【技术实现步骤摘要】
本申请涉及基因测序，具体涉及一种用于纳米孔基因测序的成膜微结构及其制备方法。
技术介绍
1、基因测序技术是将纳米孔作为生物传感器，并嵌入到绝缘的两亲分子膜中，在制备基因测序芯片分子膜时，通常采用向基因测序芯片的成膜区依次通入极性溶剂、两亲性材料的非极性溶剂和极性溶剂，使两亲性材料的非极性溶剂夹在两层极性溶剂之间形成分子膜。当单链dna分子通过纳米孔时，不同碱基基团引起的不同电流变化被纳米孔中的信号接收器读取，然后进行相应的碱基识别工作，从而实现基因序列的检测，具有高通量、超长读长、可以直接检测碱基甲基化修饰和体积较小便于携带等优势。形成稳定且薄厚均匀的两亲分子膜可以为纳米孔的嵌入及单分子过孔提供一个稳定的平台，是保障基因检测准确性的必要条件之一，而分子膜的微支撑结构又对分子膜的稳定性起到了决定性作用。
2、分子膜的微支撑结构需要在成膜特性和向下凹陷的微井结构中用流体的体积之间平衡。如us2015/265994公布的纳米孔支撑结构，由内部部分和外部部分组成，所述内部部分限定期间无间隙的内部凹陷，内部部分能够限制可以布置在邻近的内部凹陷内的含极性介质的体积相互接触；所述外部部分从所述内部部分向外延伸，并具有允许非极性介质通过间隙在所述区室之间流动的所述间隙。在这种纳米孔支撑结构中，两亲分子膜跨内部凹陷的开口延伸，实际成膜尺寸较大，使得成膜电容大且分子膜结构不稳定。若减小内凹陷的尺寸，则会导致内凹陷内的流体储存量少，测序反应体系小，不利于测序的持续进行，因此极大地限制了微支撑结构的设计。
3、基于此，对于本领域
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种在保障成膜稳定性的同时，尽可能保证微井结构中储存流体的体积足够大，以延长单个纳米孔的测序时间，提升纳米孔测序的产出效率的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，解决了现有技术中微支撑结构设计的限制难题。
2、为实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种用于纳米孔基因测序的成膜微结构，包括设置在基板上的微支撑结构单元，所述微支撑结构单元包括上层材料层上设置的支撑腔结构和下层材料层上设置的与所述支撑腔结构相对应的微井结构，所述支撑腔结构包括孔道结构；所述微井结构包括与所述孔道结构相适配对应设置的成膜腔，和与所述成膜腔连通的流体储液腔，所述流体储液腔贯穿所述下层材料层，所述成膜腔和所述流体储液腔之间开设有至少一条连通通道。
3、进一步地，所述流体储液腔的横截面形状包括圆形、弧形、环形或者多边形中的一种或多种。
4、进一步地，所述流体储液腔内的流体与基板的检测电极直接接触，实现测序电信号的传递与收集。
5、进一步地，所述成膜腔贯穿或不贯穿所述下层材料层，但均不与基板的检测电极直接接触。
6、进一步地，所述流体储液腔上方的上层材料层上开设有若干个排气孔，用于协助流体储液腔内的气体排出。
7、进一步地，所述连通通道的横截面形状为由所述流体储液腔向所述成膜腔方向开口均一的直道形，和/或为逐渐增大的鸭嘴形，和/或为中间小两端大的哑铃形。
8、进一步地，所述孔道结构的宽度为d1，所述成膜腔的宽度为d2，流体储液腔的宽度为d3，其间的关系为d1<d2<d3。
9、进一步地，所述孔道结构的宽度d1与所述成膜腔的宽度d2间的比值在1:1.5～1:10之间。
10、进一步地，所述成膜腔的宽度d2与深度h2间的比值关系满足d2/h2≥1:3，所述成膜腔的深度h2的取值范围为50μm～1000μm。
11、进一步地，所述流体储液腔的宽度d3和深度h3间的比值范围在1:1～1:10之间。
12、进一步地，所述连通通道的宽度w的取值范围为1～100μm；所述连通通道的深度介于所述成膜腔的深度与所述流体储液腔的深度之间。
13、本申请实施例另一方面提供了一种用于上述实施例中所述用于纳米孔基因测序的成膜微结构的制备方法，该制备方法包括：
14、提供基板；
15、在所述基板上通过曝光、显影制备包括贯穿下层材料层的流体储液腔、成膜腔和连通通道的微井结构；
16、在具有所述微井结构的下层材料层上通过曝光、显影制备贯穿上层材料层的孔道结构。
17、与现有技术相比，本申请具有的优点如下：
18、通过本申请提供的一种新型的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，具有能够在保障成膜稳定性的同时，又能够尽可能的保证微井结构中储存流体的体积足够大，以延长单个纳米孔的测序时间，大大提升纳米孔测序的产出效率的技术效果。
19、具体地，本申请通过在下层材料层上设置有与所述成膜腔连通的贯穿下层材料层的流体储液腔，该流体储液腔可选择大尺寸设计，用于容纳更大的测序反应体系，增加单个纳米孔测序的持续性，成膜腔可选择小尺寸设计，用于提升分子膜的稳定性，进而实现能够在保障成膜稳定性的同时，又能够尽可能的保证微井结构中储存流体的体积足够大，以延长单个纳米孔的测序时间，大大提升纳米孔测序的产出效率的技术效果。
20、再者，通过流体储液腔的设置，使成膜腔和孔道结构的尺寸实现较小设计，因此两亲分子膜的实际成膜面积会更小，其稳定性也会得到进一步地提升。此外由于成膜腔的设计尺寸不需要兼顾腔内的储液体积，可以选择尺寸较小的微井结构，对于轴向悬垂在成膜腔上方的孔道结构起到了更好的支撑作用，使得上层结构不易发生向下塌陷的情况，增加了分子膜成膜结构的刚性稳定性。
21、进一步地，由于流体储存腔与成膜腔相对独立，因此对于各自的尺寸设计拥有更大的灵活性，可以实现较小尺寸的成膜腔室，对分子膜实现更好的固定作用，减小实际成膜面积，增加膜的稳定性；一定程度上解决了分子膜成膜稳定性要求的小尺寸微支撑结构和测序反应体系需求的大体积之间的矛盾，摆脱了二者之间的尺寸制约，增加了设计的灵活性。
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1.一种用于纳米孔基因测序的成膜微结构，包括设置在基板上的微支撑结构单元，其特征在于，所述微支撑结构单元包括上层材料层上设置的支撑腔结构和下层材料层上设置的与所述支撑腔结构相对应的微井结构，所述支撑腔结构包括孔道结构；
2.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔的横截面形状包括圆形、弧形、环形或者多边形中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔内的流体与基板的检测电极直接接触，实现测序电信号的传递与收集。
4.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，
5.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔上方的上层材料层上开设有若干个排气孔，用于协助流体储液腔内的气体排出。
6.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述连通通道的横截面形状为由所述流体储液腔向所述成膜腔方向开口均一的直道形；或为逐渐增大的鸭嘴形；或为中间小两端大的哑铃形。
7.如
8.如权利要求7所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述孔道结构的宽度D1与所述成膜腔的宽度D2间的比值在1:1.5～1:10之间；
9.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述连通通道的宽度w的取值范围为1～100μm；所述连通通道的深度介于所述成膜腔的深度与所述流体储液腔的深度之间。
10.一种用于任一权利要求1-9中所述用于纳米孔基因测序的成膜微结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于纳米孔基因测序的成膜微结构，包括设置在基板上的微支撑结构单元，其特征在于，所述微支撑结构单元包括上层材料层上设置的支撑腔结构和下层材料层上设置的与所述支撑腔结构相对应的微井结构，所述支撑腔结构包括孔道结构；
2.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔的横截面形状包括圆形、弧形、环形或者多边形中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔内的流体与基板的检测电极直接接触，实现测序电信号的传递与收集。
4.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，
5.如权利要求1所述的用于纳米孔基因测序的成膜微结构，其特征在于，所述流体储液腔上方的上层材料层上开设有若干个排气孔，用于协助流体储液腔内的气体排...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大千，武献岭，
申请(专利权)人：北京普译生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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