[发明专利]用于纳米孔的简单的流体寻址的方法

说明书

本文所公开的方面涉及在基板上大批量制造生物感测装置阵列的方法，每个生物感测装置具有竖直或水平隔膜，该竖直或水平隔膜具有从中穿过的一个或多个固态纳米孔，并且涉及用于每个纳米孔的简单的流体寻址的方法。一方面，公开了一种用于将电压从正极穿过自支撑隔膜施加到负极而形成纳米孔的方法。其他方面，公开了用于在晶片上形成多个纳米孔的方法。另一方面，公开了一种用于形成纳米孔装置的单侧处理方法，以提供在纳米孔的任一侧上具有浴槽的装置，所述装置可从所述基板的单侧寻址。另一方面，公开了一种用于流体地寻址多个纳米孔装置的方法。

技术领域

本文所公开的方面涉及在基板上大批量制造生物感测装置阵列的方法，每个生物感测装置具有竖直或水平隔膜(membrane)，该竖直或水平隔膜具有从中穿过的一个或多个固态纳米孔，并且涉及用于每个纳米孔的简单的流体寻址(addressing)的方法。

背景技术

纳米孔广泛地用于诸如脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)测序的应用。在一个示例中，使用电检测方法执行纳米孔测序，该电检测方法一般包括运输未知样品通过浸入在导电流体中的纳米孔，并且在纳米孔两端施加电位。测量因离子传导通过纳米孔而产生的电流。跨纳米孔表面的电流密度的幅值取决于纳米孔尺寸和样品组成，诸如当时占据纳米孔的DNA或RNA。不同的核苷酸会导致跨纳米孔表面的电流密度的特性变化。测量这些电流变化并将其用于对DNA或RNA样品进行测序。

已经使用各种方法进行生物测序。通过合成进行的测序、或第二代测序用于鉴定哪些碱基已连结到DNA单链。一般包括使整个DNA链穿过单个孔的第三代测序用于直接地读取DNA。一些测序方法要求将DNA或RNA样品切碎并然后重组。另外地，一些测序方法使用生物隔膜和生物孔，这些生物隔膜和生物孔具有保质期并且在使用之前必须冷藏。

最近，已经使用作为形成在自支撑隔膜(诸如氮化硅或氧化硅)上的纳米级孔的固态纳米孔进行测序。然而，当前固态纳米孔制造方法，诸如使用隧道电子显微镜、聚焦的离子束、或电子束，不能容易地且廉价地实现制造纳米孔阵列必需的大小和位置控制要求。另外地，当前纳米孔制造方法是耗时的。此外，当前自支撑隔膜制造方法是手动的、耗时的且昂贵的，并且不能有效地用于重复地形成具有对于DNA或RNA测序而言的最佳厚度的自支撑隔膜，诸如竖直隔膜。

因此，本领域中需要大规模制造具有从中穿过的一个或多个固态纳米孔的竖直或水平隔膜的方法，以及用于纳米孔的流体寻址的方法。

发明内容

本文所公开的方面涉及在基板上大批量制造生物感测装置阵列的方法，每个生物感测装置具有竖直或水平隔膜，该竖直或水平隔膜具有从中穿过的一个或多个固态纳米孔，并且涉及用于每个纳米孔的简单的流体寻址的方法。一方面，公开了一种用于将电压从正极穿过自支撑隔膜施加到负极而形成纳米孔的方法。其他方面，公开了用于在晶片上形成多个纳米孔的方法。另一方面，公开了一种用于形成纳米孔装置的单侧处理方法，以提供在纳米孔的任一侧上具有浴槽(bath)的装置，所述装置可从所述基板的单侧寻址。另一方面，公开了一种用于流体地寻址多个纳米孔装置的方法。

一方面，公开了一种用于形成生物测序装置的方法。所述方法包括：在基板上形成多个纳米孔装置，每个纳米孔装置具有第一浴槽和第二浴槽；形成通过多个第一通道与所述第一浴槽中的每个流体连通的第一浴槽储存器(bath reservoir)；以及形成通过多个第二通道与所述第二浴槽中的每个流体连通的第二浴槽储存器。

另一方面，公开了一种用于形成纳米孔装置的方法。所述方法包括：在基板上的第一可非选择性地蚀刻的材料上方沉积第一可选择性地蚀刻的材料；在所述第一可选择性地蚀刻的材料上方沉积介电材料；在所述介电材料上方沉积第二可选择性地蚀刻的材料；在所述第二可选择性地蚀刻的材料上方沉积第二可非选择性地蚀刻的材料；以及选择性地蚀刻所述第一可选择性地蚀刻的材料和所述第二可选择性地蚀刻的材料以在所述基板的单侧上和所述介电材料的任一侧上形成第一浴槽和第二浴槽。