一種生物芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物芯片，其包括介質(zhì)和介質(zhì)支架；所說的介質(zhì)是固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠和若干個定位微珠，所說的介質(zhì)支架是若干根長度相同或不同的透明管，或設(shè)有凹槽的平板；其中，在每一根透明管或凹槽中置有若干個固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠，固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠間置有定位微珠。與現(xiàn)有的生物芯片相比，本發(fā)明具有檢測速度快、靈敏度高、成本低及無污染等優(yōu)點。
【專利說明】
一種生物芯片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物芯片，具體地說，涉及一種由介質(zhì)和介質(zhì)支架組成的管式生物芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]生物芯片技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代中期興起的一種新型生物學(xué)技術(shù)，是多學(xué)科交叉綜合發(fā)展的產(chǎn)物。它的實質(zhì)是通過微電子、微加工技術(shù)，將識別物質(zhì)以可尋址的方式固定在平方厘米大小的基片表面上，使其與生物樣本中的靶分子發(fā)生特異性反應(yīng)，通過信號收集設(shè)備(如熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、芯片掃描儀等)對反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行讀取，再經(jīng)過計算機軟件分析，便得到相關(guān)的生物信息。生物芯片上固定的識別物質(zhì)種類很多，包括:各種DNA、RNA、蛋白質(zhì)、多肽、組織、各種細(xì)胞、各種細(xì)胞器、病毒和藥物成分等。
[0003]這一技術(shù)的成熟和應(yīng)用將為分子生物學(xué)、生命科學(xué)、新物種的鑒定、生物醫(yī)學(xué)、新藥開發(fā)和鑒定、疾病的診斷和治療、農(nóng)作物育種、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、生化武器監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域帶來一場革命。
[0004]現(xiàn)有的生物芯片的識別物質(zhì)是通過原位合成或點樣(如打印或噴點法等)的方式固定在載體上。其缺點是:原位合成要求的儀器設(shè)備成本高，打印法定量準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性不好，而噴印法則由于所得的噴印斑點過大導(dǎo)致密度降低。因此，研發(fā)一種新型的生物芯片(換而言之，避免采用現(xiàn)有生物芯片的識別物質(zhì)尋址方式)成為本發(fā)明專利需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種高檢測通量、高靈敏度、低成本和易操作的生物芯片。
[0006]本發(fā)明所說的生物芯片，其特征在于，所說的生物芯片包括介質(zhì)和介質(zhì)支架；所說的介質(zhì)是固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠和若干個定位微珠，所說的介質(zhì)支架是若干根長度相同或不同的透明管，或設(shè)有凹槽的平板；
[0007]其中，在每一根透明管或凹槽中置有若干個固定有不同識別物質(zhì)地多孔微珠，固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠問置有定位微珠。
[0008]在本發(fā)明中，對所用的透明管的材質(zhì)及尺寸無特別限制，推薦使用管徑為0.1?1.2mm的玻璃管或塑料管；對所用的多孔微珠同樣無材質(zhì)、尺寸(以能負(fù)載識別物質(zhì)且不與識別物反應(yīng)和能放入透明管或凹槽為前提)及形狀的限制，推薦使用直徑為Imm的球型多孔玻璃(CPG);所說的凹槽可以通過軟刻蝕、光刻、濕刻、模塑、熱壓或激光切蝕等方法獲得；所述定位微珠的基質(zhì)內(nèi)可以固定突光素(如突光素Cy3、突光素Cy5或兩種的混合物)。此外，多孔微珠所固定的物質(zhì)可根據(jù)實際檢測需要，固定現(xiàn)有用于生物芯片的識別物(如抗體、抗原、多糖、寡核苷酸探針等)，用1-(3-二甲氨丙基)-3-乙基-碳二亞肢(EDC)使介質(zhì)載體表面的羧基活化轉(zhuǎn)變成酸酣，然后與帶有氨基的識別物(如氨基修飾的寡核苷酸或蛋白質(zhì)的氨基)反應(yīng)連接固定。同樣，氨基修飾的突光物質(zhì)也可固定于定位微珠。
[0009]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0010](I)檢測速度快:由于雜交反應(yīng)是在多孔微珠中的微流路中進(jìn)行，可以通過加大雜交液的量，減緩流動速度，這樣可以提高待測組分到達(dá)識別物質(zhì)的時間，提高反應(yīng)速度，而且操作連續(xù)化和自動化，極大的縮短檢測時間。
[0011](2)靈敏度高:由于采用多孔微球作為反應(yīng)載體，其吸附表面積與普通陣列芯片相比，增大了許多，提高了檢測的靈敏度，能夠檢測到低濃度的待測組分。
[0012](3)高通量檢測:每個透明管中可以依次放入固定不同識別分子的多孔微珠，同時若干個透明管并聯(lián)，或者在平板上刻蝕多條微通道，從而可以實現(xiàn)高通量檢測。
[0013](4)無污染，自動化檢測:現(xiàn)有的陣列芯片技術(shù)中很多操作過程都是分開來單獨進(jìn)行的，造成了操作上的復(fù)雜，繁瑣，增加了污染的機會，降低了試驗結(jié)果的可信度。本發(fā)明提供的管式流動生物芯片系統(tǒng)能夠很好的解決以上問題，實現(xiàn)無污染，自動化，高可靠性的檢測。
[0014](5)生產(chǎn)和使用成本低:普通陣列芯片的制備過程需要專門的點樣、信號收集等設(shè)備和技術(shù)，成本比較高。本發(fā)明中管式流動生物芯片系統(tǒng)只需要多孔微珠、透明管或平板，激光共扼聚焦(CCD)攝像機等，其構(gòu)造簡單，制造容易，操作簡易，生產(chǎn)成本和使用成本都很低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所說生物芯片的一種構(gòu)成方式的示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所說生物芯片的第二種構(gòu)成方式的示意圖。
[0017]圖3為圖2中某單元示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明所說生物芯片的第三種構(gòu)成方式的示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明所說生物芯片的第四種構(gòu)成方式的示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明的信號收集儀器示意圖。
[0021]圖7為使用本發(fā)明所說的生物芯片的流程示意圖。
[0022]其中1:多孔微珠，2:長透明管，3:定位微珠，4:短透明管，5:篩網(wǎng)，6:平板，7:微孔道，8:移動框，9:激光共扼聚焦(CXD)攝像機，10:暗箱，11:分析試劑，12:三通，13:閥門，14:樣本預(yù)處理，15:蠕動泵，16:C⑶探頭照相，17:恒溫箱，18:暗箱，19:管式芯片陣列，20:廢液。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖(所附的圖為本發(fā)明的優(yōu)選例)對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述:
[0024]本發(fā)明所說的一種生物芯片(參見圖1)，其由若干個多孔微珠1(直徑大于100 μ m)逐個依次裝入一根長透明管2中，固定不同識別物質(zhì)的多孔微珠排布在一起，且數(shù)量相同，通過放置定位微珠3對固定不同識別物質(zhì)的多孔微珠進(jìn)行定位。
[0025]本發(fā)明所說的第二種生物芯片(參見圖2及圖3)，將固定相同識別物質(zhì)的多孔微珠I (直徑小于100 μ m)裝入一根短透明管4中，短透明管4兩端用篩網(wǎng)5封閉起來。圖2中多段短透明管4依次按照設(shè)計順序逐個裝入長透明管2中，每段短透明管4中裝入的多孔微珠I所固定的識別物質(zhì)是不相同的，它的區(qū)分可以通過不同定位微珠的位置而實現(xiàn)。
[0026]圖4為本發(fā)明所說的第三種生物芯片示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明所說的第四種生物芯片示意圖。
[0028]參見圖6，是暗箱頂部10，由于定位微珠是帶有指示染料，樣本中待測組分和定位微珠帶有熒光或其它物質(zhì)，需要避光進(jìn)行反應(yīng)，防止熒光或染料的衰減，所以要使用暗箱裝放芯片陣列。本發(fā)明對所需要的信號采集儀器，可以用激光共扼聚焦(CCD)照像機。標(biāo)準(zhǔn)載玻片(75mmX25mmXlmm)上刻蝕凹槽的管式芯片的信號采集可以用商業(yè)化的芯片掃描儀。
[0029]參照附圖7是本發(fā)明的流程示意圖，在進(jìn)行特征反應(yīng)前，系統(tǒng)先自動進(jìn)行待測樣本的預(yù)處理過程14，如基因的聚合鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴增、樣本變性。然后樣本與分析試劑按照設(shè)定的順序依次用蠕動泵15輸入到管式芯片中發(fā)生特異性反應(yīng)或洗滌等操作，流出的液體介質(zhì)，可以根據(jù)實驗需要進(jìn)行回收或丟棄。如果樣本量少，需要以非流動方式在管式芯片中進(jìn)行孵育，可關(guān)閉恒溫箱兩端管線上的閥門。如果反應(yīng)需要特殊溫度，可以通過調(diào)節(jié)恒溫箱的溫度來實現(xiàn)。反應(yīng)結(jié)果通過激光共扼聚焦(CCD)照像機進(jìn)行照相分析。
[0030]下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0031]實施例1
[0032]HLA-DRB寡核苷酸管式生物芯片的制備
[0033]1、材料的準(zhǔn)備
[0034]準(zhǔn)備一定量的多孔玻璃(Φ 1.0mm)、定位珠和玻璃管(Φ 1.1mm)。
[0035]2、多孔微珠的活化及探針固定
[0036]根據(jù)人類白細(xì)胞抗原HLA II類基因中DRB基因獨特序列設(shè)計一定長度的寡核苷酸探針，多孔微珠通過1-(3-二甲氨丙基)-3-乙基-碳二亞肢(EDC)使介質(zhì)載體表面的羧基活化轉(zhuǎn)變成酸酣，浸泡在含有不同的氨基修飾的HLA-DRB探針的液體中反應(yīng)固定，洗脫未反應(yīng)的試劑，用甘氨酸屏蔽多孔玻璃上未反應(yīng)的活性基團(tuán)，然后取出備用。
[0037]3、管式芯片的組裝
[0038]可以根據(jù)不同的設(shè)計方案選擇不同的組裝方式。將固定上不同探針的多孔微珠裝入短中空透明管中，接著放入兩端有篩網(wǎng)封閉的短中空透明管中，將短中空透明管放入長中空透明管中；或者直接放入長中空透明管中；固定不同探針的多孔微珠用定位珠進(jìn)行區(qū)分。
[0039]4、樣本預(yù)處理
[0040]在本發(fā)明中基因組DNA樣本將自動進(jìn)行混合、擴增、標(biāo)記、預(yù)熱等預(yù)處理過程，并在外力作用下進(jìn)入管式芯片內(nèi)，進(jìn)行雜交反應(yīng)。
[0041]5、雜交和洗滌
[0042]在蠕動泵作用下，待測樣品的熒光標(biāo)記PCR以連續(xù)或非連續(xù)的方式通過42°C的恒溫箱中的管式芯片進(jìn)行雜交反應(yīng)4小時。反應(yīng)結(jié)束后，洗滌液連續(xù)通入管式芯片陣列中進(jìn)行洗滌。。
[0043]6、信號掃描和圖象處理
[0044]使用暗箱頂部可移動的激光共扼聚焦(CCD)攝像機對管式芯片陣列進(jìn)行照相，分析其熒光信號，確定樣本的HLA-DRB基因亞型。
[0045]實施例2
[0046]蛋白質(zhì)管式生物芯片的制備
[0047]將通過上述活化處理的多孔微珠分別浸泡在含不同抗原的溶液中反應(yīng)固定，洗脫未反應(yīng)的試劑，用甘氨酸屏蔽多孔玻璃上未反應(yīng)的活性基團(tuán)，然后取出備用。分別裝入不同的短中空透明管中，再按照設(shè)定的順序逐段放入長中空透明管中。蠕動泵將樣本輸入到透明管中，通過抗體與相對應(yīng)的抗原發(fā)生特異反應(yīng)，用標(biāo)記有熒光的二抗與其抗體結(jié)合，通入洗液洗脫未反應(yīng)上的抗體分子，激光共扼聚焦(CCD)攝像機照相分析。此系統(tǒng)可用于臨床診斷、環(huán)境檢測及食品安全檢測等方面。
【主權(quán)項】
1.一種生物芯片，其特征在于，所說的生物芯片包括介質(zhì)和介質(zhì)支架；所說的介質(zhì)是固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠和若干個定位微珠，所說的介質(zhì)支架是若干根長度相同或不同的透明管，或設(shè)有微孔道的平板； 其中，在每一根透明管或微孔道中置有若干個固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠，固定有不同識別物質(zhì)的多孔微珠間置有帶有指示染料的定位微珠。2.如權(quán)利要求1所述的生物芯片，其特征在于，其中所說的透明管為管徑為0.1?1.2mm的玻璃管。3.如權(quán)利要求1或2所述的生物芯片，其特征在于，其中所說多孔微珠是直徑為Imm的球型多孔玻璃。
【文檔編號】G01N33/543GK105891464SQ201410596424
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月21日
【發(fā)明人】謝兵, 鄭浩然
【申請人】重慶鼎升生物科技有限公司