[发明专利]一种小分子微阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物芯片技术领域，尤其涉及一种小分子微阵列及其制备方法。

背景技术

小分子微阵列是近十年来迅速发展的一种高通量药物筛选技术。小分子微阵列是指在固态表面上通过点样（或打印）然后固定各类有机小分子所形成的高密度微阵列——类似于广泛流行的DNA微阵列，一张玻璃（或塑料）衬底上可以打印上万个不同化合物的微阵列，得益于分析仪器的微型化，能够一次性、一步式地同时分析成千上万个生物化学相互作用。1999年，Schreiber等首次报道了小分子阵列，该阵列被作为探针，成功应用于FKBP12及其配基的检测（Koehler,A.N.,A.F.Shamji,and S.L.Schreiber,Discovery of an inhibitor of a transcription factor using small molecule microarrays and diversity-oriented synthesis.Journal of the American Chemical Society,125(28):pp.8420-8421.2003.）。近些年来，小分子阵列已经被成功应用在蛋白分析和先导化合物开发等重要领域。

由于小分子微阵列需要将大量的、不同化学结构或生化结构的小分子固定在载体表面，如何高效率地固定小分子，并且不影响小分子与蛋白靶标结合生化活性，一直是小分子微阵列（SMM）技术最具有挑战性的难题。近十年来涌现很多种方便、稳定、成本低的固定化方法，其中，通过共价键牢固地固定小分子探针是小分子固定方法的主流。目前，多种选择性偶联反应已经被应用在共价连接方面，同时，多官能团也已经被成功固定在表面形成非选择性偶联。选择性偶联剂种类繁多，可以根据不同需要设计偶联剂末端，用以固定带有特定基团的小分子。但是，选择性或定向性固定小分子探针的技术路线有着根本性的缺陷：小分子探针的活性位点很可能被固定，从而失去与靶标作用的生化活性，可能漏筛良好的活性化合物。因此，非选择性、随机式、普适于所有小分子探针的固定方法将大大提高小分子微阵列技术在药物筛选的普适性，对于提高药物筛选和研发能力具有革命性的意义，因此，相关领域的研究因此成为了一项研究热点。

在众多的研究进展中，尤其以三氟甲基苯基吖丙因（Trifluoromethyl aryldiazirine，TFMAD）功能团为基础的光交联表面化学最受瞩目（Kanoh,N.,et al.,Immobilization of Natural Products on Glass Slides by Using a Photoaffinity Reaction and the Detection of Protein–Small-Molecule Interactions.Angewandte Chemie,115(45):pp.5742-5745.2003）。与其它偶氮卡宾（carbene）光交联化学相比，TFMAD功能团具有较高的化学稳定性，所产生的卡宾中间体有高反应活性，重排几率低，碳插入反应产率高等优点。更为重要的是，仅需要相对低能量的365nm紫外光就可以激发卡宾的产生，从而降低了小分子探针被紫外光降解的几率。TFMAD光化学固定条件温和、可控性强，可通过掩膜在指定区域内进行修饰，可广泛用于各类生物分子的固定。此外，在固相条件下进行光交联可以避免可能由溶剂引起分子特定取向与功能团选择，分子与偶氮的随机性接触得到保证。

2006年，日本理化学研究所的长田裕之等报道了基于TFMAD的非选择光交联小分子微阵列（Naoki Kanoh,Motoki Kyo,Kazuki Inamori,Ami Ando,Aya Asami,Aiko Nakao,and Hiroyuki Osada,Analytical Chemistry,Vol.78,No.7,April1,2006）。在此工作中，他们制备了通过TFMAD光交联表面化学制备了8种雌性激素和雄性激素化合物的小规模阵列，通过表面等离子共振技术确认其与雌激素受体a之间的相互作用，但在通量方面和信号强度方面都存在着很大不足。近年来，又出现了基于三维聚乙二醇高分子刷状表面和光交联剂结合的小分子微阵列，该微阵列突破了以往的二维表面，利用表面引发聚合技术在基底生长高分子刷状结构，利用高密度的末端基团固定光交联剂从而非选择性固定小分子药物，利用表面等离子共振成像技术对靶标进行高通量的快速筛选。但是，传统的连接光交联剂的方法使得该微阵列存在着一定的缺陷——非特异性吸附的问题。