基于高通量DNA测序的微流控芯片设计和研制.pdf

第二代测序技术具有大量并行分析DNA序列信息的能力。一次测序反应可以同时获得数十万至数十亿条DNA片段上碱基信息，一次测序过程可以获得数十亿至数千亿碱基序列。商用二代测序仪的主要代表包括：Roche公司的基于并行焦磷酸测序的454平台、Illumina公司基于在片合成测序的Solexa平台和Life Technologies公司的基于在片连接测序的SOLiD平台。国内东南大学提出了基于硫代碱基的往复式合成测序方法和基于组合荧光标记的连接测序方法，并研发出AG-100高通量基因测序系统。本文基于AG-100高通量测序平台设计了一种新的微流控测序芯片。该芯片以玻片和覆盖聚丙烯酸酯涂层的PE膜为材料，聚丙烯酸酯PE膜通过特定工艺塑形加工成聚丙烯酸酯垫片；通过设计和制备芯片组装模具，构建玻片-聚丙烯酸酯垫片-玻片三层结构的八流道微流控芯片；芯片经过热压法完成各层之间的粘接键合，制备出芯片的成品；芯片流道内表面进行氨基化修饰，以固定待测序的磁珠文库，把芯片安装在AG-100测序平台上可完成测序过程。具体研究工作包括：　　 (1)根据AG-100测序平台，设计了高通量DNA测序的微流控芯片；应用流体动力学分析软件，对微流道的尺寸进行优化分析，并确定微流道尺寸；　　 (2)研究了基于高通量DNA测序的微流控芯片内表面的氨基修饰方法，利用XPS检测玻璃表面的氨基密度，通过正交试验进行实验参数的优化；　　 (3)发展了一种基于粘接键合的微流控芯片的低温键合方法，制备出玻片/聚丙烯酸酯垫片/玻片三层结构的八流道微流控芯片，并且用正交试验法优化键合过程中的设置参数；　　 (4)研究了基于高通量DNA测序的miRNA文库制备方法，并把测序文库固定在微流控芯片中。该方法可有效解决现有用于AG-100高通量测序平台文库制备方法中接头自连比例高的问题；　　 (5)设计了基于多样本的高通量DNA测序微流道芯片，提出了在微流道芯片的上层玻片上制备若干样本加入孔的方案，并进行了多加样孔芯片的加工，探讨了多测序样本的加样方法。