在基于硅的MEMS“虚拟热井”阵列中迈向高通量DNA合成
Evonetix是一家位于剑桥的初创公司，从事一项革命性的新技术，可以大规模合成高保真DNA。我们的技术基于具有大量反应位点的硅内存芯片，可促进多个平行合成通道。我们在这些位点上操作一个改良的磷光岩周期，并与专有的误差检测方案结合使用，以提高产量。
我们的硅内存芯片由一系列加热器组成，这些加热器在通用的流体环境中运行，以创建独立的独立热井 - 围绕加热器的流体量，可以精确控制温度。尽管没有被物理屏障隔开，但即使在流动液体的条件下，井也可以独立地解决和调整。可以使用温度控制在每个站点上可逆启用/禁用化学反应。
每个反应位点（请参阅图）由SIO上的电加热器组成2SIO支持的膜2支柱。加热器被介电层钝化，并用黄金盖住以容纳化学。每毫米大约有10个加热器2，使用通过硅旋转进行的电连接。液体在加热器上流动，用于运输化学试剂。我们在comsol多物理学中模拟了该系统®使用传热和化学反应工程模块与流体流多物理耦合结合使用。模拟涉及在上述使用逼真的材料参数上所描述的几何形状，并结合使用焦耳加热和热电冷却来诱导加热/冷却。我们比较了有或没有液体流向芯片的情况，特别关注速度极限，超出了热井层的形状。我们还考虑了几何，扩散和流动对化学反应功效的影响。
我们发现，通过仔细调整加热器设计并使用散布器，可以使井底部的温度在空间上均匀，以明显优于1％的精度。此外，我们通过将底部膜表面对高热电导率和低热导率区域的区域进行构图，从而热分离单个膜，从而将热泄漏路径引导到远离相邻部位。
根据我们的模拟，我们制造了原型MEMS芯片，其性能与预测非常有利。实验测试包括荧光显微镜，以测量热井中的体积和表面温度曲线。对于前者，我们使用的是淡胺B，该染料具有温度敏感的荧光，悬浮在流体和共聚焦显微镜中来绘制井中的温度。对于后者，我们使用了将染料Cy5共价绑在芯片表面上，从而使表面的热环境探测。使用电测量结果，我们通过反应位点的“热电阻”表征，即每单位的温度升高功率升高，以及同意在15％以内的预测和观察值。
我们的模拟为MEMS设计提供了极好的基础，我们发现了Comsol多物理学®为了进入下一阶段的发育阶段，即在单个站点级别执行DNA化学。
