[發(fā)明專利]用于核酸合成的微流控芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880068740.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111246936B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫寶策;王勇;黃小羅;陳泰;譚宏?yáng)|;沈玥;徐訊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳華大生命科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): B01J14/00
• 分類號(hào): B01J14/00;C07H21/02
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 楊棽

用于合成核酸的微流控芯片，其包括：反應(yīng)室，與所述反應(yīng)室的入口連接的一個(gè)或多個(gè)輸入微通道，與所述反應(yīng)室的出口連接的輸出微通道，以及用于控制輸入微通道的流體輸入的至少一個(gè)閥門、用于控制進(jìn)入和/或流出所述反應(yīng)室的流體流動(dòng)的至少一個(gè)閥門和用于控制輸出微通道的流體輸出的至少一個(gè)閥門。以及微流控芯片的微流控系統(tǒng)、使用其的方法和用途。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于合成核酸的微流控芯片，其包括：反應(yīng)室，與所述反應(yīng)室的入口連接的一個(gè)或多個(gè)輸入微通道，與所述反應(yīng)室的出口連接的輸出微通道，以及用于控制輸入微通道的流體輸入的至少一個(gè)閥門、用于控制進(jìn)入和/或流出所述反應(yīng)室的流體流動(dòng)的至少一個(gè)閥門和用于控制輸出微通道的流體輸出的至少一個(gè)閥門。本發(fā)明還涉及包含所述微流控芯片的微流控系統(tǒng)，以及使用其的方法和用途。

發(fā)明背景

核酸是生命體內(nèi)的基礎(chǔ)遺傳物質(zhì)。人工體外合成核酸能夠根據(jù)研究和應(yīng)用的需要，復(fù)制出任何天然存在的核酸功能或者創(chuàng)造出新的核酸功能。隨著基因組學(xué)，分子生物學(xué)，系統(tǒng)生物學(xué)以及合成生物學(xué)的發(fā)展，人工合成的核酸在細(xì)胞工程改造，基因編輯，疾病診斷與治療，新材料開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

自二十世紀(jì)五十年代Todd.Khorana及其合作者第一次報(bào)道了核酸合成以來(lái)，其合成方法經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展，目前經(jīng)典的方法包括八十年代發(fā)展起來(lái)的柱式合成，以及九十年代發(fā)展起來(lái)的基于微陣列的高通量合成。這些方法以單個(gè)核酸為單位進(jìn)行合成，依賴的主要原理都是基于亞磷酰胺四步循環(huán)固相合成法：包括：1.堿基單體脫保護(hù)；2.基于亞磷酰胺化學(xué)的單體偶聯(lián)；3.未反應(yīng)單體保護(hù)；4.氧化亞磷酸到磷酸。

柱式合成儀，例如Dr.oligo 192合成儀,是通過(guò)電磁閥門控制試劑的添加，在尺寸為厘米級(jí)別的多孔反應(yīng)柱上進(jìn)行固相合成反應(yīng)，該反應(yīng)錯(cuò)誤率較低，但是合成通量不高而且所需原料也較多。微陣列合成儀，例如CustomArray合成儀，是將合成反應(yīng)縮小到微米級(jí)別的反應(yīng)孔內(nèi)，一張芯片的合成池上有上萬(wàn)個(gè)反應(yīng)孔，這樣既提高了合成通量也減少了原料的消耗，然而反應(yīng)不易控制，錯(cuò)誤率高，并且產(chǎn)量小，產(chǎn)物為混合物，增加了后續(xù)操作的成本。為了滿足快速增長(zhǎng)的DNA合成需求，DNA合成需要更高效的工程技術(shù)手段去實(shí)現(xiàn)。從化學(xué)反應(yīng)的角度考慮，為了提高反應(yīng)效率，需要盡可能維持試劑的濃度在一定水平，并且反應(yīng)過(guò)后盡快去除殘留試劑；為了減少副產(chǎn)物和降低錯(cuò)誤率，需要在保證反應(yīng)充分的前提下，縮短反應(yīng)的時(shí)間，為此DNA合成反應(yīng)循環(huán)中的四步反應(yīng)需要被盡可能精確地控制。從合成成本的角度出發(fā)，為了減少原料的消耗，需要在保證合理產(chǎn)出的情況下，嚴(yán)格控制原料的使用；為了在保證通量的情況下，縮短整個(gè)目標(biāo)合成的時(shí)間，也需要優(yōu)化設(shè)計(jì)合成的流程，比如優(yōu)化組合單體和試劑添加的順序，盡快得到目標(biāo)產(chǎn)物。綜合而言，目前尚未有一種能夠在保證低錯(cuò)誤率的情況下，低成本高通量地實(shí)現(xiàn)核酸合成的技術(shù)。如何通過(guò)高水平的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高效低成本的核酸合成是急需解決的一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種微流控芯片方案來(lái)實(shí)現(xiàn)核酸合成。

在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于合成核酸的微流控芯片，其包括：反應(yīng)室，與所述反應(yīng)室的入口連接的一個(gè)或多個(gè)輸入微通道，與所述反應(yīng)室的出口連接的輸出微通道，以及用于控制輸入微通道的流體輸入的至少一個(gè)閥門、用于控制進(jìn)入和/或流出所述反應(yīng)室的流體流動(dòng)的至少一個(gè)閥門和用于控制輸出微通道的流體輸出的至少一個(gè)閥門。