由聚酯-聚碳酸酯制成的微孔板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體上涉及具有用于薄壁制品的流動性的熱塑性組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 微孔板用于多種微生物學(xué)、分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)和免疫學(xué)步驟。由于每個微 孔板中大量的樣品，生物分子篩選協(xié)會（Society of Biomolecular screening)和美國國 家標準協(xié)會（American National Standards Institute，ANSI)關(guān)于孔或微孔，具有 96、 984、和1536孔的微孔板的特定尺寸和位置已經(jīng)發(fā)布了微孔板（本文中也稱為容器）的標 準ANSI/SBS 1-2004至4-2004。微孔板具體用于培養(yǎng)微生物或細胞或用于聚合酶鏈反應(yīng) (PCR) 〇
[0003] PCR是用于在多個數(shù)量級擴增和復(fù)制DNA序列的方法，并且是分子生物學(xué)領(lǐng)域的 關(guān)鍵技術(shù)。在PCR方法中，將DNA片段與互補DNA引物及DNA聚合酶混合在水性溶液中，并 使該混合物進行多次熱循環(huán)步驟。該熱循環(huán)過程分離雙螺旋的靶標DNA序列并通過DNA聚 合酶催化劑開始新的DNA合成。以下表1中示出PCR反應(yīng)的典型熱曲線，其中，°C是攝氏 度。
[0004]
[0005] 通常在8至96孔陣列和0. 2-0. 5毫升（mL)體積的微孔板中進行PCR反應(yīng)。
[0006] 在PCR反應(yīng)過程中，需要嚴格控制微孔壁至反應(yīng)溶液的有效熱傳遞的溫度。為了 實現(xiàn)有效的熱傳遞，將PCR盤設(shè)計為具有非常薄的微孔壁厚度，如大約0. 2mm。由于需要極 高流動性的材料填充薄微孔壁，所以這些薄壁盤的注射模制變?yōu)轱@著挑戰(zhàn)。此外，需要材料 具有足夠的耐熱性，以避免在PCR熱循環(huán)步驟中的變形，以及希望透光性使得可以觀察到 液體體積水平。通常，使用來自的LYONDELL BASELL的聚丙烯（如TO702)注射模制PCR盤。 然而，聚丙烯在升高的溫度如用于PCR變性循環(huán)中的那些發(fā)生軟化，這可以導(dǎo)致PCR或其他 微流體組分在加工過程中變得過度柔性，和/或聚丙烯發(fā)生翹曲或其他物理變形和/或泄 漏。
[0007] 此外，包含聚丙烯的單組件微孔板特別不適用于通過自動化設(shè)備處理，因為它們 的軟化使自動設(shè)備難以抓住它們，并且當引入至容器中時，它們的低尺寸穩(wěn)定性可能具有 配料針接觸壁的后果。包含由兩種單獨組件組成的整體板的雙組件微孔板包括由第一材料 制成并在框架部分中具有多個小孔的裙板和框架部分，和具有從裙板和框架部分的小孔突 出的多個孔的包覆模制的孔和甲板部分（deck portion)，但是第二材料還必須仍滿足上述 挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 如以下進一步詳細描述的，微孔板包括具有上表面和下表面并具有多個小孔（孔 洞，hole)的裙板（環(huán)繞板，skirt)和框架部分（frame portion);和包括與平面甲板 (deck)整合的（成為一體的，一體化的，integrated)多個孔的孔和甲板部分；其中，孔和甲 板部分包覆模制或粘附至裙板和框架部分上，使得多個孔通過裙板和框架部分的上表面中 的多個小孔延伸；并且其中，孔和甲板部分由熱塑性組合物形成，該熱塑性組合物包含含柔 性（soft)嵌段酯單元的聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯，該聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯衍生自包 括以下的單體：a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它們的衍生物、二羥基芳香族化合物、和碳酸酯 來源。
【附圖說明】
[0009] 以下是附圖的簡要說明，其中，相似要素用相同編號表示并且給出該簡要說明是 出于示出本文公開的示例性實施方式的目的而不是為了限制示例性實施方式：
[0010] 圖1是微孔板的透視圖（立體圖，perspective view);
[0011] 圖2a是圖1的微孔板的裙板和框架部分的俯視圖；
[0012] 圖2b是圖1的微孔板的裙板和框架部分的側(cè)壁的側(cè)視圖；
[0013] 圖2c是圖1的微孔板的裙板和框架部分的端壁（end wall)的側(cè)視圖；
[0014] 圖3a是圖1的微孔板的孔和甲板部分的俯視圖；
[0015] 圖3b是圖1的微孔板的孔和甲板部分的側(cè)視圖；
[0016] 圖3c是圖1的微孔板的樣品孔陣列的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0017] 圖4是設(shè)置在裙板和框架部分的樣品孔陣列的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0018] 圖5是第二個實施方式的樣品孔陣列的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0019] 圖6是第三個實施方式的樣品孔陣列的俯視圖；
【具體實施方式】
[0020] 本公開描述了具有由高熔體流動性的熱塑性組合物制成的微孔的微孔板。微孔可 以具有小于或等于1mm，更確切地0. 005至1mm，甚至更確切地0. 01至0. 5mm，以及甚至更確 切地0. 05至0. 25mm的壁厚。這種薄壁可以有助于在PCR過程的熱循環(huán)中實現(xiàn)有效的熱傳 遞。微孔板包括兩個單獨組件的整體板（單一板，unitary plate)，包括裙板和框架部分以 及具有一個或多個樣品孔的孔和甲板部分?？梢詥为毿纬扇拱搴涂蚣懿糠旨翱缀图装宀糠?并將其結(jié)合形成整體板，或可以在兩步模制方法中整體將它們形成在一起。裙板和框架部 分及孔和甲板部分提供的物理和材料性質(zhì)的組合可以包括用于充分熱傳遞和經(jīng)受高溫條 件的物理穩(wěn)定性的薄壁樣品孔。裙板和框架部分及孔和甲板部分提供的物理和材料性質(zhì)的 組合可以允許在熱循環(huán)步驟中與自動化設(shè)備一起使用微孔板。
[0021] 裙板和框架部分由第一材料制成且孔和甲板部分由包含高熔體流動性的熱塑性 組合物的第二材料制成?？缀图装宀糠值母呷垠w流動性的熱塑性組合物可以表現(xiàn)出光學(xué)凈 度（透光性，optical clarity)、改善的模量、改善的室溫延展性、耐熱性、透氧性、或熱塑性 塑料與DNA或其他PCR物質(zhì)的降低的親和力或中和性中的一種或多種，其在薄壁PCR微孔 盤應(yīng)用中可以是有用的。確切地，高熔體流動性的熱塑性組合物聚碳酸酯包括聚酯-聚碳 酸酯共聚物，以及更確切地包括聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯共聚物。微孔板可以進一步包括 可以可釋放地連接至框架上表面的蓋。蓋可以由剛性材料制成，并且在蓋和包含彈性材料 的框架之間可以包括組件。
[0022] 裙板和框架部分及孔和甲板部分可以結(jié)合形成整體微孔板。裙板和框架部分可以 具有含一個或多個可以以第一陣列方式排列的小孔的上表面?？缀图装宀糠挚梢园ㄒ粋€ 或多個小孔，可以排列其使得當孔和甲板部分與裙板和框架部分結(jié)合以形成整體板時，一 個或多個樣品孔可以整體安裝至上表面的一個或多個小孔中。
[0023] 微孔板的裙板和框架部分包括選擇賦予裙板和框架部分剛性的第一材料。第一材 料可以包括材料如鋁片原料，或可以包括第一塑料，其可以是無定形塑料或部分結(jié)晶的塑 料。第一塑料可以是填充或未填充的，并且與容器的第二塑料塑料相比，可以具有較高的剛 度、更好的平整度、較低的變形趨勢中的一種或多種，并能夠經(jīng)受至少100°c的溫度。第一塑 料可以包括聚碳酸酯和/或聚丙烯。例如，可以用玻璃、滑石、或碳酸鈣中的一種或多種填 充第一塑料。填充聚合物的具體實例包括玻璃填充的聚丙烯、20%至40%滑石填充的聚丙 烯、或40%至60%碳酸鈣填充的聚丙烯、和玻璃填充的聚碳酸酯中的一種或多種。
[0024] 裙板和框架部分可以包括形成與上表面相對的底部的四個壁。底部可以具有與 上表面的長度和寬度相同或稍大于其的長度和寬度。框架部分的壁可以延伸至大于或等 于孔和甲板部分中的孔深度的深度。裙板和框架部分在每個壁中可以包括至少一個凹口 (indentation)以允許自動化設(shè)備與微孔板的接合。
[0025] 裙板可以具有設(shè)置有從下側(cè)突起的邊界的邊緣，其增加它的穩(wěn)定性，可以形成支 撐表面和用于接合自動化裝置的表面。
[0026] 孔和甲板部分可以包括圍繞每個樣品開口的升高的邊界（圓圈，rim)，其與孔和 甲板部分的上表面鄰接。升高的邊界在孔和甲板部分中形成相鄰樣品孔之間的溝槽以防止 樣品孔之間的污染?？缀图装宀糠挚梢园ň哂卸鄠€互連連接的上表面，各個連接結(jié)合鄰 接的樣品孔以形成互連連接和樣品孔的網(wǎng)絡(luò)。
[0027] 孔和甲板部分可以包含與裙板和框架部分的材料相同或不同的材料，并包含高 熔體流動性的熱塑性組合物，其包含聚酯-聚碳酸酯共聚物，更確切地包含聚（脂肪族 酯）_聚碳酸酯。
[0028] 將參考圖1-圖6描述實施方式，其是為了示出實施方式的目的而不旨在限制權(quán)利 要求的范圍。
[0029] 參考圖1和圖2a-圖2c，第一實施方式包括整體微孔板10,其包括兩個結(jié)合的組 件裙板和框架部分11及裙板和框架部分11上的孔和甲板部分12以形成微孔板10。根據(jù) 以下討論的構(gòu)造方法，孔和甲板部分12與裙板和框架部分11整體形成，或可替代地，與裙 板和框架部分11單獨形成，以及之后與裙板和框架部分11永久性組裝在一起以形成微孔 板10,作為單個整體微孔板。
[0030] 裙板和框架部分11包括上部矩形平面15和底部16。上平面15通過四個壁連接 至底部16,四個壁包括兩個端壁17a、17b和兩個側(cè)壁17c、17d。上平面15具有122mm的長 度1^和78mm的寬度W i。通過端壁17a、17b和側(cè)壁17c、17d形成的底部16包括稍大于上平 面的尺寸的尺寸，以超過上平面的周邊延伸底部16。底部16具有127mm的長度L和85mm 的寬度W。
[0031] 第一個實施方式的裙板和框架部分11在形狀上是矩形，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 該理解裙板和框架部分11不限于特定形狀且可以包括其他形狀和全部尺寸。
[0032] 上平面15包括形成在其中的小孔13陣列，并與上表面15整體容納對應(yīng)的樣品孔 陣列或孔陣列。在圖1示出的第一個實施方式中，小孔13陣列（僅示出一部分）以總共包 括384個小孔的矩形方式分布，以能夠接收384孔樣品孔陣列的16X24小孔的陣列分布。 在另一個實施方式中，上平面15可以包括小孔13陣列，總共96個小孔以能夠接收96孔樣 品孔陣列的8X 12小孔的排列分布。盡管將圖1示出的第一個實施方式的小孔13陣列構(gòu) 造和配置為容納384孔的樣品孔陣列，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解上表面15的小孔13 陣列可以包括任何數(shù)目的小孔以容納更高或更低樣品孔密度的孔排列，并可以以可替代的 陣列方式分布。
[0033] 參考圖2a，384小孔陣列的每個小孔13具有與上平面15整合的圓形開口 20。如 圖1和圖2a-圖2c所示，裙板和框架部分11的端壁17a、17b各自包括一對形成在其中并稱 為標志點（標記點，索引點，index ?〇111〇18&、1813的鋸齒狀缺口。側(cè)壁17(3、17(1中的每個 類似地包括一對形成在其中的標志點18c、18d。構(gòu)造和配置兩對標志點18a、18b、18c、18d 來接收自動化處理裝置（如但不限于機器人手臂）的接合機制，并在液體樣品處理步驟的 自動化階段幫助這種接合機制抓住和輸送裙板和框架部分11以及促進微孔板10的精確和 一致放置。在圖2a-圖2c示出的第一個實施方式中，兩對標志點18a、18b、18c、18d是矩形， 但是它們不限于具體形狀或結(jié)構(gòu)，并可以包括其他接收自動化設(shè)備的接收機制所需的幾何 形狀和形狀。
[0034] 微孔板10的裙板和框架部分11由合適的材料構(gòu)成，該材料賦予并優(yōu)化物理和材 料性質(zhì)（強度和剛度）至裙板和框架部分11，以及賦予并優(yōu)化平直度至上平面15和底部 16。除了結(jié)構(gòu)強度、剛度和平直度之外，合適的構(gòu)造材料賦予裙板和框架部分11尺寸穩(wěn)定 性并阻止可由使用過程中暴露于熱循環(huán)過程的高溫導(dǎo)致的物理幾何形狀和全部尺寸的收 縮和變形。合適的構(gòu)造材料還基本上阻止由抓取和支撐自動化處理設(shè)備（如機器人手臂） 與裙板和框架部分11的接合機制引起的裙板和框架部分11的變形。
[0035] 裙板和框架部分11的合適的構(gòu)造材料包括但不限于聚合物，如玻璃填充的聚丙 稀，包括例如由 Farmingdale N.Y.的 AMCO International, Inc.可獲得的 AMC0#PP1015G 玻璃填充的聚丙烯AMC0#PP1015G。玻璃填充的聚丙烯具有大約170°C的標準熔點并且基本 上耐受由循環(huán)暴露于熱循環(huán)過程的高溫（通常是80°C至96°C，且往往高至100°C )的過度 軟化。填充的聚丙稀具有合適的流動特征，例如，4-8g/min的恪體流動性，使這種材料有益 于通過本文描述的多種模制方法制造裙板和框架部分11。填充聚合物最小化或消除添加其 他物理機構(gòu)（如強化肋狀物）至裙板和框架部分11以增強硬度和剛度的需要，其也可以被 結(jié)合。
[0036] 參考圖1、圖3a-圖3c，微孔板10的孔和甲板部分12包括具有上表面30和下表 面31的矩形平面甲板19。平面甲板19具有119. 93至120. 03mm的長度LjP 78. 33mm至 78. 43mm的寬度W3。第一個實施方式的平面甲板19在形狀上是矩形，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當理解本公開并不限于特定形狀的平面甲板19并可以包括其他形狀和總尺寸。
[0037] 平面甲板19包括與平面甲板19整體形成的樣品孔14陣列。樣品孔14陣列以矩 形方式分布并且包括對應(yīng)于裙板和框架部分11的多個小孔13陣列的數(shù)量和方式的多個樣 品孔的數(shù)量和方式，使得樣品孔14陣列與裙板和框架部分11的小孔13陣列耦合（配合，