[发明专利]一种三维生物芯片基片制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有三维结构的生物芯片基片的制备方法。

背景技术

生物芯片技术具有高通量、高集成、微型化、平行化、多样化和自动化等特点，自报道以来一直受到生物、医学领域的广泛关注，在体外诊断、基因组学、药物开发等方向均具有重要的应用前景。基材表面的化学处理是芯片制备的基础，合适的表面化学修饰策略也是实现高灵敏度芯片制备的最直接的途径。目前生物芯片常用的载体主要分为无机(硅片、玻片和金属等)及有机基材两类，通过对基材的适当处理，使用成熟的硅烷偶联剂表面改性方法，可以方便地引入醛基、氨基、环氧、巯基等多种单层二维表面官能团以固定DNA/蛋白分子。但是，该类表面存在不能高密度固定生物分子的缺点，灵敏度和重复性方面仍然面临巨大的挑战，也制约了生物芯片在临床常规诊断中的广泛应用。

与二维表面相比，具有三维表面结构的基材可以在垂直表面的方向上固定更多的生物分子，是实现生物分子在基材表面高密度固定化的基础。因此，有必要根据不同材质固相载体的特点开发合适的表面化学修饰策略，制备出具有表面三维结构的生物芯片基片，提高探针分子的固定密度，实现对被检测生物分子可重复的高灵敏度的定性和定量分析。

发明内容

1.本发明的目的是提供一种三维生物芯片基片制备方法。

2.本发明所提供的制备生物芯片基片的方法，包括如下步骤：(1)首先在基片表面引入羟基，然后硅烷化处理引入双键(2)在双键化基材表面通过紫外光接枝，得到具有一定厚度表面含有环氧基团的基片(3)将上述基片置于含氨基的溶液中反应，制得表面含有氨基的基片，为了方便下面表述，该方法记为I。

3.上述方法I中所述的基片表面引入羟基的处理工艺：

如果是玻璃基片，将玻片放入按氢氧化钾：水：异丙醇质量比为1:18:21配置的混合液中，超声5～90min，再用去离子水清洗3次，然后用丙酮清洗、晾干；

如果是聚合物基片，将聚合物基片在丙酮中清洗并晾干，将30wt％的过硫酸铵水溶液夹在双向拉伸的BOPP和聚合物膜中间，形成100nm～10μm的液层。然后用紫外灯在室温下从BOPP表面照射0.5～3min，将得到的改性聚合物膜用去离子水冲洗，并浸入超纯水中1～16h，用超纯水冲洗后室温晾干。

4.上述过程中所述聚合物基片为聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物、环氧树脂(EP)、环烯烃共聚物(COC)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)片基。

5.上述方法I中所述的表面双键化的工艺：配制乙烯基三甲氧基硅烷和冰醋酸的乙醇溶液，其中乙烯基三甲氧基硅烷的质量浓度为1-10％，冰醋酸的质量浓度为0.05％-0.2％，将表面活化的基片放入上述溶液中，浸泡10-30min，然后用乙醇清洗，吹干。

6.上述方法I中所述的通过光接枝法引入三维凝胶层的工艺：

①配置接枝混合溶液，包括光引发剂，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)组成的单体，余量为溶剂；

②将接枝混合液滴在基片上，并用石英片覆盖在表面使接枝液均匀分布在基片上，置于紫外光下照射1～60min，之后将接枝基片用乙醇浸泡1～10h，晾干；

7.所述的接枝混合溶液中PEGDA：GMA的摩尔比为1：0.1～0.1：1，单体所占混合溶液的质量分数为5～80％；

所述的接枝混合溶液中的溶剂为丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物；

所述的接枝混合溶液中的光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或两种以上的混合物，质量浓度为0.05～5％；

所述紫外光的波长为100～350nm，紫外光的强度为2000～12000μW/cm²。

8.上述方法I中所述的制备表面接有氨基的三维凝胶结构基片的工艺：配置质量浓度为0.01％～5％的含氨基化合物水溶液，将含有环氧基团的基片置于此溶液中浸泡0.5h～24h，用去离子水清洗3次后在室温下晾干。

9.上述方法I中所述的含氨基的化合物可以是乙醇胺、乙二胺、丙二胺、羟乙基乙二胺、异丙醇胺、丁醇胺、丝氨醇及三羟甲基氨基甲烷、壳聚糖(CTS)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚赖氨酸(PLL)中的一种或两种以上的混合物。

10.由上述任一所述方法制备得到的生物芯片基片也属于本发明的保护范围。

11.由上述任一所述基片制得的生物芯片也属于本发明的保护范围。