[发明专利]微阵列基底、微阵列、微流体系统及其制备方法

说明书

相关申请

本申请要求于2013年7月30日提交的美国临时申请61/859,896的优先权益，该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本申请涉及用于检测、分析或研究感兴趣的分子或微粒，特别是生物材料的微阵列基底、微流体系统以及包含上述基底的微阵列。本申请还涉及用于制备基底和微阵列的方法以及利用包含所述基底的微阵列检测或分析样品中感兴趣的分子的方法。

背景技术

本领域已知，一系列的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、过氟烷氧基(perfluoroalkoxy,PFA)等具有卓越的不粘性能，可以用作不粘涂层。PTFE在不粘涂层中常用，通常被称为Teflon。Teflon是杜邦公司(DuPont Company)使用在一系列氟聚合物产品上的注册商标¹。已知含氟聚合物几乎对任何物质都没有亲和力。然而，Messersmith小组证实了聚多巴胺对Teflon材料的亲和力²。

微阵列是在固体基底上的多重二维微点阵列，可以利用高通量检测方法分析许多类型的生物材料。微阵列的概念和方法学在1983年由Chang TW³首次引入并在其一系列的专利^4-6中进行了说明，例如示例了抗体微阵列(也被称为抗体矩阵)。在90年代初期，Schena和其同事开发了微阵列技术，这对生物分析技术的研发产生了巨大的影响。基于微阵列技术的高通量分析允许快速检测生物分子间的相互作用，因此促进了生命科学的研究以及医疗诊断⁷。微阵列的类型包括DNA微阵列、蛋白质微阵列、肽微阵列等。

蛋白质和肽阵列是用于临床分析的成熟技术^8,9。典型的蛋白质或肽微阵列由基底、功能化反应斑点、固定化的蛋白或肽、靶蛋白和用于检测的标记试剂组成^10,11。常用的标记试剂有荧光分子^12,13、辣根过氧化物酶(HRP)¹⁴、量子点^15,16、纳米粒子¹⁷等。基于标记试剂，已经开发了诸如荧光显微镜检查^12,17、酶联免疫吸附分析(ELISA)或酶联免疫化学发光法^14,18等用来检测靶蛋白的信号。

微阵列的基底，也常被称为支持物，是用于产生微阵列的材料。硝酸纤维素膜、纸、各种硅材料和玻璃薄片通常用作微阵列的基底材料^11,19。然而，这些基底的大多数会有非特异性蛋白吸附的问题，这种吸附导致了背景信号的增加，限制了检测²⁰。对于硝酸纤维素或玻璃，必须进行多步骤处理以便降低背景信号^21,22，这显著增加了制备基底的成本以及基底处理和贮存的复杂性。

如果基底表面没有被充分封闭，蛋白质微阵列的灵敏性和稳定性都会降低。因此，开发了多种不同的表面封闭方法以灭活背景信号，诸如聚乙二醇(PEG),²³牛血清白蛋白(BSA)²⁴等等^25,26,27。这些方法通常需要长时间才能完成，并且非特异性蛋白吸附仍然能够检测到²⁷。活化以及使基底上的反应斑点官能化的方法包括添加酯、乙醛、环氧、马来酰亚胺、诸如聚L赖氨酸的能够吸附蛋白的涂层聚合物、添加氨基、酰肼等^11,28。大多数方法需要昂贵的化学试剂以及严格的调控条件，因此通常需要经过专门训练的人员来操作，并且伴随着过高的成本。

因此，需要开发用于制备微阵列，特别是蛋白质或肽微阵列的新的微阵列基底。

发明内容

第一方面，本申请提供了一种微阵列基底，包含表面被聚多巴胺修饰改性的含氟聚合物膜片。

在一实施方案中，含氟聚合物膜片由选自氟化乙丙烯(FEP),聚四氟乙烯(PTFE)和过氟烷氧基(PFA)的含氟聚合物材料制成，以及优选地，所述含氟聚合物材料为FEP。

在一实施方案中，聚多巴胺在所述含氟聚合物膜片表面上形成微斑点阵列。在一优选的实施方案中，聚多巴胺微斑点作为用于微阵列分析的反应部位，优选作为蛋白质或肽微阵列分析的反应部位。

第二方面，本申请提供了包含本文公开的微阵列基底的微阵列。在一些实施方案中，所述微阵列还包含固定在微阵列基底上的生物分子、细胞和/或微/纳米粒子。在优选的实施方案中，所述生物分子、细胞和/或微/纳米粒子固定在聚多巴胺微斑点上。