[發明專利]基于納米管微系統的分子篩選方法及納米管微系統芯片

有效

• 申請號: 201310256985.X
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103424429A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 李潔慧;紀新明;竇宏雁
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N21/64;B01L3/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

技術領域

本發明涉及分子生物學領域，特別涉及采用納米管微系統芯片進行分子篩選的方法。

背景技術

凝膠電泳(英語：Gel?electrophoresis)或稱膠體電泳是一大類技術，被科學工作者用于分離不同物理性質(如大小、形狀、等電點等)的分子。凝膠電泳通常用于分析用途，但也可以作為制備技術，在采用某些方法，如質譜(MS)、聚合酶鏈式反應(PCR)、克隆技術、DNA測序或者免疫印跡，檢測之前部分提純分子。該技術操作簡便快速，可以分辨用其它方法所無法分離的DNA片段，如密度梯度離心法。當用低濃度的熒光嵌入染料溴化乙錠(Ethidium?bromide，EB)染色，在紫外光下至少可以檢出1-10ng的DNA條帶，從而可以確定DNA片段在凝膠中的位置。此外，還可以從電泳后的凝膠中回收特定的DNA條帶，用于以后的克隆技術操作。

但是，普通凝膠法電泳需染色、顯色等復雜步驟，且藥品有毒，比如說DNA電泳常用溴化乙錠(EB)等致突變藥品作為染色劑，對科學工作者的身體健康帶來很大的威脅。此外，凝膠制備非常費時，從而導致實驗周期拉長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于納米管微系統的分子篩選方法及納米管微系統芯片，使得微納結構與電泳、電滲結合，替代有毒的凝膠法，可以實現快速檢測，且無毒環保。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種基于納米管微系統的分子篩選方法，包含以下步驟：

S1.提供一用于分子篩選的納米管微系統芯片；其中，所述納米管微系統芯片通過以下子步驟制備：

提供一基底，并在所述基底上形成至少一條納米溝道；

將納米管排布在所述納米溝道內，得到納米管微系統芯片；其中，所述納米管內壁帶有顆粒結構，所述納米溝道的形狀和尺寸與所述納米管相適應；

S2.將待測樣品液滴入所述納米管中；

S3.在所述納米管的兩端施加電場，利用所述待測樣品液中的大小分子在所述納米管中的遷移速率不同，篩選并確定所述待測樣品液中是否含有待測分子。

本發明的實施方式還提供了一種納米管微系統芯片，包含：基底、納米管；

所述基底上開設有至少一條納米溝道，所述納米管排布在所述納米溝道內；

其中，所述納米管內壁帶有顆粒結構，所述納米溝道的形狀和尺寸與所述納米管相適應。

本發明實施方式相對于現有技術而言，采用納米管微系統芯片替代凝膠，在進行分子篩選時，將待測樣品液滴入納米管，在電場的作用下，待測分子在納米管中遷移，根據分子帶電性質、形狀和大小的不同，分子在納米管中的遷移速率不同，在預定的時間后，不同分子在納米管中停留的位置不同，從而可以確定待測樣品液中是否含有待測分子。本發明通過將微納結構與電泳、電滲結合，替代有毒的凝膠法，可以實現快速檢測，且無毒環保。

另外，所述內壁帶有顆粒結構的納米管通過以下子步驟制備：

提供一柔性襯底；

在所述柔性襯底上制備一層金屬薄膜；

對所述制備了金屬薄膜的柔性襯底進行快速退火，在所述柔性襯底上形成納米金屬顆粒；同時所述柔性襯底自動卷曲，形成所述內壁帶有顆粒結構的納米管。

通過上述方式形成的納米管由于內部帶有納米金屬顆粒，可以起到阻礙分子遷移的作用，使不同大小和形狀的分子受到的阻礙不一樣，影響分子的遷移速率，使不同的分子最終停留的位置不同，從而區分出待測分子。

另外，在所述基底上形成所述納米溝道，采用以下半導體制造工藝中的任意一種：干涉光刻工藝、納米壓印工藝或聚焦離子束FIB劃溝道工藝。采用成熟的半導體工藝進行納米管微系統芯片的制備，易于實現。

另外，所述納米管微系統芯片還包含一層透明膜，所述透明膜覆蓋在所述排布了納米管的基底上。該透明膜起到固定納米管的作用，保證在后續使用中納米管不會從納米溝道中脫落。

另外，在所述步驟S2中，包含以下子步驟：

將所述納米管微系統芯片放置到樣品臺上；其中，所述樣品臺兩端開有點樣孔，所述點樣孔與所述納米管相對應；

將所述待測樣品液滴入所述點樣孔；

所述待測樣品液由所述點樣孔流入所述納米管中；

在所述步驟S3中，包含以下子步驟：

在所述樣品臺兩端施加電場，所述待測樣品液中的分子在所述納米管中向遠離所述滴入待測樣品液的一端遷移，待到達預定的時間后，撤銷電場，得到待測樣品液的分子篩選條帶；