[发明专利]DNA测序方法以及用于实现所述方法的检测器和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求以前提交的美国临时专利申请号61/291,950、61/291,953、61/291,964和61/292,061的优先权利益，它们都在2010年1月4日提交，且它们各自的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明的教导涉及DNA测序和可用于DNA测序的检测器的领域。本发明的教导也涉及操纵DNA和其它带电荷的聚合物的运动以及用于实现这种运动的系统的领域。另外，本发明的教导涉及使用纳米孔（nanopore）的DNA检测领域。

背景技术

DNA测序遗传分析方法已经是复杂的、昂贵的和冗长的。用于进行DNA测序的检测器已经是昂贵的，且需要光学部件。对核酸测序的方法已经要求对靶核酸链的多个拷贝测序。需要花费更低的、耗时更少的DNA测序方法，也需要花费更低的检测器，该检测器不需要标记DNA。还需要复杂度更低的、花费更低的DNA操纵方法和系统，以及操纵DNA分子来实现DNA测序的方法和系统。此外，需要更快的且不要求大量扩增待分析的目标链的核酸测序方法和系统。

发明内容

根据不同的实施方案，提供了一种分析物检测系统，其包括纳米通道，所述纳米通道具有第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、顶部和与所述顶部相对的底部。可以提供一对电泳电极，以使带电荷的分析物穿过所述纳米通道运动。所述电泳电极可以包括在第一端部处的第一电泳电极和在第二端部处的第二电泳电极。也可以提供一对正交电极，其包括在顶部处的第一正交电极和在底部处的第二正交电极，或者，在一侧上的第一正交电极和在另一侧上的第二正交电极。可以前两对电极没有占用的轴线上提供另一对正交电极。另一个选择是，在相同平面中具有第二和第三电极对。在有些实施方案中，所述检测器可以包括：设置在纳米通道中的多个纳米场效应晶体管装置（nanoFET）。在有些实施方案中，所述nanoFET中的一个或多个可以包括垂直的FET，例如，在锗层上、在硅柱上垂直排列的FET和/或包含q-尖形状（包括金-铝合金尖）的FET。所述多个nanoFET可以包括至少4个不同的nanoFET，每个被彼此不同的受体分析物官能化。在有些实施方案中，靶DNA分子可以结合在珠子上，且所述珠子可以设置在纳米通道中，以在测序方法过程中保留靶分子。在有些实施方案中，外切核酸酶可以结合在珠子上，且所述珠子可以设置在纳米通道中。

根据不同的实施方案，提供了一种DNA测序系统，其包括多个核酸碱基检测部件和忆阻器网络。在有些实施方案中，所述忆阻器网络可以与所述多个检测器发生电通信，且可以包括三维网络。所述多个核酸碱基检测部件可以包括多个纳米孔、多个纳米通道、多个杂交探针、它们的组合等。在有些实施方案中，所述多个核酸碱基检测部件包括至少4个检测器，且所述4个检测器可以包括：构造成检测腺嘌呤的第一检测器、构造成检测胞嘧啶的第二检测器、构造成检测鸟嘌呤的第三检测器和构造成检测胸腺嘧啶的第四检测器。在有些实施方案中，一个额外的检测器或所述4个检测器之一可以构造成检测尿嘧啶。在其它实施方案中，一个或多个额外的检测器或所述4个检测器之一可以构造成检测其它核苷，诸如肌苷或假尿苷。在有些实施方案中，所述检测器可以构造成检测任意天然的或合成的核酸类似物。在有些实施方案中，所述检测器可以构造成检测用作标志物或标记的蛋白、RNA、碳水化合物、其它生物分子或其它分子，其中用作标志物或标记的蛋白、碳水化合物、其它生物分子或其它分子与单链或双链核酸分子的一部分杂交、结合或缔合。在有些实施方案中，所述忆阻器网络可以包括忆阻器/晶体管混合网络。在有些实施方案中，忆阻器和/或忆阻器混合电路执行多个传感器的实时数据分析，所述传感器在DNA测序系统的纳米孔或纳米通道检测部位处。