Способы и приборы для обнаружения и идентификации закодированных гранул и биологических молекул

Способы и приборы для обнаружения и идентификации закодированных гранул и биологических молекул

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Заявка притязает на приоритет предварительной заявки США № 60/760056, поданной 20 января 2006.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам и оборудованию, применяемым при обнаружении, разделении и идентификации закодированных гранул и биологических молекул, и при секвенировании мономеров, которые содержат гетерополимеры. В предпочтительных вариантах изобретение относится к системе секвенирования ДНК на основе циклического секвенирования, выполненного синтезом на гранулах с закодированным спектром излучения, с помощью капиллярного массива для обнаружения синтезированных продуктов. Изобретение также относится к системе для проведения гибридизационных анализов на гранулах с закодированным спектром излучения с помощью капиллярных массивов на этапах обнаружения. Изобретение также относится к системе "штрихового кодирования" материалов и объектов с помощью гранул с закодированным спектром излучения и с применением капиллярных массивов на этапах детектирования. В другом варианте изобретение относится к способу создания гранул, приписываемых взаимно простым устройствам (наборам), в котором каждый набор содержит гранулы, каждая из которых несет на себе такую же уникальную комбинацию люминесцирующих частиц со сложной структурой в виде меток или маркеров. В дополнительном варианте изобретения указанные люминесцирующие частицы представляют собой квантовые точки. Еще в другом варианте воплощения изобретение относится к грануле, содержащей две или несколько люминесцирующих частиц, и иммобилизованную на указанной грануле последовательность нуклеиновой кислоты. Еще в другом варианте изобретение относится к нуклеиновой кислоте, иммобилизованной на люминесцирующей частице.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способы диагностирования заболевания типично основываются на идентификации конкретного биологического маркера, например маркера, указывающего на существование мутантов. Однако трудность в идентификации биологического маркера в присутствии среды, в которой находится образец, и возможно аналогичным образом структурированных, но неспецифических биомолекул, представляет собой сложную задачу. Отделение вариантных форм нуклеотидов, например, представляет собой зачастую непростую задачу, в особенности при существовании специфического варианта в низкой концентрации по сравнению с доминантно-экспрессированной версией. При секвенировании полногеномной ДНК с использованием гибридизационных проб любой специалист сталкивается с проблемами при разработке способов, которые предотвращают перекрестную гибридизацию с неподходящими мишенями в результате повторяющихся элементов или случайных сходств, которые вносят вклад в высокую ложноположительную вероятность обнаружения. Кроме того, многие методы требуют стадий приготовления проб в виде подходящей фракции генома, которая должна быть амплифицирована путем ПЦР перед гибридизацией. В целом существует потребность в новых способах, которые улучшают разделение и идентификацию биологически различных материалов, которые только незначительно отличаются по своим химическим и физическим свойствам.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам и оборудованию, применяемым при обнаружении, разделении и идентификации закодированных гранул и биологических молекул, и при секвенировании мономеров, которые содержат гетерополимеры. В предпочтительных вариантах изобретение относится к системе секвенирования ДНК на основе циклического секвенирования, выполненного синтезом на гранулах с закодированным спектром излучения, с помощью капиллярного массива для обнаружения синтезированных продуктов. Изобретение также относится к системе для проведения гибридизационных анализов на гранулах с закодированным спектром излучения с помощью капиллярных массивов на этапах детектирования. Изобретение также относится к системе "штрихового кодирования" материалов и объектов с помощью гранул с закодированным спектром излучения и с применением капиллярных массивов на этапах детектирования. В другом варианте изобретение относится к способу создания гранул, приписываемых взаимно простым устройствам (наборам), в котором каждый набор содержит гранулы, каждая из которых несет на себе такую же уникальную комбинацию люминесцирующих частиц со сложной структурой в виде меток или маркеров. В дополнительном варианте изобретения указанные люминесцирующие частицы представляют собой квантовые точки. Еще в другом варианте воплощения изобретение относится к грануле, содержащей две или несколько люминесцирующих частиц, и иммобилизованную на указанной грануле последовательность нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах воплощения изобретение относится к способу производства люминесцирующих закодированных гранул, содержащему: а) предоставление: i) множества первичных идентичных люминесцирующих частиц, ii) множества вторичных идентичных люминесцирующих частиц, iii) первое множество пористых структур, iv) множества первичных лунок, каждая такая лунка, содержащая часть указанного множества первичных люминесцирующих частиц, где указанные первичные люминесцирующие частицы находятся в различных концентрациях по меньшей мере в двух из указанных первичных лунок; v) множества вторичных лунок, каждая такая лунка, содержащая часть указанного множества вторичных люминесцирующих частиц, где указанные вторичные люминесцирующие частицы находятся в различных концентрациях, по меньшей мере, в двух из указанных первичных лунок; b) распределение части указанного множества пористых структур в каждой из указанных первичных лунок при условии, что такие указанные первичные люминесцирующие частицы являются абсорбированными указанными пористыми структурами; с) экстрагирование указанных пористых структур из неабсорбированных первичных люминесцирующих частиц; d) восстановление указанных экстрагированных пористых структур до образования вторичного множества пористых структур, имеющих указанные первичные люминесцирующие частицы, абсорбированные на них, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют указанные частицы, абсорбированные на них в различных концентрациях; е) распределение части указанных рекомбинированных пористых структур в каждой из указанных вторичных лунок в условиях, при которых указанные вторичные люминесцирующие частицы абсорбируются указанными пористыми структурами; f) экстрагирование указанных пористых структур из неабсорбированных вторичных люминесцирующих частиц; g) восстановление указанных экстрагированных пористых структур с образованием третьего множества пористых структур, имеющих указанные первые люминесцирующие частицы и указанные вторые люминесцирующие частицы, абсорбированные на них, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют различные концентрации указанных первых люминесцирующих частиц и различные концентрации указанных вторых люминесцирующих частиц. В дополнительных вариантах изобретения указанная первая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах изобретения указанная вторая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку, где указанная первая и вторая квантовая точка имеют различный размер. В дополнительных вариантах изобретения указанные пористые структуры представляют собой гранулы мезопористого кремнезема. В дальнейших вариантах изобретения указанные пористые структуры представляют собой мезопористые полистрольные гранулы. В дополнительных вариантах изобретения указанные условия для распределения части указанного множества пористых структур в указанном первом множестве лунок не насыщают пористые структуры указанным первым множеством частиц.

В дополнительных вариантах изобретения способ дополнительно содержит предоставление множества третьих идентичных люминесцирующих частиц, распределенных среди множества третьих лунок, где указанные третьи люминесцирующие частицы находятся в различных концентрациях, по меньшей мере, в двух из указанных трех лунок и более того, распределение части указанного третьего множества пористых структур в каждой из указанных третьих лунок такое, при котором указанные третьи люминесцирующие частицы абсорбированы указанными пористыми структурами, экстрагирование указанных пористых структур из неабсорбированных третьих люминесцирующих частиц, восстановление указанных экстрагированных пористых структур с образованием четвертого множества пористых структур, имеющих указанные первые люминесцирующие частицы, указанные вторые люминесцирующие частицы и указанные третьи люминесцирующие частицы, абсорбированные на них, где по меньшей мере, три из указанных пористых структур имеют различные комбинации, путем концентрирования указанных первых, вторых и третьих люминесцирующих частиц.

В некоторых вариантах изобретения изобретение относится к способу определения аутентичности объекта, содержащему а) предоставление i) объекта, содержащего множество люминесцирующих закодированных гранул, где указанные закодированные гранулы содержат два или несколько люминесцирующих маркеров, скомпонованных для предоставления люминесцирующей конфигурации, ii) электромагнитного излучения, и iii) устройства для детектирования электромагнитного излучения; b) экспонирование указанного объекта с применением указанного электромагнитного излучения в условиях, при которых указанные люминесцирующие маркеры люминесцируют, и с) детектирование указанной люминесцирующей конфигурации с помощью указанного устройства; и d) приведение в соответствие люминесцирующей конфигурации с помощью аутентичного признака указанного объекта. В дальнейших воплощениях изобретения указанный объект выбирают из группы, состоящей из индивидуальной идентификационной карты, наличных, жидкости, твердого вещества и ткани. В дальнейших вариантах изобретения указанное электромагнитное излучение представляет собой ультрафиолетовое излучение. В дальнейших вариантах изобретения указанные люминесцирующие маркеры представляют собой квантовые точки.

В некоторых вариантах воплощения изобретение относится к способу производства люминесцирующих закодированных гранул, содержащему: а) предоставление: i) множества первых люминесцирующих частиц, ii) множества вторичных люминесцирующих частиц, и iii) множества пористых структур, iv) первого множества лунок, где указанные первые люминесцирующие частицы находятся в указанных лунках и находятся в различных концентрациях, по меньшей мере, в двух лунках; v) второго множества лунок, где указанные вторые люминесцирующие частицы находятся в указанных лунках и находятся в различных концентрациях по меньшей мере в двух лунках; b) распределение части указанного множества пористых структур в указанном первом множестве лунок при таких условиях, при которых такие указанные первые люминесцирующие частицы являются абсорбированными указанными пористыми структурами; с) экстрагирование указанного множества пористых структур с помощью указанных первых люминесцирующих частиц из указанного первого множества лунок; d) смешивание указанного экстрагированного множества пористых структур вместе с указанными первыми люминесцирующими частицами до образования множества пористых структур, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют концентрации отличные от концентраций указанных первых люминесцирующих частиц; е) распределение указанного множества пористых структур, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют концентрации, отличные от концентраций указанных первых люминесцирующих частиц, по отношению к указанному второму множеству лунок в условиях, при которых указанные вторые люминесцирующие частицы являются абсорбированными указанными пористыми структурами; f) экстрагирование указанного множества пористых структур с помощью указанных первых люминесцирующих частиц и указанных вторых люминесцирующих частиц из указанного множества лунок; g) смешивание указанного множества пористых структур вместе с указанными первыми люминесцирующими частицами и указанными вторыми люминесцирующими частицами, которые экстрагируют из указанного второго множества лунок до образования множества пористых структур, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют концентрации, отличные от концентраций указанных первых люминесцирующих частиц и имеют концентрации, отличные от концентраций указанных вторых люминесцирующих частиц. В дополнительных вариантах изобретения указанная первая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах изобретения указанная вторая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку, где указанная первая и вторая квантовая точка имеют различный размер. В дополнительных вариантах изобретения указанные пористые структуры представляют собой гранулы мезопористого кремнезема. В дальнейших вариантах изобретения указанные пористые структуры представляют собой мезопористые полистрольные гранулы. В дополнительных вариантах изобретения указанные условия для распределения части указанного множества пористых структур в указанном первом множестве лунок не насыщают пористые структуры указанным первым множеством частиц.

В дополнительных вариантах изобретения способ, кроме того, содержит предоставление множества третьих люминесцирующих частиц, где указанные вторые и третьи люминесцирующие частицы находятся в указанных лунках и имеют различные концентрации по меньшей мере в двух из лунок, и кроме того, смешивание указанного множества пористых структур вместе с указанными первыми люминесцирующими частицами, указанными вторыми люминесцирующими частицами и указанными третьими люминесцирующими частицами, которые экстрагируют с указанного второго множества лунок вместе с образованием множества пористых структур, где по меньшей мере три из указанных пористых структур имеют комбинации концентраций, отличные от указанных первых, указанных вторых и указанных третьих люминесцирующих частиц.

В некоторых вариантах изобретение относится к способу определения аутентичности объекта, содержащему а) предоставление i) объекта, содержащего множество люминесцирующих закодированных гранул, где указанные закодированные гранулы содержат два или несколько люминесцирующих маркеров, с конфигурацией, созданной для предоставления характерного люминесцирующего признака, ii) электромагнитного излучения, и iii) приспособления детектирования электромагнитного излучения; b) размещение указанного объекта в указанное электромагнитное излучение в условиях, при которых квантовые точки люминесцируют, и с) детектирование указанного характерного люминесцирующего признака с помощью указанного приспособления; и d) приведение в соответствие характерного люминесцирующего признака с аутентичностью указанного объекта. В дополнительных вариантах указанный объект выбирают из группы, состоящей из индивидуальной идентификационной карты, денежных средств, жидкости, твердого вещества и ткани. В дальнейших вариантах указанное электромагнитное излучение представляет собой ультрафиолетовое излучение. В дальнейших вариантах указанные люминесцирующие маркеры представляют собой квантовые точки.

В дальнейших вариантах изобретение относится к способу перемещения гранулы через канал, содержащему: а) предоставление: i) гранулы, содержащей первую люминесцирующую метку и вторую люминесцирующую метку, ii) канала, iii) раствора внутри указанного канала, в котором указанные гранулы находятся внутри указанного раствора, iv) пары электродов; и b) приложения напряжения между указанной парой электродов в условиях, при которых указанная гранула перемещается в указанном канале в направлении к одному электроду указанной пары электродов. В дополнительных вариантах указанная гранула представляет собой полистрольную (polysterene) гранулу. В дополнительном варианте указанные первая и вторая люминесцирующие метки представляют собой квантовые точки. В дополнительных вариантах указанная гранула является заряженной.

В одном варианте изобретение относится к способу определения фенотипа субъекта, содержащему: а) предоставление i) множества взаимосвязанных гранул, где указанные гранулы содержат: А) люминесцирующие электромагнитные коды, В) множество маркеров нуклеиновых кислот, которые гибридизуются с нуклеиновыми кислотами, которые коррелируют с фенотипом субъекта, и где указанное множество маркеров нуклеиновых кислот создают с конфигурацией, при которой нуклеиновые кислоты с уникальной последовательностью связываются с гранулой с уникальным люминесцирующим электромагнитным кодом, и ii) пробы, содержащей в себе или с предполагаемой содержащейся нуклеиновой кислотой указанного субъекта; b) детектирование указанных люминесцирующих электромагнитных кодов на указанном множестве гранул и регистрация указанных кодов для соответствия указанной уникальной последовательности указанного маркера нуклеиновой кислоты на указанных гранулах; с) смешивание указанных сцепленных гранул с указанной пробой в условиях, при которых может происходить гибридизация с нуклеиновыми кислотами в указанной пробе; d) детектирование гранулы, на которой происходит гибридизация; е) определение указанного люминесцирующего электромагнитного кода на указанной гибридизованной грануле; f) сравнение указанного люминесцирующего электромагнитного кода на указанной гибридизованной грануле с указанными зарегистрированными кодами; и g) приведение в соответствие указанного зарегистрированного кода с указанным фенотипом указанного объекта. В некоторых вариантах изобретения указанные люминесцирующие электромагнитные коды содержат более трех различимых длин электромагнитных волн. В некоторых вариантах указанные длины электромагнитных волн представляют собой дискретные видимые цвета. В некоторых вариантах указанные гранулы сшивают с указанными нуклеиновыми кислотами путем биотин-стрептавидинового взаимодействия. В некоторых вариантах указанный фенотип представляет собой заболевание. В некоторых вариантах указанный субъект представляет собой человека. В дополнительных вариантах число указанных гранул превышает 1.000.000 или 10.000.000. В дополнительных вариантах указанное множество маркеров нуклеиновых кислот включает в себя 1.000 или 10.000 различных маркеров.

В некоторых вариантах изобретение относится к способу, содержащему: а) предоставление: i) гранулы, содержащей первую люминесцирующую метку и вторую люминесцирующую метку, ii) первой нуклеиновой кислоты, iii) второй нуклеиновой кислоты, отрезка нуклеотидной последовательности, которая является комплементарной отрезку нуклеотидной последовательности, содержащей указанную первую нуклеиновую кислоту, iv) нуклеотида, содержащего третью люминесцирующую метку, и v) прозрачного канала; b) присоединение указанной первой нуклеиновой кислоты к указанной грануле; с) контактирование указанной второй нуклеиновой кислоты и указанной первой нуклеиновой кислоты в условиях, при которых указанное контактирование приводит к образованию двунитевого отрезка первой нуклеиновой кислоты; d) смешивание указанного нуклеотида и указанного двунитевого отрезка в условиях, при которых лигирование указанного нуклеотида с указанной второй нуклеиновой кислотой предоставляет лигированную нуклеиновую кислоту; е) движение указанной гранулы по указанному прозрачному каналу; и f) детектирование независимо друг от друга указанных первой, второй и третьей люминесцирующих меток. В дополнительных вариантах способ содержит дополнительную стадию g) удаления третьей люминесцирующей метки с указанной лигированной нуклеиновой кислоты. В дополнительных вариантах способ содержит повторяющиеся стадии d)-g). В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки являются содержащимися в грануле. В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки являются ковалентно связанными с наружной поверхностью гранулы. В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки представляют собой квантовые точки способными к флуоресценции. В дополнительных вариантах указанная первая люминесцирующая метка представляет собой краситель и указанная вторая люминесцирующая метка представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанные первая и вторая люминесцирующие метки представляют собой красители. В дополнительных вариантах указанные нуклеотид означает нуклеотидтрифосфат. В дополнительных вариантах указанная гранула содержит различные концентрации указанных первой и второй люминесцирующих меток. В дополнительных вариантах указанные различные концентрации представляют собой число меток на гранулу, число меток на единицу объема гранул или число меток на объем раствора, в котором суспендируют гранулы.

В другом варианте изобретение относится к системе обнаружения содержащей: а) первую гранулу, содержащую первую люминесцирующую метку и вторую люминесцирующую метку; b) вторую гранулу, содержащую третью люминесцирующую метку и четвертую люминесцирующую метку; с) первый прозрачный канал, содержащий указанную первую гранулу и второй прозрачный канал, содержащий указанную вторую гранулу; и d) устройство для детектирования электромагнитного излучения от люминесцирующих меток. В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки содержатся в грануле. В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки ковалентно присоединяют к наружной поверхности гранулы. В дополнительных вариантах указанные первые и вторые люминесцирующие метки представляют собой флуоресцентные квантовые точки. В дополнительных вариантах указанная первая люминесцирующая метка и указанная третья люминесцирующая метка являются аналогичными метке, у которой указанная третья люминесцирующая метка находится в более низкой концентрации внутри указанной второй гранулы, чем концентрация указанной первой люминесцирующей метки в указанной первой грануле. В дополнительных вариантах общая перегородка разделяет указанные первый и второй прозрачные каналы. В дополнительных вариантах указанные первый и второй прозрачные каналы содержат квадратную поперечную секцию. В дополнительных вариантах указанное устройство для детектирования электромагнитного излучения представляет собой прибор с зарядовой связью. В дополнительных вариантах система содержит источник электромагнитного излучения. В дополнительных вариантах источник электромагнитного излучения представляет собой лазер.

В других вариантах изобретение относится к системе обнаружения, содержащей: а) первую гранулу, содержащую первую люминесцирующую метку, вторую люминесцирующую метку и первую нуклеиновую кислоту, содержащую первую нуклеотидную последовательность, имеющую первый элиминируемый люминесцирующий маркер на последнем нуклеотиде в указанной последовательности; b) вторую гранулу, содержащую третью люминесцирующую метку, четвертую люминесцирующую метку и вторую нуклеиновую кислоту, содержащую вторую нуклеотидную последовательность, имеющую второй элиминируемый люминесцирующий маркер на последнем нуклеотиде в указанной последовательности; с) первый прозрачный канал, настроенный для приема указанной первой гранулы, и второй прозрачный канал, настроенный для приема указанной второй гранулы; d) устройство для детектирования электромагнитного излучения из указанных люминесцирующих меток; и е) устройство для детектирования электромагнитного излучения от указанных извлекаемых люминесцирующих маркеров. В дополнительных вариантах указанный прибор проектируют для сбора отдельных наборов данных для каждой люминесцирующей метки. В дополнительных вариантах система содержит дихроическое зеркало. В дополнительных вариантах указанные первая и вторая люминесцирующие метки находятся в грануле. В дополнительных вариантах указанные первая и вторая люминесцирующие метки представляют собой флуоресцентные квантовые точки. В дополнительных вариантах указанный извлекаемый люминесцирующий маркер представляет собой извлекаемый при освещении. В дополнительных вариантах указанный извлекаемый люминесцирующий маркер представляет собой связанный с указанным нуклеотидом орто-нитрофенильной группой. В дополнительных вариантах указанный прибор для обнаружения электромагнитного излучения от указанных люминесцирующих меток содержит устройство с зарядовой связью. В дополнительных вариантах указанный прибор для обнаружения электромагнитного излучения от указанного люминесцирующего маркера содержит устройство с зарядовой связью. В дополнительных вариантах система дополнительно содержит лазер. В дополнительных вариантах указанный лазер испускает электромагнитное излучение в указанные первый и второй прозрачные каналы. В дополнительных вариантах система содержит насос, спроектированный для реверсивного проталкивания первой и второй гранул по указанным прозрачным каналам.

В другом варианте изобретение относится к способу определения нуклеотидной последовательности нуклеиновой кислоты, содержащему: а) предоставление: i) системы для обнаружения содержащей: (А) первую гранулу, содержащую первую люминесцирующую метку и вторую люминесцирующую метку; (В) вторую гранулу, содержащую третью люминесцирующую метку и четвертую люминесцирующую метку; С) первый прозрачный канал и второй прозрачный канал; и D) устройство, которое одновременно проецирует электромагнитное излучение в указанный первый прозрачный канал и указанный второй прозрачный канал; ii) первой нуклеиновой кислоты и второй нуклеиновой кислоты, где указанная первая и вторая нуклеиновая кислота имеют идентичные или комплементарные перекрывающиеся нуклеотидные последовательности; iii) множества праймеров, которые гибридизуются с одним концом указанной первой и второй нуклеиновых кислот; iv) набора нуклеотидов, содержащих удаляемые люминесцирующие маркеры, где люминесценция каждого из указанных маркеров соответствует уникальному нуклеотидному основанию; b) связывание указанного множества праймеров с указанной первой гранулой и указанной второй гранулой; с) контактирование указанной первой гранулы и указанной первой нуклеиновой кислоты в условиях, при которых происходит гибридизация указанной первой нуклеиновой кислоты с одним из указанных праймеров, и контактирование указанной второй гранулы и указанной второй нуклеиновой кислоты в условиях, при которых происходит гибридизация указанной второй нуклеиновой кислоты с одним из указанных праймеров; d) экспонирование указанного набора нуклеотидов с указанными первой и второй гранулами в условиях, при которых указанные нуклеотиды лигируют с указанными праймерами в соответствии со спариванием за счет образования водородных связей соответствующего нуклеозидного основания на указанных гибридизованных первой и второй нуклеиновых кислотах; е) размещение указанной первой гранулы в указанном первом прозрачном канале и указанной второй гранулы в указанном втором прозрачном канале таким образом, что указанное проецируемое электромагнитное излучение облучает указанные метки и маркеры; и d) обнаружение указанных меток и маркеров для приведения в соответствие с первой и второй последовательностью нуклеиновой кислоты, присоединенной к указанным первой и второй гранулам. В дополнительных вариантах способ содержит удаление указанного маркера с указанного лигированного нуклеотида. В дополнительных вариантах способ содержит повторяющиеся стадии d)-f). В дополнительных вариантах указанные праймеры содержат полностью или частично идентичную нуклеотидную последовательность. В дополнительных вариантах указанные первая и вторая нуклеиновые кислоты содержат нуклеотидную последовательность, комплементарную указанным праймерам. В дополнительных вариантах указанное связывание происходит с помощью указанных гранул, содержащих стрептавидин, и указанных праймеров, содержащих биотин.

В другом варианте изобретение относится к способу создания люминесцирующих закодированных гранул, содержащему: а) предоставление: i) множества первых люминесцирующих частиц, множества вторых люминесцирующих частиц, ii) множества пористых структур; iii) первого множества лунок; где указанные первые люминесцирующие частицы находятся в указанных лунках и имеют различные концентрации по меньшей мере в двух из лунок; и iv) второго множества лунок, где указанные первые люминесцирующие частицы находятся в указанных лунках и имеют различные концентрации по меньшей мере в двух из лунок, b) распределение части указанного множества пористых структур в указанном первом множестве лунок в условиях, при которых указанные первые люминесцирующие частицы являются абсорбированными указанными пористыми структурами, с) смешивание указанного множества пористых структур с указанными первыми люминесцирующими частицами, которые вместе находятся в указанном первом множестве лунок с образованием множества пористых структур, где, по меньшей мере, две из указанных пористых структур имеют различные концентрации указанных первых люминесцирующих частиц, d) распределение указанного множества пористых структур, где, по меньшей мере, две из указанных пористых структур имеют различные концентрации указанных первых люминесцирующих частиц, в указанном втором множестве лунок в условиях, при которых указанные вторые люминесцирующие частицы находятся в указанных пористых структурах; и е) смешивание указанного множества пористых структур вместе с указанными первыми люминесцирующими частицами и указанной второй люминесцирующей частицей, которая находится в указанном втором множестве лунок для образования множества пористых структур, где по меньшей мере две из указанных пористых структур имеют различные концентрации частиц на гранулу указанных первых люминесцирующих частиц и имеют различные концентрации указанных вторых люминесцирующих частиц. В дополнительных вариантах указанная первая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанная вторая люминесцирующая частица представляет собой квантовую точку, где указанная первая и вторая квантовая точка имеют различный размер. В дополнительных вариантах указанные пористые структуры представляют собой гранулы мезопористого кремнезема. В дополнительных вариантах указанные условия для распределения части указанного множества пористых структур в указанном первом множестве лунок не насыщают пористые структуры указанным первым множеством частиц.

В некоторых вариантах изобретение относится к модификации частиц, содержащих два или несколько различных флуорофоров, до образования биомолекул. В дополнительных вариантах флуорофоры представляют собой квантовые точки и биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты. И в дополнительных вариантах частицы смешивают с пробой, которая содержит, или предположительно содержит, нуклеиновую кислоту, имеющую комплементарную нуклеотидную последовательность по меньшей мере с одним из нуклеотидов, содержащимся в указанной частице, и обрабатывают способом для определения последовательности нуклеиновой кислоты. Частицу подвергают перемещению по каплиллярному массиву и гибридизованную последовательность нуклеиновой кислоты идентифицируют флуоресцентной эмиссией квантовых точек.

В некоторых вариантах изобретение относится к способу идентификации специфической молекулы, содержащему: а) предоставление i) пробы, предположительно имеющей первую молекулу, и ii) гранулы, конъюгированной со второй молекулой, где указанная гранула содержит первый оптический маркер и второй оптический маркер; b) смешивание указанной пробы и указанной гранулы в условиях, при которых указанная первая молекула связывается с указанной второй молекулой, образуя конъюгатный комплекс; с) отделение указанной гранулы от указанной пробы в условиях, при которых этот указанный конъюгатный комплекс очищают; и d) обнаружение указанных первого и второго оптических маркеров. В дополнительных вариантах указанная первая молекула представляет собой первую нуклеиновую кислоту, аминокислотную последовательность или полисахарид. В дополнительных вариантах указанная вторая молекула представляет собой вторую нуклеиновую кислоту с последовательностью, комплементарной отрезку указанной первой нуклеиновой кислоты. В дополнительных вариантах указанное связывание означает связывание путем гибридизации указанной первой нуклеиновой кислоты с указанной второй нуклеиновой кислотой. В дополнительных вариантах указанный конъюгатный комплекс представляет собой двухцепочечную нуклеиновую кислоту. В дополнительных вариантах указанный первый оптический маркер представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанный второй оптический маркер представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанные условия для разделения представляют собой разделение капиллярным электрофорезом. В дополнительных вариантах указанная гранула содержит указанный первый оптический маркер в более высоких концентрациях, чем указанный второй оптический маркер. В других вариантах изобретение относится к способу идентификации специфической молекулы, содержащему: а) предоставление i) пробы, предположительно имеющей первую молекулу, ii) первой гранулы, конъюгированной со второй молекулой, где указанная первая гранула содержит первый оптический маркер и второй оптический маркер, и iii) второй гранулы, конъюгированной с третьей молекулой, где указанная вторая гранула содержит первый оптический маркер и второй оптический маркер, где указанный первый оптический маркер в указанной второй грануле находится в более высокой концентрации, чем в указанной первой грануле; b) смешивание указанной пробы и указанных первой и второй гранул в условиях, при которых первая молекула способна связываться с указанной второй молекулой, образуя конъюгатный комплекс; с) отделение указанной первой и второй гранулы от указанной пробы в условиях, при которых очищают указанный конъюгатный комплекс; и а) обнаружение первого и второго оптических маркеров. В дополнительных вариантах указанная первая молекула представляет собой первую нуклеиновую кислоту, аминокислотную последовательность или полисахарид. В дополнительных вариантах указанная вторая представляет собой последовательность нуклеиновой кислоты, комплементарную отрезку указанной первой нуклеиновой кислоты. В дополнительных вариантах указанное связывание означает гибридизацию указанной первой нуклеиновой кислоты с указанной второй нуклеиновой кислотой. В дополнительных вариантах указанный конъюгатный комплекс представляет собой последовательность двунитевой нуклеиновой кислоты. В дополнительных вариантах указанный первый оптический маркер представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанный второй оптический маркер представляет собой квантовую точку. В дополнительных вариантах указанное условие разделение означает разделение под действием капиллярных сил.

В некоторых вариантах изобретение относится к способу обнаружения и идентификации закодированных гранул в капиллярном блоке, содержащем: а) предоставление i) множества гранул предпочтительно размером менее чем 10 мкм, или даже более предпочтительно, менее чем 1 мкм, или даже более предпочтительно, гранулы содержат поры между 10 и 30 нанометрами, разбавленные в буфере до желаемой концентрации, где каждая гранула несет уникальный код и может быть идентифицирована по этому коду; ii) емкости для хранения разбавленного набора гранул; iii) мультикапиллярного массива; iv) насосного приспособления для создания движения указанных гранул из указанной емкости через капиллярный массив; v) устройства возбуждения для возбуждения си