[发明专利]用于制造用以对生物聚合物测序的纳米孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造用以对生物聚合物、诸如核酸或者蛋白质测序的纳米孔的方法。

背景技术

在借助于纳米孔对生物聚合物测序时，例如核酸、诸如DNA、RNA或者寡核苷酸经过生物的或者人工的纳米孔。在对例如核酸测序时，在此可以通过在核酸经过纳米孔时在孔中的离子电导率（孔电阻）的变化来分析核酸链（Nukleinsäurestrang）的各个碱基。核酸的试样在此在通过电场、例如借助于电泳被引导通过纳米孔。在不同的核苷酸经过纳米孔时，离子流改变。所述改变取决于核苷酸，所述核苷酸经过所述孔，使得核苷酸可以被探测并且核酸的序列可以被测定。

可替代地，与生物聚合物的输送方向横向的、在经过生物聚合物时出现的、在纳米孔中的隧道电流可以被测量，其中隧道电流的高度取决于例如位于纳米孔中的核苷酸或者氨基酸。“横向隧穿纳米孔”测序的该办法是以较高的分辨率来确定序列的大有希望的方法。“横向隧穿纳米孔”测序的原理在US专利 US 6,627,067 B1中被描述。

为了实现借助于隧道电流分析的核酸测序的高的可靠性，值得期望的是，制造具有小的孔直径（例如1至5纳米之间并且理想地例如1至2纳米之间）的纳米孔，所述纳米孔与两个电极接触。

为了产生纳米孔，Ayub等人（Journal of Physiology, Condens. Matter 22 (2010) 454128）使用一致的金属层，所述金属层借助于电镀金属沉积被减小。然而由此能够在大的耗费之下最大地制造纳米孔。然而由此仅能制造适合于使用孔电阻测量而不适合于隧道电流测量的纳米孔，所述隧道电流测量将会需要分别具有两个电极的孔。

在Tsutsui等人（Nature Nanotechnology, 5, April, 286-290, 2010）情况下作所谓的“nanofabricated mechanically controllable break junctions（纳米制造机械可控断裂结）”("nano-MCBJs")的报道、即以下方法，利用所述方法虽然可以生成1纳米的非常狭窄的缝隙，然而所述缝隙例如横向上是非常宽的，使得碱基的测量技术上的分辨率是不可能的。此外作纳米电极结的报道，所述结能够几乎“点状”实现电极的小的间隔。但是这里不保证，要测序的核酸链在结中被引导。所述核酸链可能“侧向地漂离”，因此离开结，并且测量信号丢失。

DE 10 2012 21 76 03. 9 描述用于隧道电流分析的纳米孔的制造方法，其中导电的和不导电的纳米颗粒的混合物被布置在两个电极之间。由此两个纳米颗粒之间的间隙可以形成纳米孔。构造这样的装置的可能性然而是非常小的，使得所述方法仅能受限制地被应用。

具有隧道电极装置的纳米孔的制造至今通过昂贵的和费时的纳米结构化方法或者通过在技术上不合适的方法完成。

发明内容

由本发明解决的任务是：提高隧道电流纳米孔的制造和使用的效率。

所述任务由按照权利要求1所述的用于制造纳米孔的方法解决，其中所述纳米孔用于对生物聚合物测序。提出的任务同样地由按照权利要求12所述的用于对生物聚合物测序的方法以及按照权利要求11所述的固定的多孔的装置和按照权利要求15所述的设备解决。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求给出。

用于制造至少一个用以对生物聚合物测序的具有预先确定的直径的纳米孔的按照本发明的方法基于以下思想：用传导的材料涂布至少一个电极，并且附加地通过例如涂布使这样地形成的固定的多孔装置的至少一个孔狭窄。因此能够设定预先确定的直径。

按照本发明的方法在设备的室中被执行。所述方法包括步骤：

-在室中提供至少一个电极和至少两个纳米颗粒，其中所述至少两个纳米颗粒布置在电极和与电极相对的限制部件之间的间隙中，和

-用导电的材料至少涂布电极，并且由此在间隙中机械地固定纳米颗粒中的至少一个，使得在间隙中形成固定的多孔装置。

固定的多孔装置是纳米颗粒的装置，其中纳米颗粒的至少一部分通过导电的材料被固定在电极和/或限制部件处，并且所述装置包括孔的网络。通过所述涂布，可以使例如导电的纳米颗粒彼此电接触。附加地，所述涂布使得能够通过作为限制物（Begrenzung）的纳米颗粒形成纳米孔。

纳米颗粒在此是从少量至几千原子或者分子的复合体，其直径理想地处于1至100纳米之间。使用例如仅多个不传导的纳米颗粒简化所述方法，因为不同的材料的纳米颗粒不必被提供。概念“不传导的”和“传导的”以下在“不导电的”或者“导电的”的意义上被使用。