[发明专利]微阵列系统和用于制备微阵列的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于鉴定流体样品中存在靶分析物的微阵列。本发明也涉及用于制备微阵列的方法。

背景技术

微阵列一般通过将生物分子设置在平坦基材上加以制备。已知的微阵列制备技术可以分成两种方法：

1)生物分子的位置在该生物分子转移至基材之前被指定(″有序生物分子沉积法″)；和

2)生物分子的位置随机地分配在基材上(″随机生物分子沉积法″)。

有序生物分子沉积法是迄今用于微阵列制备的最常见方式。在Schena，M.，“DNA Microarrays”，Oxford University Press，2001中给出详细的实验描述。也在Vivian G.等，“Making and reading microarrays”，Nature Genetics21，15-19，1999中给出技术性综述。在已知的微阵列制备方法中，机器人将靶向分析物的生物分子转移至基材，产生有序阵列。通常，生物分子溶解于缓冲液中。常见的转移体积是0.1nl至1ml。生物分子的实例是DNA、寡核苷酸和蛋白质。

不同技术可用于将生物分子溶液点样在基材上。点样技术可以分成两类：

1)在打印机与表面之间无物理接触的技术；和

2)利用打印头与基材之间物理接触的技术。

属于第一类的技术基于气泡喷墨技术，其中产生小液滴并通过压电诱导或热诱导的压力使小液滴加速，或用马达驱动的微量注射器产生小液滴(Okamoto T.等.“Microarray fabrication with covalent attachment of DNAusing Bubble Jet technology”，Nature Biotechnology，18，438-441，2000)。

属于第二类的技术使用可以容纳小体积样品溶液并将该样品溶液的一部分通过产生物理接触而转移至基材的打印头。转移的体积依赖于打印头的几何形状、溶剂性质和基材疏水性。

在以上提及的全部技术中，打印头或打印针可以联合成组(通常8个至64个)以平行地印刷多个样品。平行印刷的点的距离因打印头或打印针的物理大小而是固定的。这限制平行印刷步骤中的最小点距至2-5mm。为实现高的点密度，多个打印必须在具有x和/或y方向上微小偏移的情况下实施。

在全部的上文已知方法中，所印刷点的数目与打印头产品和打印步骤呈线性关系，因此限制产生高质量的阵列。

制备时间随所产生芯片的数目并随所印刷的具体生物识别元件的数目而线性增加。阵列密度因打印设备精度而是有限的。基于机器人的技术的缺点是需要长时间以产生具有高的点密度的大量阵列。

另一种微阵列制备技术基于将聚合物直接合成到微阵列基材上，并且在PCT国际专利公开号WO 9210092和美国专利号5,405,783和5,770,722中描述。这些披露的技术限用于寡核苷酸并且使用光刻法。披露的技术仅在需要极高数目(成千)的不同寡核苷酸序列时才是经济的。