[发明专利]用于生物聚合物测序的装置，方法和化学试剂

权利要求书

1.一种用于鉴定、表征或测序生物聚合物的系统，其包括

(a)非导电性基材；

(b)通过第一电极和第二电极彼此相邻放置在所述非导电性基材上形成的纳米间隙；

(c)通过化学键将一端附接所述第一电极，另一端附接所述第二电极桥接所述纳米间隙的纳米结构，其中所述纳米结构包括核酸，其为脱氧核糖核酸(DNA纳米结构)或核糖核酸(RNA纳米结构)或其组合；

(d)附接到进行生化反应的所述纳米结构上的酶；

(e)在所述第一电极和第二电极之间施加偏压；

(f)记录通过所述纳米结构的电流波动的装置，所述电流波动是由附接到所述纳米结构上的酶引发的构象改变导致的所述纳米结构内部变形导致的；和

(g)用于数据分析鉴定生物聚合物或生物聚合物的亚单位的软件。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述非导电性基材包括：硅、氧化硅、氮化硅、玻璃、二氧化铪、任何金属氧化物、任何非导电性聚合物膜、具有氧化硅或氮化硅或其他非导电涂层的硅、具有氮化硅涂层的玻璃、任何非导电性有机材料和/或任何非导电性无机材料。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述生物聚合物选自下组：

DNA，RNA，寡核苷酸，蛋白质，肽，多糖，天然的、修饰的或合成的任何上述生物聚合物，及其组合。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述酶选自下组：DNA聚合酶，RNA聚合酶，DNA解旋酶，DNA连接酶，DNA外切核酸酶，逆转录酶，RNA引物酶，核糖体，蔗糖酶，乳糖酶，天然的、突变的、表达的或合成的任何上述酶，及其组合。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述酶选自下组：T7 DNA聚合酶，Tag聚合酶，DNA聚合酶Y，DNA聚合酶Pol I，Pol II，Pol III，Pol IV和PolV，Polα(阿尔法)，Polβ(贝塔)，Polσ(西格玛)，Polλ(兰姆达)，Polδ(德尔塔)，Polε(艾普希龙)，Polμ(缪)，PolI(埃欧塔)，Polκ(卡帕)，polη(艾塔)，末端脱氧核苷酸转移酶，端粒酶，天然的、突变的、表达的或合成的任何上述酶，及其组合。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述DNA聚合酶是天然的、突变的、表达的或合成的Phi29(Φ29)DNA聚合酶。

7.如权利要求1所述的系统，其中

形成所述纳米间隙的所述两个电极由约2nm至约1000nm，优选约5nm至约500nm，最优选约5nm至约50nm的距离分隔。

8.如权利要求1所述的系统，其中

所述电极的末端具有基本矩形面，宽度为约3nm至约1000nm，优选约10至约100nm，深度为约2nm至约1000nm，优选约2nm至约100nm。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述电极由以下构成：

d)可与硫醇、胺、硒醇和其他有机官能团反应的金属电极；

e)可以通过可与锚定分子反应形成共价键的自组装单层在所述表面上被官能化的金属电极；

f)可以用硅烷官能化的金属氧化物电极，其可以与所述锚定分子反应形成共价键；或

g)可以用有机试剂官能化的碳电极，其可以与所述锚定分子反应形成共价键。

10.如权利要求1所述的系统，其中除了所述电极末端表面在纳米间隙处未被覆盖，所述电极和所述基材被绝缘层覆盖。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述绝缘层包括单层或多层钝化的惰性化学品。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述惰性化学品包括用于金属表面钝化的11-巯基十一烷-六甘醇(CR-1)，和用于基材表面钝化的氨基丙基三乙氧基硅烷(CR-2)以及N-羟基琥珀酰亚胺2-(ω-O-甲氧基-六甘醇)乙酸酯(CR-3)。