[发明专利]基于纳米管微系统的分子筛选方法及纳米管微系统芯片

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学领域，特别涉及采用纳米管微系统芯片进行分子筛选的方法。

背景技术

凝胶电泳(英语：Gel electrophoresis)或称胶体电泳是一大类技术，被科学工作者用于分离不同物理性质(如大小、形状、等电点等)的分子。凝胶电泳通常用于分析用途，但也可以作为制备技术，在采用某些方法，如质谱(MS)、聚合酶链式反应(PCR)、克隆技术、DNA测序或者免疫印迹，检测之前部分提纯分子。该技术操作简便快速，可以分辨用其它方法所无法分离的DNA片段，如密度梯度离心法。当用低浓度的荧光嵌入染料溴化乙锭(Ethidium bromide，EB)染色，在紫外光下至少可以检出1-10ng的DNA条带，从而可以确定DNA片段在凝胶中的位置。此外，还可以从电泳后的凝胶中回收特定的DNA条带，用于以后的克隆技术操作。

但是，普通凝胶法电泳需染色、显色等复杂步骤，且药品有毒，比如说DNA电泳常用溴化乙锭(EB)等致突变药品作为染色剂，对科学工作者的身体健康带来很大的威胁。此外，凝胶制备非常费时，从而导致实验周期拉长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纳米管微系统的分子筛选方法及纳米管微系统芯片，使得微纳结构与电泳、电渗结合，替代有毒的凝胶法，可以实现快速检测，且无毒环保。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于纳米管微系统的分子筛选方法，包含以下步骤：

S1.提供一用于分子筛选的纳米管微系统芯片；其中，所述纳米管微系统芯片通过以下子步骤制备：

提供一基底，并在所述基底上形成至少一条纳米沟道；

将纳米管排布在所述纳米沟道内，得到纳米管微系统芯片；其中，所述纳米管内壁带有颗粒结构，所述纳米沟道的形状和尺寸与所述纳米管相适应；

S2.将待测样品液滴入所述纳米管中；

S3.在所述纳米管的两端施加电场，利用所述待测样品液中的大小分子在所述纳米管中的迁移速率不同，筛选并确定所述待测样品液中是否含有待测分子。

本发明的实施方式还提供了一种纳米管微系统芯片，包含：基底、纳米管；

所述基底上开设有至少一条纳米沟道，所述纳米管排布在所述纳米沟道内；

其中，所述纳米管内壁带有颗粒结构，所述纳米沟道的形状和尺寸与所述纳米管相适应。

本发明实施方式相对于现有技术而言，采用纳米管微系统芯片替代凝胶，在进行分子筛选时，将待测样品液滴入纳米管，在电场的作用下，待测分子在纳米管中迁移，根据分子带电性质、形状和大小的不同，分子在纳米管中的迁移速率不同，在预定的时间后，不同分子在纳米管中停留的位置不同，从而可以确定待测样品液中是否含有待测分子。本发明通过将微纳结构与电泳、电渗结合，替代有毒的凝胶法，可以实现快速检测，且无毒环保。

另外，所述内壁带有颗粒结构的纳米管通过以下子步骤制备：

提供一柔性衬底；

在所述柔性衬底上制备一层金属薄膜；

对所述制备了金属薄膜的柔性衬底进行快速退火，在所述柔性衬底上形成纳米金属颗粒；同时所述柔性衬底自动卷曲，形成所述内壁带有颗粒结构的纳米管。

通过上述方式形成的纳米管由于内部带有纳米金属颗粒，可以起到阻碍分子迁移的作用，使不同大小和形状的分子受到的阻碍不一样，影响分子的迁移速率，使不同的分子最终停留的位置不同，从而区分出待测分子。

另外，在所述基底上形成所述纳米沟道，采用以下半导体制造工艺中的任意一种：干涉光刻工艺、纳米压印工艺或聚焦离子束FIB划沟道工艺。采用成熟的半导体工艺进行纳米管微系统芯片的制备，易于实现。

另外，所述纳米管微系统芯片还包含一层透明膜，所述透明膜覆盖在所述排布了纳米管的基底上。该透明膜起到固定纳米管的作用，保证在后续使用中纳米管不会从纳米沟道中脱落。

另外，在所述步骤S2中，包含以下子步骤：

将所述纳米管微系统芯片放置到样品台上；其中，所述样品台两端开有点样孔，所述点样孔与所述纳米管相对应；

将所述待测样品液滴入所述点样孔；

所述待测样品液由所述点样孔流入所述纳米管中；

在所述步骤S3中，包含以下子步骤：

在所述样品台两端施加电场，所述待测样品液中的分子在所述纳米管中向远离所述滴入待测样品液的一端迁移，待到达预定的时间后，撤销电场，得到待测样品液的分子筛选条带；