测序芯片及测序芯片重复利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种测序芯片及测序芯片重复利用的方法。该测序芯片包括芯片颗粒和固定在芯片颗粒上的DNA纳米球，其中，芯片颗粒包括：晶圆层；第一氧化硅层，第一氧化硅层由氧化硅构成，形成在晶圆层的上表面；金属、金属氧化物或金属氮氧化物层，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上由金属、金属氧化物或金属氮氧化物构成，形成在第一氧化硅层的上表面；DNA纳米球固定在金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上，方法包括使用等离子体、UV、O3、UV臭氧或过氧化物中的一种多种处理测序芯片表面去除测序芯片表面的有机物质。应用本发明专利技术的技术方案，可以除去测序芯片表面的有机物质，还原出芯片的原始状态。芯片的原始状态。芯片的原始状态。

【技术实现步骤摘要】
测序芯片及测序芯片重复利用的方法


[0001]本专利技术涉及生物
，具体而言，涉及一种测序芯片及测序芯片重复利用的方法。

技术介绍

[0002]微阵列测序芯片大都使用DNA纳米球(DNB，DNA Nano Ball)测序技术，其需要将DNB固定在测序芯片上进行下一步的测序生化反应。为了将DNB稳定地固定在结合位点上，测序芯片表面需进行氨基化处理。除此之外芯片表面非结合位点以外的区域需进行其他处理尽可能减少非特异性吸附，降低背景，提高测序质量。目前，此种方法制备的测序芯片主要通过硅芯片表面的氨基化区域和HMDS(Hexamethyldisiloxane，六甲基二硅胺)区域选择性的吸附DNB来进行测序，但氨基化区域和HMDS区域都为氧化硅表面上的单分子层，在将硅芯片组装成测序芯片的过程中或测序芯片使用过程中，表面单分子层很容易被物理、化学接触损坏(如表面刮擦、高温或其与他可与其反应的化学试剂接触)，从而影响测序芯片的性能，甚至使芯片无法使用。
[0003]为了解决上述技术问题，本申请的申请人提出了下述解决方案(WO2020154831A1)，不采用表面的单分子层来形成DNB阵列，而是采用在硅晶圆表面宏观存在一种金属氧化物区域和氧化硅区域交替存在图案化阵列(井字形或斑点形)来选择性的吸附DNB，并形成可用于测序的DNB阵列。该方法的测序芯片同样用半导体工艺制备，首先在一张晶圆上形成具有过渡金属氧化物区域和氧化硅区域交替存在的图案化阵列，然后利用切片工艺将晶圆切割成多张单颗芯片，并通过组装工艺将单颗芯片组装成一张测序芯片。利用过渡金属氧化物和氧化硅表面性质的不同可实现芯片表面DNB结合位点区域(即功能区，过渡金属氧化物区域)与非结合位点区域(即非功能区，氧化硅)的选择性修饰。该测序芯片相比于由单分子层形成的阵列更稳定、可靠，可提高测序芯片数据产出效率，提高测序芯片的产出，从而降低成本。
[0004]但是，目前对于测序芯片领域，测序芯片不存在重复利用的可能性，因为基因片段会残留在测序芯片上，影响下一次使用。如果测序芯片可以重复利用，则可以大幅度降低测序成本，使资源得到更加充分的利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种测序芯片及测序芯片重复利用的方法，以解决现有技术中测序芯片不能重复利用的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种测序芯片重复利用的方法。该测序芯片包括芯片颗粒和固定在芯片颗粒上的DNA纳米球，其中，芯片颗粒包括：晶圆层；第一氧化硅层，第一氧化硅层由氧化硅构成，形成在晶圆层的上表面；金属、金属氧化物或金属氮氧化物层，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上由金属、金属氧化物或金属氮氧化物构成，形成在第一氧化硅层的上表面；DNA纳米球固定在金属、金属氧化物或金属氮氧
化物层上，方法包括使用等离子体、UV、O3、UV臭氧或过氧化物中的一种多种处理测序芯片表面去除测序芯片表面的有机物质。
[0007]进一步地，过氧化物为过氧碳酸钠、过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钠、过氧化钾或过氧化钙中的一种或多种；优选的，等离子体包括空气等离子体、氧等离子体或氩等离子体中的一种或多种。
[0008]进一步地，金属包括Au、Pt、Ag和Ti中的一种或多种；金属氧化物包括TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O6、PbO2和Ag2O中的一种或多种；金属氮氧化物包括TiO
x
N
y
、TaO
a
N
b
和ZrO
c
N
d
中的一种或多种，其中，X为0～2，y为1.33～0；a为0～2.5，b为1.66～0；c为0～2，d为1.33～0。
[0009]进一步地，当金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括TiN和/或Ag时，采用氩等离子体处理测序芯片表面；当金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括Au时，采用等离子体、UV臭氧或25％氨水与H2O2的混合溶液处理测序芯片表面；其中，25％氨水与H2O2的混合溶液中25％氨水与H2O2的体积比为1:5～5:1，优选为3:1；更优选的，采用25％氨水与H2O2的混合溶液在40℃～90℃，优选70℃煮测序芯片10min～12小时，优选1小时处理；当金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括为TiO2时，采用UV灯照射处理测序芯片表面；优选的，在使用等离子体、UV、O3、UV臭氧或过氧化物中的一种多种处理测序芯片表面之前还包括使用水超声芯片和/或乙醇超声芯片。
[0010]进一步地，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层由数个不相连的金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点构成。
[0011]进一步地，金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点的厚度为10
‑
20nm，第一氧化硅层的厚度为80
‑
100nm，优选为90nm；优选的，金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点上进一步连接有氨基；任选地，数个不相连的金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点之间的第一氧化硅层上进一步连接有聚乙二醇。
[0012]进一步地，芯片颗粒进一步包括第二氧化硅层；任选地，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层为连续层结构，第二氧化硅层由氧化硅呈数个相连的井字形成在金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上表面；任选地，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层由数个不相连的金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点构成，第二氧化硅层形成在数个不相连的金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点之间的第一氧化硅层的上表面；任选地，晶圆为硅晶圆，第二氧化硅层的厚度为40
‑
60nm，更优选为50nm，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层的厚度为5
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15nm，第一氧化硅层的厚度为80
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100nm，更优选为90nm；任选地，晶圆为石英晶圆，第二氧化硅层的厚度为100
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200nm，金属、金属氧化物或金属氮氧化物层的厚度为10
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20nm，第一氧化硅层的厚度为80
‑
100nm，更优选为90nm。
[0013]进一步地，第二氧化硅层井字格凹陷处的金属、金属氧化物或金属氮氧化物层或金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点上进一步连接有氨基；任选地，第二氧化硅层上进一步连接有聚乙二醇；任选地，氨基与金属、金属氧化物或金属氮氧化物层中的金属、金属氧化物或金属氮氧化物分子至少一部分通过化学键相连；任选地，化学键是由金属、金属氧化物或金属氮氧化物分子与氨基磷酸类化合物的磷酸基团连接形成的。
[0014]进一步地，测序芯片还包括用于将DNA纳米球封装在芯片颗粒上的封装结构；优选的，晶圆包括选自硅晶圆、石英晶圆、玻璃晶圆以及CMOS晶圆的至少之一。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种测序芯片。该测序芯片为由上述任一种的方
法处理得到的重复利用芯片。
[0016]应用本专利技术的技术方案，可以除去测序芯片(如WO2020154831A1中记载的芯片)表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测序芯片重复利用的方法，所述测序芯片包括芯片颗粒和固定在所述芯片颗粒上的DNA纳米球，其中，所述芯片颗粒包括：晶圆层；第一氧化硅层，所述第一氧化硅层由氧化硅构成，形成在所述晶圆层的上表面；金属、金属氧化物或金属氮氧化物层，所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上由金属、金属氧化物或金属氮氧化物构成，形成在所述第一氧化硅层的上表面；所述DNA纳米球固定在所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层上，其特征在于，所述方法包括使用等离子体、UV、O3、UV臭氧或过氧化物中的一种多种处理所述测序芯片表面去除所述测序芯片表面的有机物质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过氧化物为过氧碳酸钠、过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钠、过氧化钾或过氧化钙中的一种或多种；优选的，所述等离子体包括空气等离子体、氧等离子体或氩等离子体中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属包括Au、Pt、Ag和Ti中的一种或多种；所述金属氧化物包括TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O6、PbO2和Ag2O中的一种或多种；所述金属氮氧化物包括TiO
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、TaO
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和ZrO
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中的一种或多种，其中，X为0～2，y为1.33～0；a为0～2.5，b为1.66～0；c为0～2，d为1.33～0。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括TiN和/或Ag时，采用氩等离子体处理所述测序芯片表面；当所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括Au时，采用等离子体、UV臭氧或25％氨水与H2O2的混合溶液处理所述测序芯片表面；其中，所述25％氨水与H2O2的混合溶液中25％氨水与H2O2的体积比为1:5～5:1，优选为3:1；更优选的，采用所述25％氨水与H2O2的混合溶液在40℃～90℃，优选70℃煮所述测序芯片10min～12小时，优选1小时处理；当所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层包括为TiO2时，采用UV灯照射处理所述测序芯片表面；优选的，在所述使用等离子体、UV、O3、UV臭氧或过氧化物中的一种多种处理所述测序芯片表面之前还包括使用水超声芯片和/或乙醇超声芯片。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属、金属氧化物或金属氮氧化物层由数个不相连的金属、金属氧化物或金属氮氧化物斑点构成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王照辉，陈宏敏，章文蔚，
申请(专利权)人：深圳华大生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：