[发明专利]一种可视化塑料基生物芯片及其制备方法和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物芯片领域，具体地，本发明涉及一种可视化塑料基生物芯片及其制备方法和检测方法。

背景技术

生物芯片(Biochips)是生命科学领域内近年来发展起来的一项强大的分析测试技术，它是指通过微加工方法或其它方法、在固体基片(主要是玻璃和硅片)表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对DNA、蛋白质以及其它生物组分准确、快速、高通量检测；在临床检验、生物医学、食品工业、环境监测等领域有着广泛的应用价值。然而，生物芯片的大规模应用严重受限于其不菲的制造(例如基片表面光刻微加工)和检测成本(例如需要使用激光扫描成像系统或多通道电化学工作站等贵重检测仪器)。

此外，通常采用的玻璃和硅基片，不仅质地沉重易碎而且表面处理工艺复杂，不适合携带和大规模应用。而透明塑料基片(主要是聚甲基丙烯酸甲酯-PMMA、聚碳酸酯-PC，和聚对苯二甲酸乙二酯-PET)，不仅柔韧、轻便、光透过性好，而且还可热塑加工，是理想的生物芯片基片材料。尽管如此，到目前为止，塑料基生物芯片的发展仍然缓慢；其中一个很重要的原因是塑料基片本身具有较强的背景荧光信号(C.Situma et al.Anal.Biochem.2005，340，4123-135)，该型芯片不宜用荧光方法检测。而通过显色反应将芯片可视化，进而采用比色检测法(例如J.Immunol.Methods 2004，285，157-163)(即发展可视化塑料芯片)，可解决塑料基片背景荧光干扰问题。尽管如此，可视化塑料芯片的开发仍受制于下述问题的解决：1)由于塑料基片不耐高温以及易受有机溶剂破坏的特点，目前缺乏有效的、温和的基片表面活化和表面分子链接技术与工艺；2)塑料基片相比玻璃或硅基片而言，对生物分子的非特异性吸附较强，导致背景信号干扰和信号间交叉干扰严重，因此需要发展适合塑料基芯片的优化的封闭、清洗以及信号显影与放大工艺。目前关于可视化塑料基芯片的制备、信号显影与放大、定量检测以及具体应用，尚未见系统报道。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可视化塑料基生物芯片。

本发明的再一目的是提供一种制备可视化塑料基生物芯片的方法。

本发明的再一目的是提供可视化塑料基生物芯片定性或定量检测的方法。

根据本发明的可视化塑料基生物芯片包括：

1)表面活化的塑料基片；

2)固定在上述表面活化的塑料基片上的探针分子(probe)；

3)与探针分子特异性结合的靶标物(target)；

4)与靶标物特异性相互作用的信号单元(reporter)，所述信号单元为生物素或金纳米粒子或酶标记的二抗体或DNA链或小分子；所述金纳米粒子的尺寸为1-20nm，所述酶为与其特异性底物发生显色反应的酶，例如辣根过氧化物酶(HRP)、碱性磷酸酶(AKP)以及葡萄糖氧化酶(GOD)，从而探针-靶标物-信号单元形成夹心式架构的传感单元采用，因此可实现对靶标物的无标记检测。

根据本发明的芯片经银染色处理或添加底物后可显色；经显影处理之后，该种芯片可通过目测或采用成像或透照工具，实现对多种靶标物的定性或定量检测分析。

因此，根据本发明的制备可视化塑料基生物芯片的方法包括以下步骤：

1)塑料基片表面活化处理，将塑料基片放入紫外臭氧系统辐射10～30分钟，使其表面改性产生高密度羧基活性基团，根据需要可将羧基进一步转化成不同的活性基团(例如硫醇、醛基、氨基等)；然后将表面带有羧基的塑料基片浸入特定活化溶液中(例如乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC浓度为0.01～0.03g/mL、N-羟基丁二酰亚胺NHS浓度为0.002～0.005g/mL、pH＝6的100mM磷酸盐PBS或乙磺酸盐MES缓冲溶液)活化处理1～5小时，后用特定清洗溶液(例如20mM PBS缓冲溶液)冲洗基片表面，并用惰性气体将基片吹干待用。

2)探针分子的固定，将含有探针分子(生物小分子、DNA、抗体、蛋白质)的缓冲溶液(通常不同探针分子需使用不同的缓冲溶液)，通过PDMS模板或通过喷墨打印的方式引入到基片表面，然后将基片转移到湿盒中温育3～6小时，通过多种共价键合方式将探针分子固定在芯片表面并形成阵列(例如，通过席夫碱反应将氨基修饰的探针分子固定在醛基修饰的基片表面、通过酰胺反应将氨基修饰的探针分子固定在羧基修饰的基片表面、通过磷酸酯化反应将含磷酸基团的探针分子固定在羟基修饰的基片表面)；然后用特定的清洗溶液(例如100mM PBS缓冲溶液)冲洗基片表面，并用惰性气体将基片吹干待用。