凝膠電泳芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種凝膠電泳芯片，包括第一基片；形成在第一基片上的分別沿第一方向延伸且具有一定寬度的第一多個平行的凝膠條；以及形成在第一基片上，分別位于相鄰的凝膠條之間且沿不同于第一方向的第二方向延伸的第二多個平行的隔離段，所述隔離段被布置為與所述凝膠條形成微孔陣列。這種凝膠電泳芯片可在實現(xiàn)傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)雙向凝膠電泳分離后，高通量地制備適合質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)樣品，極大地縮短了質(zhì)譜分析的前處理操作時間，因而適用于生物樣品的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。
【專利說明】凝膠電泳芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蛋白質(zhì)電泳領(lǐng)域，具體地，涉及一種凝膠電泳芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類基因組計劃的實施和推進(jìn)，生命科學(xué)研究已進(jìn)入了后基因組時代。在這個時代，生命科學(xué)的主要研究對象轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)，全基因組的序列信息不足以解釋或推測各種生命現(xiàn)象，蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下、藥物干預(yù)前后的變化機制。
[0003]生物樣品的蛋白質(zhì)組學(xué)分析中，為了確定生物樣品中包含的蛋白質(zhì)種類或?qū)ふ腋信d趣的靶蛋白，首先需要將生物樣品中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離。已有的雙向凝膠電泳分析法可以在兩個維度對生物樣品中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，該方法通常包括先根據(jù)蛋白質(zhì)等電點的差異通過等電聚焦電泳(第一向電泳)使蛋白質(zhì)在第一維度進(jìn)行分離，然后再根據(jù)蛋白質(zhì)分子量的差異進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳(第二向電泳)使已在第一維度分離的蛋白質(zhì)在第二維度分離。蛋白質(zhì)經(jīng)第二向凝膠電泳分離后，通過對凝膠上分離的蛋白質(zhì)進(jìn)行染色，使凝膠中的蛋白質(zhì)以蛋白質(zhì)斑點的形式顯現(xiàn)出來。不同的蛋白質(zhì)由于等電點和分子量的差異將位于凝膠的不同位置。對于生物樣品來說，蛋白質(zhì)斑點是成千上萬的，甚至更多。為了鑒定蛋白質(zhì)斑點中的蛋白質(zhì)，需要切割含有蛋白質(zhì)斑點的凝膠(即切膠)，然后將蛋白質(zhì)在凝膠內(nèi)消化(即膠內(nèi)消化)成肽段混合物，提取肽段混合物，最后對應(yīng)不同的質(zhì)譜離子化法，把肽段混合物制成樣品靶(即制靶)，進(jìn)行質(zhì)譜分析以獲得該蛋白質(zhì)的質(zhì)譜信息，如肽質(zhì)量指紋譜和肽序列標(biāo)簽等。因此，經(jīng)所述第二向凝膠電泳分離后的蛋白質(zhì)在進(jìn)行質(zhì)譜分析前需要經(jīng)過包括如上所述的染色、切膠、膠內(nèi)消化、提取肽段混合物和制靶的樣品制備。每一個待檢測的蛋白質(zhì)斑點都要逐個地經(jīng)歷切膠、膠內(nèi)消化、肽段混合物提取和制靶的步驟，對少量蛋白質(zhì)斑點檢測來說，這樣的操作是可行的。但由于生物樣品中包含的蛋白質(zhì)斑點數(shù)量巨大，對每個蛋白質(zhì)斑點進(jìn)行樣品制備操作將是非常費時費力的。即便使用自動切膠儀、自動酶解儀和自動點靶儀，要將凝膠上所有的蛋白質(zhì)斑點逐個進(jìn)行處理依然很困難。因而簡化第二向電泳操作以及電泳后質(zhì)譜分析前的預(yù)處理操作是生物樣品蛋白質(zhì)組學(xué)所急需解決的問題。
[0004]生物微芯片技術(shù)提供了這種可能性，譬如微流控芯片技術(shù)在蛋白質(zhì)組分析領(lǐng)域已有了大量的實踐:等電聚焦和毛細(xì)管電泳技術(shù)的組合(A.E.Herr et al., Anal.Chem.，75，1180-1187，2003)，等電聚焦和毛細(xì)管凝膠電泳技術(shù)的組合(Y.Li et al.,Anal.Chem., 76, 742-748，2004)，毛細(xì)管電泳、分區(qū)分離(fract1nat1n)、固相萃取、和電噴霧離子化(ESI)技術(shù)的集成(Q.Y.Lu, J.-B.Bao, D.J.Harrison, Ilth Int.Conf.Miniatur.Syst.Chem.Life Sc1., p.44-46，2007)等。
[0005]然而，目前這些嘗試依舊不能滿足蛋白質(zhì)組分析中大量樣品快速制備的需要，蛋白質(zhì)組學(xué)需要一種更為實用的微芯片技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種凝膠電泳芯片，使生物樣品中的蛋白質(zhì)分離、膠內(nèi)消化、提取肽段混合物、和制靶等質(zhì)譜分析樣品制備步驟完全在芯片內(nèi)進(jìn)行，免去現(xiàn)有技術(shù)樣品制備過程中染膠和切膠的步驟，使一個待測生物樣品中全部蛋白質(zhì)的消化、肽段混合物提取和制靶所需要的時間與現(xiàn)有技術(shù)中一個蛋白質(zhì)斑點的消化、提取和制靶的時間大致一樣。這極大地縮短了包含大量蛋白質(zhì)的待測生物樣品的質(zhì)譜分析樣品制備所需的時間和繁復(fù)的制樣操作，可實現(xiàn)蛋白質(zhì)組學(xué)所需的大規(guī)模、高通量的樣品制備，完成生物樣品的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。
[0007]為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種凝膠電泳芯片，該凝膠電泳芯片包括
[0009]第一基片；
[0010]形成在第一基片上的分別沿第一方向延伸且具有一定寬度的第一多個凝膠條，這些凝膠條是實現(xiàn)蛋白質(zhì)分離的泳道；
[0011]形成在第一基片上，分別位于相鄰的凝膠條之間且沿不同于第一方向的第二方向延伸的第二多個隔離段，所述隔離段被布置為與所述凝膠條形成微孔陣列。
[0012]優(yōu)選地，所述第二方向與所述第一方向垂直。
[0013]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括位于所述凝膠條和所述隔離段上與所述凝膠條和所述隔離段接觸的第二基片。
[0014]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括分別形成在各凝膠條同一側(cè)、與凝膠條接觸且厚度大致相同的多個隔離帶。
[0015]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括分別形成在每一凝膠條兩側(cè)、與凝膠條接觸且厚度大致相同的隔離帶，各隔離帶在每一微孔處分別形成有至少一個開口，該開口用作電流的通道和凝膠條中蛋白質(zhì)或肽段混合物進(jìn)入所述微孔的通道。
[0016]凝膠電泳芯片中的凝膠條用于分離蛋白質(zhì)，包括但不限于聚丙烯酰胺凝膠條、瓊脂或瓊脂糖凝膠條、或淀粉凝膠條，其聚合方法和配方選擇與傳統(tǒng)的塊狀凝膠相同。凝膠條用來做雙向凝膠電泳中的第二向分離，其總體寬度優(yōu)選與第一向凝膠電泳的固相PH梯度膠條長度相匹配。由所有所述凝膠條、微孔、隔離段和隔離帶組成的芯片的整體尺寸可與傳統(tǒng)的塊狀凝膠相同。
[0017]優(yōu)選地，所述凝膠條的寬度為I μ m-lcm,更優(yōu)選10 μ m-2mm。
[0018]優(yōu)選地，所述隔離段和隔離帶的材料分別選自無機材料、有機材料、高分子材料和復(fù)合材料中的一種或多種，優(yōu)選地，所述高分子材料選自樹脂、橡膠、纖維、塑料、光刻膠、膠粘劑或涂料，隔離帶的材料與隔離段的材料可相同或不同。用于形成微孔陣列的隔離段以及形成在凝膠條側(cè)邊的隔離帶均不能吸附或分離蛋白質(zhì)，從而使從凝膠條轉(zhuǎn)移到微孔中的蛋白質(zhì)保留在微孔中。蛋白質(zhì)被分離之后或被分離的蛋白質(zhì)在膠內(nèi)消化之后，通過加上電壓或通過施加提取液，將蛋白質(zhì)或肽段混合物從凝膠轉(zhuǎn)移到微孔中儲存，以待進(jìn)一步的操作。
[0019]優(yōu)選地，所述隔離段的寬度為I μ m-5mm。優(yōu)選地,所述隔離帶的寬度為I μ m-5mm。
[0020]優(yōu)選地,所述每個微孔的寬度為I μ m-lcm,更優(yōu)選10 μ m-2mm ;所述每個微孔的長度為 I μ m-lcm,更優(yōu)選 10 μ m_2mm。
[0021]優(yōu)選地，所述隔離段、所述隔離帶與所述凝膠條的厚度分別為I μ m-lcm,更優(yōu)選10 μ m-2mm0
[0022]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括在所述第一多個凝膠條一端分別位于凝膠條之間的多個第一阻擋塊。該第一擋塊用于分割來自經(jīng)第一向電泳分離的固相PH梯度膠條的蛋白質(zhì)，以使蛋白質(zhì)分配到第二向凝膠條泳道中。優(yōu)選地，所述第一擋塊為三角形。
[0023]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括在所述第一多個凝膠條另一端分別位于凝膠條之間的多個第二阻擋塊。該第二阻擋塊用來保證每個凝膠條內(nèi)電場的平穩(wěn)過渡。
[0024]優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括端接并連通所述第一多個凝膠條一端的第一接觸區(qū)。優(yōu)選地，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括端接并連通所述第一多個凝膠條另一端的第二接觸區(qū)。例如對于水平電泳而言，所述第一接觸區(qū)為例如濃縮膠，用于放置例如固相PH梯度凝膠條和例如電極緩沖液條，所述固相pH梯度凝膠條放置方法與傳統(tǒng)電泳相同，第二接觸區(qū)用來放置例如電極緩沖液條。對于垂直電泳而言，所述第一接觸區(qū)和所述第二接觸區(qū)可以縮小、甚至不設(shè)置。
[0025]優(yōu)選地，所述第一基片和第二基片的材料選自無機絕緣材料、有機絕緣材料、高分子絕緣材料和復(fù)合材料中的一種或多種，優(yōu)選玻璃片、石英片、碳化硅片、高分子聚合物片、或其表面覆蓋了二氧化硅或者其它絕緣層的硅片。
[0026]本發(fā)明的一個實施例中進(jìn)一步地包括備用凝膠區(qū)，所述備用凝膠區(qū)可用作蛋白質(zhì)分子量標(biāo)記物的泳道和在提取蛋白質(zhì)或肽段混合物時放置電極緩沖液條。
[0027]本發(fā)明所述凝膠電泳芯片適用于除對角線電泳外的雙向凝膠電泳，本發(fā)明適用于ISO-DALT雙向電泳、IPG-DLAT雙向電泳、非平衡pH梯度電泳、非變性BN/SDS-PAGE雙向電泳和CN/SDS-PAGE雙向電泳等等，本發(fā)明對第一向分離方法沒有限制。
[0028]通過微機電加工技術(shù)、絲網(wǎng)印刷技術(shù)、3D打印技術(shù)、光刻技術(shù)中的一種或者多種組合技術(shù)制成。高精度的制作保證了雙向凝膠電泳芯片的一致性和可重復(fù)性，進(jìn)而提高了雙向凝膠電泳分析的重現(xiàn)性。
[0029]當(dāng)本發(fā)明所述凝膠電泳芯片用于常用的IPG-DLAT雙向凝膠電泳時，具體操作方法如下:
[0030]I)利用固相pH梯度膠條的第一向電泳(等電聚焦電泳):該步驟與傳統(tǒng)雙向凝膠電泳的第一向電泳相同，即將蛋白質(zhì)樣品通過傳統(tǒng)的固相PH梯度膠條進(jìn)行等電聚焦電泳，基于蛋白質(zhì)的等電點進(jìn)行樣品分離。所述固相PH梯度膠條可以按照現(xiàn)有方法自行制備，也可以采用市售商品。
[0031]2)利用凝膠電泳芯片的第二向電泳:將步驟I)的固相pH梯度膠條中經(jīng)過第一向分離的蛋白質(zhì)樣品經(jīng)過膠條平衡，然后轉(zhuǎn)移至本發(fā)明所述凝膠電泳芯片上例如第一接觸區(qū)上進(jìn)行第二向電泳，基于蛋白質(zhì)分子量的大小進(jìn)行樣品分離。
[0032]3)膠內(nèi)消化:將步驟2)得到的經(jīng)第二向電泳分離的整塊凝膠電泳芯片進(jìn)行膠內(nèi)消化，即對電泳芯片上生物樣品中的所有被分離的蛋白質(zhì)同時進(jìn)行膠內(nèi)消化。根據(jù)本發(fā)明的膠內(nèi)消化制樣方法與現(xiàn)有技術(shù)中對單一蛋白質(zhì)斑點進(jìn)行膠內(nèi)消化的方法一樣，本發(fā)明采用例如毛細(xì)管滴加法(點矩陣樣品制備)、毛細(xì)管噴霧法、和自動化儀器噴霧法等方法將所需試劑施加到芯片表面。不同于現(xiàn)有方法，本發(fā)明中所有的蛋白質(zhì)斑點在一個消化過程中同時消化，同時得到所有被分離的蛋白質(zhì)所對應(yīng)的肽段混合物，免除了對分離的蛋白質(zhì)進(jìn)行染色和逐個切膠和消化的步驟。
[0033]4)肽段混合物的提取:通過添加肽段提取液或者對凝膠條施加提取電壓，將凝膠條中的各肽段混合物同時轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的所述微孔中，從而實現(xiàn)所有被分離的蛋白質(zhì)的肽段混合物同時提取。所述施加提取電壓的方向平行于第二多個隔離段延伸的第二方向。
[0034]5)制備質(zhì)譜樣品靶:根據(jù)不同的質(zhì)譜離子化法把蛋白質(zhì)或肽段混合物制成樣品靶。質(zhì)譜離子化的方法包括但不限于基質(zhì)輔助激光解析離子化(MALDI)、解析電噴霧子化(DESI)、脫附常壓光離子化(DAPPI)、實時直接分析技術(shù)(DART)等。以基質(zhì)輔助激光解析離子化為例，向所述微孔中添加MALDI基質(zhì)溶液，所有的蛋白質(zhì)或肽段混合物和基質(zhì)同時共結(jié)晶，所有所述微孔中的蛋白質(zhì)或肽段混合物被一次性制成基質(zhì)輔助激光解析質(zhì)譜分析的樣品，一次性完成所有蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析的前處理操作。其中基質(zhì)的添加方法與消化試劑的施加方法相同。
[0035]6)肽段混合物的離子化及質(zhì)譜分析:對所述微孔中的肽段混合物進(jìn)行離子化，離子化后的樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析，得到其質(zhì)譜信息。如質(zhì)譜分析可得到肽質(zhì)量指紋譜或肽序列標(biāo)簽等，通過蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫檢索，鑒定每個微孔中的蛋白質(zhì)種類或發(fā)現(xiàn)新的蛋白質(zhì)。此外，將所有微孔的蛋白質(zhì)和肽段的離子信號強度數(shù)據(jù)拼起來就是凝膠電泳圖譜，每個微孔的質(zhì)譜數(shù)據(jù)相當(dāng)于一個像素，這和MALDI成像技術(shù)(MALDI imaging)相似。
[0036]本發(fā)明的有益效果如下:
[0037]I)本發(fā)明提供的所述凝膠電泳芯片可適用于雙向凝膠電泳的第二向電泳，對傳統(tǒng)的第二向電泳進(jìn)行了改進(jìn)。凝膠電泳芯片解決了傳統(tǒng)的雙向凝膠電泳的第二向電泳及第二向電泳后樣品制備的難題，實現(xiàn)了在分離蛋白質(zhì)同時完成所有蛋白質(zhì)的分離和膠內(nèi)消化，無須染色和切膠步驟；可同時將所有蛋白質(zhì)或肽段混合物從所述凝膠條轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的所述微孔中，無須逐個提?。豢赏瑫r完成所有所述微孔中蛋白質(zhì)或肽段混合物質(zhì)譜分析的樣品制備操作，無須逐個處理，因而蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析的樣品制備操作的時間極大縮短，簡化了操作，使所有的蛋白質(zhì)都進(jìn)行質(zhì)譜分析成為可能。總之，在傳統(tǒng)技術(shù)中這些是費時費力、容易出錯、容易被污染、難以完全自動化的步驟，根據(jù)本發(fā)明的電泳芯片實現(xiàn)了蛋白質(zhì)組分析所要求的高通量和自動化。
[0038]2)根據(jù)本發(fā)明的凝膠電泳方法可以檢測到豐度低的蛋白質(zhì)，提高找到感興趣靶蛋白質(zhì)的幾率。傳統(tǒng)的質(zhì)譜分析的前處理操作需要染膠來顯示蛋白質(zhì)的位置，而任何一種染膠方法都有靈敏度的限制和蛋白質(zhì)染色的傾向性，因而對于那些豐度低或含有對染料敏感的氨基酸少的蛋白質(zhì)，可能不能顯色，而錯失被檢測到的機會。根據(jù)本發(fā)明的凝膠電泳方法凝膠電泳芯片無需上述操作步驟，對所有被分離的蛋白質(zhì)同時進(jìn)行處理，除了低于質(zhì)譜檢測靈敏度的樣品，使所有被分離的蛋白質(zhì)都可以被檢測到。
[0039]3)根據(jù)本發(fā)明的凝膠電泳芯片采用微機電加工、絲網(wǎng)印刷技術(shù)、3D打印技術(shù)、光刻技術(shù)等技術(shù)制作，精度高、重復(fù)性好，制作材料、制作參數(shù)的選擇范圍廣，其可以將蛋白質(zhì)分離到微孔中自由使用，可以適用多種不同的質(zhì)譜離子化技術(shù)，可以得到數(shù)字化雙向凝膠電泳譜圖，可以提高雙向凝膠電泳的重現(xiàn)性，可以適用絕大多數(shù)雙向凝膠電泳系統(tǒng)等等。
[0040]所述凝膠電泳芯片的這些特性在生物樣品的蛋白質(zhì)組學(xué)分析中具有美好的前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0042]圖1示出本發(fā)明的凝膠電泳芯片剖視圖。
[0043]圖2a示出本發(fā)明實施例1的凝膠電泳芯片微孔陣列區(qū)的示意圖圖。虛線用于標(biāo)示不同的區(qū)域，而非實際存在。
[0044]圖2b示出圖2所示凝膠電泳芯片的微孔局部放大圖。
[0045]圖2c示出沿圖2b的AA線剖視圖。
[0046]圖2d示出沿圖2b的BB線剖視圖。
[0047]圖3a示出本發(fā)明實施例2的凝膠電泳芯片的微孔局部放大圖。
[0048]圖3b示出圖3a的剖視圖。
[0049]圖4a示出本發(fā)明實施例3的凝膠電泳芯片的微孔局部放大圖。
[0050]圖4b示出圖4a的剖視圖。
[0051]圖5a示出本發(fā)明實施例4的凝膠電泳芯片的微孔局部放大圖。
[0052]圖5b示出圖5a的剖視圖。
[0053]圖中110.第一基片，120.微孔陣列，130.第二基片，230.第一阻擋塊，
[0054]240.第二阻擋塊，260.第一接觸區(qū)，270.第二接觸區(qū)，280.備用凝膠
[0055]區(qū)，290.備用凝膠區(qū)，220，320，420，520.凝膠條，210，310，410，
[0056]510.隔離段，311，411，412，511，512.隔離帶，250，350，450，550.
[0057]微孔，451，452，453，552，551.開口。

【具體實施方式】
[0058]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。為清楚且便于理解器件，附圖中各部分未按比例繪制。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0059]實施例1:凝膠電泳芯片
[0060]圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1的凝膠電泳芯片，包括第一基片110，形成在第一基片上分別沿第一方向延伸的多個平行的聚丙烯酰胺凝膠條220。凝膠條的寬度為400μπι，相鄰凝膠條之間的距離為1mm。相鄰凝膠條之間形成有垂直于凝膠的環(huán)氧樹脂段210，寬度為300 μ m。凝膠條與環(huán)氧樹脂段具有大致相同的厚度，例如約600 μ m。凝膠條與隔離段一起形成了大小分別為0.6mmX 0.7mm的微孔的陣列120。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在所述第一基片110相對側(cè)，與所述凝膠條220和所述隔離段例如環(huán)氧樹脂段210緊密接觸的第二基片130。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在所述第一多個凝膠條220 —端分別位于凝膠條之間的多個第一阻擋塊230。在所述第一多個凝膠條220另一端分別位于凝膠條之間的多個第二阻擋塊240。在該實施方案中，各凝膠條在其兩個端部凝膠條的寬度逐漸增加直至連通。第一阻擋塊和第二阻擋塊被布置在凝膠條寬度逐漸增加的區(qū)域并具有三角形的形狀。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，凝膠芯片進(jìn)一步包括在凝膠條延伸方向的一端形成有端接并連通各凝膠條220的第一接觸區(qū)260。該接觸區(qū)用于放置已經(jīng)第一向電泳分離的凝膠樣品。優(yōu)選地，該第一接觸區(qū)具有垂直于凝膠條延伸方向的端面。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，凝膠芯片進(jìn)一步包括在凝膠條延伸方向的另一端端接并連通各凝膠條的第二接觸區(qū)270。該第二接觸區(qū)例如可用于放置電極緩沖液條。第一和第二接觸區(qū)具有例如2cm的寬度。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在所述第一多個凝膠條220的左右兩側(cè)分別布置備用凝膠區(qū)280和備用凝膠區(qū)290。
[0064]對于水平電泳系統(tǒng)而言，第一接觸區(qū)260為濃縮膠，電泳時放置于陰極緩沖液條和固相pH梯度膠條；第二接觸區(qū)270電泳時放置于陽極緩沖液條。第一阻擋片230將來自固相PH梯度膠條的蛋白質(zhì)分配到相應(yīng)的凝膠條中。第二阻擋片240用來保證每個凝膠條內(nèi)電場的平穩(wěn)過渡。對于垂直電泳系統(tǒng)，第一接觸區(qū)260和第二接觸區(qū)270可以不設(shè)置。
[0065]蛋白質(zhì)在所述凝膠條220中實現(xiàn)分離后，施加提取電壓，使所有蛋白質(zhì)從所述凝膠條220內(nèi)同時轉(zhuǎn)移到旁邊的所述微孔250中。如需對蛋白質(zhì)的肽段混合物進(jìn)行分析，則需要對分離的所有蛋白質(zhì)進(jìn)行膠內(nèi)消化。本發(fā)明的凝膠電泳芯片可在一個消化過程中對所有蛋白質(zhì)同時膠內(nèi)消化，消化后的肽段混合物的提取方法例如可以是通過施加提取電壓，使所有的肽段混合物同時從凝膠條中轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的所述微孔250中?；蛘撸梢酝ㄟ^向所述微孔250中添加肽段提取液，使肽段混合物轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的微孔250中。以這種提取方法同一凝膠條220中的肽段混合物會被提取到凝膠條兩邊的微孔中，即因同一微孔250中包含相鄰兩條凝膠條220中的肽段混合物。
[0066]需要強調(diào)的是，盡管圖2中的微孔250結(jié)構(gòu)如圖2b_2d所示具有長方形或正方形形狀，但是凝膠電泳芯片對微孔的結(jié)構(gòu)沒有限制。根據(jù)蛋白質(zhì)組分析的要求不同，可以采用圖2-5中任一種微孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，或其它類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計。每張凝膠電泳芯片上的凝膠條數(shù)、環(huán)氧樹脂段的數(shù)目和微孔的數(shù)目同樣也沒有限制，圖2中40X30 = 1200個微孔只是一個例子，僅用于示意。
[0067]根據(jù)該實施例的凝膠電泳芯片，可以通過絲網(wǎng)印刷的方式上先印刷聚丙烯酰胺溶膠。溶膠完全固化為凝膠后，再印刷環(huán)氧樹脂的隔離段。絲網(wǎng)印刷的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
[0068]實施例2:凝膠電泳芯片
[0069]凝膠電泳芯片本實施例是在實施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行修飾，進(jìn)一步包括布置在各凝膠條320同一側(cè)并與凝膠條320接觸的高密度聚乙烯隔離帶311。隔離帶與凝膠條具有大致相同的厚度，寬度為150 μ m，所形成的微孔350如圖3a所示。
[0070]相比于實施例1的凝膠電泳芯片，在使用提取液對凝膠條中的肽段進(jìn)行提取時，因為增加了隔離帶，使每個凝膠條中的蛋白質(zhì)組分只能被提取到位于遠(yuǎn)離隔離帶一側(cè)的微孔中，避免了因為同一凝膠條220中的肽段混合物會被提取到凝膠條兩邊的微孔中、同一微孔250中包含相鄰兩條凝膠條220中的肽段混合物而導(dǎo)致的等電聚焦電泳分辨率的損失，提高了等電聚焦電泳分辨率。
[0071]但是這種微孔設(shè)計不能通過施加電壓的方式提取肽段混合物或蛋白質(zhì)。
[0072]根據(jù)該實施例的凝膠電泳芯片，可以通過3D打印的方式上先打印高密度聚乙烯隔離段和隔離帶等，再打印聚丙烯酰胺溶膠，固化后即可使用。3D打印的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
[0073]實施例3:凝膠電泳芯片
[0074]本實施例是在實施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行修飾，區(qū)別在于，在每一凝膠條420兩側(cè)分別布置隔離帶411和隔離帶412。隔離帶的材料為實施例1中的光刻膠，厚度與凝膠條厚度大致相同。隔離帶411在每一微孔450處形成2個開口，即開口 451和開口 452，隔離帶412在每一微孔450處形成I個開口，即開口 453。
[0075]其中所述開口 451、452和453可作為電流通道，同時所述開口 453還作為蛋白質(zhì)或肽段混合物提取時蛋白質(zhì)或肽段混合物的出口。
[0076]根據(jù)該實施例的凝膠電泳芯片，在蛋白質(zhì)完成第二向分離后，可通過施加電壓的方法提取蛋白質(zhì)或肽段混合物。
[0077]根據(jù)該實施例的凝膠電泳芯片，可以通過光刻方式上先布置兩種不同的光刻膠作為隔離段和隔離帶，隔離帶之間灌入凝膠溶液，凝膠固化后除去開口處的光刻膠。光刻的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
[0078]實施例4:凝膠電泳芯片
[0079]本實施例是在實施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行修飾，區(qū)別在于，在每一凝膠條520兩側(cè)的布置隔離帶511和隔離帶512，其中，隔離帶511在每一微孔550處形成I個開口，即開口 551，隔離帶512在每一微孔550處形成I個開口，即開口 552。
[0080]其中所述開口 551和552為電流通道，同時所述開口 552還作為蛋白質(zhì)或肽段混合物提取時蛋白質(zhì)或肽段混合物的出口。
[0081 ] 根據(jù)該實施例的凝膠電泳芯片，在蛋白質(zhì)完成第二向分離后，可通過施加電壓的方法提取蛋白質(zhì)或肽段混合物。
[0082]根據(jù)實施例3和實施例4的凝膠電泳芯片，通過施加提取電壓對凝膠中的蛋白質(zhì)或肽段混合物，可使分離在凝膠中絕大部分的蛋白質(zhì)或肽段混合物被提取在微孔中，提高了提取效率。這樣的凝膠電泳芯片對于生物樣品中含量少的蛋白質(zhì)具有高的分辨率。
[0083]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種凝膠電泳芯片，其特征在于，所述凝膠電泳芯片包括 第一基片； 形成在第一基片上的分別沿第一方向延伸且具有一定寬度的第一多個凝膠條； 形成在第一基片上，分別位于相鄰的凝膠條之間且沿不同于第一方向的第二方向延伸的第二多個隔離段，所述隔離段被布置為與所述凝膠條形成微孔陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于，所述第二方向與所述第一方向垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括位于所述凝膠條和所述隔離段上與所述凝膠條和所述隔離段接觸的第二基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括分別形成在各凝膠條同一側(cè)、與凝膠條接觸且厚度大致相同的多個隔離帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于，所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括分別形成在每一凝膠條兩側(cè)、與凝膠條接觸且厚度大致相同的隔離帶，各隔離帶在每一微孔處分別形成有至少一個開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠條為聚丙烯酰胺凝膠條、瓊脂或瓊脂糖凝膠條、或淀粉凝膠條。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠條的寬度為lym-lcm，優(yōu)選10 μ m-2mm ;所述凝膠條的厚度為I μ m-lcm,優(yōu)選10 μ m-2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述隔離段的材料選自無機材料、有機材料、高分子材料和復(fù)合材料中的一種或多種；優(yōu)選地，所述高分子材料選自樹脂、橡膠、纖維、塑料、光刻膠、膠粘劑或涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述隔離帶的材料選自無機材料、有機材料、高分子材料和復(fù)合材料中的一種或多種；優(yōu)選地，所述高分子材料選自樹脂、橡膠、纖維、塑料、光刻膠、膠粘劑或涂料，隔離帶的材料與隔離段的材料可相同或不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述隔離段的寬度為I μ m-5mm ;所述隔離段的厚度為I μ m-lcm,優(yōu)選10 μ m-2mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述每個微孔的寬度為I μ m-lcm,優(yōu)選10 μ m-2mm,所述每個微孔的長度為I μ m-lcm,優(yōu)選10 μ m-2mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的12、根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的凝膠電泳芯片，其特征在于，所述隔離帶的寬度為lym-5mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括在所述第一多個凝膠條一端分別位于凝膠條之間的多個第一阻擋塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括在所述第一多個凝膠條另一端分別位于凝膠條之間的多個第二阻擋塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括端接并連通所述第一多個凝膠條一端的第一接觸區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠電泳芯片進(jìn)一步包括端接并連通所述第一多個凝膠條另一端的第二接觸區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠電泳芯片，其特征在于:所述第一基片或第二基片的材料包括無機絕緣材料、有機絕緣材料、高分子絕緣材料、復(fù)合材料、或組合材料，優(yōu)選玻璃片、石英片、硅片、碳化硅片或者高分子聚合物片。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一所述的凝膠電泳芯片，其特征在于:所述凝膠電泳芯片通過微機電加工技術(shù)、絲網(wǎng)印刷技術(shù)、3D打印技術(shù)、光刻技術(shù)中的一種或者多種組合技術(shù)制成。
【文檔編號】G01N27/447GK104359962SQ201410563444
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】鮑堅斌 申請人:鮑堅斌