[發明專利]一種抗生物污染聚合物生物芯片的制備方法

在審

• 申請號: 201410478474.7
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104194027A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 孫秀花;高昌錄;王懷新
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: C08J7/18
• 分類號: C08J7/18;C08J7/12
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于生物芯片制備技術領域，具體涉及兩步紫外光聚合接枝兩種不同的抗生物污染單體于含芳酮基團的聚合物芯片表面，使芯片全表面具有抗生物污染功能，接枝了抗生物污染和可功能化的陣列表面可以固定蛋白質、基因及其它生物組分來制備陣列式生物芯片。

背景技術

陣列芯片，是伴隨人類基因組計劃的進展而發展起來的具有廣闊應用前景的生物技術之一。但迄今為止，生物芯片并沒有真正大規模生產和應用于臨床中，主要是因為芯片的制作復雜，分析性能難以滿足復雜樣品的分析要求，特別是以疾病診斷為目的的陣列芯片，由于人體體液樣品中大量的生物大分子使核酸、蛋白質陣列芯片分析過程中非特異性吸附現象嚴重，降低反應的特異性、信號靈敏度以及結果重復性，制約了診斷微陣列的應用。

目前常用的生物芯片基體大多是無機材料，如硅片、玻片和金屬等，這些材料具有表面平整、不易變形、熒光本底低的優點。更重要的是，對于傳統的無機和金屬材料，由于表面高活性羥基或配位點的存在，已經有一套成熟的實驗室和工業化表面化學修飾方法。與無機載體相比，合成高分子基體具有低比重、柔性、低成本、易加工成型等優良特性，更適于大規模工業化生產。雖然在傳統的western?blot?印跡法中常用的硝酸纖維素薄膜、尼龍膜等也已被用于芯片基體，并且這些膜材料由于多孔性而能夠吸附大量生物分子，但是也存在微陣列點易擴散、點陣密度低、背景熒光隨檢測次數增強、雜交速度慢的缺點，制約了其實際應用。因此，目前發展的聚合物基體都為致密的實性材料，常用的基材為環烯烴共聚物（COC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸酯（PC）等，在這些聚合物基體表面加工陣列芯片，生物污染問題是不可避免的。

本發明針對以上問題，采用光照條件下可產生自由基的含芳酮結構的高分子聚合物作為芯片基體，并就該基體的化學結構進一步加工成具有抗生物污染性能的陣列式生物芯片。該聚合物生物芯片是通過化學鍵使生物組分與抗生物污染表面形成生物探針陣列區域，而非陣列區域同樣具有抗生物污染的作用。該生物芯片特征包括：表面接枝的抗生物污染單體可以降低生物分子在芯片基體的非特異性吸附、提高探針分子制備密度、降低背景噪音、提高信號靈敏度和準確度；聚合物為基體的陣列芯片加工方法簡單、經濟，基體表面基團易于活化而參加化學反應，該發明所涉及技術對于推廣生物芯片的臨床應用非常重要。

發明內容

本發明提供了以含芳酮聚合物為基體的抗生物污染的陣列芯片的制作方法。該陣列芯片是兩維結構，含芳酮聚合物為陣列芯片基體，在紫外光照射下，一種抗生物污染單體溶液和另外一種抗生物污染兼可功能化單體溶液分別與聚合物基體反應，制備抗生物污染陣列芯片。非陣列區域僅具有抗生物污染的功能，陣列區域不僅具有抗生物污染作用，還可以與生物組分進一步反應制作診斷型生物芯片。該生物芯片制作工藝簡單、經濟、設備要求低；由于芯片表面接枝了抗生物污染單體，所以對生物樣品進行分析時，非特異性吸附的降低，使背景噪音低，檢測信號強，準確度與靈敏度優于傳統方法制作的芯片，為醫學診斷芯片的廣泛應用提供了技術支持。

?為了實現上述發明任務，本發明提供的技術方案如下：

（1）在玻璃、硅片、聚乙烯、聚丙烯等基質平面上，將溶于有機溶劑中的含芳酮結構的聚合物旋涂于上述基質上，室溫風干；將一種含有抗生物污染單體的溶液旋涂于聚合物表面，在紫外光照射及掩膜的覆蓋下，在聚合物表面接枝抗生物污染組分形成非陣列區域，用50%的甲醇水溶液清洗后待用；

（2）將含有另外一種抗生物污染可功能化的單體溶液旋涂于生物芯片表面，紫外燈照射整個芯片表面，該單體將與第一步接枝反應時掩膜覆蓋的聚合物基體材料部分發生接枝聚合形成陣列區域，而第一步已經接枝的非陣列部分由于抗污染組份的隔離作用不再發生接枝聚合。通過兩步法制備的抗生物污染芯片，全表面都具有抗生物污染性能，陣列區域可以進一步與生物組分反應構建探針陣列。該生物芯片采用50%甲醇的水溶液清洗、干燥后置于4℃冰箱保存；

（3）配置一定濃度的生物組分溶液，置于陣列芯片表面，在一定的反應條件下，芯片陣列部分形成大量高密度的活性功能化基團，與相應的生物組分反應，生成具有高密度生物探針分子的生物芯片，該陣列可以直接應用到醫學樣品分析與診斷。

?所述的聚合物生物芯片的制備方法為：含芳酮聚合物的濃度1%-20%，旋涂速度100-5000?rpm，旋涂時間20?-?300秒。溶解含芳酮聚合物的溶劑為甲基吡咯烷酮，或二甲基乙酰胺，或二甲基甲酰胺，或上述溶劑的幾種溶劑混合物。

所述的含芳酮結構聚合物生物芯片的基體材料結構如下：