[发明专利]使用精细颗粒生产生物材料的探针列阵的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及在检测肽、蛋白质和DNA，诊断和分析包括DNA的生物材料中使用的探针列阵；和生产同样的探针列阵的方法和装置。

相关技术的描述

对于DNA分析或者DNA测试或诊断，小量DNA的扩增、被扩增的DNA片段的分离和鉴定、以及其他的过程是必需的。PCR(聚合酶链式反应)被广泛地用于DNA扩增，其中极小量的DNA可以被扩增数个数量级从而可以被检测。在另一方面，为了不同DNA的分离和检测，在其他的方法当中，使用了一种DNA测序仪和片段分析仪，其中联合了凝胶电泳和荧光检测。然而，因为样品或测试项目的数量增加，电泳变得非常地劳动密集。因此，一种使用DNA探针的简单方法正引起人们的注意，特别是一种DNA芯片，其中许多种探针被固定在一种固体的表面上从而制造一种与样品进行杂交，此后只有特异的DNA被俘获在此固体的表面上并被检测的探针列阵(Nature Medicine 2，753，1996)。

此探针检测方法还被用于蛋白质或多肽或各种与它们相互作用的生物材料的分析，并且一种对应于DNA芯片的肽芯片现在正在被使用。在其中一种肽或DNA被固定在一种固体的表面上并在此肽或DNA与一种样品之间进行杂交的这种分离和检测方法，长久以来被称为一种印迹方法，其中靶DNA或同类的东西通过一种被固定在膜上的探针使用放射性标记而被检测。然而，在DNA芯片上大量的探针可以被固定在一种诸如玻璃或硅氧烷的固体的表面的一小块区域(1cm²)上，DNA芯片具有只需要小量的样品，并且可以同时使用大量不同探针的优势。生产DNA芯片的方法大致被分成两组。在第一组中，DNA探针是合成的一种基片，每次是通过在一种固体的小节段(0.05mm²到0.2mm²)上的一种光化学反应，使用相同于用于半导体或同类的东西的光学掩蔽技术(Science 251，767，1991)合成的。在第二组中，对于个体探针的每一个节段，一种被合成的DNA，PCR-扩增的DNA，或者通过克隆获得的DNA被固定在一种固体的表面的一个小节段上(Nature Biotech 16，27，1998)。后者拥有具有所需要的探针的肽芯片或DNA芯片可以相对容易地制造的优势，并且是许多启动公司选择的方法。

发明概述

一种生物材料的探针芯片，包括DNA，被高度期望用作一种测试工具。然而，就实际而言，以下条件必须满足：(A)可以低成本地制造小量的大量不同的芯片，(B)一种探针可以被均匀地固定；(C)数据是高度可重复的，并且此芯片是可以再用的；并且(D)此芯片可以被加热，从而去除被非特异性吸附的物质。然而，问题依然存在：例如，(a)探针从一个节段到另一个节段是不一致的，(b)生产是劳动密集的，(c)固定化非常精细的分段是不可能的，以及(d)探针不均匀；因为(i)它们是作为液滴被固定在一种固体的表面上的，并且(ii)探针同时被安置和固定。而且，(d)与此固体的表面微弱地结合并且一旦加热即可被移去，因为(iii)许多探针芯片通过吸附或同类的作用被固定。

为了解决上述的问题，探针在固体表面上的固定和这些探针的排列可以被分成两个或更多不同的步骤，从而能够在此固体表面上生产均匀的DNA探针。探针可以经由对热稳定的共价键被固定，因此，被非特异性吸附的物质可以通过加热被适当地去除。排列被用作在其之上固定探针的固体的精细颗粒，从而生产一种具有适当尺寸的节段的探针列阵。任何想要的探针列阵可以通过交换被排列的具有这些探针的精细颗粒而容易地生产。镊子可被用来排列具有大约0.3mm的直径的精细颗粒，但是这个方法对于具有小于0.1mm的直径的颗粒将会是困难的。因此，在一个实施方案中，本发明提供一种方法和一种生产一种探针列阵的装置，其中每一个都被容纳于在一种片层之上的一个精细空穴中的精细颗粒被转运并排列在一支毛细管，一块平板上的一个沟槽或者同类的东西中。在一个备择的方法中，控制精细颗粒，使其作为个体颗粒流进一种液体以转运到一支毛细管中，从而生产一种探针列阵。而且，为了改进测量的重复性，为每一种探针排列了具有多个探针的多个精细颗粒，从而检查测试结果的任何变化以获得高度可靠的数据。