[发明专利]利用超声波对杂交反应后固体基质进行清洗的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用超声波手段促进杂交反应后对固体基质进行清洗的方法及其装置，特别是涉及生物芯片杂交反应后清洗过程的方法及其装置。此方法及装置可应用于临床诊断、生命科学基础研究、农业及环境监测等技术的领域。

背景技术

非特异性吸附是杂交反应中经常遇到的现象，它往往使得生物和医学杂交检测结果难以分析，因此非特异性吸附的清洗是生物和医学分析检测过程中一个非常重要的环节。目前常用的清洗方法是将待清洗的固体基质表面区域浸入清洗液中，通过机械振荡来完成的。这种方法虽然简便，但是清洗效果差，耗时长，背景信号高，均匀性不好，且因为清洗装置存在运动部件，不易实现集成化和微型化。

发明内容

本发明的目的是缩短杂交反应后清洗时间、提高杂交信号与背景信号的对比度。并提供一种结构简单，成本低廉，操作简便，耗时少，易于实现自动化，并可用于微型反应系统的杂交反应清洗装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种利用超声波对杂交反应后的固体基质进行清洗的方法，该方法是将已完成杂交反应的固体基质放入盛有清洗液的容器中，利用超声波发生器产生一定强度的超声并将其传导至清洗液中，利用该超声在清洗液中产生的空化效应促进清洗。

本发明还提供了一种实施上述清洗方法的装置，该装置包括盛有清洗液的容器，放置在清洗液中的已完成杂交反应的固体基质，其特征在于：在所述的已完成杂交反应后的固体基质的上方、下方或四周至少放置一个超声波谐振元件，该超声波谐振元件与谐振电路连接。

实施清洗时，首先将已完成杂交反应的固体基质放入清洗液中，然后开通超声波谐振电路，驱动超声波谐振元件产生超声，利用此超声传导至清洗液中产生的空化效应促进清洗。因为清洗液中的空化气泡会对固体表面产生强烈射流及局部微冲流，显著减弱液体的表面张力及磨擦力，并破坏固-液界面的附面层，增强液体的流动，从而可以将固体基质表面结合较弱的非特异性吸附及沉淀快速清洗掉。

本发明与常规杂交反应清洗技术相比，可以显著缩短清洗时间(实施例结果显示利用超声波可使基因芯片杂交后的清洗时间比常规机械振荡方法缩短5倍)，提高杂交信号与背景信号的对比度。另外，本发明装置结构简单(核心元件仅有超声谐振元件和相应谐振电路及盛装清洗液的容器)，没有运动部件，易于实现集成化和自动化。

附图说明

图1为本发明提出的实施例的装置结构示意图。

图2为本发明提出的实施例中采用压电陶瓷片作为超声波谐振元件的正面视图。

图3为本发明提出的实施例中采用压电陶瓷片作为超声波谐振元件的背面视图。

图4为本发明提出的实施例与常规机械振荡清洗方法所得到的杂交荧光信号比较图。

图5为本发明提出的实施例与常规机械振荡清洗方法得到的背景荧光的比较图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施：

实际应用时，首先将已完成杂交反应的固体基质放入清洗液中，使固体基质的待清洗表面与清洗液接触；超声波谐振元件可以与清洗液之间直接接触，也可以通过环氧树脂等粘性胶贴附于盛有清洗液容器的外壁，位置可以是容器的上部、下部或四周；超声波谐振元件的材料可以是压电陶瓷材料，也可以是石英材料。超声波谐振元件的形状可以是圆柱形、锥形、圆筒形、立方形任何有利于产生超声波谐振的元件的形状。超声波谐振元件的体积可以在10立方微米到1000立方厘米之间变化。超声波谐振元件所产生的超声波频率可以在20kHz到100MHz之间变化。超声波发生器的功率可以在1W到200W之间变化。超声波发生器产生超声波的方式可以连续进行或间断进行。

图1为本发明的一个具体实施例，该实施例利用超声波促进基因芯片的杂交反应后清洗过程。将一直径为2.5厘米频率为1.7MHz的圆形压电陶瓷片2贴附于一尺寸为8.5cm×5cm×2cm的塑料盒1中，压电陶瓷片2通过塑料盒1侧壁所钻小孔引出导线3与超声波谐振电路5相接。超声波谐振电路5的输出功率为20W。然后将导线引出孔用环氧树脂胶密封。压电陶瓷片2边缘套有环形橡皮密封圈4，橡皮密封圈4通过环氧树脂胶7固定于塑料盒1底部，其作用是使焊点与清洗液隔离，防止引起短路。清洗时，待清洗的基因芯片6浸没于塑料盒1中盛装的清洗液8中。

图2和图3为本发明采用压电陶瓷片作为超声波谐振元件的电极排布图。图2为压电陶瓷片正面视图，图3为压电陶瓷片背面视图：9指示超声压电陶瓷片表面所镀金属电极，3指示与超声压电陶瓷片焊接的导线，10指示超声压电陶瓷片背面裸露的压电材料。