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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-21
(54)【発明の名称】官能化プラズモンナノ構造
(51)【国際特許分類】
C12Q 1/6876 20180101AFI20231114BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20231114BHJP
C12Q 1/6806 20180101ALI20231114BHJP
G01N 21/41 20060101ALI20231114BHJP
G01N 21/05 20060101ALI20231114BHJP
【ＦＩ】
C12Q1/6876 Z
C12M1/00 A
C12Q1/6806 Z
G01N21/41 102
G01N21/05
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023527051
(86)(22)【出願日】2021-11-12
(85)【翻訳文提出日】2023-06-27
(86)【国際出願番号】 EP2021081504
(87)【国際公開番号】W WO2022101402
(87)【国際公開日】2022-05-19
(31)【優先権主張番号】63/114,309
(32)【優先日】2020-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502279294
【氏名又は名称】イルミナ ケンブリッジ リミテッド
(71)【出願人】
【識別番号】500358711
【氏名又は名称】イルミナ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 晴彦
(74)【代理人】
【識別番号】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(72)【発明者】
【氏名】アルティオリ，ジャンルカ アンドレア
(72)【発明者】
【氏名】ルサール－ヴィジェ，マチュー
(72)【発明者】
【氏名】メイザー，ブライアン ディ
(72)【発明者】
【氏名】フォン ハッテン，ゼイビア
【テーマコード（参考）】
2G057
2G059
4B029
4B063
【Ｆターム（参考）】
2G057AA04
2G057AC01
2G057BA05
2G057BB08
2G057CB01
2G057CB03
2G059AA01
2G059BB13
2G059CC16
2G059DD12
2G059EE07
4B029AA07
4B029BB20
4B029CC01
4B029FA15
4B063QA13
4B063QQ42
4B063QQ52
4B063QR32
4B063QR35
4B063QR41
4B063QR81
4B063QS34
4B063QS36
4B063QS39
4B063QX02
(57)【要約】
官能化プラズモンナノ構造の一例は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付くポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
官能化プラズモンナノ構造であって、プラズモンナノ構造コアと、
前記プラズモンナノ構造コアに付けられるポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
前記ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付けられる複数のプライマーであって、前記複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、前記プラズモンナノ構造コアから異なる距離で前記ポリマーヒドロゲルに付けられる、複数のプライマーと、
前記官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイトに固定するための機構と、
を含む、官能化プラズモンナノ構造。
【請求項2】
前記プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びに、それらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項3】
前記ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、前記ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、請求項１または２に記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項4】
前記プラズモンナノ構造コアが、アルキンで官能化され、前記ポリマーヒドロゲルが、前記アルキンに付けられるアジドを含む、又は前記プラズモンナノ構造コアが、アジドで官能化され、前記ポリマーヒドロゲルが、前記アジドに付けられるジアルキンを含む、請求項１～３のいずれかに記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項5】
前記機構が、前記プラズモンナノ構造コア内の磁性材料に存する、請求項１～４のいずれかに記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項6】
前記機構が、前記ポリマーヒドロゲルに組み込まれる機能剤に存する、請求項１～５のいずれかに記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項7】
前記機構が、前記ポリマーヒドロゲルに付けられる可逆的荷電性官能基に存する、請求項１～６のいずれかに記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項8】
前記異なる距離が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、請求項１～７のいずれかに記載の官能化プラズモンナノ構造。
【請求項9】
キットであって、複数の捕捉サイトを含むフローセルと、
懸濁液であって、
液体キャリアと、
前記液体キャリアに分散する複数の官能化プラズモンナノ構造であって、前記官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
前記プラズモンナノ構造コアに付けられるポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
前記ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付けられる複数のプライマーであって、前記複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、前記プラズモンナノ構造コアから異なる距離で前記ポリマーヒドロゲルに付けられる、複数のプライマーと、
前記フローセルの前記捕捉サイトに付けるための機構と、
を含む複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む懸濁液と、
を含む、キット。
【請求項10】
前記プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びに、それらの組合せからなる群から選択される、請求項９に記載のキット。
【請求項11】
前記ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、前記ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、請求項９または１０に記載のキット。
【請求項12】
前記複数の捕捉サイトの各々が磁性を有し、前記機構が、前記プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する、請求項９～１１のいずれかに記載のキット。
【請求項13】
前記複数の捕捉サイトの各々が化学的捕捉剤を含み、前記機構が、前記ポリマーヒドロゲルに組み込まれる機能剤に存する、請求項９～１２のいずれかに記載のキット。
【請求項14】
前記複数の捕捉サイトの各々が静電捕捉剤を含み、前記機構が、前記ポリマーヒドロゲルに付けられる可逆的荷電性官能基に存する、請求項９～１３のいずれかに記載のキット。
【請求項15】
前記異なる距離が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、請求項９～１４のいずれかに記載のキット。
【請求項16】
基材は、介在領域によって分離された凹部を含み、前記複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、前記凹部の各々に位置付けられている、請求項９～１５のいずれかに記載のキット。
【請求項17】
前記基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、前記複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、前記ポスト部の各々の上方に位置付けられている、請求項９～１６のいずれかに記載のキット。
【請求項18】
前記基材が、実質的に平坦な表面を有し、前記複数の捕捉サイトが、前記実質的に平坦な表面に及ぶパターンで位置付けられている、請求項９～１７のいずれかに記載のキット。
【請求項19】
フローセルであって、複数の捕捉サイトを含む基材と、
前記複数の捕捉サイトのうちの少なくともいくつかに固定される官能化プラズモンナノ構造であって、各官能化プラズモンナノ構造は、
プラズモンナノ構造コアと、
前記プラズモンナノ構造コアに付けられるポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
前記ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付けられる複数のプライマーであって、前記複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、前記プラズモンナノ構造コアから異なる距離で前記ポリマーヒドロゲルに付けられる、複数のプライマーと、
前記官能化プラズモンナノ構造を前記捕捉サイトに固定する機構と、
を含む官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、フローセル。
【請求項20】
前記複数の捕捉サイトの各々が磁性を有し、前記機構が、前記プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する、請求項１９に記載のフローセル。
【請求項21】
前記複数の捕捉サイトの各々が化学的捕捉剤を含み、前記機構が、前記ポリマーヒドロゲルに組み込まれる機能剤に存する、請求項１９または２０に記載のフローセル。
【請求項22】
前記異なる距離が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、請求項１９～２１のいずれかに記載のフローセル。
【請求項23】
前記基材が、介在領域によって分離された凹部を含み、前記複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、前記凹部の各々に位置付けられている、請求項１９～２２のいずれかに記載のフローセル。
【請求項24】
前記基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、前記複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、前記ポスト部の各々の上方に位置付けられている、請求項１９～２３のいずれかに記載のフローセル。
【請求項25】
前記基材が、実質的に平坦な表面を有し、前記複数の捕捉サイトが、前記実質的に平坦な表面に及ぶパターンで位置付けられている、請求項１９～２４のいずれかに記載のフローセル。
【請求項26】
方法であって、複数の官能化プラズモンナノ構造を調製することであって、前記官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
前記プラズモンナノ構造コアに付けられるポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
前記ポリマーヒドロゲルの側鎖に付けられる複数のプライマーであって、前記複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、前記プラズモンナノ構造コアから異なる距離で前記ポリマーヒドロゲルに付けられる、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付けられる機構と、を含む、前記調製することと、
前記官能化プラズモンナノ構造を液体キャリアに分散させることと、
を含む、方法。
【請求項27】
前記官能化プラズモンナノ構造を調製することが、モノマーを共重合して前記ポリマーヒドロゲルを形成することと、
前記プライマーを前記ポリマーヒドロゲルにグラフト化して、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを生成することと、
前記事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを前記プラズモンナノ構造コア上にコーティングすることと、を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記ポリマーヒドロゲルが形成された後に前記機構を組み込むことを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記官能化プラズモンナノ構造を調製することが、前記プラズモンナノ構造コアの存在下で、第１のモノマー及び第２のモノマーを共重合させて、前記ポリマーヒドロゲルを形成することであって、前記第１のモノマーは、前記プライマーに付けられる第１の官能基を有し、前記第２のモノマーは、前記プラズモンナノ構造コア上の固定表面基に付けられる第２の官能基を有する、前記形成することと、
前記厚さが達成されるに際して重合をクエンチすることと、
前記プライマーを前記ポリマーヒドロゲルにグラフト化することと、
を含む、請求項２６～２８のいずれかに記載の方法。
【請求項30】
前記ポリマーヒドロゲルが形成された後に前記機構を組み込むことを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
方法であって、鋳型核酸鎖をプラズモン増強懸濁液に導入することであって、前記プラズモン増強懸濁液は、
液体キャリアと、
前記液体キャリアに分散する複数の官能化プラズモンナノ構造であって、前記官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
前記プラズモンナノ構造コアに付けられるポリマーヒドロゲルであって、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
前記ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付けられる複数のプライマーであって、前記複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、前記プラズモンナノ構造コアから異なる距離で前記ポリマーヒドロゲルに付けられる、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付けるための機構と、
を含む、複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、前記導入することと、
前記官能化プラズモンナノ構造上で前記鋳型核酸鎖の増幅を開始して、前記鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を形成することと、
前記鋳型核酸鎖のクラスターを有する前記官能化プラズモンナノ構造を、複数の前記捕捉サイトを含むフローセルに導入することによって、前記官能化プラズモンナノ構造の少なくともいくつかを、それぞれ、前記捕捉サイトの少なくともいくつかに付けることと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年１１月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／１１４，３０９号の利益を主張するものであり、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年１１月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／１１４，３０９号の利益を主張するものであり、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
生物学的又は化学的研究における様々なプロトコルは、局所支持体表面上又は所定の反応チャンバ内で多数の制御された反応を実施することを含む。次いで、指定された反応を観察又は検出することができ、その後の分析は、反応に関与する化学物質の特性を識別又は明らかにするのに役立ち得る。いくつかの例では、制御された反応は、電荷、導電率、又は他の何らかの電気的特性を変化させ、したがって電子システムを検出に使用することができる。他の例では、制御された反応は蛍光を生成し、したがって光学システムを検出に使用することができる。
【発明の概要】
【0003】
プラズモンナノ構造コアは、ポリマーヒドロゲル及び複数のプライマーのためのアンカーとして使用される。プライマーは、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付着され、プライマーの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離、different distances）に位置付けられている。プライマーを使用して生成された鋳型鎖はまた、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）にあることになる。標識されたヌクレオチドが鋳型鎖に沿って導入される場合、標識されたヌクレオチドに付着した光学標識は、プラズモンナノ構造コアからの特定の鋳型鎖の距離及び特定の鋳型鎖に沿った特定の標識されたヌクレオチドの場所に応じて、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）にあることになる。任意の所与のイメージング事象の間、組み込まれた標識ヌクレオチドの光学標識のうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアの信号増強近接にあり、したがって、プラズモンナノ構造コアが、これらの特定の光学標識からの光学信号を増強することを可能にする。
【0004】
序論
本明細書に開示される第１の態様は、官能化プラズモンナノ構造（functionalized plasmonic nanostructure）であり、官能化プラズモンナノ構造は、プラズモンナノ構造コア（plasmonic nanostructure core）と、プラズモンナノ構造コアに付けられているポリマーヒドロゲル（polymeric hydrogel）であって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖（side chain）又はアーム（arm）に付く（又は付いた若しくは付着した）複数のプライマー（primer）であって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイト（または捕捉部位もしくはキャプチャー・サイト、capture site）に固定（anchor）するための機構（またはメカニズム、mechanism）と、を含む。
本明細書に開示される第１の態様は、官能化プラズモンナノ構造（functionalized plasmonic nanostructure）であり、官能化プラズモンナノ構造は、プラズモンナノ構造コア（plasmonic nanostructure core）と、プラズモンナノ構造コアに付けられているポリマーヒドロゲル（polymeric hydrogel）であって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖（side chain）又はアーム（arm）に付く（又は付いた若しくは付着した）複数のプライマー（primer）であって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイト（または捕捉部位もしくはキャプチャー・サイト、capture site）に固定（anchor）するための機構（またはメカニズム、mechanism）と、を含む。
【0005】
第１の態様の一例では、プラズモンナノ構造コアは、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される。
【0006】
第１の態様の一例では、ポリマーヒドロゲルは、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、ポリマーヒドロゲルは、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである。
【0007】
第１の態様の一例では、プラズモンナノ構造コアは、アルキンで官能化され、ポリマーヒドロゲルは、アルキンに付く（又は結合する）アジドを含むか、又は、プラズモンナノ構造コアは、アジドで官能化され、ポリマーヒドロゲルは、アジドに付く（又は結合する）ジアルキンを含む。
【0008】
第１の態様の一例では、機構は、プラズモンナノ構造コア内の磁性材料に存する。
【0009】
第１の態様の一例では、機構は、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤（または機能性、官能基もしくは官能性を有する剤、functional agent）に存する。
【0010】
第１の態様の一例では、機構は、ポリマーヒドロゲルに付く（又は結合する）可逆的荷電性官能基に存する。
【0011】
第１の態様の一例では、異なる距離（または種々の距離）は、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である。
【0012】
例えば、配列決定プロトコル中のイメージング事象の間、増強された蛍光信号を含む、本開示に記載される利点を達成するために、第１の態様の任意の複数の特徴を任意の望ましい様式で一緒に組み合わせてもよく、かつ／又は本明細書に開示される例のいずれかと組み合わせてもよいことを理解されたい。
【0013】
本明細書に開示される第２の態様は、複数の捕捉サイトを含むフローセルと、液体キャリア及び液体キャリアに分散された（または全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造を含む懸濁液と、を含むキットであり、官能化プラズモンナノ構造の各々は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付いたポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付いた複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、を含む。
【0014】
第２の態様の一例では、プラズモンナノ構造コアは、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造（doped silicon nanostructure）、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される。
【0015】
第２の態様の一例では、ポリマーヒドロゲルは、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、ポリマーヒドロゲルは、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである。
【0016】
第２の態様の一例では、複数の捕捉サイトの各々は磁性を有し、機構はプラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する。
【0017】
第２の態様の一例では、複数の捕捉サイトの各々は化学的捕捉剤を含み、機構はポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する。
【0018】
第２の態様の一例では、複数の捕捉サイトの各々は静電捕捉剤（electrostatic capture agent）を含み、機構はポリマーヒドロゲルに付く可逆的荷電性官能基（reversibly chargeable functional group）に存する。
【0019】
第２の態様の一例では、異なる距離（または種々の距離）は、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である。
【0020】
第２の態様の一例では、基材（または基板、substrate）は、介在領域（または間の領域もしくは隙間領域、interstitial region）によって分離された凹部(または窪み、depression)を含み、複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つは、凹部の各々の中に位置付けられている。
【0021】
第２の態様の一例では、基材は、介在領域によって分離されたポスト部(post)を含み、複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つは、ポスト部の各々の上方に位置付けられている。
【0022】
第２の態様の一例では、基材は、実質的に平坦な表面を有し、複数の捕捉サイトは、実質的に平坦な表面にわたるあるパターンで位置付けられている。
【0023】
第２の態様の任意の特徴は、任意の望ましい様式で一緒に組み合わされ得ることを理解すべきである。更に、第１の態様及び／若しくは第２の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用してもよく、並びに／又は本明細書に開示される例のいずれかと組み合わせて、例えば、配列決定プロトコル中のイメージング事象の間、増強された蛍光信号を含む、本開示に記載される利点を達成してもよいことを理解されたい。
【0024】
本明細書に開示される第３の態様は、複数の捕捉サイトを含む基材と、複数の捕捉サイトのうちの少なくともいくつかに固定（anchor）される官能化プラズモンナノ構造と、を備えるフローセルであり、各官能化プラズモンナノ構造は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付いたポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付いた複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、官能化プラズモンナノ構造を捕捉サイトに固定（anchor）する機構と、を含む。
【0025】
第３の態様の一例では、複数の捕捉サイトの各々は磁性を有し、機構はプラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する。
【0026】
第３の態様の一例では、複数の捕捉サイトの各々は化学的捕捉剤を含み、機構はポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する。
【0027】
第３の態様の一例では、異なる距離（または種々の距離）は、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である。
【0028】
第３の態様の一例では、基材は、介在領域によって分離された凹部を含み、複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つは、凹部の各々の中に位置付けられている。
【0029】
第３の態様の一例では、基材は、介在領域によって分離されたポスト部を含み、複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つは、ポスト部の各々の上方に位置付けられている。
【0030】
第３の態様の一例では、基材は、実質的に平坦な表面を有し、複数の捕捉サイトは、実質的に平坦な表面にわたるパターンで位置付けられている。
【0031】
第３の態様の任意の特徴は、任意の望ましい様式で一緒に組み合わされ得ることを理解すべきである。更に、第１の態様及び／若しくは第２の態様及び／若しくは第３の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用してもよく、並びに／又は本明細書に開示される例のいずれかと組み合わせて、例えば、配列決定プロトコル中のイメージング事象の間の増強された蛍光信号を含む、本開示に記載される利点を達成してもよいことを理解されたい。
【0032】
本明細書に開示される第４の態様は、方法であって、ｉ）複数の官能化プラズモンナノ構造を調製することであって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付いたポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖に付いた複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、を含む、調製することと、ｉｉ）官能化プラズモンナノ構造を液体キャリアに分散させる（または全体に分散させる）ことと、を含む、方法である。
【0033】
第４の態様の一例では、官能化プラズモンナノ構造を調製することは、モノマーを共重合してポリマーヒドロゲルを形成することと、プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化して、事前グラフト化された（または予めクラフト化された、pre-grafted）ポリマーヒドロゲルを生成することと、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルをプラズモンナノ構造コア上にコーティングすることと、を含む。一例では、第４の態様は、ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む。
【0034】
第４の態様の一例では、官能化プラズモンナノ構造を調製することは、プラズモンナノ構造コアの存在下で、第１のモノマー及び第２のモノマーを共重合させて、ポリマーヒドロゲルを形成することであって、第１のモノマーは、プライマーに付く（または付いている）第１の官能基を有し、第２のモノマーは、プラズモンナノ構造コア上の固定表面基（または固定化用・アンカー用表面基もしくは表面にある官能基、anchoring surface group）に付く（または付いている）第２の官能基を有する、形成することと、厚さが達成されるに際して（または達成されたときに）重合をクエンチ（または冷却もしくは急冷、quench）することと、プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化することと、を含む。一例では、第４の態様は、ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む。
【0035】
第４の態様の任意の特徴は、任意の望ましい様式で一緒に組み合わされ得ることを理解すべきである。更に、第１の態様及び／若しくは第２の態様及び／若しくは第３の態様及び／若しくは第４の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用してもよく、並びに／又は本明細書に開示される例のいずれかと組み合わせて、例えば、配列決定プロトコル中のイメージング事象の間の増強された蛍光信号を含む、本開示に記載される利点を達成してもよいことを理解されたい。
【0036】
本明細書に開示される第５の態様は、方法であって、ｉ）プラズモン増強懸濁液（またはプラズモン向上懸濁液、plasmonic enhancing suspension）に鋳型核酸鎖(template nucleic acid strand)を導入することであって、プラズモン増強懸濁液は、液体キャリアと、液体キャリアに分散された（または液体キャリア全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造と、を含み、官能化プラズモンナノ構造の各々は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付くポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離）でポリマーヒドロゲルに付いている、複数のプライマーと、フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、を含む、導入することと、ｉｉ）官能化プラズモンナノ構造上で鋳型核酸鎖の増幅を開始して、鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を形成することと、ｉｉｉ）鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を複数の捕捉サイトを含むフローセルに導入することによって、官能化プラズモンナノ構造の少なくともいくつかを、それぞれ、捕捉サイトの少なくともいくつかに付けることと、を含む、方法である。
【0037】
第５の態様の任意の特徴は、任意の望ましい様式で一緒に組み合わされ得ることを理解すべきである。更に、第１の態様及び／若しくは第２の態様及び／若しくは第３の態様及び／若しくは第４の態様及び／若しくは第５の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用してもよく、並びに／又は本明細書に開示される例のいずれかと組み合わせて、例えば、配列決定プロトコル中のイメージング事象の間、増強された蛍光信号を含む、本開示に記載される利点を達成してもよいことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【0038】
本開示の例の特徴は、以下の詳細な説明及び図面を参照することにより明らかになろう。図面において、同様の参照番号は、同一ではない可能性はあるが類似なものである構成要素に対応している。簡潔にするために、既に記載した機能を有する参照番号又は特徴は、それらが現れる他の図面と合わせて記載されてもよく、記載されなくてもよい。
【図1A】官能化プラズモンナノ構造の一例の概略図である。
【図1B】官能化プラズモンナノ構造の別の例の概略図である。
【図2A】フローセルの一例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
官能化プラズモンナノ粒子が本明細書に開示される。官能化プラズモンナノ粒子のそれぞれは、オフフローセルワークフローの一部として、又はオンフローセルワークフローとして、ライブラリ鋳型をシーディング及びクラスター形成するための表面化学を含む。官能化プラズモンナノ粒子は、プラズモンナノ構造コアと、プラズモンナノ構造コアに付いたポリマーヒドロゲルと、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは色々な距離）に位置付けられるようにポリマーヒドロゲルに付いた複数のプライマーと、フローセルの捕捉サイトに付けるための機構と、を含む。
【0040】
官能化プラズモンナノ粒子と共に使用するためのフローセルもまた、本明細書に開示される。フローセル基材は、基材に沿った所定の位置に、官能化プラズモンナノ粒子を固定することができる捕捉サイトを含む。ポリマーヒドロゲルは、官能化プラズモンナノ粒子の一部であるため、フローセル基材は、シラン化などの表面活性化プロセス、介在領域からヒドロゲルを除去するための研磨プロセス、又はプライマーグラフト化プロセスにはさらされない。したがって、官能化プラズモンナノ粒子の使用は、フローセル基材の調製プロセスを簡略化する。
【0041】
配列決定プロトコルのイメージング事象中に、フローセル基材に固定された官能化プラズモンナノ粒子は、光信号を増強することができる。上述したように、プライマーは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離に位置付けられている。プライマーを使用して生成された鋳型鎖もまた、プラズモンナノ構造コアから異なる距離にあることになる。標識されたヌクレオチドが鋳型鎖に沿って導入される場合、標識されたヌクレオチドに付いた光学標識は、プラズモンナノ構造コアから異なる距離にあることになる。任意の所与のイメージング事象の間、組み込まれた標識ヌクレオチドの光学標識のうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアの信号増強近接（signal enhancing proximity）にあり、したがって、プラズモンナノ構造コアが、これらの特定の光学標識からの光学信号を増強することを可能にする。「信号増強近接」とは、プラズモンナノ構造コア及び光学標識が、（ｉ）プラズモンナノ構造及び光学標識が互いに近すぎる位置にある場合に起こり得る消光を防止し、（ｉｉ）より長い距離で著しく低下し得るプラズモン増強を増加させる距離によって、分離されることを意味する。信号増強近接に対応する距離は、０ｎｍより大きく約１００ｎｍまでの範囲であり得るが、プラズモンナノ構造（例えば、組成、形状、サイズ）並びに光学標識に依存する。いくつかの例では、信号増強近接に対応する距離は、約０．１ｎｍ～約２５ｎｍ、例えば、約１ｎｍ～約２０ｎｍなどの範囲である。一具体例では、信号増強近接に対応する距離は、約３ｎｍ～約１２ｎｍの範囲である。
【0042】
定義
本明細書で使用される用語は、別段の指定がない限り、関連する技術分野における通常の意味をとるものと理解されたい。本明細書で使用されるいくつかの用語及びそれらの意味は、以下に記載される。
本明細書で使用される用語は、別段の指定がない限り、関連する技術分野における通常の意味をとるものと理解されたい。本明細書で使用されるいくつかの用語及びそれらの意味は、以下に記載される。
【0043】
単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈上明確に別段の指示がない限り、複数の指示対象を含む。
【0044】
含む（comprising）、含む（including）、含有する（containing）という用語、及びこれらの用語の様々な形態は、互いに同義であり、等しく広義であることを意味する。
【0045】
フローセル及び／又はフローセルの様々な構成要素を説明するために、本明細書では、上（top）、下（bottom）、下方（lower）、上方（upper）、隣接（adjacent）、上（on）などの用語が使用される。これらの方向を示す用語は、特定の配向を示すことを意味するものではなく、構成要素間の相対的な配向を指定するために使用されることを理解されたい。方向を示す用語の使用は、本明細書に開示される例を任意の特定の配向に制限すると解釈されるものではない。
【0046】
第１、第２などの用語はまた、特定の配向又は順序を示すことを意味するものではなく、むしろ１つの構成要素を別の構成要素から区別するために使用される。
【0047】
「アクリルアミドモノマー」は、構造
【0048】
【化1】
【0049】
【化2】
【0050】
【化3】
【0051】
本明細書で使用されるとき、「アルデヒド」とは、構造－ＣＨＯを含む官能基を含有する有機化合物であり、これは、水素、及び、アルキル又は他の側鎖などのＲ基にも結合した炭素原子を有するカルボニル中心（すなわち、酸素に二重結合した炭素）を含む。アルデヒドの一般構造は、
【0052】
【化4】
【0053】
本明細書で使用されるとき、「アルキル」は、完全に飽和している（すなわち、二重結合又は三重結合を含有しない）直鎖又は分岐鎖炭化水素鎖を指す。アルキル基は、１～２０個の炭素原子を有し得る。例示的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第三級ブチル、ペンチル、ヘキシルなどが挙げられる。一例として、表記「Ｃ１～４アルキル」は、アルキル鎖中に１～４個の炭素原子が存在すること、すなわち、アルキル鎖が、メチル、エチル、プロピル、イソ－プロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチル、及びｔ－ブチルからなる群から選択されることを示す。
【0054】
本明細書で使用されるとき、「アルケニル」は、１つ以上の二重結合を含有する直鎖又は分岐鎖炭化水素鎖を指す。アルケニル基は、２～２０個の炭素原子を有し得る。例示的なアルケニル基としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルなどが挙げられる。
【0055】
本明細書で使用されるとき、「アルキン」又は「アルキニル」は、１つ以上の三重結合を含有する直鎖又は分岐鎖炭化水素鎖を指す。アルキニル基は、２～２０個の炭素原子を有し得る。
【0056】
本明細書で使用されるとき、「アリール」は、環骨格中に炭素のみを含有する芳香環又は環系（すなわち、２個の隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。アリールが環系である場合、系内の全ての環は芳香環である。アリール基は、６～１８個の炭素原子を有し得る。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、アズレニル、及びアントラセニルが挙げられる。
【0057】
「アミノ」官能基は、－ＮＲａＲｂ基を指し、式中、Ｒａ及びＲｂは各々、本明細書で定義されるように、水素（例えば、
【0058】
【化5】
【0059】
本明細書で使用されるとき、「固定された（anchored）」及び「付く（または付着したや結合した、attached）」という用語は、２つのものが、直接的又は間接的のいずれかで、互いに、接合、締結、接着、接続、又は結合されている状態を指す。例えば、プライマーは、共有結合又は非共有結合によってポリマーヒドロゲルに付けられ得る。共有結合は、原子間の電子対の共有によって特徴付けられる。非共有結合は、電子対の共有を伴わない物理結合であり、例えば、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力、親水性相互作用、及び疎水性相互作用を挙げることができる。そのような取り付け（または付けること若しくは付着）の他の例としては、磁気取付け（または磁気付着）又は静電気取り付け（または静電気付着）が挙げられる。
【0060】
「アジド（azide）」又は「アジド（azido）」官能基は、－Ｎ３を指す。
【0061】
本明細書で使用される「捕捉サイト」は、官能化プラズモンナノ構造の固定を可能にする、化学的に、磁気的に、又は静電気的に修飾されたフローセル基材の部分を指す。一例では、捕捉サイトは、化学的捕捉剤、磁気的捕捉剤、又は静電捕捉剤を含んでもよい。
【0062】
本明細書で使用されるとき、「炭素環」は、環系骨格に炭素原子のみを含有する非芳香族環式環又は環系を意味する。炭素環が環系である場合、２つ以上の環が、縮合、架橋、又はスピロ結合方式で一緒に接合され得る。炭素環は、環系内の少なくとも１つの環が芳香族ではないことを条件として、任意の飽和度を有し得る。したがって、炭素環には、シクロアルキル、シクロアルケニル、及びシクロアルキニルが含まれる。炭素環基は、３～２０個の炭素原子を有し得る。炭素環式環の例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、２，３－ジヒドロ－インデン、ビシクロ［２．２．２］オクタニル、アダマンチル、及びスピロ［４．４］ノナニルが挙げられる。
【0063】
本明細書で使用されるとき、本明細書で使用される「カルボン酸」又は「カルボキシル」という用語は、－ＣＯＯＨを指す。
【0064】
「化学的捕捉剤」は、化学的機構を介して官能化プラズモンナノ構造の機能剤に固定することができる材料、分子又は部分である。化学的捕捉剤の一例としては、官能化プラズモンナノ構造に付いた標的核酸の少なくとも一部に相補的である捕捉核酸（例えば、捕捉オリゴヌクレオチド）が挙げられる。更に別の例示的な化学的捕捉剤としては、官能化プラズモンナノ構造に付いた結合対の第２のメンバーに結合することができる結合対のメンバーが挙げられる。例示的な結合対としては、ＮｉＮＴＡ（nickel- nitrilotriacetic acid、ニトリロ三酢酸ニッケル）リガンド及びヒスチジンタグ、又はストレプトアビジン若しくはアビジン及びビオチンなどが挙げられる。化学的捕捉剤の更に別の例としては、官能化プラズモンナノ構造と静電相互作用、水素結合、又は共有結合を形成することができる化学試薬がある。共有結合は、例えば、チオール－ジスルフィド交換、クリックケミストリー、Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ、Ｍｉｃｈａｅｌ付加、アミン－アルデヒドカップリング、アミン－酸クロリド反応、求核置換反応などを介して形成され得る。いくつかの化学的捕捉剤は、光トリガーされ得る、すなわち、光に曝露されたときに、活性化されて化学的捕捉剤に化学的に結合し得る。
【0065】
本明細書で使用されるとき、「シクロアルキル」は、完全に飽和した（二重結合又は三重結合がない）単環式又は多環式炭化水素環系を指す。２つ以上の環から構成される場合、環は、縮合方式で一緒に接合され得る。シクロアルキル基は、環（複数可）内に３～１０個の原子を含有し得る。いくつかの例では、シクロアルキル基は、環（複数可）内に３～８個の原子を含有し得る。シクロアルキル基は、非置換であってもよく、又は置換されていてもよい。例示的なシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、及びシクロオクチルが挙げられる。
【0066】
本明細書で使用されるとき、「シクロアルケニル」又は「シクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有する炭素環式環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。例としては、シクロヘキセニル又はシクロヘキセン及びノルボルネニル又はノルボルネンが挙げられる。また、本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルケニル」又は「ヘテロシクロアルケン」とは、少なくとも１つの二重結合を有する、環骨格内に少なくとも１つのへテロ原子を有する炭素環又は環系を意味し、環系内環は、いずれも芳香族ではない。
【0067】
本明細書で使用されるとき、「シクロアルキニル」又は「シクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有する炭素環式環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。一例は、シクロオクチンである。別の例は、ビシクロノニンである。本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルキニル」又は「ヘテロシクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有する、環骨格内に少なくとも１つのへテロ原子を有するカルボシクリル環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。
【0068】
本明細書で使用されるとき、「凹部」という用語は、基材で定義された別個の凹状特徴的形状部を指し、基材の介在領域（複数可）によって少なくとも部分的に取り囲まれた表面の開口部を有する。凹部は、表面の開口部において、例として、円形、楕円形、正方形、多角形、星形（任意の数の頂点を持つ）などの、様々な形状をとることができる。表面と直交するように取られた凹部の断面は、湾曲形状、正方形、多角形、双曲線、円錐、角のある形状などであり得る。
【0069】
「各々」という用語は、項目の集合を参照して使用されるとき、集合内の個々の項目を識別することを意図しているが、必ずしも集合内の全ての項目を指すものではない。明示的な開示又は文脈がそうでないことを明確に指示する場合、例外が生じ得る。
【0070】
「エポキシ」という用語（グリシジル基又はオキシラン基とも称される）は、本明細書で使用されるとき、
【0071】
【化6】
【0072】
本明細書で使用されるとき、「静電捕捉剤」という用語は、逆荷電した官能化プラズモンナノ構造を静電気的に固定することができる荷電材料を指す。静電捕捉剤の例は、適切な電圧が印加されたときに、官能化プラズモンナノ構造に組み込まれた可逆的荷電性官能基を引き付けることができる電極である。例として、アミン又はカルボン酸は、ｐＨ変化に応答して中性化学種と荷電化学種との間で可逆的に切り替えることができ、荷電化学種は、電極に引き付けられ得る。
【0073】
本明細書で使用されるとき、「フローセル」という用語は、反応を行うことができるフローチャネル、試薬（複数可）をフローチャネルに送達するための入口、及びフローチャネルから試薬（複数可）を除去するための出口を有する容器を意味することを意図する。いくつかの例では、フローセルは、フローセル内で起こる反応の検出に対応する。例えば、フローセルは、アレイ、光学的標識分子などの光学的検出を可能にする１つ以上の透明な表面を含み得る。
【0074】
本明細書で使用されるとき、「フローチャネル」又は「チャネル」とは、液体サンプル、試薬などを選択的に受け取ることができる２つの結合された構成要素間に画定された領域であり得る。いくつかの例では、フローチャネルは２つの基材間に画定されてもよく、したがって、基材の各々に固定された官能化プラズモンナノ構造と流体連通してもよい。他の例では、フローチャネルは基材と蓋との間に画定されてもよく、したがって、１つの基材に固定された官能化プラズモンナノ構造と流体連通してもよい。
【0075】
「官能化プラズモンナノ構造」は、プラズモンナノ構造コア、プラズモンナノ構造コアに付いた（または付着した）ポリマーヒドロゲル、ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付いた（または付着した）複数のプライマー、及びフローセル捕捉サイトに付けるための機構を含む。官能化プラズモンナノ構造の複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離でポリマーヒドロゲルに付いている。プラズモンナノ構造コアは、プラズモン共鳴を示すことができる任意の独立した構造である。
【0076】
「機能剤」は、化学的機構を介してフローセルの化学的捕捉サイトに固定することができる材料、分子又は部分である。１つの例示的な機能剤は、フローセル上の捕捉核酸（例えば、捕捉オリゴヌクレオチド）に相補的な標的核酸が挙げられる。更に別の例示的な機能剤としては、フローセルに付いた結合対の第２のメンバーに結合することができる結合対のメンバーが挙げられる。
【0077】
本明細書で使用されるとき、「ヘテロアリール」は、環骨格中に窒素、酸素、及び硫黄を含むがこれらに限定されない、１個以上のヘテロ原子、すなわち炭素以外の元素を含有する芳香環又は環系（すなわち、２個の隣接する原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。ヘテロアリールが環系である場合、系内の全ての環は、芳香環である。ヘテロアリール基は、５～１８環員を有し得る。
【0078】
本明細書で使用されるとき、「複素環」は、環骨格中に少なくとも１つのヘテロ原子を含有する非芳香族環又は環系を意味する。複素環どうしは、縮合、架橋、又はスピロ結合式に、一体に接合されてもよい。複素環は、環系中の少なくとも１つの環が芳香族ではないことを条件として、任意の飽和度を有してもよい。環系の中で、ヘテロ原子（複数可）は、非芳香環又は芳香環のいずれかに存在してもよい。複素環基は、３～２０環員（すなわち、炭素原子及びヘテロ原子を含む、環骨格を形成する原子の数）を有してもよい。いくつかの例では、ヘテロ原子（複数可）は、Ｏ、Ｎ、又はＳである。
【0079】
本明細書で使用されるとき、用語「ヒドラジン」又は「ヒドラジニル」とは、－ＮＨＮＨ２基を意味する。
【0080】
本明細書で使用されるとき、本明細書で使用される「ヒドラゾン」又は「ヒドラゾニル」という用語は、
【0081】
【化7】
【0082】
本明細書で使用されるとき、「ヒドロキシ」又は「ヒドロキシル」は、－ＯＨ基を指す。
【0083】
本明細書で使用されるとき、「介在隙領域」という用語は、例えば、凹部又はポスト部を分離するか又はレーン部を取り囲む基材の領域を指す。一例として、介在領域は、アレイの１つの凹部又はポスト部を、アレイの別の凹部又はポスト部から分離することができる。別の例として、介在領域は、フローセルの一方のレーン部をフローセルの別のレーン部から分離することができる。互いに分離された凹部、ポスト部、及びレーン部は、別個のものであってもよい、すなわち、互いとの物理的な接触が欠如していてもよい。多くの例では、介在領域は、連続的であるが、凹部、ポスト部又はレーン部は、例えば、それ以外が連続的である表面中に又は表面上に画定される複数の凹部又はレーン部の場合のように、別個のものである。介在領域によって提供される分離は、部分的又は完全な分離であり得る。介在領域は、凹部、ポスト部、又はレーン部の表面材料とは異なる表面材料を有してもよい。例えば、凹部、ポスト部、及びレーン部は、その中にポリマーヒドロゲル及びプライマーを有することができ、介在領域は、ポリマーヒドロゲル及びプライマーの両方を含まなくともよい。
【0084】
本明細書で使用されるとき、「磁気的捕捉剤」という用語は、官能化プラズモンナノ構造を磁気的に固定することができる磁性材料を指す。例示的な磁気的捕捉剤としては、強磁性材料及びフェリ磁性材料が挙げられる。
【0085】
本明細書で使用されるとき、「機構」（メカニズム、mechanism）という用語は、官能化プラズモンナノ構造をフローセル内の捕捉サイトに固定することができるようにするために、プラズモンナノ構造コア及び／又はポリマーヒドロゲルに組み込まれる、機能剤、磁性材料、又は可逆的荷電性官能基を指す。機構は、プラズモンナノ構造コアの材料であってもよく、かつ／又は、ポリマーヒドロゲルの一部であるか、若しくはポリマーヒドロゲルに導入される機能剤であってもよい。
【0086】
「ニトリルオキシド」は、本明細書で使用されるとき、「ＲａＣ≡Ｎ＋Ｏ－」基を意味し、式中、Ｒａは、本明細書で定義される。ニトリルオキシドの調製例としては、クロラミド－Ｔでの処理によるアルドキシムからの、又はイミドイルクロリド［ＲＣ（Ｃｌ）＝ＮＯＨ］に対する塩基作用による、又はヒドロキシルアミンとアルデヒドとの反応による、インサイチュ生成が挙げられる。
【0087】
「ニトロン」とは、本明細書で使用されるとき、
【0088】
【化8】
【0089】
本明細書で使用されるとき、「ヌクレオチド」は、窒素含有複素環式塩基、糖、及び１つ以上のリン酸基を含む。ヌクレオチドは、核酸配列のモノマー単位である。ＲＮＡでは、糖は、リボースであり、ＤＮＡでは、糖は、デオキシリボース、すなわち、リボースの２’位に存在するヒドロキシル基が欠如している糖である。窒素含有複素環式塩基（すなわち、核酸塩基）は、プリン塩基であり得るか、又はピリミジン塩基であり得る。プリン塩基としては、アデニン（Ａ）及びグアニン（Ｇ）、並びにそれらの修飾された誘導体又は類似体が挙げられる。ピリミジン塩基としては、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）、及びウラシル（Ｕ）、並びにそれらの修飾された誘導体又は類似体が挙げられる。デオキシリボースのＣ－１原子は、ピリミジンのＮ－１又はプリンのＮ－９に結合される。核酸類似体は、リン酸骨格、糖、又は核酸塩基のいずれかが変化していてもよい。核酸類似体の例としては、例えば、ペプチド核酸（peptide nucleic acid、ＰＮＡ）などのユニバーサル塩基又はリン酸－糖骨格類似体が挙げられる。「標識ヌクレオチド」は、少なくとも光学標識が付いたヌクレオチドである。光学標識の例としては、励起波長に応答して光学信号を発することができる任意の色素が挙げられる。
【0090】
「ポリマーヒドロゲル」という用語は、液体及び気体に対して透過性である半硬質ポリマーを指す。ポリマーヒドロゲルは、液体（例えば、水）が吸収される場合に膨潤し、例えば、乾燥によって液体が除去される場合に収縮することができる。ヒドロゲルは、水を吸収し得るが、水溶性ではない。
【0091】
本明細書で使用されるとき、「ポスト部」という用語は、基材で定義された別個の凸状特徴的形状部を指し、官能化プラズモンナノ構造を受容するための上面と、基材の介在領域（複数可）によって少なくとも部分的に取り囲まれたベース部と、を有する。ポスト部は、その上部において、例として、円形、楕円形、正方形、多角形、星形（任意の数の頂点を持つ）などの、様々な形状をとることができる。表面と直交するように取られたポスト部の断面は、湾曲形状、正方形、多角形、双曲線、円錐、角のある形状などであり得る。
【0092】
本明細書で使用されるとき、「プライマー」という用語は、一本鎖核酸配列（例えば、一本鎖ＤＮＡ）として定義される。本明細書において増幅プライマーと称されるいくつかのプライマーは、鋳型増幅及びクラスター生成の開始点として機能する。本明細書において配列決定プライマーと称される他のプライマーは、ＤＮＡ合成の開始点として機能する。プライマーの５’末端は、ポリマーヒドロゲルの官能基でカップリング反応を可能にするように修飾されてもよい。プライマーの長さは、任意の数の塩基の長さであり得、様々な非天然型ヌクレオチドを含むことができる。一例では、配列決定プライマーは、１０～６０塩基、又は２０～４０塩基の範囲の短鎖である。
【0093】
「チオール」官能基とは、－ＳＨを指す。
【0094】
本明細書で使用されるとき、用語「テトラジン」及び「テトラジニル」は、４つの窒素原子を含む６員のヘテロアリール基を指す。テトラジンは、任意選択で置換され得る。
【0095】
本明細書で使用されるとき、「テトラゾール」は、４つの窒素原子を含む５員の複素環基を指す。テトラゾールは、任意選択で置換され得る。
【0096】
官能化プラズモンナノ構造
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の例が図１Ａ及び図１Ｂに示されている。官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の各々は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’と、プラズモンナノ構造コア１２、１２’に付いたポリマーヒドロゲル１４であって、ポリマーヒドロゲル１４は、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲル１４と、ポリマーヒドロゲル１４の側鎖又はアームに付いた複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂであって、複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から異なる距離でポリマーヒドロゲル１４に付いている、複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂと、フローセルの捕捉サイトに付けるための機構（図示せず）と、を含む。
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の例が図１Ａ及び図１Ｂに示されている。官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の各々は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’と、プラズモンナノ構造コア１２、１２’に付いたポリマーヒドロゲル１４であって、ポリマーヒドロゲル１４は、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲル１４と、ポリマーヒドロゲル１４の側鎖又はアームに付いた複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂであって、複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から異なる距離でポリマーヒドロゲル１４に付いている、複数のプライマー１６Ａ、１６Ｂと、フローセルの捕捉サイトに付けるための機構（図示せず）と、を含む。
【0097】
図１Ａに示す例では、プラズモンナノ構造コア１２は、単一のプラズモンナノ構造１８を含む。図１Ｂに示す例では、プラズモンナノ構造コア１２’は、一体にクラスター化された複数のプラズモンナノ構造１８を含む。コア１２としての単一プラズモンナノ構造１８は、凹部又はポスト部が単一での占有のためのサイズであるときに望ましい場合があり得る。コア１２’としての複数のプラズモンナノ構造１８は、捕捉サイトがプラズモンナノ構造１８よりも大きい場合に望ましい場合があり得る。
【0098】
コア１２、１２’を構成するプラズモンナノ構造（複数可）１８は、プラズモン共鳴を示すことができる任意の独立した構造を含む。プラズモン共鳴とは、材料表面層中の電子が、ある入射角の入射光の光子によって励起され、材料表面に平行に伝播する現象である。プラズモンナノ構造の表面は、伝搬又は局在化表面プラズモンとのカップリングを通じて、電磁界を強く閉じ込めることができる。この相互作用は局所電界の大きな増強に関連し、これは、励起速度及び発光速度を高め、蛍光エミッタの励起状態の寿命を減少させ得る。これは増幅された蛍光信号をもたらし、光退色に対する耐性もまた改善し得る。
【0099】
本明細書で「プラズモン材料」と称されるプラズモン共鳴が可能な任意の材料は、プラズモンナノ構造（複数可）１８（したがってコア１２、１２’）として使用され得る。いくつかの金属（例えば、金、銀、スズ、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、アルミニウムなど）、ドープ半金属（例えば、ドープケイ素）、直接バンドギャップ半導体（例えば、ガリウムヒ素）、及び金属複合材又は合金は、プラズモン共鳴が可能である。金属複合材又は合金は、上記の金属の２つ以上を含んでもよい。例として、二金属複合材は、銀及び金を含み、三金属複合材は、銀、金、及び白金を含む。プラズモン金属及び磁性金属を含む、いくつかの金属複合材（例えば、銀及び鉄）又は合金（例えば、金及び鉄）が使用され得る。このような複合体又は合金は、フローセルが磁気的捕捉パッドを含む場合に望ましい。本明細書に記載の例のいずれかでは、プラズモンナノ構造（複数可）１８は、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択され得る。
【0100】
一例では、プラズモンナノ構造（複数可）１８は、球状ナノ粒子である。別の例では、プラズモンナノ構造（複数可）１８は、立方体、三角柱、棒形状、小平板状、ケージ様（例えば、多孔質シェルを有する非球形、中空粒子）、筒状などの非球状ナノ粒子である。更に別の例では、プラズモンナノ構造（複数可）は、不規則な形状のナノ粒子である。プラズモンナノ構造（複数可）１８の形態は、本明細書に開示される例における信号増強の大きさに影響を及ぼし得る。例えば、球形ナノ粒子、ナノプレートレット、及びナノキューブは、ナノチューブよりも信号増強を拡大し得る。
【0101】
プラズモンナノ構造（複数可）１８は、各々、固体構造、中空構造、又はコアシェル構造を有し得る。
【0102】
コアシェル構造は、内側に１つの材料を有し、外側には、内側の材料を少なくとも部分的に封入する別の材料を有する。いくつかの例では、２つの異なるプラズモン材料が、内側及び外側として使用されてもよい。
【0103】
他の例では、内側はプラズモン材料であり、外側は非プラズモン材料である。好適な外側材料のいくつかの例としては、シリカ、アルミナ、チタニア、及び酸化タンタルなどの金属酸化物、ウシ血清アルブミンなどのタンパク質、並びにポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、及びポリ（メチルアクリレート）（ＰＭＡ）などの配列決定中に使用される波長に対して透明な有機ポリマーが挙げられる。非プラズモン材料は、内側のプラズモン共鳴に干渉しないが、コア１２、１２’からのポリマーヒドロゲル１４及びプライマー１６Ａ、１６Ｂの距離を増加させる。この種のシェルは、もしシェルがない場合に入射する光ラベルがコア１２、１２’に近すぎて消光が起こるであろう場合には、望ましいことがあり得る。
【0104】
更に他の例では、磁性材料（例えば、ニッケル、鉄、コバルト、又は他の強磁性材料、フェライト、マグネタイト、又は他の強磁性材料など）が、コアシェル構造の内側又は外側に組み込まれてもよい。一例として、磁性材料が内側として使用されてもよく、プラズモン材料が外側として使用されてもよい。この例示的なコア－シェル構造は、磁性材料がフローセル捕捉サイトへの付けるための機構であるので、フローセル基材が磁気的捕捉剤を含む場合の使用に好適であり得る。
【0105】
プラズモンナノ構造（複数可）１８の寸法は、その形状に応じて変化し得る。本明細書に開示される例では、プラズモンナノ構造１８の最大寸法（例えば、直径、長さ、中央値など）は、ナノスケールであり、したがって約１ｎｍ～１０００ｎｍ未満の範囲である。いくつかの例では、ナノ構造体（複数可）１８は、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ以上、又は１００ｎｍ以上の直径を有するナノ粒子である。プラズモンナノ構造（複数可）１８のサイズは、本明細書に開示される例のいくつかにおける信号増強の大きさに影響を及ぼし得る。より具体的には、異なるサイズを有するプラズモンナノ構造（複数可）１８は、異なる波長で共鳴する。蛍光増強を最大化するために、ナノ構造１８の共鳴波長が考慮され得る。例えば、モデリングを使用して、所望の波長で共鳴するナノ構造１８を標的とするために、所与のサイズ及び形状のナノ構造１８の光学特性を予測することができる。一例では、球形ナノ粒子のモデリングは、光散乱に関するマクスウェル方程式を用いて、ミー理論によって実行することができる。
【0106】
コア１２の寸法は、プラズモンナノ構造１８の寸法に依存し、コア１２’の寸法は、プラズモンナノ構造１８の寸法及びクラスター内のプラズモンナノ構造１８の数に依存して変化する。
【0107】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’はまた、ポリマーヒドロゲル１４も含む。
【0108】
いくつかの例では、ポリマーヒドロゲル１４は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’上にコーティングされている。プラズモンナノ構造コア１２、１２’上にポリマーヒドロゲル１４をコーティングするための方法は、以下でより詳細に記載される。
【0109】
コーティングされたポリマーヒドロゲル１４のいくつかの例は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’に共有結合することなく、プラズモンナノ構造コア１２、１２’を少なくとも部分的に封入することができる。例えば、非特異的結合は、ポリマーヒドロゲル１４をプラズモンナノ構造コア１２、１２’に付けることができる。
【0110】
コーティングされたポリマーヒドロゲル１４の他の例は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’に共有結合されてもよく、したがって、プラズモンナノ構造コア１２、１２’（プラズモンナノ構造（複数可）１８）は、ポリマーヒドロゲル１４に共有結合するための表面基で官能化されてもよい。例として、プラズモンナノ構造コア１２、１２’は、アルキン（例えば、ジベンゾシクロオクチン）で官能化されてもよく、ポリマーヒドロゲル１４は、アルキンに付く（または結合する）ことができるアジドを含み得るか、又は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’は、アジドで官能化され、ポリマーヒドロゲル１４は、アジドに付く（または結合する）ことができるジアルキンを含み得る。コーティングされたヒドロゲル１４とプラズモンナノ構造１２、１２’との間の他の共有結合もまた可能であり、求核置換反応（例えば、求核基と脱離基との間）によって得られるものを含む。いくつかの具体例としては、アルデヒド及びヒドラジン、又はアミン及び活性化カルボキシレート（例えば、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル）、又はチオール及びアルキル化試薬、又はホスホロアミダイト及びチオエーテルを含むものが挙げられる。
【0111】
更に他の例では、コーティングされたポリマーヒドロゲル１４は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’に非共有結合してもよく、したがって、プラズモンナノ構造コア１２、１２’（プラズモンナノ構造（複数可）１８）は、ポリマーヒドロゲル１４に非共有結合するように官能化されてもよい。例えば、プラズモンナノ構造１２、１２’は、ヒドロゲル１４に付いている結合対の第２のメンバーと相互作用する結合対の第１のメンバーで官能化され得る。結合対の例では、第１のメンバー及び第２のメンバーは、それぞれ、ＮｉＮＴＡ（ニトリロ三酢酸ニッケル）リガンド及びヒスチジンタグ、又はストレプトアビジン若しくはアビジン及びビオチン、又はスパイタグ及びスパイキャッチャーなどを含む。
【0112】
他の例では、ポリマーヒドロゲル１４は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から重合される。これらの例では、プラズモンナノ構造コア１２、１２’は、プラズモンナノ構造（複数可）１８の表面に付いた開始剤又は連鎖移動剤（chain transfer agent、ＣＴＡ）を含む。プラズモンナノ構造コア１２、１２’からポリマーヒドロゲル１４を重合するための方法は、以下でより詳細に説明される。
【0113】
本明細書に開示される例では、ポリマーヒドロゲル１４は、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含むコポリマーであり、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである。
【0114】
直鎖又は分岐鎖ポリマーヒドロゲル１４は、式（Ｉ）：
【0115】
【化9】
Ｒ１は、－Ｈ、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、複素環、及び任意選択で置換されたそれらの変異体からなる群から選択され、Ｒ２は、アジド、任意選択で置換されたアミノ、任意選択で置換されたアルケニル、任意選択で置換されたアルキン、ハロゲン、任意選択で置換されたヒドラゾン、任意選択で置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意選択で置換されたテトラゾール、任意選択で置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、硫酸塩、及びチオールからなる群から選択され、各（ＣＨ２）ｐは、任意選択で置換され得、ｐは、１～５０の整数である］と、
式（ＩＩ）：
【0116】
【化10】
【0117】
一例では、Ｒ１は、－Ｈであり、Ｒ２は、アジドであり、Ｒ３’、Ｒ４、及びＲ４’の各々は、－Ｈであり、Ｒ３は、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ６Ｒ７であり［式中、Ｒ６及びＲ７の各々は、－Ｈである］、ｐは、５である。このポリマーヒドロゲル１４は、ポリ（Ｎ－（５－アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド－ｃｏ－アクリルアミド、すなわちＰＡＺＡＭである。ＰＡＺＡＭの一変形体では、Ｒ１は、－Ｈであり、Ｒ２は、アジドであり、Ｒ３’、Ｒ４、及びＲ４’の各々は、－Ｈであり、Ｒ３は、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ６Ｒ７であり［式中、Ｒ６及びＲ７の各々は、Ｃ１～Ｃ６アルキル（例えば、－ＣＨ３）である］、ｐは、５である。
【0118】
いくつかの例では、式（Ｉ）の繰り返し単位のいくつかのＲ２は、テトラメチルエチレンジアミン（tetramethylethylenediamine、ＴｅＭＥＤ）で置換されている。ＴｅＭＥＤは、共重合中に導入され得る反応促進剤である。副反応の結果として、ＴｅＭＥＤは、アジド（Ｎ３）基又は他のＲ２基のうちのいくつかを置き換える。この反応は、コポリマー鎖のアジド（又は他のＲ２の例）の含有量を低減させるが、この反応はまた、分岐部位の導入も行う。分岐部位は、コポリマー鎖が互いに分岐することができる場所を提供し得る。
【0119】
他の例では、式（ＩＩ）の第３の繰り返し単位が含まれていてもよいが、ただし第２の繰り返し単位と第３の繰り返し単位とは互いに異なる。例えば、第２の繰り返し単位において、Ｒ３’、Ｒ４、及びＲ４’の各々は、－Ｈであり、Ｒ３は、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ６Ｒ７であり［式中、Ｒ６及びＲ７の各々は、－Ｈである］、第３の繰り返し単位では、Ｒ３’、Ｒ４、及びＲ４’の各々は、－Ｈであり、Ｒ３は、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ６Ｒ７である［式中、Ｒ６及びＲ７の各々は、Ｃ１～Ｃ６アルキルである］。
【0120】
第１の繰り返し単位（式（Ｉ））の数は、２～５０，０００の範囲の整数であり得、第２の繰り返し単位（式（ＩＩ））の数は、２～１００，０００の範囲の整数であり得る。第３の繰り返し単位が含まれる場合、繰り返し単位の数は、１～１００，０００の範囲の整数であり得る。個々の単位の組み込みは、統計的、ランダム、又はブロック単位であり得、ポリマーヒドロゲル１４を合成するために使用される方法に依存し得るということを理解すべきである。
【0121】
ポリマーヒドロゲル１４の他の例では、式（Ｉ）の第１の繰り返し単位は、式（ＩＩＩ）の複素環式アジド基で置換されてもよい
【0122】
【化11】
【0123】
一例では、式（ＩＩＩ）は、第１の繰り返し単位であり、式（ＩＩ）は、第２の繰り返し単位である。別の例では、式（ＩＩＩ）は、第１の繰り返し単位であり、式（ＩＩ）の一例は、第２の繰り返し単位であり、式（ＩＩＩ）の異なる例は、第３の繰り返し単位である。
【0124】
オリゴヌクレオチドプライマー１６Ａ、１６Ｂをグラフト化し、プラズモンコア１２、１２’を付けることができるように官能化されている限り、他のポリマーヒドロゲル１４を使用してもよいということを理解されたい。好適なヒドロゲル１４のいくつかの例としては、ノルボルネンシラン、アジドシラン、アルキン官能化シラン、アミン官能化シラン、マレイミドシラン、又はオリゴヌクレオチドプライマー１６Ａ、１６Ｂを付けることができる官能基を有する任意の他のポリシランなどの、官能化ポリシランが挙げられる。好適なヒドロゲル１４の他の例としては、アガロースなどのコロイド構造、又はゼラチンなどのポリマーメッシュ構造、又はポリアクリルアミドポリマー及びコポリマー、シランフリーアクリルアミド（silane free acrylamide、ＳＦＡ）、若しくはＳＦＡのアジド分解バージョンなどの架橋ポリマー構造、を有するものが挙げられる。好適なポリアクリルアミドポリマーの例は、アクリルアミドとアクリル酸若しくはビニル基を含むアクリル酸とから、又は［２＋２］光付加環化反応を形成するモノマーから合成され得る。好適な高分子ヒドロゲルの更に他の例としては、アクリルアミドとアクリレートとの混合コポリマーが挙げられる。アクリルモノマー（例えば、アクリルアミド、アクリレートなど）を含有する様々なポリマー構造は、デンドリマーなどの高度に分岐したポリマーなど、本明細書に開示される例において利用されてもよい。例えば、モノマー（例えば、アクリルアミドなど）は、ランダムに又はブロックで、デンドリマーの分岐鎖（アーム）に組み込まれ得る。
【0125】
デンドリマーポリマーヒドロゲル１４の一例は、コアから延びるアームに式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）の繰り返し単位を有する樹状コアを含む。樹状コアは、アームを、３本から３０本までのいずれかの本数で有し得る。
【0126】
樹状コアは、制御された重合機序を可能にする任意の多官能性構成要素であってもよく、これはポリマー構造中の画定されたアーム長さ及びポリマー構造間で少なくとも実質的に均一なアーム長さをもたらす。一例では、樹状コアのアームは、互いに同一である。
【0127】
樹状コアの中心分子／化合物は、マクロサイクル（例えば、シクロデキストリン、ポルフィリンなど）、拡張π系（例えば、ペリレン、フラーレンなど）、金属－配位子錯体、ポリマーコアなどの、任意の多官能性分子であってもよい。樹状コアの中心分子／化合物のいくつかの具体的な例としては、フェニル基、安息香酸、ペントラエリトリトール（pentraerythritol）、ホスファゼン基などが挙げられる。
【0128】
樹状コアは、中心分子／化合物から延在するアームを含む。各アームは、式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）のモノマーが組み込まれることを可能にする基を含み得る。一例では、チオカルボニルチオ基が、各アームに含有され、したがって、可逆的付加－開裂連鎖移動剤（reversible addition-fragmentation chain transfer agent、ＲＡＦＴ剤）を含む。別の例では、樹状コアは、それぞれのアームに原子移動ラジカル重合（atom transfer radical polymerization、ＡＴＲＰ）開始剤を含む。更に別の例では、樹状コアは、それぞれのアームに、ニトロキシド（アミノオキシル）介在重合（nitroxide mediated polymerization、ＮＭＰ）開始剤を含む。
【0129】
ポリマーヒドロゲル１４の繰り返し単位のうちの１つ以上における官能基は、プライマー１６Ａ、１６Ｂを付けることができるということが理解されるべきである。これらの官能基（例えば、Ｒ２、ＮＨ２、Ｎ３など）は、直鎖又は分岐鎖ポリマーヒドロゲル２４の側鎖に、又はデンドリマーポリマーヒドロゲル１４のアームに位置してもよい。これらの官能基は、共重合に用いられるモノマー（複数可）の一部として導入されてもよい。プライマー１６Ａ、１６Ｂ固定点の数を制御するために、官能基を有するモノマーを増減させてもよい。これらの官能基は共重合後に導入してもよい。
【0130】
プラズモンナノ構造コア１２、１２’上のポリマーヒドロゲル１４の厚さは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲である。ポリマーヒドロゲル１４は、乾燥状態であってもよく又は膨潤状態であってもよく、液体を取り込むことができる。１０ｎｍの厚さは、完全に乾燥した状態のポリマーヒドロゲル１４を表し、２００ｎｍの厚さは、完全に膨潤した状態のポリマーヒドロゲル１４を表す。ポリマーヒドロゲル１４の厚さは、プライマー１６Ａ、１６Ｂの大部分がプラズモンナノ構造コア１２、１２’から所望の距離で確実にグラフト化するのに役立つ。
【0131】
ポリマーヒドロゲル１４（直鎖又は分枝鎖）の重量平均分子量は、約１０ｋＤａ～約２，０００ｋＤａの範囲である。他の例では、重量平均分子量は、約１００ｋＤａ～約４００ｋＤａの範囲である。分子量の増加は、コーティングの厚さを増加させることとなり、したがって、分子量はまた、プライマー１６Ａ、１６Ｂの大半が、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から所望の距離で確実にグラフト化するのに役立つ。
【0132】
ポリマーヒドロゲル１４のデンドリマーバージョンに関して、分岐数もまた、所望の厚さを達成するために使用され得る。分岐数を増加させることもまた、コーティングの厚さを増加させることとなり、したがって、分岐数もまた、大半のプライマー１６Ａ、１６Ｂがプラズモンナノ構造コア１２、１２’から所望の距離で確実にグラフト化するのに役立つ。一例では、分岐数は、３～３０の範囲である。
【0133】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’はまた、プライマー１６Ａ、１６Ｂをも含む。ポリマーヒドロゲル１４は、ナノ構造コア１２、１２’の表面に３Ｄ網目を提供し、したがって、いくつかのプライマー１６Ａ、１６Ｂは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から異なる距離（または種々の距離）で付けられる。
【0134】
プライマー１６Ａ、１６Ｂの例としては、Ｐ５及びＰ７プライマーが挙げられ、これらの例は、例えば、ＨＳＥＱ（商標）、ＨＩＳＥＱＸ（商標）、ＭＩＳＥＱ（商標）、ＭＩＳＥＱＤＸ（商標）、ＭＩＮＩＳＥＱ（商標）、ＮＥＸＴＳＥＱ（商標）、ＮＥＸＴＳＥＱＤＸ（商標）、ＮＯＶＡＳＥＱ（商標）、ＩＳＥＱ（商標）、ＧＥＮＯＭＥ ＡＮＡＬＹＺＥＲ（商標）及び他の器具プラットフォーム上での配列決定のためにＩｌｌｕｍｉｎａ Ｉｎｃ．により販売されている、市販のフローセルの表面上で使用される。Ｐ５及びＰ７プライマーは、シーディング及び／又は増幅目的のためのユニバーサル配列を有する。
【0135】
プライマー１６Ａ、１６Ｂの固定化は、プライマー１６Ａ、１６Ｂの５’末端における一点共有結合によるものであってもよい。この取り付け（または結合）は、部分的に、ポリマーヒドロゲル１４の官能基に依存する。使用可能な末端プライマーの例としては、アルキン末端プライマー、テトラジン末端プライマー、アジド末端プライマー、アミノ末端プライマー、エポキシ又はグリシジル末端プライマー、チオホスフェート末端プライマー、チオール末端プライマー、アルデヒド末端プライマー、ヒドラジン末端プライマー、ホスホロアミダイト末端プライマー、及びトリアゾリンジオン末端プライマーが挙げられる。いくつかの具体例では、スクシンイミジル（ＮＨＳ）エステル末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のアミンと反応させてもよいか、アルデヒド末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のヒドラジンと反応させてもよいか、又は、アルキン末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のアジドと反応させてもよいか、又は、アジド末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のアルキン若しくはＤＢＣＯ（dibenzocyclooctyne、ジベンゾシクロオクチン）と反応させてもよいか、又は、アミノ末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４の活性化カルボキシレート基若しくはＮＨＳエステルと反応させてもよいか、又は、チオール末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のアルキル化反応物質（例えば、ヨードアセトアミド若しくはマレイミド）と反応させてもよいか、又は、ホスホロアミダイト末端プライマーを、ポリマーヒドロゲル１４のチオエーテルと反応させてもよい。いくつかの例を提供してきたが、プライマー１６Ａ、１６Ｂに付く（または結合する）ことができ、ポリマーヒドロゲル１４の官能基に付く（または結合する）ことができる官能基を使用してもよいということを理解されたい。
【0136】
プライマー１６Ａ、１６Ｂの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から異なる距離で付けられる。これらの距離は、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲であり得る。別の例では、その距離は、約２ｎｍ～約１５ｎｍの範囲である。これらの距離はまた、ポリマーヒドロゲルが膨潤及び乾燥する場合に変化し得る。一部のプライマー１６Ａ、１６Ｂはまた、ポリマーヒドロゲル１４の厚さに部分的に依存して、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から離れて位置付けられてもよい。この例では、０ｎｍ～２０ｎｍの距離範囲内に付いたプライマー１６Ａ、１６Ｂの数／量は、ランダム分布であってもよい、又はガウス分布によって決定されてもよい、又は任意の他のタイプの分布によって決定されてもよい。
【0137】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’はまた、フローセル基材上の捕捉サイトに固定することもできる。したがって、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、捕捉サイトに付けることができるなんらかの機構を含む。機構は、化学的（例えば、機能剤）、静電気的、又は磁気的であり得る。
【0138】
いくつかの例では、機構は、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の構成要素であり、更なる官能化なしに固定されることを可能にする。例えば、プラズモンナノ構造コア１２、１２’が、機構として磁性材料を含む場合、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、フローセル基材上の磁気的捕捉剤に固定され得る。別の例としては、ポリマーヒドロゲル１４が機構として可逆的荷電性官能基を含む場合、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、フローセル基材上の静電捕捉剤に固定され得る。
【0139】
他の例では、機構は、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’に添加され、それがフローセル基材上に固定されることを可能にする機能剤である。一例として、フローセル基材上の捕捉オリゴヌクレオチドに相補的である標的核酸が、ポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。他の例として、共有結合のための官能基又は結合対のメンバーが、重合において使用されるモノマーのうちの１つに導入され得る、又は重合後にポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る、又は重合後にポリマーヒドロゲル１４に化学的に導入され得る。ポリマーヒドロゲル１４をプラズモンナノ構造コア１２、１２’に付けるための本明細書に記載される機構のいずれも、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’をフローセル基材上の捕捉サイトに付けるために使用されてもよく、特定の捕捉サイトに依存することになる。
【0140】
官能化プラズモンナノ構造を作製するための方法
いくつかの例では、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、ポリマーヒドロゲル１４を生成し、ポリマーヒドロゲル１４をプラズモンナノ構造（複数可）１８上にコーティングし、プライマー１６Ａ、１６Ｂをポリマーヒドロゲル１４にグラフト化することによって調製されてもよい。
いくつかの例では、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、ポリマーヒドロゲル１４を生成し、ポリマーヒドロゲル１４をプラズモンナノ構造（複数可）１８上にコーティングし、プライマー１６Ａ、１６Ｂをポリマーヒドロゲル１４にグラフト化することによって調製されてもよい。
【0141】
本明細書に記載されるように、ポリマーヒドロゲル１４は、各アームに繰り返しアクリルアミド単位（式（Ｉ））を含むコポリマー、又は繰り返しアクリルアミド単位（式（Ｉ））を含むデンドリマーである。
【0142】
式（Ｉ）及び（ＩＩ）、又は式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）の繰り返し単位を含む直鎖コポリマーを生成するために、好適なモノマーが共重合される。使用されるモノマーは、得られるコポリマーの所望の構造に依存することになる。
【0143】
式（Ｉ）の繰り返し単位を生成するためのモノマーの例は、式（ＩＶ）：
【0144】
【化12】
【0145】
式（ＩＩ）の繰り返し単位を生成するためのモノマーの例は、式（Ｖ）：
【0146】
【化13】
【0147】
式（ＩＩＩ）の繰り返し単位を生成するためのモノマーの例は、式（ＶＩ）：
【0148】
【化14】
【0149】
式（ＩＶ）及び（Ｖ）、又は式（Ｖ）及び（ＶＩ）のモノマーの任意の例を、開始剤と一緒に混合して、反応混合物を形成し得る。任意の好適な開始剤、例えば、過硫酸カリウム又は４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）などの水溶性ラジカル開始剤、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニルオキシ（ＴＥＭＰＯ）、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルニトロキシド、２，２，５－トリメチル－４－フェニル－３－アザヘキサン－３－ニトロキシド、β－ホスホニル化ニトロキシドなどのニトロキシド媒介開始剤を使用してもよい。
【0150】
反応混合物はまた、モノマー、開始剤、水、溶媒、又は水と溶媒との組合せを含み得る。例示的な溶媒は、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（N-methyl-2-pyrollidone、ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（dimethyl formamide、ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（dimethyl sulfoxide、ＤＭＳＯ）、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、メタノール（ＭｅＯＨ）、エタノール（ＥｔＯＨ）、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol、ＩＰＡ）、ジオキサン、アセトン、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide、ＤＭＡｃ）などを含む。混合物はまた、ｐＨの望ましくない変化を少なくとも実質的に防止するために、緩衝剤を含んでもよい。反応混合物のｐＨは、酸性（７未満）であってもよい。好適な緩衝剤の例としては、ＴＲＩＳ（トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン又はＴＲＩＺＭＡ（登録商標））、ビス－トリスメタン緩衝剤、ＡＤＡ緩衝剤（双性イオン性緩衝剤）、ＭＥＳ（２－エタンスルホン酸）、ＭＯＰＳ（３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸）、又は別の酸性緩衝剤が挙げられる。
【0151】
式（ＩＶ）及び（Ｖ）又は式（Ｖ）及び（ＶＩ）のモノマーは、それぞれの繰り返し単位の望ましい数が、得られるコポリマーに導入されるように、互いに対して好適な重量比で存在し得る。開始剤は、反応混合物中の全てのモノマーが共重合することを可能にする量で存在し得る。一例では、開始剤は、反応混合物の約０．００５重量％～約５重量％を構成し得る。
【0152】
共重合は、好適な条件下で行われる。例として、温度は、およそ室温（例えば、１８℃～２５℃）～約１５０℃の範囲であり得るが、これは、溶媒、モノマー、及び開始剤の選択に依存することとなる。例えば、水のみが使用される場合、温度は、９０℃以下であり得る。溶媒、又は水と溶媒との組合せを使用する場合、より高い温度を使用し得る。いくつかの他の例示的な温度範囲は、約１８℃～約１３０℃、約５０℃～約７５℃などを含む。重合反応の時間は、約５分～約２４時間、例えば、１時間～１０時間の範囲であり得る。
【0153】
温度は、成長するコポリマー鎖が、モノマー単位を連続的に添加することができるように設定され得る。一例では、重合は、起こっている反応のための好適なクエンチャーを使用してクエンチされ得る。
【0154】
いくつかの例示的な方法において、テトラメチルエチレンジアミンを、反応混合物に添加してもよい。ＴｅＭＥＤは、共重合の開始前に、又は共重合が行われる際に添加され得る。この反応の結果として、式（Ｉ）のＲ２基又は式（ＩＩＩ）のＮ３基のうちの少なくともいくつかが、ＴｅＭＥＤで置換され、これがコポリマー鎖中に分岐部位を提供する。その結果、コポリマー鎖のうちの少なくともいくつかは、互いに分岐する。
【0155】
モノマー（式（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ））のうちの１つ以上は、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（または結合）のための官能基（複数可）、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化のための官能基（複数可）、及び／又はフローセルの捕捉サイトへの取り付け（または結合）のための官能基（複数可）を含み得る。
【0156】
あるいは、コポリマー（ポリマーヒドロゲル１４）の繰り返し単位の官能基（複数可）は、共重合後に変換され得る。
【0157】
一例では、変換は、所望の部分をポリマーヒドロゲル１４にグラフト化することを含み得る。例えば、ビオチン及び／又はＮｉＮＴＡリガンドがグラフト化されて、ポリマーヒドロゲル１４のプラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（もしくは付着）及び／又は官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のフローセルの捕捉サイトへの取り付け（もしくは付着）を可能にしてもよい。
【0158】
別の例では、変換は、ポリマーヒドロゲル１４を所望の部分で化学的に修飾するための、コポリマー（ポリマーヒドロゲル１４）との更なる反応を含んでもよい。例えば、モノマー（ＩＶ）及び得られる繰り返し単位が、Ｒ２’としてハロゲン（例えば、臭素）を含む場合、コポリマーをＮａＮ３に曝露し、加熱して、ハロゲンをアジドで置換することができる。アジドは、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化、コア１２、１２’の取り付け（または結合）、及び／又は捕捉サイトの固定に使用することができる。プラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（または結合）、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化、及び／又は捕捉サイトへの取り付け（または結合）のためのカルボン酸、アミン、スルフィド、又は任意の他の官能基を導入するために、他の化学修飾を行ってもよい。
【0159】
ポリマーヒドロゲル１４が、コア１２、１２’を構成するプラズモンナノ構造（複数可）１８上にコーティングされる場合（コア１２、１２’から成長するのとは対照的に）、ポリマーヒドロゲル１４の分子量及び分岐数は、所望の厚さを達成するために使用され得るということが理解されるべきである。分子量及び／又は分岐数を増加させると、コーティングの厚さが増加する。
【0160】
ポリマーヒドロゲル１４が生成されると、そのポリマーヒドロゲル１４は、任意の好適な堆積技術を使用して、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’上にコーティングされ得る。好適な堆積技法の例としては、ディップコーティング、ダンクコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、液滴分配、超音波スプレーコーティングなどが挙げられる。一例では、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’は、ポリマーヒドロゲル１４中に懸濁され、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’へのポリマーヒドロゲル１４の取り付け（または付着）を開始する条件（例えば、熱）に曝露され得る。
【0161】
ポリマーヒドロゲル１４がプラズモンナノ構造コア１２、１２’上にコーティングされると、プライマー１６Ａ、１６Ｂがポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。グラフト化は、ポリマーヒドロゲル１４をその上に有するプラズモンナノ構造コア１２、１２’を、プライマー（複数可）１６Ａ、１６Ｂ、水、緩衝剤、及び触媒を含み得るプライマー溶液又は混合液中に浸漬することを含む、ダンクコーティングを含んでもよい。他のグラフト化技法は、スプレーコーティング、液滴分配、又はプライマー１６Ａ、１６Ｂをポリマーヒドロゲル１４に付ける別の好適な方法を含み得る。それらのグラフト化法のいずれかを用いて、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、ポリマーヒドロゲル１４の反応性基と反応する。
【0162】
他の例では、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’上に堆積される前に、ポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。プラズモンナノ粒子コア１２、１２’は、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲル１４中に懸濁され、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲル１４のプラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（もしくは付着）を開始する条件（例えば、熱）に曝露されてもよい。これらの例では、追加のグラフト化は実行されない。
【0163】
式（Ｉ）及び（ＩＩ）、又は式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）の繰り返し単位をそのアームに含む、ポリマーヒドロゲル１４のデンドリマーの例を生成するため、可逆的付加－開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合、原子移動ラジカル重合（atom transfer radical polymerization、ＡＴＲＰ）、ＲＡＦＴ又はＡＴＲＰと組み合わせたニトロキシド介在ラジカル重合（ＮＭＰ）、追加の架橋工程を有するＮＭＰ、コバルト介在重合、基移動重合（group transfer polymerization、ＧＴＰ）、開環重合（ring opening polymerization、ＲＯＰ）、又は直接的若しくは間接的のいずれかでマルチアーム構造及びそれぞれのアームへのアクリルアミドモノマーの組み込み（統計的、ランダム、交互、又はブロック単位で）をもたらす任意の他の重合プロセスが用いられ得る。
【0164】
一例では、モノマー（ＩＶ）及び（Ｖ）の混合物、又はモノマー（Ｖ）及び（ＶＩ）の混合物は、樹状コアの存在下で重合され、樹状コアは、そこから延びる各アームに適切な連鎖移動剤又は開始剤を含む。モノマー（ＩＶ）及び（Ｖ）の混合物、又はモノマー（Ｖ）及び（ＶＩ）の混合物は、水及び／又は本明細書に記載の溶媒の任意の例（例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、メタノール（ＭｅＯＨ）、エタノール（ＥｔＯＨ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジオキサン、アセトン、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）など）を含み得る。混合物はまた、本明細書に記載の緩衝剤のいずれかを含み得る。
【0165】
重合反応は、約５０℃～約８０℃の範囲の温度で、約１時間～約４８時間の範囲の時間にわたって行うことができる。アゾビスイソブチロニトリル又は２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩（１つの市販の例は、ＦｕｊｉＦｉｌｍからのＶＡ－０４４である）などのアゾ開始剤を含む開始剤もまた、混合物中に含まれてもよい。
【0166】
デンドリマーに組み込まれるモノマー（式（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ））のうちの１つ以上は、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’への結合のための官能基（複数可）、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化のための官能基（複数可）、及び／又はフローセルの捕捉サイトへの取り付け（または結合）のための官能基（複数可）を含み得る。
【0167】
あるいは、デンドリマー（ポリマーヒドロゲル１４）の繰り返し単位の官能基は、重合又は共重合後に変換され得る。
【0168】
一例では、変換は、所望の部分を樹状ポリマーヒドロゲル１４にグラフト化することを含み得る。例えば、ビオチン及び／又はＮｉＮＴＡリガンドがグラフト化されて、ポリマーヒドロゲル１４のプラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（もしくは付着）及び／又は官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のフローセルの捕捉サイトへの取り付け（もしくは付着）を可能にしてもよい。
【0169】
別の例では、変換は、ポリマーヒドロゲル１４を所望の部分で化学的に修飾するための、デンドリマー（ポリマーヒドロゲル１４）との更なる反応を含んでもよい。例えば、モノマー（ＩＶ）及び得られる繰り返し単位が、Ｒ２’としてハロゲン（例えば、臭素）を含む場合、コポリマーをＮａＮ３に曝露し、加熱して、ハロゲンをアジドで置換することができる。アジドは、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化、コア１２、１２’の取り付け（または結合）、及び／又は捕捉サイトの固定に使用することができる。プラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（または結合）、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化、及び／又は捕捉サイトへの取り付け（または結合）のためのカルボン酸、アミン、スルフィド、又は任意の他の官能基を導入するために、他の化学修飾を行ってもよい。
【0170】
樹状ポリマーヒドロゲル１４が生成されると、その樹状ポリマーヒドロゲル１４は、任意の好適な堆積技法を使用して、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’上にコーティングされ得る。好適な堆積技術の例としては、ディップコーティング、ダンクコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、液滴分配、超音波スプレーコーティングなどが挙げられる。一例では、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’は、樹状ポリマーヒドロゲル１４中に懸濁され、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’へのポリマーヒドロゲル１４の取り付け（もしくは付着）を開始する条件（例えば、熱）に曝露され得る。
【0171】
樹状ポリマーヒドロゲル１４がプラズモンナノ構造コア１２、１２’に付くと（または付着すると）、プライマー１６Ａ、１６Ｂがポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。グラフト化は、本明細書に記載されるように実行され得る。グラフト化法のいずれかを用いて、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、樹状ポリマーヒドロゲル１４のアームの各々における反応性基と反応し得る。
【0172】
他の例では、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、プラズモンナノ構造コア１２、１２’上に堆積される前に、樹状ポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。プラズモンナノ粒子コア１２、１２’は、事前グラフト化された樹状ポリマーヒドロゲル１４中に懸濁され、事前グラフト化された樹状ポリマーヒドロゲル１４のプラズモンナノ粒子コア１２、１２’への取り付け（もしくは付着）を開始する条件（例えば、熱）に曝露されてもよい。これらの例では、追加のグラフト化は実行されない。
【0173】
本方法の更に他の例では、ポリマーヒドロゲル１４の重合は、プラズモンナノ構造コア１２、１２’から起こる。これは、直接プラズモンナノ構造コア１２、１２’上での、可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合によって達成することができる。この方法は、コア１２、１２’から延びるポリマーヒドロゲル１４のブラシを生成する。
【0174】
これらの例では、コア１２、１２’を構成することになるプラズモンナノ構造（複数可）１８は、最初にアミンで官能化されてもよい。アミンは、重合を開始することができる連鎖移動剤（ＣＴＡ）を取り付ける（または結合させる）ために使用される。
【0175】
次いで、ＣＴＡ官能化コア１２、１２’をモノマー（ＩＶ）及び（Ｖ）、又はモノマー（Ｖ）及び（ＶＩ）と混合してもよい。モノマー（ＩＶ）及び（Ｖ）の混合物、又はモノマー（Ｖ）及び（ＶＩ）の混合物は、水及び／又は本明細書に記載の溶媒を含むことができる。混合物はまた、緩衝剤の任意の例を含み得る。
【0176】
重合反応は、およそ室温（約２０℃）～約１００℃の範囲の温度で、約１時間～約４８時間の範囲の時間にわたって起こり得る。別の例では、重合反応は、約５０℃～約８０℃の範囲の温度で起こり得る。
【0177】
コア１２、１２’から延在するポリマーヒドロゲル１４ブラシに組み込まれるモノマー（式（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ））のうちの１つ以上は、プライマー１６Ａ、１６Ｂがグラフト化するための官能基（複数可）、及び／又はフローセルの捕捉サイトに取り付ける（または結合させる）ための官能基（複数可）を含み得る。
【0178】
あるいは、ポリマーヒドロゲル１４ブラシの繰り返し単位の官能基（複数可）は、重合又は共重合後に変換され得る。一例では、変換は、所望の部分をポリマーヒドロゲル１４にグラフト化することを含み得る。例えば、ビオチン及び／又はＮｉＮＴＡリガンドがグラフト化されて、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のフローセルの捕捉サイトへの取り付け（もしくは付着）を可能にしてもよい。別の例では、変換は、ポリマーヒドロゲル１４ブラシを所望の部分で化学的に修飾するための、ポリマーヒドロゲル１４ブラシとの更なる反応を含んでもよい。例えば、モノマー（ＩＶ）及び得られる繰り返し単位が、Ｒ２’としてハロゲン（例えば、臭素）を含む場合、コポリマーをＮａＮ３に曝露し、加熱して、ハロゲンをアジドで置換することができる。アジドは、プライマー１６Ａ、１６Ｂのグラフト化、コア１２、１２’の取り付け（または結合）、及び／又は捕捉サイトの固定に使用することができる。他の化学的修飾を行って、カルボン酸、アミン、スルフィド、又は捕捉サイトに取り付ける（または結合する）ための任意の他の官能基を導入してもよい。
【0179】
コア１２、１２’から直接、モノマー（ＶＩ）及び（Ｖ）、又はモノマー（Ｖ）及び（ＶＩ）を重合することは、ポリマーヒドロゲル１４の厚さを制御するために特に望ましい場合があり得るのは、所望の厚さが達成されると重合を停止することができるからである。
【0180】
ポリマーヒドロゲル１４がコア１２、１２’から成長すると、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、本明細書に記載されるように、ポリマーヒドロゲル１４にグラフト化され得る。それらのグラフト化法のいずれかを用いて、プライマー１６Ａ、１６Ｂは、ポリマーヒドロゲル１４ブラシ内の反応性基と反応し得る。
【0181】
官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’は、液体キャリア中に懸濁され得る。プラズモンナノ粒子コア１２、１２’を可溶化しない任意の液体キャリアを使用することができる。液体キャリアの例としては、緩衝剤（例えば、Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝剤又は０．５×クエン酸ナトリウム生理食塩水（ＳＳＣ）緩衝剤）、酢酸、アセトン、アセトニトリル、ベンゼン、ブタノール、ジエチレングリコール、ジエチルエーテル、ジメチルホルムアミド、エタノール、グリセリン、メタン、ピリジン、トリエチルアミンなどが挙げられる。ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、（ＣＴＡＢ）などの界面活性剤／分散剤もまた挙げられ得る。この懸濁液は、オフフローセル鋳型鎖調製及び増幅のために使用され得、その後、配列決定のためにフローセルに組み込まれ得る。この懸濁液はまた、フローセルに導入され、オンフローセル鋳型鎖調製及び増幅のために使用され得る。
【0182】
官能化プラズモンナノ構造を含むフローセル
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、捕捉サイト２２（図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ）を含む、任意のフローセル２０（図２Ａ）と共に使用され得る。フローセル２０の一例が、上から見た形で、図２Ａに示されており、異なる捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを含むフローセルアーキテクチャの異なる例が、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄに示されている。
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、捕捉サイト２２（図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ）を含む、任意のフローセル２０（図２Ａ）と共に使用され得る。フローセル２０の一例が、上から見た形で、図２Ａに示されており、異なる捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを含むフローセルアーキテクチャの異なる例が、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄに示されている。
【0183】
フローセル２０の一例の上面図が、図２Ａに示されている。図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄを参照して後ほど論じられるように、フローセル２０のいくつかの例は、２つの対向する基材２４Ａ、２４Ｂ、又は基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆを含み、その各々は捕捉サイト２２を有するように構成されている。これらの例では、フローチャネル２６は、２つの対向する基材２４Ａと２４Ｂとの間、又は基材２４Ｃと２４Ｄとの間、又は基材２４Ｅと２４Ｆとの間に画定される。他の例では、フローセル２０は、捕捉サイト２２を有するように構成された１つの基材２４Ａ、２４Ｃ、又は２４Ｅと、基材２４Ａ、２４Ｃ、又は２４Ｅに取り付けられた蓋と、を含む。これらの例では、フローチャネル２６は、基材２４Ａ、２４Ｃ、又は２４Ｅと、蓋との間に画定される。
【0184】
【0185】
図２Ｂに示される例では、基材２４Ａ、２４Ｂは、単層構造である。基材２４Ａ、２４Ｂのための好適な単層ベース構造の例としては、エポキシシロキサン、ガラス、修飾又は官能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポリスチレン、スチレンと他の材料のコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＣｈｅｍｏｕｒｓのＴＥＦＬＯＮ（登録商標）など）、環状オレフィン／シクロオレフィンポリマー（cyclic olefins/cyclo-olefin polymer、ＣＯＰ）（ＺｅｏｎのＺＥＯＮＯＲ（登録商標）など）、ポリイミドなどを含む）、ナイロン（ポリアミド）、セラミック／酸化セラミック、シリカ、溶融シリカ、又はシリカベースの材料、ケイ酸アルミニウム、ケイ素及び修飾ケイ素（例えば、ホウ素ドープｐ＋ケイ素）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は他の酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、炭素、金属、無機ガラスなどが挙げられる。
【0186】
図２Ｃ及び図２Ｄに示す例では、基材２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆは、多層構造である。基材２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆの多層構造は、ベース支持体２８と、ベース支持体２８上のパターン化材料３０又は３０’と、を含む。
【0187】
ベース支持体２８は、基材２４Ａ、２４Ｂの単層構造について本明細書に記載された例のいずれであってもよい。
【0188】
【0189】
一例では、パターン化材料３０、３０’は、例えば、蒸着、エアロゾル印刷、又はインクジェット印刷を介して、所望のパターンでベース支持体２８に選択的に適用される、無機酸化物であり得る。好適な無機酸化物の例としては、酸化タンタル（例えば、Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（例えば、ＨｆＯ２）などが挙げられる。
【0190】
別の例では、パターン化材料３０、３０’は、ベース支持体２８に適用され、次いでパターン化される樹脂マトリックス材料であり得る。好適な堆積技術としては、化学蒸着、ディップコーティング、ダンクコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、液滴分配、超音波スプレーコーティング、ドクターブレードコーティング、エアロゾル印刷、スクリーン印刷、マイクロコンタクト印刷などが挙げられる。好適なパターニング技術としては、フォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ（nanoimprint lithography、ＮＩＬ）、スタンピング技術、エンボス技術、成形技術、マイクロエッチング技術、印刷技術などが挙げられる。好適な樹脂のいくつかの例としては、多面体オリゴマーシルセスキオキサン系樹脂、非多面体オリゴマーシルセスキオキサンエポキシ樹脂、ポリ（エチレングリコール）樹脂、ポリエーテル樹脂（例えば、開環エポキシ）、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリレート樹脂、アモルファスフルオロポリマー樹脂（例えば、ＢｅｌｌｅｘからのＣＹＴＯＰ（登録商標））、及びそれらの組合せが挙げられる。
【0191】
本明細書で使用されるとき、「多面体オリゴマーシルセスキオキサン」（Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓから商標名ＰＯＳＳ（登録商標）として市販）という用語は、シリカ（ＳｉＯ２）とシリコーン（Ｒ２ＳｉＯ）とのハイブリッド中間体（例えば、ＲＳｉＯ１．５）である化学組成物を指す。多面体オリゴマーシルセスキオキサンの例は、Ｋｅｈａｇｉａｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８６（２００９），ｐｐ．７７６－７７８に記載されているものであり得、これは、参照によりその全体が組み込まれる。一例では、組成物は、化学式［ＲＳｉＯ３／２］ｎを有する有機ケイ素化合物であり、Ｒ基は、同じであっても異なってもよい。多面体オリゴマーシルセスキオキサンの例示的なＲ基としては、エポキシ、アジド（azide）／アジド（azido）、チオール、ポリ（エチレングリコール）、ノルボルネン、テトラジン、アクリレート、及び／若しくはメタクリレート、又は、更に、例えば、アルキル、アリール、アルコキシ、及び／若しくはハロアルキル基を含む。本明細書に開示される樹脂組成物は、モノマー単位として１つ以上の異なるケージ構造又はコア構造を含み得る。平均ケージ含有量は、合成時に調整され得、かつ／又は精製方法によって制御され得、モノマー単位のケージサイズの分布は、本明細書に開示される実施例で使用され得る。
【0192】
一例では、基材２４Ａ、２４Ｂ、又は基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆ（単層であるか、多層であるかに関わらず）は、円形かつ約２ｍｍ～約３００ｍｍの範囲にわたる直径を有してもよいか、又は最大約１０フィート（約３メートル）の最大寸法を有する長方形のシート若しくはパネルであり得る。一例では、基材２４Ａ、２４Ｂ、又は基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆは、約２００ｍｍ～約３００ｍｍの範囲にわたる直径を有するウェーハである。その後、ウェーハを角切りして個々のフローセル基材を形成することができる。別の例では、基材２４Ａ、２４Ｂ、又は基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆは、約０．１ｍｍ～約１０ｍｍの範囲の幅を有するダイである。例示的な寸法を示しているが、任意の好適な寸法を有する基材２４Ａ、２４Ｂ、又は基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆを使用してもよいということを理解すべきである。別の例として、３００ｍｍの丸いウェーハよりも大きな表面積を有する長方形の支持体であるパネルが使用され得る。その後、パネルを角切りして個々のフローセルを形成することができる。
【0193】
フローセル２０はまた、フローチャネル２６をも含む。いくつかのフローチャネル２６が図２Ａに示されるが、任意の数のチャネル２６（例えば、単一のチャネル２６、４つのチャネル２６など）がフローセル２０に含まれ得ることを理解すべきである。各フローチャネル２６は、任意の特定のフローチャネル２６に導入された流体が任意の隣接するフローチャネル２６に流れ込まないように、フローセル２０内でフローチャネル２６ごとに分離されていてよい。
【0194】
フローチャネル２６の一部は、基材２４Ａ、２４Ｂ、基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆの材料に部分的に依存して変化する任意の好適な技術を使用して、基材２４Ａ、２４Ｂ、基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆに画定されてもよい。一例では、フローチャネル２６の一部は、基材２４Ａ、２４Ｂなどのガラス基材にエッチングされる。別の例では、フローチャネル２６の一部は、フォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィなどを使用して多層構造の樹脂マトリックス材料にパターニングされてもよい。別個の材料（例えば、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄの材料３６）が基材２４Ａ、２４Ｂ、基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆに適用されて、その別個の材料３６が、フローチャネル２６の壁の少なくとも一部を画定してもよい。
【0195】
一例では、フローチャネル２６は、丸みを帯びた端部を有する実質的に長方形の構成を有する。フローチャネル２６の長さ及び幅は、それぞれ、基材２４Ａ、２４Ｂ、基材２４Ｃ、２４Ｄ、又は基材２４Ｅ、２４Ｆの長さ及び幅よりも小さくてもよく、その結果、フローチャネル２６を取り囲む基材表面の一部分は、別の基材２４Ａ、２４Ｂ、基材２４Ｃ、２４Ｄ、若しくは基材２４Ｅ、２４Ｆ、又は蓋への取り付け（もしくは付着）に利用可能である。いくつかの場合では、各フローチャネル２６の幅は、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２．５ｍｍ、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約７ｍｍ、少なくとも約１０ｍｍ、又はそれ超であり得る。いくつかの例では、各フローチャネル２６の長さは、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約２５ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、少なくとも約１００ｍｍ、又はそれ超であり得る。各フローチャネル２６の幅及び／又は長さは、上で指定した値よりも大きくてもよいか、それよりも小さくてもよいか、又はそれらの間であってもよい。別の例では、フローチャネル２６は、正方形（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ）である。
【0196】
各フローチャネル２６の深さは、例えば、マイクロコンタクト、エアロゾル、又はインクジェット印刷を使用して、フローチャネルの壁を画定する別個の材料３６を堆積させる場合、少数の単層の厚さ程度に薄くてよい。他の例では、各フローチャネル２６の深さは、約１μｍ、約１０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、又はそれ超であり得る。一例では、深さは、約１０μｍ～約１００μｍの範囲であり得る。別の例では、深さは、約５μｍ以下である。各フローチャネル２６の深さはまた、上で指定された値よりも大きいか、小さいか、又はそれらの間であり得るということを理解すべきである。フローチャネル２６の深さはまた、例えば、ポスト部３２又は凹部３４が用いられる場合、フローセル２０の長さ及び幅に沿って変化してもよい。
【0197】
図２Ｂに示される例では、基材２４Ａ、２４Ｂは、実質的に平坦な表面３８を有し、複数の捕捉サイト２２Ａは、実質的に平坦な表面３８にわたるあるパターンで位置付けられている。
【0198】
実質的に平坦な表面３８は、単層基材２４Ａ、２４Ｂ内に画定されるレーン部４０の底面であり得る。レーン部４０はまた、多層基材２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆのパターン化層３０、３０’内に画定され得る。レーン部４０は、例えば、リソグラフィ又は別の好適な技術によって、基材内にエッチングされるか、又は画定されてもよい。
【0199】
複数の捕捉サイト２２Ａは、実質的に平坦な表面３８に及ぶ（または実質的に平坦な表面３８全体にわたるある）パターンで位置付けられている。
【0200】
規則的、反復的、及び非規則的なパターンを含む、捕捉サイト２２Ａの多くの異なるパターンが想定され得る。一例では、捕捉サイト２２Ａは、密に充填して密度を向上させるために六角形の格子状に配置される。他のレイアウトは、例えば、直線的な（長方形の）レイアウト、三角形のレイアウトなどを含み得る。いくつかの例では、レイアウト又はパターンは、捕捉サイト２２Ａが行及び列に並ぶ、ｘ－ｙフォーマットであり得る。いくつかの他の例では、レイアウト又はパターンは、実質的に平坦な基材３８の領域によって分離された捕捉サイト２２Ａの反復配列であり得る。更に他の例では、レイアウト又はパターンは、捕捉サイト２２Ａのランダムな配置であり得る。パターンは、ストライプ、渦巻き、線、三角形、長方形、円、円弧、格子柄、対角線、矢印、及び／又は正方形を含んでもよい。
【0201】
捕捉サイト２２Ａのレイアウト又はパターンは、画定された領域における捕捉サイト２２Ａの密度（例えば、捕捉サイト２２Ａの数）に関して特徴付けられてもよい。例えば、捕捉サイト２２Ａは、１ｍｍ２当たりおよそ２００万個の密度で存在し得る。例えば、１ｍｍ２当たり約１００個、１ｍｍ２当たり約１，０００個、１ｍｍ２当たり約１０万個、１ｍｍ２当たり約１００万個、１ｍｍ２当たり約２００万個、１ｍｍ２当たり約５００万個、１ｍｍ２当たり約１０００万個、１ｍｍ２当たり約５０００万個、又はそれ超若しくはそれ未満の密度を含む、異なる密度に調整され得る。捕捉サイト２２Ａの密度は、上記の範囲から選択された低い方の値のうちの１つと高い方の値のうちの１つとの間であり得るということが更に理解されるべきである。例として、高密度アレイは、約１００ｎｍ未満で分離された捕捉サイト２２Ａを有するものとして特徴付けることができ、中密度アレイは、約４００ｎｍ～約１μｍで分離された捕捉サイト２２Ａを有するものとして特徴付けることができ、低密度アレイは、約１μｍ超で分離された捕捉サイト２２Ａを有するものとして特徴付けることができる。複数の密度の例が提供されているが、任意の好適な密度を使用できるということを理解すべきである。いくつかの場合では、捕捉サイト２２Ａどうしの間の間隔が、本明細書に列挙された例よりも更に大きいことが望ましい場合があり得る。
【0202】
捕捉サイト２２Ａのレイアウト又はパターンは、更に又は代替的に、平均ピッチ、又は１つの捕捉サイト２２Ａの中心から隣接する捕捉サイト２２Ａの中心までの間隔（中心間間隔）若しくは１つの捕捉サイト２２Ａの左端部から隣接する捕捉サイト２２Ａの右端部までの間隔（端部間間隔）に関して、特徴付けられ得る。パターンは、平均ピッチ周辺の変動係数が小さくなるように規則的である場合もあれば、パターンが不規則である場合もあり、その場合、変動係数は比較的大きくなる可能性がある。いずれの場合も、平均ピッチは、例えば、おおよそ約５０ｎｍ、約０．１μｍ、約０．５μｍ、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、又は約１００μｍであってもよい。捕捉サイト２２Ａの特定のパターンの平均ピッチは、上記の範囲から選択される、低い方の値のうちの１つと高い方の値のうちの１つとの間であり得る。一例では、捕捉サイト２２Ａは、約１．５μｍのピッチ（中心間間隔）を有する。平均ピッチ値の例が提供されるが、他の平均ピッチ値も使用され得るということを理解すべきである。
【0203】
捕捉サイト２２Ａは、捕捉サイト２２Ａによって捕捉されることになる官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’に少なくとも部分的に依存して変化し得る、任意の好適な形状、幾何形状、及び寸法を有し得る。
【0204】
捕捉サイト２２Ａは、化学的捕捉サイト、静電捕捉サイト、又は磁気的捕捉サイトであり得る。
【0205】
化学的捕捉サイトは、実質的に平坦な表面３８の所定の場所に堆積され得るか、又は別様にて付けられ得る、本明細書に記載される化学的捕捉剤の任意の例を含む。一例では、捕捉サイト２２Ａを形成するために、化学的捕捉剤が、実質的に平坦な表面３８上の所望の位置に、例えば、マイクロコンタクト印刷、エアロゾル印刷などを使用して堆積されてもよい。別の例では、マスク（例えば、フォトレジスト）を使用して、化学的捕捉剤が堆積される空間／場所を画定してもよい。次に、化学的捕捉剤が堆積され得るが、その後、（例えば、リフトオフ、溶解、又は別の好適な技術を介して）マスクが除去され得る。この例では、化学的捕捉剤は、化学的捕捉剤の単層又は薄層を形成する。更に別の例では、捕捉核酸がグラフト化されたポリマーを実質的に平坦な表面３８に選択的に適用して、化学的捕捉サイトを形成することができる。
【0206】
静電捕捉サイトは、実質的に平坦な表面３８の所定の場所に堆積させ得る、本明細書に記載の静電捕捉剤の任意の例を含む。例えば、電極材料が、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ａを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。静電捕捉サイトが使用される場合、基材２４Ａ、２４Ｂは、個々の捕捉サイト２２Ａを位置指定するための追加の回路を含んでもよい。
【0207】
磁気的捕捉サイトは、実質的に平坦な表面３８の所定の場所に堆積させ得る、本明細書に記載の磁気的捕捉剤の任意の例を含む。例えば、磁性材料は、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ａを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。
【0208】
図２Ｂの例では、実質的に平坦な表面３８のうち、捕捉サイト２２Ａを含まない領域は、捕捉サイト２２Ａ間の介在領域として機能する。
【0209】
図２Ｃに示す例では、基材２４Ｃ、２４Ｄは、介在領域４２によって分離されたポスト部３２を含み、捕捉サイト２２Ｂは、ポスト部３２のそれぞれの上方に位置付けられている。
【0210】
各ポスト部３２は、隣接する表面から外側（上方）に延びる三次元構造である。したがって、ポスト部３２は、ポスト部３２を囲む介在領域４２に対して凸状の領域である。ポスト部３２は、基材２４Ｃ、２４Ｄの中又は上に形成され得る。図２Ｃにおいて、ポスト部３２は、基材２４Ｃ、２４Ｄ中に形成されている。ポスト部３２が「基材２４Ｃ、２４Ｄ中に」形成されるとき、それは、結果として生じるポスト部３２が、隣接する周囲の介在領域４２の上に延在するように、層３０が、（例えば、エッチング、フォトリソグラフィ、インプリンティングなどを介して）パターニングされることを意味する。あるいは、ポスト部３２が「基材２４Ｃ、２４Ｄ上に」形成される場合、追加の材料が、下にある基材の上に延在するように基材（例えば、単層基材２４Ａ、２４Ｂ）上に堆積され得ることを意味する。
【0211】
ポスト部３２のレイアウト又はパターンは、捕捉サイト２２Ａについて本明細書に記載される例の任意のものであってもよい。ポスト部３２のレイアウト又はパターンは、画定された領域におけるポスト部３２の密度（例えば、ポスト部３２の数）に関して特徴付けられてもよい。捕捉サイト２２Ａについて記載された密度のいずれも、ポスト部３２に対して用いることができる。ポスト部３２のレイアウト又はパターンはまた、平均ピッチ、又は１つのポスト部３２の中心から隣接するポスト部３２の中心までの間隔（中心間間隔）若しくは１つのポスト部３２の左端部から隣接するポスト部３２の右端部までの間隔（端部間間隔）に関して、特徴付けられてもよい。捕捉サイト２２Ａに対して記載された平均ピッチのいずれも、ポスト部３２に対して用いることができる。
【0212】
任意の好適な三次元形状をポスト部３２に使用することができるが、少なくとも実質的に平坦な上面を有する幾何形状が、その上に捕捉サイト２２Ｂを形成することができるので、望ましい場合があり得る。ポスト部の幾何形状の例としては、球体、円筒、立方体、多角柱（例えば、直方柱、六方柱など）などが挙げられる。
【0213】
各ポスト部３２のサイズはまた、その上部表面積、高さ、及び／又は直径によっても特徴付けられ得る。
【0214】
各ポスト部３２の上部表面積は、ポスト部３２によって支持される捕捉サイト２２Ｂに固定される、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のサイズに基づいて選択することができる。例えば、各ポスト部３２の上部表面積は、少なくとも約１×１０－４μｍ２、少なくとも約１×１０－３μｍ２、少なくとも約０．１μｍ２、少なくとも約１μｍ２、少なくとも約１０μｍ２、少なくとも約１００μｍ２、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、各ポスト部３２の上部表面積は、最大で約１×１０４μｍ２、最大で約１００μｍ２、最大で約１０μｍ２、最大で約１μｍ２、最大で約０．１μｍ２、最大で約１×１０－２μｍ２、又はそれ未満であり得る。各凹部の開口部が占有する面積は、上記の値よりも大きいか、小さいか、又はそれらの間であり得る。
【0215】
各ポスト部３２の高さは、チャネル２６の寸法に依存し得る。一例では、高さは、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍ、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、高さは、最大で約１×１０３μｍ、最大で約１００μｍ、最大で約１０μｍ、又はそれ未満であり得る。いくつかの例では、深さは、約０．４μｍである。各ポスト部３２の高さは、上記で特定された値よりも大きいか、小さいか、又はその間であり得る。
【0216】
いくつかの場合では、各ポスト部３２の直径、又は長さ及び幅は、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍ、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、直径又は長さ及び幅は、最大で約１×１０３μｍ、最大で約１００μｍ、最大で約１０μｍ、最大で約１μｍ、最大で約０．５μｍ、最大で約０．１μｍ、又はそれ未満（例えば、約５０ｎｍ）であり得る。いくつかの例では、直径又は長さ及び幅は、約０．４μｍである。各ポスト部３２の直径又は長さ及び幅は、上記で特定された値より大きいか、小さくいか、又はその間であってもよい。
【0217】
図２Ｃに示される例では、補足サイト２２Ｂは、ポスト部３２の各々の上に位置付けられている。捕捉サイト２２Ｂは、化学的捕捉サイト、静電捕捉サイト、又は磁気的捕捉サイトであり得る。
【0218】
化学的捕捉サイトは、各ポスト部３２の上面に堆積され得るか、又は他の方法で付けられ得る、本明細書に記載される化学的捕捉剤の任意の例を含む。一例では、化学的捕捉剤は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング、エアロゾルプリンティングなどを用いて、各ポスト部３２上に堆積されて、捕捉サイト２２Ｂを形成し得る。別の例では、介在領域４２を覆い、ポスト部３２を覆わないようにして、マスク（例えば、フォトレジスト）を使用してもよい。次に、化学的捕捉剤が、露出されているポスト部３２の上に堆積されてもよく、その後、（例えば、リフトオフ、溶解、又は別の好適な技術を介して）マスクが除去される。この例では、化学的捕捉剤は、ポスト部３２の上に、化学的捕捉剤の単層又は薄層を形成する。更に別の例では、捕捉核酸がグラフト化されたポリマーを各ポスト部３２の上面に選択的に適用して、化学的捕捉サイトを形成することができる。
【0219】
静電捕捉サイトは、各ポスト部３２の上面に堆積させることができる、本明細書に記載の静電捕捉剤の任意の例を含む。例えば、電極材料は、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ｂを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。静電捕捉サイトが使用される場合、基材２４Ｃ、２４Ｄは、個々の捕捉サイト２２Ｂを位置指定するための追加の回路を含んでもよい。
【0220】
磁気的捕捉サイトは、各ポスト部３２の上面に堆積させることができる、本明細書に記載の磁気的捕捉剤の任意の例を含む。例えば、磁性材料は、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ｂを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。
【0221】
図２Ｄに示す例では、基材２４Ｅ、２４Ｆは、介在領域４２’によって分離された凹部３４を含み、捕捉サイト２２Ｃは、凹部３４のそれぞれに位置付けられている。
【0222】
各凹部３４は、隣接する表面から内側（下方）に延びる三次元構造である。したがって、凹部３４は、凹部３４を囲む介在領域４２’に対して凹状の領域である。凹部３４は、基材２４Ｅ、２４Ｆ内に形成されてもよい。図２Ｄに示される例では、層３０’は、介在領域４２’が隣接する凹部３４の上方に延在し、かつそれを取り囲むように、凹部３４を画定するようにパターニングされる（例えば、エッチング、フォトリソグラフィ、インプリントなどを介して）。
【0223】
凹部３４のレイアウト又はパターンは、捕捉サイト２２Ａについて本明細書に記載される例のいずれであってもよい。凹部３４のレイアウト又はパターンは、画定された領域における凹部３４の密度（例えば、凹部３４の数）に関して特徴付けられてもよい。捕捉サイト２２Ａについて記載された密度のいずれも、凹部３４に対して用いることができる。凹部３４のレイアウト又はパターンはまた、平均ピッチ、又は１つの凹部３４の中心から隣接する凹部３４の中心までの間隔（中心間間隔）若しくは１つの凹部３４の左端部から隣接する凹部３４の右端部までの間隔（端部間間隔）に関して、特徴付けられてもよい。捕捉サイト２２Ａに対して記載された平均ピッチのいずれも、凹部３４に対して用いることができる。
【0224】
任意の好適な三次元形状を凹部３４に使用することができるが、少なくとも実質的に平坦な底面を有する幾何形状が、捕捉サイト２２Ｃをその上に形成することができるので、望ましい場合があり得る。凹部の幾何形状の例としては、球体、円筒、立方体、多角柱（例えば、直方柱、六方柱など）などが挙げられる。
【0225】
各凹部３４のサイズは、その体積、開口面積、深さ、及び／又は直径によって特徴付けられ得る。
【0226】
各凹部３４は、捕捉サイト２２Ｃの材料を受け入れることができる任意の容積を有することができる。例えば、体積は、少なくとも約１×１０－３μｍ３、少なくとも約１×１０－２μｍ３、少なくとも約０．１μｍ３、少なくとも約１μｍ３、少なくとも約１０μｍ３、少なくとも約１００μｍ３、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、体積は、最大で約１×１０４μｍ３、最大で約１×１０３μｍ３、最大で約１００μｍ３、最大で約１０μｍ３、最大で約１μｍ３、最大で約０．１μｍ３、又はそれ未満であり得る。
【0227】
各凹部開口部が占有する面積は、捕捉サイト２２Ｃによって固定される官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のサイズに基づいて、選択することができる。官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’が凹部３４に入ることが望ましい場合があり、したがって、凹部開口部によって占められる面積は、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’のサイズよりも大きい場合があり得る。例えば、各凹部開口部の面積は、少なくとも約１×１０－３μｍ２、少なくとも約１×１０－２μｍ２、少なくとも約０．１μｍ２、少なくとも約１μｍ２、少なくとも約１０μｍ２、少なくとも約１００μｍ２、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、面積は、最大で約１×１０３μｍ２、最大で約１００μｍ２、最大で約１０μｍ２、最大で約１μｍ２、最大で約０．１μｍ２、最大で約１×１０－２μｍ２、又はそれ未満であり得る。各凹部の開口部が占有する面積は、上記の値よりも大きいか、小さいか、又はそれらの間であり得る。
【0228】
各凹部３４の深さは、少なくとも捕捉サイト２２Ｃを収容するのに十分な大きさであり得る。一例では、凹部３４は、捕捉サイト２２Ｃによって完全に充填されていてもよい。この例では、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、捕捉サイト２２Ｃに固定されるが、凹部３４には入らない。別の例では、凹部３４は、捕捉サイト２２Ｃで部分的に充填されていてもよい。この例では、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、少なくとも部分的に凹部３４に入り、凹部３４内の捕捉サイト２２Ｃに固定される。一例では、深さは、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍ、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、深さは、最大で約１×１０３μｍ、最大で約１００μｍ、最大で約１０μｍ、又はそれ未満であり得る。いくつかの例では、深さは、約０．４μｍである。各凹部３４の深さは、上記で特定された値よりも大きいか、小さいか、又はその間であり得る。
【0229】
いくつかの場合では、各凹部３４の直径又は長さ及び幅は、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍ、又はそれ超であり得る。代替的に又は更に、直径又は長さ及び幅は、最大で約１×１０３μｍ、最大で約１００μｍ、最大で約１０μｍ、最大で約１μｍ、最大で約０．５μｍ、最大で約０．１μｍ、又はそれ未満（例えば、約５０ｎｍ）であり得る。いくつかの例では、直径又は長さ及び幅は、約０．４μｍである。各凹部３４の直径又は長さ及び幅は、上記で特定された値より大きいか、小さいか、又はその間であり得る。
【0230】
図２Ｄに示される例では、捕捉サイト２２Ｃは、凹部３４の各々の内部に位置付けられている。捕捉サイト２２Ｃは、化学的捕捉サイト、静電捕捉サイト、又は磁気的捕捉サイトであり得る。
【0231】
化学的捕捉サイトは、各凹部３４の底面上に堆積されるか又は他の方法で付けられ得る、本明細書に記載される化学的捕捉剤の任意の例を含む。一例では、化学的捕捉剤は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング、エアロゾルプリンティングなどを用いて、各凹部３４上に堆積されて、捕捉サイト２２Ｃを形成し得る。別の例では、介在領域４２’を覆い、凹部３４を覆わないようにして、マスク（例えば、フォトレジスト）を使用してもよい。次に、化学的捕捉剤が、露出されている凹部３４の上に堆積されてもよく、その後、（例えば、リフトオフ、溶解、又は別の好適な技術を介して）マスクが除去される。この例では、化学的捕捉剤は、凹部３４の中に、化学的捕捉剤の単層又は薄層を含み得る。更に別の例では、捕捉核酸がグラフト化されたポリマーを、各凹部３４の底面に選択的に適用し得る。
【0232】
静電捕捉サイトは、各凹部３４の底面に堆積させることができる、本明細書に記載の静電捕捉剤の任意の例を含む。例えば、電極材料は、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ｃを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。静電捕捉サイトが使用される場合、基材２４Ｅ、２４Ｆは、個々の捕捉サイト２２Ｃを位置指定するための追加の回路を含んでもよい。
【0233】
磁気的捕捉サイトは、各凹部３４の底面に堆積させることができる、本明細書に記載の磁気的捕捉剤の任意の例を含む。例えば、磁性材料は、化学蒸着、マスキング及び堆積、又は捕捉サイト２２Ｃを形成するための別の好適な技術を使用して堆積され得る。
【0234】
図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｃに示される例示的なアーキテクチャは、捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに固定された官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を示すが、フローセル２０は、配列決定時を例とする官能化プラズモンナノ構造１０、１０’がそこに導入されるまで、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を含まないということを理解されたい。
【0235】
官能化プラズモンナノ構造を含むキット
フローセル２０及び官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の任意の一例は、キットの一部であってもよい。そのようなキットの一例は、複数の捕捉サイト２２を含むフローセル２０と、液体キャリア及び液体キャリアに分散された（または全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を含む懸濁液と、を含む。官能化プラズモンナノ構造１０、１０’と、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’を可溶化しない任意の液体キャリアとが、懸濁液に含まれてもよい。キットにおいて、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の機構は、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’をキット内のフローセル２０の捕捉サイト２２に固定することができるように選択される。
フローセル２０及び官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の任意の一例は、キットの一部であってもよい。そのようなキットの一例は、複数の捕捉サイト２２を含むフローセル２０と、液体キャリア及び液体キャリアに分散された（または全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を含む懸濁液と、を含む。官能化プラズモンナノ構造１０、１０’と、プラズモンナノ粒子コア１２、１２’を可溶化しない任意の液体キャリアとが、懸濁液に含まれてもよい。キットにおいて、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の機構は、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’をキット内のフローセル２０の捕捉サイト２２に固定することができるように選択される。
【0236】
配列決定法
官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’が配列決定に使用される場合、それらはまず、配列決定される鋳型核酸鎖の生成に使用され得る。
官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’が配列決定に使用される場合、それらはまず、配列決定される鋳型核酸鎖の生成に使用され得る。
【0237】
鋳型鎖の形成の最初に、ライブラリ鋳型を、任意の核酸サンプル（例えば、ＤＮＡサンプル又はＲＮＡサンプル）から調製することができる。ＤＮＡ核酸サンプルは、同様にサイズ決定された（例えば、１０００ｂｐ未満の）一本鎖ＤＮＡ断片に断片化されてもよい。ＲＮＡ核酸サンプルは、相補的ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）を合成するために使用することができ、ｃＤＮＡは、同様にサイズ決定された（例えば、１０００ｂｐ未満の）一本鎖ｃＤＮＡ断片に断片化されてもよい。調製中に、アダプターが、断片のいずれかの末端に追加され得る。低減されたサイクル増幅を通して、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’におけるプライマー１６Ａ、１６Ｂに相補的である、配列決定プライマー結合部位、インデックス、及び領域などの様々なモチーフが、アダプターに導入され得る。いくつかの例では、単一の核酸サンプルからの断片は、断片に追加された同じアダプターを有する。最終的なライブラリ鋳型は、ＤＮＡ又はｃＤＮＡ断片と、両端にアダプターと、を含む。ＤＮＡ又はｃＤＮＡ断片は、配列決定しようとする最終ライブラリ鋳型の一部分を表す。
【0238】
複数のライブラリ鋳型が、プラズモン増強懸濁液に導入されてもよく、プラズモン増強懸濁液は、液体キャリアと、本明細書に開示される官能化プラズモンナノ構造１０、１０’と、を含む。複数のライブラリ鋳型が、例えば、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’のポリマーヒドロゲル内に固定化された２種類のプライマー１６Ａ、１６Ｂのうちの１つにハイブリダイズされる。
【0239】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’上の鋳型核酸鎖（複数可）の増幅を開始して、鋳型鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を形成し得る。一例では、増幅は、クラスター生成を含む。クラスター生成の一例では、ライブラリ鋳型は、高忠実度ＤＮＡポリメラーゼを使用して３’伸長によって、ハイブリダイズされたプライマーからコピーされる。元のライブラリ鋳型は変性され、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の周り全体に、コピーが固定化されて残る。固定化されたコピーを増幅するために、等温ブリッジ増幅又は他の何らかの形態の増幅が使用され得る。例えば、コピーされた鋳型は、ループオーバーして隣接する相補的なプライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼは、コピーされた鋳型をコピーして二本鎖ブリッジ構造を形成し、当該構造は、変性して２本の一本鎖を形成する。これらの２本の鎖は、ループオーバーして隣接する相補的なプライマーにハイブリダイズし、再度伸長して、２つの新しい二本鎖ループを形成する。このプロセスを、等温変性及び増幅のサイクルによって各鋳型コピーに対して繰り返して、密集したクローンクラスターを官能化プラズモンナノ構造１０、１０’上に作り出す。二本鎖ブリッジ構造の各クラスターが変性される。一例では、逆鎖は、特異的塩基切断によって除去され、順方向鋳型鎖を残す。クラスター化は、コア１２、１２’から異なる距離で官能化プラズモンナノ構造１０、１０’上に固定化された、いくつかの鋳型鎖の形成をもたらす。このクラスター化の例はブリッジ増幅と称され、この増幅は実行できる増幅の１つの例である。他の増幅技術が使用され得るということを理解すべきである。
【0240】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、未反応のライブラリ鋳型などを除去するために洗浄され、新鮮なキャリア液体中に懸濁され得る。
【0241】
官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を含む懸濁液（ここでは鋳型鎖のクラスターを含む）は、次いで、複数の捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを含むフローセル２０に導入されてもよく、それによって、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’の少なくともいくつかはそれぞれ、捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうちの少なくともいくつかに付く（又は付着する若しくは取り付けられる）ことになる。本明細書に記載されるように、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに特異的に結合する、付く（または付着する）、又は別様にて（例えば、静電的に、磁気的になどで）引き付けられる、機能剤、可逆的荷電性官能基、又は磁性材料を含む。懸濁液は、所定の時間にわたってインキュベートされて、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’が固定されることを可能にしてもよい。静電捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが使用される場合、個々のサイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’を個々の捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに向かって移動させるように電気的に位置指定されてもよい。この例では、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’は、好適なｐＨで中性化学種から荷電化学種に変換することができる、可逆的荷電性官能基を含むことができる。荷電化学種は、ｐＨを調整することによって生成され、次いで、個々に又は全体的に位置指定される静電捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに引き付けられ得る。
【0242】
固定されていない官能化プラズモンナノ構造１０、１０’があれば、除去するために洗浄サイクルが行われてもよい。
【0243】
次いで、配列決定プライマーが、フローセル２０に導入され得る。配列決定プライマーは、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’に付いた（または付着した）鋳型鎖の配列の相補的部分にハイブリダイズする。この配列決定プライマーは、鋳型鎖を配列決定可能な状態にする。
【0244】
次いで、標識ヌクレオチドを含む組み込み混合物を、例えば、入口ポートを介してフローセル２０へと導入してもよい。標識ヌクレオチドに加えて、組み込み混合物は、水、緩衝剤、及びヌクレオチドの組み込みが可能なポリメラーゼを含み得る。組み込み混合物がフローセル２０に導入されると、その混合物は、フローチャネル２６に入り、固定された、配列決定準備済みの官能化プラズモンナノ構造１０、１０’と接触する。
【0245】
組み込み混合物は、フローセル２０内でインキュベートされ、標識されたヌクレオチド（光学標識を含む）は、それぞれのポリメラーゼによって、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’のそれぞれの上の鋳型鎖に沿って新生鎖に組み込まれる。組み込み中、標識ヌクレオチドのうちの１つは、それぞれのポリメラーゼにより、１つの配列決定プライマーを伸長して鋳型鎖のうちの１つに相補的である１つの新生鎖に組み込まれる。組み込みは、鋳型鎖依存的様式で実施され、したがって、新生鎖に添加された標識ヌクレオチドの順序及びタイプの検出を使用して、鋳型鎖の配列を決定することができる。組み込みは、単一の配列決定サイクル中に、準備のできた官能化プラズモンナノ構造１０、１０’にわたって、鋳型鎖のうちの少なくともいくつかで起こる。
【0246】
組み込まれた標識ヌクレオチドは、標識ヌクレオチドが付加されると更なる配列決定プライマー伸長を終結させる３’ＯＨブロッキング基の存在に起因する、可逆的終結特性を含み得る。インキュベーション及び組み込みの所望の時間の後、組み込まれていない標識ヌクレオチドを含む組み込み混合物は、洗浄サイクル中にフローセル２０から除去され得る。洗浄サイクルは、例えば、ポンプ又は他の好適な機構によって、洗浄溶液（例えば、緩衝液）が、フローチャネル２６内に導かれて通り、次いでフローチャネル２６から出る、フロースルー技術を含み得る。
【0247】
更なる組み込みが行われることなく、直近で組み込まれた標識ヌクレオチドを、イメージング事象を通して検出することができる。イメージング事象中、照明システムが、フローセル２０に励起光を提供してもよい。組み込まれた標識ヌクレオチドの光学標識は、励起光に応答して光学信号を放出する。光学標識のうちの少なくともいくつかは、官能化プラズモンナノ構造１０、１０’のプラズモンナノ構造コア１２、１２’の信号増強近接に位置付けられ、したがって、プラズモンナノ構造コア１２、１２’は、プラズモン共鳴を通して、これらの光学信号を増強する。鋳型鎖の異なる距離に起因して、したがって組み込まれた標識ヌクレオチドの異なる距離に起因して、同じ配列決定サイクルにおいて、いくつかの光学信号が増強され得るが、他の光学信号は増強されないということが理解されるべきである。更に、増強される光学信号は、所与のサイクルにおけるプラズモンナノ構造コア１２、１２’からの組み込まれた標識ヌクレオチド、具体的にはその光学標識の距離に応じて、配列決定サイクルごとに変化し得る。
【0248】
イメージングを行った後、次いで切断混合物をフローセル２０に導入することができる。一例では、切断混合物は、（ｉ）組み込まれたヌクレオチドから３’ＯＨブロッキング基を除去することができ、（ｉｉ）組み込まれたヌクレオチドから光学標識を切断することができる。切断混合物中の３’ＯＨブロッキング基及び好適な脱ブロッキング剤／成分の例としては、塩基加水分解によって除去することができるエステル部分；ＮａＩ、クロロトリメチルシラン及びＮａ２Ｓ２Ｏ３で又はアセトン／水中のＨｇ（ＩＩ）で除去することができるアリル部分；トリス（２－カルボキシエチル）ホスフィン（ＴＣＥＰ）又はトリ（ヒドロキシプロピル）ホスフィン（ＴＨＰ）などのホスフィンで切断することができるアジドメチル；酸性条件で切断することができるｔｅｒｔ－ブトキシ－エトキシなどのアセタール；ＬｉＢＦ４及びＣＨ３ＣＮ／Ｈ２Ｏで切断することができるＭＯＭ（－ＣＨ２ＯＣＨ３）部分；チオフェノール及びチオサルフェートなどの求核剤で切断することができる２，４－ジニトロベンゼンスルフェニル；Ａｇ（ＩＩ）又はＨｇ（ＩＩ）で切断することができるテトラヒドロフラニルエーテル；並びにホスファターゼ酵素（例えば、ポリヌクレオチドキナーゼ）によって切断され得る３’ホスフェート、が挙げられ得る。切断混合物中の好適な光学標識切断剤／成分の例としては、隣接ジオールを切断することができる過ヨウ素酸ナトリウム；アジドメチル結合を切断することができるトリス（２－カルボキシエチル）ホスフィン（ＴＣＥＰ）又はトリス（ヒドロキシプロピル）ホスフィン（ＴＨＰ）などのホスフィン；アリルを切断することができるパラジウム及びＴＨＰ；エステル部分を切断することができる塩基；又は任意の他の好適な切断剤が挙げられ得る。
【0249】
次いで、鋳型鎖が配列決定されるまで、更なる配列決定サイクルが行われ得る。
【0250】
他の配列決定方法では、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’の懸濁液を最初にフローセル２０に導入し、プラズモンナノ粒子１０、１０’の少なくとも一部を捕捉サイト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに固定するのに役立つ条件に曝露することができる。これらの例では、官能化プラズモンナノ粒子１０、１０’には、鋳型鎖のクラスターが付いて（または付着）していない。むしろ、ライブラリ鋳型は、オフフローセルで調製され、次いで、既に固定されたプラズモンナノ粒子１０、１０’上の鋳型核酸鎖の生成及び増幅のためにフローセルに導入される。この例では、配列決定の前に、結合していない（または取り付けられていない）ライブラリ鋳型があれば、フローセルから除去され、次いで、配列決定が本明細書に記載されるように実施され得る。
【0251】
追記事項
以下により詳細に考察される、前述の概念及び更なる概念の全ての組合せが、（かかる概念が相互に矛盾しなければ）本明細書に開示される発明の主題の一部であると企図されることを理解されたい。具体的には、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組合せは、本明細書に開示される発明の主題の一部であると企図される。本明細書で明示的に用いられ、また参照により組み込まれる任意の開示においても出現し得る用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一致する意味が与えられるべきであることも理解すべきである。
以下により詳細に考察される、前述の概念及び更なる概念の全ての組合せが、（かかる概念が相互に矛盾しなければ）本明細書に開示される発明の主題の一部であると企図されることを理解されたい。具体的には、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組合せは、本明細書に開示される発明の主題の一部であると企図される。本明細書で明示的に用いられ、また参照により組み込まれる任意の開示においても出現し得る用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一致する意味が与えられるべきであることも理解すべきである。
【0252】
「一例」、「別の例」、「ある例」などへの本明細書全体を通じての言及は、例に関連して記載されている特定の要素（例えば、特徴、構造、及び／又は特性）が、本明細書に記載されている少なくとも１つの例に含まれており、他の例に存在していても、存在していなくてもよいことを意味している。加えて、文脈上明確に別段の指示がない限り、任意の例に関する記載の要素は、様々な例において任意の好適な様式で組み合わせられ得ることを理解すべきである。
【0253】
本明細書に提供される範囲は、そのような値又は部分範囲が明示的に列挙されているかのように、示される範囲及びその示される範囲内の任意の値又は部分範囲を含むことを理解されたい。例えば、約２ｍｍ～約３００ｍｍにわたる範囲は、約２ｍｍ～約３００ｍｍの明示的に記載された限界だけでなく、約４０ｍｍ、約２５０．５ｍｍなどの個々の値、及び約２５ｍｍ～約１７５ｍｍなどの部分範囲も含むと解釈するべきである。
【0254】
更に、「約」及び／又は「実質的に」が値を説明するために利用される場合、それらは、示された値からのわずかな変動（最大で±１０％）を包含することを意味する。
【0255】
いくつかの実施例を詳細に説明してきたが、開示された例は修正され得ることを理解すべきである。したがって、これまでの説明は非限定的なものであると考えるべきである。
【0256】
代表的な特徴
代表的な特徴は、以下の番号を付けた条項に記載されており、単独であってもよく、又は任意の組合せで、本明細書の本文及び／又は図面に開示される１つ以上の特徴と組み合わされてもよい。
条項１．官能化プラズモンナノ構造であって、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイトに固定するための機構（または固定する機構もしくはメカニズム）と、を含む、官能化プラズモンナノ構造。
条項２．プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、条項１に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項３．ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、
ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、条項１又は２に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項４．プラズモンナノ構造コアが、アルキンで官能化され、ポリマーヒドロゲルが、アルキンに付けられる（または付いたもしくは結合した）アジドを含む、又は
プラズモンナノ構造コアが、アジドで官能化され、ポリマーヒドロゲルが、アジドに付けられる（または付いたもしくは結合した）ジアルキンを含む、条項１～３のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項５．機構が、プラズモンナノ構造コア内の磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～４のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項６．機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～５のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項７．機構が、ポリマーヒドロゲルに付けられる（または付いたもしくは結合した）可逆的荷電性官能基である（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～６のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項８．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項１～７のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項９．キットであって、
複数の捕捉サイトを含むフローセルと、
懸濁液であって、
液体キャリアと、
液体キャリアに分散された（または液体キャリア全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造であって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付けるための機構（または付着させる機構）と、
を含む複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む懸濁液と、
を含む、キット。
条項１０．プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、条項９に記載のキット。
条項１１．ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、
ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、条項９又は１０に記載のキット。
条項１２．複数の捕捉サイトの各々が、磁性を有し、
機構が、プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１１のいずれか一項に記載のキット。
条項１３．複数の捕捉サイトの各々が、化学的捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１２のいずれか一項に記載のキット。
条項１４．複数の捕捉サイトの各々が、静電捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに付けられる（または付いたもしくは結合した）可逆的荷電性官能基に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１３のいずれか一項に記載のキット。
条項１５．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項９～１４のいずれか一項に記載のキット。
条項１６．基材は、介在領域によって分離された凹部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、凹部の各々に（又は各々の中に）位置付けられている、条項９～１５のいずれか一項に記載のキット。
条項１７．基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、ポスト部の各々の上方に位置付けられている、条項９～１６のいずれか一項に記載のキット。
条項１８．基材が、実質的に平坦な表面を有し、
複数の捕捉サイトが、実質的に平坦な表面に及ぶ（または実質的に平坦な表面の全体にわたるある）パターンで位置付けられている、条項９～１７のいずれか一項に記載のキット。
条項１９．フローセルであって、
複数の捕捉サイトを含む基材と、
複数の捕捉サイトのうちの少なくともいくつかに固定される官能化プラズモンナノ構造であって、各官能化プラズモンナノ構造は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
官能化プラズモンナノ構造を捕捉サイトに固定する機構と、
を含む官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、フローセル。
条項２０．複数の捕捉サイトの各々が、磁性を有し、
機構が、プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１９に記載のフローセル。
条項２１．複数の捕捉サイトの各々が、化学的捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１９又は２０に記載のフローセル。
条項２２．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項１９から２１のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２３．基材が、介在領域によって分離された凹部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、凹部の各々に（又は各々の中に）位置付けられている、条項１９～２２のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２４．基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、ポスト部の各々の上方に位置付けられている、条項１９～２３のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２５．基材が、実質的に平坦な表面を有し、
複数の捕捉サイトが、実質的に平坦な表面に及ぶ（または実質的に平坦な表面の全体にわたるある）パターンで位置付けられている、条項１９～２４のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２６．方法であって、
複数の官能化プラズモンナノ構造を調製することであって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖に付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、を含む、調製することと、
官能化プラズモンナノ構造を液体キャリアに分散させる（または液体キャリア全体に分散させる）ことと、を含む、方法。
条項２７．官能化プラズモンナノ構造を調製することが、
モノマーを共重合してポリマーヒドロゲルを形成することと、
プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化して、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを生成することと、
事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを、プラズモンナノ構造コア上にコーティングすることと、を含む、条項２６に記載の方法。
条項２８．ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む、条項２７に記載の方法。
条項２９．官能化プラズモンナノ構造を調製することが、
プラズモンナノ構造コアの存在下で、第１のモノマー及び第２のモノマーを共重合させて、ポリマーヒドロゲルを形成することであって、第１のモノマーは、プライマーに付く（または付いた若しくは付着した）第１の官能基を有し、第２のモノマーは、プラズモンナノ構造コア上の固定表面基に付く（または付いた若しくは付着した）第２の官能基を有する、形成することと、
厚さが達成されたときに重合をクエンチすることと、
プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化することと、を含む、条項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
条項３０．ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む、条項２９に記載の方法。
条項３１．方法であって、
鋳型核酸鎖をプラズモン増強懸濁液に導入することであって、プラズモン増強懸濁液は、
液体キャリアと、
液体キャリア全体に分散する（または液体キャリアに分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造であって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、
を含む、複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、導入することと、
官能化プラズモンナノ構造上で鋳型核酸鎖の増幅を開始して、鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を形成することと、
鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を、複数の捕捉サイトを含むフローセルに導入することによって、官能化プラズモンナノ構造の少なくともいくつかを、それぞれ、捕捉サイトの少なくともいくつかに付ける（または付着させる）ことと、を含む、方法。
代表的な特徴は、以下の番号を付けた条項に記載されており、単独であってもよく、又は任意の組合せで、本明細書の本文及び／又は図面に開示される１つ以上の特徴と組み合わされてもよい。
条項１．官能化プラズモンナノ構造であって、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
官能化プラズモンナノ構造をフローセルの捕捉サイトに固定するための機構（または固定する機構もしくはメカニズム）と、を含む、官能化プラズモンナノ構造。
条項２．プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、条項１に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項３．ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、
ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、条項１又は２に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項４．プラズモンナノ構造コアが、アルキンで官能化され、ポリマーヒドロゲルが、アルキンに付けられる（または付いたもしくは結合した）アジドを含む、又は
プラズモンナノ構造コアが、アジドで官能化され、ポリマーヒドロゲルが、アジドに付けられる（または付いたもしくは結合した）ジアルキンを含む、条項１～３のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項５．機構が、プラズモンナノ構造コア内の磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～４のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項６．機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～５のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項７．機構が、ポリマーヒドロゲルに付けられる（または付いたもしくは結合した）可逆的荷電性官能基である（又は“である”若しくは“にある”）、条項１～６のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項８．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項１～７のいずれか一項に記載の官能化プラズモンナノ構造。
条項９．キットであって、
複数の捕捉サイトを含むフローセルと、
懸濁液であって、
液体キャリアと、
液体キャリアに分散された（または液体キャリア全体に分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造であって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付けるための機構（または付着させる機構）と、
を含む複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む懸濁液と、
を含む、キット。
条項１０．プラズモンナノ構造コアが、金ナノ構造、銀ナノ構造、スズナノ構造、ロジウムナノ構造、ルテニウムナノ構造、パラジウムナノ構造、オスミウムナノ構造、イリジウムナノ構造、白金ナノ構造、クロムナノ構造、銅ナノ構造、ガリウムヒ素ナノ構造、ドープケイ素ナノ構造、アルミニウムナノ構造、マグネシウムナノ構造、銀及び金複合ナノ構造、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、条項９に記載のキット。
条項１１．ポリマーヒドロゲルが、少なくとも１つのアクリルアミドモノマー単位を含み、
ポリマーヒドロゲルが、直鎖ポリマーヒドロゲル又は分岐鎖ポリマーヒドロゲルである、条項９又は１０に記載のキット。
条項１２．複数の捕捉サイトの各々が、磁性を有し、
機構が、プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１１のいずれか一項に記載のキット。
条項１３．複数の捕捉サイトの各々が、化学的捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１２のいずれか一項に記載のキット。
条項１４．複数の捕捉サイトの各々が、静電捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに付けられる（または付いたもしくは結合した）可逆的荷電性官能基に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項９～１３のいずれか一項に記載のキット。
条項１５．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項９～１４のいずれか一項に記載のキット。
条項１６．基材は、介在領域によって分離された凹部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、凹部の各々に（又は各々の中に）位置付けられている、条項９～１５のいずれか一項に記載のキット。
条項１７．基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、ポスト部の各々の上方に位置付けられている、条項９～１６のいずれか一項に記載のキット。
条項１８．基材が、実質的に平坦な表面を有し、
複数の捕捉サイトが、実質的に平坦な表面に及ぶ（または実質的に平坦な表面の全体にわたるある）パターンで位置付けられている、条項９～１７のいずれか一項に記載のキット。
条項１９．フローセルであって、
複数の捕捉サイトを含む基材と、
複数の捕捉サイトのうちの少なくともいくつかに固定される官能化プラズモンナノ構造であって、各官能化プラズモンナノ構造は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
官能化プラズモンナノ構造を捕捉サイトに固定する機構と、
を含む官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、フローセル。
条項２０．複数の捕捉サイトの各々が、磁性を有し、
機構が、プラズモンナノ構造コアに含まれる磁性材料に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１９に記載のフローセル。
条項２１．複数の捕捉サイトの各々が、化学的捕捉剤を含み、
機構が、ポリマーヒドロゲルに組み込まれた機能剤に存する（又は“である”若しくは“にある”）、条項１９又は２０に記載のフローセル。
条項２２．異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）が、０ｎｍより大きく約２０ｎｍまでの範囲である、条項１９から２１のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２３．基材が、介在領域によって分離された凹部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、凹部の各々に（又は各々の中に）位置付けられている、条項１９～２２のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２４．基材が、介在領域によって分離されたポスト部を含み、
複数の捕捉サイトのうちの少なくとも１つが、ポスト部の各々の上方に位置付けられている、条項１９～２３のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２５．基材が、実質的に平坦な表面を有し、
複数の捕捉サイトが、実質的に平坦な表面に及ぶ（または実質的に平坦な表面の全体にわたるある）パターンで位置付けられている、条項１９～２４のいずれか一項に記載のフローセル。
条項２６．方法であって、
複数の官能化プラズモンナノ構造を調製することであって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖に付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、を含む、調製することと、
官能化プラズモンナノ構造を液体キャリアに分散させる（または液体キャリア全体に分散させる）ことと、を含む、方法。
条項２７．官能化プラズモンナノ構造を調製することが、
モノマーを共重合してポリマーヒドロゲルを形成することと、
プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化して、事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを生成することと、
事前グラフト化されたポリマーヒドロゲルを、プラズモンナノ構造コア上にコーティングすることと、を含む、条項２６に記載の方法。
条項２８．ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む、条項２７に記載の方法。
条項２９．官能化プラズモンナノ構造を調製することが、
プラズモンナノ構造コアの存在下で、第１のモノマー及び第２のモノマーを共重合させて、ポリマーヒドロゲルを形成することであって、第１のモノマーは、プライマーに付く（または付いた若しくは付着した）第１の官能基を有し、第２のモノマーは、プラズモンナノ構造コア上の固定表面基に付く（または付いた若しくは付着した）第２の官能基を有する、形成することと、
厚さが達成されたときに重合をクエンチすることと、
プライマーをポリマーヒドロゲルにグラフト化することと、を含む、条項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
条項３０．ポリマーヒドロゲルが形成された後に機構を組み込むことを更に含む、条項２９に記載の方法。
条項３１．方法であって、
鋳型核酸鎖をプラズモン増強懸濁液に導入することであって、プラズモン増強懸濁液は、
液体キャリアと、
液体キャリア全体に分散する（または液体キャリアに分散された）複数の官能化プラズモンナノ構造であって、官能化プラズモンナノ構造の各々は、
プラズモンナノ構造コアと、
プラズモンナノ構造コアに付く（または付いた若しくは付着した）ポリマーヒドロゲルであって、ポリマーヒドロゲルは、約１０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の厚さを有する、ポリマーヒドロゲルと、
ポリマーヒドロゲルの側鎖又はアームに付く（または付いた若しくは付着した）複数のプライマーであって、複数のプライマーのうちの少なくともいくつかは、プラズモンナノ構造コアから異なる距離（または種々の距離もしくは互いに異なる距離）でポリマーヒドロゲルに付いている（または付着している）、複数のプライマーと、
フローセルの捕捉サイトに付ける（または付着させる）ための機構と、
を含む、複数の官能化プラズモンナノ構造と、
を含む、導入することと、
官能化プラズモンナノ構造上で鋳型核酸鎖の増幅を開始して、鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を形成することと、
鋳型核酸鎖のクラスターを有する官能化プラズモンナノ構造を、複数の捕捉サイトを含むフローセルに導入することによって、官能化プラズモンナノ構造の少なくともいくつかを、それぞれ、捕捉サイトの少なくともいくつかに付ける（または付着させる）ことと、を含む、方法。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【国際調査報告】