[發(fā)明專利]一種DNA測(cè)序裝置、固態(tài)納米孔陣列及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011250869.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112300913A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫暉;周文益;范建林;張新聯(lián);劉戰(zhàn);隋國棟;尹良超;吳蒙;盧大儒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市儒翰基因科技有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/34
• 分類號(hào): C12M1/34;C12M1/00;C12Q1/6869;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳協(xié)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44458
• 代理人: 章小燕

本發(fā)明公開一種DNA測(cè)序裝置、固態(tài)納米孔陣列及其制備方法，包括：固態(tài)納米陣列包括在硅片上刻蝕若干個(gè)金字塔，在每一個(gè)金字塔下方生長有氧化硅，在氧化硅下方沉積有氮化硅，在氮化硅下方蒸鍍有第一金屬電極；每個(gè)金字塔的兩側(cè)蒸鍍有第二金屬電極，相鄰金字塔兩側(cè)第二金屬電極之間形成一倒金字塔形微腔，每個(gè)倒金字塔形微腔的塔頂形成一固態(tài)納米孔，每個(gè)固態(tài)納米孔構(gòu)成固態(tài)納米孔陣列；第一金屬電極、可變電阻、電流測(cè)量裝置以及電源、第二金屬電極構(gòu)成若干路縱向微弱電流測(cè)量回路；通過調(diào)節(jié)可變電阻，電流測(cè)量裝置測(cè)量縱向微弱電流測(cè)量回路的縱向微弱電流對(duì)通過固態(tài)納米孔陣列的DNA序列進(jìn)行測(cè)序。通過本發(fā)明實(shí)施例，可以提高DNA測(cè)序精度和測(cè)序效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種DNA測(cè)序裝置、固態(tài)納米孔陣列及其制備方法。

背景技術(shù)

自從二十多年前問世以來，納米孔傳感器已經(jīng)發(fā)展成為用于單分子研究的強(qiáng)大工具。并且，由于其低成本、可靠、檢測(cè)快速的特點(diǎn)，納米孔傳感器成為當(dāng)前最流行的DNA(DeoxyriboNucleic Acid，脫氧核糖核酸)測(cè)序方法，有望大幅提高基因測(cè)序的速度并降低基因測(cè)序的成本。

單孔固態(tài)納米孔DNA測(cè)序裝置存在一次僅能測(cè)試一種DNA序列，并且多次使用后容易出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，從而降低測(cè)試效率。因此，多孔的固態(tài)納米孔陣列傳感器的潛力與應(yīng)用越來越受到重視。

然而，傳統(tǒng)的固態(tài)納米孔陣列DNA測(cè)序裝置也面臨一些以下問題。

首先，傳統(tǒng)的固態(tài)納米孔陣列的制作方法通常采用的是在硅材料上直接制作，而硅材料的納米孔通道長度過長，達(dá)到5nm以上，當(dāng)多個(gè)堿基依次通過時(shí)測(cè)序電流變化過長。

其次，由于采用的是外接電極的方法，傳統(tǒng)的固態(tài)納米孔陣列DNA測(cè)序電極的制作方法較為復(fù)雜且存在著諸如影響檢測(cè)穩(wěn)定性、運(yùn)輸安裝不便、增加成本等缺點(diǎn)。

再次，傳統(tǒng)的固態(tài)納米孔陣列DNA測(cè)序裝置通常一次僅能測(cè)試同一種基因序列。

最后，傳統(tǒng)的固態(tài)納米孔陣列DNA測(cè)序裝置由于DNA通過納米孔的流速太快，因此普遍存在堿基檢測(cè)識(shí)別率不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種DNA測(cè)序裝置、固態(tài)納米孔陣列及其制備方法，通過形成一種金屬電極-氮化硅納米孔-金屬電極的三維封裝的固態(tài)納米孔陣列結(jié)構(gòu)，縮短了納米孔通道，使得DNA測(cè)序可以分辨到單個(gè)堿基，提高測(cè)序精度，并且可以一次測(cè)試同多種基因序列，提高測(cè)序效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供的一種DNA測(cè)序裝置，包括固態(tài)納米孔陣列、若干個(gè)可變電阻、若干個(gè)電流測(cè)量裝置和電源；其中：

所述固態(tài)納米陣列包括：在硅片上刻蝕若干個(gè)金字塔，在每一個(gè)金字塔下方生長有氧化硅，在氧化硅下方沉積有氮化硅，在氮化硅下方蒸鍍有第一金屬電極；每個(gè)金字塔的兩側(cè)蒸鍍有第二金屬電極，相鄰金字塔兩側(cè)第二金屬電極之間形成一倒金字塔形微腔，每個(gè)倒金字塔形微腔的塔頂形成一固態(tài)納米孔，所有固態(tài)納米孔構(gòu)成固態(tài)納米孔陣列；

所述第一金屬電極、可變電阻、電流測(cè)量裝置以及電源、第二金屬電極構(gòu)成若干路縱向微弱電流測(cè)量回路；通過調(diào)節(jié)所述可變電阻，所述電流測(cè)量裝置測(cè)量縱向微弱電流測(cè)量回路的縱向微弱電流對(duì)通過固態(tài)納米孔陣列的DNA序列進(jìn)行測(cè)序。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供的一種固態(tài)納米陣列，包括：在硅片上刻蝕若干個(gè)金字塔，在每一個(gè)金字塔下方生長有氧化硅，在氧化硅下方沉積有氮化硅，在氮化硅下方蒸鍍有第一金屬電極；每個(gè)金字塔的兩側(cè)蒸鍍有第二金屬電極，相鄰金字塔兩側(cè)第二金屬電極之間形成一倒金字塔形微腔，每個(gè)倒金字塔形微腔的塔頂形成一固態(tài)納米孔，所有固態(tài)納米孔構(gòu)成固態(tài)納米孔陣列。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供的一種固態(tài)納米孔陣列的制備方法，所述方法包括：