高密度DNA测序芯片及其制作方法技术

一种高密度ＤＮＡ测序芯片，其特征在于，包括：一氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜上制备有蜂巢状的通孔；一ＤＮＡ测序芯片的基片；其中该氧化铝薄膜上的蜂巢状的通孔是采用阳极氧化方法形成，将该氧化铝薄膜直接转移至ＤＮＡ测序芯片的基片的表面，形成池壁为氧化铝薄膜，池底为ＤＮＡ测序芯片的基片表面的微反应池阵列。本发明专利技术具有密度高、成本低、操作简单、适于大规模工业化制作的优点。

High density DNA sequencing chip and manufacturing method thereof

A high density DNA sequencing chip, which is characterized in that comprises an alumina film, the alumina film prepared through hole honeycomb substrate; a DNA sequencing chip; the through hole of the alumina film on the honeycomb is formed by anodic oxidation method, the surface of the aluminum oxide film direct transfer to DNA sequencing chip substrate, forming a wall for alumina film, the bottom of the pool for DNA sequencing chip substrate surface micro reaction cell array. The invention has the advantages of high density, low cost, simple operation and suitability for large-scale industrialized manufacture.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DNA测序芯片制备领域，特别是一种高密度DNA测序芯片 及其制作方法。
技术介绍
近年来大规模DNA测序项目的不断增加，基因测序技术的发展也成为 研究的热点，推动了减少时间、降低成本的基因测序方法的研究。其中Life science公司推出了基于George Church测序方法的454基因测序仪，采 用了微乳液DNA扩增、光纤玻片微反应池、微量液流控制、CCD图像获取 等项技术，其测序速度比目前常用的Sanger测序技术有接近100倍增加， 7. 5小时内能够测序l亿个碱基，准确率达到99.5%。该测序方法的指导 思想是利用测序芯片上高密度的微反应池对PCR扩增的基因片段进行大规 模、实时、自动化的测序。具体实施步骤分为l.制备测序文库，使微球 带上特有的基因片段；2.携带基因片段微球在微乳液中进行的PCR扩增， 再将微球沉积到具有微反应池的测序芯片上；3.四种核苷酸按照程序设定 顺序流过测序芯片，发生偶联后释放ATP，驱动荧光素酶介导的荧光素向 氧化荧光素转化，释放出可见光信号；4. CCD传感器记录DNA核苷酸序列 所产生的荧光信号；5.收集到荧光转化成基因序列信息。该测序方法所使用的具有微反应池阵列的测序芯片是通过将光纤熔 合拉制成光纤块，再切片、加工成单个直径40多微米的微反应池。采用 这种方法获得的微反应池具有荧光隔离度好，光探测容易等优点。然而进 一步减少微反应池的直径，并精确地拉制上百万根光纤的直径到几微米或 者几百纳米，其难度是不言而喻，其成本和质量的控制也是无法让人接受。 以目前的技术工艺水平，其微反应池的直径最低只能降低到15微米左右，如果要进一步提高测序芯片微反应池的密度，提高测序速度，降低成本， 必须寻找新的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高密度DNA测序芯片及其制作方法，其具 有密度高、成本低、操作简单、适于大规模工业化制作的优点。本专利技术一种高密度DNA测序芯片，其特征在于，包括 一氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜上制备有蜂巢状的通孔； 一DNA测序芯片的基片；其中该氧化铝薄膜上的蜂巢状的通孔是采用阳极氧化方法形成，将该 氧化铝薄膜直接转移至DNA测序芯片的基片的表面，形成池壁为氧化铝薄 膜，池底为DNA测序芯片的基片表面的微反应池阵列。其中所述该氧化铝薄膜直接转移至DNA测序芯片的基片的表面是采用 物理键合方法。其中所述该氧化铝薄膜直接转移至DNA测序芯片的基片的表面是采用 施加压力的方法。本专利技术一种高密度DNA测序芯片的制作方法，其特征在于，包括如下 步骤步骤1:在铝或铝合金材料的表面采用阳极氧化方法制作蜂巢状的微反应池阵列原型；步骤2:将蜂巢状的微反应池原型从铝或铝合金材料上剥离；步骤3:将蜂巢状的微反应池原型扩孔，形成氧化铝薄膜；步骤4:将扩孔后的氧化铝薄膜转移至DNA测序芯片的基片表面，完成高密度DNA测序芯片。其中所述将扩孔后的氧化铝薄膜转移至DNA测序芯片的基片的表面是采用物理键合方法。其中所述将扩孔后的氧化铝薄膜转移至DNA测序芯片的基片的表面是采用施加压力的方法。 附图说明为进一步说明本专利技术的内容及特点，以下结合附图及实施例对本专利技术 作一详细的描述，其中图la-图lc为高密度DNA测序芯片的结构示意图。 图2为高密度DNA测序芯片制作方法的流程图。具体实施例方式请参阅图la-图lc，为高密度DNA测序芯片的结构示意图。本专利技术的 高密度DNA测序芯片，包括一氧化铝薄膜10，该氧化铝薄膜10上制备有蜂巢状的通孔； 一DNA测序芯片的基片11;其中该氧化铝薄膜10上的蜂巢状的通孔是采用阳极氧化方法形成， 将该氧化铝薄膜IO直接转移至DNA测序芯片的基片11的表面，形成池壁 为氧化铝薄膜10，池底为DNA测序芯片的基片11表面的微反应池阵列101。其中所述该氧化铝薄膜10直接转移至DNA测序芯片的基片11的表面 是采用物理键合方法。其中所述该氧化铝薄膜10直接转移至DNA测序芯片的基片11的表面 是采用施加压力的方法。请参阅图2，为高密度DNA测序芯片制作方法的流程图。本专利技术的高 密度DNA测序芯片的制作方法，包括如下步骤步骤1:在铝或铝合金材料的表面采用阳极氧化方法制作蜂巢状的微 反应池阵列101原型(步骤S10);步骤2:将蜂巢状的微反应池101原型从铝或铝合金材料上剥离(步骤 S20);步骤3:将蜂巢状的微反应池101原型扩孔，形成氧化铝薄膜10(步 骤S30);步骤4:将扩孔后的氧化铝薄膜10转移至DNA测序芯片的基片11表 面，完成高密度DNA测序芯片(步骤S40)。其中所述将扩孔后的氧化铝薄膜IO转移至DNA测序芯片的基片11的 表面是采用物理键合方法。其中所述将扩孔后的氧化铝薄膜IO转移至DNA测序芯片的基片11的表面是采用施加压力的方法。下面以利用阳极氧化形成的氧化铝薄膜制备高密度DNA测序芯片为 例，阐述本专利技术所要说明的高密度DNA测序芯片及其制作方法。图1是高密度DNA测序芯片的结构示意图，从图中l (a)可以看到， 该测序芯片分为上下两个部分，上部为氧化铝薄膜IO，下部为DNA测序芯 片的基片ll，其中氧化铝薄膜上有用阳极氧化方法制作的蜂巢状通孔，如 图1 (b)所以。两者结合在一起，构成了测序芯片用的微反应池阵列。微 反应池池壁为氧化铝薄膜10，池底为测序芯片的基片11。如图1 (c)。 DNA 测序用微反应池要求池壁具有良好的荧光隔离度，防止不同微反应池之间 荧光信号的串扰，氧化铝材料作为池壁，对荧光不透明，保证了不同微反 应池之间信号的隔离。作为池底的DNA测序芯片的基片11对荧光信号透 明，可以方便对各个微反应池中的荧光信号进行探测。图2为高密度DNA测序芯片的制备流程图，在本实施例中，我们采用 的制备方法具体为(1) 选用高纯(99.999%)铝箔，裁成需要尺寸的基片，用丙酮浸泡3 4个小时，随后用质量分数为5%的氢氧化钠溶液在6CTC下浸泡90秒，用 去离子水冲洗后，再将铝片浸泡到5%的硝酸溶液中5分钟，再用去离子水 冲洗；在0.3 mol/L的草酸(C2H204)电解质中进行阳极氧化，电极工作电 压为40V，时间2h;铝片为阳极，铂片为阴极，在铝表面能形成一层孔状 的氧化层(步骤SIO)，孔的直径取决于通电电压，氧化层厚度取决于通电 时间；利用氯化铜作为剥铝剂，未反应的铝和氯化铜溶液中的氯化铜发生 置换反应，将未氧化的铝和氧化形成的氧化铝膜分离(步骤S20)，此时的 氧化铝薄膜即带有微反应池阵列101的原型结构(步骤S10);(2) 将得到的氧化铝膜片转移至至0.3 mol/L的磷酸(H3P04)溶液中 进行扩孔处理，便得到所需的氧化铝薄膜10(步骤S30)。上述工序均在室 温下进行。用不同工艺条件，我们可以得到平均孔径10 100 mn，薄膜厚 度约30 60)im等不同结构参数的系列氧化铝薄膜10。薄膜内形成的微孔 彼此平行且垂直于膜面，按近乎一致的六方紧密结构排列。(3) 目前商品化的DNA微阵列芯片多采用硅基或者二氧化硅基玻璃 制成，也有采用塑料、有机物作为基片，可以将基片事先进行氨基或者醛基修饰，本实施例中，采用玻璃作为DNA测序芯片的基片11，将氧化铝薄 膜10放置到基片表面(步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度ＤＮＡ测序芯片，其特征在于，包括：　一氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜上制备有蜂巢状的通孔；　一ＤＮＡ测序芯片的基片；　其中该氧化铝薄膜上的蜂巢状的通孔是采用阳极氧化方法形成，将该氧化铝薄膜直接转移至ＤＮＡ测序芯片的基片 的表面，形成池壁为氧化铝薄膜，池底为ＤＮＡ测序芯片的基片表面的微反应池阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李运涛，俞育德，余金中，于军，胡迪，任鲁风，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]