[實用新型]一種基于碳納米管和單鏈DNA復合結構的DNA測序系統

有效

• 申請號: 201920266772.8
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN209816171U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 黃顯;李亞;徐航
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;C12M1/34
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 張宇園

本實用新型公開了一種基于碳納米管和單鏈DNA復合結構的DNA測序系統，包括反應槽，內部配置為裝入導電鹽溶液及碳納米管和單鏈DNA的復合結構；納米孔測序器件，包括單層或多層薄膜，具有至少一納米孔，配置為插入導電鹽溶液中；電導率測試儀，包含正負電極，其中正負電極配置為插入導鹽電溶液中且分別位于支撐薄膜的兩側，該電導率測試儀配置為測量復合結構穿過納米孔時電導率變化。該系統測序時所產生的信號大于現有技術產生的信號，更易讀取，大幅提高了測序的效率和準確率。

技術領域

本實用新型涉及基因測序技術領域，具體涉及一種單鏈DNA堿基的種類和順序的檢測系統。

背景技術

基因測序技術是指通過分析特定DNA片段，確定堿基序列的一種技術。其在多物種基因測序，疾病篩查和診斷，個性化治療，法醫鑒定，生物信息讀取等方面具有重要意義。

DNA測序自第一代技術發展至今，測序成本不斷降低，測序速度大幅提高，取得了一系列突破性地進展。新一代納米孔測序技術通過檢測單鏈DNA通過納米孔時不同堿基所產生的電學信號而確定DNA序列，主要有電流式和電容式兩種類型。目前納米孔測序主要基于生物納米孔和固態納米孔，前者因其噪聲小，且可通過自組裝形成而首先被用于納米孔測序，但無法避免生物分子對pH值和溫度等環境變化敏感的缺陷。由此，穩定性好、持久性高且易商業化批量生產的固態納米孔應運而生，然而由于電學信號過于微弱，易受環境干擾，常需輔以復雜的材料修飾技術降低噪聲，還需要通過限制穿孔速率以提高分辨率，不僅犧牲了讀取速率，還影響了檢測準確率。因此，亟需開發一種新技術以實現快速準確的基因測序。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供了一種基于碳納米管和單鏈DNA復合結構的DNA測序系統，以至少部分克服現有技術中單鏈DNA分子穿孔產生的信號過于微小，不易讀取，且易受噪聲干擾；單鏈DNA分子為柔性結構，易折疊，檢測準確率低的技術問題。

(二)技術方案

本實用新型公開了一種基于碳納米管和單鏈DNA復合結構的DNA測序系統，包括：

反應槽，內部配置為裝入導電鹽溶液及碳納米管和單鏈DNA的復合結構；

納米孔測序器件，包括單層或多層薄膜，具有至少一納米孔，配置為插入導電鹽溶液中；

電導率測試儀，包含正負電極，其中正負電極配置為插入導鹽電溶液中且分別位于支撐薄膜的兩側，該電導率測試儀配置為測量復合結構穿過納米孔時電導率變化。

其中所述納米孔測序器件為單層或者多層薄膜中貫穿納米孔，所述薄膜以氮化硅基為靶材，通過磁控濺射技術在硅襯底上制備出氮化硅薄膜，然后通過刻蝕技術在硅薄膜上刻蝕出直徑為數百納米的空腔，最后通過聚焦離子束技術以硅薄膜為支撐結構在氮化硅薄膜上打出納米孔，孔徑可為2納米至20納米。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本實用新型基于碳納米管和單鏈DNA纏繞結構的DNA測序系統至少具有以下有益效果：

(1)將特定管徑和長度的碳納米管與單鏈DNA在溶液狀態下以設定的比例混合均勻，形成一包一復合的纏繞形態，可極大地避免單鏈DNA單獨通過納米孔時的自折疊現象，實現了DNA的測序；

(2)將碳納米管和單鏈DNA復合結構通過納米孔，增強了穿孔信號的響應強度，大幅提高了測序的準確性；

(3)通過碳納米管和單鏈DNA的復合結構，增加了測試樣品的尺度，實現了可使用較大固態納米孔進行測序。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提出的一種基于碳納米管和單鏈DNA復合結構的DNA測序系統的示意圖。