本發(fā)明涉及一種基因測(cè)序芯片的密封方法，屬于微流控芯片領(lǐng)域，特別是微陣列基因測(cè)序芯片領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、微陣列芯片在生物芯片有諸多應(yīng)用，特別是在生物診斷領(lǐng)域，像pcr和基因測(cè)序領(lǐng)域，其中我們?cè)鴪?bào)道過使用特定的油(專利號(hào)cn202010986806.8)將反應(yīng)試劑密封在很小的反應(yīng)單元的油封芯片(專利號(hào)cn2017105741742)，其中使用油分割反應(yīng)試劑進(jìn)入微反應(yīng)室，能實(shí)現(xiàn)微反應(yīng)單元之間相互隔離，使得每個(gè)微反應(yīng)單元都能獨(dú)立進(jìn)行反應(yīng)，提高了微反應(yīng)室之間的抗干擾能力以及提高了檢測(cè)通量和質(zhì)量。該過程為油封過程，油封過程雖然滿足了目前的測(cè)序要求，但是存在一些明顯的問題：第一，由于反應(yīng)試劑是水相試劑，油封的試劑是油相試劑，若想更換另一種水相試劑，需要特定有機(jī)試劑(如異丙醇)清除殘留的油封試劑，此過程非常繁瑣且增加了試劑成本；第二，測(cè)序?qū)τ头庠噭┯刑厥獾母咭?，需要購買商品化試劑，成本高昂。因此，需要開發(fā)一種成本更低、更加簡(jiǎn)化的芯片密封方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了使用氣體替代油的芯片密封方法，該方法不僅能夠明顯簡(jiǎn)化流程，還能夠大大降低所需的試劑成本。

2、具體的，本發(fā)明公開一種基因測(cè)序芯片的密封方法，其特征在于，包括：提供具有多個(gè)微反應(yīng)室的基因測(cè)序芯片，所述芯片的內(nèi)表面經(jīng)過疏水化預(yù)處理；

3、通過流體入口向芯片流動(dòng)池內(nèi)提供反應(yīng)試劑；流動(dòng)池是同微反應(yīng)室連通的空間；

4、向芯片內(nèi)通入一定流量的氣體，將足量的反應(yīng)試劑密封在所述微反應(yīng)室內(nèi)，將多余的反應(yīng)試劑推出流動(dòng)池空間；

5、所述一定流量滿足下述公式：

6、s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s為一個(gè)無量綱數(shù)，s值盡可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表氣體通入時(shí)的流量，d代表流動(dòng)池的寬度，h代表流動(dòng)池的高度，σ代表固液之間的作用力。σ可以通過楊氏方程計(jì)算：σ＝γ(s-g)-γ(l-g)cosθ，其中γ(s-g)為芯片疏水修飾后的表面能，γ(l-g)為水相的表面張力，cosθ為水相滴在芯片表面間的接觸角。

7、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，s值小于0.1，優(yōu)選的，s值小于0.01。

8、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述氣體選自空氣，氮?dú)?，氧氣，稀有氣體等。

9、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，通過壓強(qiáng)差使氣體進(jìn)入芯片內(nèi)。

10、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，微反應(yīng)室為芯片內(nèi)表面的凹陷結(jié)構(gòu)，開口直徑為0.2-5微米，優(yōu)選0.3-3微米；微反應(yīng)室的周期為0.4-8微米，優(yōu)選0.5-5微米。

11、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，芯片的內(nèi)表面經(jīng)過疏水化預(yù)處理指的是，將芯片的內(nèi)表面進(jìn)行整體的疏水修飾，使用含氟類硅烷或氯硅烷對(duì)芯片基材進(jìn)行疏水化處理，之后進(jìn)行芯片封裝。

12、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，利用化學(xué)氣相沉積(cvd)，浸涂(dip-coating)，旋涂，噴涂等工藝方式實(shí)現(xiàn)芯片基材的疏水化處理。

13、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述封裝方式，包括雙面膠封合、紫外膠封合、激光鍵合、陽離子鍵合、絲印等方式。

14、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，在一輪測(cè)序反應(yīng)完成后，向芯片內(nèi)通入清洗試劑，將氣體和微反應(yīng)室中的反應(yīng)試劑沖出流動(dòng)池空間。

15、本發(fā)明的另一方面提供一種基因測(cè)序方法，其特征在于，包括：基因測(cè)序芯片、水相流體、氣體；其中基因測(cè)序芯片包含流體室，流體室內(nèi)有預(yù)先加工好的多個(gè)微反應(yīng)室，微反應(yīng)室內(nèi)連接有待測(cè)核酸分子；向芯片內(nèi)通入一定流量的氣體，利用氣體將水相流體封閉在測(cè)序芯片的微反應(yīng)室內(nèi)，水相流體中的測(cè)序試劑與微反應(yīng)室內(nèi)的待測(cè)核酸序列分子反應(yīng)釋放信號(hào)，通過檢測(cè)微反應(yīng)室內(nèi)的信號(hào)獲得相對(duì)應(yīng)的待測(cè)核酸序列信息。

16、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述一定流量滿足下述公式：

17、s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s為一個(gè)無量綱數(shù)，s值盡可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表氣體通入時(shí)的流量，d代表流動(dòng)池的寬度，h代表流動(dòng)池的高度，σ代表固液之間的作用力。σ可以通過楊氏方程計(jì)算：σ＝γ(s-g)-γ(l-g)cosθ，其中γ(s-g)為芯片疏水修飾后的表面能，γ(l-g)為水相的表面張力，cosθ為水相滴在芯片表面間的接觸角。

18、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，s值小于0.1，優(yōu)選的，s值小于0.01。

19、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述氣體選自空氣，氮?dú)猓鯕?，稀有氣體等。

20、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，通過壓強(qiáng)差使氣體進(jìn)入芯片內(nèi)。

21、根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，微反應(yīng)室內(nèi)固載有媒介材料，通過媒介材料直接附接所述待測(cè)核酸分子，并通過共價(jià)作用力或非共價(jià)作用力連接至微反應(yīng)室；媒介材料包括但不限于水凝膠層、水凝膠微球、磁性微球等。

22、本發(fā)明的有益效果

23、本發(fā)明的空氣密封方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的油封方法，具有顯著優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

24、1.使用空氣替代密封油對(duì)芯片的微反應(yīng)室進(jìn)行密封，在一次測(cè)序反應(yīng)完成后直接通入清洗溶液沖洗即可，不需要再用有機(jī)試劑(如異丙醇)對(duì)密封油進(jìn)行額外清洗，大大簡(jiǎn)化了測(cè)序流程，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間和試劑成本。

25、2.本發(fā)明用空氣替代昂貴的商品化油封試劑對(duì)芯片的微反應(yīng)室進(jìn)行密封，在實(shí)現(xiàn)相似效果的情況下，大大降低了成本。

26、3.芯片表面修飾的難度降低，在用氟油對(duì)芯片微反應(yīng)室進(jìn)行油封時(shí)，需要對(duì)芯片微反應(yīng)室內(nèi)外進(jìn)行區(qū)分性修飾(即微反應(yīng)室內(nèi)親水修飾，微反應(yīng)室外疏水修飾)，此區(qū)分性修飾技術(shù)難度較高，本發(fā)明的方法只需要對(duì)芯片整體進(jìn)行疏水修飾即可滿足空氣密封的要求，大大降低了操作難度。

技術(shù)特征：

1.一種基因測(cè)序芯片的密封方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微反應(yīng)室為芯片內(nèi)表面的凹陷結(jié)構(gòu)，開口直徑為0.2-5微米，優(yōu)選0.3-3微米；微反應(yīng)室的周期為0.4-8微米，優(yōu)選0.5-5微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，s值小于0.1，優(yōu)選的，s值小于0.01。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述氣體選自空氣，氮?dú)?，氧氣，稀有氣體等。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過壓強(qiáng)差使氣體進(jìn)入芯片內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述芯片的內(nèi)表面經(jīng)過疏水化預(yù)處理指的是，將芯片的內(nèi)表面進(jìn)行整體的疏水修飾，使用含氟類硅烷或氯硅烷對(duì)芯片基材進(jìn)行疏水化處理，之后進(jìn)行芯片封裝。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在一輪測(cè)序反應(yīng)完成后，向芯片內(nèi)通入清洗試劑，將氣體和微反應(yīng)室中的反應(yīng)試劑沖出流動(dòng)池空間。

8.一種基因測(cè)序方法，其特征在于，包括基因測(cè)序芯片、水相流體、氣體；其中基因測(cè)序芯片包含流體室，流體室內(nèi)有預(yù)先加工好的多個(gè)微反應(yīng)室，微反應(yīng)室內(nèi)連接有待測(cè)核酸分子；向芯片內(nèi)通入一定流量的氣體，利用氣體將水相流體封閉在測(cè)序芯片的微反應(yīng)室內(nèi)，水相流體中的測(cè)序試劑與微反應(yīng)室內(nèi)的待測(cè)核酸序列分子反應(yīng)釋放信號(hào)，通過檢測(cè)微反應(yīng)室內(nèi)的信號(hào)獲得相對(duì)應(yīng)的待測(cè)核酸序列信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述一定流量滿足下述公式：s＝μ.q/(d.h.σ)，其中，s為一個(gè)無量綱數(shù)，s值盡可能小于1，μ代表水相的粘度，q代表氣體通入時(shí)的流量，d代表流動(dòng)池的寬度，h代表流動(dòng)池的高度，σ代表固液之間的作用力。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，s值小于0.1，優(yōu)選的，s值小于0.01。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述氣體選自空氣，氮?dú)?，氧氣，稀有氣體等。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過壓強(qiáng)差使氣體進(jìn)入芯片內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基因測(cè)序芯片的密封方法，其使用疏水化陣列芯片，向芯片內(nèi)部提供反應(yīng)試劑后，通入氣體，將微反應(yīng)單元外的水相反應(yīng)試劑推出反應(yīng)室空間，同時(shí)由于微反應(yīng)單元結(jié)構(gòu)的存在，其內(nèi)還會(huì)存留反應(yīng)試劑。密封在微反應(yīng)單元的反應(yīng)試劑在一定條件下參加反應(yīng)，釋放出可檢測(cè)的信息，供儀器檢測(cè)。從而實(shí)現(xiàn)微陣列芯片的微反應(yīng)單元內(nèi)都有相同體積但又互不干擾的反應(yīng)試劑。

技術(shù)研發(fā)人員：喬朔,杜靈國,萬明明,陳莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：賽納生物科技（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10