CN104745461B - 一种用于测序的基因芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医学工程设备制造技术和相关器件领域，具体涉及一种用于测序的基因芯片及其制备方法。芯片设置有反应池，反应池上方有上盖；芯片上有反应池68-72万个，芯片的材料为光纤，反应池直径为28-30μm，芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm，反应池的有效面积为27.6x27.6mm2。本发明免去了杂质或者污物对测序反应的干扰，确保了测序的准确度和效率。

Description

一种用于测序的基因芯片及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医学工程设备制造技术和相关器件领域，具体涉及一种用于测序的基因芯片及其制备方法。
背景技术
基因芯片(genechip)（又称DNA芯片、生物芯片）的原型是80年代中期提出的。基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，在一块基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探针。当溶液中带有荧光标记的核酸序列，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。
随着人类基因组计划的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。然而,怎样去研究如此众多基因在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命科学工作者共同的课题。为此，建立新型杂交和测序方法以对大量的遗传信息进行高效、快速的检测、分析就显得格外重要了。
生物芯片技术主要包括四个基本要点：芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号的检测。1、芯片制备，先将玻璃片或硅片进行表面处理，然后使DNA片段或蛋白质分子按顺序排列在芯片上。2、样品制备，生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应。可将样品进行生物处理，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，并且加以标记，以提高检测的灵敏度。3、生物分子反应，芯片上的生物分子之间的反应是芯片检测的关键一步。通过选择合适的反应条件使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配比率。4、芯片信号检测，常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中，通过扫描以获得有关生物信息。现有的微流控基因芯片仍存在测序通量小、精确度低的缺点，需要制备出一种新型的基因芯片以满足实际应用的需求。
发明内容
本发明的一个目的是一种用于测序的微流体基因芯片，所述芯片设置有反应池，反应池上方有上盖；所述芯片上有反应池68-72万个，优选为69-70万个；所述芯片的材料为光纤或石英，优选为光纤。
所述反应池直径为28-30μm。
所述芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm。
所述芯片的有效面积为27.6x27.6mm2。
所述的一种测序用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取单面抛光的基片；
步骤2：以二甲基亚砜水浴，然后以甲醇与水的混合液水浴，以水冲洗，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形；
步骤4：刻蚀芯片，形成反应池；
步骤5：以二甲基亚砜水浴，以硫酸双氧水混合液浸泡，以水冲洗，完成芯片的制备。
所述甲醇和水的体积比为（2-3）:1；所述以甲醇与水的混合液水浴的时间为15-30分钟。
所述步骤2和步骤5中，以二甲基亚砜水浴的时间为20-30min，温度为80℃以上，以水冲洗的时间为1min以上。
所述步骤5中，以硫酸双氧水混合液浸泡时间为30min-60min，硫酸双氧水混合液中H2SO4和H2O2的体积比为3:1。
所述刻蚀芯片采用等离子体刻蚀法。
制得芯片后，在芯片表面均匀喷涂碳化硼涂料。
本发明能够提供一种检测精度高，测序速度快、通量大的基因芯片。芯片的有效面积大，反应池密度大，能够一次性检测68-72万个基因样品。使用了光纤面板，对信号的探测简单、灵敏度高。二甲基亚砜的水浴能够充分溶解和去除附着于基片上的杂质和污物，保证后续步骤进行的准确无误。基因芯片对制备工艺要求较高，对清洗过程的要求尤其苛刻。本发明的清洗过程避免了杂质或者污物对测序反应的干扰，保证了测序的准确度和效率。
具体实施方式
实施例1
测序用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取单面抛光的基片，芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm，材料为光纤；
步骤2：以二甲基亚砜水浴20min，80℃；以体积比为2.5:1的甲醇与水的混合液水浴15min，水冲洗2min，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形，芯片的有效面积为27.6x27.6mm2；
步骤4：采用等离子体刻蚀法刻蚀芯片，形成反应池69-70万个，反应池直径为29μm；
步骤5：以二甲基亚砜水浴25min，以硫酸双氧水混合液浸泡30min，H2SO4和H2O2的体积比为3:1，水冲洗1min，完成芯片的制备。
实施例2
测序用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取单面抛光的基片，芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm，材料为石英；
步骤2：以二甲基亚砜水浴23min，90℃；以体积比为2:1的甲醇与水的混合液水浴30min，水冲洗4min，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形，芯片的有效面积为27.6x27.6mm2；
步骤4：刻蚀芯片，形成反应池70-71万个，反应池直径为29μm；
步骤5：以二甲基亚砜水浴20min，以硫酸双氧水混合液浸泡40min，H2SO4和H2O2的体积比为3:1，水冲洗3min，完成芯片的制备。
实施例3
测序用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取单面抛光的基片，芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm，材料为光纤；
步骤2：以体积比为5:1的二甲基亚砜和异丙醇混合液水浴25min，85℃；以体积比为3:1的甲醇与水的混合液水浴25min，水冲洗3min，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形，芯片的有效面积为27.6x27.6mm2；
步骤4：采用等离子体刻蚀法刻蚀芯片，形成反应池71-72万个，反应池直径为28μm；
步骤5：以二甲基亚砜水浴30min，以硫酸双氧水混合液浸泡60min，H2SO4和H2O2的体积比为2.5:1，水冲洗1min，完成芯片的制备。于芯片表面均匀喷涂碳化硼涂料。
实施例4
测序用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取单面抛光的基片，芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm，材料为光纤；
步骤2：以二甲基亚砜水浴28min，95℃；以体积比为3:1的甲醇与水的混合液水浴20min，水冲洗2min，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形，芯片的有效面积为27.6x27.6mm2；
步骤4：采用等离子体刻蚀法刻蚀芯片，形成反应池68-69万个，反应池直径为30μm；
步骤5：以二甲基亚砜水浴25min，以硫酸双氧水混合液浸泡45min，H2SO4和H2O2的体积比为2:1，水冲洗2min，完成芯片的制备。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于测序的基因芯片，其特征在于，所述芯片设置有反应池，反应池上方有上盖；所述芯片上有反应池68-72万个，芯片的材料为光纤；所述芯片经由下述步骤制得：
步骤1：取单面抛光的基片；
步骤2：以二甲基亚砜水浴，然后以甲醇与水的混合液水浴，以水冲洗，吹片烘干；
步骤3：在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形；
步骤4：刻蚀芯片，形成反应池；
步骤5：以二甲基亚砜水浴，以硫酸双氧水混合液浸泡，以水冲洗，完成芯片的制备。
2.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述反应池直径为28-30μm。
3.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述芯片长为49mm，宽为48mm，厚度为2mm。
4.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述芯片的有效面积为27.6x27.6mm2。
5.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述步骤2中，甲醇和水的体积比为（2-3）:1；以甲醇与水的混合液水浴的时间为15-30分钟。
6.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述步骤2和步骤5中，以二甲基亚砜水浴的时间为20-30min，温度为80℃以上，以水冲洗的时间为1min以上。
7.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述步骤5中，以硫酸双氧水混合液浸泡时间为30min-60min，硫酸双氧水混合液中H2SO4和H2O2的体积比为3:1。
8.如权利要求1所述的用于测序的基因芯片，其特征在于，所述步骤4中，刻蚀芯片采用等离子体刻蚀法。
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