[发明专利]一种数字PCR芯片的制备及修饰方法

说明书

本发明提供了一种数字PCR芯片的制备及修饰方法，选择硅材料作为芯片基层；将芯片基层单一面抛光后，再将高分子材料嵌合在芯片基层的抛光面上，接着去除高分子材料表面的保护膜形成高分子材料面板；将步骤2中高分子材料面板进行烘烤后，在曝光机上通过曝光在表面形成反应微孔的密排图形列阵；将步骤3中得到的密排图形列阵在显影液中浸泡后烘干；将步骤4中烘干后的高分子材料面板划片，完成数字PCR芯片的制备；修饰方法为数字PCR芯片通过等离子体机进行等离子体处理后，接着进行数字PCR反应。解决了现有技术中数字PCR芯片加工工艺复杂、成本昂贵、芯片的通量低以及芯片使用的简易性等问题。

技术领域

本发明属于PCR技术领域，具体涉及一种数字PCR芯片的制备及修饰方法。

背景技术

数字PCR(digital polymerase chain reaction，dPCR)一般包括两部分内容，即PCR扩增和荧光信号分析。在PCR扩增阶段，数字PCR先将样品稀释到单分子水平，再平均分配到几十至几万个单元中进行反应。与实时荧光定量PCR(real time quantitative PCR，qPCR)对每个循环进行实时荧光测定的方法不同，数字PCR是在扩增结束后对每个反应单元的荧光信号进行采集，有荧光信号记为1，无荧光信号记为0，有荧光信号的反应单元中至少包含一个拷贝的。理论上，在样品中目标DNA浓度极低的情况下，有荧光信号的反应单元数目等于目标DNA分子的拷贝数。但是，通常每反应单元中可能包含两个或两个以上的目标分子，就需要使用泊松概率分布函数(Poisson distribution)进行计算，根据反应单元总数、有荧光信号的单元数以及样品的稀释系数，就可以得到样本的最初拷贝数(浓度)。

随着微流体技术、纳米制造技术和微电子技术等的发展，微流控芯片技术的使用使数字PCR能够快速并准确地将样品流体分成若干个独立的单元，进行多步平行反应，成本低、体积小和高通量，是理想的数字PCR平台。目前已报道的数字PCR系统主要采用硅、玻璃、PDMS等构成，其中PDMS材料具有优良的生物惰性、较好的透光性，在数字芯片中得到了广泛的应用。但是在数字PCR芯片的应用中具有一定的局限性，主要是由于PDMS具有一定程度的透气性，而PCR的热循环温度较高，高温一般在94-95℃，同时在预变性过程中还需要在高温阶段维持5-10分钟，由于PCR热循环过程的高温已经接近水的沸点100℃，如果密封材料具有一定透气性势必会使水蒸气挥发造成反应液中水溶剂减少，反应液的成分浓度发生变化，当热循环温度降低时，由于反应池高温时水分的挥发形成负压，环境中的气体同样会由于PDMS的透气性进入到反应池中形成气泡，进而影响反应池的密封。同时PDMS的热导率较差(约0.18W/mK)，利用其制备的PCR芯片在热循环过程中热传递效率较低，如果在不延长热循环时间的前提下必然会对PCR扩增效率造成影响。

现有技术目前采用全部硅基制作，价格贵、加工周期长、操作复杂、加工工艺繁琐等等缺点，这些缺点的主要原因在于之前专利内容所述所采用的材料为硅基加工芯片，硅基芯片本身价格昂贵，而且由于芯片本身材料的问题加工工艺及成本问题会造成量产及实际使用等方面的困难。现有发明CN105039153B一种硅基阵列微反应池数字PCR芯片及其制备方法。该芯片主要包括上盖和芯片，其中在芯片上有蜂窝状排列的微孔，上盖固定于芯片槽上。具体步骤为选择一单面抛光的硅片，清洗，在硅片抛光面上旋涂一层均匀的光刻胶，通过曝光形成圆形的图形阵列，在圆形的图形阵列掩膜下干法刻蚀硅，形成微孔结构，去胶划片，完成芯片制备。但是该发明在芯片的制备过程中需要对芯片表面和微孔内部进行二次修饰。现有专利CN104745461A公开了一种用于测序的基因芯片及其制备方法，具体步骤为：取单面抛光的基片；以二甲基亚砜水浴，然后以甲醇与水的混合液水浴，以水冲洗，吹片烘干；在芯片抛光面上涂光刻胶，通过曝光在表面形成反应池图形；刻蚀芯片，形成反应池；以二甲基亚砜水浴，以硫酸双氧水混合液浸泡，以水冲洗，完成芯片的制备。

发明内容

本发明为解决现有技术中数字PCR芯片加工工艺复杂、成本昂贵、芯片的通量低以及芯片使用的简易性等问题，提供了一种数字PCR芯片的制备及修饰方法，具体技术方案如下：