DNA合成仪的制作方法

dna合成仪
技术领域
1.本发明涉及dna(脱氧核糖核苷酸，deoxyribonucleic acid)合成领域，特别涉及一种提供dna合成的dna合成仪。


背景技术：

2.随着人类基因组计划(human genome project,hgp)的完成，使人类对于生命科学与遗传工程的研究迈入后基因时代，科学家们不再只是单纯的解开基因序列，相对地更重视基因的功能，再者，通过人工合成的dna更能用来加速治疗疾病用的小分子药物的开发，例如:利用碱基互补特性进而调控目标基因的表现的反义寡核甘酸(antisense oligonucleotide,aon)或核酸适体(aptamers)、通过抑制转录降低目标基因表现的诱饵寡核甘酸(decoy)或者是引起免疫活化的cpg寡核苷酸(cpg oligo)等，而人类dna序列草图的公开，也奠定了日后的功能基因体学、蛋白质体学以及结构生物学研究的基础。
3.目前，科学家对于研究基因功能所常用的手段之一就是通过dna合成仪建立所欲研究的标的基因片段，进一步地通过pcr(polymerase chain reaction)的方式放大所需的dna浓度，以利后续的研究使用。传统的dna合成仪使用固相亚磷酰胺三酯法(phosphoramidite triester method)的dna合成法，而在进行dna合成的过程中，常常使用乙腈(acetonitrile)、乙酸酐(acetic anhydride)、三氯乙酸(trichloroacetic acid,tca)、吡啶(pyridine)等对环境有害的有机溶剂。然而随着追求永续发展的国际潮流下，各国为了遵循保护地球环境而制定的国际环保公约像是管制持久性有机污染物(persistent organic pollutants,pops)的斯德哥尔摩公约(stockholm convention on implementing international action on certain persistent organic pollutants)或者出口有害化学物质前须先通报进口国的鹿特丹公约(rotterdam convention on the prior informed consent procedure for certain hazardous chemicals andpesticides in international trade，pic)等。因此，传统使用固相亚磷酰胺三酯法的dna合成法的dna合成仪，难以满足各国对环境保护的需求。
4.再者，传统使用固相亚磷酰胺三酯法的dna合成法常会碰到的问题就是合成dna序列的长度限制，目前仅能合成至多约120个核苷酸的dna序列，因为在每个核苷酸偶联步骤的效率为95.0-99.5％，过长的dna序列将会增加dna合成的错误率，进而导致dna合成产率的降低，而dna合成的过程中使用浓度太高的tca溶液或脱三苯甲基化反应时间过长皆会导致脱嘌呤，也会降低dna合成的产率。
5.故，如何通过创新的硬体设计，有效改善公知的固相亚磷酰胺三酯法的dna合成法所遇到的需使用有毒的化学原料以及合成dna序列的长度限制，是相关产业开发业者与相关研究人员需持续努力克服与解决的课题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为了解决传统的固相亚磷酰胺三酯法的dna合成法所遇到的问题及瓶
颈，因此，本发明人通过其丰富的专业知识及实务经验所辅佐，研创出一种提供dna合成的dna合成仪。
7.本发明的主要目的即在于提供一种dna合成仪，至少包括：多个输送管，每一该输送管具有一输入端、一输送通道以及一输出端；多个原料瓶，一部分数量的该输送管的该输入端连通该原料瓶；至少一试剂瓶，剩余一部分数量的该输送管的该输入端连通该试剂瓶；至少一合成柱，每一该合成柱具有一合成柱导入端、一dna合成部以及一合成柱导出端，该dna合成部包含具有一连接一载体的引物，该合成柱导入端连通该输入端；一真空泵，更具有一真空吸取系统、一回收排出管以及一废液排出管，该真空吸取系统连通每一该合成柱，且该真空吸取系统分别连通该回收排出管与该废液排出管，该废液排出管连通一废液瓶，该回收排出管连通一回收瓶；一蠕动泵，组接于该输送管上；以及至少一温度控制装置，设置于该合成柱上，且该温度控制装置提供一恒温温度。
8.本发明的一实施例中，每一该原料瓶可装载一溶液，该溶液可包含一末端转移酶(tdt)与一脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为脱氧腺苷三磷酸(datp)、脱氧胸苷三磷酸(dttp)、脱氧胞苷三磷酸(dctp)或脱氧鸟苷三磷酸(dgtp)。
9.本发明的一实施例中，该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为一具有未修饰的3'oh或一具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团。
10.本发明的一实施例中，该具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团的可逆的保护基团可选自为甲基(methyl)、2-硝基苄基(2-nitrobenzyl)、2-氰乙基(2-cyanoethyl)、丙烯基(allyl)、胺基(amine)、叠氮基甲基(azidomethyl)以及叔丁氧基乙氧基(tert-butoxy ethoxy,tbe)其中之一。
11.本发明的一实施例中，该恒温温度在摄氏32～42度。
12.本发明的一实施例中，该恒温温度以摄氏37度为最佳。
13.本发明的一实施例中，还包括一具有多个孔洞的固定槽，该多个合成柱可分别插设于该多个孔洞。
14.本发明的一实施例中，还包括一固定槽温度控制器，该固定槽温度控制器设置于该固定槽内。
15.本发明的一实施例中，还包括一节流阀，该节流阀连结设置于该输送通道上，且该节流阀设置于该多个合成柱与该蠕动泵之间。
16.本发明的一实施例中，还包括一止回阀，该止回阀连结设置于该输送通道上。
17.本发明的一实施例中，还包括一温度传感器、一流速传感器以及一流量传感器，该温度传感器、该流速传感器以及该流量传感器设置于该输送通道或该输送管上。
18.本发明的一实施例中，还包括至少一监控显示器，该至少一监控显示器分别电性连接该温度传感器、该流速传感器以及该流量传感器。
19.本发明的一实施例中，还包括一适用于该dna合成仪的dna合成仪控制系统，该dna合成仪控制系统包含一处理器、一数据存储分析模块、一控制键、一可编程控制器以及一显示器，该处理器、该数据存储分析模块、该控制键、该可编程控制器以及该显示器彼此电性连接。
20.本发明的一实施例中，还包括一汇流管，该汇流管一端连通每一该输送管的该输入端，该汇流管另一端连通该合成柱导入端。
21.本发明的一实施例中，还包括一固定组件，该固定组件具有一通孔，该汇流管或该输送管可插设于该通孔，该汇流管或该输送管连通该合成柱导入端，且该通管固定组件安装设置于每一该合成柱的该合成柱导入端。
22.本发明的一实施例中，还包括一连通一收集管的收集瓶，该收集管连通该合成柱导出端。
23.藉此，本发明提供dna合成的dna合成仪，在减少使用任何有毒的有机溶剂下，通过末端转移酶(tdt)的dna合成特性以及通过本发明的dna合成仪结构上的配置，使在dna合成的过程中能维持末端转移酶(tdt)的dna合成活性及稳定性，进而打破传统合成dna序列的长度限制并同时保持较高的合成产率。
附图说明
24.图1：本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(一)。
25.图2：本发明其一较佳实施例的dna合成仪整体示意图。
26.图3：本发明其一较佳实施例的固定槽及固定槽温度控制器示意图。
27.图4：本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(二)。
28.图5：本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(三)。
29.图6：本发明其一较佳实施例的汇流管及固定组件示意图。
30.图7：本发明其一较佳实施例的各传感器与监控显示器的示意图。
31.图8：本发明其一较佳实施例的dna合成仪控制系统的方块图(一)。
32.图9：本发明其一较佳实施例的dna合成仪控制系统的方块图(二)。
33.图10：本发明其一较佳实施例的dna合成仪控制系统的方块图(三)。
34.其中，附图标记说明如下：
35.(100)dna合成仪
36.(1)输送管
37.(11)输入端
38.(12)输送通道
39.(13)输出端
40.(2)原料瓶
41.(21)试剂瓶
42.(3)合成柱
43.(31)合成柱导入端
44.(32)dna合成部
45.(33)合成柱导出端
46.(34)载体
47.(4)真空泵
48.(41)真空吸取系统
49.(42)回收排出管
50.(43)废液排出管
51.(44)废液瓶
52.(45)回收瓶
53.(5)蠕动泵
54.(6)温度控制装置
55.(7)固定槽
56.(71)固定槽温度控制器
57.(8)节流阀
58.(9)止回阀
59.(101)温度传感器
60.(102)流速传感器
61.(103)流量传感器
62.(104)监控显示器
63.(20)dna合成仪控制系统
64.(201)处理器
65.(202)数据存储分析模块
66.(203)控制键
67.(204)可编程控制器
68.(205)显示器
69.(30)汇流管
70.(40)固定组件
71.(401)通孔
72.(50)收集瓶
具体实施方式
73.为利了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
74.为了使本发明公开内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。
75.本说明书整体中，单数形式的表达只要为未特别提及，则应理解为亦包括其复数形式的概念。又，本说明书中所使用的用语只要未特别提及，则应理解为可以该领域中通常使用的含义使用。因此，只要没有其他定义，则本说明书中所使用的全部专业用语及科学技术用语具有与本领域技术人员一般所理解相同的含义。于相矛盾的情形时，本说明书(包括定义)优先。
76.定义及基本技术的说明:
77.于以下对本说明书中所特别使用的用语的定义及/或基础技术内容适当进行说明。
78.本发明所提及的末端转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase,简称tdt)，是一种非依赖型的dna聚合酶(dna
–
independent dna polymerase)，可以进行从头合
成(de novo synthesis)，当使用tdt进行dna合成时，无须dna模板，仅需要以短序列作为引物(primer)，使tdt催化脱氧核糖核苷三磷酸(deoxyribonucleoside triphosphate,简称dntp)并添加于引物的dna分子的3'末端上，而3'末端可为"钝末端"(blunt end)或"凹陷的末端"(recessed end)，而tdt有别于大肠杆菌中所分离的依赖型的dna聚合酶i(dna-dependent dna polymerase i)，该依赖型的dna聚合酶i需要dna模板才可进行dna合成。
79.本发明所提及的dna模板，提供依赖型的dna聚合酶i沿dna模板的3'末端往5'末端的方向，将对应的去氧核糖核苷酸(deoxyribonucleic acid,dna)连接于dna模板上，使新的dna序列沿5'末端往3'末端延长，以进行dna的合成。
80.本发明所提及的短序列的引物(primer)，可为单股(single strand)的去氧核糖核苷酸(deoxyribonucleic acid,dna)，当进行dna合成时，引物可提供做为dna合成的起始点，而引物的长度可依照使用者的预期用途进行调整。
81.本发明所提及的包含具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团的脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，可作为dna合成时的原料。在进行dna合成后，末端转移酶(tdt)使n个脱氧核糖核苷三磷酸(deoxyribonucleoside triphosphate,简称dntp)往n+1个脱氧核糖核苷三磷酸进行dna的合成时，可逆的保护基团可防止连续地进行dna合成；而可通过去保护溶液将可逆的保护基团去除，以进行下一步的dna合成反应。
82.本发明所提及的末端转移酶(tdt)可为具有相似或相同dna合成功能的dna序列所转录、转译出的转移酶，并不局限于由特定物种的dna序列所产生，也可由经过基因重组或化学修饰后的dna序列所产生，再者本发明所提及的末端转移酶(tdt)不仅局限于该专有名词，可包括任何一种与末端转移酶(tdt)相似或相同dna合成功能的名称。
83.本发明所提及的抗原(antigen)和抗体(antibody)的结构是指抗原(antigen)上具有可供抗体辨识的抗原表位(epitope)，当抗体辨识抗原的抗原表位时，抗体和抗原间形成一专一性键结。
84.上述关于使用末端转移酶(tdt)进行dna的基本合成原理可参考如以下参考文献所述:
85.1.如template-independent enzymatic oligonucleotide synthesis(tieos):its history,prospects,and challenges.(biochemistry.2018mar27；57(12):1821-1832.doi:10.1021/acs.biochem.7b00937.epub 2018mar 13.)所述，本篇公开了一种template-independent enzymatic oligonucleotide synthesis(tieos)，使用末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)进行人工单股dna的合成，研究中发现在脊椎动物的免疫系统中，可以在无dna模板中的情况下，通过末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)添加核苷酸来达到免疫系统中抗原受体的多样性，其中，研究人员也利用末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)来代替传统的固相亚磷酰胺化学合成法，而这种末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)产生人工单股dna的合成方式，将会改变许多研究发展领域，特别是合成生物学领域，而此改变也将会对环境及医疗保健有着极大的好处。
86.以及2.如terminal labeling and addition of homopolymer tracts to duplex dna fragments by terminal deoxynucleotidyl transferase.(nucleic acids res.1976jan；3(1):101-16.)所述，本篇公开了在含有二价钴离子的反应混合物中，可使用末端转移酶(tdt)在体外的环境下，直接对双链dna的3'末端添加n个脱氧核糖核苷酸
(deoxyribonucleotides)以利后续与预接合的基因片段接合以进行dna的重组，而减少过去在建构重组dna时需要多一个核酸外切酶切割步骤才可建立具有的突出的长链3'末端，而本篇也公开可通过末端转移酶(tdt)添加含有核糖核苷酸(ribonucleotides)于寡脱氧核苷酸(oligodeoxynucleotides)，以用于序列的分析等。
87.请同时参阅图1至图10所示，首先，请参阅图1和图2所示，为本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(一)以及dna合成仪整体示意图。一种dna合成仪，至少包括:多个输送管(1)、多个原料瓶(2)、至少一试剂瓶(21)、至少一合成柱(3)、一真空泵(4)、一蠕动泵(5)及至少一温度控制装置(6)。特别说明的是，本案所指“至少一”定义为一个或多个。
88.多个该输送管(1)，每一该输送管(1)具有一输入端(11)、一输送通道(12)以及一输出端(13)，该输入端(11)、该输送通道(12)以及该输出端(13)相互连通。
89.多个该原料瓶(2)，一部分数量的该输送管(1)的该输入端(11)连通该原料瓶(2)，每一该原料瓶(2)可装载一溶液，该溶液可包含一末端转移酶(tdt)与一脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为脱氧腺苷三磷酸(datp)、脱氧胸苷三磷酸(dttp)、脱氧胞苷三磷酸(dctp)或脱氧鸟苷三磷酸(dgtp)，该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为一具有未修饰的3'oh或一具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团，于实施时，原先储存于原料瓶(2)内的脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)与末端转移酶(tdt)，在进行dna合成前，原料瓶(2)内的脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)的可逆的保护基团可防止末端转移酶(tdt)先行催化脱氧核糖核苷三磷酸(deoxyribonucleoside triphosphate,简称dntp)并添加于其他dntp的3'末端上；在进行dna合成后，末端转移酶(tdt)使n个脱氧核糖核苷三磷酸往n+1个脱氧核糖核苷三磷酸进行dna的合成，而可逆的保护基团可防止连续地进行dna合成；而可通过去保护溶液将可逆的保护基团去除，以进行下一步的dna合成反应。该具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团的可逆的保护基团可选自为甲基(methyl)、2-硝基苄基(2-nitrobenzyl)、2-氰乙基(2-cyanoethyl)、丙烯基(allyl)、胺基(amine)、叠氮基甲基(azidomethyl)以及叔丁氧基乙氧基(tert-butoxy ethoxy,tbe)其中之一。于实施时，该多个原料瓶(2)分别对应有连通的该输送管(1)，而每一该原料瓶(2)中的一溶液，该溶液可通过该输入端(11)流入于该输送通道(12)中进行流动，最后由该输送管(1)的该输出端(13)流出，而该溶液可分别为一末端转移酶(tdt)与一脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，且该溶液可为具有适当的缓冲液、ph值以及盐浓度，以保持该溶液中该末端转移酶(tdt)的酶活性和该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)稳定性。
90.至少一该试剂瓶(21)，剩余一部分数量的该输送管(1)的该输入端(11)连通该试剂瓶(21)，每一该试剂瓶(21)可装载一试剂溶液，于实施时，可依照使用者的需求调整该试剂溶液中的种类，以辅助进行dna的合成。请再参阅图1所示，该dna合成仪(100)可以是具有六个输送管(1)，其中，一部分数量为六个输送管(1)中其中五个输送管(1)分别连通对应的原料瓶(2)；而剩余一部分数量为上述剩余的一个输送管(1)连通对应的试剂瓶(21)，但本发明不以此为限。再者，一部分数量与剩余一部分数量可定义为一个或多个。
91.至少一该合成柱(3)，每一该合成柱(3)具有一合成柱导入端(31)、一dna合成部(32)以及一合成柱导出端(33)，该dna合成部(32)包含具有一连接一载体(34)的引物(primer)(图未绘出)，该引物与该载体(34)间连接一接头(linker)(图未绘出)，该引物为短序列的单股(single strand)的去氧核糖核苷酸(deoxyribonucleic acid；dna)，短序列
为n个脱氧核糖核苷三磷酸，该接头的结构可举例但不限定为具有烯丙基(allyl)结构、具有聚乙二醇(polyethylene glycol,peg)结构或其他具有抗原(antigen)和抗体(antibody)的结构，例如:生物素与生物素结合蛋白。该合成柱导入端(31)连通该输入端(11)，该合成柱导入端(31)、该dna合成部(32)以及该合成柱导出端(33)相互连通，于实施时，每一该原料瓶(2)中的该溶液可通过对应的该输送管(1)而流入于对应的该合成柱导入端(31)内；每一该试剂瓶(21)中的该试剂溶液可通过对应的该输送管(1)而流入于对应的该合成柱导入端(31)内，而后该溶液或该试剂溶液分别与该dna合成部(32)中的该引物反应，并以该引物的3'末端为dna合成时的起始点，使n个脱氧核糖核苷三磷酸往n+1个脱氧核糖核苷三磷酸进行dna的合成。
92.该真空泵(4)，更具有一真空吸取系统(41)、一回收排出管(42)以及一废液排出管(43)，且该真空泵(4)可举例但不限定于正位移式泵(positive displacement type)、往复式泵、回转式泵(rotary pump and scroll pump)、动能式泵(kinetic energy type)、机械动能传递式(turbo-molecular pump)、流体(蒸气)动能传递式(diffusion pump)、吸附式泵(surface adsorption type pump)、吸附泵(sorption pump)、结拖泵(getter pump)、冷冻泵(cryogenic pump，简称cryo pump)、离子泵(ion pump)等。该真空吸取系统(41)连通每一该合成柱(3)，且该真空吸取系统(41)分别连通该回收排出管(42)与该废液排出管(43)，该废液排出管(43)连通一废液瓶(44)，该回收排出管(42)连通一回收瓶(45)，于实施时，该真空泵(4)可使该真空吸取系统(41)内形成一负压，并通过该真空吸取系统(41)吸取原先滞留于该dna合成部(32)中的该溶液或该试剂溶液，以避免dna合成过程中不同的该溶液或该试剂溶液混合而影响dna的合成，以利后续的dna合成过程的进行，此外，通过该真空吸取系统(41)吸取后的该溶液或该试剂溶液可进一步地选择排入于该废液瓶(44)内，或排入于该回收瓶(45)内进行回收。
93.该蠕动泵(5)，组接于该输送管(1)上，且该蠕动泵(5)可举例但不限定于调速型蠕动泵、流量型蠕动泵、分配型蠕动泵或定制型(oem)蠕动泵等。该蠕动泵(5)可以通过对该输送管(1)交替进行挤压和释放来输送该溶液或该试剂溶液，并且可通过调整该蠕动泵(5)的转速来控制该多个输送管(1)或各别的该输送管(1)中的该溶液或该试剂溶液的流动速度，以进一步地控制该溶液或该试剂溶液的流量，而通过该蠕动泵(5)的特性，使该溶液或该试剂溶液保持在该输送管(1)中流动，而防止受到该蠕动泵(5)污染的优点。
94.至少一该温度控制装置(6)，设置于该合成柱(3)上，且该温度控制装置(6)提供一恒温温度，该恒温温度介于摄氏32～42度，且以摄氏37度为最佳，于实施时，使用者可调整该恒温温度，使该末端转移酶(tdt)于dna合成反应中能保持有一定的活性反应，且该温度控制装置(6)可以包含一冷热控制芯片以及一电性连接该冷热控制芯片的冷热器，该冷热器可具有一直接与该溶液或该试剂溶液接触的热交换腔或一加热或降温组件，该冷热控制芯片可调控冷热器藉以输出不同的该恒温温度，通过该温度控制装置(6)调整温度，该温度控制装置(6)可隔着该合成柱(3)对流入于该合成柱(3)的该溶液或该试剂溶液加热而进一步地使该溶液或该试剂溶液保持在该恒温温度内进行反应；于实施时，该温度控制装置(6)可预先加热该合成柱(3)，使该合成柱(3)能在进行dna合成前，而事先保持在一恒温温度内；于另一实施时，该温度控制装置(6)也可在dna合成过程中，调整一恒温温度，使该合成柱(3)与该溶液或该试剂溶液一同加热至该恒温温度内以进行dna合成反应。
95.本发明的一实施例中，还包括一连通一收集管(图未绘出)的收集瓶(50)，该收集管连通该合成柱导出端(33)，实施时，可通过该收集瓶(50)收集dna合成完成的dna序列。
96.请一并参阅图3所示，为本发明其一较佳实施例的固定槽及固定槽温度控制器示意图。本发明的一实施例中，还包括一具有多个孔洞(图未标示)的固定槽(7)，该多个合成柱(3)可分别插设于该多个孔洞，于实施时，该固定槽(7)可同时固定该多个合成柱(3)，使其稳定而不晃动，使dna合成能顺利进行。
97.本发明的一实施例中，还包括一固定槽温度控制器(71)，该固定槽温度控制器(71)设置于该固定槽(7)内，且该固定槽温度控制器(71)可以包含一固定槽冷热控制芯片以及一电性连接该固定槽冷热控制芯片的固定槽冷热器，该固定槽冷热器可具有一直接与该溶液或该试剂溶液接触的热交换腔或一加热或降温组件，该固定槽冷热控制芯片可调控该固定槽冷热器藉以输出不同的该恒温温度，于实施时，通过该固定槽温度控制器(71)调整输出温度，该固定槽温度控制器(71)可以直接地或间接地使该多个合成柱(3)中的该溶液或该试剂溶液能保持在一定的温度下进行反应，以避免该溶液或该试剂溶液在长距离的该输送管(1)中流动而改变温度的问题。
98.请一并参阅图4所示，为本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(二)。本发明的一实施例中，还包括一节流阀(8)，该节流阀(8)连结设置于该输送通道(12)上，且该节流阀(8)设置于该多个合成柱(3)与该蠕动泵(5)之间，于实施时，该节流阀(8)通过改变节流口面积或节流长度，以调节该输送通道(12)上的该溶液或该试剂溶液的流量与流速，以进一步地控制该溶液或该试剂溶液由该输送管(1)的该输出端(13)流出的流量与流速。
99.请一并参阅图5所示，为本发明其一较佳实施例的dna合成仪结构示意图(三)。本发明的一实施例中，还包括一止回阀(9)，该止回阀(9)连结设置于该输送通道(12)上，于实施时，该止回阀(9)可使该输送通道(12)中的该溶液或该试剂溶液单一方向流动，以防止该溶液或该试剂溶液逆流。
100.请一并参阅图6所示，为本发明其一较佳实施例的汇流管及固定组件示意图。本发明的一实施例中，还包括一汇流管(30)，该汇流管(30)一端连通每一该输送管(1)的该输入端(11)，该汇流管(30)另一端连通该合成柱导入端(31)，实施时，该汇流管(30)一端可将该多个输送管(1)集中汇流于该汇流管(30)中，并通过该汇流管(30)另一端统一将该溶液或该试剂溶液流入于该合成柱导入端(31)。
101.本发明的一实施例中，还包括一固定组件(40)，该固定组件(40)具有一通孔(401)，该汇流管(30)另一端插设于该通孔(401)并连通该合成柱导入端(31)，且该通管固定组件(40)安装设置于每一该合成柱(3)的该合成柱导入端(31)，实施时，该固定组件(40)可将该汇流管(30)固定于该合成柱导入端(31)，使其稳定而不晃动，使dna合成能顺利进行。
102.请一并参阅图7所示，为本发明其一较佳实施例的各传感器与监控显示器的示意图。本发明的一实施例中，还包括一温度传感器(101)、一流速传感器(102)以及一流量传感器(103)，该温度传感器(101)、该流速传感器(102)以及该流量传感器(103)设置于该输送通道(12)或该输送管(1)上，该温度传感器(101)、该流速传感器(102)以及该流量传感器(103)可直接地或间接地感测该输送通道(12)中的该溶液或该试剂溶液的温度、流速及流量。
103.本发明的一实施例中，还包括至少一监控显示器(104)，该至少一监控显示器(104)分别电性连接该温度传感器(101)、该流速传感器(102)以及该流量传感器(103)，当该dna合成仪(100)进行dna合成的运作时，又或者dna合成仪开启、暂停或停止时，该至少一监控显示器(104)可分别接收由该温度传感器(101)所产生一液体温度信号、该流速传感器(102)所产生一液体流速信号以及该流量传感器(103)所产生一液体流量信号后，由该至少一监控显示器(104)显示该溶液或该试剂溶液的温度、流速及流量，该至少一监控显示器(104)可举例但不限定于仪表或数位式显示器。
104.请一并参阅图8和图9所示，为本发明其一较佳实施例的dna合成仪控制系统的方块图(一)或(二)。本发明的一实施例中，还包括一适用于该dna合成仪(100)的dna合成仪控制系统(20)，该dna合成仪控制系统(20)包含一处理器(201)、一数据存储分析模块(202)、一控制键(203)、一可编程控制器(204)以及一显示器(205)，该处理器(201)、该数据存储分析模块(202)、该控制键(203)、该可编程控制器(204)以及该显示器(205)彼此电性连接，该处理器(201)与该可编程控制器(204)可分别电性连接该温度传感器(101)、该流速传感器(102)以及该流量传感器(103)，再者，该dna合成仪控制系统(20)可设置安装于该dna合成仪(100)或通过外接的方式操作该dna合成仪(100)，而通过外接的方式操作该dna合成仪(100)的该dna合成仪控制系统(20)可举例但不限定于台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机或pda等，该处理器(201)可分别接收由该温度传感器(101)所产生一液体温度信号、该流速传感器(102)所产生一液体流速信号以及该流量传感器(103)所产生一液体流量信号，且该处理器(201)可将该液体温度信号、该液体流速信号以及该液体流量信号传输于该显示器(205)显示，并同时传输于该数据存储分析模块(202)储存该液体温度信号、该液体流速信号以及该液体流量信号或分析，让操作者可以监控该液体温度信号、该液体流速信号以及该液体流量信号来进一步地了解该输送通道(12)中的该溶液或该试剂溶液的温度、流速及流量。
105.请一并参阅图10所示，为本发明其一较佳实施例的dna合成仪控制系统的方块图(三)。操作者可通过该控制键(203)输入一控制指令，以调整该显示器(205)显示的该溶液或该试剂溶液的温度、流速及流量的数值，并且该控制指令可通过该处理器(201)与该可编程控制器(204)调整该真空泵(4)、该蠕动泵(5)、该温度控制装置(6)、该固定槽温度控制器(71)、该节流阀(8)或该止回阀(9)的运作方式，以达到目前该显示器(205)显示的该溶液或该试剂溶液的温度、流速及流量的数值。
106.本发明的一实施例中，该试剂溶液选自该一延伸溶液、一洗涤溶液、一去保护溶液或一裂解溶液，该延伸溶液可包含一种或多种缓冲液和盐以及无机焦磷酸酶等，而无机焦磷酸酶的使用有助于减少由于该末端转移酶(tdt)的脱氧核糖核苷三磷酸水解引起的焦磷酸盐积聚，因此，该延伸溶液中可提供该末端转移酶(tdt)维持一定的酶活性和稳定性，且该延伸溶液可依照使用者的需求调整缓冲液和盐的比例及种类。
107.该洗涤溶液可包含与该延伸溶液中相同的缓冲液和盐，其中，该洗涤溶液可在dna合成的过程中，带走未反应的该溶液、该延伸溶液、该去保护溶液或该裂解溶液，以使dna合成能顺利进行，以防止多种的该溶液、该延伸溶液、该去保护溶液或该裂解溶液互相混合而干扰dna的合成。
108.该去保护溶液可以为化学裂解剂或酶裂解剂，其中，化学裂解剂可举例但不限定
于ethylenediaminetetraacetic acid(edta)，该酶裂解剂可举例但不限定于肽酶(peptidase)，该去保护溶液可将可逆的保护基团去除，并留下具有活性3'末端的脱氧核糖核苷三磷酸，以进行下一步的dna合成反应的。
109.当dna合成完毕时，该裂解溶液可破坏dna合成部(32)中连接一引物(primer)与一载体(34)的一接头(linker)，使得该dna合成部(32)的该载体(34)与该引物进行分离，以提取dna合成完毕后的dna序列，且当该接头为具有烯丙基(allyl)结构时，该裂解溶液可包含钯络合物；当该接头为具有聚乙二醇(polyethylene glycol,peg)或其他具有抗原(antigen)和抗体(antibody)的结构时，该裂解溶液包含可破坏聚乙二醇结构的变性剂或可破坏抗原(antigen)和抗体(antibody)间形成的专一性键结的变性剂。
110.本发明的一实施例中，该溶液还包括有具有一标记的该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，该标记包括放射性同位素(可举例但不限定于p
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和s
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)、萤光染料、酶、生物素或半抗原、以及可以使用抗血清或单株抗体的蛋白质，且该标记可通过光谱、光化学、生物化学、免疫化学或化学手段等方式检测到的具有该标记的核苷酸，以利研究的进行。
111.本发明的一实施例中，该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为天然或非天然的该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，其中，天然的该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可为脱氧腺苷三磷酸(datp)、脱氧胸苷三磷酸(dttp)、脱氧胞苷三磷酸(dctp)或脱氧鸟苷三磷酸(dgtp)，而非天然的该脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)可举例但不限定为脱氧肌苷三磷酸(deoxyinosine triphosphate,ditp)，脱氧黄嘌呤核苷三磷酸(deoxyxanthosine triphosphate,dxtp)或脱氧草苷三磷酸(deoxyoxanosine triphosphate,dotp)。
112.接着，为使审查员能进一步了解本发明的目的、特征，以及所欲达成的功效，以下兹举本发明的dna合成仪的具体实际实施例，进一步证明本发明的dna合成仪可实际应用的范围，但不意欲以任何形式限制本发明的范围。
113.本发明提供一种末端转移酶(tdt)的dna合成步骤，使用一如本实施例所述的dna合成仪，至少包含下列步骤:
114.(a)启动dna合成仪(100)的真空泵(4)、蠕动泵(5)以及温度控制装置(6)；
115.(b)通过蠕动泵(5)通过分别对输送管(1)交替进行挤压和释放来依序输送具有一末端转移酶(tdt)与一脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)的溶液或同时加入试剂溶液中的延伸溶液于至少一合成柱(3)内，其中，合成柱(3)内提供短序列的引物作为dna合成的起始点，并以引物的dna的3'末端为起始点进行dna合成，使n个脱氧核糖核苷三磷酸往n+1个脱氧核糖核苷三磷酸进行dna的合成，以形成延伸dna序列，且具有修饰后的3'-o-可逆的保护基团同时封闭延伸dna序列的3'末端；
116.(c)通过真空泵(4)的真空吸取系统(41)吸取原先滞留于该dna合成部(32)中的溶液或试剂溶液；
117.(d)通过蠕动泵(5)通过分别对输送管(1)交替进行挤压和释放来输送所需的试剂溶液中的去保护溶液至少一合成柱(3)内，其中，去保护溶液可将可逆的保护基团去除，以使延伸dna序列的3'末端活化；
118.(e)重复步骤(c)；
119.(f)通过蠕动泵(5)通过分别对输送管(1)交替进行挤压和释放来输送所需的试剂溶液中的洗涤溶液至少一合成柱(3)内；
120.(g)重复步骤(c)；
121.(h)依序重复步骤(b)至步骤(g)；
122.(i)通过蠕动泵(5)通过分别对输送管(1)交替进行挤压和释放来输送所需的试剂溶液中的裂解溶液至少一合成柱(3)内，以提取合成完毕后的dna序列；
123.(j)通过连通合成柱(3)的收集管，使合成完毕后的dna序列能流动于收集管中，最后汇集于收集瓶(50)内以收集dna合成仪所合成完毕后的dna序列。
124.综上所述，本发明与现有技术与产品相较之下，本发明具有以下优点之一：
125.本发明通过具有从头合成(de novo synthesis)的末端转移酶(tdt)的dna合成特性，并通过本发明的dna合成仪结构上的配置，使在dna合成的过程中能维持末端转移酶(tdt)的dna合成活性及稳定性，以直接合成更长的dna序列。
126.本发明使用末端转移酶(tdt)与作为dna合成原料的脱氧核糖核苷三磷酸(dntp)，以在减少使用任何有毒的有机溶剂下，进行dna的合成，以顺应国际上对于保护地球环境及追求永续发展的要求。
127.惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。