專利名稱：高密度dna測序芯片及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及DNA測序芯片制備領域，特別是一種高密度DNA測序芯片 及其制作方法。
背景技術：
近年來大規(guī)模DNA測序項目的不斷增加，基因測序技術的發(fā)展也成為 研究的熱點，推動了減少時間、降低成本的基因測序方法的研究。其中Life science公司推出了基于George Church測序方法的454基因測序儀，采 用了微乳液DNA擴增、光纖玻片微反應池、微量液流控制、CCD圖像獲取 等項技術，其測序速度比目前常用的Sanger測序技術有接近100倍增加， 7. 5小時內能夠測序l億個堿基，準確率達到99.5%。該測序方法的指導 思想是利用測序芯片上高密度的微反應池對PCR擴增的基因片段進行大規(guī) 模、實時、自動化的測序。具體實施步驟分為l.制備測序文庫，使微球 帶上特有的基因片段；2.攜帶基因片段微球在微乳液中進行的PCR擴增， 再將微球沉積到具有微反應池的測序芯片上；3.四種核苷酸按照程序設定 順序流過測序芯片，發(fā)生偶聯(lián)后釋放ATP，驅動熒光素酶介導的熒光素向 氧化熒光素轉化，釋放出可見光信號；4. CCD傳感器記錄DNA核苷酸序列 所產(chǎn)生的熒光信號；5.收集到熒光轉化成基因序列信息。
該測序方法所使用的具有微反應池陣列的測序芯片是通過將光纖熔 合拉制成光纖塊，再切片、加工成單個直徑40多微米的微反應池。采用 這種方法獲得的微反應池具有熒光隔離度好，光探測容易等優(yōu)點。然而進 一步減少微反應池的直徑，并精確地拉制上百萬根光纖的直徑到幾微米或 者幾百納米，其難度是不言而喻，其成本和質量的控制也是無法讓人接受。 以目前的技術工藝水平，其微反應池的直徑最低只能降低到15微米左右，如果要進一步提高測序芯片微反應池的密度，提高測序速度，降低成本， 必須尋找新的解決方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高密度DNA測序芯片及其制作方法，其具 有密度高、成本低、操作簡單、適于大規(guī)模工業(yè)化制作的優(yōu)點。
本發(fā)明一種高密度DNA測序芯片，其特征在于，包括 一氧化鋁薄膜，該氧化鋁薄膜上制備有蜂巢狀的通孔； 一DNA測序芯片的基片；
其中該氧化鋁薄膜上的蜂巢狀的通孔是采用陽極氧化方法形成，將該 氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面，形成池壁為氧化鋁薄 膜，池底為DNA測序芯片的基片表面的微反應池陣列。
其中所述該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面是采用 物理鍵合方法。
其中所述該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面是采用 施加壓力的方法。
本發(fā)明一種高密度DNA測序芯片的制作方法，其特征在于，包括如下 步驟
步驟1:在鋁或鋁合金材料的表面采用陽極氧化方法制作蜂巢狀的微
反應池陣列原型；
步驟2:將蜂巢狀的微反應池原型從鋁或鋁合金材料上剝離；
步驟3:將蜂巢狀的微反應池原型擴孔，形成氧化鋁薄膜；
步驟4:將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片表面，完
成高密度DNA測序芯片。
其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片的表面是
采用物理鍵合方法。
其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片的表面是
采用施加壓力的方法。


為進一步說明本發(fā)明的內容及特點，以下結合附圖及實施例對本發(fā)明 作一詳細的描述，其中
圖la-圖lc為高密度DNA測序芯片的結構示意圖。 圖2為高密度DNA測序芯片制作方法的流程圖。
具體實施例方式
請參閱圖la-圖lc，為高密度DNA測序芯片的結構示意圖。本發(fā)明的 高密度DNA測序芯片，包括
一氧化鋁薄膜10，該氧化鋁薄膜10上制備有蜂巢狀的通孔； 一DNA測序芯片的基片11;
其中該氧化鋁薄膜10上的蜂巢狀的通孔是采用陽極氧化方法形成， 將該氧化鋁薄膜IO直接轉移至DNA測序芯片的基片11的表面，形成池壁 為氧化鋁薄膜10，池底為DNA測序芯片的基片11表面的微反應池陣列101。
其中所述該氧化鋁薄膜10直接轉移至DNA測序芯片的基片11的表面 是采用物理鍵合方法。
其中所述該氧化鋁薄膜10直接轉移至DNA測序芯片的基片11的表面 是采用施加壓力的方法。
請參閱圖2，為高密度DNA測序芯片制作方法的流程圖。本發(fā)明的高 密度DNA測序芯片的制作方法，包括如下步驟
步驟1:在鋁或鋁合金材料的表面采用陽極氧化方法制作蜂巢狀的微 反應池陣列101原型(步驟S10);
步驟2:將蜂巢狀的微反應池101原型從鋁或鋁合金材料上剝離(步驟 S20);
步驟3:將蜂巢狀的微反應池101原型擴孔，形成氧化鋁薄膜10(步 驟S30);
步驟4:將擴孔后的氧化鋁薄膜10轉移至DNA測序芯片的基片11表 面，完成高密度DNA測序芯片(步驟S40)。
其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜IO轉移至DNA測序芯片的基片11的 表面是采用物理鍵合方法。
其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜IO轉移至DNA測序芯片的基片11的表面是采用施加壓力的方法。
下面以利用陽極氧化形成的氧化鋁薄膜制備高密度DNA測序芯片為 例，闡述本發(fā)明所要說明的高密度DNA測序芯片及其制作方法。
圖1是高密度DNA測序芯片的結構示意圖，從圖中l(wèi) (a)可以看到， 該測序芯片分為上下兩個部分，上部為氧化鋁薄膜IO，下部為DNA測序芯 片的基片ll，其中氧化鋁薄膜上有用陽極氧化方法制作的蜂巢狀通孔，如 圖1 (b)所以。兩者結合在一起，構成了測序芯片用的微反應池陣列。微 反應池池壁為氧化鋁薄膜10，池底為測序芯片的基片11。如圖1 (c)。 DNA 測序用微反應池要求池壁具有良好的熒光隔離度，防止不同微反應池之間 熒光信號的串擾，氧化鋁材料作為池壁，對熒光不透明，保證了不同微反 應池之間信號的隔離。作為池底的DNA測序芯片的基片11對熒光信號透 明，可以方便對各個微反應池中的熒光信號進行探測。
圖2為高密度DNA測序芯片的制備流程圖，在本實施例中，我們采用 的制備方法具體為
(1) 選用高純(99.999%)鋁箔，裁成需要尺寸的基片，用丙酮浸泡3 4個小時，隨后用質量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液在6CTC下浸泡90秒，用 去離子水沖洗后，再將鋁片浸泡到5%的硝酸溶液中5分鐘，再用去離子水 沖洗；在0.3 mol/L的草酸(C2H204)電解質中進行陽極氧化，電極工作電 壓為40V，時間2h;鋁片為陽極，鉑片為陰極，在鋁表面能形成一層孔狀 的氧化層(步驟SIO)，孔的直徑取決于通電電壓，氧化層厚度取決于通電 時間；利用氯化銅作為剝鋁劑，未反應的鋁和氯化銅溶液中的氯化銅發(fā)生 置換反應，將未氧化的鋁和氧化形成的氧化鋁膜分離(步驟S20)，此時的 氧化鋁薄膜即帶有微反應池陣列101的原型結構(步驟S10);
(2) 將得到的氧化鋁膜片轉移至至0.3 mol/L的磷酸(H3P04)溶液中 進行擴孔處理，便得到所需的氧化鋁薄膜10(步驟S30)。上述工序均在室 溫下進行。用不同工藝條件，我們可以得到平均孔徑10 100 mn，薄膜厚 度約30 60)im等不同結構參數(shù)的系列氧化鋁薄膜10。薄膜內形成的微孔 彼此平行且垂直于膜面，按近乎一致的六方緊密結構排列。
(3) 目前商品化的DNA微陣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、有機物作為基片，可以將基片事先進行氨基或者醛基修飾，本實施例中，采用玻璃作為DNA測序芯片的基片11，將氧化鋁薄 膜10放置到基片表面(步驟S40)，經(jīng)過熱退火，氧化鋁薄膜則自然伸展， 鍵合到基片上，形成高密度DNA測序芯片。
綜上所述，高密度DNA測序芯片及其制作方法至少具有以下優(yōu)點
1. 本發(fā)明高密度DNA測序芯片的制作方法工藝成熟，制作成本低，微 反應池密度高，比現(xiàn)行的方法高至少一個數(shù)量級。
2. 本發(fā)明高密度DNA測序芯片熒光隔離度好，熒光信號探測簡單，方 便使用。
3. 本發(fā)明高密度DNA測序芯片的制作方法采用陽極氧化方法制作的氧 化鋁薄膜作為微反應池池壁，微反應池制孔徑均勻，垂直度好。
以上所述，僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的 的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案范圍之內，因此本發(fā)明的保護范 圍當以權利要求書為準。
權利要求
1.一種高密度DNA測序芯片，其特征在于，包括一氧化鋁薄膜，該氧化鋁薄膜上制備有蜂巢狀的通孔；一DNA測序芯片的基片；其中該氧化鋁薄膜上的蜂巢狀的通孔是采用陽極氧化方法形成，將該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面，形成池壁為氧化鋁薄膜，池底為DNA測序芯片的基片表面的微反應池陣列。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高密度DNA測序芯片，其特征在于，其中所 述該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面是采用物理鍵合方 法。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高密度DNA測序芯片，其特征在于，其中所 述該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面是采用施加壓力的 方法。
4. 一種高密度DNA測序芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1:在鋁或鋁合金材料的表面采用陽極氧化方法制作蜂巢狀的微反應池陣列原型；步驟2:將蜂巢狀的微反應池原型從鋁或鋁合金材料上剝離；步驟3:將蜂巢狀的微反應池原型擴孔，形成氧化鋁薄膜；步驟4:將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片表面，完成高密度DNA測序芯片。
5. 根據(jù)權利要求4所述的高密度DNA測序芯片的制作方法，其特征在 于，其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片的表面是 采用物理鍵合方法。
6. 根據(jù)權利要求4所述的高密度DNA測序芯片的制作方法，其特征在 于，其中所述將擴孔后的氧化鋁薄膜轉移至DNA測序芯片的基片的表面是 采用施加壓力的方法。
全文摘要
一種高密度DNA測序芯片，其特征在于，包括一氧化鋁薄膜，該氧化鋁薄膜上制備有蜂巢狀的通孔；一DNA測序芯片的基片；其中該氧化鋁薄膜上的蜂巢狀的通孔是采用陽極氧化方法形成，將該氧化鋁薄膜直接轉移至DNA測序芯片的基片的表面，形成池壁為氧化鋁薄膜，池底為DNA測序芯片的基片表面的微反應池陣列。本發(fā)明具有密度高、成本低、操作簡單、適于大規(guī)模工業(yè)化制作的優(yōu)點。
文檔編號C12M1/00GK101597640SQ20081011453
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2008年6月6日
發(fā)明者軍 于, 任魯風, 余金中, 俞育德, 李運濤, 迪 胡 申請人:中國科學院半導體研究所