[发明专利]一种基于微纳米球腔阵列的单细胞定位与筛选的生物芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于微纳米球腔阵列的单细胞定位与筛选的生物芯片及其制备方法，属于生物芯片技术领域；由氧化铟锡基底与微球腔碗状结构的上层单元组成，氧化铟锡基底透明且具有良好的导电性，微球腔碗状结构的上层单元是多个微纳米球腔形成的独立的隔离单元阵列，微纳米球腔的材料为三氧化二铝，微纳米球腔的底部基底裸露。本发明以微球腔阵列生物芯片技术为基础，将其整合于单细胞定位与筛选应用，有效的降低了单细胞定位与筛选的操作难度，规范了操作流程，并有利于后期检测分析的开展。该芯片化的检测方案简洁，高效，成本低廉。对于细菌细胞的定位与筛选具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种生物芯片及其制备方法，特别涉及一种基于微纳米阵列球腔状结构的生物芯片及其制备和应用方法，应用于单细胞高通量定位与筛选。它可以用来筛选特异工业菌株、检测蛋白质等生物大分子，能够广泛的应用于药物筛选、微生物鉴定、核算和蛋白功能分析等领域；属于生物芯片技术领域。

背景技术

随着生命科学的发展，生物芯片研究成为热点。生物芯片又称蛋白芯片或基因芯片，它们起源于DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术是将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA或其他样品分子(例如蛋白、因子或小分子)进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品的数量和序列信息。生物芯片的主要特点能够实现高通量信息筛选与分析，微型化体积有利于试剂用量的减少，节约成本，快速、高效、灵敏的处理与分析生物信号。其中，高通量定位与筛选是生物芯片实现技术提升的关键。以微板形式作为实验工具载体，实现分子水平和细胞水平的实验研究，是实现微量化生物芯片的重要方法。

目前，利用生物芯片，借助高通量定位与筛选，实现单细胞分析一直是国内外研究的一个热点，并且已经渗入到众多相关性学科的研究中。常见的单细胞定位与筛选的制备方法有微流道捕获法、T型液滴形成法、微接触打印法等。但这些方法实现单细胞的定位与筛选仅限于大尺寸细胞的研究，小尺寸细胞例如细菌很难实现精确地筛选与定位分析。并且，常用的技术方法的制备成本较高、工艺复杂。

相对于其他的结构模式，微阵列式生物芯片应用于单细胞的高通量定位与筛选具有显著的优势：第一，阵列结构的规则有序，便于位置的编码，实现精准的定位。对于细菌的定位具有很好的应用。第二、采用微阵列作为载体可以利用一些其他辅助手段如超声、震荡等实现细胞均匀分散在阵列结构中，避免了细胞团聚现象，有利于实现单细胞的分散。第三、微结构表面修饰生物相容性分子，保证了细菌的生存及生长环境，有利于对生物信息分子的提取与分析。

因此，利用阵列微结构实现单细胞的高通量定位与筛选是制备生物芯片的关键。鉴于阵列微结构的规则有序特性，开发具有阵列微结构的生物芯片，是实现单细胞高通量筛选的简便而有效途径。同时，实现微结构的微米甚至纳米级的尺寸结构设计为生物芯片器件组装提供了研究基础，并将进一步扩大生物芯片点的应用范围，提高高通量定位与筛选的精度。

最近几年阵列微结构的生物芯片吸引了越来越多研究中的兴趣，并有望成为药用化学、分子生物学、微生物学等领域研究的新热点。

为了能够实现更多的应用范围，制备小尺寸的阵列微结构是实现生物芯片应用于单细胞定位与筛选的必然趋势。

发明内容

本发明的目的之一是解决现有生物芯片技术实现单细胞定位与筛选中存在的问题，提供一种应用于单细菌细胞的定位与筛选的微纳米球腔阵列的单细胞定位与筛选的生物芯片。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种基于微纳米球腔阵列的单细胞定位与筛选的生物芯片，由氧化铟锡(ITO)基底与微球腔碗状结构的上层单元组成，氧化铟锡(ITO)基底透明且具有良好的导电性，微球腔碗状结构的上层单元是多个微纳米球腔形成的独立的隔离单元阵列，微纳米球腔的材料为三氧化二铝，微纳米球腔的底部基底裸露。