本公开提供了一种多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法，其多层薄膜结构包括：n个单层薄膜结构，n个单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1；单层薄膜结构包括：导电层以及与导电层相连的绝缘分隔层以及设置在绝缘分隔层上的第一孔；第一孔直径为100‑1000nm，绝缘分隔层的厚度为50‑500nm，导电层的厚度为10‑100nm。本公开通过薄膜转印技术加工制得的多层薄膜结构，体积较小，方便与其他设备相集成，便于携带。
Multilayer Film Structure and DNA Sequencing Devices and Sequencing Methods Based on it
The present disclosure provides a multi-layer film structure and DNA sequencing device and sequencing method based on it. The multi-layer film structure includes: n single-layer film structure, n single-layer film structure overlapping connected, of which n>1; single-layer film structure includes: conductive layer and insulating separator connected with conductive layer, and the first hole arranged on the insulating separator layer; the diameter of the first hole is 100. The thickness of insulating layer and conducting layer is 50 500 nm and 10 100 nm respectively. The multi-layer film structure manufactured by the thin film transfer technology has the advantages of small volume, convenient integration with other equipment and easy portability.
【技术实现步骤摘要】
多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法
本公开涉及基因测序
，尤其涉及一种多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法。
技术介绍
基因测序技术指得是通过对DNA进行检测，分析出碱基排列顺序的一种技术。其在产前胎儿筛查、疾病预防诊断以及生物计算机中对信息的解读等方面有着重要的意义。经过多年发展，DNA测序技术从经典的第一代Sanger测序技术发展到现在的第三代纳米孔测序技术。与传统DNA测序技术相比，纳米孔测序技术展现出易集成、小型化及低成本等特点，这些优势使得纳米孔测序技术逐渐成为近些年测序领域的研究热点。纳米孔测序技术主要包括电流式和电容式两种测试手段。当单链DNA的每个核苷酸碱基通过纳米孔时，碱基对纳米孔两侧的电流和电容会造成不同程度的影响。由于不同碱基会产生不同的电学信号响应，可通过不同的电流和电容的变化可以分析出通过纳米孔的DNA序列。自上世纪90年代起，纳米孔测序技术已有多种产品，主要采用天然生物分子作为纳米孔对DNA进行测序，但生物材料对pH、温度以及压力等环境变化较为敏感，测序的稳定性和持久性难以满足长时间大规模测序的需求。基于以上原因，固态无机纳米孔应运而生，相比于生物纳米孔，无机纳米孔具有更好的稳定性、成本更加低廉而且更易加工集成，其在DNA测序中展现出巨大的潜在优势，但目前单层固态纳米孔测序技术在DNA读取速率和准确性方面的表现难以尽如人意，亟需发展新型高通量DNA测序技术。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种多层薄膜结构，包括：n个单层薄膜结构，n个单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1。在本公开的一些实施例中，单层薄膜结构包括：导电层；以及与形成于导电层上的绝缘分隔层。在本公开的一些实施例中，单层薄膜结构还包括：第一孔，形成于绝缘分隔层中；第一孔直径为100-1000nm。在本公开的一些实施例中，绝缘分隔层的厚度为50-500nm，导电层的厚度为10-100nm。根据本公开的一个方面，还提供了一种多层薄膜结构的DNA测序器件，包括：多层薄膜结构，由多个导电层和多个绝缘分隔层交错层叠相连；第二孔，形成于导电层中，在多层薄膜结构上形成一通路；电导率测试装置，与多层薄膜结构中的导电层相连，用于测试DNA通过多层薄膜结构引发的电导率变化，并根据电导率变化进行DNA测序。在本公开的一些实施例中，电导率测试装置与多层薄膜结构中任相邻两个导电层相连，以测试DNA通过两个导电层引发的电导率变化，并根据电导率变化进行DNA测序。在本公开的一些实施例中，第二孔直径为5-20nm。根据本公开的一个方面，还提供了一种基于多层薄膜结构的DNA测序器件的测序方法，包括：步骤A：进行多层薄膜结构的制备；步骤B：通过聚焦离子束设备在多层薄膜结构的导电层上加工第二孔；步骤C：将电导率测试装置与多层薄膜结构中任意相邻两个导电层相连，得到基于步骤A制得的多层薄膜结构的DNA测序器件；步骤D：将基于步骤C制得的DNA测序器件置于NaCl溶液中，在电泳作用下，使得DNA通过第二孔，通过层间电导率的变化分析出通过碱基的种类，对DNA进行测序。在本公开的一些实施例中，步骤A包括：子步骤A1：制备单层薄膜结构，包括绝缘分隔层和导电层；子步骤A2：在步骤A制得的单层薄膜结构的绝缘分隔层上进行刻蚀，制得第一孔；子步骤A3：通过薄膜转印，将n个单层薄膜结构叠加集成于一体，制得多层薄膜结构。在本公开的一些实施例中，子步骤A1包括：子分步骤A1a：制备SOI硅片作为导电层；子分步骤A1b：在子分步骤A1a制备的导电层上生长厚度为100nm的绝缘薄膜，作为绝缘分隔层；绝缘薄膜材料为氮化硅、二氧化硅中任一个；或者子分步骤A1a：制备厚度为100nm的绝缘薄膜，作为绝缘分隔层；绝缘薄膜材料为氮化硅、二氧化硅中任一个；子分步骤A1b：在子分步骤A1a制备的绝缘分隔层表面，通过CVD工艺形成石墨烯薄膜作为导电层。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开通过薄膜转印技术加工制得的多层薄膜结构，体积较小，方便与其他设备相集成，便于携带。(2)本公开的DNA测序器件，通过在多层薄膜结构上设置的多个第二孔结构，实现对同一碱基进行多次检测，有效提高测试结果的准确性，无需减缓DNA通过速率来提高测序的准确性，实现DNA分子的高通量测序。(3)第一孔与相邻两个导电层形成的较大空腔，能够容纳导电盐溶液，并保障DNA分子的顺利通过。附图说明图1为本公开实施例中单层薄膜结构的示意图。图2为本公开实施例中基于多层薄膜结构的DNA测序器件的结构示意图。图3为本公开实施例中基于多层薄膜结构的DNA测序器件的功能示意图。图4为本公开实施例中基于多层薄膜结构的DNA测序器件的测序方法的流程框图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-绝缘分隔层；2-第一孔；3-导电层；4-第二孔；5-导线；6-电导率测试装置；7-DNA分子。具体实施方式本公开提供了一种多层薄膜结构以及基于其的DNA测序器件和测序方法，其多层薄膜结构包括：n个单层薄膜结构，n个单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1；单层薄膜结构包括：导电层以及与导电层相连的绝缘分隔层以及设置在绝缘分隔层上的第一孔；第一孔直径为100-1000nm，绝缘分隔层的厚度为50-500nm，导电层的厚度为10-100nm。本公开通过薄膜转印技术加工制得的多层薄膜结构，体积较小，方便与其他设备相集成，便于携带。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种多层薄膜结构。图1为本公开实施例中单层薄膜结构的示意图。如图1所示，本公开单层薄膜结构包括：导电层3、形成于导电层3上的绝缘分隔层1以及形成于绝缘分隔层1中的第一孔2；多层薄膜结构包括：n个单层薄膜结构，n个单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1。作为一种具体的实施方式，绝缘分隔层1的厚度为50-500nm，导电层3的厚度为10-100nm。本领域的技术人员应当明白，本步骤中的厚度并不局限于此。在本公开的第一个示例性实施例中，还提供了一种基于多层薄膜结构的DNA测序器件。图2为本公开实施例中基于多层薄膜结构的DNA测序器件的结构示意图。如图2所示，基于多层薄膜结构的DNA测序器件，包括：多层薄膜结构、第二孔4和电导率测试装置6；多层薄膜结构，由多个导电层和多个绝缘分隔层交错层叠相连；第二孔4形成于导电层中，在多层薄膜结构上形成一通路；电导率测试装置6通过导线5与多层薄膜结构的任两个导电层3相连。图3为本公开实施例中基于多层薄膜结构的DNA测序器件的功能示意图。如图3所示，DNA分子7通过第二孔4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层薄膜结构，包括：n个单层薄膜结构，n个所述单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1。
【技术特征摘要】
1.一种多层薄膜结构，包括：n个单层薄膜结构，n个所述单层薄膜结构层叠相连，其中n＞1。2.根据权利要求1所述的多层薄膜结构，其中，所述单层薄膜结构包括：导电层；以及与形成于所述导电层上的绝缘分隔层。3.根据权利要求2所述的多层薄膜结构，其中，所述单层薄膜结构还包括：第一孔，形成于所述绝缘分隔层中；所述第一孔直径为100-1000nm。4.根据权利要求2所述的多层薄膜结构，所述绝缘分隔层的厚度为50-500nm，所述导电层的厚度为10-100nm。5.一种基于权利要求1至4任一项所述的多层薄膜结构的DNA测序器件，包括：多层薄膜结构，由多个导电层和多个绝缘分隔层交错层叠相连；第二孔，形成于所述导电层中，在所述多层薄膜结构上形成一通路；电导率测试装置，与所述多层薄膜结构中的导电层相连，用于测试DNA通过所述多层薄膜结构引发的电导率变化，并根据电导率变化进行DNA测序。6.根据权利要求5所述的DNA测序器件，所述电导率测试装置与所述多层薄膜结构中任相邻两个所述导电层相连，以测试DNA通过所述两个导电层引发的电导率变化，并根据电导率变化进行DNA测序。7.根据权利要求5所述的DNA测序器件，所述第二孔直径为5-20nm。8.一种基于多层薄膜结构的DNA测序器件的测...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄显，李亚，徐航，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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