CN113426499A - 微结构、生物芯片、成膜方法、基因测序装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微结构、生物芯片、成膜方法、基因测序装置及其应用，微结构包括绝缘基体。绝缘基体上形成有储液腔、上下贯通的成膜腔，成膜腔的下端与储液腔的上端连通，成膜腔垂直于上下方向的截面形成有锐角或者直角，成膜腔内能够形成分子膜，绝缘基体上形成有多个储液腔和多个成膜腔，成膜腔与储液腔一一对应，多个储液腔在绝缘基体上的分布呈多列。本申请提供的微结构，设置成膜腔垂直于上下方向的截面形成有锐角或者直角，在成膜腔内形成分子膜的过程中，成膜腔能够为分子膜提供较强的支撑作用，有利于提高分子膜的成膜率和成膜稳定性。另外，在形成分子膜的过程中，成膜速度较快，且采用少量的试剂即可形成分子膜。

Description

微结构、生物芯片、成膜方法、基因测序装置及其应用

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，尤其涉及一种微结构、生物芯片、成膜方法、基因测序装置及其应用。

背景技术

在纳米孔基因测序技术领域，通常需要在生物芯片上形成分子膜，以在分子膜上嵌入纳米孔结构。DNA单链通过纳米孔的过程中，会影响分子膜的电阻率，不同碱基通过纳米孔时，对应分子膜不同的电阻率。对分子膜两侧施加电压，形成电势差，不同碱基通过纳米孔时，会产生不同的电流变化，通过测量电流的变化，获取DNA单链上的碱基序列排布信息。然而，现有的分子膜的成膜质量不高，给基因测序工作造成了一定的困扰。

发明内容

本申请实施例提供了一种微结构、生物芯片、成膜方法、基因测序装置及其应用，以解决分子膜的成膜质量不高的问题。

本申请实施例的第一方面提供一种微结构，包括绝缘基体，所述绝缘基体上形成有储液腔、上下贯通的成膜腔，所述成膜腔的下端与所述储液腔的上端连通，所述成膜腔垂直于上下方向的截面形成有锐角或直角，所述成膜腔内能够形成分子膜；所述绝缘基体上形成有多个所述储液腔和多个所述成膜腔，所述成膜腔与所述储液腔一一对应，多个所述储液腔在所述绝缘基体上的分布呈多列。

在一些实施例中，所述成膜腔垂直于上下方向的截面形状为矩形、三角形或者星形，可选为正三角形。

在一些实施例中，所述储液腔的形状为多棱柱形或者椭圆柱形，可选的，所述储液腔的形状为圆柱形。

在一些实施例中，所述成膜腔向所述储液腔方向的正投影覆盖所述储液腔，或者边缘与所述储液腔的边缘重叠，可选地，位于所述储液腔的内部。

在一些实施例中，相邻所述储液腔相互阻隔，和/或，相邻所述成膜腔相互阻隔。

在一些实施例中，所述绝缘基体包括：衬底；架体，形成在所述衬底上，所述架体与所述衬底围设形成所述储液腔，所述架体的上部形成有所述成膜腔。

在一些实施例中，所述架体包括：墙体，设置在所述衬底上，所述墙体、所述衬底围设形成上端开口的所述储液腔；以及盖体，盖设在所述储液腔的所述开口上，所述盖体上形成有所述成膜腔。

第二方面，本申请实施例提供一种生物芯片，包括：以上任意一实施例提供的微结构；电极，设置在储液腔的底部，能够与储液腔内的液体导电连接，且能够与所述生物芯片外部的电路连接。

在一些实施例中，电极包括相互导电连接的打底电极和第一反应电极，所述打底电极设置在绝缘基体上，所述第一反应电极能够与所述储液腔内的液体导电连接，所述打底电极与所述生物芯片外部的电路连接，以为所述第一反应电极发生电化学反应提供电子传递的路径。

第三方面，本申请实施例提供一种基因测序装置，包括以上任意一实施例提供的微结构，或者以上任意一实施例提供的生物芯片。

第四方面，本申请实施例提供一种成膜方法，采用以上任意一实施例提供的微结构，或者采用以上任意一实施例提供的生物芯片，所述成膜方法包括：经过所述成膜腔向所述储液腔内加入极性溶剂；在所述微结构形成有所述成膜腔的一侧的表面上吹出用于形成分子膜的非极性溶剂的气泡；对所述气泡施力，以使所述气泡流经所述成膜腔。

在一些实施例中，经过所述成膜腔向所述储液腔内加入极性溶剂的步骤，具体包括：向所述微结构的所述储液腔内输入置换气体；所述置换气体具有如下性质：可溶于极性溶剂、和/或密度大于空气、和/或对所述微结构和/或芯片无腐蚀作用；将所述微结构或者所述生物芯片的至少上表面浸入所述极性溶剂中；所述极性溶液通过所述置换气体的溶解而进入所述储液腔内。

在一些实施例中，向所述生物芯片的所述储液腔内输入置换气体的步骤之前，所述成膜方法还包括：在所述生物芯片形成有所述成膜腔一侧的表面预涂非极性试剂。

第五方面，本申请实施例提供一种以上任一项提供的微结构、生物芯片、基因测序装置或者成膜方法制备的分子膜在表征分析物中的用途，所述分析物包括生物聚合物，所述生物聚合物选自多核苷酸、多肽、多糖和脂质中的一种，可选为多核苷酸，所述多核苷酸包括DNA和/或RNA。

本申请实施例提供的微结构、生物芯片、基因测序装置、成膜方法及其应用，设置微结构成膜腔垂直于上下方向的截面形成有锐角或直角，如此一来，在微结构内形成分子膜的过程中，成膜腔的壁部对分子膜具有较强的支撑作用，有利于提高微结构内分子膜的成膜率和成膜后的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的微结构的结构示意图；

图2为一实施例提供的图1中C处的局部放大图；

图3为一实施例中图2中D-D截面的剖视图；

图4为另一实施例中图2中D-D截面的剖视图；

图5为另一实施例提供的图1中C处的局部放大图；

图6为图5中E-E截面的剖视图；

图7为本申请一实施例提供的成膜方法的流程图；

图8为本申请另一实施例提供的成膜方法的流程图；

图9a为一实施例中微结构的成膜腔的截面为正三角形的成膜测试结果；

图9b为一实施例中微结构的成膜腔的截面为十二角星形的成膜测试结果；

图9c为一实施例中微结构的成膜腔的截面为正方形的成膜测试结果；

图9d为一实施例中微结构的成膜腔的截面为圆形的成膜测试结果；

图9e为一实施例中微结构的成膜腔的截面为正六边形的成膜测试结果。

附图标记说明：

1、绝缘基体；11、衬底；12、架体；121、墙体；122、盖体；1a、储液腔；1b、成膜腔；

2、电极；21、打底电极；22、第一反应电极；23、第二反应电极。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。

本申请描述中的方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。需要说明的是，本申请描述中的“上”、“下”等表示方位的术语是基于附图3所示的方位进行描述的。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

第一方面，本申请实施例提供一种用于形成分子膜的微结构，如图1～图4所示，微结构包括绝缘基体11，绝缘基体11上形成有储液腔1a、上下贯通的成膜腔1b，成膜腔1b的下端与储液腔1a的上端连通，成膜腔1b垂直于上下方向的截面形成有锐角或直角，成膜腔1b内能够形成分子膜。如图1所示，绝缘基体1上形成有多个储液腔1a和多个成膜腔1b，成膜腔1b与储液腔1a一一对应，多个储液腔1a在绝缘基体1上的分布呈一列或者多列。如此一来，一个微结构可以同时进行多个DNA单链的测序工作，提高基因测序工作的效率

以微结构在基因测序中的应用为例进行说明，为了基因测序工作的顺利进行，需要首先形成分子膜，以在分子膜上嵌入纳米孔。分子膜的成膜率和成膜稳定性对后续的基因测序工作具有重要的影响，其影响着基因测序能否顺利进行以及基因测序结果的可靠性，而分子膜是在微结构上形成的。

成膜腔的截面大小不做限制，只要能够形成分子膜即可，示例性地，成膜腔的截面直径为20μm～200μm，比如，可以为20μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm或者200μm等，如此设置有利于提高分子膜的成膜率和成膜质量。具体地，可以在储液腔1a内储存极性溶剂，在成膜腔1b内形成分子膜，比如两亲分子层磷脂双分子层膜或者单分子单层膜，分子膜上下两侧均为极性溶剂，极性溶剂具有导电性，电极2与极性溶剂导电连接，以在分子膜上下两侧形成电势差。如此当DNA单链通过分子膜时，由于DNA单链上不同碱基的结构不同，不同碱基穿过分子膜时，会引起分子膜的电阻率发生变化，进而引起电流发生变化，从而实现将DNA单链上的碱基信息转化为电信号，测量电流的变化量可以识别DNA单链上的碱基信息，完成基因测序工作。

在一种实施例中，成膜腔1b垂直于上下方向的截面形成有锐角或者直角，即成膜腔1b内相邻壁部夹角形成有锐角或者直角。具体地，可以只形成有锐角，也可以只形成有直角，或者既形成有锐角又形成有直角。此外，成膜腔1b垂直于上下方向的截面形成的锐角或者直角的数量至少一个，这里均不作限制。可以理解的是，极性溶剂形成的分子膜在成膜腔1b内具有向内壁呈锐角或者直角的区域聚集的趋势，因此该区域能够相对稳定地牵引分子膜，对分子膜具有较为稳定的支撑作用，如此形成的分子膜更加稳定且具有更高的成膜率。本申请实施例提供的微结构，设置成膜腔1b垂直于上下方向的截面形成有锐角或直角，如此一来，成膜腔1b的壁部对分子膜具有较强的支撑作用，有利于提高分子膜的成膜率和成膜后的稳定性。

可以理解的是，成膜腔1b垂直于上下方向的截面形成有锐角或者直角的方式有多种，示例性地，成膜腔1b垂直于上下方向的截面呈矩形、五角星形或者多角星形。另外，上述截面还可以为不规则的形成有多个锐角的形状，这里不做限制。可以理解的是，上述截面形成的较多锐角且各锐角沿周向分别的较为均匀，则成膜腔1b对分子膜的支撑效果也较好。

图9a至图9e示出了微结构的成膜腔1b的截面分别为不同形状、相邻储液腔1a之间是阻隔的或不连通的、相邻成膜腔1b之间是阻隔的或不连通的、且成膜腔1b向储液腔1a方向的正投位于所述储液腔1b的内部时的对应的成膜率和成膜质量的测试结果。从图中可以看出，当微结构的成膜腔1b的截面分别为正三角形、十二角星形(每个角为60°)和正方形时，成膜腔1b的成膜率、漏电量小于3pA的通道的百分比都比成膜腔1b的截面为正六边形或圆形时较高。成膜率和漏电率小于3pA的通道的百分比最高可达100％，显著提高了微结构的成膜率和成膜质量。

需要说明的是，成膜腔1b的下端与储液腔1a的上端可以直接连通，也可以间接连通。如图3所示，成膜腔1b的下端与储液腔1a的上端直接连接。如图4所示，成膜腔1b的下端通过中间的腔体与储液腔1a的上端连通。上述两种结构都可以形成用于基因测序的分子膜。

在一些实施例中，如图2所示，成膜腔1b垂直于上下方向的截面形状为矩形、三角形或者星形，可选为正三角形。当为正三角形时，成膜腔1b整体呈三棱柱形，相邻的内壁夹角呈60度的锐角，三个夹角对分子膜的牵引力相当，使得分子膜在成膜腔1b内受到的牵引力和支撑力更加均匀，如图9a所示，设置成膜腔1b的截面呈三角形可以进一步提高了分子膜的成膜稳定性和成膜率。此外，设置成膜腔1b呈三棱柱形，也便于加工，降低微结构的加工难度。

可以理解的是，储液腔1a的形状不做限制，可以是多棱柱形，也可以是不规则形状。示例性地，储液腔1a的形状为多棱柱形或者椭圆柱形，可选为圆柱形，比如可以为三棱柱形或者四棱柱形。当储液腔1a的形状为圆柱形时，便于微结构的加工。

成膜腔1b垂直于上下方向的截面可以大于、等于或者小于储液腔1a垂直于上下方向的截面，即成膜腔1b向储液腔1a方向的正投影覆盖储液腔1a，或者边缘与储液腔1a的边缘重叠，可选地，成膜腔1b向储液腔1a方向的正投影位于储液腔1a的内部。在一些实施例中，如图3和图4所示，成膜腔1b向储液腔1a方向的正投影位于储液腔1a的内部，即成膜腔1b垂直于上下方向的截面小于储液腔1a垂直于上下方向的截面，如此储液腔1a内的极性溶剂对分子膜具有更好的支撑作用，有利于提高成膜腔1b内分子膜的成膜稳定性和成膜率。

在另一些实施例中，如图5和图6所示，成膜腔1b向储液腔1a方向的正投影覆盖储液腔1a，如此设置依然能够在成膜腔1b内形成分子膜。

可以理解的是，可以在一个微结构上设置一个储液腔1a，对应地设置一个成膜腔1b，也可以在一个微结构上设置多个储液腔1a和对应的多个成膜腔1b，这里不做限制，根据具体需求进行选取。当在一个微结构上设置多个储液腔1a和对应的多个成膜腔1b时，多个储液腔1a可以有规律的排布，也可以没有规律的排布，这里不做限制。

可选地，在一实施例中，如图2至图6所示，相邻储液腔1a相互阻隔。即同一微结构的各储液腔1a之间互不连通，保持各储液腔1a和对应的成膜腔1b基因测序工作的独立性，互相之间不会产生干扰。

可选地，在一实施例中，如图2至图6所示，相邻成膜腔1b相互阻隔，即统一微结构的各成膜腔1b之间互不连通，保持各成膜腔1b和对应的储液腔1a基因测序工作的独立性，互相之间不会产生干扰。

在一些实施例中，多个储液腔1a在绝缘基体1上的分布呈多列，且相邻两列的储液腔1a错位分布。可以理解的是，每一储液腔1a对应设置电极2，通过电极2同微结构的外电路导电连接，以在分子膜的两侧形成电势差。设置储液腔1a在绝缘基体1上分布呈多列，且相邻两列的储液腔1a错位分布，如此便于相邻两列的储液腔1a底部对应的电极2在绝缘基体1上的错位排布，使得微结构对应的电极2排布的更加合理，进一步提高了基因测序装置的结构紧凑性。

可以理解的是，不同列的储液腔1a对应的电极2可以向相反的方向延伸，此时，无论相邻列的储液腔1a对应的电极2如何排布，都不会相互干涉，因此，对于向相反的方向延伸的电极2对应的相邻列储液腔1a，也可以不错位排布。

在一些实施例中，如图2至图6所示，绝缘基体1包括衬底11和架体12，架体12形成在衬底11上，架体12与衬底11围设形成储液腔1a，架体12的上部形成有成膜腔1b。可以理解的是，衬底11和架体12的材料可以相同，也可以不同，可以采用沉积的工艺在衬底11上形成架体12，如化学气相沉积或者等离子体增强等沉积工艺。可以理解的是，衬底11和架体12可以均由介电材料制成。

在一些实施例中，架体12包括墙体121和盖体122，墙体121设置在衬底11上，墙体121、衬底11围设形成上端开口的储液腔1a。盖体122盖设在储液腔1a的开口上，盖体122上形成有成膜腔1b。可以理解的是，墙体121和盖体122可以是相同的材料，如二氧化硅等，也可以是不同的材料。

可以理解的是，基因测序工作需要在分子膜的两侧形成电势差，可以将用于在分子膜两侧形成电势差的结构设置在微结构内部，也可以设置在微结构的外部。

第二方面，本申请实施例提供一种生物芯片，如图1所示，生物芯片包括上述任意一实施例提供的微结构和电极2，电极2设置在储液腔1a的底部，能够与储液腔1a内的液体导电连接，且能够与生物芯片外部的电路连接。电极2用于在分子膜的两侧形成电势差，将微结构和电极2集成为一个整体，一起加工成型，形成生物芯片，进一步提高基因测序装置的结构紧凑性。

可以理解的是，储液腔1a底部的电极2可以只与储液腔1a内的导电液体导电连接，而通过生物芯片外部的电路与分子膜上侧的导电液体导电连接，设置二者的极性相反，实现分子膜两侧产生电势差。

另外，也可以设置电极2包括与储液腔1a内的导电液体导电连接的部分，又包括与成膜腔1b上部的液体导电连接的部分，两个部分的电极2的极性相反，同样可以实现在分子膜两侧产生电势差。

在一些实施例中，如图1所示，电极2包括相互导电连接的打底电极21和第一反应电极22，打底电极21设置在绝缘基体1上，第一反应电极22能够与储液腔1a内的液体导电连接，打底电极21与生物芯片外部的电路连接，以为第一反应电极22发生化学反应提供电子传递的路径。具体地，打底电极21为不参与电化学反应的电极材料，第一反应电极22为可组成电化学反应体系的电极材料，第一反应电极22通过打底电极21与生物芯片外部的电路导电连接后，第一反应电极22能够与储液腔1a内的极性溶剂交换电子。可以理解的是，可以设置第一反应电极22与储液腔1a一一对应，而打底电极21与第一反应电极22一一对应，即第一反应电极22、打底电极21与储液腔1a的数量一一对应，以便每个分子膜两侧分别形成电势差，保持各分子膜上基因测序工作的独立性。设置电极分为第一反应电极22和打底电极21，可以仅在储液腔1a的底部能够与极性溶剂导电接触的区域设置第一反应电极22，而在从储液腔1a的底部到与生物芯片外部的电路连接的部分设置为打底电极21，如此通电后仅有第一反应电极22与储液腔1a内的极性溶液交换电子，打底电极21仅起导电的作用，而不会得失电子，即不会参与氧化还原反应。

在一些可选的实施例中，生物芯片还包括与打底电极21导电连接的第二反应电极23，第二反应电极23与第一反应电极22形成电势差，第二反应电极23能够与成膜腔1b上方的液体导电连接。具体地，第二反应电极23为可参与电化学反应的电极材料，可以设置第二反应电极23与第一反应电极22的极性相反，第二反应电极23通过打底电极21与生物芯片外部的电路导电连接后，可以与分子膜上侧的极性溶剂交换电子。可以理解的是，可以设置第一反应电极22和第二反应电极23的极性相反，以在分子膜的两侧形成电势差。如此，将第二反应电极23也集成在生物芯片上，提高生物芯片的结构集成度，也进一步提高了基因测序工作的操作便利性。

绝缘基体1可以通过光刻工艺、等离子刻蚀工艺或者二者的结合等工艺加工而成。

需要说明的是，当绝缘基体1包括衬底11和架体12时，电极2可以设置在衬底11与架体12连接的表面上，也可以嵌入在衬底11结构内，这里不做限制。

第三方面，本申请实施例提供一种基因测序装置，包括以上任意一实施例提供的微结构，后者包括以上任意一实施例提供的生物芯片。

本申请实施例提供的基因测序装置，由于采用了以上任意一实施例提供的微结构，或者采用以上任意一实施例提供的生物芯片，因而具有相同的技术效果，这里不再赘述。

第四方面，本申请实施例提供一种成膜方法，采用以上任意一实施例提供的微结构，或者采用以上任意一实施例提供的生物芯片，如图7所示，成膜方法包括：

S10、经过成膜腔1b向储液腔1a内加入极性溶剂。可以理解的是，极性溶剂可以溢出到成膜腔1b的外部，或者极性溶剂的液面位于成膜腔1b内。

S20、在微结构形成有成膜腔1b的一侧的表面上吹出用于形成分子膜的非极性溶剂的气泡。具体地，可以采用移液器在微结构或者生物芯片的表面吹出含有两亲分子的非极性溶剂的气泡。

S30、对气泡施力，以使气泡流经成膜腔1b。由于上一步吹出的气泡在绝缘基体1的上表面，不一定进入了成膜腔1b内，可以通过对气泡施加平行于微结构或者生物芯片表面的作用力，以使气泡沿微结构或者生物芯片的表面流动，当气泡流经成膜腔1b时，便在成膜腔1b内的极性溶剂的上表面形成分子膜。需要说明的是，对气泡施加的作用力可以平行于绝缘基体1的上表面，也可以与之存在夹角，只要该作用力具有平行于微结构或者生物芯片表面的分力即可。

可以理解的是，在进行成膜操作前，可以将微结构或者生物芯片放置在对应的工装夹具内，便于为电极2提供电源，也便于后续基因测序工作中获取携带有DNA单链的碱基信息的电信号。

本申请实施例提供的成膜方法，采用移液器在生物芯片或者微结构的表面吹出气泡，并使气泡流过成膜腔1b的上表面，以在成膜腔1b内形成分子膜。如此可以控制气泡形成的大小和数量，且在气泡经过成膜腔1b时，容易形成分子膜，如此操作简单，且进一步提高了成膜稳定性和成膜率。另外，采用该成膜方法，成膜速度较快，且试剂用量少，有效地降低了基因测序等工作的成本。

在一些实施例中，如图8所示，S10、经过成膜腔1b向储液腔1a内加入极性溶剂的步骤，具体包括：

S11、向微结构的储液腔1a内输入置换气体，置换气体具有如下性质：可溶于极性溶剂、和/或密度大于空气、和/或对微结构和/或芯片无腐蚀作用。置换气体可以是二氧化碳等惰性气体，不会对生物芯片造成腐蚀。

S12、将微结构或者生物芯片的至少上表面浸入极性溶剂中极性溶剂通过置换气体的溶解进入储液腔1a内。

可以理解的是，生物芯片或者微结构进入在极性溶剂内后，在向生物芯片或者微结构的表面吹出气泡的过程中，需要将移液器等工具插入到极性溶液内，移液器等工具放置在微结构或者生物芯片的上表面吹出气泡。

通过在微结构的储液腔1a内输入置换气体，置换气体可溶于极性溶剂，在将微结构或者生物芯片浸入极性溶剂中时，置换气体溶于极性溶剂，使极性溶剂可以更顺畅地流入储液腔1a内。

在一些实施例中，如图8所示，S11、向微结构的储液腔1a内输入置换气体的步骤之前，成膜方法还包括：

S40、在微结构形成有成膜腔1b一侧的表面预涂非极性试剂。需要说明的是，此时预涂的非极性试剂可以是用于形成分子膜的含有两亲性分子或者磷脂分子的非极性试剂，也可以是普通的非极性试剂。对于后续在生物芯片的上表面形成气泡的操作后，预涂非极性试剂有利于提高气泡在生物芯片的表面上移动的附着性与顺畅性，提高分子膜的成膜效率。

第五方面，本申请实施例提供另一种成膜方法，采用以上任意一实施例提供的微结构，或者采用以上任意一实施例提供的生物芯片。成膜方法包括：

向储液腔1a内加入第一极性溶剂，直至第一极性溶剂的液面位于成膜腔1b内；

向成膜腔1b内加入用于形成分子膜的非极性溶剂；

向成膜腔1b内加入第二极性溶剂，以使非极性溶剂在成膜腔1b内形成分子膜。

具体地，第一极性溶剂和第二极性溶剂可以相同，也可以不同。在加入非极性溶剂时，非极性溶剂会在第一极性溶剂的表面自由扩散开来，但是，此时经自由扩散的非极性溶剂还比较厚，且在第一极性溶剂的表面分布的还不够均匀。通过向成膜腔1b内加入第二极性溶剂，可以促使非极性溶剂在第一极性溶剂的上表面继续扩散，形成较薄的分子膜，即完成“油水互赶”的过程。

可以理解的是，需要综合考虑成膜腔的截面大小和需要形成的分子膜的厚度，对加入成膜腔1b内用于形成分子膜的非极性溶剂定量，或者调整非极性溶剂的组分。

需要说明的是，本申请实施例提供的微结构、生物芯片以及基因测序装置，在使用过程中，并不限于第四方面和第五方面提供的成膜方法，也可以采用其它的成膜方法，只要能够形成用于基因测序等工作的分子膜即可。

第六方面，本申请实施例提供一种以上任意一实施例提供的微结构，以上任意一实施例提供的生物芯片，以上任意一实施例提供的基因测序装置或者以上任意一实施例提供的成膜方法制备的分子膜在表征分析物中的用途，分析物包括生物聚合物，生物聚合物选自多核苷酸、多肽、多糖和脂质中的一种，可选为多核苷酸，多核苷酸包括DNA和/或RNA。

示例性地，在基因测序的应用中，由于采用了上述任意一实施例提供的微结构、生物芯片、基因测序装置或者成膜方法，因而具有相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，本申请提供的表征分析物的用途，不仅限于在基因测序中的应用，还可以应用在其他表征分析物的方法中，比如表征蛋白质或者多肽的氨基酸序列的应用中。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种用于形成分子膜的微结构，其特征在于，包括绝缘基体，所述绝缘基体上形成有储液腔、上下贯通的成膜腔，所述成膜腔的下端与所述储液腔的上端连通，所述成膜腔垂直于上下方向的截面形成有锐角或直角，所述成膜腔内能够形成分子膜；

所述绝缘基体上形成有多个所述储液腔和多个所述成膜腔，所述成膜腔与所述储液腔一一对应，多个所述储液腔在所述绝缘基体上的分布呈多列。

2.根据权利要求1所述的微结构，其特征在于，所述成膜腔垂直于上下方向的截面形状为矩形、三角形或者星形，优选为正三角形。

3.根据权利要求1所述的微结构，其特征在于，所述储液腔的形状为多棱柱形或者椭圆柱形，优选的，所述储液腔的形状为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的微结构，其特征在于，所述成膜腔向所述储液腔方向的正投影覆盖所述储液腔，或者边缘与所述储液腔的边缘重叠，优选地，位于所述储液腔的内部。

5.根据权利要求1所述的微结构，其特征在于，相邻所述储液腔相互阻隔，和/或，相邻所述成膜腔相互阻隔。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的微结构，其特征在于，所述绝缘基体包括：

衬底；

架体，形成在所述衬底上，所述架体与所述衬底围设形成所述储液腔，所述架体的上部形成有所述成膜腔。

7.根据权利要求6所述的微结构，其特征在于，所述架体包括：

墙体，设置在所述衬底上，所述墙体、所述衬底围设形成上端开口的所述储液腔；以及

盖体，盖设在所述储液腔的所述开口上，所述盖体上形成有所述成膜腔。

8.一种生物芯片，其特征在于，包括：

权利要求1至7任一项所述的微结构；

电极，设置在所述储液腔的底部，能够与所述储液腔内的液体导电连接，且能够与所述生物芯片外部的电路连接。

9.根据权利要求8所述的生物芯片，其特征在于，所述电极包括相互导电连接的打底电极和第一反应电极，所述打底电极设置在所述绝缘基体上，所述第一反应电极能够与所述储液腔内的液体导电连接，所述打底电极与所述生物芯片外部的电路连接，以为所述第一反应电极发生电化学反应提供电子传递路径。

10.根据权利要求9所述的生物芯片，其特征在于，所述电极还包括与所述打底电极导电连接的第二反应电极，所述第二反应电极设置在所述绝缘基体上，所述第二反应电极与所述第一反应电极形成电势差，所述第二反应电极能够与所述成膜腔上方的液体导电连接。

11.一种基因测序装置，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的微结构，或者包括权利要求8至10任意一项所述的生物芯片。

12.一种成膜方法，其特征在于，采用权利要求1至7任意一项所述的微结构，或者采用权利要求8至11任意一项所述的生物芯片，所述成膜方法包括：

经过所述成膜腔向所述储液腔内加入极性溶剂；

在所述微结构形成有所述成膜腔的一侧的表面上吹出用于形成分子膜的非极性溶剂的气泡；

对所述气泡施力，以使所述气泡流经所述成膜腔。

13.根据权利要求12所述的成膜方法，其特征在于，经过所述成膜腔向所述储液腔内加入极性溶剂的步骤，具体包括：

向所述微结构的所述储液腔内输入置换气体，所述置换气体具有如下性质：可溶于极性溶剂、和/或密度大于空气、和/或对所述微结构和/或芯片无腐蚀作用；

将所述微结构或者所述生物芯片的至少上表面浸入所述极性溶剂中，所述极性溶剂通过所述置换气体的溶解而进入所述储液腔内。

14.根据权利要求13所述的成膜方法，其特征在于，向所述微结构的所述储液腔内输入置换气体的步骤之前，所述成膜方法还包括：

在所述微结构形成有所述成膜腔一侧的表面预涂非极性试剂。

15.权利要求1至7任一项所述的微结构、权利要求8至10任一项所述的生物芯片、权利要求11所述的基因测序装置或者权利要求12至14任一项所述的成膜方法制备的分子膜在表征分析物中的用途，所述分析物包括生物聚合物，所述生物聚合物选自多核苷酸、多肽、多糖和脂质中的一种，优选为多核苷酸，所述多核苷酸包括DNA和/或RNA。

Images