[发明专利]用于DNA原位合成的电化学芯片及DNA原位合成方法在审
申请号: | 201510844292.1 | 申请日: | 2015-11-26 |
公开(公告)号: | CN106802316A | 公开(公告)日: | 2017-06-06 |
发明(设计)人: | 童艳铮;徐峰 | 申请(专利权)人: | 上海美迪维康生物科技有限公司 |
主分类号: | G01N27/416 | 分类号: | G01N27/416 |
代理公司: | 上海容慧专利代理事务所(普通合伙)31287 | 代理人: | 于晓菁 |
地址: | 200433 上海*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 dna 原位 合成 电化学 芯片 方法 | ||
技术领域
本发明涉及DNA合成,尤其涉及一种用于DNA原位合成的电化学芯片,以及一种电化学芯片DNA原位合成方法。
背景技术
基因芯片(gene chip,DNA chip,DNA microarray)又被称为DNA芯片、DNA微阵列或生物芯片,是指以大量人工合成的或应用常规分子生物学技术获得的核酸片段作为探针,按照特定的排列方式和特定的手段固定在硅片、载玻片或塑料片上,一个指甲盖大小的芯片上排列的探针可以多达上万个。在使用时,先将所研究的样品标记,然后与芯片上的寡聚核苷酸探针杂交,再用激光共聚焦显微镜等设备对芯片进行扫描,配合计算机软件系统检测杂交信号的强弱,从而高效且大规模地获得相关的生物信息。此项技术将大量的核酸分子同时固定在载体上,一次可检测分析大量的DNA和RNA,解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目标分子数量少、成本高、效率低等的缺点。
另外,通过设计不同的探针阵列(array),利用杂交谱重建DNA序列,还可实现杂交测序(sequencing by hybridization,SBH)。目前,该技术在基因表达研究、基因组研究、序列分析及基因诊断等领域已显示出重要的理论和应用价值。
随着基因芯片技术的不断完善和发展,出现多种芯片技术。最初的芯片主要目标是用于DNA序列的测定、基因表达图谱鉴定及基因突变体的监测和分析,因此称为基因芯片。但目前这一技术已扩展到非核酸领域,如已出现了蛋白质芯片分析技术、Biacore技术和丝网印刷技术等。在这一发展趋势下,芯片技术现多被称为生物芯片技术。基因芯片技术是分子生物学中常用分子杂交技术的扩展。其基本做法是将大量的核酸片段有规则地固定在某种介质上,制成芯片,然后将要检测的样品加以标记,再与做成的芯片充分杂交,加以洗脱,用图像显示出来。目前适用于制作芯片的载体材料主要有半导体硅片、玻璃片、金属片、各种有机高分子制作的薄膜等。
基因芯片一般有两种制作方法。一种为合成后交联(post-synthetic attachment),多用于大片段DNA,有时也适合于寡核苷酸甚至mRNA;另一种为原位合成(in-situ synthesis),适合于寡核苷酸。其中,常见的原位合成方法有光导原位合成法、电压打印法、流体通道合成法、分子印章法和机械点涂法。这些方法操作成本很高,工艺较为复杂,重复性较差,并且在单位面积上探针的数量会受 到技术的限制。
本发明提供了一种电化学芯片DNA原位合成方法,通过计算机控制芯片上电极的电位实现DNA的稳定、准确的原位合成,进而实现DNA的自动原位合成。
发明内容
有鉴于现有技术的缺陷,本发明所要解决的技术问题是,提供一种电化学芯片DNA原位合成方法,通过计算机控制芯片上电极的电位实现DNA的稳定、准确的原位合成,进而实现DNA的自动原位合成。
具体地说,本发明提供了一种用于DNA原位合成的电化学芯片,其特征在于,包括反应区,该反应区包括电极区与涂覆于该电极区表面的高分子聚合物,所述电极区包括至少一个铂电极,所述高分子聚合物在所述电极的另一侧具有碱基序列连接端,并且此碱基序列连接端连接有保护基团。
本发明还提供了一种基于上述电化学芯片进行DNA原位合成方法,包括
在所述电化学芯片的反应区的外侧表面覆盖电解质溶液;
将选定电极置于高电位,从而在所述电极周围、反应液中产生氢离子;
连接于所述电化学芯片表面碱基序列连接端的保护基团在所述氢离子提供的局部酸性环境中脱去;
恢复所述电极的电位,将所述反应区的外侧表面的电解质溶液替换为反应液,所述反应液呈碱性并溶解有一端连有保护基团的碱基;
所述一端连有碱基保护基团的碱基连接到所述碱基序列连接端;
去除所述反应液。
进一步地,所述电解质溶液呈碱性。
进一步地,恢复所述电极的电位,将所述反应区的外侧表面的电解质溶液替换为反应液,所述反应液反应液呈碱性并溶解有一端连有保护基团的碱基包括
将所述电极的电位置于零电位;
吸取所述电解质溶液;
使用第一缓冲液冲洗所述反应区的外侧表面;
在所述反应区的外侧表面覆盖反应液,其中溶解有一端连有保护基团的碱基。
进一步地,所述第一缓冲液为醋酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、HEPES缓冲液、MOPS缓冲液、磷酸盐缓冲液、TRIS缓冲液或碘酸钾溶液。
进一步地,所述反应液呈碱性。
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