一种应用于纳米孔DNA测序技术的反应池装置的制作方法

本实用新型属于纳米孔DNA测序设备技术领域，具体涉及一种与膜片钳相连的纳米孔DNA测序反应池装置。

背景技术：

纳米孔DNA测序技术是利用压力驱动DNA单碱基穿过纳米孔，通过易位时所产生的电流变化直接读出 DNA 序列的一种快速、低成本测序技术。相比于传统的测序技术，纳米孔DNA测序技术是真正实现单分子检测和电子传导检测相结合的测序方法，完全摆脱了洗脱过程、PCR扩增过程。纳米孔DNA测序技术具有超高读长、高通量、更少的测序时间和更为简单的数据分析，实现了低读长到超高读长、从光学检测到电子传导检测的双重跨越。

纳米孔DNA测序技术的具体原理是，在充满电解质溶液的反应池腔体内，由一层绝缘层将反应池腔体分成２个小室，绝缘层上有一个纳米级的小孔可供离子或其他小分子通过， 利用电压驱动单个分子穿过一个纳米量级的孔道从而形成可检测的离子电流变化，利用膜片钳分析其电流变化可以识别易位分子的性质，揭示有关分子易位的信息。纳米级的小孔通常有两类：生物纳米孔及固体纳米孔。

目前实验室中使用的反应池装置只能用于生物纳米孔，并且在对反应液进行搅拌操作时存在一定的困难，常常因搅拌不充分或搅拌速度过大而导致单通道构造失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的是基于纳米孔DNA测序技术，提供一种与膜片钳相连的体积小、应用广、便拆卸的反应池装置。

本实用新型技术方案，一种应用于纳米孔DNA测序技术的反应池装置，包括上池体、下池体、垫圈和绝缘防渗膜，所述上池体中间开设有进液腔，所述进液腔的旁边开设有进液通孔，所述进液通孔呈“L”形，与进液腔的底端相通，所述下池体中间开设有底腔，所述底腔旁边开设有底腔通孔，底腔通孔呈“L”形，一端与底腔的底端相通，另一端延伸至上池体与外界相通，所述垫圈位于底腔上缘，所述上池体与下池体为可拆卸连接，绝缘防渗膜位于所述上池体与下池体之间，使进液腔与底腔形成一个被绝缘防渗膜一分为二的反应池腔室。

本实用新型进一步地，所述上池体、下池体和绝缘防渗膜上均开设螺孔，通过螺钉将所述上池体、下池体和绝缘防渗膜固定连接起来。

本实用新型由上下可拆卸的两部分组成，中间被绝缘防渗膜分为两个腔室，通过螺钉固定，不仅使上下池体及纳米级小孔的绝缘防渗膜连接紧密，而且便于拆卸；所述检测池腔室的前后壁上，分别有连接电极的通孔，分别与腔室的底部相通。为使上下腔链接紧密，防止反应液外渗，本实用新型添加垫圈进行缓冲。实验过程中小分子物质要从进液腔中的反应液通过绝缘防渗膜上的纳米孔进入到底腔的反应液中，所以设计的垫圈高度稍高于底腔的高度，加入的反应液与垫圈高度持平，当装置用螺钉固定时，利用压力的作用，垫圈、底腔及反应液面的高度会在同一水平线上，使薄膜与反应液接触。在使用固态纳米孔时垫圈的厚度为使用生物纳米孔时的1/2，孔径缩小，将固态纳米孔板固定在两个垫圈中间。

本实用新型的有益效果在于：首先，该反应池装置是结合纳米孔DNA检测流体体系而构建的，搅拌容易破坏磷脂层，故而对于搅拌的速度要求是很严格的，而本实用新型进一步省去搅拌装置，将两个腔孔上下放置，从上腔进样，样品利用重力作用及电压的控制，通过小孔向下腔跨越进入到背景溶液中，避免了因搅拌引起的磷脂分子层的破坏，这样不仅提高了效率，而且可以实现实时检测，节约试剂，真正实现微量化；其次，本实用新型可用于生物纳米孔及固态纳米孔，适用性强；最后，本实用新型进一步将体积设计减小，节约试剂成本，真正实现微量化。

附图说明

图1 一种应用于纳米孔DNA测序技术的反应池装置结构示意图。

图2 一种应用于纳米孔DNA测序技术的反应池装置使用示意图。

图中：1、上池体，2、下池体，3、垫圈，4、绝缘防渗膜，5、进液腔，6、进液通孔，7、底腔，8、底腔通孔，9、螺孔，10、螺钉，11、电极，12、小孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为本实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型一种应用于纳米孔DNA测序技术的反应池装置，包括上池体1、下池体2、垫圈3和绝缘防渗膜4，所述上池体1、下池体2和绝缘防渗膜4上均开设螺孔9，通过螺钉10将上池体1、下池体2和绝缘防渗膜4固定连接起来。上池体1中间开设有进液腔5，进液腔5的旁边开设有进液通孔6，进液通孔6呈“L”形，与进液腔1的底端相通，下池体2中间开设有底腔7，底腔7旁边开设有底腔通孔8，底腔通孔8呈“L”形，一端与底腔7的底端相通，另一端延伸至上池体1与外界相通，垫圈3位于底腔7上缘，绝缘防渗膜4位于上池体1与下池体2之间，使进液腔5与底腔7形成一个被绝缘防渗膜4一分为二的反应池腔室。

下面分别以使用生物纳米孔和固态纳米孔为例，说明该实用新型的使用步骤。生物纳米孔是指利用中间带有微孔的聚四氟乙烯薄膜（即PTFE膜），加入磷脂后，膜两端的微孔附近会形成脂质双分子层，当给系统施加一定的电压时，具有天然纳米通道的蛋白自发插入脂质双分子层中，从而形成蛋白纳米孔。固态纳米孔主要是在氮化硅、二氧化硅和石墨烯等绝缘材料上用离子刻蚀技术、电子刻蚀技术、聚焦电子束（FEB）或离子束（FIB）等制作出的微小孔洞。在使用时，请参阅图１和图2，该实用新型中加入检测电极，具体操作步骤如下。

1、生物纳米孔操作步骤

①选用PTFE膜作为绝缘防渗膜4，在PTFE膜中间开设一个小孔12，将进液腔5、底腔7和PTFE膜清洗干净，吹干，用有机溶剂混合液处理PTFE膜，使其疏水。将反应液加入到底腔7，液面与垫圈3高度相平，将PTFE膜放于上池体1与下池体2中间，通过螺钉10紧紧固定；

② 将两个电极分别连接在进液通孔6和底腔通孔8中，在进液腔5中加入反应液，用细毛刷轻轻将磷脂涂抹到小孔12上，通过膜片钳显示器观察是否形成磷脂层；

③ 形成磷脂层后，用微量进样针向进液腔5中加入微量的蛋白溶液，观察膜片钳显示器，等待单通道的出现；

④ 待单通道出现以后，在进液腔5中加入待测DNA，采集DNA序列信息。

2、固态纳米孔绝缘防渗膜操作步骤

①选用固态纳米孔板作为纳米级小孔的绝缘防渗膜4，将进液腔5、底腔7和固态纳米孔板清洗干净，吹干。将反应液加入到底腔7，液面与垫圈3高度相平，将固态纳米孔板放于上池体1和下池体2中间，通过螺钉10紧紧固定；

② 将两个电极11分别连接在进液通孔6和底腔通孔8中，在进液腔5中加入反应液，观察膜片钳显示器，等待单通道的出现；

③ 待单通道出现以后，在进液腔5中加入待测DNA，采集DNA序列信息。