性或其任何组合的部分；L是连接基；其中L可以是键或1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子，并且还可以包括0或1个偶联基团CG。
[0822] 302.实施方案300或301的试剂盒，还包括具有式XXXIV结构的第二功能化试剂：
[0823] RP-Lfm-Rx2
[0824] 式XXXIV，
[0825] 其中RP是用于与式XXX、式V或式VII的反应性部分反应的反应对部分；Rx2是被选择为不与式XXX、式V或式VII的功能化的表面的反应性部分反应的反应性部分；并且，
[0826] Lfm是包含1至200个选自硅、碳、氮、氧、硫和磷原子的任何组合的非氢原子的连接基，并且还可以包括0或1个偶联基团CG。
[0827] 400.一种合成式IV的化合物的方法：
[0828]
[0829] 包括以下步骤：使具有式XIII结构的化合物与叠氮根离子反应：
[0830]
[0831] 其中h是1至19，从而产生式IV的化合物，其中n是3至21，并且R是H或C1-C6烷基。
[0832] 401.实施方案400的方法，其中叠氮根离子的抗衡离子可以是钠。
[0833] 402.实施方案400或401的方法，其中反应可以在乙腈或DMF中进行。
[0834] 403.实施方案400至402中任一项的方法，其中反应在环境温度下进行。
[0835] 404.实施方案400至403中任一项的方法，其中反应在惰性气氛下进行。
[0836] 405.一种合成具有式XIII结构的化合物的方法：
[0837]
[0838] 包括：使具有下式结构的化合物：
[0839]
[0840] 与具有式HSi(OR)3的结构的化合物在催化剂或引发剂的存在下反应，从而产生式XIII的化合物，其中h是1至19的整数，并且R的每个实例独立地为H或C1至C6烷基。
[0841] 406.实施方案405的方法，其中催化剂是氢化硅烷化催化剂。
[0842] 407.实施方案406的方法，其中催化剂是铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物、H2PtCl6·6H2O/iPrOH或三(三苯基膦)氯化铑(I)。
[0843] 408.实施方案405至407中任一项的方法，其中催化剂是铂(0)催化剂。
[0844] 409.实施方案408的方法，其中引发剂是三烷基硼烷。
[0845] 410.实施方案405至409中任一项的方法，其中反应可以在甲苯的溶液中进行。
[0846] 411.实施方案405至410中任一项的方法，其中反应可以在惰性气氛下进行。
[0847] 412.实施方案405至411中任一项的方法，其中反应可以在约60℃至约110℃的温度下进行。
[0848] 413.实施方案405至412中任一项的方法，其中R的每个实例是Me或Et。
[0849] 414.实施方案405至413中任一项的方法，其中h可以是7、12或14。
[0850] 415.实施方案405至414中任一项的方法，其中R的每个实例是Me，并且h是7。
[0851] 416.具有式IV结构的化合物：
[0852]
[0853] 其中n是7至21的整数，R独立地是H或C1至C6烷基。
[0854] 417.实施方案416的化合物，其中R是Me、Et或Pr。
[0855] 418.实施方案416或417的化合物，其中R的每个实例可以是Me。
[0856] 419.实施方案416至418中任一项的化合物，其中n是9至21。
[0857] 420.实施方案416至419中任一项的化合物，其中n是9、14或16。
[0858] 421.实施方案416至420中任一项的化合物，其中n是9，并且R的每个实例是Me。
[0859] 422.具有式XIII结构的化合物：
[0860]
[0861] 其中h是5至19的整数，并且R独立地选自H和C1-C6烷基。
[0862] 423.实施方案422的化合物，其中n是9至21。
[0863] 424.实施方案422或423的化合物，其中h是7、12或14。
[0864] 425.实施方案422-424中任一项的化合物，其中h是14或16。
[0865] 426.实施方案422-425中任一项的化合物，其中R的每个实例可以是Me或Et。
[0866] 427.具有式LI结构的化合物：
[0867]
[0868] 其中R独立地选自H和C1-C6烷基。
[0869] 428.具有式LII结构的化合物：
[0870]
[0871] 429.一种合成式L的化合物的方法：
[0872]
[0873] 包括以下步骤：
[0874] 使具有下式结构的化合物：
[0875]
[0876] 与具有式SiH(Y)3的化合物在催化剂或引发剂的存在下反应，从而产生式I的化合物，其中n是13至25的整数；Y的每个实例独立地为卤素、OH或OR；并且R是C1至C6烷基。
[0877] 430.实施方案429的方法，其中催化剂是氢化硅烷化催化剂。
[0878] 431.实施方案429的方法，其中催化剂选自铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物、H2PtCl6·6H2O/iPrOH和三(三苯基膦)氯化铑(I)。
[0879] 432.实施方案429至431中任一项的方法，其中催化剂是铂(0)催化剂。
[0880] 433.实施方案429的方法，其中引发剂是三烷基硼烷。
[0881] 434.实施方案429至433中任一项的方法，其中反应步骤在1,3-双-三氟甲基苯的溶液中进行。
[0882] 435.实施方案429至434中任一项的方法，其中反应步骤在惰性气氛下进行。
[0883] 436.实施方案429至435中任一项的方法，其中反应步骤在约60℃至约110℃的温度下进行。
[0884] 437.实施方案429至436中任一项的方法，其中Y的每个实例是Cl、OMe或OEt。
[0885] 438.实施方案429至437中任一项的方法，其中n为13、15、16或19。
[0886] 439.一种合成具有式LII结构的化合物的方法：
[0887]
[0888] 包括以下步骤：
[0889] 使3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,16–二十九氟十六烷-1-烯与三甲氧基硅烷在催化剂或引发剂的存在下反应；从而产生式LII的分子(三甲氧基(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,
14,15,15,16,16,16-二十九氟十六烷基)-硅烷)。
14,15,15,16,16,16-二十九氟十六烷基)-硅烷)。
[0890] 440.实施方案439的方法，其中催化剂是氢化硅烷化催化剂。
[0891] 441.实施方案439的方法，其中催化剂选自铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物、H2PtCl6·6H2O/iPrOH和三(三苯基膦)氯化铑(I)。
[0892] 442.实施方案439至441中任一项的方法，其中催化剂是铂(0)催化剂。
[0893] 443.实施方案439的方法，其中引发剂是三烷基硼烷。
[0894] 444.实施方案439至443中任一项的方法，其中反应步骤在1,3-双三氟甲基苯的溶液中进行。
[0895] 445.实施方案439至444中任一项的方法，其中反应步骤在惰性气氛下进行。
[0896] 446.实施方案439至445任一项的方法，其中反应步骤在约60℃至约110℃的温度下进行。
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