本发明专利技术提供一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置、制作方法及应用，装置包括：阻隔层，具有多个纳米孔，上方具有公共液体腔；腔体层，包括多个独立腔体，每个独立腔体对应配置有纳米孔；微流道结构，用于将溶液注入；油相液封层，油相液封层与独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中；加热密封结构，用于在独立腔体底部形成空气封闭腔。本发明专利技术通过油相液封层将水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中，预防独立腔体之间可能会发生的盐溶液交叉泄漏，实现独立腔体封闭的效果，同时通过加热电极，在独立腔体底部形成空气封闭腔，与油相液封层共同实现良好的液封效果。相液封层共同实现良好的液封效果。相液封层共同实现良好的液封效果。
【技术实现步骤摘要】
基于加热密封结构的纳米孔检测装置、制作方法及应用
[0001]本专利技术属于生物检测装置及制造领域，特别是涉及一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置、制作方法及应用。
技术介绍
[0002]目前的纳米孔测序技术大多使用测量离子电流的形式来测量DNA过孔产生的阻塞电流，根据不同碱基的尺寸信息和电荷信息的差异，导致阻塞电流的大小不同，因此不同的碱基对应不同的阻塞电流，从而可以解析出DNA的序列信息；在纳米孔一般在一层绝缘薄膜上，例如生物纳米孔镶嵌在绝缘的脂质双分子层薄膜上，固态纳米孔通过半导体加工工艺制备在固态的绝缘薄膜上；纳米孔和绝缘薄膜放置在电介质溶液中(一般为KCl溶液)，将溶液分隔成两个部分；在绝缘薄膜两侧施加驱动电压，此驱动电压有2个作用：一方面电压会驱动盐溶液中的带电离子穿过纳米孔，带电离子的运动产生过孔的离子电流；驱动电压的另一方面作用是驱动带电的DNA分子运动而穿过纳米孔，DNA分子在纳米孔中移动时会阻塞纳米孔中的离子的运动，因此离子电流的强度会下降，形成阻塞电流；由于DNA的四个碱基的尺寸和电荷信息都不同，不同的碱基产生的阻塞电流大小不同，这是纳米孔测序的基本原理。
[0003]如果需要提高测序的通量，则需要大量的纳米孔同时开展测序，纳米孔往往制备在纳米孔阵列芯片上，纳米孔阵列芯片可以共用一个溶液体系和一个公共电极，但是每个纳米孔还需要有独立的电极和独立的溶液腔室，并且这些独立的电极和溶液腔室之间需要有足够的密封条件，独立腔室之间的盐溶液不能发生泄漏，否则每个纳米孔中产生的离子电流信号会出现漏电流和串扰现象，造成信号的噪声提高和交叉干扰等不利现象，影响信号的准确解读。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置、制作方法及应用，用于解决现有技术中纳米孔阵列的每个纳米孔中产生的离子电流信号容易出现漏电流和串扰的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置，所述检测装置包括：阻隔层，所述阻隔层中形成有贯穿所述阻隔层的多个纳米孔，所述阻隔层上方具有公共液体腔；腔体层，位于所述阻隔层下方，包括多个独立腔体，每个所述独立腔体对应配置有所述纳米孔；微流道结构，位于所述腔体层下方，用于将水相反应溶液注入至所述独立腔体，以及将油相液封层注入至所述腔体层下表面；油相液封层，位于所述腔体层下表面，所述油相液封层与所述独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将所述水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中；加热密封结构，包括位于所述独立腔体底部的加热电极，用于在所述独立腔体底部形成空气封闭腔。
[0006]可选地，所述纳米孔包括固态纳米孔及生物纳米孔中的一种，所述固态纳米孔的
阻隔层包括绝缘介质层，所述生物纳米孔的所述阻隔层包括脂质分子层和嵌段共聚物分子层中的一种，所述绝缘介质层包括氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锌、氧化钛、氮化硼、二硫化钼及石墨烯中的一种，所述脂质分子层包括磷脂双分子层。
[0007]可选地，所述固态纳米孔的形状包括圆柱形、锥形、塔形及漏斗形中的一种。
[0008]可选地，所述纳米孔的最小孔径为0.1～99nm。
[0009]可选地，所述阻隔层中的多个所述纳米孔与所述腔体层中的多个所述独立腔体均呈周期性阵列排布。
[0010]可选地，还包括电极结构，所述电极结构包括设置于所述公共液体腔内的共用电极以及设置于每个所述独立腔体中的独立电极。
[0011]可选地，所述独立腔体为圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的直径为1～1000μm，相邻两圆柱形空腔的间隔为2～5000μm。
[0012]可选地，所述加热电极包括环绕于所述独立腔体底部的环形加热电极。
[0013]可选地，所述检测装置用于DNA序列的检测，通过在所述纳米孔两侧施加驱动电压，以驱动所述水相反应溶液中的离子运动产生电流，同时驱动DNA链穿过所述纳米孔，所述DNA链在穿过所述纳米孔时对所述离子运动产生阻塞，形成阻塞电流，根据所述阻塞电流与所述DNA的序列的对应关系，通过测定所述阻塞电流的大小以确定所述DNA的序列。
[0014]本专利技术还提供一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置的应用方法，包括：1)基于所述微流道结构将水相反应溶液注入至所述独立腔体；2)基于所述微流道结构将油相液封层注入至所述腔体层下表面，所述油相液封层与所述独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将所述水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中；3)通过所述加热电极进行加热，以在所述独立腔体底部形成空气封闭腔；4)通过在所述纳米孔两侧施加驱动电压，以驱动所述水相反应溶液中的离子运动产生电流，同时驱动所述水相反应溶液中的DNA链穿过所述纳米孔，所述DNA链在穿过所述纳米孔时对所述离子运动产生阻塞，形成阻塞电流，根据所述阻塞电流与所述DNA的序列的对应关系，通过测定所述阻塞电流的大小以确定所述DNA的序列。
[0015]本专利技术还提供一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置的制作方法，所述制作方法包括步骤：1)提供衬底，于所述衬底上形成介质层，于所述介质层上形成阻隔层；2)刻蚀所述衬底以形成公共液体腔；3)刻蚀所述介质层，以在所述介质层中形成多个独立腔体，以形成腔体层；4)在所述独立腔体底部形成加热密封结构，所述加热密封结构包括位于所述独立腔体底部的加热电极，用于在所述独立腔体底部形成空气封闭腔；5)于所述阻隔层中形成纳米孔，每个所述独立腔体对应配置有所述纳米孔；6)于所述腔体层下方形成微流道结构，所述微流道结构用于将水相反应溶液注入至所述独立腔体，以及将油相液封层注入至所述腔体层下表面；7)于所述腔体层下表面形成油相液封层，所述油相液封层与所述独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将所述水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中。
[0016]可选地，还包括制备电极结构的步骤，所述电极结构包括设置于所述公共液体腔内的共用电极以及设置于每个所述独立腔体中的独立电极。
[0017]可选地，步骤5)所述纳米孔包括固态纳米孔及生物纳米孔中的一种，所述固态纳米孔的阻隔层包括绝缘介质层，所述生物纳米孔的所述阻隔层包括脂质分子层和嵌段共聚
物分子层中的一种，所述绝缘介质层包括氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锌、氧化钛、氮化硼、二硫化钼及石墨烯中的一种，所述脂质分子层包括磷脂双分子层。
[0018]可选地，于所述阻隔层中形成固态纳米孔的方法包括步骤：于所述独立腔体形成导电金属；于所述导电金属上形成对应于每个所述独立腔体的独立电极，所述独立电极显露部分所述独立腔体以形成移除窗口，于所述公共液体腔内制作共用电极，所述独立电极及共用电极的熔解温度大于所述导电金属的熔解温度；通过在所述独立电极与公用电极施加击穿电压，使所述导电金属击穿所述阻隔层，以在所述阻隔层中同时形成与每个独立腔体对应的纳米孔；通过加热熔解的方式，自所述移除窗口去除所述导电金属。
[0019]可选地，所述导电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：阻隔层，所述阻隔层中形成有贯穿所述阻隔层的多个纳米孔，所述阻隔层上方具有公共液体腔；腔体层，位于所述阻隔层下方，包括多个独立腔体，每个所述独立腔体对应配置有所述纳米孔；微流道结构，位于所述腔体层下方，用于将水相反应溶液注入至所述独立腔体，以及将油相液封层注入至所述腔体层下表面；油相液封层，位于所述腔体层下表面，所述油相液封层与所述独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将所述水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中；加热密封结构，包括位于所述独立腔体底部的加热电极，用于在所述独立腔体底部形成空气封闭腔。2.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述纳米孔包括固态纳米孔及生物纳米孔中的一种，所述固态纳米孔的阻隔层包括绝缘介质层，所述生物纳米孔的所述阻隔层包括脂质分子层和嵌段共聚物分子层中的一种，所述绝缘介质层包括氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锌、氧化钛、氮化硼、二硫化钼及石墨烯中的一种，所述脂质分子层包括磷脂双分子层。3.根据权利要求2所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述固态纳米孔的形状包括圆柱形、锥形、塔形及漏斗形中的一种。4.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述纳米孔的最小孔径为0.1～99nm。5.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述阻隔层中的多个所述纳米孔与所述腔体层中的多个所述独立腔体均呈周期性阵列排布。6.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：还包括电极结构，所述电极结构包括设置于所述公共液体腔内的共用电极以及设置于每个所述独立腔体中的独立电极。7.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述独立腔体为圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的直径为1～1000μm，相邻两圆柱形空腔的间隔为2～5000μm。8.根据权利要求1所述的基于分子封层及加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述加热电极包括环绕于所述独立腔体底部的环形加热电极。9.根据权利要求1所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置，其特征在于：所述检测装置用于DNA序列的检测，通过在所述纳米孔两侧施加驱动电压，以驱动所述水相反应溶液中的离子运动产生电流，同时驱动DNA链穿过所述纳米孔，所述DNA链在穿过所述纳米孔时对所述离子运动产生阻塞，形成阻塞电流，根据所述阻塞电流与所述DNA的序列的对应关系，通过测定所述阻塞电流的大小以确定所述DNA的序列。10.一种如权利要求1～9任意一项所述的基于加热密封结构的纳米孔检测装置的应用方法，其特征在于，包括：1)基于所述微流道结构将水相反应溶液注入至所述独立腔体；2)基于所述微流道结构将油相液封层注入至所述腔体层下表面，所述油相液封层与所
述独立腔体中的水相反应溶液形成油水界面，以将所述水相反应溶液封闭并隔绝于各自的独立腔体中；3)通过所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海近观科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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