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CN115485556A - 用于多路复用测定的被动光学条形码化的组合物和方法 - Google Patents

用于多路复用测定的被动光学条形码化的组合物和方法 Download PDF

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CN115485556A CN202180032461.5A CN202180032461A CN115485556A CN 115485556 A CN115485556 A CN 115485556A CN 202180032461 A CN202180032461 A CN 202180032461A CN 115485556 A CN115485556 A CN 115485556A
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hydrogel
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J·金姆
A·T·阮
B·米勒
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Slingshot Biosciences Inc
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Abstract

本发明提供组合物，其包含具有基本上相等的直径的多个水凝胶颗粒，但是来自所述多个水凝胶颗粒的每个子分组的颗粒具有一种或多种被动光学特性的不同相关值，所述水凝胶颗粒可以使用细胞计数仪表解卷积。来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒可以用来自靶标集的不同生化或化学靶标官能化。一种制备水凝胶颗粒的方法包括形成液滴以及使所述液滴聚合，任选地进行官能化。

Description

用于多路复用测定的被动光学条形码化的组合物和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月4日提交且标题为“用于多路复用测定的被动光学条形码化的组合物和方法(Compositions and Methods for Passive Optical Barcoding forMultiplexed Assays)”的美国临时专利申请号63/019,478的优先权和权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开文本涉及通过将水凝胶聚合物的被动光学特性工程化来使珠光学条形码化，以及其用途。
背景技术
流式细胞术和高通量细胞计数分析(例如，高内涵成像)是允许对单独细胞进行快速分离、计数和表征的技术，并且通常在多种应用的临床和实验室环境中使用。细胞计数装置是本领域中已知的，并且包括用于进行流式细胞术和FACS、血液学分析以及高内涵成像的市售装置。
发明内容
在一些实施方案中，组合物包含具有被动光学特性(例如，FSC和/或SSC)的水凝胶颗粒，所述水凝胶颗粒在不改变颗粒本身的大小(例如，直径)的情况下被故意工程化或“调节”。然后可以将工程化的水凝胶用于多路复用，其使用被动光学特性，任选地与一种或多种另外的特性如荧光组合，以进行单一反应中的多路复用测定(例如，化学或生化)，所述单一反应可以基于单独珠群体的被动光学特性进行解卷积。
在一些实施方案中，用于产生水凝胶颗粒的方法包括形成液滴和使液滴聚合，任选地进行官能化。所述方法得到如下水凝胶颗粒，所述水凝胶颗粒具有基本上相等的直径，但具有不同的相关预定光学特性(例如，被动光学特性)，其可以使用细胞计数仪表来解卷积。
在一些实施方案中，提供一种方法用于多路复用测定。所述方法包括在单一测定中使用具有独特被动光学特性的多个水凝胶颗粒的群体。来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒具有独特相关的一个或多个生化靶标。对多个水凝胶颗粒的所述群体进行测定，并且基于其被动光学特性来分离所述水凝胶颗粒和/或所述生化靶标。然后基于所述被动光学特性来确定多路复用测定的结果。本文所述方法允许在单一反应中进行高维(>1)多路复用测定，例如使用高通量细胞计数测量来进行。
附图说明
应理解，图式主要用于说明性目的，并且不打算限制本文所述的主题的范围。
图1是显示根据一些实施方案，用于制备水凝胶颗粒的方法的流程图。
图2是显示根据一些实施方案，用于进行生化多路复用的方法的流程图。
图3A是说明根据一些实施方案，细胞和所公开的水凝胶颗粒(A)的光学特性的简图。
图3B是说明聚苯乙烯珠(B、C)的光学特性的简图。
图4是显示根据一些实施方案，可以被调谐以编码特定前向和侧向散射“条形码”的变量的简图。
图5是显示根据一些实施方案，微流体通道中的颗粒形成的简图。
图6是显示根据一些实施方案，用于产生大小类似的珠的群体的编码方案的简图，所述群体可以使用被动光学特性进行多路分用。
图7A-图7B是显示大小相同的颗粒可以基于光学散射特性进行解卷积的图。相比之下，仅基于荧光或生化靶标无法区分这些颗粒。该图显示了根据一些实施方案，使用被动光学特性作为主要解卷积变量进行生化多路复用和多路分用的能力。
根据作为生物学相关的靶标群体的光学调谐的优雅演示的实验性例子，图8A是裂解的全血的示例性群体的白细胞计数的图，并且图8B是具有调谐的被动光学特性的水凝胶颗粒的计数的图。
图9A-图9B分别是根据实验性例子，具有调谐的被动光学特性的水凝胶颗粒的侧向散射和前向散射的图，其显示侧向散射可以独立于前向散射加以调谐。
图10A-图10C是根据实验性例子，对于多个单体:共聚单体比率，侧向散射相对于前向散射的图，其显示前向散射的增加对侧向散射的影响可忽略不计。
具体实施方式
流式细胞术和高通量细胞计数分析也可以用于测定珠(例如，用于生化测量)。在一些这样的实施中，将光束引导至含有珠的液体的聚焦流上。然后将多个检测器瞄准所述流流经光束的点，其中一个检测器与光束一致(例如，以检测前向散射(“FSC”))，并且几个检测器与光束垂直(例如，以检测侧向散射(“SSC”))。FSC和SSC测量通常被称为“被动光学特性”。对于诸如细胞(例如，人细胞)的颗粒，FSC通常与细胞体积相关联，而SSC通常与颗粒的内部复杂性或颗粒性(例如，核的形状、胞质颗粒的量和类型或者膜粗糙度)相关联。由于这些关联，不同的特定细胞类型可以展现不同的FSC和SSC，使得细胞类型可以在流式细胞术中基于它们的被动光学特性来相互区分。这些测量(即FSC和SSC)形成在临床和研究环境中进行细胞计数分析的基础。这样的细胞分析中使用的大多数合成或聚合物产品由(或大量包含)聚苯乙烯或胶乳(通常基于颗粒本身的直径具有固定的FSC和SSC值的不透明聚合物)制得。因此，相等直径的聚苯乙烯颗粒通常无法仅基于被动光学特性(FSC和SSC)而相互区分。
为了将大小相似的聚苯乙烯颗粒的子群体相互区分，可以将荧光团添加至颗粒，从而允许多路复用(例如，多色)测定。通过将不同的荧光团以不同的浓度组合至单一珠中，可以产生独特的标识符，所述标识符允许从不同染色的珠的群体内区分所述珠。在与独特的测定靶标组合时，荧光条形码化的珠群体可以有助于同时测定多个靶标(本文中称为“生化多路复用”)。然而，已知的产品如Luminex珠受限于荧光多路复用，因为它们由聚苯乙烯制得，而聚苯乙烯如上所述具有固定的被动光学特性。除了由聚苯乙烯制得的现有产品的材料限制外，用于测量这样的珠的仪器通常具有固定且有限数量的荧光检测器，从而限制了荧光驱动的多路复用策略可以解决的尺寸/靶标的数量。现代生化测定一直受益于多路复用的另外的尺寸，但是受限于仪器检测器可用性。因此，对允许使用被动光学特性的多路复用的另外且正交的尺寸的产品存在需要。本文所述的实施方案通过水凝胶底物的被动光学条形码化满足此需求。
一些已知的产品，如LEGENDplex(BioLegend)，使用不同大小的颗粒进行>1路测定。尽管这样的产品中的珠群体可能可经由其被动光学特性加以区分(LEGENDplex，BioLegend)，但是它们由于大小差异而固有地具有不同表面积、流体力学和生化特性(例如分析物浓度),从而导致欠佳的测定表现和非定量的测量。
概述
鉴于流式细胞仪和高内涵成像系统内的流体条件，用于生化测定或校准的颗粒通常落在有限大小范围内，以避免流体学的颗粒沉降和相关堵塞(使用较大颗粒时可能发生)和/或以避免颗粒漂浮至液体悬浮液的表面(使用小颗粒时可能发生，使得难以有效采样)。这种大小约束限制聚苯乙烯颗粒可以引发的前向散射范围。与聚苯乙烯颗粒不同，本文公开的水凝胶颗粒可以在保留固定直径的同时展现多种不同的光学散射特性，从而有助于流体特性的优化以及多路复用的另外的尺寸的引入。
图1是显示根据一些实施方案，用于制备水凝胶颗粒的方法的流程图。如图1中所示，方法100包括110处的液滴形成(例如，以产生多分散的多个液滴或单分散的多个液滴，如本文所述)。在112处，任选地将一种或多种表面活性剂添加至液滴，并且在114处，将一种或多种共聚单体添加至液体。然后在116处使液滴聚合，以形成水凝胶颗粒，随后在118处任选地将所述水凝胶颗粒官能化(例如，用一个或多个化学侧基或荧光染料，如下文进一步讨论)。
图2是显示根据一些实施方案，用于进行生化多路复用的方法的流程图。如图2中所示，方法200包括在220处提供多个工程化的水凝胶颗粒，来自所述多个工程化的水凝胶颗粒的每个工程化的水凝胶颗粒具有其自身的独特被动光学特性。工程化的水凝胶颗粒可以是透明的或半透明的。在222处准备测定，包括工程化的水凝胶颗粒和至少一种生化靶标。在224处，测量工程化的水凝胶颗粒的一种或多种被动光学特性。基于这些测量，可以在226处分离工程化的水凝胶颗粒和/或至少一种生化靶标，和/或可以在228处确定测定结果。
图3A是说明根据一些实施方案，细胞和所公开的水凝胶颗粒的光学特性的简图。如图3A中所示，本文所述的工程化的水凝胶是半透明的，允许使用侧向散射(SSC)检测器来解析其内部特征(即，细胞复杂性)。相比之下，图3B是说明聚苯乙烯珠的光学特性的简图。与图3A相比，图3B的聚苯乙烯珠是不透明的并且具有固定SSC，所述SSC取决于其直径并且不受其内部特征的影响(即，不基于其内部特征而变化)。因此，聚苯乙烯颗粒在用于流式细胞术中的两种最重要的被动光学测量(FSC和SSC，其分别测量靶标的大小和复杂性)中的实用性有限。由于聚苯乙烯的这些限制，使用者通常必须仅依赖于荧光来进行多路复用免疫表型分型实验。
在本文所述的一些实施方案中，组合物包含水凝胶颗粒，所述水凝胶颗粒被工程化而具有仅使用FSC和SSC可以与相等直径的其他颗粒(例如，水凝胶颗粒)的光学特性相区分的被动光学特性。本发明人意外地发现，水凝胶颗粒的光学特性可以通过改变水凝胶颗粒的组成独立地加以调节。例如，可以在不明显影响FSC的情况下调节SSC，并且反之亦然(即，可以在不明显影响SSC的情况下调节FSC)。此外，可以在对颗粒本身的密度或大小没有显著影响的情况下调谐水凝胶颗粒的光学特性(例如，折射率)。这是个惊人且有用的特征，因为这些特性允许以特定FSC/SSC比率“编码”相同大小的多个颗粒，随后使用检测器将其解卷积，所述检测器如在所有细胞计数仪表(包括没有荧光测量能力的低成本仪表)上发现的检测器。
在一些实施方案中，产生水凝胶颗粒的方法得到具有预定光学特性的水凝胶颗粒。在一些实施方案中，多路复用测定方法包括在单一测定中使用具有独特被动光学特性的多个(或“群体”)水凝胶颗粒，每个水凝胶颗粒具有独特的生化靶标。测量所述群体的一种或多种被动光学特性，并且基于所测量的被动光学特性来分离所述群体和/或所述生化靶标。可以基于测量的被动光学特性来生成多路复用测定的结果。前述程序和水凝胶颗粒的工程化性质有助于在单一反应中进行高维多路复用测定，以及使用高通量细胞计数测量分离水凝胶颗粒和/或生化靶标。
水凝胶
本文所述的水凝胶颗粒包含水凝胶。水凝胶是包含大分子三维网络的材料，当存在水时所述大分子三维网络允许其膨胀，并且在不存在水(或通过减少水的量)的情况下收缩，但不溶于水。溶胀(即水的吸收)是附接至或分散在大分子网络中的亲水官能团的存在的结果。相邻大分子之间的交联导致这些水凝胶的水不溶性。交联可能是由于化学键合(即，共价键)或物理键合(即，范德华力、氢键合、离子力等)所致。尽管聚合物工业中的一些可能将本文所述的一种或多种大分子材料在干燥状态下称为“干凝胶(xerogel)”且在水合状态下称为“水凝胶”，但是出于本公开文本的目的，术语“水凝胶”将指代脱水的或水合的大分子材料。具有特殊价值的水凝胶的特征在于，无论是脱水的还是水合的，所述材料都能保留其一般形状/形态。因此，如果水凝胶在脱水条件下具有大致球形的形状，其在水合条件下将是球形的。
本文所述的水凝胶可以包含大于约30％、大于约40％、大于约50％、大于约55％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约75％、大于约80％或大于约85％水。
在一些实施方案中，可以通过以下方式来制备合成水凝胶：使单体材料(“水凝胶单体”)聚合形成骨架，并用交联剂使所述骨架交联。合适的水凝胶单体包括(但不限于)以下：乳酸、乙醇酸、丙烯酸、甲基丙烯酸1-羟乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙二醇酯、丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二醇、乙二醇、富马酸等。合适的交联剂包括(但不限于)四乙二醇二甲基丙烯酸酯和N,N'-15亚甲基双丙烯酰胺。在一些实施方案中，水凝胶颗粒是通过丙烯酰胺的聚合而产生的。
在一些实施方案中，水凝胶包含至少一种单官能单体与至少一种双官能单体的混合物。
单官能单体可以是单官能丙烯酸单体。单官能丙烯酸单体的非限制性例子是丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；N-烷基丙烯酰胺(如N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺或N-叔丁基丙烯酰胺)；N-烷基甲基丙烯酰胺(如N-乙基甲基丙烯酰胺或N-异丙基甲基丙烯酰胺)；N,N-二烷基丙烯酰胺(如N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺；N-[(二烷基氨基)烷基]丙烯酰胺(如N-[3-二甲基氨基)丙基]丙烯酰胺或N-[3-(二乙基氨基)丙基]丙烯酰胺)；N-[(二烷基氨基)烷基]甲基丙烯酰胺(如N-[3-二甲基氨基)丙基]甲基丙烯酰胺或N-[3-(二乙基氨基)丙基]甲基丙烯酰胺)；(二烷基氨基)烷基丙烯酸酯(如2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)丙基丙烯酸酯或2-(二乙氨基)乙基丙烯酸酯)；和(二烷基氨基)烷基甲基丙烯酸酯(如2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯)。
双官能单体是可与本公开文本的单官能单体聚合以形成如本文所述的水凝胶的任何单体，所述水凝胶进一步含有可参与第二反应(例如，荧光团的缀合)的第二官能团。
在一些实施方案中，双官能单体选自：烯丙醇、异硫氰酸烯丙酯、烯丙基氯和烯丙基马来酰亚胺。
双官能单体可以是双官能丙烯酸单体。双官能丙烯酸单体的非限制性例子是N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、N,N'-亚乙基双丙烯酰胺、N,N'-亚乙基双甲基丙烯酰胺、N,N'亚丙基双丙烯酰胺和N,N'-(l,2-二羟基亚乙基)双丙烯酰胺。
可以取代聚合物混合物中的更高阶的支链和直链共聚单体以在维持聚合物密度的同时调整折射率，如标题为“用于眼科植入物的高折射率水凝胶组合物(HighRefractive Index Hydrogel Compositions for Ophthalmic Implants)”的美国专利号6,657,030中所述，所述专利的内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。
在一些实施方案中，水凝胶包含调节水凝胶的光学特性的分子。能够改变水凝胶的光学特性的分子进一步论述于下文中。
可用于本文所述的实施方案的天然存在的水凝胶包括可从天然来源(如植物、藻类、真菌、酵母、海洋无脊椎动物和节肢动物)获得或源自天然来源的各种多糖。适用于本文所述的实施方案中的多糖的非限制性例子包括(但不限于)琼脂糖,葡聚糖、壳多糖、基于纤维素的化合物、淀粉、衍生的淀粉等。这样的多糖可以包括多个重复葡萄糖单位作为多糖骨架的主要部分。
水凝胶的聚合可以通过过硫酸盐来引发。过硫酸盐可以是任何水溶性过硫酸盐。水溶性过硫酸盐的非限制性例子是过硫酸铵和碱金属过硫酸盐。碱金属包括锂、钠和钾。在一些优选实施方案中，过硫酸盐是过硫酸铵或过硫酸钾。
水凝胶的聚合可以通过加速剂来加速。加速剂可以是叔胺。叔胺可以是任何水溶性叔胺。优选地，叔胺是N,N,N',N'四甲基乙二胺(TEMED)或3-二甲氨基)丙腈。
图4是显示根据一些实施方案，可以被调谐以在水凝胶颗粒的分组上/中编码特定被动光学(例如，FSC和/或SSC)“条形码”的变量的简图。如图4顶部行(1)中所示，对单体/共聚单体比率和交联密度的调整可以导致水凝胶颗粒的折射率的变化(例如，随着单体::共聚单体的比率增加，从n增加至2*n，增加至3*n)。图4的中间行(2)显示，对纳米颗粒组成和浓度的调整可以调整水凝胶颗粒的SSC(例如，随着纳米颗粒的浓度增加而增加SSC)，并且图4的底部行(3)显示，用化学侧基将水凝胶颗粒官能化可以得到水凝胶颗粒上的二级标记(例如荧光团、蛋白质、抗原、抗体)的准确化学计量比率。该特征使得能够在颗粒上控制定量的平均荧光强度(MFI)，这是本文所述颗粒的独特特征。
图5是显示根据一些实施方案，充油微流体通道中的颗粒形成的简图。
水凝胶颗粒
在一些实施方案中，水凝胶颗粒包括水凝胶并且是通过使液滴聚合来产生(参见与图5相关的对“液滴形成”的讨论)。产生多个液滴(包括流体液滴和刚性液滴)的微流体方法可以包括以下文献中所述的一种或多种方法：标题为“液滴和相关种类的文库的产生(Creation of Libraries of Droplets and Related Species)”的美国专利申请公开号2011/0218123和标题为“微制造错流装置和方法(Microfabricated Crossflow Devicesand Methods)”的美国专利号7,294,503，所述文献各自的内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。这样的方法提供多个液滴的生成，来自所述多个液滴的每个液滴含有基本上被第二流体包围的第一流体，其中第一流体与第二流体是基本上不混溶的(例如，含有水基液体的液滴基本上被油基液体包围)。在其他实施方案中，可以通过沉淀聚合或膜乳化来产生颗粒。
多个流体液滴(例如，使用微流体装置制备的)可以是多分散的(例如，具有一系列不同大小)，或者在一些情况下，所述流体液滴可以是单分散的或基本上单分散的，例如具有均匀的直径分布，例如，使得不超过约10％、约5％、约3％、约1％、约0.03％或约0.01％的液滴具有大于平均直径的约10％、约5％、约3％、约1％、约0.03％或约0.01％的平均直径。如本文所用，液滴群体的平均直径是指液滴直径的算术平均值。
在一些实施方案中，水凝胶颗粒的群体包括多个水凝胶颗粒，并且水凝胶颗粒的群体基本上是单分散的。
术语“微流体”是指包括至少一个流体通道的装置、设备或系统，所述至少一个流体通道的截面尺寸小于1mm，并且长度与垂直于所述通道的最大截面尺寸的比率为至少约3:1。包括微流体通道的微流体装置特别适合于制备多个单分散液滴。错流膜乳化和沉淀聚合是用于生成多个单分散液滴的其他合适的方法。
可以与本发明一起使用的微流体系统的非限制性例子包括在以下文献中披露的那些：美国专利申请公开号2006/0163385(“流体种类的形成和控制(Forming and Controlof Fluidic Species)”)、美国专利申请公开号2005/0172476(“用于流体分散的方法和设备(Method and Apparatus for Fluid Dispersion)”)、美国专利申请公开号2007/000342(“流体种类的电子控制(Electronic Control of Fluidic Species)”)、国际专利申请公开号WO 2006/096571(“用于形成多重乳液的方法和设备(Method and Apparatus forForming Multiple Emulsions)”)、美国专利申请公开号2007/0054119(“形成颗粒的系统和方法(Systems and Methods of Forming Particles)”)、国际专利申请公开号WO 2008/121342(“乳液和形成技术(Emulsions and Techniques for Formation)”)以及国际专利申请公开号WO 2006/078841(“用于形成包封在颗粒如胶体颗粒中的流体液滴的系统和方法(Systems and Methods for Forming Fluidic Droplets Encapsulated in ParticlesSuch as Colloidal Particles)”)，所述文献各自的全部内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。
液滴大小可能与微流体通道大小、孔径(在膜乳化的情形中)和/或流速有关。微流体通道可以具有多种大小中的任一种，例如，具有如下与流体流垂直的最大尺寸：小于约5mm、或小于约2mm、或小于约1mm、或小于约500μm、小于约200μm、小于约100μm、小于约60μm、小于约50μm、小于约40μm、小于约30μm、小于约25μm、小于约10μm、小于约3μm、小于约1μm、小于约300nm、小于约100nm、小于约30nm或小于约10nm。
可以通过调整相对流速来调谐液滴大小。在一些实施方案中，液滴直径等于通道的宽度，或在通道的宽度的约10％、15％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％内。
在一些实施方案中，水凝胶颗粒的尺寸与形成它的液滴的尺寸基本上相似。例如，在一些这样的实施方案中，水凝胶颗粒的直径为小于约1μm、小于约2μm、小于约5μm、小于约10μm、小于约15μm、小于约20μm、小于约25μm、小于约30μm、小于约35μm、小于约40μm、小于约45μm、小于约50μm、小于约60μm、小于约70μm、小于约80μm、小于约90μm、小于约100μm、小于约120μm、小于约150μm、小于约200μm、小于约250μm、小于约300μm、小于约350μm、小于约400μm、小于约450μm、小于约500μm、小于约600μm、小于约800μm或小于1000μm。在一些实施方案中，水凝胶颗粒的直径为大于约1μm、大于约2μm、大于约5μm、大于约10μm、大于约15μm、大于约20μm、大于约25μm、大于约30μm、大于约35μm、大于约40μm、大于约45μm、大于约50μm、大于约60μm、大于约70μm、大于约80μm、大于约90μm、大于约100μm、大于约120μm、大于约150μm、大于约200μm、大于约250μm、大于约300μm、大于约350μm、大于约400μm、大于约450μm、大于约500μm、大于约600μm、大于约800μm或大于1000μm。在典型实施方案中，水凝胶颗粒的直径在5μm至100μm的范围内。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的形状为球形。
在一些实施方案中，如与具有与水凝胶颗粒相等的直径的聚苯乙烯珠的相应材料模量特性相比，一个或多个水凝胶颗粒的材料模量特性(例如，弹性)更接近地类似于靶细胞(例如，人靶细胞)的相应材料模量特性。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒不含琼脂糖。
光学特性
被动光学特性
流式细胞术的解卷积的三种主要模式是颗粒的两种被动光学特性(前向散射，FSC，对应于折射率或RI；以及侧向散射，SSC)，以及存在于给定细胞类型的表面上的生物标记(通常通过荧光来测量)。允许这些特性被合理地工程化的本文所述的组合物允许经由解卷积进行测定多路复用，或者一次测量超过一种靶标(例如，细胞、分子、生化靶标等)。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的折射率(RI)为大于约1.10、大于约1.15、大于约1.20、大于约1.25、大于约1.30、大于约1.35、大于约1.40、大于约1.45、大于约1.50、大于约1.55、大于约1.60、大于约1.65、大于约1.70、大于约1.75、大于约1.80、大于约1.85、大于约1.90、大于约1.95、大于约2.00、大于约2.10、大于约2.20、大于约2.30、大于约2.40、大于约2.50、大于约2.60、大于约2.70、大于约2.80或大于约2.90。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的RI为小于约1.10、小于约1.15、小于约1.20、小于约1.25、小于约1.30、小于约1.35、小于约1.40、小于约1.45、小于约1.50、小于约1.55、小于约1.60、小于约1.65、小于约1.70、小于约1.75、小于约1.80、小于约1.85、小于约1.90、小于约1.95、小于约2.00、小于约2.10、小于约2.20、小于约2.30、小于约2.40、小于约2.50、小于约2.60、小于约2.70、小于约2.80或小于约2.90。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的SSC可能为如通过细胞计数装置所测量的可能值的完整范围内的任何值。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的FSC可能为如通过细胞计数装置所测量的可能值的完整范围内的任何值。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的FSC可以通过在水凝胶中掺入高折射率分子加以调谐。优选的高折射率分子包括(但不限于)胶体二氧化硅、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯。因此，在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒包括丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯。丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯可以在烷基(如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基、2-乙基己基、庚基或辛基)中含有1至18、1至8或2至8个碳原子。烷基可以是支链的或直链的。高折射率分子还可以包括芳乙烯类，如乙烯基芳烃如苯乙烯和甲基苯乙烯，任选地在芳环上被烷基(如甲基、乙基或叔丁基)取代或被卤素取代(如氯苯乙烯)。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的FSC通过调整在水凝胶形成期间存在的水含量加以调节。在其他实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的FSC通过调整水凝胶的交联密度加以调节。可替代地或另外地，一个或多个水凝胶颗粒的FSC可能与颗粒体积有关，并且因此可以通过改变颗粒直径加以调节，如本文所述。
在一些实施方案中，一个或多个水凝胶颗粒的SSC可以通过将纳米颗粒包封于水凝胶内来工程化。在一些实施方案中，水凝胶颗粒包含一种或多种类型的纳米颗粒，所述纳米颗粒例如选自：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米颗粒、聚苯乙烯(PS)纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒。
水凝胶颗粒的官能化
在一些实施方案中，除了具有特定的和工程化的被动光学特性外，本文所述的水凝胶颗粒可以被官能化，从而允许它们模拟标记的细胞的荧光特性。在一些实施方案中，水凝胶颗粒包含双官能单体，并且水凝胶颗粒的官能化经由所述双官能单体来进行。在一些实施方案中，官能化的水凝胶颗粒包含游离胺基。在其他实施方案中，水凝胶可以用蛋白质或肽官能化，从而允许使用试剂(包括但不限于抗体)进行二级标记。
水凝胶颗粒可以用任何荧光染料官能化，所述荧光染料包括以下文献中列出的任何荧光染料：The
Figure BDA0003920248230000078
Handbook—A Guide to Fluorescent Probes andLabeling Technologies，所述文献的内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。官能化可以通过包含游离胺基的化合物(例如，烯丙胺)来介导，可以将所述化合物在形成过程期间掺入水凝胶颗粒中。
合适的荧光染料的非限制性例子包括：6-羧基-4',5'-二氯-2',7'-二甲氧基荧光素琥珀酰亚胺酯；5-(和-6)-羧基伊红；5-羧基荧光素；6-羧基荧光素；5-(和-6)-羧基荧光素；5-羧基荧光素-双-(5-羧基甲氧基-2-硝基苄基)醚,-丙氨酸-甲酰胺或琥珀酰亚胺酯；5-羧基荧光素琥珀酰亚胺酯；6-羧基荧光素琥珀酰亚胺酯；5-(和-6)-羧基荧光素琥珀酰亚胺酯；5-(4,6-二氯三嗪基)氨基荧光素；2',7'-二氟荧光素；伊红-5-异硫氰酸盐；赤藓红5-异硫氰酸盐；6-(荧光素-5-甲酰氨基)己酸或琥珀酰亚胺酯；6-(荧光素-5-(和-6)-甲酰氨基)己酸或琥珀酰亚胺酯；荧光素-5-EX琥珀酰亚胺酯；荧光素-5-异硫氰酸盐；荧光素-6-异硫氰酸盐；
Figure BDA0003920248230000071
488羧酸或琥珀酰亚胺酯；Oregon
Figure BDA0003920248230000072
488异硫氰酸盐；Oregon
Figure BDA0003920248230000073
488-X琥珀酰亚胺酯；Oregon
Figure BDA0003920248230000074
500羧酸；Oregon
Figure BDA0003920248230000075
500羧酸、琥珀酰亚胺酯或三乙基铵盐；Oregon
Figure BDA0003920248230000076
514羧酸；Oregon
Figure BDA0003920248230000077
514羧酸或琥珀酰亚胺酯；RhodamineGreenTM羧酸、琥珀酰亚胺酯或盐酸盐；Rhodamine GreenTM羧酸、三氟乙酰胺或琥珀酰亚胺酯；Rhodamine GreenTM-X琥珀酰亚胺酯或盐酸盐；RhodolGreenTM羧酸、N,0-双-(三氟乙酰基)或琥珀酰亚胺酯；双-(4-羧基哌啶基)磺酰罗丹明(sulfonerhodamine)或二(琥珀酰亚胺酯)；5-(和-6)羧基萘并荧光素,5-(和-6)羧基萘并荧光素琥珀酰亚胺酯；5-羧基罗丹明6G盐酸盐；6-羧基罗丹明6G盐酸盐、5-羧基罗丹明6G琥珀酰亚胺酯；6-羧基罗丹明6G琥珀酰亚胺酯；5-(和-6)-羧基罗丹明6G琥珀酰亚胺酯；5-羧基-2',4',5',7'-四溴磺酰荧光素琥珀酰亚胺酯或双-(二异丙基乙铵)盐；5-羧基四甲基罗丹明；6-羧基四甲基罗丹明；5-(和-6)-羧基四甲基罗丹明；5-羧基四甲基罗丹明琥珀酰亚胺酯；6-羧基四甲基罗丹明琥珀酰亚胺酯；5-(和-6)-羧基四甲基罗丹明琥珀酰亚胺酯；6-羧基-X-罗丹明；5-羧基-X-罗丹明琥珀酰亚胺酯；6-羧基-X罗丹明琥珀酰亚胺酯；5-(和-6)-羧基-X罗丹明琥珀酰亚胺酯；5-羧基-X-罗丹明三乙铵盐；LissamineTM罗丹明B磺酰氯；孔雀石绿；异硫氰酸盐；
Figure BDA0003920248230000081
单(硫代琥珀酰亚胺酯)；
Figure BDA0003920248230000082
21羧酸或琥珀酰亚胺酯；
Figure BDA0003920248230000083
7羧酸或琥珀酰亚胺酯；罗丹明RedTM-X琥珀酰亚胺酯；6-(四甲基罗丹明-5-(和-6)-甲酰氨基)己酸；琥珀酰亚胺酯；四甲基罗丹明-5-异硫氰酸盐；四甲基罗丹明-6-异硫氰酸盐；四甲基罗丹明-5-(和-6)-异硫氰酸盐；Texas
Figure BDA0003920248230000084
磺酰基；Texas
Figure BDA0003920248230000085
磺酰氯；Texas
Figure BDA0003920248230000086
-X STP酯或钠盐；Texas
Figure BDA0003920248230000087
-X琥珀酰亚胺酯；Texas
Figure BDA0003920248230000088
-X琥珀酰亚胺酯；和X-罗丹明-5-(和-6)-异硫氰酸盐。
荧光染料的其他例子包括从Invitrogen可商购的
Figure BDA0003920248230000089
染料，包括但不限于
Figure BDA00039202482300000810
FL；
Figure BDA00039202482300000811
TMR STP酯；
Figure BDA00039202482300000812
TR-X STP酯；
Figure BDA00039202482300000813
630/650-XSTP酯；
Figure BDA00039202482300000814
650/665-X STP酯；6-二溴-4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3,5-二丙酸；4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-戊酸；4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-戊酸琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3丙酸；4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；4,4二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3丙酸；硫代琥珀酰亚胺酯或钠盐；6-((4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3丙酰基)氨基)己酸；6-((4,4-二氟-5,7二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酰基)氨基)己酸或琥珀酰亚胺酯；N-(4,4-二氟5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酰基)磺基丙氨酸、琥珀酰亚胺酯或三乙铵盐；6-4,4-二氟-l,3-二甲基-5-(4-甲氧基苯基)-4-硼杂3a,4a4,4-二氟-5,7-二苯基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸；4,4-二氟-5,7-二苯基-4-硼杂3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5-苯基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸；琥珀酰亚胺酯；6-((4,4-二氟-5-苯基-4硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酰基)氨基)己酸或琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5-(4-苯基-l,3丁二烯基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5-(2-吡咯基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；6-(((4,4-二氟-5-(2-吡咯基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-基)苯乙烯基氧基)乙酰基)氨基己酸或琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5-苯乙烯基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸；4,4-二氟-5-苯乙烯基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸；琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-l,3,5,7-四甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-8-丙酸；4,4-二氟-l,3,5,7-四甲基-4硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-8-丙酸琥珀酰亚胺酯；4,4-二氟-5-(2-二乙基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸琥珀酰亚胺酯；6-(((4-(4,4-二氟-5-(2-二乙基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-基)苯氧基)乙酰基)氨基)己酸或琥珀酰亚胺酯；以及6-(((4,4-二氟-5-(2-二乙基)-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-基)苯乙烯基氧基)乙酰基)氨基己酸或琥珀酰亚胺酯。
荧光染料还可以包括例如可从Invitrogen购得的Alexa荧光染料，包括但不限于Alexa
Figure BDA00039202482300000815
350羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000816
430羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000817
488羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000818
532羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000819
546羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000820
555羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000821
568羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000822
594羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000823
633羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000824
647羧酸；Alexa
Figure BDA00039202482300000825
660羧酸；以及Alexa
Figure BDA00039202482300000826
680羧酸。合适的荧光染料还可以包括例如可从Amersham-Pharmacia Biotech购得的青色素染料，包括但不限于Cy3 NHS酯；Cy 5NHS酯；Cy5.5 NHS酯；以及Cy7 NHS酯。
实施例
实施例I：水凝胶颗粒的生成
用于UV光刻的光掩模源自FineLine Imaging,Inc.并且是使用AutoCad(AutoDesk,Inc.)设计。SU-8光致抗蚀剂(Microchem,Inc.)在4"硅晶片上使用准直UV光源(OAI,Inc.)进行光交联，以产生用于微流体装置制造的母版。PDMS(聚二甲基硅氧烷，SigmaAldrich,Inc.)是使用软光刻技术和微流体装置制造方法来制备和形成(参见例如，McDonald JC等人,2000,Electrophoresis 21:27-40，其内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文)。
使用流动聚焦几何学形成液滴，其中两个油通道集中水性单体溶液的中心流，以分解油包水乳液中的液滴。使用氟碳化合物-油(Novec 7500 3M,Inc.)作为用于液滴形成的外部连续相液体。为了在聚合之前稳定液滴，将0.5％w/w的表面活性剂添加至油相(Krytox 157FSH的羧酸铵盐，Dupont)中。为了制备基础聚丙烯酰胺凝胶颗粒，使用含有N-丙烯酰胺(1％-20％w/v)、交联剂(N,N'-双丙烯酰胺，0.05％-1％w/v)、加速剂和过硫酸铵(1％w/v)的水性单体溶液的中心相。将加速剂(N,N,N',N'-四甲基乙二胺2％体积％)添加至油相中，以在液滴形成后引发水凝胶颗粒聚合。
将几种共聚单体添加至基础凝胶配制品中以增加官能性。烯丙基-胺提供用于凝胶形成后的二级标记的伯胺基团。液滴的FSC通过添加共聚单体丙烯酸烯丙酯和甲基丙烯酸烯丙酯调整凝胶的折射率加以调节。液滴的SSC通过在聚合前将二氧化硅纳米颗粒和/或PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))颗粒(约100nm)的胶体悬浮液添加至中心水相加以调谐。
水凝胶颗粒的化学计量标记通过利用含有用于二级标记的化学正交侧基(胺、羧基、马来酰亚胺、环氧基、炔等)的共聚单体来实现。
以5kHz的平均速率形成液滴并在氟碳化合物油相中进行收集。完成在50℃下持续30分钟的聚合后，将所得水凝胶颗粒从油洗涤至水溶液中。
图6是显示根据一些实施方案，用于产生大小类似的珠的群体的编码方案的简图，所述群体可以使用被动光学特性进行多路分用。被动光学条形码化是通过FSC和SSC调谐并且通过合并具有独特FSC/SSC比率的颗粒来实现。
图7A-图7B是显示大小相同的颗粒可以以不同的被动光学特性进行编码的表征图。这允许仅使用被动光学特性对多路复用生化测定进行解卷积。图7B突出显示仅基于荧光信号区分颗粒群体的无能，从而显示根据一些实施方案，使用被动光学特性作为主要解卷积变量进行生化测定多路复用和多路分用。图7A显示具有相同大小，但具有不同被动光学散射比率(FSC/SSC)的多个合成细胞群体。将不同的表面标记与每个子群体缀合并与FITC缀合的同源抗体共孵育。每个生物标记修饰的珠群体显示相同的荧光谱，但是可以基于它们不同的光学特性解卷积，以对生化测定进行多路分用。
在一些实施方案中，组合物包括多个水凝胶颗粒，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒具有基本上相等的直径。所述多个水凝胶颗粒包括多个组的水凝胶颗粒，并且来自所述多个组的水凝胶颗粒的每个组的水凝胶颗粒具有被动光学特性(例如，前向散射和/或侧向散射)的一个或多个不同相关值。
所述多个水凝胶颗粒可以包括在混合物中，并且所述混合物可以配置为仅使用被动光学特性多路分用。
在一些实施方案中，所述多个水凝胶颗粒包括在混合物中，并且所述混合物配置为使用(1)被动光学特性和(2)荧光特性多路分用。
在一些实施方案中，来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率(例如，平均折射率或者最大或最小折射率)为大于约1.15。
在一些实施方案中，来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率(例如，平均折射率或者最大或最小折射率)为大于约1.3。
在一些实施方案中，来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率为大于约1.7。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒的直径为小于约1000μm、或小于约100μm、或小于约10μm。
在一些实施方案中，所述多个水凝胶颗粒包括纳米颗粒。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒被化学官能化。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒包含游离胺基。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒包含烯丙胺。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒是通过使液滴聚合产生的。
在一些实施方案中，所述多个水凝胶颗粒是水凝胶颗粒的基本上单分散的群体。
在一些实施方案中，进行多路复用测定的方法包括使用多个光学编码的水凝胶颗粒测定样品，使用细胞计数装置且基于所述多个水凝胶颗粒的被动光学特性使所述多个水凝胶颗粒解卷积，以及从单一反应确定所述样品的多种测量。来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒可以用来自靶标集的不同生化或化学靶标官能化。可替代地或另外地，来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒可以用以下中的至少一种官能化：抗原、蛋白质、小分子或抗体。
在一些实施方案中，来自所述多个水凝胶颗粒的每个组(来自多个组)的水凝胶颗粒具有被动光学特性(例如，前向散射和/或侧向散射)的不同相关值。
实施例1：水凝胶颗粒的被动光学调谐
如图4和图6中所描绘，水凝胶颗粒在多个尺寸中进行调谐以基于其被动光学特性产生珠的不同群体。可以使用FSC与SSC的组合将所述珠解卷积。通过独立于颗粒大小调谐被动光学特性对白细胞的三个主要子群体(淋巴细胞、单核细胞和粒细胞(嗜中性粒细胞))的示例性匹配显示于图8A-图8B中。出于清楚的目的，图8A-图8B的实施例中的所有颗粒具有相等直径。图8A是实际裂解的血细胞群体(表示三个子群体)的白细胞(WBC)计数的图，并且图8B显示具有调谐的被动光学特性的水凝胶颗粒的计数以及它们如何在数据采集之间不改变仪器设定(例如，增益、电压)的情况下模拟裂解的全血的行为。一些终端用户应用需要在光学上与生物细胞群体类似的测定珠。本文所述的核心技术有助于将测定珠准确放置于靶目的群体上，同时经由光学编码扩展多路复用能力。
实施例2：水凝胶颗粒侧向散射的调谐
将胶体二氧化硅以12.5％、6.25％、3.125％和0％添加至聚合物混合物的水性级分，并且如实施例1中所述形成水凝胶颗粒。前向和侧向散射数据是使用流式细胞仪获得。结果显示，侧向散射信号(图9A)随着更高百分比的包封的纳米颗粒而增加，而前向散射信号(图9B)通常不变，从而证实侧向散射可以独立于前向散射加以调谐。
实施例3：水凝胶颗粒前向散射的调谐
在此实验中，水凝胶组合物中丙烯酰胺:双丙烯酰胺的百分比在20％与40％之间变化，以调谐水凝胶颗粒的折射率，如在流式细胞仪中通过前向散射所测量。如图10A-图10C中所示，前向散射随着丙烯酰胺:双丙烯酰胺的百分比增加而增加。
本申请中引用的所有出版物、专利、专利申请和其他文献出于所有目的通过引用以其整体特此并入，并入程度如同单独指出每个单独的出版物、专利、专利申请或其他文献是出于所有目的通过引用并入一般。
虽然已经示出和描述了各种具体实施方案，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变。
虽然上文已描述系统、方法和装置的各个实施方案，但应理解，所述实施方案仅以实施例方式而非限制方式呈现。在上述方法和步骤指示以某个顺序进行的某些事件的情况下，受益于本公开文本的本领域技术人员将认识到，可以修改某些步骤的排序，并且这样的修改与本发明的变化形式一致。另外，在可能时，某些步骤可以在平行过程中同时进行，以及可如上文所述依序进行。尽管已经具体显示并描述所述实施方案，但将理解，可以对其形式和细节做出各种改变。尽管已经具体显示并描述所述实施方案，但将理解，可以对其形式和细节做出各种改变。虽然已将各个实施方案描述为具有特定特征和/或组分的组合，但是具有来自如上文所讨论的任何实施方案的任何特征和/或组分的组合的其他实施方案是可能的。
如本文所用，以下术语和表达意图具有以下含义：
不定冠词“一个/一种(a)”和“一个/一种(an)”以及定冠词“所述”旨在包括单数和复数，除非在使用它们的上下文中另有明确说明。
“至少一个/至少一种”和“一个或多个/一种或多种”可互换地使用以意指物品可以包括一个/一种或超过一个/超过一种所列出的要素。
除非另有指示，否则应理解，预期表示成分、反应条件等的量、比率和数字特性的所有数字在所有情况下都能够被术语“约”修饰。
如本文所用，术语“约”和“大约”通常意指所述值的加或减10％，例如约250μm将包括225μm至275μm，约1,000μm将包括900μm至1,100μm。
除非另有明确说明或从上下文中清楚看出，否则在本公开文本中，对单数项的提及应理解为包括复数项，反之亦然。除非另有说明或从上下文清楚看出，否则语法连词旨在表达结合的条款、句子、单词等的任何和所有分离和连接组合。因此，术语“或”通常应理解为意指“和/或”等。本文提供的任何和所有例子或示例性语言(“例如”、“如”、“包括”等)的使用仅旨在更好地说明实施方案，而不构成对实施方案或权利要求的范围的限制。

Claims (23)

1.一种组合物，其包含：多个水凝胶颗粒，来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒具有基本上相等的直径，所述多个水凝胶颗粒包括多个组的水凝胶颗粒，来自所述多个组的水凝胶颗粒的每个组的水凝胶颗粒具有被动光学特性的不同相关值。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述被动光学特性是前向散射。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述被动光学特性是侧向散射。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多个水凝胶颗粒包括在混合物中，并且所述混合物配置为仅使用被动光学特性多路分用。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多个水凝胶颗粒包括在混合物中，并且所述混合物配置为使用(1)被动光学特性和(2)荧光特性多路分用。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率为大于约1.15。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率为大于约1.3。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个组的水凝胶颗粒中至少一个组的水凝胶颗粒的水凝胶颗粒的折射率为大于约1.7。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒的直径为小于约1000μm。
10.根据权利要求7所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒的直径为小于约100μm。
11.根据权利要求8所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒的直径为小于约10μm。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多个水凝胶颗粒包括纳米颗粒。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒被化学官能化。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒包含游离胺基。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的至少一个水凝胶颗粒包含烯丙胺。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒是通过使液滴聚合产生的。
17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多个水凝胶颗粒是水凝胶颗粒的基本上单分散的群体。
18.一种进行多路复用测定的方法，所述方法包括：
使用多个光学编码的水凝胶颗粒测定样品；
使用细胞计数装置且基于所述多个水凝胶颗粒的被动光学特性使所述多个水凝胶颗粒解卷积；以及
从单一反应确定所述样品的多种测量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒用来自靶标集的不同生化或化学靶标官能化。
20.根据权利要求18所述的方法，其中来自所述多个水凝胶颗粒的每个水凝胶颗粒用以下中的至少一种官能化：抗原、蛋白质、小分子或抗体。
21.根据权利要求18所述的方法，其中来自所述多个水凝胶颗粒的组的水凝胶颗粒具有被动光学特性的不同相关值。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述被动光学特性是前向散射。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述被动光学特性是侧向散射。
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