[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向DNA合成的高效流體分配芯片裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911277477.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111036316B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 栗大超;史志;蘇曉;于海霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01L3/00
• 分類(lèi)號(hào): B01L3/00;C12M1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向DNA合成的高效流體分配芯片裝置，集成多種流體注入與排空流道結(jié)構(gòu)，包括單排單通道結(jié)構(gòu)、多排單通道結(jié)構(gòu)、以及陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)，其中陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)通過(guò)以多邊形網(wǎng)狀排布的流道結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)分簇結(jié)構(gòu)與反應(yīng)池陣列的高密度精準(zhǔn)匹配，保證單個(gè)分簇結(jié)構(gòu)內(nèi)各個(gè)反應(yīng)池試劑流阻的均一性與一致性。該流體分配芯片裝置具有流體操控簡(jiǎn)單、試劑分配高效等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步解決了合成過(guò)程中反應(yīng)試劑消耗量大、單堿基合成成本高等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成生物學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向DNA合成的高效流體分配芯片裝置。

背景技術(shù)

DNA合成技術(shù)是合成生物學(xué)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)，而DNA合成儀作為其核心裝備，自上世紀(jì)九十年代起美英等國(guó)家在經(jīng)典化學(xué)法基礎(chǔ)上進(jìn)行了DNA合成儀的研發(fā)。目前市場(chǎng)廣泛使用的是基于亞磷酰胺化學(xué)合成法的柱式DNA合成儀。相比于一代柱式DNA合成儀，基于噴墨打印技術(shù)與微流控技術(shù)的高通量芯片式DNA合成儀，作為發(fā)展中的新一代DNA合成儀，具有合成通量高、合成成本低等優(yōu)勢(shì)。這種發(fā)展中的新一代芯片式DNA合成儀采用壓電噴頭噴射A、G、C、T堿基單體試劑以實(shí)現(xiàn)向合成芯片反應(yīng)池的精準(zhǔn)遞送，通過(guò)微流控DNA合成芯片實(shí)現(xiàn)DNA合成過(guò)程中多種流體的精細(xì)分配。然而，對(duì)于微流控DNA合成芯片，仍存在流體分配效率低、流體混合、分離及清洗操作較為復(fù)雜等問(wèn)題，本專(zhuān)利針對(duì)微流控DNA合成芯片現(xiàn)在存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種與噴墨打印技術(shù)相匹配的高效流體分配芯片裝置，該裝置集成了多種適用于流體注入與流體排空的流道結(jié)構(gòu)，具有流體操控簡(jiǎn)單、試劑分配高效等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)高密度陣列化DNA合成過(guò)程中多種試劑的高效混合、分離以及清洗，進(jìn)一步解決了合成過(guò)程中反應(yīng)試劑消耗量大、單堿基合成成本高等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)基于噴墨打印技術(shù)的芯片式DNA合成儀多種流體混合、分離、清洗等分配效率低、操作復(fù)雜等不足，公開(kāi)了一種面向DNA合成的高效流體分配芯片裝置，該裝置通過(guò)集成多種適用于流體注入與流體排空的流道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高密度陣列化DNA合成過(guò)程中多種試劑的高效混合、分離以及清洗。

本發(fā)明所提出的一種面向DNA合成的高效流體分配芯片裝置，包括流體注入層、反應(yīng)池陣列與流體排空層,所述流體注入層、流體排空層與所述反應(yīng)池陣列相匹配；其中流體注入層和流體排空層用于實(shí)現(xiàn)流體的注入、排空以及清洗等操作，反應(yīng)池陣列用于提供DNA合成所需的物理合成區(qū)域。

所述流體注入層和流體排空層，可采用一種與反應(yīng)池陣列相匹配的單排單通道結(jié)構(gòu)，且各個(gè)流道作為子流道匯集到總流道從而實(shí)現(xiàn)流體分配。

所述流體注入層和流體排空層，可采用一種與反應(yīng)池陣列相匹配的多排單通道結(jié)構(gòu)，且各個(gè)流道作為子流道匯集到總流道從而實(shí)現(xiàn)流體分配。

所述流體注入層與流體排空層，可采用一種與反應(yīng)池陣列相匹配的陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)，通過(guò)以多邊形網(wǎng)狀排布的流道結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)分簇結(jié)構(gòu)與反應(yīng)池陣列高密度精準(zhǔn)匹配，保證單個(gè)分簇結(jié)構(gòu)內(nèi)各個(gè)反應(yīng)池試劑流阻的均一性與一致性。

所述流體注入層結(jié)構(gòu)和流體排空層結(jié)構(gòu)包括:流體注入層可選擇單排單通道結(jié)構(gòu)、多排單通道結(jié)構(gòu)以及陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)中任意一種結(jié)構(gòu)；對(duì)應(yīng)的流體排空層也可選擇單排單通道結(jié)構(gòu)、多排單通道結(jié)構(gòu)以及陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)中任意一種結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明為保持芯片流體注入層與反應(yīng)池陣列的完整密封，密封結(jié)構(gòu)可包括粘合劑、壓力、毛細(xì)管被動(dòng)閥等本領(lǐng)域已知的任何密封形式。

本發(fā)明為保持芯片流體排空層與反應(yīng)池陣列的完整密封，密封結(jié)構(gòu)可包括粘合劑、壓力、毛細(xì)管被動(dòng)閥等本領(lǐng)域已知的任何密封形式。

本發(fā)明陣列化分簇多層結(jié)構(gòu)由至少3層或多層晶片結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且在與反應(yīng)池陣列相接觸的晶片的正反兩面均設(shè)有以多邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排布的試劑流道、通孔及非通孔，多層晶片可以通過(guò)本領(lǐng)域所知的任何方式進(jìn)行粘合從而構(gòu)造密封腔體結(jié)構(gòu)。