[发明专利]用于微流体装置的纳米图案化的表面及其制造方法

说明书

一种制造微流体装置(200,201,300)的方法可包括：将光致抗蚀剂的层沉积到第一基材(210,270,310)上，选择性地移除光致抗蚀剂以暴露的第一基材(210,270,310)，蚀刻第一基材(210,270,310)的暴露部分以形成纳米孔(240,340)的阵列，用金属氧化物涂覆每个纳米孔(240,340)，以及用第一材料涂覆在每个纳米孔(240,340)上的金属氧化物，从而增加DNA、蛋白质和多核苷酸与金属氧化物的结合。在纳米孔(240,340)之间的间隙区域上可沉积第二材料的层，以抑制DNA、蛋白质和多核苷酸结合到间隙区域。第二基材(220,320)可与第一基材(210,270,310)结合以在腔体中包封纳米孔(240,340)的阵列。

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62/685,105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。已经开发了许多不同的划分方法，包括表面图案化(包括表面化学和结构图案化)，微滴，连续或非连续流动，以及在物理力下分离(例如，电泳)。其中，表面图案化是选择性地捕获和划分生物样品中的生物分子以用于生物分析的最有效方式之一。另外，由于微流体的空间和/或临时控制生物的能力，其已经与表面图案化组合来实现生物分子分析的高灵敏度和特异性。例如，对于基于光学检测的大规模平行基因测序技术，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。

各种大规模平行基因测序技术在DNA固定化学，成簇和DNA测序原理方面可能不同。例如，通过基于桥式扩增或模板行走的合成测序，可共价捕获DNA分子并将其分别分配到具有聚合水凝胶涂层或短链接分子的平坦基材上。对于基于排他性扩增的合成测序，可选择性地捕获DNA分子并将其分配到具有聚合水凝胶涂层的图案化纳米孔基材上。对于通过连接的测序，可在带正电荷的表面(例如，涂覆有胺硅烷的表面)上静电捕获经由滚环复制扩增产生的DNA纳米球。对于基于单分子检测的合成测序，DNA分子可共价附接于表面。

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

本公开的实施方式公开了涉及图案化的微流体装置的系统和方法，所述图案化的微流体装置具有表面，所述表面包含促进结合到DNA、蛋白质和/或核苷酸的区域，以及抑制结合到DNA、蛋白质和/或核苷酸的区域。本公开的一些实施方式涉及用于制造前述图案化的微流体装置的制造方法。这些图案化的微流体装置的用途尤其包括DNA测序应用。

在一些实施方式中，所公开的图案化的微流体装置具有表面，所述表面包括两种不同的化学，一种促进DNA结合，另一种抑制DNA结合。这能够将DNA片段选择性地结合和分配到表面上。当检测DNA分子和确定DNA序列时，这种表面包括两种不同化学的图案化微流体装置允许有相对较高的信噪比。另外，如本文所述，使用两种不同的化学可通过将DNA分子限制在电介质涂覆的纳米孔内来增强荧光成像。