[发明专利]进行热辅助的生化反应的方法和系统

说明书

描述了基于光加热光吸收源，以通过聚合酶链式反应的快速热循环对核酸进行修饰的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月15日提交的美国临时专利申请第62/643,494号和于2018年4月4日提交的的美国临时专利申请第62/652,861号的优先权，其全部内容在此出于所有目的通过引用并入本文。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)是临床实验室、环境科学、法医学和农业科学领域的重要技术。具有对快速且准确的核酸诊断的需求。快速/超快PCR对于诸如疾病、遗传失调的时间敏感性诊断和实验室实验等应用以及其他应用而言是理想的。因此，超快PCR系统对于实验室测试以及稳健、简单、易于使用并且以低功耗为特征的即时检测将是理想的。

发明内容

在一些方面，提供了一种系统。该系统可以用于核酸修饰。该系统可以包括透明块体，该透明块体可以包括一个或多个内凹部(intrusion)。该系统可以包括设置在透明块体的一个或多个内凹部内的光吸收材料。另外，该系统可以包括反应容器，该反应容器被可移除地定位到透明块体的内凹部上。该系统可以包括光源。光源可以被配置以射向透明块体的内凹部，以使得来自光源的光可以在光吸收材料内产生热量，并随后加热反应容器。

在一些方面，提供了一种系统。该系统可以用于核酸修饰，并且可以包括聚合物反应容器，所述聚合物反应容器包括一个或多个孔。该系统可以包括设置在反应容器的一个或多个孔内的光吸收材料。该系统可以包括透明块体，该透明块体具有用于保持反应容器的内凹部。它还可以包括光源。光源可以被配置以射向透明块体的孔，以使得来自光源的光可以在光吸收材料内产生热量并且可以加热反应容器。该系统还包括设置在反应容器上的密封膜。

在一些方面，提供了一种系统。该系统可以用于核酸修饰，并且可以包括聚合物流体装置，所述聚合物流体装置包括一个或多个反应孔。该系统可以包括设置在第一支撑件上以限定反应孔的第一光吸收材料和设置在与第一支撑件相对的第二支撑件上的第二光吸收材料。第一端口和第二端口可以联接至反应孔；其中第一端口和第二端口可以被配置以允许使流体样品输入到反应孔中。冻干的试剂可以被预装在反应孔上。该系统还可以包括光源，该光源被配置以照射第一光吸收材料；其中，照射到第一光吸收材料上的光的第一部分可以被吸收到第一光吸收材料中，并且照射到第一光吸收材料上的光的第二部分可以透过第一光吸收材料。透过第一光吸收材料的光可以照射第二光吸收材料；其中，照射到第二光吸收材料上的透过的光的至少一部分可以被吸收到第二光吸收材料中。被吸收到第一光吸收材料中和第二光吸收材料中的光可以被配置以均匀地升高第一光吸收材料和第二光吸收材料的温度，这会使得反应孔内的流体样品被加热。

在一些实施例中，该系统还可以包括设置在反应容器上的密封膜。

在一些实施例中，透明块体的材料可以包括透明聚合物、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)和/或石英。

在一些实施例中，透明块体的内凹部的形状可以是圆锥形、半球形、棱锥形、矩形、圆柱形、截头形或圆顶形。在一些实施例中，围绕一个或多个内凹部设置另外的通道。

在一些实施例中，透明块体可以包括流体循环通道。在一些实施例中，空气/水/液体流过循环通道。

在一些实施例中，光吸收材料可以包括金属薄膜、非金属薄膜、石墨、石墨烯、碳纳米管和/或涂料。在一些实施例中，金属薄膜可以包括单层或多层金属结构；金属结构包含一种或多种金属，所述金属选自包括以下金属的组：金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、钛(Ti)、铬(Cr)、锗(Ge)、钯(Pd)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)或铂(Pt)。

在一些实施例中，反应容器可以包含孔。反应容器中的孔的形状可以与透明块体中的内凹部的形状相同。

在一些实施例中，反应容器的厚度可以小于1mm。