[發明專利]一種用于原位合成基因芯片的機械裝置及系統設備

無效

• 申請號: 200710036062.8
• 申請日: 2007-11-07
• 公開（公告）號: CN101205518A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 湯建新;何農躍;王許南;何建迪
• 申請（專利權）人: 湯建新;何農躍
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12Q1/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于原位合成基因芯片的機械裝置及系統設備。

背景技術

在基因芯片制備技術中，目前有兩種方法，原位合成和預合成后點樣。原位合成法制備的微陣列密度很高，但現有方法都需要特定的掩模，普遍存在著成本較高、工藝過程復雜的缺陷，有的甚至需要特殊的專利保護試劑。而中、低密度的芯片制備一般用點樣法。但它也存在兩大缺陷：當制備密度較高的核苷酸探針微陣列時，成本很高。當20目堿基的探針數目達到1000條時，探針成本在100000元人民幣以上；其二是當采用接觸法點樣方式時，每個位點內的探針分布不均勻、受點樣針設計和其他實驗條件的影響，常使得邊緣區域探針密度大于中心區域，因而這種技術無法和原位合成技術相比擬。由于現有方法都或多或少存在著一些弊端，因此國際上都期待著開發新基因芯片制備方法和制造設備。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷而提供一種用于原位合成基因芯片的機械裝置及系統設備。利用該設備可以實現自動化、規模化原位合成生產廉價、可靠、質量高的基因芯片和多肽芯片。

實現上述發明目的技術方案是：用于原位合成基因芯片的機械裝置主要由壓印平臺、二維平面定位裝置和機械手構成；壓印平臺由底座、模板支架和矩陣模板槽組成，模板托架設在底座中央，矩陣模板槽嵌入固定在模板托架上；二維平面定位裝置與矩陣模板槽對應設置在壓印平臺的底座上，二維平面定位裝置的定位頭上設有機械手；矩陣模板槽為若干單個作為反應池的模板槽構和若干單個作為樣品處理池構成的矩陣結構；單個模板槽配套設有模板。

所述技術方案中：

機械手采用雙導桿汽缸，雙導桿汽缸上的兩根導桿下端分別安裝兩個真空吸盤。

單個模板槽的截面形狀為三層階梯狀，最底層為堿基單體容器，在反應過程中充滿堿基液，中間層為嵌入模板的地方，最上層為載玻片往下壓印時的位置。

模板四周邊緣凸起，中間平面上鉆有小孔，小孔中插有具有微納米通道的真空纖維管。

本發明的用于原位合成基因芯片的系統設備由所述機械裝置與控制系統組成，控制系統包括可編程邏輯控制器(PLC)及與其配套連接的位置控制模塊和輸入輸出模塊、操作和顯示部件，輸入輸出模塊輸入操作指令，由位置控制模塊控制二維平面定位裝置上的定位頭精確定位，由輸出模塊控制電磁閥通斷來控制定位頭上的機械手上下運動。

本發明的系統設備還包括與反應池模板槽相連的液體傳送及氣路系統和與樣品處理池模板槽相連的液體傳送及氣路系統。

本發明的機械裝置在控制系統的控制下可實現基因芯片的自動偶聯壓印—清洗—氧化—清洗—脫保護—清洗等多個合成循環步驟。

本發明是基于活版印刷原理進行基因芯片原位合成制備的，它是將模板上的真空纖維管作為印刷“活字”材料，不同模板上的真空纖維管按照預先設計的方案進行不同的組合排列，多個模板構成一系列組合印刷母版，每四個分別吸附有A、T、G、C堿基單體液體的模板構成一個合成單元，模板上的堿基單體液體通過真空纖維管的微納米通道的毛細吸附效應從模板槽內吸取，始終保持“活字”載體尖端濕潤而滿足壓印要求；應用組合化學原理，通過機械手操作芯片片基順次與一個合成單元的不同模板分別接觸，一層一層的將堿基循序壓印到基片上進行化學偶聯，經過多次合成循環后，最終得到所需的化合物微陣列。

生物芯片的合成就像活版印刷書刊一樣通過精確定位循環壓印來實現DNA探針的原位合成。

本發明采用現有成熟的二維平面定位裝置，以及用雙導桿汽缸和真空吸盤構成機械手來執行壓印過程，根據活版印刷原位合成生物芯片的原理制作所需的高精度的壓印平臺和模板，并根據實際應用對模板進行排版，用戶可以根據自己的需求實現自動化、規模化原位合成生產廉價、可靠，質量可與國外同類產品相媲美的100-200個位點/cm²的基因芯片和多肽芯片。

用本發明設備合成生物芯片，完全避免了現有原位合成方法中繁瑣而昂貴的掩膜制備過程及點樣法中昂貴的探針修飾或標記成本，針對不同的用戶需求只需重新排列印刷模板即可。所耗單體試劑少，成本低；而毛細效應帶來的類似于液相的壓印反應環境，賦予了合成探針極高的偶聯效率和探針位點信號的均勻性，從而確保了獲取生活信息的準確性。設備能夠實現自動控制和精確定位，合成速度快，在短時間內快速印刷合成出探針分布均勻的大批量基因芯片；同時還可以應用于多肽和其他生物大分子微陣列的合成。

下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明。

附圖說明