[發(fā)明專利]一種簡易低成本微陣列芯片點樣器及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310330143.4
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103389237A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李剛;湯騰;賈春平;趙建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微陣列芯片點樣器及使用方法，更確切地說所述微陣列芯片點樣器具有簡易和低成本特點，所述的點樣器可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的高通量分析和篩選等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微陣列芯片（Microarray）是近年發(fā)展起來的一種新的分子生物學(xué)研究工具，它通過在基片表面有序地排列大量具有生物識別功能的分子或生物樣品，利用生物分子間特異相互作用，實現(xiàn)對核酸、多肽、蛋白質(zhì)以及其他生物成分的高通量快速檢測。微陣列芯片技術(shù)可以在一次實驗中特異性檢出樣品中的多種成分或致病因子，在基因研究、臨床診斷、新藥開發(fā)、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價值，已成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的革命性前沿技術(shù)之一。雖然微陣列芯片技術(shù)具有非常突出的技術(shù)上的優(yōu)勢，雖也經(jīng)歷了近二十年的發(fā)展，但是目前并未能獲得到廣泛應(yīng)用，主要原因在于微陣列芯片價格太高，限制了其用戶規(guī)模。所以，要實現(xiàn)微陣列芯片技術(shù)的廣泛應(yīng)用，關(guān)鍵在于降低微陣列芯片的應(yīng)用成本。目前微陣列芯片制作技術(shù)主要包括：接觸式點樣技術(shù)和非接觸式點樣技術(shù)；接觸式點樣技術(shù)一般是利用點樣針頭與基片表面直接接觸，實現(xiàn)樣品在基片表面的有序分配；而非接觸式點樣技術(shù)類似于噴墨打印技術(shù)，利用壓電、靜電或熱膨脹等方法將微噴頭中的樣品噴射至基片表面，實現(xiàn)微陣列芯片制作。雖然這兩種技術(shù)均已相當(dāng)成熟，但市場上也有不少相關(guān)產(chǎn)品，但是這兩種技術(shù)在實際應(yīng)用中均存在以下局限：1.點樣設(shè)備所用點樣針頭（或噴頭）和點樣機器人價格昂貴，導(dǎo)致微陣列芯片制作成本居高不下；2.點樣設(shè)備精密復(fù)雜，需要經(jīng)過專門培訓(xùn)的技術(shù)人員操作，增加了人力成本；3.點樣設(shè)備體積龐大，且對環(huán)境條件有較高要求，需要專門的存放空間；4.點樣設(shè)備所用點樣針頭（或噴頭）均為重復(fù)使用，存在樣品交叉污染的危險；5.點樣過程對樣品的表面張力和粘度等性質(zhì)敏感，易造成不同樣品在最終點樣效果的不均一和不一致，從而影響數(shù)據(jù)分析的可靠性和可信度[Barbulovic-Nad?I,Lucente?M,Sun?Y,Zhang?M,Wheeler?AR,Bussmann?M.Bio-microarray?fabrication?techniques--a?review.Crit?Rev?Biotechnol.2006,26(4):237-59;Dufva?M.Fabrication?of?high?quality?microarrays.Biomol?Eng.2005,22(5-6):173-84.]。此外，這兩種技術(shù)雖然在大批量芯片制作中，具有自動化和速度方面的優(yōu)勢，但是不適宜用于微陣列芯片的小批量、DIY（Do?it?yourself）制作，因此在眾多普通實驗室中難以得到推廣應(yīng)用。為了實現(xiàn)微陣列芯片技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將微陣列芯片用戶范圍從大型科研單位擴大到數(shù)量眾多的醫(yī)院和普通實驗室，真正發(fā)揮微陣列技術(shù)在臨床診斷、基因研究、新藥開發(fā)等領(lǐng)域的優(yōu)勢，迫切需要發(fā)展一種新型、低成本、簡易的微陣列芯片制備裝置，以大幅度降低微陣列芯片的制作成本，拓展其應(yīng)用規(guī)模，直接為億萬病人和眾多中小實驗室服務(wù)。這無疑成為本發(fā)明的構(gòu)思。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡易低成本微陣列芯片點樣器，所提供的點樣器無需精密昂貴的機械裝置和外接供能單元，可簡便、迅速地制備高質(zhì)量的微陣列芯片，具有操作簡便、成本低廉的特點，從而可望實現(xiàn)微陣列芯片技術(shù)在臨床和高通量生化分析方面的的普及應(yīng)用。

本發(fā)明提供的一種簡易低成本微陣列芯片點樣器，其特征在于：所述點樣器為一個包含微通孔陣列和一組微管道的硅橡膠芯片，芯片上微通孔陣列的每個通孔至少與一條微管道相通，各條微管道之間相互獨立，且每條微管道至少連接一個進樣口。所述點樣器包含至少一個微通孔陣列，且每個微通孔陣列所有通孔幾何形狀尺度均一致，通孔的幾何形狀可以為圓形、橢圓形和多邊形中任意一種。對于簡單的樣品點陣排布來說，點樣器的各條微管道可以位于同一層；對于復(fù)雜的點陣排布來說，為了防止樣品分配過程中各條管道中樣品的交叉混合，點樣器的各條微管道可以位于二層及以上不同層，不同層的微管道均與對應(yīng)的進樣口和微通孔相連。

依據(jù)使用過程中的作用，所述點樣器包含上下兩個功能表面（如圖2所示），上表面包含進樣口，用于加樣；下表面包含微通孔陣列，用于限定待固定樣品與基片接觸反應(yīng)區(qū)域。而且，點樣器下表面除微通孔區(qū)域外其余為平整平面，以保證點樣過程中點樣器與基片的緊密貼合；下表面面積應(yīng)等于或小于待點樣基片面積，以保證點樣過程中所有微通孔陣列均坐落于基片上。