CN116606725A - 芯片、应用及制备芯片的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了芯片、应用及制备芯片的方法。该芯片包括第一基板和第二基板,第二基板与第一基板层叠设置,第二基板包括相背的第一表面和第二表面,其中第二基板的第一表面朝向第一基板,第二基板的第一表面与第一基板之间设有一个或多个流体通道;该芯片还包括设置在第二基板的第二表面上的第一涂层,第一涂层具有的自发荧光强度小于预设强度;所述流体通道内形成有第二涂层。该芯片第二基板的第二表面上设有特定的第一涂层,该第一涂层具有较弱的自发荧光特性。该芯片特别适用于基于光学系统对芯片进行成像以检测芯片内的生物分子的平台。另外,芯片中的第二涂层可以减少空气中杂质吸附在流体通道内,减少芯片的测序错误率。
Description
技术领域
本申请涉及核酸检测领域,尤其涉及一种芯片、应用及制备芯片的方法。
背景技术
本部分中讨论的主题不应仅因为在本部分中有提及就被认为是现有技术。类似地,在本部分中提及的或与作为背景技术提供的主题相关联的技术问题不应被认为先前在现有技术中已被认识到。本部分中的主题仅表示不同的方法,这些方法本身也可对应于权利要求书的技术方案的具体实施方式。
适配于测序平台的芯片,是可承载待测核酸、能够容纳溶液为待测核酸提供反应环境或检测环境的反应装置,也称为流动小室或流动池(flow-cell)。
可利用粘合剂将两片玻璃(两片玻璃的相对的两个表面中的至少一个表面经过蚀刻处理)和一块不透光的基板进行粘合封装以制成内部有空间/腔室/通道的芯片。
在基于光学成像系统检测芯片实现测序的平台(有时简称为测序仪)上,通过对芯片指定位置(连接有待测核酸分子的表面,有时也称为视野/反应区域)进行成像、进而基于该些图像的信息识别和确定待测核酸分子的碱基排列次序。例如,具体地,在利用带有荧光标记的核苷酸、基于边合成边测序原理进行测序的平台,在测序中,测序仪中的激光器发出的高能激光通过镜头照射到芯片的反应区域,反应区域中的待测核酸分子置于试剂溶液中,激光对试剂溶液中的荧光分子进行照射并激发其发出荧光信号,进而采集该些荧光信号例如拍照以获得图像,基于该些图像上的信息识别和确定碱基排列次序以达成测序目的。
上述测序平台基于光学系统对芯片进行成像、基于图像来实现检测,可以理解地,图像具有越高的信噪比,测序结果就越准确可靠。而成像对象即待测核酸分子例如单分子或分子簇位于芯片指定表面,可以理解地,在芯片的制备、存放、运输和/或使用的过程中,任何可能影响或改变表面特性或者其上的待测分子的行为,都会影响采集得的图像的信号,进而影响基于图像信息的分子检测。例如:芯片制备、保存存放过程中,空气中或者预期外的情景中的物质可能非特异性吸附于芯片通道内或指定表面上。在基于芯片成像实现测序的平台中,这种非特异性吸附引入的预期外的物质会影响测序生化和/或成像,例如导致拍摄的图像的信噪比降低,从而使得基于该些图像信息的碱基识别的错误率升高或者高质量测序数据减少。
另外,芯片的指定表面一般是经过化学修饰的、带有反应位点的表面,反应位点有时也称为(活性)官能团;在芯片的制备和存放过程中,吸附于官能团的期望外的物质相当于占据了一部分官能团/反应位点,如此,减少了该表面可用的官能团,降低了该表面的负载量、降低了检测通量。同时,芯片指定表面上的官能团或其聚合物通常容易与空气中的氧气、水分等发生氧化或水解反应,导致聚合物降解,这样很可能会进一步引入噪音,增加测序数据的错误率。
发明内容
本申请实施方式提供一种芯片、应用及制备芯片的方法。
本申请实施方式的芯片包括第一基板;与所述第一基板层叠设置的第二基板,所述第二基板包括相背的第一表面和第二表面,所述第二基板的第一表面朝向所述第一基板,所述第二基板的第一表面和所述第一基板之间设有一个或多个流体通道;所述第二基板的第二表面上设置第一涂层,所述第一涂层的自发荧光强度小于预设强度;所述流体通道内形成有第二涂层。
本申请实施方式的芯片,包括第一基板与第二基板层叠设置形成的具有流体通道的基本结构,包括在第二基板的第二表面上设置有第一涂层,并在流体通道内设置有第二涂层以覆盖对应于流体通道的表面,例如,覆盖第一基板的下表面(第一基板的朝向第二基板的第一表面的表面)和/或第二基板的上表面(第二基板的第一表面),使得该芯片特别适于基于芯片成像实现生物分子检测的平台。具体地,目标分子可连接在该芯片的指定表面,例如连接在芯片的第一基板的下表面和/或第二基板的上表面,于不同时间点对该指定表面上的目标分子进行多次成像,均能够获得较高信噪比且稳定的图像。在涉及利用光学成像系统检测来自该芯片的待测样本的信号的应用中,例如基于光学成像检测该芯片中的核酸分子的荧光信号以实现核酸序列测定的测序平台,有利于获得高信噪比(SNR)的图像、利于基于该些图像进行目标信号的识别,由此利于实现准确地碱基识别,亦即利于获得高质量的测序结果。而且,具有上述特征的芯片,表面性能稳定可控,特别适于批量制备,而且对存储和运输的要求较低,或者说经过一段时间的存储和/或常规的生化检测试剂物流运送,该芯片的性能仍较稳定,具有较高的工业实用性。
此外,根据本申请的实施方式,该芯片还可以具有以下附加技术特征至少之一。
在某些实施方式中,形成所述第二涂层的材料的组分包括温敏物质/材料。
在某些实施方式中,所述温敏物质/材料选自明胶、果胶、乙二醇、甘油、海藻糖中的至少之一,具体地,在某些示例中,温敏物质/材料包含明胶。在相对高的温度下,可将明胶溶于水配制成溶液,该溶液在另一相对低的温度下会呈现为凝胶状或半固体状。
在某些实施方式中,所述温敏物质/材料选自温敏水凝胶。
在某些实施方式中,所述温敏物质/材料以溶液的形式提供。在某些示例中,温敏物质/材料以水溶液的形式提供。
在某些示例中,在工作温度下,该第二涂层为水凝胶;该水凝胶例如为明胶和海藻糖溶解于水配制成的溶液,该溶液可在相对低的温度下例如4℃呈固态,在相对高的温度下呈凝胶状或液态。
在某些实施方式中,所述温敏物质/材料在溶液中的质量浓度为0.5%~5%。
在某些实施方式中,形成所述第二涂层的材料还包括防腐材料。
在某些实施方式中,所述防腐材料选自乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇苯醚(phenoxyethanol)、硫柳汞钠(thimerosal)中的至少之一。
在某些实施方式中,第一涂层涂设在第二基板的第二表面上。如此,使得透过第二基板的激发光减少,有利于减弱第二基板下方的结构受透过的激发光激发而发出的荧光。所称的涂设包括涂抹、涂刷、印刷等。
在某些实施方式中,第一涂层的厚度范围为5μm~20μm。具有该厚度的第一涂层对激发光的遮蔽作用较好,使得经激发光照射采集得该芯片的特定区域的图像能够满足测序要求。
较佳地,第一涂层的厚度范围为8μm~15μm。具有该厚度的第一涂层对透过基板的激发光具有较好的阻挡作用。
在某些实施方式中,第一涂层在工作环境下的遮光率不小于80%。该第一涂层在工作环境下具有该遮光率,利于采集得较高信噪比的芯片的特定区域的图像,利于获得高质量的测序结果。对于基于光学成像检测芯片中的核酸分子的荧光信号以实现核酸序列测定的测序平台,这里的工作环境包括特定波长和强度的激光;在一个示例中,工作环境指800~1000mW的红色或绿色激光(例如发光波长为532nm或635nm的激光)。
在某些实施方式中,第一涂层背离第二基板的一面的平整度允许偏差不超过0.1μm。如此,与其它结构如基板叠置连接封装后,可以确保机械累积的表面平整度的偏差/公差在预设范围,使得芯片表面的平整度满足预定要求,也利于第一涂层与第三基板的相应表面的稳定和牢固地连接,利于芯片结构牢固和稳定。
在某些实施方式中,第一涂层的材料包括油墨。如此,使得具有该第一涂层的芯片具有较高的遮光性和在工作环境下具有较弱的发光特性,而且容易制备。特别地,在一个示例中,第一涂层为黑色油墨,可以采集得较高质量的芯片的特定区域的图像。而且,通过在第二基板的相应表面进行印刷以制得带有黑色第一涂层的第二基板,能够快速且易控地制得满足要求的第一涂层或者包含带有第一涂层的第二基板的芯片。
在某些实施方式中,第一基板包括相背的第一表面和第二表面,流体通道形成于第一基板的第二表面和第二基板的第一表面之间,芯片的图像的背景强度小于或等于预设值,芯片的图像为工作环境下的第一基板的第二表面的图像和/或第二基板的第一表面的图像。较佳地,芯片的图像的背景强度小于或等于400。
所称的芯片的图像为芯片的一个或多个包含待测分子的区域/视野(field ofview,FOV)的图像。所称的预设值是发明人比较和计算于相同工作环境下获得的大量的较佳和较差测序结果对应的图像而设定的,通过该预设值评估判定采集得的芯片的图像,对图像作快速的评估和反馈,利于决策是否对该图像作进一步的处理、是否继续获取图像、是否调整光学成像系统、是否重新对焦以及评估芯片质量等等。
在某些实施方式中,芯片包括贴设在第一涂层上的第三基板,第三基板为金属材质。如此,能够保证第一基板与第二基板平面度稳定性和温度传导的稳定性。
在某些实施方式中,芯片包括设置在第一基板和第二基板之间的中介层,中介层连接第一基板和第二基板,一个或多个流体通道设在中介层中。
在某些实施方式中,中介层粘接第一基板和第二基板,中介层具有镂空结构,中介层包括:
基层,具有相背的第一表面和第二表面;
设置在基层的第一表面的第一粘合剂层,第一粘合剂层与第一基板粘接;
设置在基层的第二表面的第二粘合剂层,第二粘合剂层与第二基板粘接;以及,流体通道,为贯穿基层、第一粘合剂层和第二粘合剂层形成的镂空结构。如此,使得无需在第一基板与第二基板上蚀刻出流体通道,简化了流体通道的制造工序,也简化了芯片的制备工艺。
在某些实施方式中,第一基板和/或第二基板设有与流体通道连通的通孔。如此,使得反应试剂等流体可以通过第一基板和/或第二基板进入流体通道,还可以在流体通道内发生化学反应后再通过第一基板和/或第二基板流出,而且,也便于连接管道或歧管以连接阀体和反应试剂容器。
在某些实施方式中,第一粘合剂层对第一基板的剥离力和/或第二粘合剂层对第二基板的剥离力不小于560g。如此,可以保证第一粘合剂层对第一基板和/或第二粘合剂层对第二基板的粘合强度满足作业要求;例如,粘合剂层与基板的粘接剥离力不小于该指定值,能够使芯片各结构连接牢固、芯片结构稳定,满足测序要求。
较佳地,第一粘合剂层对第一基板的剥离力和/或第二粘合剂层对第二基板的剥离力不小于800g。如此,更是可以保证第一粘合剂层对第一基板和/或第二粘合剂层对第二基板的粘接强度满足作业要求,使得该芯片能够很好地用于测序。
在某些实施方式中,流体通道在第一方向上的尺寸大于其在第二方向上的尺寸,第一方向与第二方向垂直,第一方向和第二方向均垂直于中介层的厚度方向。如此,规范了中介层中形成的流体通道的大致形状,利于对流体通道中的流体进行控制,也利于对芯片的该些区域进行定位和成像。
在某些实施方式中,流体通道的数量为多个,流体通道沿第一方向延伸设置于中介层中;和/或,流体通道沿第二方向阵列设置于中介层上。如此,多个流体通道可以使得序列测定的过程更加高效,利于对流体通道中的流体进行控制,也利于对芯片的该些区域进行定位和成像。
在某些实施方式中,流体通道包括中间段、第一端和第二端,第一端和第二端分别位于流体通道的两端,第一端在第二方向上的尺寸和/或第二端在第二方向上的尺寸小于中间段在第二方向上的尺寸。如此,进一步规范了流体通道的形状,利于对流体通道中的流体进行控制,也利于对芯片的该些区域进行定位和成像。
在某些实施方式中,中间段在第二方向上的尺寸为常量。亦即,中间段在第二方向上的长度处处相等。
在某些实施方式中,中间段在第二方向上的尺寸范围为4.4mm~8.4mm。如此,合理的尺寸范围使得流体通道具有一定的宽度容纳反应试剂,利于其内的流体控制,利于在其内进行高效的生化反应。
在某些实施方式中,相邻的两个流体通道在第二方向上的间距范围为0.8mm~1.5mm。如此,便于在中介层上加工出多个流体通道,同时保证了流体通道的数量以尽可能的实现高效测序。
在某些实施方式中,基层的厚度范围为30μm~90μm;和/或,
第一粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm;和/或,
第二粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm。如此,第一粘合剂层与第二粘合剂层具有一定的厚度,从而保证第一粘合剂层/第二粘合剂层对第一基板/第二基板的剥离力,从而保证中介层中生化反应的正常进行。
在某些实施方式中,基层、第一粘合剂层和/或第二粘合剂层耐受温度不小于80℃。如此,基层、第一粘合剂层和/或第二粘合剂层在生化反应时无明显变形,可以保证中介层中生化反应的正常进行。
在某些实施方式中,第一粘合剂层和/或第二粘合剂层耐受温度不小于110℃。如此,第一粘合剂层和/或第二粘合剂层在生化反应时无明显变形,可以保证中介层中生化反应的正常进行。
在某些实施方式中,基层、第一粘合剂层和/或第二粘合剂层耐受指定溶剂。如此,基层、第一粘合剂层和/或第二粘合剂层在指定溶剂中不发生胶层及膜层脱落、失效等问题,从而保证中介层中生化反应的正常进行。
在某些实施方式中,基层的材料包含聚酰亚胺、PET。如此,基层能够耐受一定高温,并且还可以满足耐受指定溶剂的需求。
在某些实施方式中,第一粘合剂层和第二粘合剂层为相同材料制成。如此,使得第一粘合剂层和第二粘合剂层制造过程简单,能够一并制造完成。
在某些实施方式中,第一粘合剂层和/或第二粘合剂层的材料包括硅胶,例如压敏硅胶(PSA硅胶)。如此,第一粘合剂层和/或第二粘合剂层能够耐受一定高温,并且还可以满足耐受指定溶剂的需求。
本申请实施方式还提供一种制备芯片的方法,该方法可用于制备上述任一实施方式中的芯片。该方法包括:提供第一基板;提供第二基板,第二基板包括相背的第一表面和第二表面;层叠设置第二基板于第一基板上,第二基板包括相背的第一表面和第二表面,使第二基板的第一表面朝向第一基板;设置一个或多个流体通道于第二基板的第一表面和第一基板之间;设置第一涂层于第二基板的第二表面上,第一涂层的自发荧光强度小于预设强度;在所述流体通道内形成第二涂层。
该方法能够用于制备上述任一实施方式中的芯片,且该方法操作简单,适于利用自动化控制实现,利于批量制备或生产表面性能稳定且一致的芯片,利于基于芯片检测的应用的工业化。通过该方法制备的芯片,包括第一基板与第二基板层叠设置形成的具有流体通道的基本结构,在第二基板的第二表面上设置有第一涂层,并在流体通道内设置有第二涂层以覆盖对应于流体通道的表面,使得该芯片特别适于基于芯片成像实现生物分子检测的平台。具体地,目标分子可连接在该芯片的指定表面,例如连接在芯片的第一基板的下表面和/或第二基板的上表面,于不同时间点对该指定表面上的目标分子进行多次成像,均能够获得较高信噪比(SNR)且稳定的图像。在涉及利用光学成像系统检测来自该芯片的待测样本的信号的应用中,例如基于光学成像检测该芯片中的核酸分子的荧光信号以实现核酸序列测定的测序平台,有利于获得高信噪比的图像、利于基于该些图像进行目标信号的识别,由此利于实现准确地碱基识别,亦即利于获得高质量的测序结果。
在某些实施方式中,第二涂层的形成是在第一基板和第二基板层叠设置完成且已于第一基板和第二基板之间设置有所称的通道之后进行的,也就是说,是在组件连接组装完成后的芯片上进行该芯片指定表面的第二涂层设置。在某个示例中,以1500μL/min~2000μL/min的流速、0.01MPa~0.1MPa的压力向所述流体通道内通入含温敏物质/材料的溶液形成该第二涂层。该过程可通过自动化控制实现,如此,有利于提高制备效率,同时可减少人工操作可能带来的污染或个体化因素,有利于输出批量的性能稳定且一致的芯片。利用该种方法制备出的芯片进行核酸检测,能够获得较高的信噪比,有利于实现准确且稳定地检测。
可以理解地,组件连接或组装形成芯片的过程中通常涉及粘性物质(黏胶)的使用,例如,利用粘性物质使第一基板和第二基板的指定表面粘接以使第一基板和第二基板呈所称的层叠设置状态,该种方式形成的结构通常受力后容易产生一定的形变;而,利用该种方式制备出的芯片进行检测,例如在通道中进行生化反应进而对指定表面或指定表面上的目标分子进行成像,形变可能造成通道间漏液、渗液,可能影响通道中生化反应的进行,也很可能会影响成像的进行或获取得的图像的质量,例如难以对焦或追焦顺利获取清晰图像。该实施方式中,通过控制流速和压力于相应的范围,利于在流体通道内形成均一覆盖指定表面的第二涂层,也利于控制该过程对组装结构施加的作用力,进而控制芯片表面或相关结构的形变程度,使得制备得的芯片的成品率较高,并且芯片的结构、表面性能参数等均较一致且稳定。
在某些实施方式中,方法还包括:提供第三基板;设置第三基板于第一涂层下。如此,第一基板、第二基板与第三基板粘合形成芯片的主体,第三基板利于保证第一基板与第二基板平面度稳定性和温度传导性的稳定性。
在某些实施方式中,方法还包括:提供中介层;设置中介层于第一基板和第二基板之间,设置一个或多个流体通道于中介层中。如此,使得无需在第一基板与第二基板上蚀刻出流体通道,简化了流体通道的制造工序。
在某些实施方式中,提供中介层,包括:提供基层,基层具有相背的第一表面和第二表面;在基层的第一表面设置第一粘合剂层;在基层的第二表面设置第二粘合剂层;形成贯穿基层、第一粘合剂层和第二粘合剂层的流体通道;方法还包括:使第一粘合剂层与第一基板粘接,使第二粘合剂层与第二基板粘接。如此,使得中介层可以粘接第一基板与第二基板,且粘接后的中介层的镂空结构成了对应的流体通道,使得无需在第一基板与第二基板上蚀刻出流体通道,简化了包含流体通道的芯片的制造工序。
上述任意实施方式中的芯片,或者上述任意实施方式中的方法制备的芯片在序列测定中的应用。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请实施方式中的芯片的结构示意图;
图2是本申请实施方式中的芯片的剖面示意图;
图3是本申请实施方式中的图2中P处的放大示意图;
图4是本申请实施方式中的中介层的结构示意图;
图5是本申请实施方式中的中介层的剖面示意图;
图6是本申请实施方式中的采集得的图像的背景强度示意图;
图7是本申请实施方式中的制备芯片的方法的流程示意图;
图8是本申请实施方式中的制备芯片的方法的另一流程示意图;
图9是本申请实施方式中的制备芯片的方法的又一流程示意图;
图10是本申请实施方式中的制备芯片的方法的又一流程示意图;
图11A是本申请实施方式中的芯片与对比芯片的错误率对比图;
图11B是本申请另一实施方式中的芯片与对比芯片的错误率对比图;
图12是本申请实施方式中的芯片与对比芯片的640吸附结果对比图;
图13是本申请实施方式中的芯片在保存180天后密度、通量、读长、错误率测试结果的箱线图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。
在本申请中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确的限定。
本申请的描述中涉及的具体数据/数值大多具有统计意义,因此,如无特殊说明,任意以精确方式表达的数值均代表一个范围,即包含该数值正负10%的区间,以下不再重复说明。
在本申请中,所称的“芯片”为包含固相基底的反应小室,具有容纳液体的空间,能够用于固定待测样本,也称为流动池或流动小室(flow-cell)。“固体基底”例如这里的基板,可以是任何可用于固定核酸序列的固体支持物,例如尼龙膜、玻璃片、塑料、硅片、磁珠等。在一些示例中,第一基板和第二基板是透光的,例如均为玻璃片/玻璃层。
在本申请中,“温敏物质/材料”是指那些能溶于水或其它溶剂中,对温度刺激有响应性,当外界或者内部环境温度发生改变时,其状态或物理化学性能发生变化的物质或材料。例如,在相对高的温度时溶于水形成水溶液,但在相对低的温度时能在水溶液中逐渐凝结形成凝胶状或半固体状的物质/材料;或者,在相对低的温度时溶于水形成溶液,但在相对高的温度时能在水溶液中逐渐凝结形成凝胶状或半固体状的物质/材料。示例性地,温敏物质/材料包括但不限于明胶、果胶、乙二醇、甘油、海藻糖、温敏水凝胶(例如丙烯酰胺衍生物的聚合物、缩醛化的聚乙烯醇)等。
在本申请中,“含温敏物质/材料的溶液”指将温敏物质/材料溶于溶剂(例如水)后形成的均一、稳定的溶液。
在本申请中,“涂层”是指将形成涂层的材料通过沉积、浸涂、喷涂、旋涂、印刷、流过等方式覆盖在某一表面上而形成的覆盖层。
在本申请中,所称的“测序”为序列测定,同“核酸测序”或“基因测序”,指核酸序列中碱基次序的测定;包括合成测序(边合成边测序,SBS)和/或连接测序(边连接边测序,SBL);包括DNA测序和/或RNA测序;包括长片段测序和/或短片段测序,所称的长片段和短片段是相对的,如长于1kb、2kb、5kb或者10kb的核酸分子可称为长片段,短于1kb或者800bp的可称为短片段;包括双末端测序、单末端测序和/或配对末端测序等,所称的双末端测序或者配对末端测序可以指同一核酸分子的不完全重叠的任意两段或两个部分的读出。
所称的测序包括使核苷酸(包括核苷酸类似物)结合到模板并采集相应的反应信号的过程。在一些使核苷酸结合到模板和采集相应的反应信号非同步的测序平台中,一般是通过多轮测序来来实现模板上的多个核苷酸/碱基的次序的测定,一轮测序(cycle)也称为测序轮,可定义为四种核苷酸/碱基的一次碱基延伸,换个说法,可定义为完成模板上任意一个指定位置的碱基类型的测定过程;对于基于控制聚合或连接反应实现测序的测序平台,一轮测序包括实现一次四种核苷酸结合到所称的模板并采集相应的反应信号的过程;对于基于聚合反应实现测序的平台,反应体系包括反应底物核苷酸、聚合酶和模板,使模板上结合有一段预设序列(测序引物),基于碱基配对原则和聚合反应原理,加入的反应底物(核苷酸)在聚合酶的催化下,可控地连接到测序引物的3'末端、实现与模板的相应位置碱基的配对;通常地,一轮测序可包括一次或多次碱基延伸(repeat),例如,四种核苷酸依次加入到反应体系中,分别进行碱基延伸和相应的反应信号的采集,一轮测序包括四次碱基延伸;又例如,四种核苷酸任意组合加入到反应体系中,例如两两组合或者一三组合,两个组合分别进行碱基延伸和相应的反应信号的采集,一轮测序包括两次碱基延伸;再例如,四种核苷酸同时加入到反应体系中进行碱基延伸和反应信号的采集,一轮测序包括一次碱基延伸。
测序可以通过测序平台进行,测序平台可选择但不限于Illumina公司的Hiseq/Miseq/Nextseq/Novaseq测序平台、Thermo Fisher/Life Technologies公司的IonTorrent平台、华大基因的BGISEQ和MGISEQ/DNBSEQ平台以及单分子测序平台;测序方式可以选择单端测序,也可以选择双末端测序。
常见的,适配于SBS的测序平台的芯片可包含一条或多条平行的通道/流体通道(channel),通道用于出入以及承载试剂以形成序列测定反应所需的环境。芯片主体可以由两块玻璃和一块金属材质的底板粘接封装而成,测序过程包含成像系统如相机对芯片的一个或多个区域进行多次拍照,每次拍摄的区域可称之为FOV(field of view),两cycle之间包含重新通入试剂进行生化反应。
请参阅图1~图4,本申请实施方式提供一种芯片100,芯片100包括第一基板20和第二基板30,第二基板30与第一基板20层叠设置。第二基板30包括相背的第一表面31和第二表面32,第二基板30的第一表面31朝向第一基板20,第二基板30的第一表面31与第一基板20之间设有一个或多个流体通道70,第二基板30的第二表面32上设置有第一涂层50,第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度。
本申请实施方式的芯片100中,通过将第一基板20与第二基板30层叠设置以形成芯片100的基本结构,通过在第一基板20与第二基板30的第一表面31之间设有一个或多个流体通道70,使得芯片100可以承载待测样本包括容纳溶液或试剂,以为生化反应或者特定检测提供溶液环境,进一步地,通过在第二基板30的第二表面32上设有第一涂层50使得透过第二基板30的激发光减少,透过第二基板30的激发光减少了有利于减弱第二基板30下方的结构受透过的激发光激发而发出的荧光,并且由于第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度,因而第一涂层50被激发光照射产生的荧光强度较弱,因而,在工作环境下,该芯片100本身产生的荧光信号很弱,该芯片100适于承载生物样本用以实现生物大分子检测,适配于基于检测芯片实现待测样本检测的光学成像平台。
请参阅图1~图4,在一个示例中,将芯片100置于光学系统如显微镜下进行检测,待测核酸分子带有荧光标记,待测核酸分子位于流体通道70中且一端连接于第一基板20的第二表面22和/或一端连接于第二基板30的第一表面31;该光学系统包括光源如激光器以及相机,相机包括镜头200,激光器发出的特定波长的激光照射到芯片100的流体通道70,激发其中的荧光标记发出荧光,利用相机所包括的镜头200对该些发出荧光的区域进行拍照以获得图像,从而实现待测样本的信号采集。然后基于处理和分析图像,便能够实现待测样本的检测。
具体地,在基于芯片检测实现核酸测序的测序平台上,适配测序平台的芯片通常可以叠加封装两层玻璃和一块导热性良好的金属底板如铝板,利用粘合剂例如水胶或双面胶将该三片结构进行粘接来制成。其中,下层玻璃可以与铝板通过粘合剂粘接,以发展至目前的材料科学和工艺,例如表面加工、蚀刻和粘接封装工艺,一般能保证芯片的上下两玻璃层的平面平整度和芯片的温度传导性的稳定性达到测序平台的要求。
这里所称的测序平台的要求,可以理解地,对于包含光学系统的自动化测序平台,一般包含对芯片上的多个区域进行连续拍照;特别地,对于包含高倍数镜头如20×以上的光学系统的测序平台,能够对待测样本清晰成像的范围通常是微米级或纳米级(焦面/清晰面),因而对适配的芯片具有较高要求,例如,对芯片的表面的平整度的要求很高,而且,测序反应通常涉及多种生化反应,涉及腐蚀性溶液的使用和短时间的温度升高和降低等,因而对容纳/接触溶液的结构的物理化学性质、连接强度等有较多和较高要求;并且,芯片在制备过程中通常也需要在较高温度下施加较大作用力以使各结构紧密贴合,因而,对适配测序平台的芯片及其各组成结构的压力耐受程度、温度耐受程度、粘接强度等具有诸多要求和限制。若进一步希望芯片耗费试剂低,例如实现纳升或更小体积的样本的快速检测,涉及微流体技术,对结构、连接、材质及其加工工艺等更是诸多要求。
然而,发明人在适配测序平台的芯片100的结构设计、制备以及测试中发现,测序平台的激光器发出的激光通过镜头200照射至芯片100流体通道70中的时候,也会透过下层玻璃照射到连接下层玻璃和铝板的胶层上,该胶层的分子因此被激发发出荧光,对目标信号即来自流体通道70中的待测核酸分子的信号的识别和检测产生较大干扰。
发明人基于大量的在先测试数据,包括特定工作环境下获得的质量较佳和较不佳的芯片的图像数据,测量和对比对应的芯片的特性和参数,如芯片各涂层的厚度、表面平整度、胶粘结力、胶化学特性和光学特性等,设置了对金属底板如铝板的表面的期望/要求以及对粘接铝板的胶的期望/要求,然而,调查和委托了该领域的多家供应商进行加工和测试发现,当前市面上的供应商能提供加工工艺和/或胶来达到设定的期望/要求的,基本没有,或者说,通过市面上提供的技术/工艺制备得的满足期望/要求的芯片的成品率很低,亦即会使得芯片的制备成本很高,如此,成本很高及结构参数的难以控制,非常不利于适配测序平台的芯片的工业化生产和性能的进一步提升。
而该实施方式的具有上述特征的芯片100,能够很好地解决这个问题,该芯片100上的第一涂层50的设置,可以保证芯片100具有较好的荧光特性,以满足基因测序仪对芯片100荧光背景特性的要求,而且,在第二基板30的第二表面32上制备该第一涂层50的加工工艺较成熟和简单且能使得制得的第一涂层50的性能可控,非常利于适配测序平台的芯片100的大规模制备。
具体地,第一基板20与第二基板30可包括任何合适的材料,例如玻璃、二氧化硅、水晶、石英玻璃、塑料、陶瓷、PET(聚对苯二甲酸)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或其他任何合适材料。
第一基板20与第二基板30可以是光学透明的。
第一基板20与第二基板30的形状可以为正方形、矩形、圆形、三角形等多种规则形状,当然第一基板20与第二基板30也可以为不规则形状,本实施例中第一基板20与第二基板30为长矩形。
第一基板20与第二基板30的尺寸大小可以相同,也可以不同,在一个实施例中,第一基板20的厚度小于第二基板30的厚度。
第二基板30包括相背的第二基板30的第一表面31和第二基板30的第二表面32,其中第二基板30的第一表面31朝向第一基板20,第二基板30的第二表面32背离第二基板30的第一表面31作为第二基板30的底面设置。第二基板30的第一表面31与第一基板20之间设有流体通道70,流体通道70可以作为流体试剂化学反应场所,即目标信号所在区域。
为了减少激光透过第二基板30照射到芯片100的第二基板30下方的其他结构上,例如照射到连接第二基板30和第二基板30下方的结构的胶层,可以在第二基板30的第二表面32上设置第一涂层50,并且,希望第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度。
可以理解地,自然界中的很多物质都具有自发荧光特性,自发荧光指物质在光的照射下或照射后(吸收能量)而被激发发出荧光。第一涂层50的自发荧光特性若较强,表示第一涂层50中的分子被激光激发产生的荧光越强,亦即表示噪声越强,会导致采集得的图像的信噪比降低,影响测序的实现。那么选设第一涂层50时,优先选用自发荧光强度小于预设强度的材料作为第一涂层50。所称的预设强度可以根据实际作业需求来计算确定。具体地,第一涂层50的自发荧光强度与照射条件,即激光器发出的激光强度、物镜筒镜参数等有关,还与第一涂层50的材料的自发荧光特性相关。发明人经过大量对比测试发现,在特定工作环境下,如800~1000mW的532nm或635nm的激光照射后,使芯片100的图像(16位图)的背景强度小于或等于400,基于该些图像能够获得高质量的测序结果。基于该具体预设值和特定的工作环境,能够确定这里的预设强度。
请参阅图2与图3,在某些实施方式中,第一涂层50可以涂设在第二表面上。
如此,通过将第一涂层50涂设在第二表面上,当激光照射芯片100时,由于第二基板30的第二表面32上涂设有第一涂层50,并且第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度,那么使得透过第二基板30的激发光减少,即将激光遮挡在第二基板30的第二表面32上,有利于减弱第二基板30下方的结构受透过的激发光激发而发出的荧光,以满足基因测序仪对芯片100荧光背景特性的要求。
具体地,如上文所述,第二基板30可以是由玻璃制成的,那么在将第一涂层50设置在第二基板30的第二表面32上时,可以选择将第一涂层50以喷涂的方式设置在第二基板30的第二表面32上,其中喷涂的次数可以为多次,以形成一定厚度的第一涂层50;当然第一涂层50也可以以丝印的方式印刷在第二基板30的第二表面32上,喷涂的方式比起丝印的方式,可适用范围更广泛,当第二基板30的第二表面32不是平面时,无法通过丝网印刷的方式将第一涂层50设置在第二基板30的第二表面32上,那么可以通过喷涂的方式将第一涂层50设置在第二基板30的第二表面32上。
可以理解,由于第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度,在第二基板30的第二表面32上涂设第一涂层50,可以将激光遮挡在第二基板30侧,以满足基因测序仪对芯片100荧光背景特性的要求。
请参阅图3,在某些实施方式中,第一涂层50的厚度范围A可以为5μm~20μm。优选地,第一涂层50的厚度范围A可以为8μm~15μm。如此,涂设一定厚度的第一涂层50,使得第一涂层50起到的对激光的遮蔽作用更好,使得经激发光照射采集得到芯片100的特定区域的图像能够满足测序要求。
在本申请中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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。
具体地,由于第一涂层50是被反复多次涂设在第二表面上,并且涂设第一涂层50的目的是为了将激光遮挡在第二基板30侧,那么第一涂层50需要有一定的厚度,当厚度过小时,第一涂层50无法起到良好的遮蔽作用,当厚度过大时,可以理解,此时需要重复喷涂的次数过多,第一涂层50太厚容易导致难以保证第一涂层50的厚度均匀,容易出现表面不平整,褶皱,甚至爆裂等情况。
在另一些实施方式中,第一涂层50的厚度范围A可以设定在10μm~40μm,使得第一涂层50起到的对激光的遮蔽作用更好,使得经激发光照射采集得到芯片100的特定区域的图像能够满足测序要求。
在某些实施方式中,第一涂层50在工作环境下的遮光率不小于80%。如此,通过将第一涂层50在工作环境下的遮光率设置为不小于80%,足以保证处于工作环境下的第一涂层50能够对激光起到良好的遮光作用。
具体地,工作环境包括特定波长和强度的激光;在一个示例中,工作环境指800~1000mW的红色或绿色激光(例如发光波长为532nm或635nm的激光)。为了使得激光不透过第二基板30照射在芯片100的其余结构处,第一涂层50需要具备高遮光率,例如在本实施例中,第一涂层50在工作环境下,即第一涂层50被涂设在第二基板30的第二表面32并处于测序过程中时,第一涂层50的遮光率应不小于80%,这样便可以保证第一涂层50可以对激光起到良好的遮蔽效果。
较佳地,第一涂层50在工作环境下的遮光率可以不小于95%,从而保证处于工作环境下的第一涂层50能够对激光起到更好的遮光作用。
在某些实施方式中,第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度允许偏差不超过0.1μm。如此,与其余结构叠置连接封装后,可以确保机械累积的表面平整度的偏差/公差在预设范围,使得芯片100表面的平整度满足预定要求,也利于第一涂层50与第三基板60的相应表面的稳定和牢固地连接,利于芯片100结构牢固和稳定。
具体地,平整度所指的是,在加工或者生产某些工件时,工件表面并不会绝对平整,其不平与绝对水平之间所差数据即为平整度。根据平整度与散射率的一定关系,由于不平整的表面对入射光具有散射作用,可以理解,为了保证荧光信号图像的质量那么第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度的数值越小越好,因此将第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度允许偏差设置为不大于0.1μm。
另外,还需要说明的是,将第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度允许偏差设置为不大于0.1μm可以保证第一涂层50的散射率较低。其中,散射作为一个物理概念,描述的是辐射能(各种电磁波,例如包括光波、声波等)在传播路径上遇到的局部不均匀区域,而使得传播方向偏离其原有方向的现象。并且,在不均匀区域的粗糙度逐渐增加的情况下,发生散射时镜散射分量逐渐衰减,漫散射分量相应增加。
其中,局部不均匀在本实施例中的情况为:第一涂层50的表面不是完全光滑的表面,具有一定的微小的高度起伏。由于基因测序过程中激光器发出的激光会照射在流体通道70内的反应试剂,使得被照射的荧光分子被激发出相应的荧光信号,此时再通过镜头200拍照摄取荧光信号照片,那么为了使得获得的荧光信号照片质量更高,便于分析计算,将第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度允许偏差设置为不大于0.1μm,可以减小入射激光照射在第一涂层50上时发生的散射干扰拍摄荧光信号图像。
在某些实施方式中,第一涂层50的材料可以包括油墨。如此,使得具有该第一涂层50的芯片100具有较高的遮光性和在工作环境下具有较弱的发光特性,而且容易制备。
具体地,油墨为一种均匀混合物,其主要包括色料、连结料、填充料、附加料等物质组成,油墨可以被进行印刷,并在被印刷体上干燥。
其中,色料可以包括颜料和染料,颜料分有机颜料和无机颜料,前者色调鲜艳,着色力强,放干时间短,所以在油墨中应用较广;后者耐光性、耐热性、耐溶剂性、隐蔽力均较好。颜料以微粒态着色,并不溶解,是油墨中最常用的色料。而染料在使用时配制成溶液,呈分子态着色,效果不如颜料。
连结料起到分散色料的作用,可以由少量天然树脂、合成树脂、纤维素、橡胶衍生物等溶于干性油或溶剂中制得。连结料可以使得油墨在喷涂在物体上后形成均匀的薄层,干燥后形成有一定强度的膜层以对颜料起到保护作用。
填充料和附加料作为油墨的辅助成分,前者可以作为调节油墨浓度的助剂存在,还能增加油墨膜层的厚度,主要包括有硫酸钡、滑石粉、碳酸钙等材料,后者可能为色料的附加部分,或者连结料的附加部分,视产品需求而定。
在某些实施方式中,较佳地,第一涂层50为黑色油墨。如此,可以采集得较高质量的芯片100的特定区域的图像。而且,通过在第二基板30的相应表面进行印刷以制得带有黑色第一涂层50的第二基板30,能够快速且易控地制得满足要求的第一涂层50或者包含带有第一涂层50的第二基板30的芯片100。
具体地,本申请中对第一涂层50的遮光性有较高的需求。而颜料作为油墨中的固体成分,为油墨的显色物质,一般为不溶于水的色素,那么考虑到第一涂层50的遮光需求,优选地,在一个实施例中,可以采用黑色油墨起到较高的遮光作用,并且,考虑到工作环境与稳定性,作为制成第一涂层50材料之一的油墨还需要具备耐高温特性。
请参阅图3与图4,在某些实施方式中,第一基板20可以包括第一表面和第二表面,第一基板20的第一表面21与第一基板20的第二表面22相背的设置。流体通道70可以形成于第一基板20的第二表面22和第二基板30的第一表面31,芯片100的图像的背景强度可以小于或等于预设值,芯片100的图像为工作环境下第一基板20的第二表面22的图像和/或第二基板30的第一表面31的图像。
具体地,在某个示例中,待测样本如包含荧光标记的核酸分子的溶液位于流体通道70中,核酸分子的一端连接在第一基板20的第二表面21,利用包含镜头模组的光学成像系统采集核酸分子的图像,在对焦阶段,移动镜头模组以找到核酸分子所在的介质分界面,亦即找到第一基板20的第二表面21,进而确定焦面/清晰面以采集得核酸分子的清晰图像。在该成像过程中,受激发光的照射激发,除了包含荧光标记的核酸分子发出荧光,芯片100的第二基板30的第一表面31、第二表面32和/或第一涂层50都会发出荧光,在采集得的芯片100的图像中表现为背景信号或者与目标信号难以分辨的干扰信号。
在另一个示例中,待测样本如包含核酸分子的溶液位于流体通道70中,核酸分子的一端连接在第一基板20的第二表面21和第二基板30的第一表面31,利用包含镜头模组的光学成像系统采集核酸分子的图像,在对焦阶段,移动镜头模组以找到核酸分子所在的介质分界面,亦即找到第一基板20的第二表面22或第二基板30的第一表面31,进而确定相应的焦面/清晰面以采集得核酸分子的清晰图像。在该成像过程中,受激发光的照射激发,除了包含荧光标记的核酸分子发出荧光,芯片100的第二基板30的第一表面31、第二表面32和/或第一涂层50都会发出荧光,在采集得的芯片100的图像中表现为背景信号或者与目标信号难以分辨的干扰信号。
在某个示例中,在特定工作环境下,如800~1000mW的532nm或635nm的激光照射后,采集的图像为16位图,设置预设值为400(int),亦即使芯片100的图像的背景强度小于或等于400。如此,能够获得较高信噪比的图像,利于获得高质量的测序结果。图6示意采集得的四个芯片100的图像的背景强度,该些芯片100的第二基板30的第二表面32印刷有黑色油墨,该些图像的荧光背景强度均小于400。
可以理解地,本领域技术人员通过该处示例的预设值的确定方式,在其它工作环境下如不同强度和波长的激光,能够确定合适的预设值。
具体地,图像强度表示图像像素的强度,在灰度图像中,图像强度为图像的灰度,在RGB颜色空间中,它可以理解为是R通道、G通道或B通道的像素灰度值,其他颜色空间也类似。
在灰度图中,图像的灰度为图像的亮度,灰度值越大表示像素点越亮,这样,本实施例中芯片100的图像的背景强度小于或等于预设值,即意味着所获得的芯片100的图像的背景亮度较低,亦即图像的信噪比高,利于目标信号的识别,以及基于目标信号实现碱基识别,可以理解,预设值可以根据测序时的实际需求来设定。
具体地,在某个示例中,在包含光学成像系统的测序平台上,光学系统包括激光器和相机,相机包括镜头200,芯片100的图像可通过以下方式采集得:开启激光器发出激光,使激光通过镜头200照射到流体通道70内的待测试剂,待测试剂包括带有荧光标记的核酸分子,荧光标记受到激发发出荧光,进而利用相机对通过镜头200的荧光进行采集拍照以获取包含目标信号的图像。
在另一个示例中,在包含全内反射光学成像系统的测序平台上,全内反射荧光成像系统包括激光器和相机,相机包括镜头200,例如为全内反射物镜,芯片100的图像可通过以下方式采集得:开启激光器发出激光,使激光以大于临界角的角度通过镜头200照射到芯片100中的介质分界面如固液分界面上,例如第一基板20的第二表面22,在该分界面上产生消逝波/消逝场,待测试剂包括带有荧光标记的核酸分子、核酸分子的一端连接在第一基板20的第二表面22,荧光标记在消逝场中发出荧光,进而利用相机对通过镜头200的荧光进行采集拍照以获取包含目标信号的图像。
另外,芯片100的图像的背景强度小于或等于预设值,是源于涂设在第二基板30的第二表面32上的第一涂层50将激光遮挡在第二基板30侧,并且由于第一涂层50自身的自发荧光强度较低,从而第一涂层50在被激光照射时,第一涂层50中的分子被激光激发产生的荧光信号较弱,亦即噪声低,从而采集得的图像的信噪比提高,使得最终获得的荧光信号图像的背景强度可以小于或等于预设值。
在某些实施方式中,芯片100的图像的背景强度可以小于或等于400。如此,通过将芯片100的图像的背景强度控制在小于或等于400,以让图像的背景部分的亮度较低,方便对比展示出有效的荧光信号,从而可以达到提升测序质量的目的。
具体地,测序仪对芯片100的荧光背景特性有一定需求,例如在一个实施例中,预设值可以为400,此时意味着当使用800mW的红绿激光照射下,要求镜头200所采集到的芯片100的图像的背景强度在16位图下小于或等于400,从而实现提高测序质量。
另外,该芯片中的第二涂层,可以在芯片保存过程中隔绝空气与流体通道的接触,减少空气中的杂质吸附在流体通道内,从而减少芯片的背景信号,减少芯片的测序错误率。而且,该第二涂层溶液在芯片使用前被清洗除去,不产生残留,不影响后续芯片中的反应。
在某些实施方式中,形成上述第二涂层的组分包括温敏物质/材料。在某些实施方式中,温敏物质/材料以水溶液的形式提供。由此,可以在较高的温度下,将温敏物质/材料(例如下文所述的明胶、果胶、乙二醇、海藻糖)的水溶液通入到芯片的流体通道中,然后降低温度,使温敏物质/材料的水溶液凝固,从而形成湿膜状态的第二涂层。在芯片使用前,通过升高温度使第二涂层复溶,进而将温敏物质/材料清洗除去,不影响后续芯片中的反应。当然,在某些实施方式中,也可以在较低的温度下,将温敏物质/材料(例如下文所述的温敏水凝胶)的水溶液通入到芯片的流体通道中,然后升高温度,使温敏物质/材料的水溶液凝固,从而形成湿膜状态的第二涂层。在芯片使用前,通过降低温度使第二涂层复溶,进而将温敏物质/材料清洗除去,不影响后续芯片中的反应。
具体地,在某些实施方式中,可以通过以下方法将温敏物质/材料清洗除去:将低温保存的芯片温度平衡至室温,以便使温敏物质/材料复溶,然后向流体通道内清洗液,以便将温敏物质/材料清洗除去。在某些实施方式中,可以使用不同的清洗液分两次清洗流体通道,并在清洗过程中辅以加热,从而可以进一步提高温敏物质/材料的清洗效果。例如,可以先向流体通道内通入1mL十二烷基硫酸钠溶液(SDS),在50~60℃下反应20~40min;然后再冲洗3×1mL柠檬酸钠缓冲液(SSC),在50~60℃下反应20~40min,完成第二涂层的去除。通过进行两步清洗,可以在去除芯片基底表面物理吸附的同时,回复芯片表面官能团的立体结构,从而使杂交链容易连接,提交杂交效率。
在某些实施方式中,上述温敏物质/材料可以选自明胶、果胶、乙二醇、甘油、海藻糖中的至少之一,优选为其中的两种,如海藻糖和明胶的组合、甘油和明胶的组合等。在某些实施方式中,上述温敏物质/材料也可以选自温敏水凝胶。以海藻糖和明胶的组合为例,二者的质量比可以为(10~20):(80~90),更优选为15:85;明胶可以提供优异的水阻隔性,减少表面的水汽流通,造成表面微环境的变化,海藻糖则使表面增加了一定的抗氧化性,使表面分子不容易受氧影响,增加了表面基因和基团的稳定性。以甘油和明胶的组合为例,二者的质量比可以为(40~60):(40~60),更优选为50:50;明胶可以提供水阻隔性,甘油则提供了一定的抗菌性、且改善了表面的低温稳定性。另外,需要说明的是,在多组分的温敏物质/材料中,明胶组分比例优选为10%~100%,起到表面水分、湿度微环境的稳定,确保表面不会过度干燥而造成表面大分子及基因成分的结构上的显著变化(结构塌陷),海藻糖、甘油、乙二醇、果胶比例优选为0%~90%,使表面保护层保护能力不会太过单一,具备更全面的保护能力。
优选地,温敏物质/材料在水溶液中的质量浓度为0.5%~5%,例如0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%等。通过设置温敏物质/材料在水溶液中的质量浓度在上述范围,可以使温敏物质/材料水溶液整体的凝固和熔化温度在易于操作的范围,以便于第二涂层的形成和去除。若温敏物质/材料在水溶液中的浓度过高,形成的第二涂层可能对指定表面具有较强的附着力,导致使用时难以去除或冲刷掉该第二涂层,进而影响指定表面的性能、影响指定表面上的生化反应和检测;另外,还可能对第二涂层和/或芯片的性能造成其它不利影响,例如,当采用甘油作为温敏物质/材料时,甘油浓度过高,会导致形成的第二涂层的吸水能力过强,引起第二涂层溶液的浓度降低,且过多水分残留,会加速芯片基底表面的水解反应,导致基底表面的特定组分水解,影响测序生化反应。若温敏物质/材料在水溶液中的浓度过低,则难以形成第二涂层或形成的第二涂层对流体通道内的指定表面难以起到相应的保护作用。因此,控制温敏物质/材料的含量于上述范围内,有利于获得表面性能长期稳定、便于存储运输的芯片。
在通常的涂料涂层行业中,涂层是微米级别、工程级的;涂料涂层如漆膜在表面上的附着力可利用行业标准测定,例如利用铅笔在覆有漆膜的表面上划几千次等以测定漆膜在表面的附着力,又例如胶膜,类似于胶带,其与表面的结合力也可利用标准测试方法测量如1-2N/cm剥离力。然而,可以理解地,本申请中的第二涂层是水凝胶,是分子级别的或者说纳米级别的,该涂层与表面的作用力属于分子和表面之间的作用力范畴,该水凝胶中的分子间距可能大概为0.3-0.5nm,目前这种作用力没有测试标准、属于科学研究尺度层面的内容。而据本文示例的形成水凝胶涂层的特定物质的含量,包括上述发明人发现的影响因素和影响程度的说明,相信本领域技术人员可以基于此以及结合特定应用情景下芯片指定表面的状态,配制合适的溶液以在该指定表面形成有效的保护涂层。
在某些实施方式中,形成第二涂层的材料还包括防腐材料。通过使用防腐材料,不仅可以避免某些温敏物质/材料(例如明胶)被细菌分解、变质,还可以避免细菌作用于芯片内表面的官能基团磷酸二酯键的P-O位置,从而避免导致引物脱落、杂交位点缺失的问题。
示例性的,防腐材料可以选自乙二胺四乙酸、乙二醇苯醚、硫柳汞钠中的至少之一。当采用乙二胺四乙酸二钠作为防腐材料时,其优选浓度为0.05~0.15mmol/L;当采用乙二醇苯醚作为防腐材料时,其优选浓度为0.5%~1.5%(质量体积比);当采用硫柳汞钠作为防腐材料时,其优选浓度为0.005%~0.015%(质量体积比)。需要说明的是,上述浓度指防腐材料加入到含温敏物质/材料的水溶液后,在混合溶液中的终浓度。
在某些实施方式中,在本申请的芯片在测序中所涉及的引物/探针以共价连接的方式与芯片流体通道的表面的特定组分(如环氧硅烷)连接。对于该连接方式,通过采用如上所述的第二涂层材料,可以进一步提高第二涂层的保护效果。
在某些实施方式中,用于形成第二涂层的溶液在使用前,预先经过灭菌。示例性的,可以在115~125℃下灭菌10~20min。
请参阅图1与图2,在某些实施方式中,芯片100可以包括贴设在第一涂层50上的第三基板60,其中第三基板60为金属材质。
如此,通过设置贴设在第一涂层50上的第三基板60,使得能够保证第一基板20与第二基板30平面度稳定性和温度传导性的稳定性。
具体地,芯片100还包括有壳体10与第三基板60。壳体10可以对芯片100起到一定的保护作用,壳体10可以采用树脂制成,即壳体10以采用注塑的工艺形成使得制造成本低廉、制造工艺简单。
第三基板60可以贴上在第一涂层50上,并与第二基板30分别设置在位于第一涂层50相背的两侧。第三基板60为导热性能较好的金属制成,例如第三基板60可以为铝板,并且第三基板60与第一涂层50之间可以通过使用粘合胶61粘合的方式连接在一起。
可以理解,在芯片100封装时,采用第一基板20、第二基板30与第三基板60并通过粘合胶61粘合固定的叠加封装方式可以使得芯片100具有密封性好、散热好的封装结构。其中,采用铝板作为第三基板60,质轻散热良好且可以保证第一基板20与第二基板30平面度稳定性和温度传导性的稳定性;采用粘合胶61粘接第三基板60与第一涂层50从而将第三基板60与第一基板20、第二基板30固定连接,使得芯片100的密封性较好。
特别地,由于在第二基板30的第二表面32上设置有第一涂层50,第一涂层50可以避免激光照射铝板与第一涂层50之间的粘合胶61,从而避免铝板或粘合胶61中的分子被激发形成荧光信噪。这样,芯片100对铝板表面质量的依赖下降,从而可以降低铝板加工成本,同时也拓展了粘合胶61的选材范围,不再受荧光特性指标限制。
请参阅图4,在某些实施方式中,芯片100还可以包括中介层40,中介层40可以设置在第一基板20和第二基板30之间,并且中介层40连接第一基板20和第二基板30,一个或多个流体通道70可以设在中介层40中。如此,通过将一个或多个流体通道70设置在中介层40上,使得无需在第一基板20与第二基板30上蚀刻出流体通道70,简化了流体通道70的制造工序,也简化的芯片100的制备工艺。
在本申请中,除非另有明确的规定或限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
具体地,中介层40形成在第一基板20与第二基板30之间,中介层40可以为第一基板20与第二基板30之间的通道胶,或者说,第一基板20与第二基板30通过中介层40粘接封装在一起。中介层40上设有流体通道70,以此中介层40可以作为流体试剂化学反应场所,即激光照射发生有益荧光信号的区间。
那么可以理解,第一基板20和/或第二基板30可用于将反应试剂等流体泵入在中介层40中设置的流体通道70,和/或,作为从中介层40的流体通道70中泵出的流体的出口或入口。
特别地,流体通道70形成在中介层40中,这使得无需在第一基板20和/或第二基板30上采用物理或化学蚀刻的方式形成,从而简化了流体通道70的形成工序。本申请中,流体通道70可以是通过冲压中介层40、激光切割等方式形成。
请参阅图4和图5,在某些实施方式中,中介层40可以粘接第一基板20和第二基板30,中介层40可以具有镂空结构,中介层40可以包括基层41、第一粘合剂层42、第二粘合剂层43和镂空结构贯穿基层41、第一粘合剂层42和第二粘合剂层43以形成的一个或多个流体通道70。
其中,基层41具有相背的第一表面和第二表面,第一粘合剂层42设置在基层41的第一表面,第二粘合剂层43设置在基层41的第二表面,第一粘合剂层42可以与第一基板20粘接,第二粘合剂层43可以与第二基板30粘接。
如此,通过设置第一粘合剂层42与第二粘合剂层43,使得可以将中介层40设置在第一基板20与第二基板30之间。通过在中介层40上形成有镂空结构,从而镂空结构可以贯穿基层41、第一粘合剂层42和第二粘合剂层43形成一个或多个流体通道70,使得反应试剂可以通过第一基板20和/或第二基板30进入流体通道70,在流体通道70内发生化学反应后再通过第一基板20和/或第二基板30流出。
具体地,中介层40包括基层41,并且基层41可以作为中介层40的主要组成部分。基层41的材料可以包含黑色PET、透明PET或任何其他塑料或聚合物,对镜头200最终拍摄的荧光图像提供高对比度。
中介层40还包括第一粘合剂层42与第二粘合剂层43,第一粘合剂层42设置在基层41的第一表面,第二粘合剂层43设置在基层41的第二表面,其中基层41的第一表面与基层41的第二表面为相背的关系。第一粘合剂层42与第二粘合剂层43具有粘性,从而可以将第一基板20和第二基板30与中介层40连接设置在一起,可以容易理解,第一粘合剂层42可以与第一基板20粘接,或者与第二基板30粘接,相应的,第二粘合剂层43则与第二基板30粘接,或者与第一基板20粘接。
进一步地,第一粘合剂层42可以与第一基板20的第二表面22粘接在一起,第二粘合剂层43可以与第二基板30的第一表面31粘接在一起,从而将第一基板20、中介层40与第二基板30粘接形成整体。
第一粘合剂层42与第二粘合剂层43也应当具有低自发荧光,使得基层41、第一粘合剂层42与第二粘合剂层43组合形成的中介层40对在中介层40区域内生成的荧光信号的影响可忽略不计,从而可以提升信噪比,提高测序质量。
流体通道70可以为一个或多个,多个流体通道70可以使得反应试剂的生化反应更加均匀,测序更加高效。流体通道70可以由冲压或者激光切割等方式形成在中介层40上,特别地,流体通道70贯穿于第一粘合剂层42、基层41与第二粘合剂层43,也即是说流体通道70延伸通过第一粘合剂层42、基层41和第二粘合剂层43中的每一层。
请参阅图4和图5,在某些实施方式中,第一基板20和/或第二基板30设有与流体通道70连通的通孔33。
如此,通过在第一基板20和/或第二基板30上设置有与流体通道70连接的通孔33,使得反应试剂等流体可以通过第一基板20和/或第二基板30进入流体通道70,还可以在流体通道70内发生化学反应后再通过第一基板20和/或第二基板30流出,而且,也便于连接管道或歧管以连接阀体和反应试剂容器。
具体地,通孔33可以形成在第一基板20上,也可以形成在第二基板30上,还可以是形成在第一基板20和第二基板30上,本实施例中,通孔33形成在第二基板30上,以供反应试剂等流体从通孔33流入流体通道70以及反应后从通孔33流出。
另外,可以理解通孔33的数量可以为多个,其中一些通孔33作为流体的进口,其余的通孔33则作为流体的出口。通孔33可以在第一基板20及第二基板30上阵列形成,进一步的,可以以湿法蚀刻或者干法蚀刻的方式在第一基板20和第二基板30中的任意一个上蚀刻孔阵列。
在某些实施方式中,第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和/或第二粘合剂层43对第二基板30的剥离力可以不小于560g。较佳地,第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和/或第二粘合剂层43对第二基板30的剥离力可以不小于800g。
如此,通过对第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和/或第二粘合剂层43和第二基板30的剥离力大小进行最小限制,使得可以保证第一粘合剂层42对第一基板20和/或第二粘合剂层43对第二基板30的粘合强度满足作业要求;例如,第一粘合剂层42/第二粘合剂层43与第一基板20/第二基板30的粘接剥离力不小于该指定值,能够使芯片100各结构连接牢固、芯片100的结构稳定,满足测序要求。
具体地,由于在基因测序过程中,芯片100内部因加压流体流动通过流体通道70而经历多个压力循环,即设有流体通道70的中介层40通过暴露于高压下,那么需要保证中介层40能够耐受压力。因此需要将第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和第二粘合剂层43和第二基板30的剥离力中的至少一个剥离力设置为不小于560g,当然,在其他实施方式中可以为设置为不小于800g,这样使得第一粘合剂层42与第一基板20,第二粘合剂层43与第二基板30形成足够强的结合。
可以理解,对于结合质量而言的重要指标为粘合强度,那么保证第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和第二粘合剂层43和第二基板30的剥离力有着最小限制,即可以保证第一粘合剂层42对第一基板20和/或第二粘合剂层43对第二基板30的粘合强度。
请参阅图4,在某些实施方式中,流体通道70在第一方向X上的尺寸大于其在第二方向Y上的尺寸,第一方向X与第二方向Y垂直,第一方向X和第二方向Y均垂直于中介层40的厚度方向。如此,规范了中介层40中形成的流体通道70的大致形状,利于对流体通道70中的流体进行控制,也利于对芯片100的该些区域进行定位和成像。
具体地,如图4所示,图4示出了中介层40的平面结构示意图,此时第一方向X可以为中介层40的长度方向,第二方向Y可以为中介层40的宽度方向。从图4中可以容易看出流体通道70的形状为不规则图形,且流体通道70在第一方向X上的尺寸大于在第二方向Y上的尺寸,并且第一方向X与第二方向Y垂直,进一步地,第一方向X与第二方向Y均垂直于中介层40的厚度方向。
当然流体通道70也可以是第一方向X上的尺寸小于第二方向Y上的尺寸,此时第一方向X仍然与第二方向Y垂直,进一步地,第一方向X与第二方向Y仍均垂直于中介层40的厚度方向
请参阅图4,在某些实施方式中,流体通道70的数量为多个,流体通道70沿第一方向X延伸设置于中介层40中;和/或,流体通道70沿第二方向Y阵列设置于中介层40上。如此,通过形成多个流体通道70,使得基因测序过程更加高效,利于对流体通道70中的流体进行控制,也利于对芯片100的该些区域进行定位和成像。
具体地,如图4所示,流体通道70的数量为4个,其中流体通道70的排布设置关系为沿第一方向X,即中介层40的长度方向延伸设置于中介层40中,同时,沿第二方向Y,即中介层40的宽度方向阵列设置于中介层40上。特别地,设置多个流体通道70可以使得测序过程更加高效,同时,通过阵列设置的方式,使得流体通道70的间隔一致,从而泵入流体通道70内的反应试剂等流体均匀。
请参阅图4,在某些实施方式中,流体通道70包括中间段71、第一端72和第二端73,第一端72和第二端73分别位于流体通道70的两端,第一端72在第二方向Y上的尺寸和/或第二端73在第二方向Y上的尺寸小于中间段71在第二方向Y上的尺寸。
如此,进一步规范了流体通道70的形状,利于对流体通道70中的流体进行控制,也利于对芯片100的该些区域进行定位和成像。
具体地,流体通道70的形状可以为不规则形状,例如流体通道70可以包括中间段71、第一端72和第二端73。其中,第一端72与第二端73分别位于流体通道70的两端对称设置,并均呈三角形形状,中间段71呈长条窄矩形形状,那么也意味着,第一端72与第二端73在第二方向Y上的尺寸小于中间段71在第二方向Y的尺寸。
当然,第一端72与第二端73也可以为不同形状,只要第一端72与第二端73分别位于中间段71的两端,并且其中一个在第二方向Y上的尺寸小于中间段71沿第二方向Y上的尺寸即可。
请参阅图4,在某些实施方式中,中间段71在第二方向Y上的尺寸为常量。这样,由于中间段71在第二方向Y上的尺寸为常量,也即是说中间段71在第二方向Y上的长度处处相等,例如中间段71在第二方向Y上的长度均为5mm。具体地,如上文所述,在图4所示出的实施例中,中间段71为长条窄矩形,也即是说中间段71在第二方向Y上的长度处处相,那么可以得出中间段71在第二方向Y上的尺寸为常量。
请参阅图4,在某些实施方式中,中间段71在第二方向Y上的尺寸范围L1为4.4mm~8.4mm。如此,将中间段71沿第二方向Y的尺寸范围L1控制在4.4mm~8.4mm,使得流体通道70具有一定的宽度以合理的容纳反应试剂,利于流体通道70其内的流体控制,利于在流体通道70内进行高效的生化反应。
具体地,可以理解中间段71为反应试剂发生生化反应的主要区域,那么中间段71应当具有合适的宽度大小,由于第二方向Y为即为图4中所示的中介层40的宽度方向,那么当中间段71在第二方向Y上的尺寸小于4.4mm时,可能使得流体通道70不易加工形成;当中间段71在第二方向Y上的尺寸大于8.4mm时,宽度过大使得在中介层40上无法形成较多的流体通道70,测序反应无法高效进行,并且也使得单个流体通道70所承载的反应试剂的量较大,导致反应试剂的反应可能不均匀。
请参阅图4,在某些实施方式中,相邻的两个流体通道70在第二方向Y上的间距范围L2可以为0.8mm~1.5mm。这样,便于在中介层40上加工出多个流体通道70,也保证了流体通道70的数量,从而可以尽可能的实现高效测序。
具体地,当相邻的两个流体通道70的间距小于0.8mm时,难以加工形成多个流体通道70,当相邻的两个流体通道70的间距大于1.5mm时,中介层40上形成的镂空结构的流体通道70的数量将会减少。因此,将相邻的两个流体通道70在第二方向Y上的间距范围L2控制在0.8mm~1.5mm,在便于加工的同时保证了流体通道70的数量。
在某些实施方式中,基层41的厚度范围B可以为30μm~90μm;和/或,第一粘合剂层42的厚度范围C可以为75μm~85μm;和/或,第二粘合剂层43的厚度范围D可以为75μm~85μm。如此,通过合理的设置基层41的厚度范围B、第一粘合剂层42的与第二粘合剂层43的厚度范围D,可以保证中介层40中生化反应的正常进行。
具体地,基层41的厚度范围B可以为30μm~90μm,并且第一粘合剂层42的厚度范围C以及第二粘合剂层43的厚度范围D为75μm~85μm;或者,基层41的厚度范围B可以为30μm~90μm,且第二粘合剂层43或第一粘合剂层42的其中一个厚度范围C或者厚度范围D为75μm~85μm;或者,仅对第一粘合剂层42与第二粘合剂层43做厚度范围要求,将第一粘合剂层42和第二粘合剂层43的厚度范围C和厚度范围D设为75μm~85μm;又或者,仅对第一粘合剂层42或第二粘合剂层43的厚度范围C或厚度范围D做要求,其中一个粘合剂层的厚度范围设为75μm~85μm。
需要说明的是,如上文所述,第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和第二粘合剂层43和第二基板30的剥离力中的至少一个剥离力不小于800克,其中,粘合剂层的剪切强度和剥离强度取决于其化学配方和其相对于剂层的厚度。
当粘合剂层太薄时,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43可能无法提供足够的剥离和剪切压力;而当粘合剂层太厚时,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43中可能会形成有空隙进而导致气泡形成,从而会带来结合强度的削弱,并且,大部分的应力与剪切应力可能会作用与第一粘合剂层42与第二粘合剂层43上,不会被转移到基层41,那么第一粘合剂层42与第二粘合剂层43容易发生破裂导致芯片100故障。综上,应当将基层41的厚度范围B设为30μm~90μm,和/或,第一粘合剂层42的厚度范围C设置在75μm~85μm,和/或第二粘合剂层43的厚度范围D设置在75μm~85μm。
在某些实施方式中,基层41、第一粘合剂层42和/或第二粘合剂层43耐受温度不小于80℃。如此,通过对基层41、第一粘合剂层42与第二粘合剂层43设置一定的耐受温度,可以保证中介层40中生化反应的正常进行。
具体地,在基因测序过程中,芯片100也可能暴露在热循环的环境下,那么需要发生承载发生生化反应的中介层40的基层41与第一粘合剂层42和第二粘合剂层43满足对一定温度的耐受性。
可以理解,上述所提及的耐高温所表示的是,在指定温度下基层41、第一粘合剂层42与第二粘合剂层43无明显变形。那么需要设置基层41的耐受温度不小于80℃,以及第一粘合剂层42和/或第二粘合剂层43耐受温度不小于80℃。
在某些实施方式中,第一粘合剂层42和/或第二粘合剂层43耐受温度不小于110℃。如此,通过对第一粘合剂层42与第二粘合剂层43设置一定的耐受温度,可以保证中介层40中生化反应的正常进行。
同样,如上文所述,在基因测序过程中,为了使得在芯片100暴露在热循环的环境下时,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43无明显变形,可以设置第一粘合剂层42与第二粘合剂层43中的至少一个的耐受温度不小于110℃。
在某些实施方式中,基层41、第一粘合剂层42和/或第二粘合剂层43需要耐受指定溶剂。如此,通过设置基层41、第一粘合剂层42和/或第二粘合剂层43耐受指定溶剂的要求,可以保证中介层40中生化反应的正常进行。
在基因测序过程中,芯片100也可能暴露在腐蚀性试剂(例如甲酰胺)等环境下,那么需要发生承载发生生化反应的中介层40的基层41与第一粘合剂层42和第二粘合剂层43中的至少一个满足对指定溶剂的耐受性。其中,耐受性代表在指定溶剂中,不发生胶层及膜层脱落、失效等问题,指定溶剂可以是水,DMSO、甲酰胺溶液等。
在某些实施方式中,基层41的材料可以包含聚酰亚胺。如此,基层41使用聚酰亚胺材料可以满足基层41能够耐受一定高温,并还可以满足耐受指定溶剂的需求,以使得避免在高温环境以及某些溶剂中发生膜层脱落、失效等问题。
具体地,聚酰亚胺材料的特征为耐高温、热膨胀系数小、耐溶剂性能好,因此基层41使用聚酰亚胺材料可以满足基层41的耐受温度不小于80℃的条件,并还可以满足耐受指定溶剂,以使得避免在上述溶剂中发生膜层脱落、失效等问题。
在某些实施方式中,第一粘合剂层42和第二粘合剂层43可以为相同材料制成。具体地,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43可以采用包括有丙烯酸粘合剂、丁基橡胶、硅胶等材料制成。
在某些实施方式中,第一粘合剂层42和第二粘合剂层43中的至少一个的材料可以为压敏胶。例如,为压敏硅胶(PSA硅胶),具体地,压敏胶所指的是略施压力即可瞬时粘接的一种胶粘剂,目前常用的压敏胶主要有橡胶型压敏胶、丙烯酸酯型压敏胶和有机硅压敏胶,橡胶型压敏胶是目前应用较广的一种压敏胶,橡胶有天然橡胶、合成橡胶和再生橡胶;有机硅压敏胶是由硅橡胶与硅树脂相配合而成,硅橡胶作为压敏胶的基本组分,硅树脂作为增粘剂。压敏胶的性能随二者比例的变化而改变,优选地,本申请中可以采用硅橡胶制成的压敏胶。
在某些实施方式中,第一粘合剂层42和第二粘合剂层43中的至少一个的材料可以包括硅胶。具体地,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43中的至少一个可以采用硅胶制成。硅胶材质可以耐受大于110℃的高温,在连续三小时处于80℃的条件下,硅胶不会发生变形而导致流体通道70发生变形以及串道;并且,硅胶材质对玻璃材质表面,即第一基板20和第二基板30,具有大于800g的粘接剥离力,可以满足第一粘合剂层42对第一基板20的剥离力和/或第二粘合剂层43对第二基板30的剥离力不小于800g的要求;同时,硅胶材质还具备耐溶剂性,在修饰及测序试剂中,在完成350次循环测序过程后,流体通道70不会发生变形以及串道。
芯片100可以用于实现序列测定。
请参阅图7,本申请提供一种制备芯片100的方法,其中方法可包括以下步骤:
步骤S10:提供第一基板20;
步骤S20:提供第二基板30,第二基板30包括相背的第一表面31和第二表面32;
步骤S30:层叠设置第二基板30于第一基板20上,使第二基板30的第一表面31朝向第一基板20;
步骤S40:设置一个或多个流体通道70于第二基板30的第一表面31和第一基板20之间;
步骤S50:设置第一涂层50于第二基板30的第二表面32上,第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度;
步骤S51:在流体通道70内形成第二涂层。
如此,通过执行本方法,第一基板20与第二基板30层叠设置形成的具有流体通道70的基本结构,而且,第二基板30的第二表面32上设有特定的第一涂层50。在涉及利用光学成像系统检测来自该芯片100的待测样本的信号的应用中,例如基于光学成像检测该芯片中的核酸分子的荧光信号以实现核酸序列测定的测序平台,该芯片100本身被照射即被激发光激发发出的荧光信号(背景信号)很弱,这有利于获得高信噪比的图像、利于目标荧光信号的识别,利于获得高质量的测序结果。另外,该芯片100中的第二涂层可以在芯片100保存过程中隔绝空气与流体通道的接触,从而减少芯片的背景信号,减少芯片100的测序错误率。
具体地,芯片100可以是固定有带有光学检测标记的待测核酸分子的反应器,具有容纳液体的空间,能够用于固定待测样本,也称为流动池或流动小室(flow-cell)。在步骤S10~步骤S40中,第一基板20与第二基板30是任何可用于固定核酸序列的固体支持物,例如尼龙膜、玻璃片、塑料、硅片、磁珠等。那么所提供的第一基板20与第二基板30可以包括任何合适的材料,例如玻璃、二氧化硅、水晶、石英玻璃、塑料、陶瓷、PET(聚对苯二甲酸)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或其他任何合适材料。在一个实施例中,所提供的第一基板20与第二基板30为光学透明的,例如为玻璃片/玻璃层。
第二基板30层叠设置在第一基板20上,并将第一基板20设置在第二基板30之上,即是说,第二基板30的第一表面31朝向第一基板20设置。另外,如上文所提及的,适配于SBS的测序平台的芯片100可包含一条或多条平行的通道(channel),通道用于出入以及承载试剂以形成序列测定反应所需的环境,也即是说,第二基板30的第一表面31和第一基板20之间需要设有一个或多个流体通道70。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在步骤S50中,由于发明人在适配测序平台的芯片的结构设计、制备以及测试中发现,测序平台的激光器发出的激光通过镜头照射至芯片流体通道中的时候,也会透过下层玻璃照射到连接下层玻璃和铝板的胶层上,该胶层的分子因此被激发发出荧光,对目标信号即来自流体通道中的待测核酸分子的信号的识别和检测产生较大干扰。
因此,需要在第二基板30的第二表面32上设置自发荧光强度小于预设强度的第一涂层50,使得透过第二基板30的激发光减少,有利于减弱第二基板30下方的结构受透过的激发光激发而发出的荧光,并且由于第一涂层50的自发荧光强度小于预设强度,因而第一涂层50被激发光照射产生的荧光强度较弱,在工作环境下,该芯片本身产生的荧光信号很弱,从而经本制备方法制备的芯片100适于承载生物样本用以实现生物大分子检测,适配于基于检测芯片实现待测样本检测的光学成像平台。
第一涂层50可以被涂设在第二基板30的第二表面32上,也可以被印刷在第二基板30的第二表面32上。第一涂层50的具体要求如上文对第一涂层50的说明,例如第一涂层50的材料可以包括黑色油墨,用于提供较高的遮光性;第一涂层50的厚度范围A可以为5μm~20μm或者8μm~15μm;第一涂层50在工作环境下的遮光率不小于80%;第一涂层50背离第二基板30的一面的平整度允许偏差不超过0.1μm。
在步骤S51中,可通过在较高温度下向流体通道70中通入含温敏物质/材料的水溶液,然后降低温度,使温敏物质/材料的水溶液凝固,从而形成第二涂层。
具体地,在某些实施方式中,可以先配制含温敏物质/材料的水溶液,将该水溶液通入流体通道70后,静置,然后通入空气。后续,可通过氮吹除去可能存在的残留物。氮吹压力可以为0.02MPa~0.08MPa,氮吹时间可以为1s~3s。其中,通过静置,可以使水溶液在流体通道70表面有效地吸附;通过通入空气,可将流体通道70内的大部分液体除去,以便于后续氮吹。另外,在某些实施方式中,对于流体通道70容积过大的芯片,也可在通入含温敏物质/材料的水溶液不经静置,直接通入空气并氮吹,以避免流体通道70内出现过多的残留物。
需要说明的是,通入上述水溶液和空气的体积并不受特别限制,可以根据流体通道70的空间来确定。
在某些实施方式中,可以以1500μL/min~2000μL/min的流速、0.01MPa~0.1MPa的压力向流体通道70内通入含温敏物质/材料的水溶液。
在某些实施方式中,第二涂层在芯片100的其他结构制备完成后,通过向流体通道70内通入含温敏物质/材料的水溶液形成。由此,可以避免形成第二涂层的步骤中,空气中的杂质对第一涂层50造成污染,降低芯片100的测序错误率。同时,也便于根据芯片100的具体结构来调整形成第二涂层的步骤中水溶液的通入流速和压力,进一步提高第二涂层的保护效果。
进一步地,在某些实施方式中,形成第二涂层后的芯片可在抽真空后,在2℃~8℃的环境中保存或运输。
请参阅图8,在某些实施方式中,制备芯片的方法还包括:
步骤S60:提供第三基板60;
步骤S70:设置第三基板60于第一涂层50下;
步骤S71:在流体通道70内形成第二涂层。
如此,第一基板20、第二基板30与设置在第一涂层50下的第三基板60粘合形成所述芯片100的主体。
具体地,在步骤S50与步骤S60中,第三基板60可以为导热性能较好的铝板,第三基板60被设置在第一涂层50下。这样,芯片100主体可以由两块玻璃材质的第一基板20和第二基板30,和一块金属材质的底板即第三基板60粘合而成,从而保证第一基板20与第二基板30平面度稳定性和温度传导性的稳定性。
另外,需要说明的是,步骤S71可以参照步骤S51执行,在此不再赘述。
请参阅图9,在某些实施方式中,制备芯片的方法还包括有以下步骤:
步骤S80:提供中介层40;
步骤S90:设置中介层40于第一基板20和第二基板30之间,设置一个或多个流体通道70于中介层40中。
步骤S91:在流体通道70内形成第二涂层。
如此,本方法在中介层40中设置一个或多个流体通道70,使得无需在第一基板20与第二基板30上蚀刻出流体通道70,简化了流体通道70的制造工序。
具体地,在步骤S80和步骤S90中提供了一中介层40,并在中介层40中设置一个或多个流体通道70,流体通道70可以是通过冲压中介层40、激光切割等方式形成,流体通道70的尺寸规格、多个流体通道70之间的间距等具体数据在上文中已有详细说明,在此不做赘述。以此中介层40可以作为流体试剂化学反应场所,即激光照射发生有益荧光信号的区间,并且无需在第一基板20与第二基板30上蚀刻出流体通道70,简化了流体通道70的制造工序。
由于第一基板20与第二基板30之间形成有一个或多个流体通道70,以此,中介层40需要设置在第一基板20与第二基板30之间,那么第一基板20和/或第二基板30可用于将反应试剂等流体泵入在中介层40中设置的流体通道70,和/或,作为从中介层40的流体通道70中泵出的流体的出口或入口。
另外,需要说明的是,步骤S91可以参照步骤S51执行,在此不再赘述。
请参阅图10,在某些实施方式中,提供中介层40(步骤S80)包括以下步骤:
步骤S81:提供基层41,基层具有相背的第一表面和第二表面;
步骤S82:在基层41的第一表面设置第一粘合剂层42;
步骤S83:在基层41的第二表面设置第二粘合剂层43;
步骤S84:形成贯穿基层41、第一粘合剂层42和第二粘合剂层43的流体通道70;
方法还包括:步骤S100:使第一粘合剂层42与第一基板20粘接,使第二粘合剂层43与第二基板30粘接。
具体地,在步骤S81中,所提供的基层41可以作为中介层40的主要组成部分。基层41的材料可以包含黑色PET、透明PET或任何其他塑料或聚合物。黑色PET具有低自发荧光从而可以为测序过程中获得高信噪比,并对镜头200最终拍摄的荧光图像提供高对比度。
在步骤S82与步骤S83中,所提供的第一粘合剂层42与第二粘合剂层43也应当具有低自发荧光。第一粘合剂层42设置在基层41的第一表面,所提供的第二粘合剂层43设置在基层41的第二表面,第一粘合剂层42与第二粘合剂层43具有粘性,从而可以将第一基板20和第二基板30与中介层40连接设置在一起。
在步骤S84中,由于中介层40上形成有镂空结构,中介层40包括基层41、第一粘合剂层42、第二粘合剂层43,从而镂空结构可以贯穿基层41、第一粘合剂层42和第二粘合剂层43形成一个或多个流体通道70,使得反应试剂可以通过第一基板20和/或第二基板30进入流体通道70,在流体通道70内发生化学反应后再通过第一基板20和/或第二基板30流出。
在步骤S100中,使第一粘合剂层42与第一基板20的第二表面22粘接在一起,第二粘合剂层43与第二基板30的第一表面31粘接在一起,从而将第一基板20、中介层40与第二基板30粘接形成整体。
下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本发明。
实施例一:
(1)配制第二涂层溶液
利用超纯水配制EDTA浓度为0.1mmol/L、明胶质量分数为0.5%的溶液1L。
高温灭菌。灭菌结束后,观察是否为澄清透明液体(若不澄清,可摇晃增强溶解),冷却至室温,静置、分装。
(2)形成第二涂层
取上述步骤(1)中制备得到的溶液350μL,按照1800μL/min的流速通入芯片的流体通道中(芯片的指定表面上固定有探针),静置后,以2000μL/min的流速、在环境温度≤26℃的条件下向流体通道中通入空气,以形成该涂层。
(3)清除第二涂层
手动或利用进样仪或某自动化设备向流体通道中通入缓冲液例如SDS溶液,50℃下40min,以去除该第二涂层。可选地,再通入例如3×SSC,50℃下40min,以尽可能完整去除第二涂层。
该实施方式对去除第二涂层的溶液不作特别限制,可理解地,该溶液pH值较稳定、且不会影响第二涂层所覆盖的表面以及表面上的官能团/反应位点的特性,一般就可以用来去除或冲刷掉该第二涂层。
实施例二:
(1)配制第二涂层溶液
利用超纯水配制EDTA浓度为0.1mmol/L、甘油质量分数为0.5%,明胶(gelatin)质量分数为0.5%的溶液1L。
高温灭菌。灭菌结束后,观察是否为澄清透明液体(若不澄清,可摇晃增强溶解),冷却至室温,静置、分装。
(2)形成第二涂层
取上述步骤(1)中制备得到的溶液350μL,按照1500μL/min的流速通入芯片(芯片的基底表面上固定有探针(例如DNA核酸片段))的流体通道中,静置后,以2000μL/min的流速、在环境温度≤26℃的条件下向流体通道中通入空气,以形成该涂层。
(3)清除第二涂层
手动或利用进样仪或某自动化设备向流体通道中通入缓冲液例如SDS溶液,60℃下20min,以去除该第二涂层。可选地,再通入例如3×SSC,60℃下20min,以尽可能完整去除第二涂层。该实施方式对去除第二涂层的溶液不作特别限制,可理解地,该溶液pH值较稳定、且不会影响第二涂层所覆盖的表面以及表面上的官能团/反应位点的特性,一般就可以用来去除或冲刷掉该第二涂层。
实施例三
错误率测试
1.取例如实施例一(2)中形成有第二涂层的芯片(with0.5%gelatin)与无第二涂层的芯片(without0.5%gelatin)进行测试,该两芯片的基底表面上均固定有探针(寡核苷酸片段),这里所称的基底表面例如为第一基板的下表面和/或第二基板的上表面(这里的第一基板、第二基板、下表面、上表面等请参图1示意的相对位置,相对最靠近物镜的是第一基板的上表面)。测试方法如下:
(1)在常温下将形成有第二涂层的芯片(with0.5%gelatin)与无第二涂层的芯片(without 0.5%gelatin)保存一个月,模拟老化(使芯片/表面暴露于特定环境中一定时长,使得表面的各种表征参数,如非特异性吸附、游离基团活性等逐渐趋于相对不变或在特定范围内);
(2)将形成有第二涂层的芯片(with0.5%gelatin)采用实施例一(3)中的操作方法清除第二涂层;
(3)取经过上述处理后的形成有第二涂层的芯片(with0.5%gelatin)与无第二涂层的芯片(without0.5%gelatin)对相同核酸样本进行测序,例如,按所采用的测序平台的要求和操作说明,使待测核酸与探针杂交以连接至指定表面,可选地对待测核酸分子进行扩增,而后,进行50轮cycle(循环)双色或四色测序,测序完成后统计错误率。这里的“错误率”指在测序数据中碱基读取错误或无法读取的数量(识别错误或无法识别的数量)占碱基总数的百分比。
表面处理、探针固定、杂交等可参照CN109610006A、CN111100786A、CN111100785A等披露的方法进行,引文在此并入本文。测试结果如表1A和图11A。
表1A
芯片编号 | with 0.5%gelatin错误率 | without0.5%gelatin错误率 |
1A | 2.74% | 4.67% |
2A | 2.81% | 4.22% |
3A | 3.23% | 4.43% |
4A | 3.70% | 5.65% |
5A | 2.84% | 5.03% |
6A | 2.56% | 5.41% |
2.取实施例二(2)中形成有第二涂层的芯片(with0.5%gelatin and 0.5%glycerin)与无第二涂层的芯片(without 0.5%gelatin and 0.5%glycerin)进行错误率测试,错误率测试方法同上,测试结果如表1B和图11B。
表1B
芯片编号 | With0.5%gelatin and 0.5%glycerin错误率 | Without0.5%gelatin and 0.5%glycerin错误率 |
1B | 2.72% | 4.66% |
2B | 2.80% | 4.23% |
3B | 3.25% | 4.41% |
4B | 3.68% | 5.64% |
5B | 2.86% | 4.87% |
6B | 2.55% | 4.61% |
结论:测试结果表明,形成有第二涂层的芯片的错误率相比无第二涂层的芯片的错误率降低约41.32%,说明芯片通入明胶或明胶与甘油组合后对芯片的保存有较为明显的提升作用。
发明人预计:芯片通入明胶或者明胶与甘油的组合物后,覆盖在通道内表面的涂层隔绝了空气中杂质的吸附作用,故可以起到降低错误率的作用,错误率引起的原因:芯片通道内玻璃背景的物理吸附及表面官能团的吸附作用,涂层的保护可以减少官能团对空气杂质的吸附,从而降低错误率,提升测试质量。
实施例四
640吸附测试
在不引入待测核酸亦即不使待测核酸分子与探针杂交以连接至芯片指定表面的情况下,模拟单分子SBS测序过程,进行72轮测序的试剂通入或输出以模拟SBS测序,包括在每轮反应中通入带有荧光基团的核苷酸并静置一段时间模拟单碱基颜色反应、通入检测试剂以激发和采集来自荧光基团的信号(例如成像)、通入表面清洗/缓冲液以及通过可切除核苷酸上的荧光基团的试剂。完成后,统计吸附在芯片指定表面的亮点数。如此,进行多次重复实验。统计的部分测试结果如图12所示,纵坐标表示亮点数目,横坐标上的“常温”、“0.5%明胶”、“酒精”表示流体通道采用的处理条件,“常温”表示芯片的流体通道不进行处理;“0.5%明胶”表示芯片的流体通道采用0.5%明胶处理,即流体通道内形成有第二涂层;“酒精”表示芯片的流体通道采用酒精处理。
核苷酸带有的荧光基团例如为atto647N;这里的“点数”或“亮点数”是指在在特定波长例如640nm激光波长下对芯片指定表面上的FOV(视野)/反应区域进行激发和图像采集,图像上的信号相对强的位置的数目,有时也称为“荧光点数”。亮点数可一定程度反应指定表面的吸附能力;发明人发现,相同一批芯片,保存时间越久的芯片,成像后的亮点数越多。亮点可能来自带有荧光标记的核苷酸,也可能来自空气杂质等其它预期外情景中的物质,这些物质以非特异性的吸附方式吸附在通道内或指定表面上。
结论:新鲜制作的芯片,吸附点数230点,该芯片在常温放置一个月后,不处理的流体通道吸附点数增加了15.8倍,明胶处理的流体通道增加了1.93倍,酒精处理的流体通道增加了61倍,故可判断明胶处理的有效性,效果最好,可较大程度减少芯片的吸附。
实施例五
在同张芯片的不同流体通道(lane)间进行通量、读长、密度、错误率测试
测试方法如下:
(1)分别在编号1、2和3芯片的四条流体通道中各选取其中两条流体通道按照例如实施例一(2)中的操作方法进行处理,使流体通道内形成第二涂层;其余的流体通道不进行任何处理;
(2)在4℃下将编号1、2和3保存180天;
(3)将形成有第二涂层的流体通道采用实施例一(3)中的操作方法清除第二涂层;
(4)利用该些芯片/流体通道进行常规单分子SBS测序,例如都利用Illumina公司的测序平台进行测序,按照测序平台的要求和操作说明,进行100轮双色或四色测序,测序完成后统计测序通量、读长、密度、错误率。从通量、读长、密度、错误率来判断测序质量,重点参考错误率及通量,错误率低、通量高是期望的测序结果。具体结果如表2和图13所示。
表2
可看出,形成有第二涂层的流体通道,在4℃存放下6个月即180天的,依然可以达到正常使用的效果。主要表现为,随着芯片存放时间的延长,错误率几乎不升高或很缓慢地升高,读长不受影响,通量没有明显下降。具体来说,图13中:
Density表示密度(新鲜芯片密度为5.45)。图A从芯片密度角度出发,随保存时间的延长,芯片的密度会有一个缓慢下降的趋势,存放过久的芯片,表面的官能基团折叠或脱落都会导致后续的杂交效率变低,从图A可得,随存放时间的增加,明胶处理后的芯片可以保持芯片基底的缓慢下降,且不影响使用的效果。
unique mapped reads表示通量(新鲜芯片通量为5.4M)。图B通量是反应测试结果是否成功的标志,存放六个月依然可以测试得到≥3.5M的通量,说明明胶涂层的保存方式是有效的。
average length表示读长(新鲜芯片读长为39.88)。图C代表随时间保存,测序结果的读长变化,相比新鲜芯片,明胶涂层保护的芯片基本无较大差异。
Error rate表示错误率(新鲜芯片错误率为0.0675317):图D中芯片错误率无明显变化,说明明胶对于保存带来的背景吸附有着较为优秀的降低作用。
Claims (10)
1.一种芯片,其特征在于,包括:
第一基板;
与所述第一基板层叠设置的第二基板,所述第二基板包括相背的第一表面和第二表面,所述第二基板的第一表面朝向所述第一基板,所述第二基板的第一表面和所述第一基板之间设有一个或多个流体通道;
设置在所述第二基板的第二表面的第一涂层,所述第一涂层的自发荧光强度小于预设强度;
所述流体通道内形成有第二涂层。
2.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于,形成所述第二涂层的组分包括温敏物质/材料;
任选地,所述温敏物质/材料选自明胶、果胶、乙二醇、甘油、海藻糖中的至少之一;
任选地,所述温敏物质/材料选自温敏水凝胶;
任选地,所述温敏物质/材料以溶液的形式提供;
任选地,所述温敏物质/材料在溶液中的质量浓度为0.5%~5%;
任选地,形成所述第二涂层的材料还包括防腐材料;
任选地,所述防腐材料选自乙二胺四乙酸、乙二醇苯醚、硫柳汞钠中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于,所述第一涂层的厚度范围为5μm~20μm;
任选地,所述第一涂层的厚度范围为8μm~15μm;
任选地,所述第一涂层在工作环境下的遮光率不小于80%;
任选地,所述第一涂层背离所述第二基板的一面的平整度允许偏差不超过0.1μm;
任选地,所述第一涂层的材料包括油墨;
任选地,所述第一涂层的材料为黑色油墨。
4.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于,所述第一基板包括相背的第一表面和第二表面,所述流体通道形成于所述第一基板的第二表面和所述第二基板的第一表面之间,所述芯片的图像的背景强度小于或等于预设值,所述芯片的图像为工作环境下的所述第一基板的第二表面的图像和/或所述第二基板的第一表面的图像;
任选地,所述芯片的图像的背景强度小于或等于400。
5.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于,所述芯片还包括贴设在所述第一涂层上的第三基板,所述第三基板为金属材质。
6.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于,所述芯片还包括设置在所述第一基板和所述第二基板之间的中介层,所述中介层连接所述第一基板和所述第二基板,所述一个或多个流体通道设在所述中介层中。
7.根据权利要求6所述的芯片,其特征在于,所述中介层粘接所述第一基板和所述第二基板,所述中介层具有镂空结构,所述中介层包括:
基层,具有相背的第一表面和第二表面;
设置在所述基层的第一表面的第一粘合剂层,所述第一粘合剂层与所述第一基板粘接;
设置在所述基层的第二表面的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层与所述第二基板粘接;
以及,
所述流体通道,为贯穿所述基层、所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层形成的所述镂空结构;
任选地,所述第一基板和/或所述第二基板设有与所述流体通道连通的通孔;
任选地,所述第一粘合剂层对所述第一基板的剥离力和/或所述第二粘合剂层对所述第二基板的剥离力不小于560g;
任选地,所述第一粘合剂层对所述第一基板的剥离力和/或所述第二粘合剂层对所述第二基板的剥离力不小于800g;
任选地,所述流体通道在第一方向上的尺寸大于其在第二方向上的尺寸,所述第一方向与所述第二方向垂直,所述第一方向和所述第二方向均垂直于所述中介层的厚度方向;
任选地,所述流体通道的数量为多个,所述流体通道沿所述第一方向延伸设置于所述中介层中;和/或,所述流体通道沿所述第二方向阵列设置于所述中介层中;
任选地,所述流体通道包括中间段、第一端和第二端,所述第一端和所述第二端分别位于所述流体通道的两端,所述第一端在所述第二方向上的尺寸和/或所述第二端在所述第二方向上的尺寸小于所述中间段在所述第二方向上的尺寸;
任选地,所述中间段在所述第二方向上的尺寸为常量;
任选地,所述中间段在所述第二方向上的尺寸范围为4.4mm~8.4mm;
任选地,相邻的两个所述流体通道在所述第二方向上的间距范围为0.8mm~1.5mm;
任选地,所述基层的厚度范围为30μm~90μm;和/或,
所述第一粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm;和/或,
所述第二粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm;
任选地,所述基层、所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受温度不小于80℃;
任选地,所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受温度不小于110℃;
任选地,所述基层、所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受指定溶剂;
任选地,所述基层的材料包含聚酰亚胺、PET;
任选地,所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层为相同材料制成;
任选地,所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层的材料包括硅胶。
8.一种制备芯片的方法,其特征在于,包括:
提供第一基板;
提供第二基板,所述第二基板包括相背的第一表面和第二表面;
层叠设置所述第二基板于所述第一基板上,使所述第二基板的第一表面朝向所述第一基板;
设置一个或多个流体通道于所述第二基板的第一表面和所述第一基板之间;
设置第一涂层于所述第二基板的第二表面上,所述第一涂层的自发荧光强度小于预设强度;
在所述流体通道内形成第二涂层;
任选地,所述第二涂层通过以1500μL/min~2000μL/min的流速、0.01MPa~0.1MPa的压力向所述流体通道内通入含温敏物质/材料的溶液的方式形成;
任选地,所述方法还包括:
提供第三基板;
设置所述第三基板于所述第一涂层下;
任选地,所述方法还包括:
提供中介层;
设置所述中介层于所述第一基板和所述第二基板之间,设置所述一个或多个流体通道于所述中介层中。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述提供中介层包括:
提供基层,所述基层具有相背的第一表面和第二表面;
在所述基层的第一表面设置第一粘合剂层;
在所述基层的第二表面设置第二粘合剂层;
形成贯穿所述基层、所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层的所述流体通道;
所述方法还包括:使所述第一粘合剂层与所述第一基板粘接,使所述第二粘合剂层与所述第二基板粘接;
任选地,所述基层的厚度范围为30μm~90μm;和/或,
所述第一粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm;和/或,
所述第二粘合剂层的厚度范围为75μm~85μm;
任选地,所述基层、所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受温度不小于80℃;
任选地,所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受温度不小于110℃;
任选地,所述基层、所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层耐受指定溶剂;
任选地,所述基层为聚酰亚胺;
任选地,所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层为相同材料;
任选地,所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层为硅胶;
任选地,所述第一粘合剂层和/或所述第二粘合剂层的材料为压敏胶;
任选地,所述第一粘合剂层对所述第一基板的剥离力和/或所述第二粘合剂层对所述第二基板的剥离力不小于560g;
任选地,所述第一粘合剂层对所述第一基板的剥离力和/或所述第二粘合剂层对所述第二基板的剥离力不小于800g;
任选地,所述第一基板和/或所述第二基板设有与所述流体通道连通的通孔。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的芯片或权利要求8-9任一项所述的方法制备的芯片在序列测定中的应用。
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