专利名称：一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用提供薄层方法或用多级平面盘的微生物装置，同时也涉及到一种化合物微阵列装置，尤其是一种生物大分子微阵列，属于生物化学分析技术领域。
背景技术：
生物芯片在生物检测、医学检验和疾病诊断、药物筛选和基因序列分析上有着极其重要的意义。传统生物检测所采用的方法包含一系列繁杂的步骤，尤其在大规模生物化合物检测和筛选方面费时、费力、成本高，不能满足需要。例如，多孔检测板(如96孔板)是现行普遍使用的一种用于医药、生化检测和筛选的常规器具。其基本方法是分别把不同蛋白质、核酸探针、细胞株、或生物组织放置或固定于不同的孔洞之中，通过加入不同的化学物，或化合物组合，或生化试剂，或被检测的生物样品，观察不同化学/生物物质的反应，进行快速并行的生化分析、临床检验、或药物筛选。其上的96个反应池彼此隔离，根据用户需要可任意选用反应池的个数。作为现行生化研究和开发中普遍使用的一种方法，由于研究对象化合物数目的庞大，使得研究过程中化合物合成或者购买需要花费大量的时间和费用。同时样品的有序排布也将花费大量的时间。
在对传统方法进行改进的过程中，生物芯片技术应运而生。这一技术的成熟和应用将为疾病的早期快速检测和新药开发、食品检测和环境监测等生命科学相关领域带来一场革命，为生物信息的获取及分析提供强有力的手段。
基因芯片制备技术可分为点样法和原位合成法。所谓点样法，即运用各种方法(打印、喷印、点样)将预先合成的DNA探针或cDNA探针固定到玻片或其它固体载片上形成微探针阵列。原位合成则是按照预先设计的碱基序列直接将探针合成在基片上。点样法适合于低密度基因芯片的制备，稍高的探针数量即需要很高的成本(例如，当20目的探针数量达到1000条时，探针成本即在300,000元人民币左右)，因而当探针数目较多时，这一技术无法与原位合成技术想比拟，此外还有各种客观因素导致探针密度不均匀因而杂交信号不均匀的缺点。从今后大规模的批量化生产及应用前景的角度，质量可靠的高密度基因芯片批量化制备技术是重要的发展趋势，即使是临床诊断急需开发的较低密度的基因芯片，由于原位合成制备的产品质量更为稳定平行可靠，也较点样法优越，因而具有广泛的需求和市场前景。目前在国际上，已经开发了多种DNA阵列原位合成技术，但由于这样那样的不足，仅美国Affymetrix公司拥有的光脱保护原位合成制备专利技术已有规模化的基因芯片生产线为需求者提供商业芯片，其主要不足之处是特有的光脱保护方法需要制作一系列特定的光掩模，成本高，不适合小批量需求。并且对不同的用户需求和不同的基因芯片必须重新设计光掩模。
在国内，东南大学开发了分子印章接触压印DNA微阵列原位合成技术，完全采用现有最成熟的DNA合成路线，可望降低成本。但在掩模设计上和Affymetrix公司拥有的光脱保护原位合成制备专利技术一样，针对不同的用户需求和不同的基因芯片，必须重新设计掩模用于光刻后制备PDMS分子印章。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对以上现有技术存在的不足，提出一种制备工艺简捷、成本经济、使用方便的基因芯片微生物装置，从而加速基因芯片制备技术的推广应用进程。
为了达到以上目的，本实用新型所采取的技术实施方案为按卷曲折叠式化合物微阵列的方法，将基因芯片微生物装置卷曲成卷曲式化合物微阵列棒，卷曲式化合物微阵列棒包括多孔棒和粘合膜，所述多孔棒可以是由薄膜卷曲而成的，也可以是直接用现成的多孔微棒，在每根多孔棒上通过化学方法附着固定有一种化合物，而且所述多孔棒是按照预定排布规律粘合在粘合膜上。然后将粘合有多孔棒的膜卷曲折叠成棒状，构成多孔棒阵列芯片棒，将多孔棒阵列芯片棒进行切片，每一切片即为一张化合物微阵列芯片。
制备本实用新型卷曲折叠式化合物微阵列的方法包括以下工艺1)先制备固定有化合物的多孔棒。采取两种方法制备固定有化合物的多孔棒。
第一种方法为应用组合化学原理，在多孔棒状材料内部和表面原位合成出预设计的化合物分子，或多孔棒状材料浸渍在已经合成好的化合物溶液中负载固定上预设计合成好的化合物分子；第二种方法为在薄膜状材料上原位合成出预设计的化合物分子，或将薄膜材料浸渍在已经合成好的化合物溶液中负载固定上预设计合成好的化合物分子，然后将薄膜状材料卷成棒状得到固定有化合物的多孔微棒。此方法可以避免直接应用多孔棒状材料固定化合物分子中扩散阻力可能造成的化合物分布不均匀现象。
2)将固定有化合物的微孔棒状材料并排粘合在一柔软膜片上，然后卷曲成圆柱或折叠成四方柱，即得到化合物棒微阵列芯片棒。
3)将上述化合物棒微阵列沿着横截面切片，每一切片即为一张对应的生物芯片。
本实用新型的卷筒式化合物微阵列芯片棒完全免除了原位合成技术中昂贵而烦琐的掩模制作过程，也不需要重复定位装置，更不需要微流体芯片制作中的微阀微流道加工和相应的高精度高可靠性控制体系，整个生产和操作过程及其简单，不需要昂贵的设备投资和人员投资，因而成本低廉，而且有液相反应环境，保障了极高的偶联效率，获得了极高的功效。
上述方法而所耗试剂甚微，可以显著降低成本，适用于化合物及其组合、生物分子或药物的高通量筛选，传统中药的现代化研究，简单实用快速可靠的临床诊断，以及基因组或cDNA文库的筛�。禄虻姆⑾趾突蚬δ艿难芯浚鞍字首檠У难芯康取�
总之，本实用新型将大大加快生物芯片在临床诊断研究中的应用，大大加快新药开发的速度，减少开发成本，提高效率和准确性，而且对传统药物(包括中药)的现代化具有重要的价值。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型切片示意图。
图中，1、多孔棒；2、薄膜；3、粘合膜；4、化合物；5、多孔棒阵列芯片棒。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述。应该特别指出的是在以下实施例中，寡核苷酸所含碱基个数为8，而所合成的寡核苷酸微阵列点阵数为16，纯粹只是为了简单明了地说明原理，并不受此限制，实际需求中寡核苷酸所含碱基个数可以多至任何现有DNA合成仪所能达到的数目，而微阵列点阵总数及单位面积内点阵点数目可以很高，能达到的水平完全取决于多孔微小棒体的大小。还应该指出的是，对多孔棒材的材质要求并没有明确的限制，只要求它们在DNA合成过程中除利用表面功能基团偶联第一个碱基或固定DNA探针外，与所用试剂相互之间没有化学作用即可，其它方面并没有什么特别要求，可以是任何合适的有机或无机材料。例如玻璃纤维、聚脂纤维、功能化的聚四氟乙烯、功能化的聚丙稀、尼龙等天然和人造纤维等。
实施例一卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒5包括多孔棒1和粘合膜3，所述多孔棒可以是由薄膜2卷曲而成的，在薄膜2上通过原位合成有一种化合物4，化合物4是寡核苷酸类物质，薄膜2的表面含有-OH、-NH2等活性官能团，也可以通过功能化修饰如等离子处理改性、化学接枝、水解等改性方法而带有上述功能基团，而且所述多孔棒1是按照预定排布规律粘合在粘合膜3上的。然后将粘合有多孔棒1的薄膜2卷曲折叠成棒状，构成多孔棒阵列芯片棒5，将多孔棒阵列芯片棒进行切片，每一切片即为一张化合物微阵列芯片。
实施例二卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒5包括多孔棒1和粘合膜3，所述多孔棒可以是由薄膜2卷曲而成的，在薄膜2上共价偶联固定已经预先合成好的寡核苷酸探针，再将薄膜卷曲成多孔微棒，然后将多孔微棒粘合在惰性柔软膜上并卷曲成卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒，然后切片制备相应的基因芯片。
实施例三卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒5包括多孔棒1和粘合膜3，所述多孔棒可以是直接以多孔微棒替代，在多孔微棒上原位合成寡核苷酸，多孔微棒的表面含有-OH、-NH2等活性官能团，也可以通过功能化修饰如等离子处理改性、化学接枝、水解等改性方法而带有上述功能基团，然后将多孔微棒粘合在惰性柔软膜上并卷曲成卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒，然后切片制备相应的基因芯片。
实施例四卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒5包括多孔棒1和粘合膜3，所述多孔棒可以是直接以多孔微棒替代，在多孔微棒上直接共价偶联固定已经预先合成好的寡核苷酸探针，再将固定有寡核苷酸探针多孔微棒粘合在惰性柔软膜上并卷曲成卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒，然后切片制备相应的基因芯片。
以上实施例的显著优点是所提出的卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒完全免除了现有寡核苷酸微阵列原位合成技术中昂贵而烦琐的掩模制作过程和重复定位对准装置，当探针密度不是特别高时，特别实用、高效、简洁而成本低廉。由于在溶液中反应，不仅保障了极高的偶联效率，有利于提高工效，而且所耗试剂甚微，这两方面的优点显著降低了成本。总之，可以廉价高效地得到或者覆盖大量不同的化合物。此外，还有一个显著的优点是，由于采用折叠式得到多孔棒状微阵列，得到的芯片探针阵点之间只有起固定作用的薄膜相连，阵点之间其它区域没有任何填料，所以完全没有背景荧光和其它背景信号，特别方便应用光、电、热、磁、声、纳米技术或化学等方法等进行检测。利用这些不同的化合物可以进行大量的基因或者蛋白等生物化学信息的定性或定量分析。例如可用普通光学显微镜、激光共聚焦显微镜、CCD观察或表面激元共振(SPR)，表面干涉反射(RIFS)、纳米颗粒标记检测(如金标-银染)、石英晶振等光学、电学技术和化学方法进行检测，大大提高工作效率，减少试剂用量，真正做到快速、实时、准确、自动化和无污染。它可用于化合物及其组合、生物分子或药物的高通量筛�。骋┪锏南执芯浚约盎蜃榛騝DNA文库的筛�。禄虻姆⑾趾突蚬δ艿难芯浚鞍字首檠У难芯浚约傲俅布觳獾�。
本发明将大大加快新药开发的速度，减少开发成本，提高效率和准确性，而且对传统药物(包括中药)的现代化具有重要的价值。还将极大地推动生物芯片普及到普通临床检验或其它分析监测部门。
权利要求1.一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，包括多孔棒(1)和粘合膜(3)，其特征在于所述的芯片棒是一种基因芯片微生物装置卷曲成卷曲式化合物微阵列形状的芯片棒(5)，在每根多孔棒(1)上通过化学方法附着固定有一种化合物(4)，而且所述多孔棒(1)是按照预定排布规律粘合在粘合膜(3)上的。
2.根据权利要求1所述的一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，其特征还在于所述多孔棒(1)可以是由薄膜(2)卷曲而成的，化合物(4)是寡核苷酸类物质，薄膜(2)的表面含有-OH、-NH2等活性官能团。
3.根据权利要求1所述的一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，其特征还在于所述多孔棒(1)可以是由薄膜(2)卷曲而成的，在薄膜(2)上共价偶联固定已经预先合成好的寡核苷酸探针。
4.根据权利要求1所述的一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，其特征还在于所述的每根多孔棒(1)是多孔微棒，在多孔微棒上直接共价偶联固定已经预先合成好的寡核苷酸探针，寡核苷酸探针多孔微棒粘合在惰性柔软膜上并卷曲成卷曲折叠式寡核苷酸多孔棒微阵列芯片棒。
5.根据权利要求1所述的一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，其特征还在于所述的每根多孔棒(1)是多孔微棒，在多孔微棒上原位合成寡核苷酸，多孔微棒的表面含有-OH、-NH2等活性官能团。
专利摘要一种卷曲折叠式化合物微阵列芯片棒，属于生物化学分析技术领域。按卷曲折叠式化合物微阵列的方法，将基因芯片微生物装置卷曲成卷曲式化合物微阵列棒，卷曲式化合物微阵列棒包括多孔棒和粘合膜，所述多孔棒可以是由薄膜卷曲而成的，也可以是直接用现成的多孔微棒，在每根多孔棒上通过化学方法附着固定有一种化合物，而且所述多孔棒是按照预定排布规律粘合在粘合膜上。然后将粘合有多孔棒的膜卷曲折叠成棒状，构成多孔棒阵列芯片棒，将多孔棒阵列芯片棒进行切片，每一切片即为一张化合物微阵列芯片。本实用新型完全免除了现有生物芯片制备过程中昂贵而烦琐的掩模制作过程和重复定位过程，操作极为简单，设备投资很少，易实现自动控制，并保障了极高的偶联效率。同时，本实用新型阵点之间没有填充物，所以没有背景信号干扰，适合各种分析方法。
文档编号G01N33/50GK2718580SQ20042003487
公开日2005年8月17日 申请日期2004年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者汤建新, 陈洪, 匡跃平 申请人:株洲工学院科技开发部
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