高通量微量全自动DNA合成设备的制作方法

文档序号:15050569发布日期:2018-07-31 09:05阅读:1246来源:国知局

本发明涉及一种dna合成设备,具体涉及高通量微量全自动dna合成设备。



背景技术:

随着生物学的发展,人类已经从被动的读取生物基因(dna)信息的时代逐步进入根据自身想法主动的进行改写生物基因信息的时代即人工合成基因(dna),人工合成基因(dna)用于科学研究、医疗检测、医药、农业、工业等领域。目前人工合成基因(dna)的主要方法是通过化学的方法将寡核苷酸链进行拼接和组装得到长链的基因(dna)。寡核苷酸链也是通过化学方法用专门的设备(即:dna合成仪)将组成基因链的四种碱基(即:a、t、g、c四种碱基)按人工设计的序列进行链接起来形成一个单链寡核苷酸链,目前dna合成仪合成的单链寡核苷酸链长度一般在18到120个碱基左右。目前国内大型生物合成公司用的主流dna合成仪主要还是以从美国进口的dr.oligo公司生产的dr.oligo48、dr.oligo192为主,近几年国内也引进了十几台dr.oligo768但其稳定性和灵活性还不如dr.oligo192.不同型号的设备对应的一次合成寡核苷酸链的通量为48条、192条、768条而且通量越高突变率也越高,合成的寡核苷酸链质量也越难控制,所以有些公司从国外引进的dr.oligo768过去几年了也没有能应用实际生产中,原因就是dr.oligo768合成的寡核苷酸链突变率高、质量不稳定。当然国内近几年也有不断类似的dna合成设备走向市场,这些设备基本原理和结构与美国dr.oligo公司生产的dna合成仪一样,都是用电磁阀控制四种碱基试剂和用于化学反应和保护的的化学试剂有序的重复地喷打在装有cpgfrits的合成柱(即:合成柱)的小孔里面的方法合成寡核苷酸链。这种dna合成设备合成寡核苷酸链存在着通量低、化学试剂量大、突变率高,成本高、后道处理过程复杂的缺点,而且其合成的寡核苷酸链只能用作pcr扩增用的引物。其次,普通的合成仪因为模板固定且不是在玻璃片上所以无法做引物库。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供高通量微量全自动dna合成设备,其合成寡核苷酸链所用的化学试剂量小、所用时间短,灵活多变、后道处理简单、合成的通量高。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

高通量微量全自动dna合成设备,包括气液控制机构、压电喷头喷印机构、电气控制组件、平台升降机构、运动合成平台、高通量微量加样换液机构;

所述气液控制机构用于向压电喷头喷印系统提供碱基试剂并使碱基试剂或其他试剂在压电喷头处始终保持着微正压,向高通量微量加样换液系统提供辅助的化学试剂并使试剂瓶内保持微正压,同时还提供一路负压用于每轮化学反应结束后为试剂在原位吸走提供动力,还用于向运动合成平台提供惰性气体气源和负压动力;

所述压电喷头喷印机构用于在合成载体上喷印所需要的寡核苷酸链组成的点阵图案,所述压电喷头喷印机构自动控制喷印相应的碱基和其他试剂到对应的点上与高通量微量加样换液机构协调动作重复运行实现寡核苷酸链的合成;

所述电气控制组件用于在生产过程中统领气液控制机构、压电喷头喷印机构、平台升降机构、运动合成平台、高通量微量加样换液机构、计算机实现生产过程的完全自动化和设备常规安全保护和声光报警提醒;

所述平台升降机构针对于不同尺寸的合成载体和寡核苷酸链点阵需要由电气控制组件自动调节运动合成平台高度,使合成载体z轴方向与压电喷头喷印机构中压电喷头面之间的间隙达到最佳距离;

所述运动合成平台用于固定合成载体和控制合成环境,在生产过程中由电气控制组件自动控制运动平台运动使合成载体实现y轴方向运动,同时由电气控制组件自动控制气液控制机构向运动合成平台上提供惰性气源和负压从而控制运动合成平台保持最佳的合成环境;

所述高通量微量加样换液机构用于对固定在运动合成平台上的合成载体上每个寡核苷酸链的点位进行加样,对合成载体上每个寡核苷酸链的点位上反应后的化学试剂在原位吸走功能并辅助控制合成环境;

优选地,还包括仪表机构,所述仪表机构用于检测显示运动合成平台上合成环境的温度、湿度和酸碱性。

优选地,还包括计算机,所述计算机用于运行高通量微量dna合成软件和高通量微量加样换液工艺软件,由高通量微量dna合成软件生成寡核苷酸链点阵图案,所述计算机将气液控制机构、压电喷头喷印机构、电气控制组件、平台升降机构、运动合成平台、高通量微量加样换液机构、仪表机构组网通讯。

优选地,所述合成载体为表面通过特殊处理的玻璃片。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1)本发明是采用压电喷头喷印技术控制四种碱基试剂和耦合化学试剂重复喷印到通过对表面特殊处理的玻璃片上形成点阵的方法进行合成寡核苷酸链。本发明的优点是合成寡核苷酸链所用的化学试剂量小、所用时间短,灵活多变、后道处理简单、合成的通量高,一次性能合成12000条以上寡核苷酸链,根据实际生产需要通量还可以更高。

2)本发明成本低,密度大,还可以自由分区,所以可以作为一个引物库,其次也为检测探针、基因芯片、引物库生产提供了一个合成平台。

附图说明

图1是本发明实施例中高通量微量全自动dna合成设备的结构示意图;

图2是本发明实施例中高通量微量全自动dna合成设备的主视图;

图3是本发明实施例中高通量微量全自动dna合成设备的俯视图;

图中,1、气液控制机构,2、压电喷头喷印机构,3、电气控制组件,4、平台升降机构,5、运动合成平台,6、高通量微量加样换液机构,7、仪表机构,8、计算机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示,高通量微量全自动dna合成设备,包括气液控制机构1、压电喷头喷印机构2、电气控制组件3、平台升降机构4、运动合成平台5、高通量微量加样换液机构6。

气液控制机构1用于向压电喷头喷印机构2提供碱基试剂并使碱基试剂或其他试剂在压电喷头处始终保持着微正压,向高通量微量加样换液机构6提供辅助的化学试剂并使试剂瓶内保持微正压,同时还提供一路负压用于每轮化学反应结束后为试剂在原位吸走提供动力,其次向运动合成平台提供惰性气体气源和负压动力。

压电喷头喷印机构2根据高通量微量dna合成软件发来的数据在合成载体上喷印所需要的寡核苷酸链组成的点阵图案,合成载体为表面通过特殊处理的玻璃片,而高通量微量dna合成软件是根据人工设计的寡核苷酸链和人工编辑的寡核苷酸链点阵图案自动生成喷印系统所需要的相关数据并通过计算机8通讯传递给压电喷头喷印机,2,压电喷头喷印机构2自动控制喷印相应的碱基和其他试剂到对应的点上与高通量微量加样换液机构6协调动作重复运行实现寡核苷酸链的合成。

电气控制组件3用于在生产过程中统领气液控制机构1、压电喷头喷印机构2、平台升降机构4、运动合成平台5、高通量微量加样换液机构6、仪表机构7、计算机8实现生产过程的完全自动化和设备常规安全保护和声光报警提醒。

平台升降机构4针对于不同尺寸的合成载体和寡核苷酸链点阵需要由电气控制组件3自动调节运动合成平台高度,使合成载体z轴方向与压电喷头喷印机构2中压电喷头面之间的间隙达到最佳距离。

运动合成平台5用于固定合成载体和控制合成环境,在生产过程中由电气控制组件3自动控制运动平台5运动使合成载体实现y轴方向运动,同时由电气控制组件3自动控制气液控制机构1向运动合成平台上提供惰性气源和负压从而控制运动合成平台5保持最佳的合成环境。

高通量微量加样换液机构6用于对固定在运动合成平台5上的合成载体上每个寡核苷酸链的点位进行加样,对合成载体上每个寡核苷酸链的点位上反应后的化学试剂在原位吸走功能并辅助控制合成环境。

仪表机构7,仪表机构7用于检测显示运动合成平台5上合成环境的温度、湿度和酸碱性。

计算机8,计算机8用于运行高通量微量dna合成软件和高通量微量加样换液工艺软件,由高通量微量dna合成软件生成寡核苷酸链点阵图案,计算机8将气液控制机构1、压电喷头喷印机构2、电气控制组件3、平台升降机构4、运动合成平台5、高通量微量加样换液机构6、仪表机构7组网通讯。

工作原理:首先在计算机8上运行高通量微量dna合成软件和高通量微量加样换液工艺软件,由高通量微量dna合成软件生成寡核苷酸链点阵图案(每一个点就是一条寡核苷酸链)并与压电喷头喷印机构2、电气控制组件3和高通量微量加样换液机构6组成通讯网络,将所有合成数据和相关参数传递到气液控制机构1、压电喷头喷印机构2、电气控制组件3、平台升降机构4、运动合成平台5、高通量微量加样换液机构6、仪表机构7中去,再由电气控制组件统领协调控制完成全自动寡核苷酸链的合成。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

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