專利名稱：組合式生物芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明組合式生物芯片及其制備方法屬于一種低密度生物芯片及其制備方法，具體來說是一種采用一面帶有粘合劑的薄膜來制備組合式生物芯片的方法。
隨著人類基因組計劃的深入，功能基因和功能蛋白的研究結(jié)果已允許我們制造各種專用診斷芯片，如肝癌檢測專用芯片，糖尿病檢測專用芯片等。目前生物芯片還未擴大到臨床應(yīng)用中，主要是由于與疾病相關(guān)的標志物尚不是十分確切。因此科研者正在探索用生物芯片技術(shù)解決臨床診斷難題的途徑。但是市售生物芯片價格昂貴，不能滿足科研工作的需要，實驗室自行制備的難度大、成本高，一般實驗室沒有條件制作。這嚴重阻礙了生物芯片的發(fā)展和推廣。
生物芯片的制作難度與芯片表面點的密度有關(guān)，點的密度越高越難制作。通常，如果芯片表面上的點在100以下，我們可稱之為低密度生物芯片；如果芯片表面上的密度在1000以上，我們可稱之為高密度生物芯片。對高密度生物芯片來說，已有比較成熟的制備方法。對于低密度生物芯片來說，由于點少，如果采用制備高密度生物芯片的同樣方法來制備低密度生物芯片，則相對成本大幅提高，并且不適合實驗室科研需要，因為科研工作者常需要自己的專用生物芯片，開發(fā)一種低密度生物芯片制作平臺十分必要。用組合的方法制備生物芯片是低密度芯片制作的一個較好平臺，但如何簡便、低成本地將許多小的生物芯片單元組成大的生物芯片是建立這個平臺的關(guān)鍵。因此，研制一種適合于組合式生物芯片制備的低價位方法和系統(tǒng)具有十分廣泛的市場前景和社會效益。
組合式生物芯片制備方法，其特征在于(a)將數(shù)個等面積的固相載體單元緊密組合在含有粘合劑的薄膜表面上；(b)在固相載體的表面上進行修飾，并固定上一定功能的生物分子，在每張薄膜粘著的固相載體單元表面上固定的生物分子種類相同；(c)將不同薄膜上的固相載體單元按一定順序重新組合，并粘附在新的帶孔薄膜的基片上，形成組合式生物芯片。其關(guān)鍵技術(shù)為采用一面含有粘合劑的帶孔薄膜將各固相載體單元粘在一起。
組合式生物芯片是指將含有不同生物分子的固相載體按一定順序組合成的芯片。固相載體單元是指玻璃基質(zhì)，塑料基質(zhì)或其他固相材料制成的微小方塊或其他性狀的小塊。生物分子是指寡聚核苷酸分子、多肽分子、抗體、多糖或其他可用于制備生物芯片的功能分子。薄膜是指一面含有粘合劑的薄型塑料膜或在薄膜上涂上一層粘合劑。帶孔薄膜是薄膜上開有若干小孔的薄膜，每一個小孔對應(yīng)于一個固相載體單元，每個孔的面積應(yīng)小于固相載體單元的面積。技術(shù)效果本發(fā)明利用組合方法制備生物芯片，具有成本低，易形成產(chǎn)業(yè)化，批間差異小等優(yōu)點，有利于減少生物芯片檢測誤差，降低使用成本。
由于使用本發(fā)明的生物芯片制作方法，同時可生產(chǎn)多種同時合成的基因芯片，使用其中部分產(chǎn)品用于質(zhì)量控制，可減少生物芯片生產(chǎn)時由于芯片制作帶來的檢測誤差。
同時，由于在固相載體單元作為一個檢測單元，在芯片生產(chǎn)中避免使用點樣儀等高級精密設(shè)備，可大幅降低生物芯片生產(chǎn)的投資。
組合式生物芯片是一種簡便、低成本的制備生物芯片方法，為科研和臨床應(yīng)用提供一種低密度生物芯片的制作平臺。
按照

圖1的方法制作的生物芯片，其制作過程簡單，制造成本低，是科研工作者真正的芯片制作平臺。本專利具有很多優(yōu)點首先采用帶粘合劑的薄膜粘住各固相載體單元進行固定化反應(yīng)的方法，與先用整塊固相載體固定化反應(yīng)的方法相比，具有簡單和無需特殊切割設(shè)備的優(yōu)點；采用帶孔薄膜的基片粘合經(jīng)過固定化反應(yīng)的固相載體單元具有易于組合、易于檢測和易于點樣的優(yōu)點，克服了各小塊之間的縫隙會消耗樣品的缺點；芯片上各點的大小由薄膜上的孔來決定，克服了組合式芯片點大消耗樣品多及點面積由小塊加工工藝來決定的缺點；同時，由于采用了帶孔薄膜的基片，在芯片檢測時，不會擔心粘合劑和薄膜會對檢測帶來任何影響，也不必考慮薄膜的光學(xué)通透性能，相反，可以采用不透光的薄膜來防止芯片上各點發(fā)出的熒光產(chǎn)生相互影響。實施例1組合式DNA芯片的制備在生物芯片的領(lǐng)域中，DNA芯片是研究最早、最為深入的一種。即在固相載體表面固定系列不同序列的寡聚核苷酸分子，然后用互補的目標靶分子與之雜交，據(jù)此進行基因多態(tài)性檢測、基因差異表達分析等，并可用于病原微生物的分子診斷。目前，DNA芯片的制備方法主要有原位合成法和點樣法兩種，采用原位合成法可制成密度極高的芯片，但需要精密的液體移取裝置將微量反應(yīng)液體加入到芯片表面完成化學(xué)反應(yīng)，通常的實驗室無法完成，且制備專利已經(jīng)被保護；采用點樣法同樣需要精密的點樣裝置將樣品精確地點到芯片上。在本實施例中，利用了原位合成法的優(yōu)點，但不采用任何精密液體移取裝置來制備DNA芯片。
用于制備DNA芯片的固相載體有玻片、硅片和聚丙烯酰胺膜等，在本例中以玻璃片為例來闡述密度為96的組合式DNA芯片的制備過程。
首先將載體玻璃片切割成4mm×4mm的小方塊，緊密排列在一平面上，并使之成為12塊×8塊的形狀，用一面含有粘合劑的塑料膜將其緊密粘合，再將該膜連同粘在其表面的玻璃小塊一起進行原位合成反應(yīng)，即將該膜按一定次序放入分別含有四種堿基之一種的反應(yīng)容器中，反應(yīng)完后在各玻璃小塊的表面上就固定了序列相同的寡聚核苷酸，由于最終的組合芯片是由96個不同序列的點組成，所以要按照以上相同的方法制備96張含有玻璃小塊的膜，每張膜代表一種DNA分子。
將上述粘有玻璃小塊的膜反扣在一裝置上，即玻璃表面向下，采用副壓技術(shù)和升溫的方法揭去膜，然后從96種玻璃小方塊陣列中分別取一個小玻璃塊按一定順序組合成12×8的陣列，并使含有DNA分子的玻璃表面向上，用含有粘合劑的96孔(12×8)帶孔薄膜的基片將各玻璃小塊粘住，每個小孔對應(yīng)于一塊玻璃小塊，小孔的直徑為1mm。由于孔的面積比小塊的面積小得多(約16分之一)，所以膜上小孔不會影響膜對玻璃小塊的粘合。
通過上述方法制作的密度為96的DNA芯片就稱之為DNA組合型生物芯片。不考慮各玻璃小塊之間的間隙，芯片的大小為36mm×24mm，可以用市售芯片掃描儀進行檢測。由于制備過程簡單，且可根據(jù)使用者的要求設(shè)計芯片上各點的DNA序列，所以是一種真正量體裁衣式的生物芯片制作平臺。實施例2組合式蛋白質(zhì)芯片的制備本例描述了組合式蛋白質(zhì)生物芯片的制備方法，其基本原理同實施例1。首先將載體玻璃片切割成5mm×5mm的小方塊，緊密排列在一平面上，并使之成為6塊×4塊的形狀，用一面含有粘合劑的塑料膜將其緊密粘住，再用化學(xué)方法將玻璃表面修飾成straptinavidin偶合的表面，然后將整塊玻璃小塊的薄膜置于一反應(yīng)容器中，使容器內(nèi)經(jīng)生物素標記的抗體蛋白質(zhì)鍵合在各玻璃小塊的表面，由于最終的蛋白質(zhì)芯片是24個點，所以需按照以上相同的方法制備24張含有玻璃小塊的膜，每張膜代表一種抗體分子種類。
除去玻璃表面的膜，并按一定順序放置，然后從24種不同的玻璃小方塊陣列中分別取一個小玻璃塊按一定順序組合成6×4的陣列，并使含有抗體分子的玻璃表面向上，用含有粘合劑的24孔(6×4)帶孔薄膜的基片將各玻璃小塊粘住，每個小孔對應(yīng)于一塊玻璃小塊，小孔的直徑為2mm。由此制成的密度為24的蛋白質(zhì)抗體芯片就稱之為組合型生物芯片。其特點是不需要點樣裝置，可根據(jù)用戶需要設(shè)計芯片上點的類型，由于制備過程簡單，實驗者可以自行在實驗室組裝。
權(quán)利要求
1.一種組合式生物芯片，其特征在于結(jié)構(gòu)具有帶孔薄膜的基片、在帶孔薄膜的基片上有按一定順序組合的固相載體單元按一定順序組合，并粘附在帶孔薄膜的基片上，在固相載體單元表面修飾并固定有生物分子。
2.權(quán)利要求1所述的組合式生物芯片制備方法，其特征在于(a)將數(shù)個等面積的固相載體單元緊密組合在含有粘合劑的薄膜表面上；(b)在固相載體的表面上進行修飾，并固定上一定功能的生物分子，在每張薄膜粘著的固相載體單元表面上固定的生物分子種類相同；(c)將不同薄膜上的固相載體單元按一定順序重新組合，并粘附在帶孔薄膜的基片上，形成組合式生物芯片。
3.權(quán)利要求1或2所述的組合式生物芯片，其特征在于組合式生物芯片是指將含有不同生物分子的固相載體按一定順序組合成的芯片。
4.權(quán)利要求1或2所述的組合式生物芯片，其特征在于固相載體單元是指玻璃基質(zhì)，塑料基質(zhì)或其他固相材料制成的微小方塊或其他性狀的小塊。
5.權(quán)利要求1或2所述的組合式生物芯片，其特征在于生物分子是指寡聚核苷酸分子、多肽分子、抗體、多糖或其他可用于制備生物芯片的功能分子。
6.權(quán)利要求1或2所述的組合式生物芯片，其特征在于薄膜是指一面含有粘合劑的薄型塑料膜或在薄膜上涂上一層粘合劑。
7.權(quán)利要求1或2所述的組合式生物芯片，其特征在于帶孔薄膜是薄膜上開有若干小孔的薄膜，每一個小孔對應(yīng)于一個固相載體單元，每個孔的面積應(yīng)小于固相載體單元的面積。
全文摘要
本發(fā)明組合式生物芯片及其制備方法,屬于一種低密度生物芯片及其制備方法，具體來說是一種采用一面帶有粘合劑的薄膜來制備組合式生物芯片的方法。組合式生物芯片結(jié)構(gòu)具有帶孔薄膜的基片、在帶孔薄膜的基片上有按一定順序組合的固相載體單元按一定順序組合，并粘附在帶孔薄膜的基片上，在固相載體單元表面修飾并固定有生物分子。制備方法，包括(a)將數(shù)個等面積的固相載體單元緊密組合在含有粘合劑的薄膜表面上；(b)在固相載體的表面上進行修飾，并固定上一定功能的生物分子，在每張薄膜粘著的固相載體單元表面上固定的生物分子種類相同；(c)將不同薄膜上的固相載體單元按一定順序重新組合，并粘附在帶孔薄膜的基片上，形成組合式生物芯片。
文檔編號C12Q1/04GK1434280SQ0311285
公開日2003年8月6日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者王紅, 陸祖宏, 肖鵬峰, 劉全俊 申請人:王紅, 劉全俊, 肖鵬峰