[实用新型]一种光控芯片反应系统

说明书

本实用新型提供了一种光控芯片反应系统，包括红外光源、红外光学投影模块、光路控制模块、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；红外光学投影模块连接光路控制模块；红外光源通过光路控制模块选择通过波长以及投射在芯片上的光斑形状；芯片固定在芯片夹具中，芯片上设有微通道，连接试剂供给模块；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；还包括与各模块连接的计算机控制系统。本实用新型利用芯片分区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，原位对待加热物体加热，避免芯片移动造成的工作位点错位，可以减少芯片反应系统的错配率，并且提高芯片反应的自动化程度。

技术领域

本实用新型属于医药生物技术领域，尤其是涉及一种光控芯片反应系统。

背景技术

合成生物学在解决生物医药、清洁化工、生物能源、生物材料、环境保护以及生物反恐等方面的重大挑战性问题中表现十分突出，因此愈来愈受到关注。甚至有人预言合成生物学有可能引爆新一轮的产业技术革命。

作为合成生物学发展的基石，人工合成基因(DNA)技术自然成为研发的焦点。目前人工合成DNA的方法原理上基本相同，从头合成寡核苷酸(oligo)，再通过酶促反应将寡核苷酸序列连接形成完整基因序列(DNA)。

获得oligo的方式有柱式和芯片(Oligo Microarray)两种方式。特别是后者，合成通量非常高，oligo密度可达每张芯片几十万条。其相关产品多用于生物探针、检测，但是这些oligo拼接为DNA则需要人工将oligo从芯片上洗脱下来，再用酶的方法连接为DNA。具体来说，通过设计使oligo 片段有互补碱基，利用聚合酶通过overlapPCR连接，也可以通过设计酶切位点，利用限制性内切酶和连接酶进行连接。

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)、再启动风扇降温。但是，金属加热器不适于集成在芯片oligo合成仪上。比如，光控合成仪中，金属加热器与芯片集成在一起会影响光传播，出现光的折射和散射导致芯片大面积合成错误；喷墨合成仪中，金属加热器与芯片集成在一起会妨碍喷头正常工作。

而且，在以上的步骤中从芯片上洗脱收集oligo、配反应体系、转移到基因扩展仪中反应都需要操作员手工完成，这就意味着DNA的合成通量受人力的影响，并且存在人为误差。

综上所述，只有将加热模块、合成模块与分区芯片集成在一起才可以完成原位组装DNA，这就需要寻找新的芯片设计、新的加热方式、新的集成方式，实现高通量、低错配、高自动化的合成DNA。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种光控芯片反应系统，以克服现有技术由于在反应过程中芯片加热时需要移动，从而引起的工作位点错位和在该过程中过度依赖人工的缺点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种光控芯片反应系统，包括红外光源、红外光学投影模块、光路控制模块、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；

所述红外光学投影模块连接光路控制模块；