[發明專利]高密度生物芯片及其制作方法

無效

• 申請號: 01121535.6
• 申請日: 2001-06-20
• 公開（公告）號: CN1333376A
• 公開（公告）日: 2002-01-30
• 發明（設計）人: 郭占軍;趙華;郭愛芹
• 申請（專利權）人: 郭占軍
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68;G01N33/68;G01N21/76;G01N27/26;G01N27/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于生命科學領域，涉及一種對基因、蛋白質、藥物或受體、多糖或凝集素、組織或細胞進行并行檢測、識別、鑒定的裝置，特別是一種高密度生物芯片。本發明還涉及該高密度生物芯片的制作、檢測方法和用途。

現有的生物芯片(Bio-chip)是指包被在固相載體上的高、中、低密度核酸(cDNA、mRNA、PNA)探針、蛋白質(多肽、酶分子、抗原、抗體)、藥物或受體、細胞或組織的微點陣(Microarray)。是利用生物大分子間具有特異相互識別的能力而將他們有序的排列在固相載體基片(膜、玻璃片、硅片、瓷片等)上，與待檢樣品和相應的標記生物分子同時進行特異性反應或雜交，通過自動閱讀設備可獲得大量有用的生命科學信息。

基因芯片(Gene?chip)，又稱DNA芯片，是一種高、中密度的寡聚核苷酸(cDNA、mRNA、PNA探針)微陣列。其制備方法有：其一是采用光蝕刻和原位組合合成化學技術，將大量特定序列的核酸探針有序地固化在載體基片上；其二是將已純化好的核酸探針利用自動點樣設備點樣(噴印)于載體基片上；其三是利用光誘導技術使基因探針在光導纖維的一端生長；其四是采用分子印章方法多次壓印原位定點DNA合成于載體基片上；從而構成儲存有大量生命信息點陣的基因芯片。

蛋白質芯片(Protein?chip)又稱肽芯片，是將蛋白質(多肽、酶分子、抗原或抗體)固定到固相載體基片上，利用蛋白質分子能特異性與配體分子(抗原或抗體、受體)相結合的原理，然后通過相應的標記分子，用來大規模檢測抗原、抗體、受體或酶分子、多肽片段。其制作方法其一是將已純化好的蛋白質分子通過不同的方式點樣(噴印)于固相載體上；其二是采用光導向多肽合成技術，將具有特定氨基酸序列的多肽鏈有序地固化在載體基片上。

在上述生物芯片的制作方法中，點樣法適用于低密度生物芯片的制作，具有操作簡易、準確性高的優點，但點陣密度低(100-1000點陣/cm²)，點陣材料需預先合成和純化；噴印法適用于中密度生物芯片的制作，所用點陣材料可預先合成和純化，也可以原位噴印合成，點陣密度為5000-10000點陣/cm²，缺點是需要特殊的噴印設備，價格昂貴；光誘導原位合成法適用于高密度生物芯片的制作，點陣密度可達10-40萬/cm²，探針的空間尺度是10-20μm，但合成的探針分子長度有限且錯誤率高，重復性極差，隨著點陣密度的增加相鄰點陣常發生污染而產生串擾現象，且需要價格昂貴的光掩膜。總之上述生物芯片的制作方法還存在密度低或重復性差或工藝復雜、需要昂貴設備等不足，不利于常規應用。

生物芯片常用的固相載體基片有：有機和無機聚合物薄膜、玻璃片、硅片、瓷片等，該類載體基片通常經過修飾處理，即用各種不同的活化試劑通過化學反應在載體基片表面鍵合上各種各樣的活性基團，以便與點樣物共價結合，形成具有不同生物特異性的親和型載體基片，即生物芯片，用來固定和檢測各種不同的活性生物分子，如蛋白質、多肽、酶、核酸、抗原、抗體、藥物和受體等；甚至在載體基片上構建各種各樣的微結構(微坑、微溝、微槽、微管、微泵等微型結構或裝置)，以利于樣品的處理和試劑的分配。

毛細纖維或光纖作為生物芯片的載體具有結構細微(外徑為5-20μm)、易于大批量處理和加工的優點，可以在毛細纖維或光纖的三維立體結構上固定大量的生物點陣(包括核苷酸探針、酶分子或多肽、抗原或抗體、藥物或受體、多糖或凝集素、細胞或組織等)，其點陣密度可達10-400萬/cm²。

本發明的任務是：提供一種結構簡單、操作方便、點陣密度高和靈敏、準確、無串擾現象且制備工藝簡單，成本低廉，可進行大規模自動化生產的高密度生物芯片。

本發明還涉及上述高密度生物芯片的制作、檢測方法和用途。

本發明的任務是這樣實現的：