[发明专利]一种分离式测序芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种分离式测序芯片，所述测序芯片包括反应层、光学层以及信号收集层；所述反应层包括包覆层及设置在包覆层上的反应材料层，所述包覆层内部设有光波导，所述反应材料层上设置有反应孔；所述光学层包括光学收集元件；所述信号收集层包括像素元件和设在所述像素元件上方的信号收集区；所述反应层与所述信号收集层分离设置。所述测序芯片采用分离式架构，所述反应层为可抛弃耗材，所述光学层与信号收集层为循环使用的部件，大大降低了测序芯片的成本。本发明还提供了一种制备分离式测序芯片反应层的方法，用于制备所述反应层，制备方法复杂程度较低。

技术领域

本发明属于基因测序领域，尤其涉及一种分离式测序芯片及其制备方法。

背景技术

生物芯片技术是一项综合性的高新技术，它涉及生物、化学、医学、精密加工、光学、微电子技术、信息等领域，是一个学科交叉性很强的研究项目。虽然生物芯片的研究已有了巨大的发展，但一些相关技术如检测技术的发展制约了生物芯片技术的进一步发展。

生物芯片的制备主要依赖于微细加工、自动化及化学合成技术。根据不同的使用要求，可以采用微加工技术在芯片的基底材料上加工出各种微细结构，然后再施加必要的生物化学物质并进行表面处理。

基因测序的最关键的部分主要依赖基因测序芯片完成。而反应结构是测序芯片必不可少缺少的一部分，测序芯片是DNA分子的载体，在反应结构中通过特定的光学系统对荧光标记的碱基进行激发，其性能直接影响测序的正确性。

大多数的DNA芯片分析采用的是荧光检测，测序反应在芯片内发生。现有的基因测序芯片，是利用半导体工艺在基板（硅片）上形成纳米阱或微米阱作为反应池。在反应池中通过特定的光学系统对荧光标记的碱基进行激发，被荧光基团标记的某一类碱基(腺嘌呤、胸腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤中的一种)，在特定波长的光照的情况下被激发而发出特定颜色的光。通过信号收集结构采集相应荧光标记物发射的荧光信号，检测接收并对碱基序列进行分析，进而推断出基因中碱基的排序。

目前比较典型的DNA芯片制备方法有4种。第一种是Affymetrix公司开发的光引导原位合成法，该方法是微加工技术中光刻工艺与光化学合成法相结合的产物。第二种方法是Incyte Pharmaceutical公司采用的化学喷射法，该方法是将合成好的寡核苷酸探针定点喷射到芯片上并加以固定化来制作DNA芯片。第三种方法是斯坦福大学研制的接触式点涂法，在DNA芯片制备中通过高速精密机械手的精确移动让移液头与玻璃芯片接触而将DNA探针涂敷在芯片上。第四种方法是通过使用4支分别装有A、T、G、C核苷的压电喷头在芯片上并行合成DNA探针。

在现有技术中，测序芯片的制备工艺复杂，进而导致测序成本高。测序领域一直追求成本更低，速度更快，精度更高，读长更长的新型测序技术。测序成本的大幅降低，可以促进测序快速的发展，进而推动了精准医疗和个性化医疗的发展。因此，科学家们仍然一直在追求更加完美的测序技术，力求解决成本高，精度低的缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于：提供一种分离式测序芯片，采用分离式架构，可实现部分结构循环使用，降低芯片的制备成本。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种分离式测序芯片，所述测序芯片包括反应层、光学层以及信号收集层；所述反应层包括包覆层及设置在包覆层上的反应材料层，所述包覆层内部设有光波导，所述反应材料层上设置有反应孔；所述光学层包括光学收集元件；所述信号收集层包括像素元件和设在所述像素元件上方的信号收集区；所述反应层与所述信号收集层分离设置。所述测序芯片采用分离式架构，所述反应层为可抛弃耗材，所述光学层与信号收集层为循环使用的部件，大大降低了测序芯片的成本。

所述光学层设在所述反应层与所述信号收集层之间。所述光学层与所述反应层设置为一体式结构，则所述信号收集层为独立结构可重复使用。所述光学层与所述反应层通过键合方式形成一体式结构。