CN209752872U - 无死腔体积的dna合成装置 - Google Patents

Abstract

一种无死腔体积的DNA合成装置，包括空装置和吸附材料，空装置包括至少一个合成孔，每个合成孔内设置至少一个吸附材料，合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。采用本实用新型的DNA合成装置的结构，在同等的通量条件下，上端的圆形孔部分不会形成试剂残留，即无死腔体积，同时液体与渐变平滑过渡结构的接触表面积更小，避免了因液体表面张力引起的挂壁现象。

Description

无死腔体积的DNA合成装置

技术领域

本实用新型涉及DNA合成技术领域，具体涉及一种无死腔体积的DNA合成装置。

背景技术

寡核苷酸是生命科学研究的一种基本工具，在基因检测、生物医药、临床诊断、疾控医疗、法医鉴定等领域应用广泛。这些寡核苷酸大部分都是需要人工合成的。目前，DNA合成柱往往采用单柱管、96孔板或方孔的384孔板。

现有单柱管规格多，很难实现微量、超微量、批量化的DNA合成。现有的96孔合成板，常见规格为1.0mL、1.5mL和2.0mL，较单柱管而言，可同时完成96个样本的合成，但其为常量样本的合成而设计，DNA合成规模一般在25nmol以上，配套的合成试剂用量也很大，既增加了试剂成本，也不能满足微量、超微量的批量化、大规模化合成。

中国专利CN107446802公开了一种384孔DNA合成板。如图1所示，此合成板由合成载体和384孔空板构成，其中合成载体包括方体或圆柱体两种，384孔空板的每个孔均由上端的方形孔部分11与下端的圆形孔部分12经圆锥过度13而成。受液体表面张力的影响，方形孔的四个角落14会形成试剂残留，也就是死腔体积较大，液体残留带来的逐级放大，会影响处理效果，进而影响后续的分析过程。

实用新型内容

本实用新型提供一种无死腔体积的DNA合成装置，该装置用于DNA合成中很好地解决了试剂残留问题。本实用新型通过如下技术方案实现：

一种无死腔体积的DNA合成装置，该装置包括空装置和吸附材料，上述空装置包括至少一个合成孔，每个上述合成孔内设置至少一个吸附材料，上述合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。

在优选实施例中，上述渐变平滑过渡结构部分是夹角为90.1°至180°的斜角。

在优选实施例中，上述渐变平滑过渡结构部分是大于R0.1°的圆角。

在优选实施例中，上述渐变平滑过渡结构部分是等于180°的直通结构。

在优选实施例中，上述空装置是96孔板。

在优选实施例中，上述空装置是384孔板。

在优选实施例中，上述空装置是1536孔板。

在优选实施例中，上述96孔板的外部尺寸长为80mm-140mm，宽为50mm-110mm，高为8mm-50mm。

在优选实施例中，上述384孔板的外部尺寸长为100mm-180mm，宽为60mm-120mm，高为10mm-40mm。

在优选实施例中，上述1536孔板的外部尺寸长为120mm-280mm，宽为80mm-200mm，高为10mm-40mm。

在优选实施例中，上述吸附材料是含可控孔径的玻璃球滤芯(CPG Frits)。

在优选实施例中，上述吸附材料置于装配位内，上述装配位为标准的圆柱体结构。

在优选实施例中，上述装配位的内径≤9.0mm，厚度为0.5mm-13.0mm；上述吸附材料是圆柱体的CPG Frits，其直径≤8.8mm，厚度为0.5mm-13.0mm。一般而言，这种装配位和吸附材料的尺寸规格适用于96孔板的装置。

在优选实施例中，上述装配位的内径≤4.0mm，厚度为0.1mm-8.0mm；上述吸附材料是圆柱体的CPG Frits，其直径≤3.6mm，厚度为0.1mm-8.0mm。一般而言，这种装配位和吸附材料的尺寸规格适用于384孔板的装置。

在优选实施例中，上述装配位的内径≤1.0mm，厚度为0.1mm-4.0mm；上述吸附材料是圆柱体的CPG Frits，其直径≤1.0mm，厚度为0.1mm-4.0mm。一般而言，这种装配位和吸附材料的尺寸规格适用于1536孔板的装置。

在优选实施例中，上述下端的圆形孔部分包括出液口，该出液口包括尖嘴部分，该尖嘴部分为斜口、平口或尖口结构。

本实用新型的DNA合成装置包括空装置和吸附材料，上述空装置包括至少一个合成孔，每个合成孔内设置至少一个吸附材料，合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。采用本实用新型的DNA合成装置的结构，在同等的通量条件下，上端的圆形孔部分不会形成试剂残留，即无死腔体积，同时液体与渐变平滑过渡结构的接触表面积更小，避免了因液体表面张力引起的挂壁现象。同时，样本处理量可以低至微升、纳升级别。特别是，在本实用新型的优选实施例中，本实用新型的DNA合成装置采用96、384或1536孔板，适合微量、超微量及痕量样本的处理，一次性可处理96、384或1536个样本。

附图说明

图1为现有技术中的DNA合成装置的方形孔结构存在试剂残留的示意图；

图2为本实用新型的无死腔体积的384孔DNA合成板的正面示意图；

图3为本实用新型中采用斜角作为渐变平滑过渡结构的DNA合成装置的结构示意图；

图4为本实用新型中采用圆角作为渐变平滑过渡结构的DNA合成装置的结构示意图；

图5为本实用新型中采用直通结构作为渐变平滑过渡结构的DNA合成装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本实用新型能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。

本实用新型提供一种无死腔体积的DNA合成装置，该装置包括空装置和吸附材料，上述空装置包括至少一个合成孔，每个上述合成孔内设置至少一个吸附材料，上述合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。

本实用新型的DNA合成装置中的空装置可以是单柱管、96孔板、384孔板或1536孔板等，优选96、384或1536孔板，一次性可处理96、384或1536个样本。

本实用新型的DNA合成装置中的吸附材料可以是任何合适的DNA合成材料，例如，可控孔径的玻璃球(Controlled Pore Glass，CPG)或含可控孔径的玻璃球滤芯(CPGFrits)等，优选CPG Frits。

在本实用新型的一个优选实施例中，本实用新型的DNA合成装置包括96孔板，该96孔板包括8行(编号A至H)和12列(编号1至12)共96个合成孔，每个合成孔内设置一个CPGFrits作为吸附材料，合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。在一个优选实施例中，96孔板的外部尺寸长为80mm-140mm，宽为50mm-110mm，高为8mm-50mm；优选地，96孔板的外部尺寸长为120mm-130mm，宽为80mm-90mm，高为10mm-40mm。

在本实用新型的一个优选实施例中，本实用新型的DNA合成装置包括384孔板(如图2)，该384孔板包括16行(编号A至P)和24列(编号1至24)共384个合成孔，每个合成孔内设置一个CPG Frits作为吸附材料，合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。在一个优选实施例中，384孔板的外部尺寸长为100mm-180mm，宽为60mm-120mm，高为10mm-40mm；优选地，384孔板的外部尺寸长为120mm-132mm，宽为80mm-95mm，高为10mm-30mm。

在本实用新型的一个优选实施例中，本实用新型的DNA合成装置包括1536孔板，该1536孔板包括32行(编号A至H，每4行为一个编号)和48列(编号1至12，每4列为一个编号)共1536个合成孔，每个合成孔内设置一个CPGFrits作为吸附材料，合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。在一个优选实施例中，1536孔板的外部尺寸长为120mm-280mm，宽为80mm-200mm，高为10mm-40mm；优选地，1536孔板的外部尺寸长为120mm-130mm，宽为82mm-88mm，高为10mm-30mm。

如图3所示，在一个实施例中，DNA合成装置的渐变平滑过渡结构部分采用斜角结构，图中示出了一个384孔板的DNA合成柱的部分合成孔结构示意图，每个合成孔包括上端的圆形孔部分31与下端的圆形孔部分32以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分33，其中渐变平滑过渡结构部分33采用斜角结构，即图中α角，该夹角为90.1°至180°的斜角，优选夹角为150°至180°，更优选夹角为160°。每个合成孔内设置一个CPG Frits 34作为吸附材料，图中CPG Frits 34设置在渐变平滑过渡结构部分33的内部腔内。

如图4所示，在一个实施例中，DNA合成装置的渐变平滑过渡结构部分采用圆角结构，图中示出了一个384孔板的DNA合成柱的部分合成孔结构示意图，每个合成孔包括上端的圆形孔部分41与下端的圆形孔部分42以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分43，其中渐变平滑过渡结构部分43采用圆角结构，即图中R角，该R角是大于R0.1°的圆角。每个合成孔内设置一个CPG Frits 44作为吸附材料，图中CPG Frits 44设置在渐变平滑过渡结构部分43的内部腔内。

如图5所示，在一个实施例中，DNA合成装置的渐变平滑过渡结构部分采用等于180°的直通结构，图中示出了一个384孔板的DNA合成柱的部分合成孔结构示意图，每个合成孔包括上端的圆形孔部分51与下端的圆形孔部分52以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分53，其中渐变平滑过渡结构部分53采用等于180°的直通结构，即图中α角等于180°。每个合成孔内设置一个CPG Frits 54作为吸附材料，图中CPG Frits 54设置在渐变平滑过渡结构部分53的内部腔内，即该内部腔内设有至少一个装配位，吸附材料置于装配位内，装配位优选为标准的圆柱体结构，装配简单，更容易自动化。在一个优选实施例中，装配位的内径≤4.0mm，厚度为0.1mm-8.0mm；吸附材料是圆柱体的CPG Frits，其直径≤3.6mm，厚度为0.1mm-8.0mm。

在本实用新型的一个优选实施例中，384孔板每个合成孔的上端敞开，下端为出液口，即下端的圆形孔部分32(或42，52)包括出液口，该出液口包括尖嘴部分(图中未示出)，该尖嘴部分为斜口、平口或尖口结构。

本实用新型实施例中的384孔DNA合成板，合成规模在0-50nmol之间，专为微量DNA合成(0.1-5nmol)而设计，同时也可以解决常量DNA合成(10-50nmol)的批量化、大规模化问题。本实用新型的384孔DNA合成板是一种适合微量、超微量及痕量样本的无死腔体积的384孔DNA合成板，其优化的结构设计解决了384孔板兼容性的问题，降低了合成过程的突变率，合成的DNA直接经切割后便可用于下游应用。

以下通过具体实施例详细说明本实用新型的技术方案，应当理解，实施例仅是示例性的，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例一：

无死腔体积的384孔DNA合成板，包括384孔空板和CPG Frits，合成规模0.05nmol。

(1)384孔DNA合成空板的设计：

384孔空板的尺寸为：长为126.7mm，宽为83mm，高为16mm，板体均匀等距分布着384个孔，每个孔上端的圆形孔部分的内径为3.2mm，上端的圆形孔部分经夹角为大于R0.1°的圆角(R为1.5mm)渐变平滑过渡到下端的圆形孔部分，直到内径为0.8mm的装配位，出液口的尖嘴部分采用平口设计。

(2)合成规模0.05nmol CPG Frits制备：

1)原料CPG的载量为20μmol/g，每颗合成量为0.05nmol的CPG Frits含CPG0.0025mg；超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量为300万。

2)原料体积计算：每颗直径0.8mm、高度1.0mm的CPG Frits体积为0.5024μL，按10000颗配制，总体积为5.0mL。

3)CPG Frits烧结原料配制：称取25mg CPG放入10mL量筒，缓慢添加UHMW-PE粉末到4.0mL刻度，颠倒混匀数次，再用UHMW-PE粉末补齐到5.0mL位置，颠倒混匀备用。

4)装模：采用具有数个孔的铝制模具，孔直径0.8mm，高度1.0mm，将备用原料均匀添加至孔中，压缩振平。

5)于180℃下烧结20min，冷却后取出；即可得到直径0.8mm，高度1.0mm，合成规模0.05nmol的CPG Frits。

(3)合成规模0.05nmol、无死腔体积的384孔DNA合成板的装配：

采用全自动装配设备将直径0.8mm、高度1.0mm的CPG Frits装配到384孔空板中，即可得到合成规模0.05nmol的384孔DNA合成板。此板可用于寡核苷酸(oligo)合成。

实施例二：

无死腔体积的384孔DNA合成板，包括384孔空板和CPG Frits，合成规模0.1nmol。

(1)384孔DNA合成空板的设计：

384孔空板的尺寸为：长为126.7mm，宽为83mm，高为16mm，板体均匀等距分布着384个孔，每个孔上端的圆形孔部分的内径为1.0mm，上端的圆形孔部分经180°的直通结构平滑过渡到下端的圆形孔部分，出液口的尖嘴部分采用尖口设计。

(2)合成规模0.1nmol CPG Frits制备：

1)原料CPG的载量为25μmol/g，每颗合成量为0.1nmol的CPG Frits含CPG0.004mg；超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量为400万。

2)原料体积计算：每颗直径1.0mm高度1.0mm的CPG Frits体积为0.785μL，按10000颗配制，总体积为7.9mL。

3)CPG Frits烧结原料配制：称取40mg CPG放入10mL量筒，缓慢添加UHMW-PE粉末7.0mL刻度，颠倒混匀数次，再用UHMW-PE粉末补齐到7.9mL位置，颠倒混匀备用。

4)装模：采用具有数个孔的铝制模具，孔直径1.0mm，高度1.0mm，将备用原料均匀添加至孔中，压缩振平。

5)于185℃下烧结20min，冷却后取出；即可得到直径1.0mm，高度1.0mm，合成规模0.1nmol的CPG Frits。

(3)合成规模0.1nmol、无死腔体积的384孔DNA合成板的装配：

采用全自动装配设备将直径1.0mm、高度1.0mm的CPG Frits装配到384孔空板中，即可得到合成规模0.1nmol的384孔DNA合成板。此板可用于寡核苷酸(oligo)合成。

实施例三：

无死腔体积的384孔DNA合成板，包括384孔空板和CPG Frits，合成规模1nmol。

(1)384孔DNA合成空板的设计：

384孔空板的尺寸为：长为128.6mm，宽为83mm，高为18mm，板体均匀等距分布着384个孔，每个孔上端的圆形部分的内径为3.0mm，上端的圆形孔部分经夹角为170°的斜角渐变平滑过渡到下端的圆形孔部分，直到1.0mm的装配位，出液口的尖嘴部分采用斜口设计。

(2)合成规模1nmol CPG Frits制备：

1)原料CPG的载量为50μmol/g，每颗合成量为1nmol的CPG Frits含CPG0.02mg；超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量为300万。

2)原料体积计算：每颗直径1.0mm高度1.2mm的CPG Frits体积为0.94μL，按10000颗配制，总体积为9.4mL。

3)CPG Frits烧结原料配制：称取200mg CPG放入10mL量筒，缓慢添加UHMW-PE粉末到9.0mL刻度，颠倒混匀数次，再用UHMW-PE粉末补齐到9.4mL位置，颠倒混匀备用。

4)装模：采用具有数个孔的铝制模具，孔直径1.0mm，高度1.2mm，将备用原料均匀添加至孔中，压缩振平。

5)于190℃下烧结25min，冷却后取出；即可得到直径1.0mm，高度1.2mm，1nmol的CPG Frits。

(3)合成规模0.1nmol、无死腔体积的384孔DNA合成板的装配：

采用全自动装配设备将直径1.0mm、高度1.2mm的CPG Frits装配到384孔空板中即可得到合成规模1nmol的384孔DNA合成板。此板可用于寡核苷酸(oligo)合成。

实施例四：

无死腔体积的1536孔DNA合成板，包括1536孔空板和CPG Frits，合成规模0.05nmol。

(1)1536孔DNA合成空板的设计：

1536孔空板的尺寸为：长为127.6mm，宽为85mm，高为20mm，板体均匀等距分布着1536个孔，每个孔上端的圆形部分的内径为2.2mm，上端的圆形孔部分经夹角为170°的斜角渐变平滑过渡到下端的圆形孔部分，直到0.8mm的装配位，出液口的尖嘴部分采用斜口设计。

(2)合成规模0.05nmol CPG Frits制备：

1)原料CPG的载量为50μmol/g，每颗合成量为1nmol的CPG Frits含CPG0.001mg；超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量为350万。

2)原料体积计算：每颗直径0.8mm高度1.2mm的CPG Frits体积为0.61μL，按10000颗配制，总体积为6.1mL。

3)CPG Frits烧结原料配制：称取10mg CPG放入10mL量筒，缓慢添加UHMW-PE粉末到5.5mL刻度，颠倒混匀数次，再用UHMW-PE粉末补齐到6.1mL位置，颠倒混匀备用。

4)装模：采用具有数个孔的铝制模具，孔直径0.8mm，高度1.2mm，将备用原料均匀添加至孔中，压缩振平。

5)于170℃下烧结20min，冷却后取出；即可得到直径0.8mm，高度1.2mm，0.05nmol的CPG Frits。

(3)合成规模0.05nmol、无死腔体积的1536孔DNA合成板的装配：

采用全自动装配设备将直径0.8mm、高度1.2mm的CPG Frits装配到1536孔空板中即可得到合成规模0.05nmol的1536孔DNA合成板。此板可用于寡核苷酸(oligo)合成。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种无死腔体积的DNA合成装置，其特征在于，该装置包括空装置和吸附材料，所述空装置包括至少一个合成孔，每个所述合成孔内设置至少一个吸附材料，所述合成孔包括上端的圆形孔部分与下端的圆形孔部分以及二者之间的渐变平滑过渡结构部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述渐变平滑过渡结构部分是夹角为90.1°至180°的斜角。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述渐变平滑过渡结构部分是大于R0.1°的圆角。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述渐变平滑过渡结构部分是等于180°的直通结构。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空装置是96孔板、384孔板或1536孔板。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述96孔板的外部尺寸长为80mm-140mm，宽为50mm-110mm，高为8mm-50mm；

所述384孔板的外部尺寸长为100mm-180mm，宽为60mm-120mm，高为10mm-40mm；

所述1536孔板的外部尺寸长为120mm-280mm，宽为80mm-200mm，高为10mm-40mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸附材料是CPG Frits。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸附材料置于装配位内，所述装配位为标准的圆柱体结构。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装配位的内径≤9.0mm，厚度为0.5mm-13.0mm；所述吸附材料是圆柱体的CPG Frits，其直径≤8.8mm，厚度为0.5mm-13.0mm；或

所述装配位的内径≤4.0mm，厚度为0.1mm-8.0mm；所述吸附材料是圆柱体的CPGFrits，其直径≤3.6mm，厚度为0.1mm-8.0mm；或

所述装配位的内径≤1.0mm，厚度为0.1mm-4.0mm；所述吸附材料是圆柱体的CPGFrits，其直径≤1.0mm，厚度为0.1mm-4.0mm。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下端的圆形孔部分包括出液口，该出液口包括尖嘴部分，该尖嘴部分为斜口、平口或尖口结构。