封方法導致阱陣列包含至少一個開放式阱。所述方法可包括以下步驟：(a)沿限定 至少一個開放式阱的開放表面的外圍尺寸施加可輻射固化的粘合劑；(b)放置封蓋以包圍 限定待密封的至少一個開放式阱的開放表面的外圍尺寸；以及（c)將所述陣列暴露于輻射 光束以實現密封。
[0063] 示例性芯片可具有約0. 625mm的厚度，其中阱具有約0. 25mm(250um)的長度和寬 度的尺寸。納米講深度可為約0. 525mm(525um)，在給定講下方余下約0.1 mm的芯片。納米 阱開口可包括任何形狀，諸如圓形、方形、矩形或任何其它期望的幾何形狀。舉例來說，納米 講可包括在約IOOum與約Imm之間的直徑或寬度、在約150um與約Imm之間的間距或長度 以及在約IOum至約Imm之間的深度。每個阱的空腔可采取多種配置。例如，納米阱內的空 腔可由線性或彎曲的壁分開以形成單獨但相鄰的隔室。
[0064] 可使用例如通常已知的光刻技術形成芯片的阱（例如，納米阱）。可使用濕法KOH 蝕刻技術或各向異性干法蝕刻技術形成納米阱。
[0065] 具有高的內表面與容積比率的阱可涂覆有材料以減小其中所包含的反應物可能 與納米阱的內表面相互作用的可能性。芯片還可以由電阻加熱材料制成。材料的非限制 性實例包括金屬板，諸如鋁和不銹鋼襯底（諸如SS-316)。在所使用的襯底是金屬的情況 下，通常優選使表面涂覆有絕緣層以防止襯底在利用流體樣品的操作期間發生腐蝕和/或 電解。在非金屬加熱材料的情況下通常不需要涂層。可使用多種保護性涂層，包括例如由 Si02、Si3N4和Teflon制成的這些涂層。
[0066] 可進一步更改芯片的阱（例如，納米阱）的表面以形成用于反應試劑的吸附位 點。這些位點可包括用于附接生物或化學化合物的接頭部分，所述化合物諸如簡單或復雜 的有機或無機分子、肽、蛋白質（例如抗體）或多核苷酸。本領域的技術人員應當理解，存 在形成吸附位點以固定化學反應物或生物反應物的許多方法。例如，大量的技術可用于通 過共價或非共價鍵將核酸和氨基酸直接固定在芯片上、將它們錨固至接頭部分或將它們栓 連至固定部分（參見例如，Methods Mol. Biol.卷 20 (1993)，Beier 等人；Nucleic Acids Res. 27:1970-1-977 (1999)，Joos 等人；Anal. Chem. 247:96-101 (1997)，Guschin 等人； Anal. Biochem. 250:203-211 (1997)，所有文獻均以引用方式并入本文）。納米阱的表面可被 等離子蝕刻以允許探針或引物的固定化。
[0067] 如本文所使用，術語"化學反應"是指涉及物質的化學性質改變的任何過程。這種 過程包括涉及生物分子（諸如蛋白質、糖蛋白、核酸、脂類和無機化學制品，或其組合）的數 目眾多的反應。芯片在化學和生物應用中具有廣泛多種用途。化學反應可涉及核酸分子之 間、蛋白質之間、核酸與蛋白質之間、蛋白質與小分子之間的相互作用。在所述過程通過酶 催化的情況下，其還被稱為"酶促反應"。
[0068] 芯片通常可用于進行酶促反應。可在芯片的阱中完成的典型酶促反應包括但不限 于核酸擴增，諸如定量聚合酶鏈反應（qPCR)、核酸測序、逆轉錄和核酸連接反應。在實施方 案中，在芯片上進行的核酸擴增反應是實時聚合酶鏈反應。在另一個實施方案中，核酸擴增 反應是逆轉錄偶聯聚合酶鏈反應。
[0069] 如本文所使用，"核酸擴增"是指靶核酸以拷貝數量增加的酶促反應。這種增加可 以線性方式或以指數方式發生。擴增可由自然或重組DNA聚合酶來執行，所述聚合酶例如 像Taq聚合酶、Pfu聚合酶、T7DNA聚合酶、大腸桿菌DNA聚合酶的Klenow片段和/或RNA 聚合酶（諸如逆轉錄酶）。
[0070] -般來說，聚合酶鏈反應（PCR)的目的在于制造與最初供應的小體積靶DNA或種 子DNA完全相同的大體積DNA。所述反應涉及復制DNA鏈以及隨后在后續循環中使用復制 品生成其它復制品。每個循環將使存在的DNA量近似加倍，從而導致存在于反應混合物中 的靶DNA鏈復制品的體積成幾何級數。美國專利第4, 683, 195號（Mullis)和美國專利第 4, 683, 202號（Mullis等人）中教導PCR的一般進程。簡單地說，核酸通過PCR實現的擴 增涉及使DNA熱變性、使兩個引物退火到在將要擴增的靶核酸片段兩側的序列以及利用聚 合酶使退火的引物延伸的重復循環。引物雜交到相對的靶核酸鏈上，并且被定向以使得由 聚合酶實現的合成在引物之間的片段上進行，從而有效地使靶片段的量加倍。此外，因為延 伸產物還與引物互補并且能夠結合引物，所以每個連續的循環基本上使先前循環中合成的 靶核酸的量加倍。這導致特定靶核酸的指數累積。典型的常規PCR熱循環方案包括（a)在 90攝氏度到95攝氏度范圍內變性、（b)在50攝氏度到68攝氏度的溫度范圍內退火和（c) 在68攝氏度到75攝氏度下延伸的30個循環。
[0071] 芯片可用于逆轉錄PCR反應（RT-PCR)中。RT-PCR是常規PCR的另一種變型，其中 逆轉錄酶首先將RNA分子轉化為雙鏈cDNA分子，所述雙鏈cDNA分子隨后被用作聚合酶鏈 反應中的后續擴增的模板。在執行RT-PCR時，通常在靶核酸熱變性之后將逆轉錄酶添加至 反應樣品。隨后，在合適的溫度（例如，30-45攝氏度）下維持反應持續足夠量的時間（例 如，5-60分鐘），以便在預定的擴增循環發生之前生成cDNA模板。這種反應對于檢測遺傳信 息存儲在RNA分子中的生物實體特別有用。這類生物實體的非限制性實例包括RNA病毒， 諸如HIV和肝炎引起的病毒。由本發明體現的RT-PCR的另一種重要的應用是基于在測試 樣品中檢測到的mRNA水平對生物實體的同時定量。
[0072] 核酸"定量"擴增的方法對于本領域的技術人員來說是眾所周知的。例如，定量 PCR(qPCR)可涉及使用相同的引物來同時共擴增已知數量的控制序列。這提供可用于校正 PCR反應的內部標準。執行qPCR的其它方式在本領域中是可用的。核酸擴增通常是借助于 擴增試劑來執行。擴增試劑通常包括酶類、水緩沖液、鹽類、引物、靶核酸和核苷三磷酸。根 據上下文，擴增試劑可為完全或不完全的擴增反應混合物。
[0073] 芯片的納米阱中的液體內所包含的試劑取決于將要進行的反應。在實施方案中， 可尋址單元陣列的阱中的至少一個包含用于進行核酸擴增反應的試劑。試劑可為用于免疫 分析、核酸檢測分析包括但不限于核酸擴增的試劑。試劑可在芯片的單元中呈干燥狀態或 液體狀態。在實施方案中，芯片中能夠執行核酸擴增反應的阱中的至少一個包含以下中的 至少一個：探針、聚合酶和dNTP。在另一個實施方案中，芯片的納米阱包含具有探針、引物 和聚合酶的溶液。在各種實施方案中，每個腔室包括（1)用于所述標準基因組內的多核苷 酸靶標的引物，和（2)與所述引物相關聯的探針，如果所述引物與所述靶標結合則所述探 針發出濃度相關的信號。在各種實施方案中，每個阱包括用于基因組內的多核苷酸靶標的 引物和與所述引物相關聯的探針，如果所述引物與所述靶標結合則所述探針發出濃度相關 的信號。在另一個實施方案中，芯片的至少一個阱包含具有正向PCR引物、逆向PCR引物和 至少一個FAM標記的MGB淬火PCR探針的溶液。在實施方案中，將引物對分配到阱中并且 隨后諸如通過凍結使其干燥。使用者隨后可選擇性地分配（諸如納米分配）樣品、探針和 /或聚合酶。
[0074] 在本發明的其它實施方案中，阱可包含呈干燥形式的上述溶液中的任一種。在這 個實施方案中，可將這種干燥形式涂覆到阱或導向到阱的底部。使用者可在進行分析之前 將水和樣品的混合物添加至每個阱。在這個實施方案中，可利用內襯將包含干燥后的反應 混合物的芯片密封、將其存儲或運送到另一個位置（例如與本文所述的提取固定裝置結 合）。內襯可一體剝離而不會損壞粘合劑的均勻性。內襯明顯不同于封蓋，以便有助于識別 并且便于操作。選擇內襯的材料以使在從粘合劑剝離時的靜電生成最小化。當使用者準備 使用芯片時，打破密封并且移除內襯，并且將樣品添加至芯片的單元。在許多應用中，密封 納米阱是合乎期望的，以防止液體蒸發并且因此在整個熱循環期間維持優選的反應濃度。
[0075] 芯片可用于基因分型、基因表達或由PCR執行的其它DNA分析。在板中執行的分 析并不限于DNA分析，諸如TAQMAN、TAQMAN GolcUSYBR gold和SYBR green，并且還包括其 它分析，諸如受體結合、酶和其它高通量篩選分析。在一些實施方案中，ROX標記的探針被 用作內部標準。
[0076] 本發明還提供用于使用包含多個預裝載的納米阱的芯片來執行PCR分析的方法， 所述方法包括：將樣品放置到納米阱中以形成反應混合物；利用礦物油或另一種密封機制 來密封芯片的納米阱；將芯片放置到熱循環系統中；使所述系統循環；分析結果；并且將試 劑從納米阱提取到捕獲固定裝置中。
[0077] 芯片可由任何合適的襯底組成。襯底常常是良好的熱導體。良好的熱導體通常具 有高于IWAT 1K'優選高于IOOWAr1K'更優選高于HOWAr1Ir1的熱導率值。然而，材料的 熱導率可為2501/1^ 1!^或更高，其通常不超過SOOWAr1K'在某些實施方案中，襯底是相 對惰性的和化學上穩定的。此類襯底通常對與預期應用中所采用的反應樣品反應表現出低 水平的傾向。在一些實施方案中，所述材料是基于將熱控制元件整合到襯底上或與其相鄰 的能力或可行性來選擇的。示例性材料包括但不限于類金屬或半導體，諸如硅、硅酸鹽、氮 化硅、二氧化硅、磷化鎵、砷化鎵或其任何組合。其它材料包括玻璃、陶瓷（包括晶體和非晶 體硅酸鹽、以及非硅酸鹽基陶瓷）、金屬或合金、包含摻雜劑（例如，用于增加熱導率的氧化 鋁）的復合聚合物、或本領域中可用的塑料和有機聚合物材料范圍中的任一種。在一個實 施方案中，在此類襯底（包括Al或SS-316以及類似的其它襯底）中制作納米阱。
[0078] 在某些實施方案中，使用導熱性聚合物來制作芯片。例如，可使用聚碳酸酯、聚丙 烯或本領域的技術人員已知的任何其它傳導性聚合物來制作芯片。可通過任何合適的方法 制作芯片。制作芯片的方法的實例包括但不限于微鉆、放電方法、熱壓，并且熱壓是利用使 用水作為光導而制成的工具完成的。或者，可使用集成電路（IC)和微機電系統（MEMS)產 業中所確立的技術來制作芯片。制作過程通常進行為：選擇芯片襯底，然后使用適當的IC 處理方法和/或MEMS微加工技術來構造并整合各種部件。可根據IC處理和/或MEMS微 加工的標準技術來執行芯片制作。芯片可被制作為多層結構。所述過程通常進行來構造底 層。然后，采用包括但不限于光刻、化學氣相沉積或物理氣相沉積、干法或濕法蝕刻的技術 組合來建立位于其上或嵌入其中的結構。氣相沉積例如能夠將極薄且均勻的涂層制作到其 它材料上，而蝕刻允許大規模生產較大的芯片結構。其它有用的技術諸如離子注入、等離子 灰化、粘結和電鍍也可用于改進芯片的表面性質或整合芯片的各種部件。
[0079] 在某些實施方案中，裝置、制品和組件是系統諸如自動化樣品處理系統（例如，其 具有中心計算機控制）的一部分。在特定實施方案中，系統提供至少部分的自動化，包括樣 品制備、芯片中的反應（例如芯片的納米阱中的PCR反應）、對反應（例如光學實時擴增子 積聚）的分析、數據分析/存儲/顯示以及從芯片的納米阱收集受抑制液體（例如使用本 文所述的提取固定裝置）。在特定實施方案中，系統還包括對從納米阱所收集液體的另外的 操作。
[0080] 本發明還提供減小納米阱芯片（例如，以阱中預裝載有引物對出現的芯片）（諸如 Wafergen公司的