[发明专利]图案化的微流体装置及其制造方法

说明书

一种制造微流体装置(200,201,202,300,301,302,400,401,402)的方法包括以下步骤：将聚合物珠的单层附接到第一基材(210,410)上，将金属氧化物膜沉积到第一基材(210,410)上并沉积在聚合物珠的单层上方，以及移除聚合物珠以形成金属氧化物纳米孔(240,440)的阵列，其中，在纳米孔(240,440)的底部处暴露第一基材(210,410)。所述方法还包括：将有机磷酸酯层沉积到金属氧化物膜上。所述方法还需要将硅烷涂层或丙烯酸酯聚合物沉积到暴露的第一基材(210,410)上。所述方法还包括：使第二基材(220,420)与第一基材(210,410)结合，以将金属氧化物纳米孔(240,440)的阵列包封在第一和第二基材(210,220,410,420)内的腔体中。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119，要求2018年6月14日提交的第62/685,100号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及用于生物分子分析，尤其是基因测序的图案化的微流体装置及制造图案化的微流体装置的方法。

背景技术

生物样品在组成和数量上通常很复杂。分析生物样品中的生物分子常涉及将单个样品划分成成千上万个样品来进行定量测定。这通常使用固体基材表面来选择性地固定并分配生物样品中的不同生物分子来实现。

已经发现微流体装置在生物分子分析中有广阔应用，这主要是由微流体在空间和/或时间上控制生物反应的能力驱动，该能力对许多生物分子分析来说至关重要。例如，对于基于光学检测的大规模平行基因测序技术(也称为下一代测序，NGS)，可以捕获由基因组DNA样品产生的数百万个短DNA片段，并将其分配到微流体装置的图案化表面上，以使得这些DNA片段在空间上彼此分开，从而有利于测序，例如，通过合成、连接或单分子实时成像进行测序。这些基因测序技术可用于对整个基因组，或者对小部分的基因组(例如外显子或预选的基因子集)进行测序。

本公开的实施方式代表了相对于现有技术水平，在微流体装置及其制造方法方面的进步。根据本文提供的描述，这些优点和其他优点以及附加的发明特征将变得显而易见。

概述

本公开的实施方式提供了用于基因测序应用的微流体装置，其包含在蚀刻的通道底板表面上的图案化的纳米孔。本文公开的某些实施方式包括用于制造在蚀刻的通道底板表面上含有图案化的纳米孔的微流体装置的方法，以及使用在蚀刻的通道底板表面上包含图案化的纳米孔的微流体装置的方法以用于基因测序应用。

在一些实施方式中，所述微流体装置包括：微流体装置的选择性表面化学涂层，所述微流体装置在蚀刻的通道底表面上含有图案化的纳米孔，其中，纳米孔的间隙壁由金属氧化物制成并且涂覆有有机磷酸酯分子，所述有机磷酸酯分子抵抗与DNA、蛋白质和/或核苷酸的结合，并且纳米孔的底表面由SiO₂(二氧化硅)或玻璃制成并涂覆有硅烷分子，所述硅烷分子通过静电相互作用或共价键而促进与DNA、蛋白质和/或核苷酸的结合。

在一些实施方式中，一种制造微流体装置的方法包括以下步骤：对第一基材进行蚀刻以形成至少一个通道，将聚合物珠的单层附接到第一基材上，使用等离子体蚀刻来减小聚合物珠的尺寸，将金属氧化物膜沉积到第一基材上并沉积在聚合物珠的单层上方，以及移除聚合物珠以形成金属氧化物纳米孔阵列，其中，在纳米孔的底部处暴露第一基材。所述方法还可包括：将有机磷酸酯层沉积到金属氧化物膜上，所述有机磷酸酯被构造用于抵抗与DNA、蛋白质和/或核苷酸的结合。所述方法还可包括：将硅烷涂层或丙烯酸酯聚合物沉积到在纳米孔的底部出暴露的第一基材上，以及使第二基材与第一基材结合以将金属氧化物纳米孔阵列包封在第一基材和第二基材内的腔体内。如本文所用的术语“腔体”是指在结合之后由第一基材和第二基材的内表面界定的三维空间，而“通道”是指有时候在第一基材和/或第二基材中建立的U形底板，或者在前述基材底板中形成的可单独寻址(addressable)的通道。