[发明专利]纳米孔支撑结构及其制造

说明书

公开了一种纳米孔支撑结构，其包括：壁层，所述壁层包括界定多个阱的壁；以及悬垂物，所述悬垂物从所述壁跨所述阱中的每一个延伸，所述悬垂物界定配置成支撑适用于插入纳米孔的隔膜的孔隙。进一步公开了一种包括纳米孔支撑结构的纳米孔感测装置，以及制造所述纳米孔支撑结构和所述纳米孔感测装置的方法。

技术领域

本发明涉及纳米孔支撑结构和纳米孔支撑结构的制造方法。

背景技术

已开发纳米孔传感器以用于感测广泛范围的物质，包含单分子，例如聚合物分子。已知纳米孔传感器装置为由牛津纳米孔科技有限公司(Oxford Nanopore TechnologiesLtd)制造和销售的MinION^TM。其中基于纳米孔的感测采用流动穿过位于高电阻性两亲膜中的生物纳米孔的离子电流的测量。MinION^TM具有纳米孔传感器阵列。当使分子，例如DNA的聚合物分析物使纳米孔移位时，可使用离子电流的波动的测量来确定DNA链的序列。用于检测除多核苷酸(例如，蛋白质)以外的分析物的纳米孔装置也从WO2013/123379中已知，其以全文引用的方式并入本文中。

纳米孔定位于其中的两亲膜通常被支撑于支撑结构上。此类结构的许多设计是已知的。举例来说，以全文引用的方式并入本文中的US2015/265994公开用于隔膜阵列的支撑件的设计。US2015/265994公开纳米孔支撑结构，其包括内部部分和外部部分，所述内部部分界定充当阱的内凹槽，其间没有间隙，且所述外部部分看起来类似于从内部部分向外延伸的柱且其间具有间隙。在此类纳米孔支撑结构中，外部部分(柱)在内部部分的内凹槽(阱)的占据面积之外。支撑隔膜跨内凹槽的开口延伸。因此，实际隔膜相对较大，这产生较大隔膜电容且使得隔膜在机械上不稳固。然而，如果内凹槽的大小减小，那么内凹槽中流体的储集器的体积减小且因此更快速地耗尽。因此，内凹槽的大小是隔膜特性与内凹槽中可用流体的体积之间的平衡。

不仅已知例如US2015/265994中所公开的纳米孔支撑结构、隔膜特性与内凹槽中可用流体的体积之间的平衡，且已发现其对隔膜具有影响，其中使用进出孔在每个阱的底部处打开的此类型的纳米孔支撑结构，隔膜跨整个支撑结构移动。在由隔膜表面张力引起的额外压力的情况下，阱内部的溶液具有通过进出孔缓慢地排放的倾向，且隔膜将最终塌陷。

可靠地形成具有所需特性的隔膜总是困难的。提供改进的支撑结构将是有利的，所述改进的支撑结构促进更稳定且具有较好地适合于其所使用的感测应用的特性的隔膜的形成。

发明内容

本发明涉及此类改进的纳米孔支撑结构和用于制造其的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种纳米孔支撑结构，其包括：壁层，其包括界定多个阱的壁；以及悬垂物，其从壁跨阱中的每一个延伸，悬垂物界定配置成支撑适用于插入纳米孔的隔膜的孔隙。

包含悬垂物界定可跨其形成隔膜的孔隙。这允许使阱大小较大，同时减小实际隔膜大小和面积。反过来，这降低隔膜的电容，且改进隔膜的稳定性。还可独立于阱大小选择孔隙大小，从而在纳米孔支撑结构的设计参数中提供较大灵活性。可增加阱大小的深度和/或横截面积。增加阱大小允许将更多缓冲溶液存储在阱中，允许包含此类纳米孔支撑结构的纳米孔感测装置在缓冲剂耗尽之前操作更长时间段。

在一些实施例中，壁可不提供保持非极性介质(例如，油)的特征，例如凹陷或突起。壁可以无特征。壁可基本上是光滑的。提供不具有非极性介质保持特征的壁具有以下优点：在其壁上或在其相应基底处具有电极的阱具有较大深度和纵横比而不会使非极性介质进入阱中的电极上。这使得较大阱体积和较大量的氧化还原电极介体能够设置在阱中，从而实现在操作中的装置的较长使用期限。

在其它实施例中，壁可配备有非极性介质控制特征，例如突起。此类非极性介质控制特征可跨整个壁或从悬垂物延伸的壁的一部分延伸。