[发明专利]用于膜中自限性蛋白质孔插入的系统和方法

说明书

本文描述了用于将单个孔插入膜中的系统和方法。可以跨阵列的单元的膜施加步进的或斜升的电压波形，其中所述电压波形从第一电压开始并且历经一段时间在大小方面增大到第二电压。将所述第一电压选择为足够低以降低损坏所述膜的风险，同时将电压增大速率选择为可提供足够的时间使所述孔插入所述膜中。所述孔插入所述膜中之后，跨所述膜的所述电压就会迅速下降，从而降低损坏所述膜的风险，即便所述电极之间施加的电压进一步增大。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月11日提交的美国临时申请第62/777,976号的优先权，该美国专利临时申请的公开内容全文出于所有目的以引用方式并入本文。

以引用方式并入

本说明书中提到的所有出版物和专利申请都以引用方式并入本文，所达到的程度如同每个单独的出版物或专利申请都被具体地和单独地指出以引用方式并入。

背景技术

基于纳米孔的测序芯片是一种可用于DNA测序的分析工具。这些装置可包含配置为阵列的大量传感器单元。例如，测序芯片可包括一百万个单元的阵列，具有例如1000行乘以1000列单元。阵列的每个单元可包括膜和孔径内径为一纳米量级的蛋白质孔。这种纳米孔已被证明在快速核苷酸测序中有效。

当跨浸入导电流体的纳米孔施加电压电位时，可存在归因于离子跨纳米孔传导的小离子电流。电流的大小对孔径和定位于纳米孔内的分子类型敏感。分子可以是附接到特定核苷酸的特定标签，从而允许检测核酸特定位置处的核苷酸。作为测量分子电阻的一种方式，可以测量包括纳米孔的电路中的电压或其他信号(例如，在积分电容器处)，从而允许检测纳米孔中的分子。

为了使测序芯片正常工作，对于给定的单元，通常只需将一个孔插入膜中。如果将多个孔插入单个膜中，则由核苷酸同时通过多个孔产生的电信号将更难解释。

在孔插入步骤期间跨膜施加电压可以促进孔插入过程，可能是通过降低膜的稳定性并允许孔更容易地将自身插入膜中。然而，跨膜施加过大的电压会导致膜的广泛破坏，从而使单元无法使用。

因此，提供一种用于将单个孔可靠地插入膜中同时降低过度损坏膜的风险的系统和方法将是有利的。

发明内容

各种实施例提供了与将单个孔插入基于纳米孔的测序芯片的单元中的膜相关的技术和系统。在一些实施例中，将孔插入到膜中降低了将额外孔插入到膜中的可能性。

其他实施例涉及与这里描述的方法相关联的系统和计算机可读介质。

在一些实施例中，提供了形成纳米孔传感器单元阵列的方法。所述方法包括在单元附近引入纳米孔，该单元具有工作电极和密封单元的膜，其中工作电极由AC耦合的电源供电；跨单元膜施加电压波形，其中电压波形从第一电压开始并且历经一段时间在大小方面增大到第二电压；在施加电压波形的步骤期间将纳米孔插入膜中。

在一些实施例中，第一电压介于大约0和100mV之间并且第二电压介于大约100到2000mV之间。

在一些实施例中，工作电极是电容式电极。

在一些实施例中，电压波形包括第一电压和第二电压之间的多个递增步长。

在一些实施例中，多个递增步长是以大约1到100mV递增。

在一些实施例中，多个递增步长是以大约1到25mV递增。

在一些实施例中，每个递增步长具有介于大约0.1到60秒之间的持续时间。

在一些实施例中，递增步长的持续时间是可变的。

在一些实施例中，更低电压下递增步长的持续时间大于更高电压下递增步长的持续时间。

在一些实施例中，递增步长的持续时间是恒定的。