[發明專利]一種高分辨率的生物傳感器

有效

• 申請號: 201110097791.0
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102242062A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 徐明生;陳紅征;吳剛;施敏敏;汪茫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;G01N27/447
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及傳感器，尤其涉及一種高分辨率的生物傳感器。

背景技術

基因測序技術是生物醫學研究的基礎平臺技術，基于Sanger方法的第一代基因測序技術必須對DNA分子進行多次復制（即擴增），同時進行熒光示蹤標記，這一過程會給測序帶來錯誤，因此，一個基因要被測序多次才能得到值得信賴的結果。并且該技術存在速度慢，費用昂貴的缺點。通過此技術測試一個人的基因排序將花費1000?–?2500萬美元。為降低基因測序的成本，美國國家人類基因組于2004年啟動了研發快速且低成本（1000美元）的基因測序新技術的創新計劃。另外，X?Prize基金為了促進研發快速且低成本的基因測序新技術，于2006年10月設立了1000萬美元的Archon?X?PRIZE?for?Genomics獎項用來獎勵第一個能夠在10天內完成10個人的基因測序的團隊。第二代基因測序技術雖然提高了測序速度，但成本依舊太高（大約100萬美元）且準確度不夠。研發中的基于單一DNA分子的第三代基因測序技術?[Mingsheng?Xu,?et?al.?Small?5,?2638?(2009).]?具有價格便宜、快速及精確等優點；第三代基因測序技術中包括納米孔（Nanopore）的基因測序技術。納米孔測序技術是DNA在電泳作用下，堿基依次地穿越納米孔，同時檢測堿基穿越納米孔隙時而產生的光學或電信號的差異來對DNA進行測序。潛在的基于納米孔測序技術不需要熒光標記物，不需要聚合酶鏈反應（Polymerase?Chain?Reaction）反應，有望能直接并快速“讀”出DNA的堿基序列[M.?Zwolak,?M.?Di?Ventra,?Rev.?Mod.?Phys.80,?141-165?(2008)；D.?Branton,?et?al.,?Nature?Biotechnol.26,?1146-1153?(2008)]。然而，目前制備的納米孔的深度一般大于10?nm，大大超出單鏈DNA堿基0.3?-?0.7?nm的間距，也即是孔中同時大約有15個堿基通過，因此無法達到基因測序的單堿基的分辨率；要達到單一堿基的分辨率，在尺寸上必須具備與堿基大小（堿基間距）相當的元件。

基于納米孔的單分子基因測序技術主要有三種檢測方法：離子封鎖電流(Strand-sequencing?using?ionic?current?blockage)，橫向電子電流（Strand-sequencing?using?transverse?electron?currents），光學信息(Nanopore?sequencing?using?synthetic?DNA?and?optical?readout)。另外，離子封鎖電流只有pA量級，信噪比很低，很難真正用于DNA測序。