一种核酸合成组件的制作方法

1.本技术涉及生物芯片技术领域，尤其涉及一种核酸合成组件。

背景技术：

2.在化学与生物实验中，需要在液体环境中对材料、生物细胞以及反应过程等进行观测；但大多数反应过程中，反应环境都是相对独立或者密封的，以避免污染反应环境；现有技术中，通过半导体芯片进行高通量dna合成时，采用电化学合成法，无法直接观察合成反应过程中半导体芯片上的变化，也就无法得知原位合成反应、即电化学合成反应是否正常进行，只能在反应结束之后根据反应产物反向推导各种反应条件的优化方向，导致研发过程耗费大量原材料与时间，且容易误导研发方向，可靠性较低，使得研发进展十分缓慢，研发成本大大增加。
3.申请内容
4.针对上述现有技术中存在的问题，本技术提供了一种核酸合成组件，便于物镜下对电化学合成过程中合成情况的观察，降低研发成本。所述技术方案如下：
5.本技术提供了一种核酸合成组件，包括夹持盖、合成芯片、反应腔体与安装座，所述安装座与所述夹持盖连接，所述合成芯片安装于所述安装座；所述反应腔体位于所述夹持盖与所述合成芯片之间，所述合成芯片上表面包括工作区域，用于原位合成核酸，所述反应腔体位于所述工作区域上方；
6.所述夹持盖包括盖体与透明部，所述盖体中设置多条输液流道，所述输液流道与所述反应腔体连通，所述透明部位于所述盖体与所述合成芯片之间；所述盖体上开设观测窗口，所述观测窗口与所述工作区域对应设置。
7.进一步地，所述合成芯片包括工作电极与对电极，所述工作电极与所述对电极构成双电极结构。
8.进一步地，所述合成芯片包括工作电极与对电极，所述透明部包括参考电极，所述工作电极、所述对电极与所述参考电极形成三电极结构。
9.进一步地，所述透明部包括透明主体、参考电极与第二电极引出线，所述参考电极位于所述透明主体的表面，所述第二电极引出线与所述参考电极连接。
10.进一步地，所述夹持盖还包括第一密封部，所述第一密封部设置于所述透明部与所述合成芯片之间，所述第一密封部的内部边缘与所述反应腔体的边缘相对应。
11.进一步地，所述夹持盖还包括限位部，所述限位部位于所述透明部与所述安装座之间；所述限位部开设通孔，所述通孔用于容纳所述第一密封部。
12.进一步地，所述限位部还包括容纳槽，用于容纳所述透明部，所述容纳槽位于所述通孔上方。
13.进一步地，所述输液流道的一端用于与原料试剂或者废液收集装置连接，另一端与所述反应腔体连通。
14.进一步地，所述透明部上开设多个输液孔，所述输液孔与所述输液流道的一端一
一对应设置。
15.进一步地，所述夹持盖还包括多个第二密封部，所述第二密封部位于所述盖体与所述透明部之间，所述第二密封部与所述输液孔对应设置。
16.实施本技术，具有如下有益效果：
17.1、本技术的核酸合成组件设置观测窗口与透明部，使得合成芯片的工作区域可视化，便于物镜下对电化学合成过程中合成情况的观察，能够有效提升研发效率，降低研发成本；此外，本技术的核酸合成组件在观察时直观方便，有利于电化学合成反应的顺利进行，提升核酸合成组件的运行稳定性与可靠性，也能够便于操作人员及时观察合成过程中出现的不良情况，从而暂停电化学合成反应进程，避免原料浪费。
18.2、本技术中涂覆有导电层的透明部还能够作为参考电极，相比于传统铂片，安装更加方便快捷，并且成本更低。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
20.图1为本技术提供的一种核酸合成组件的爆炸图；
21.图2为本技术提供的一种核酸合成组件的使用示意图；
22.图3为图2中核酸合成组件的半剖视图；
23.图4为沿图2中a-a截面的剖面图；
24.图5为图1中核酸合成组件的俯视图；
25.图6为本技术中盖体的底部示意图；
26.图7为本技术中限位部与安装座的装配示意图。
27.其中，图中附图标记对应为：1-夹持盖，11-盖体，110-观测窗口，111-第一电极引出线，112-输液流道，113-输液口，12-透明部，120-透明主体，121-第二电极引出线，122-输液孔，13-第一密封部，14-限位部，141-通孔，142-电极引出槽，143-容纳槽，15-第二密封部，2-合成芯片，21-工作区域，22-电极连接点，3-反应腔体，4-安装座，5-定位件，6-定位槽，7-物镜。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了下述图示或下述描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例
如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.实施例
31.本实施例提供一种核酸合成组件，如说明书附图1-2所示，该核酸合成组件包括夹持盖1、合成芯片2、反应腔体3与安装座4，其中，合成芯片2安装于安装座4上，优选地，安装座4的表面设置安装槽，在装配时，合成芯片2安装于该安装槽内；而夹持盖1与安装座4固定连接，合成芯片2处于夹持盖1与安装座4包覆形成的内部空间中，将合成芯片2与外界环境相隔离，避免合成芯片2在电化学合成过程中受到外部污染。
32.合成芯片2包括一个工作表面与一个安装表面，工作表面与安装表面背对设置，工作表面与夹持盖1相对，安装表面与安装槽相贴合；反应腔体3位于合成芯片2的工作表面与夹持盖1之间；如图1所示，工作表面包括工作区域21，用于原位合成核酸，反应腔体3位于该工作区域21上方，工作区域21的表面积不大于反应腔体3的横截面积；在一个可能的实施方式中，工作区域21的表面积与反应腔体3的横截面积相等，且工作区域21的边缘与反应腔体3的边缘相对应；则在该核酸合成组件工作时，原料试剂在该工作区域21上进行原位合成反应、即电化学合成反应，得到目标产物(即核酸)，从而实现高通量合成；目标产物为dna或者rna，适用范围广泛；此外，需要说明的是，反应腔体3的横截面积小于工作表面的面积，以提升反应腔体3的密封性，避免电化学反应过程中的漏液与外部污染。
33.具体地，如图1所示，夹持盖1包括盖体11与透明部12，其中，盖体11中设置与反应腔体3连通的输液流道112，如图2所示，该盖体11上还开设观测窗口110，该观测窗口110与工作区域21对应设置，以便于通过观测窗口110直观地展现工作区域21上进行的电化学合成反应，例如，操作人员能够通过物镜7、放大镜等观察设备或直接从观测窗口110观察到工作区域21上进行的电化学合成反应，或者通过图像记录设备从观测窗口110获取到工作区域21上进行的电化学合成反应的图像数据。
34.此外，在本说明书的一个可能的实施方式中，工作区域21的表面积可选为小于反应腔体3的横截面积，相对应地，工作表面上存在至少一块工作区域21，每块工作区域21均位于反应腔体3的范围之内；当工作表面仅存在一块工作区域21时，观测窗口110与该工作区域21对应设置；而当工作表面存在多块工作区域21时，观测窗口110与多块工作区域21中的至少一块工作区域21对应设置，既能够起到观察功能，又能够提升合成芯片2的合成效率。
35.具体地，如图3与图4所示，透明部12位于盖体11与合成芯片2之间，一方面便于透光观察，另一方面，反应腔体3位于透明部12与合成芯片2的表面之间，也有利于提升反应腔体3的密封性。
36.具体地，如图1与图5所示，合成芯片2上设置多个电极连接点22，相对应地，盖体11设置多个第一电极引出线111，该第一电极引出线111与电极连接点22对应设置，用于将外部电压(或者电流)施加到合成芯片2中的电极上，以控制合成芯片2发生电化学合成反应，生成目标产物；在一个可选的实施方式中，如图6所示，第一电极引出线111可以设置为引针，材料易得，核酸合成组件的加工成本低。
37.需要说明的是，合成芯片2为硅基芯片，包括电极层与控制电路层(cmos电路层)，
电极层位于反应腔体3的下方，而控制电路层位于电极层的下方，用于控制电极层中电流回路的通断；并且，该电极层包括8～1000万的微阵列电极，将每一个微阵列电极均看作一个电极单元，则通过控制电路层的控制，在每一个电极单元上均能够独立进行原位的电化学合成反应，那么在一个合成芯片2上，就能够合成8～1000万种dna或者rna，相比于传统方法仅有几十万的通量，该核酸合成组件的合成通量得到大大提高。
38.具体地，每一个微阵列电极均包括工作电极与对电极，工作电极与对电极设置于同一平面内，并且工作电极与对电极所对应的区域均位于工作区域21内部，为工作区域21的部分区域，而电化学合成反应仅发生于工作电极上，对电极用于与工作电极组成回路，以使得工作电极中有电流通过；当微阵列电极通电时，工作电极对应的区域产生电压(或者流过电流)，以使得原料试剂在该区域上发生电化学合成反应，生成目标产物；而控制电路层能够控制施加电压微阵列电极的数量与位置，从而控制不同工作电极上的电化学合成反应，同时进行一种或多种目标产物的合成，通量高，适用范围广泛；此外，该核酸合成组件能够实现短链dna的合成，还能够进行dna原位纯化与拼接，从而合成长链dna，大幅降低长链dna合成的成本。
39.具体地，在本实施例中，如图1所示，透明部12包括透明主体120、参考电极与第二电极引出线121，其中，参考电极设置于透明主体120的表面，第二电极引出线121与参考电极连接，使得包括参考电极的透明部12能够导电，该参考电极能够与工作电极、对电极三者共同形成三电极结构；当合成芯片2工作时，可以选择将参考电极与工作电极以及对电极连入同一回路，即第一电极引出线111与第二电极引出线121均通电，稳定性更好；也可以选择仅连通工作电极与对电极的回路，而不连接参考电极，即第一电极引出线111通电，第二电极引出线121不通电，灵活性好，操作方式多变。
40.可选地，该透明部12由透明玻璃形成，材料易得，价格低廉，安装方便，有利于降低核酸合成组件的成本。
41.可选地，该参考电极为层电极，优选为涂层电极，通过涂布、喷涂与印刷等方式形成于透明主体120的表面；在一个可选的实施例中，该参考电极为贴片电极，粘贴于透明主体120的表面；在本实施例中，参考电极为氧化铟锡(i to)涂层，光学透明度好，导电性能好。
42.具体地，如图3与图4所示，盖体11中的多条输液流道112供原料试剂向反应腔体3中进液，或者供反应腔体3中的反应液流出流向废液收集装置；在一个可选的实施方式中，输液流道112中远离反应腔体3的一端为输液口113，该输液口113位于盖体11的侧面，以避免遮挡观测窗口110；而输液流道112的另一端为连通端，用于与反应腔体3连通。
43.具体地，如图1与图4所示，透明部12上开设多个输液孔122，该输液孔122与反应腔体3连通，同时，该输液孔122还与输液流道112的一端、即连通端一一对应设置；而透明部12位于盖体11与合成芯片2之间，反应腔体3位于透明部12与合成芯片2之间，则反应腔体3中的液体能够通过输液孔122、输液流道112流通。
44.在本实施例中，输液流道112设置为两条，一条为进液流道，另一条为出液流道，输液孔122也设置为两个，一个为进液孔，另一个为出液孔；该进液流道的一端为进液口，该进液口通过管道与原料试剂连接，进液流道的另一端与进液孔相对应，使得原料试剂能够通过管道从进液口流入进液流道，再通过相对应的进液孔流入反应腔体3；出液流道的一端为
出液口，该出液口与废液收集装置连接，而出液流道的另一端与出液孔对应设置，使得电化学合成反应所产生的的废液能够通过出液孔流入出液流道，通过出液口流出至废液收集装置，避免残余反应液影响下一次电化学合成反应的正常进行。
45.具体地，如图3与图4所示，夹持盖1还包括两个第二密封部15，该第二密封部15位于盖体11与透明部12之间，并且与输液孔122一一对应设置，从而密封输液流道112的连通端与输液孔122之间的空间，避免原料试剂或者反应腔体3中的液体从连通端与输液孔122之间的空隙中意外渗漏，也能够避免污染反应腔体3以及外部环境对电化学合成反应进程造成的不良影响，还能够避免渗漏液体对核酸合成组件结构的损伤；在一个可选的实施方式中，该第二密封部15可选为o型密封圈，装配完成时处于压缩状态，密封效果好，使用寿命长。
46.在一个可选的实施方式中，如图4所示，盖体11与透明部12之间间隙配合，即两者之间存在一定间距的间隙，而仅在输液孔122对应的位置，通过第二密封部15进行密封，间隙能够避免盖体11与透明部12之间发生磨损而损伤核酸合成组件，第二密封部15具有弹性，能够进一步起到缓冲作用，提升核酸合成组件的使用寿命。
47.具体地，如图1与图4所示，该夹持盖1还包括第一密封部13，该第一密封部13设置于透明部12与合成芯片2之间，并且第一密封部13的中部为空心结构，该第一密封部13的内部边缘、即空心结构的边缘与反应腔体3的边缘相对应，从而为反应腔体3预留出空间，避免因第一密封部13遮挡导致原料试剂无法到达合成芯片2表面，进而影响电化学合成反应的正常进行；即反应腔体3的侧面由第一密封部13包围形成，而在垂直于合成芯片2工作表面的方向上，反应腔体3的一面为具有输液孔122的透明部12，反应腔体3的另一面为合成芯片2的工作表面，三面配合使得反应腔体3形成密封腔体，有利于电化学合成反应的稳定进行。
48.在一个可选的实施方式中，第一密封部13为具有弹性的o型密封圈，如图1与图4所示，该o型密封圈设置于透明部12下方，可以选择为橡胶材质，也可以选择为弹性塑料材质，当核酸合成组件装配完成时，第一密封部3处于压缩状态，一面与透明部12相配合密封，另一面与合成芯片2的表面相配合密封，密封性好。
49.具体地，如图1与图7所示，夹持盖1还包括限位部14，该限位部14位于盖体11与安装座4之间，并且该限位部14开设通孔141，该通孔141的内部边缘与第一密封部13的外部边缘相匹配，用于安装第一密封部13，定位效果好，有利于第一密封部13的快速安装，便利性高；在一个可能的实施方式中，该限位部14上设置电极引出槽142，该电极引出槽142与第一电极引出线111的设置位置相对应，供多根第一电极引出线111穿过与合成芯片2上的电极连接点22连接；而在另一个可能的实施方式中，电极引出槽142包括多个孔状结构，每个孔状结构与一根第一电极引出线111对应设置，使得第一电极引出线111能够用于限定盖体11、限位部14与合成芯片2之间的相对位置，起到一定程度的定位作用。
50.具体地，限位部14还包括容纳槽143，用于容纳透明部12，该容纳槽143的长度不小于透明部12中透明主体120的长度，宽度不小于透明主体120的宽度，有利于透明部12的快速定位安装；该容纳槽143位于通孔141的上方，通孔141与容纳槽143的相接处为台阶状结构，使得通孔141的边壁还能够支撑透明部12，结构稳定性好。
51.具体地，该核酸合成组件中还设置多组定位结构，位于夹持盖1内部或者位于夹持盖1与安装座4之间，如图6与图7所示，该定位结构包括定位件5与定位槽6，定位件5与定位
槽6相对应设置，提升定位准确性与装配效率；在一个可能的实施方式中，定位结构位于盖体11与限位部14之间，其中，定位件5位于盖体11上，而定位槽6开设于限位部14上，通过定位件5与定位槽6的配合，能够快速准确地确定盖体11与限位部14之间的相对位置，从而有利于提升盖体11与限位部14的装配效率；此外，定位件5还能起到固定作用，在定位完成后，将盖体11与限位部14固定牢靠，方便快捷；在其他可能的实施方式中，定位结构还位于盖体11与安装座4之间，定位件5位于盖体11上，而定位槽6开设于安装座4上，能够快速、准确地实现夹持件1与安装座4之间的定位以及安装固定。
52.装配时，将合成芯片2置于安装座4的安装槽内，再根据电极引出槽142与电极连接点22之间的对应位置将限位部14放置于合成芯片2上方，并将第一密封部13安装于限位部14的通孔141中，之后将透明部12放置于限位部14的容纳槽143中，将第二密封部15放置于透明部12的输液孔122中远离合成芯片2的一端，最后将盖体11对应放置于透明部12上，使得连通端与输液孔122一一对应，通过固定件将盖体11与安装座4之间固定紧密，此时，第一密封部13与第二密封部15均处于压缩状态，密封性能好；另外，也可以选择按照上述顺序先将夹持件1中的各个部件装配完成，再将夹持件1整体与安装座4固定，密封反应腔体3，安装方式灵活方便。
53.通过上述的实施例可以看出，本技术具有以下有益效果：
54.1、本技术的核酸合成组件设置观测窗口与透明部，使得合成芯片的工作区域可视化，便于物镜下对电化学合成过程中合成情况的观察，能够有效提升研发效率，降低研发成本；此外，本技术的核酸合成组件在观察时直观方便，有利于电化学合成反应的顺利进行，提升核酸合成组件的运行稳定性与可靠性，也能够使操作人员便利地获知反应进程，便于操作人员及时观察合成过程中出现的不良情况，暂停原料试剂进料或者停止施加电压，从而暂停电化学合成反应，避免原料浪费。
55.2、本技术中涂覆有导电层的透明部还能够作为参考电极，相比于传统铂片参考电极，安装更加方便快捷，并且成本更低。
56.以上所描述的仅为本技术的一些实施例而已，并不用于限制本技术，本行业的技术人员应当了解，本技术还会有各种变化和改进，任何依照本技术所做的修改、等同替换和改进都落入本技术所要求的保护的范围内。

技术特征：

1.一种核酸合成组件，其特征在于，包括夹持盖(1)、合成芯片(2)、反应腔体(3)与安装座(4)，所述安装座(4)与所述夹持盖(1)连接，所述合成芯片(2)安装于所述安装座(4)；所述反应腔体(3)位于所述夹持盖(1)与所述合成芯片(2)之间，所述合成芯片(2)上表面包括工作区域(21)，所述工作区域(21)位于所述反应腔体(3)内，用于原位合成核酸，所述反应腔体(3)位于所述工作区域(21)上方；所述夹持盖(1)包括盖体(11)与透明部(12)，所述盖体(11)中设置多条输液流道(112)，所述输液流道(112)与所述反应腔体(3)连通，所述透明部(12)位于所述盖体(11)与所述合成芯片(2)之间；所述盖体(11)上开设观测窗口(110)，所述观测窗口(110)与所述工作区域(21)对应设置。2.根据权利要求1所述的核酸合成组件，其特征在于，所述合成芯片(2)包括工作电极与对电极，所述工作电极与所述对电极构成双电极结构。3.根据权利要求1所述的核酸合成组件，其特征在于，所述合成芯片(2)包括工作电极与对电极，所述透明部(12)包括参考电极，所述工作电极、所述对电极与所述参考电极形成三电极结构。4.根据权利要求1所述的核酸合成组件，其特征在于，所述透明部(12)包括透明主体(120)、参考电极与第二电极引出线(121)，所述参考电极位于所述透明主体(120)的表面，所述第二电极引出线(121)与所述参考电极连接。5.根据权利要求1所述的核酸合成组件，其特征在于，所述夹持盖(1)还包括第一密封部(13)，所述第一密封部(13)设置于所述透明部(12)与所述合成芯片(2)之间，所述第一密封部(13)的内部边缘与所述反应腔体(3)的边缘相对应。6.根据权利要求5所述的核酸合成组件，其特征在于，所述夹持盖(1)还包括限位部(14)，所述限位部(14)位于所述盖体(11)与所述安装座(4)之间；所述限位部(14)开设通孔(141)，所述通孔(141)用于容纳所述第一密封部(13)。7.根据权利要求6所述的核酸合成组件，其特征在于，所述限位部(14)还包括容纳槽(143)，用于容纳所述透明部(12)，所述容纳槽(143)位于所述通孔(141)上方。8.根据权利要求1所述的核酸合成组件，其特征在于，所述输液流道(112)的一端用于与原料试剂或者废液收集装置连接，另一端与所述反应腔体(3)连通。9.根据权利要求8所述的核酸合成组件，其特征在于，所述透明部(12)上开设多个输液孔(122)，所述输液孔(122)与所述输液流道(112)的一端一一对应设置。10.根据权利要求8所述的核酸合成组件，其特征在于，所述夹持盖(1)还包括多个第二密封部(15)，所述第二密封部(15)位于所述盖体(11)与所述透明部(12)之间，所述第二密封部(15)与所述输液流道(112)的一端对应设置。

技术总结

本申请公开了一种核酸合成组件，包括夹持盖、合成芯片、反应腔体与安装座，安装座与夹持盖连接，合成芯片安装于安装座；反应腔体位于夹持盖与合成芯片之间，合成芯片上表面包括工作区域，用于原位合成核酸，反应腔体位于工作区域上方；夹持盖包括盖体与透明部，盖体中设置多条与反应腔体连通的输液流道，透明部位于盖体与合成芯片之间；盖体上开设观测窗口，观测窗口与工作区域对应设置。本申请采用观测窗口与透明部，使得合成芯片的工作区域可视化，便于物镜下对电化学合成过程中合成情况的观察，有效提升研发效率，也有利于原位电化学合成反应的顺利进行，提升核酸合成组件的运行稳定性与可靠性。定性与可靠性。定性与可靠性。