一种基因序列合成芯片单元制造技术

本实用新型专利技术涉及生物药品技术领域，尤其为一种基因序列合成芯片单元，包括合成单元主体，所述合成单元主体的顶部均匀设置有顶部孔，所述合成单元主体的内部设置有上层部分和下层部分，其中上层部分为外界片外接口通道，下层部分为主合成区；本实用新型专利技术通过在该芯片结构采用微型流过式合成通道，实现微量试剂使用量下的高效基因序列合成，并且在微观体积下，可大大提高合成速率，以及高效能液体清洗管路，有效降低因残留药剂带来的合成错误率，同时将整体单元尺寸在毫米级尺寸，可大量单元集成在同一芯片上，实现多样本并行合成，合成后实现多基因片段在片上的长序列拼接。后实现多基因片段在片上的长序列拼接。后实现多基因片段在片上的长序列拼接。

【技术实现步骤摘要】
一种基因序列合成芯片单元


[0001]本技术涉及生物药品
，具体为一种基因序列合成芯片单元。

技术介绍

[0002]生物药品处于高速发展阶段，如抗体药品、蛋白类制剂、核酸药品、免疫细胞药品、基因治疗药品等已规模化投入使用。为了满足不同适应症的需求，各类型新型药品大规模研发中。各类型药品研发均需要合成人工设计的基因序列，对目标生物载体(如CHO细胞、昆虫细胞等不同类型载体细胞，免疫细胞等)进行基因改造。人工设计基因序列的合成，作为关键工艺在各类型生物药品研发与生产过程中有极大的需求量。传统的基因合成方法与设备，难以满足快速增长的工业化基因合成需求:
[0003]1)传统合成设备，单次合成1～2个基因序列样本，多样本合成效率低。如果需要多个样本的并行合成满足高通量筛选的要求，需要线性布置对应数量的传统设备，设备购置成本高。同时为了安装大量的设备，需要匹配大面积场地，大大增加了固定资产的投入；
[0004]2)传统合成设备，可有效地合成数十个核酸长度的基因序列。现生物药品的研发生产需要合成数百个核酸长度、数千个核酸长度、甚至万级核酸长度的基因序列。基于传统设备生产的短基因序列，需要复杂的拼接过程，物料与时间成本较高，同时传统的孔板操作法产生的错误需要额外的纠错操作；
[0005]3)传统合成设备，反应腔室体积较大，在核酸结合位点加保护与去除保护的清洗过程中，造成大比例的试剂浪费，大容量的试剂浪费极大增加合成成本；
[0006]4)传统合成设备，20～50碱基的合成需要若干小时，合成单个长序列需要数天的时间，大大增加了新型药品研发与筛选的周期；
[0007]人工操作方法，可满足单个/少量的序列合成，从机理上无法实现并行多样本的制备，无法实现新型药品研发过程中大量不同构型的合成与筛选，用芯片作为反应介质有易集成、微型化和通量高的特点，可快速获到大量的不同序列的寡核苷酸库，在试剂消耗，产量和成本上具有明显优势，其中，如何提高合成的寡核苷酸的正确率，是芯片结构研究的重点问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种基因序列合成芯片单元，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0010]一种基因序列合成芯片单元，包括合成单元主体，所述合成单元主体的顶部均匀设置有顶部孔，所述合成单元主体的内部设置有上层部分和下层部分，其中上层部分为外界片外接口通道，下层部分为主合成区；
[0011]上层部分包括清洗液进入通道、试剂进入通道、废液排出通道、产物排出通道和固相载体通道，其中清洗液进入通道可通入气体进行流道清洗；
[0012]下层部分包括二叉树清洗通道、主干路直通道、主干路蛇形通道和反应池，其中二叉树清洗通道采用二叉树结构进行清洗液进液，使各个支路流量分配更加均匀，易于精确流量控制，其中二叉树清洗通道基于主干路直通道为轴线对称设置，其中二叉树清洗通道中的通道倾斜设置，其倾斜角为10
‑
20度；
[0013]所述主干路蛇形通道的两端分别与主干路直通道、反应池为连通结构，所述固相载体通道、废液排出通道、产物排出通道分别连通在反应池上，所述清洗液进入通道、试剂进入通道分别连通在二叉树清洗通道上。
[0014]作为本技术优选的方案，所述合成单元主体采用但不仅限于硅基、玻璃基、高分子基基底材料加工制造而成的合成单元，其中合成单元内合成人工设计的指定碱基序列。
[0015]作为本技术优选的方案，所述顶部孔为芯片与外界的接口，可通过微型针或微管或者外界泵或试剂容器或废液容器或收获容器连接。
[0016]作为本技术优选的方案，所述清洗液进入通道、废液排出通道的进液口均采用锥形加阶梯型结合的结构。
[0017]作为本技术优选的方案，所述试剂进入通道基于主干路直通道为轴线成工艺液体阵列设置两列，其中每列为七个单一的外界接口通道，所述清洗液进入通道基于主干路直通道为轴线对称设置两组。
[0018]作为本技术优选的方案，所述顶部孔与外界接口通道一一对应设置，所述顶部孔与外界接口通道一一对应设置，所述反应池为圆形或多边形，其中反应池内表面通过表面选择性修饰来固定固相载体，所述合成单元主体内部的结构均为毫米级尺寸，并且大量单元集成在同一芯片上组成微通道单元结构。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0020]1、本技术中，通过在芯片结构采用微型流过式合成通道，实现微量试剂使用量下的高效基因序列合成，并且用于寡核苷酸合成，以该芯片结构为基本单元通过阵列或多个组合形成多通道从而达到大规模的基因合成。
[0021]2、本技术中，通过在微观体积下，有效微型化反应体系，数量级减少合成过程中的试剂用量，并数量级缩短反应周期，可大大提高合成速率，并且便于试剂使用的精准控制，试剂的均匀进样和混合，减少过程中试剂使用量，专门的液体混匀管路，保障试剂的有效混合，即微通道结构和不同试剂独立的进液通道，二叉树型的清洗通道和不同的流量控制，提高合成的正确率。
[0022]3、本技术中，通过设计高效能液体清洗管路，即二叉树型的清洗通道结合倾斜的入射角度，最大程度保证各支路流量分配均匀和增强清洗效果，有效降低因残留药剂带来的合成错误率。
[0023]4、本技术中，通过。整体单元尺寸在毫米级尺寸，可大量单元集成在同一芯片上，实现多样本并行合成，合成后实现多基因片段在片上的长序列拼接。
附图说明
[0024]图1为本技术合成单元主体结构示意图；
[0025]图2为本技术合成单元主体结构透明结构示意图；
[0026]图3为本技术合成芯片内部流道轴侧结构示意图；
[0027]图4为本技术合成芯片流道结构下层部分结构示意图；
[0028]图5为本技术单个外界接口通道轴侧结构示意图。
[0029]图中：1、合成单元主体；2、顶部孔；101、清洗液进入通道；102、试剂进入通道；103、废液排出通道；104、产物排出通道；105、固相载体通道；201、二叉树清洗通道；202、主干路直通道；203、主干路蛇形通道；204、反应池。
具体实施方式
[0030]下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述,给出了本技术的若干实施例,但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。
[0032]需要说明的是，当元件被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基因序列合成芯片单元，包括合成单元主体(1)，其特征在于：所述合成单元主体(1)的顶部均匀设置有顶部孔(2)，所述合成单元主体(1)的内部设置有上层部分和下层部分，其中上层部分为外界片外接口通道，下层部分为主合成区；上层部分包括清洗液进入通道(101)、试剂进入通道(102)、废液排出通道(103)、产物排出通道(104)和固相载体通道(105)，其中清洗液进入通道(101)可通入气体进行流道清洗；下层部分包括二叉树清洗通道(201)、主干路直通道(202)、主干路蛇形通道(203)和反应池(204)，其中二叉树清洗通道(201)采用二叉树结构进行清洗液进液，使各个支路流量分配更加均匀，易于精确流量控制，其中二叉树清洗通道(201)基于主干路直通道(202)为轴线对称设置，其中二叉树清洗通道(201)中的通道倾斜设置，其倾斜角为10
‑
20度；所述主干路蛇形通道(203)的两端分别与主干路直通道(202)、反应池(204)为连通结构，所述固相载体通道(105)、废液排出通道(103)、产物排出通道(104)分别连通在反应池(204)上，所述清洗液进入通道(101)、试剂进入通道(102)分别连通在二叉树清洗通道(201...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈皓，张宝亮，
申请(专利权)人：英诺维尔智能科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：