[发明专利]一种高精度芯片反应系统及方法

说明书

本发明提供了一种高精度芯片反应系统，包括红外光源、DMD模块、芯片及芯片夹具、温控模块、试剂供给模块、操作控制模块以及实施模块；红外光源由滤光片滤光后，通过DMD模块及投射光路在芯片上投射光斑；芯片固定在芯片夹具中；芯片还连接实施模块，实施模块连接操作控制模块；温控模块连接芯片，芯片上设有若干测温点；DMD模块、温控模块、试剂供给模块、操作控制模块均通过信号处理电路连接计算机控制系统。本发明利用DMD可以精确定位投射影像和红外线能够通过辐射传递能量的特性，在不移动芯片的前提下，原位对芯片高精度分区加热，提高芯片产物利用率，减少芯片反应系统的错配率，并且提高芯片反应的通量。

技术领域

本发明属于医药生物技术领域，尤其是涉及一种高精度芯片反应系统及方法。

背景技术

芯片的概念取之于“集成”，意思就是把大的东西变成小的东西，集成在一起。生物芯片就是在硅片、尼龙膜等固相支持物上有序地点阵排列了一系列可寻址的生物识别分子,这些分子可与其他外源分子发生选择性反应。反应结果可用同位素法、化学荧光法、化学发光法或酶标法显示,然后通过计算机进行数据处理分析,再综合成可判读的信息；反应结果也可作为元件库，为下游进一步组装提供原料。

最初的生物芯片主要目标是用于DNA序列的测定及基因表达谱鉴定和基因突变体的检测和分析,随着芯片概念在生物领域的渗透，又发展出蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，等等。生物芯片已经成为了生物学研发的常用技术手段。在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物基因组图谱、药物筛选、中药物种鉴定、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防等许多领域。它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。

芯片显著的特点之一是超高通量，其密度甚至是传统产品的几十万倍。oligo芯片(Oligo Microarray)的密度可达每张芯片几十万条oligo，而传统合成柱式仅为百余条。如此高通量的oligo芯片可用于生物探针、检测，以及DNA合成元件库。

从芯片上洗脱oligo得到的是几万、甚至几十万条oligo的混合物，合成一条基因仅仅需要其中的百余条oligo。在几十万条oligo中匹配筛选百余条oligo顺序拼接，错配率十分高。但是，选取部分oligo洗脱、分装操作起来难度大，成功率低。基于这些考虑，最有效的方法是在芯片上原位组装DNA，在合成之前就将需要合成为一条DNA的oligo设计分布在一个区域内，通过芯片的微结构将各个区域分割。在各自区域内进行独立切割oligo、原位组装DNA。这不但可以提高DNA的合成通量，也可以降低合成的错配率。

oligo拼接为DNA必须使用到酶，无论是聚合酶、限制性内切酶还是连接酶都需要温度控制，为酶创造工作条件。通常使用的热循环加热方式是金属加热器加热耐热载体(epp管、深孔板、芯片等)整体加热，这样也就意味着整张芯片的oligo在同一条件拼接DNA，导致了不满足条件的oligo拼接不成功。

综上所述，只有将分区加热模块、合成模块与分区芯片集成在一起才可以完成高精度、高通量的原位组装DNA，这就需要寻找新的芯片设计、新的分区加热方式、新的集成方式，实现高通量、低错配、高自动化的合成DNA。并且传统的反应过程中对芯片加热过程无法精确定位温度，效率不高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高精度芯片反应系统，以克服现有技术由于在反应过程中芯片加热时需要整片加热，从而无法精准定位升温的缺点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高精度芯片反应系统，包括红外光源、DMD模块、芯片及芯片夹具、温控模块、试剂供给模块、操作控制模块以及实施模块；

所述红外光源由滤光片滤光后，通过DMD模块及投射光路在芯片上投射光斑；