一种基因测序芯片的密封方法与流程

本发明涉及一种基因测序芯片的密封方法，属于微流控芯片领域，特别是微阵列基因测序芯片领域。

背景技术：

1、微阵列芯片在生物芯片有诸多应用，特别是在生物诊断领域，像pcr和基因测序领域，其中我们曾报道过使用特定的油(专利号cn202010986806.8)将反应试剂密封在很小的反应单元的油封芯片(专利号cn2017105741742)，其中使用油分割反应试剂进入微反应室，能实现微反应单元之间相互隔离，使得每个微反应单元都能独立进行反应，提高了微反应室之间的抗干扰能力以及提高了检测通量和质量。该过程为油封过程，油封过程虽然满足了目前的测序要求，但是存在一些明显的问题：第一，由于反应试剂是水相试剂，油封的试剂是油相试剂，若想更换另一种水相试剂，需要特定有机试剂(如异丙醇)清除残留的油封试剂，此过程非常繁琐且增加了试剂成本；第二，测序对油封试剂有特殊的高要求，需要购买商品化试剂，成本高昂。因此，需要开发一种成本更低、更加简化的芯片密封方法。

技术实现思路

1、本发明在现有技术的基础上进行了改进，开发了使用气体替代油的芯片密封方法，该方法不仅能够明显简化流程，还能够大大降低所需的试剂成本。

2、具体的，本发明公开一种基因测序芯片的密封方法，其特征在于，包括：提供具有多个微反应室的基因测序芯片，所述芯片的内表面经过疏水化预处理；

3、通过流体入口向芯片流动池内提供反应试剂；流动池是同微反应室连通的空间；

4、向芯片内通入一定流量的气体，将足量的反应试剂密封在所述微反应室内，将多余的反应试剂推出流动池空间；

5、所述一定流量满足下述公式：

6、s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s为一个无量纲数，s值尽可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表气体通入时的流量，d代表流动池的宽度，h代表流动池的高度，σ代表固液之间的作用力。σ可以通过杨氏方程计算：σ＝γ(s-g)-γ(l-g)cosθ，其中γ(s-g)为芯片疏水修饰后的表面能，γ(l-g)为水相的表面张力，cosθ为水相滴在芯片表面间的接触角。

7、根据优选的实施方式，s值小于0.1，优选的，s值小于0.01。

8、根据优选的实施方式，所述气体选自空气，氮气，氧气，稀有气体等。

9、根据优选的实施方式，通过压强差使气体进入芯片内。

10、根据优选的实施方式，微反应室为芯片内表面的凹陷结构，开口直径为0.2-5微米，优选0.3-3微米；微反应室的周期为0.4-8微米，优选0.5-5微米。

11、根据优选的实施方式，芯片的内表面经过疏水化预处理指的是，将芯片的内表面进行整体的疏水修饰，使用含氟类硅烷或氯硅烷对芯片基材进行疏水化处理，之后进行芯片封装。

12、根据优选的实施方式，利用化学气相沉积(cvd)，浸涂(dip-coating)，旋涂，喷涂等工艺方式实现芯片基材的疏水化处理。

13、根据优选的实施方式，所述封装方式，包括双面胶封合、紫外胶封合、激光键合、阳离子键合、丝印等方式。

14、根据优选的实施方式，在一轮测序反应完成后，向芯片内通入清洗试剂，将气体和微反应室中的反应试剂冲出流动池空间。

15、本发明的另一方面提供一种基因测序方法，其特征在于，包括：基因测序芯片、水相流体、气体；其中基因测序芯片包含流体室，流体室内有预先加工好的多个微反应室，微反应室内连接有待测核酸分子；向芯片内通入一定流量的气体，利用气体将水相流体封闭在测序芯片的微反应室内，水相流体中的测序试剂与微反应室内的待测核酸序列分子反应释放信号，通过检测微反应室内的信号获得相对应的待测核酸序列信息。

16、根据优选的实施方式，所述一定流量满足下述公式：

17、s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s为一个无量纲数，s值尽可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表气体通入时的流量，d代表流动池的宽度，h代表流动池的高度，σ代表固液之间的作用力。σ可以通过杨氏方程计算：σ＝γ(s-g)-γ(l-g)cosθ，其中γ(s-g)为芯片疏水修饰后的表面能，γ(l-g)为水相的表面张力，cosθ为水相滴在芯片表面间的接触角。

18、根据优选的实施方式，s值小于0.1，优选的，s值小于0.01。

19、根据优选的实施方式，所述气体选自空气，氮气，氧气，稀有气体等。

20、根据优选的实施方式，通过压强差使气体进入芯片内。

21、根据优选的实施方式，微反应室内固载有媒介材料，通过媒介材料直接附接所述待测核酸分子，并通过共价作用力或非共价作用力连接至微反应室；媒介材料包括但不限于水凝胶层、水凝胶微球、磁性微球等。

22、本发明的有益效果

23、本发明的空气密封方法相对于现有技术的油封方法，具有显著优势，主要体现在以下几方面：

24、1.使用空气替代密封油对芯片的微反应室进行密封，在一次测序反应完成后直接通入清洗溶液冲洗即可，不需要再用有机试剂(如异丙醇)对密封油进行额外清洗，大大简化了测序流程，节省了反应时间和试剂成本。

25、2.本发明用空气替代昂贵的商品化油封试剂对芯片的微反应室进行密封，在实现相似效果的情况下，大大降低了成本。

26、3.芯片表面修饰的难度降低，在用氟油对芯片微反应室进行油封时，需要对芯片微反应室内外进行区分性修饰(即微反应室内亲水修饰，微反应室外疏水修饰)，此区分性修饰技术难度较高，本发明的方法只需要对芯片整体进行疏水修饰即可满足空气密封的要求，大大降低了操作难度。

技术特征：

1.一种基因测序芯片的密封方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微反应室为芯片内表面的凹陷结构，开口直径为0.2-5微米，优选0.3-3微米；微反应室的周期为0.4-8微米，优选0.5-5微米。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，s值小于0.1，优选的，s值小于0.01。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述气体选自空气，氮气，氧气，稀有气体等。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过压强差使气体进入芯片内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述芯片的内表面经过疏水化预处理指的是，将芯片的内表面进行整体的疏水修饰，使用含氟类硅烷或氯硅烷对芯片基材进行疏水化处理，之后进行芯片封装。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，在一轮测序反应完成后，向芯片内通入清洗试剂，将气体和微反应室中的反应试剂冲出流动池空间。

8.一种基因测序方法，其特征在于，包括基因测序芯片、水相流体、气体；其中基因测序芯片包含流体室，流体室内有预先加工好的多个微反应室，微反应室内连接有待测核酸分子；向芯片内通入一定流量的气体，利用气体将水相流体封闭在测序芯片的微反应室内，水相流体中的测序试剂与微反应室内的待测核酸序列分子反应释放信号，通过检测微反应室内的信号获得相对应的待测核酸序列信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一定流量满足下述公式：s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s为一个无量纲数，s值尽可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表气体通入时的流量，d代表流动池的宽度，h代表流动池的高度，σ代表固液之间的作用力。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，s值小于0.1，优选的，s值小于0.01。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述气体选自空气，氮气，氧气，稀有气体等。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过压强差使气体进入芯片内。

技术总结本发明公开一种基因测序芯片的密封方法，其使用疏水化阵列芯片，向芯片内部提供反应试剂后，通入气体，将微反应单元外的水相反应试剂推出反应室空间，同时由于微反应单元结构的存在，其内还会存留反应试剂。密封在微反应单元的反应试剂在一定条件下参加反应，释放出可检测的信息，供仪器检测。从而实现微阵列芯片的微反应单元内都有相同体积但又互不干扰的反应试剂。技术研发人员：乔朔,杜灵国,万明明,陈莉受保护的技术使用者：赛纳生物科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10