專利名稱：一種多功能生物芯片的制備方法
技術領域：
本發明是一種基于親疏水可逆可控材料制備生物芯片的方法，尤其是通過可逆地控制材料的親疏水性能從而選擇性地固定生物傳感材料的方法。
背景技術：
生物芯片技術是近年來發展起來的一種高度集成的生物、化學傳感技術。由于生物芯片技術具有集成度高、成本低、功能強大、信息量大的特點，因而受到了全世界科研單位與企業的高度關注。生物芯片可以分為微陣列芯片與微流控芯片，其中微陣列芯片包括基因芯片和蛋白芯片目前主要采用原位合成法、點樣法制備。微陣列芯片的主要問題在于在制備過程中傳感材料間的相互污染及點樣法密度低而原位合成法成本過高。目前制備微陣列芯片的公司主要有美國Affymetrix公司和Nanogen公司等。微流控芯片則主要通過微電子刻蝕技術制備微通道，然后通過外加電場、磁場等方法分離、檢測微量物質。微流控芯片的主要問題在于進樣困難，流動控制困難，目前尚處于開發階段。
親疏水可逆可控材料是一種功能材料，其親疏水可逆可控原理主要有兩種。氧化鋅、二氧化鈦等材料經過紫外光照射下，呈現出親水性，而置于黑暗處則呈現出疏水性。聚N-異丙基丙稀酰胺等高分子材料在溫度高于某臨界值時呈現疏水特性，而低于該臨界值時則是親水的。
當水溶液在親水性表面時，水溶液在其表面鋪展，溶液中可以固定的材料即可通過化學反應、物理效應均勻地連接到親水性表面上。對于微陣列芯片，當同時在不同位置固定不同傳感敏感材料時，親水性表面所引起的水溶液的鋪展常常會導致不同傳感敏感材料間的污染。
另一方面，當水溶液中含有能夠固定于疏水表面的材料時，由于水溶液在疏水表面不會彌漫擴散，因此可以有效防止不同傳感材料間的污染。所以，對于微陣列芯片的傳感敏感材料的固定，疏水表面對于在不同位置同時固定不同材料是有利的。
待檢測材料的檢測常常是通過水溶液中的待檢測材料與微陣列芯片表面的傳感敏感材料的反應來實現，因此在親水性表面待檢測材料能夠與傳感敏感材料進行有效反應從而實現有效檢測，而在疏水性表面則由于水溶液中的待檢測材料不能與傳感敏感材料實現有效接觸反應，從而效果較差。因此在檢測時，生物芯片的表面最好是親水性的。
通過常規的方法很難滿足材料固定與檢測時對微陣列芯片表面親疏水性能的不同要求，而親疏水可逆可控材料則能夠很好地滿足上述要求。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種基于親疏水可逆可控材料的多功能生物芯片的制備方法，該方法具有操作方便，環境友好，成本低廉，靈活性高，通用性強的特點。
技術方案本發明通過控制親疏水可逆可控材料的親疏水特性制備微陣列生物芯片，制備微陣列生物生物芯片包括4個步驟1)、選擇微陣列芯片基片；2)、固定親疏水可逆可控材料薄膜；3) 或者使親疏水可逆可控材料薄膜處于疏水狀態固定微陣列傳感敏感材料或者通過親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料；4)、將微陣列生物芯片在親疏水可逆可控材料處于親水狀態下進行檢測。
親疏水可逆可控材料包括無機材料中的氧化鋅、二氧化鈦以及有機材料的聚N-異丙基丙烯酰胺類、聚甲基乙烯基醚類、聚甲基丙烯酸羥乙酯類。
微陣列生物芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金屬、高分子材料。
親疏水可逆可控材料微陣列芯片的制備具體為首先選擇微陣列芯片基片。可以用于微陣列芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金屬、高分子材料。
然后將所選基片清潔處理后固定親疏水可逆可控材料薄膜。親疏水可逆可控材料薄膜在基片上的固定可以選擇物理沉積固定或化學共價連接固定。
通過連接官能團將不同傳感敏感材料以微陣列的方式同時固定到處于疏水狀態的親疏水可逆可控材料表面的不同區域或者通過載有傳感敏感材料的印章控制材料局部的親疏水性能使得傳感敏感材料固定區域親水，而其周圍疏水從而避免傳感敏感材料間的污染，通過多次壓印固定傳感敏感材料從而獲得微陣列生物芯片。
最后將微陣列生物芯片在親疏水可逆可控材料處于親水狀態下進行檢測。
通過控制親疏水可逆可控材料的親疏水性能從而選擇性地在疏水性表面的不同位置同時固定不同的生物傳感材料，制備微陣列芯片，而將其變為親水性用于檢測或者通過載有傳感敏感材料的印章控制材料局部的親疏水性能使得傳感敏感材料固定區域親水，而其周圍疏水從而避免傳感敏感材料間的污染，由此制備微陣列生物芯片。
有益效果本發明通過控制親疏水可逆可控材料的親疏水性能從而選擇性地在疏水性表面固定生物傳感材料，制備微陣列芯片，而將其變為親水性用于檢測或者通過載有傳感敏感材料的印章控制材料局部的親疏水性能使得傳感敏感材料固定區域親水，而其周圍疏水從而避免傳感敏感材料間的污染，由此制備微陣列生物芯片。本方法具有操作簡單方便，成本低廉，靈活性高，通用性強的特點，為微陣列芯片的制備提供了一種新的處理技術。
圖1是疏水狀態固定傳感敏感材料微陣列-親水狀態檢測微陣列芯片制備過程的示意圖。其中有基片1，親疏水可逆可控材料膜2，微陣列傳感材料3，疏水狀態固定微陣列傳感材料a，親水狀態進行檢測b。
圖2親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料-親水狀態檢測微陣列芯片制備過程的示意圖。其中有親疏水控制微印章4，微陣列傳感材料5，親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料c，親水狀態進行檢測d。
具體實例方式基于親疏水可逆可控材料微陣列芯片的制備包括微陣列芯片基片的選擇、親疏水可逆可控材料薄膜的固定、處于疏水狀態的親疏水可逆可控材料表面傳感敏感材料微陣列的固定或者親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料及微陣列芯片在親疏水可逆可控材料處于親水狀態下的檢測。具體實施例如下實施例1基于氧化鋅納米桿陣列的微陣列生物芯片制備a、ZnO溶膠的制備在0.5L的乙醇中溶解0.05mol的Zn(AC)2，乙醇裝在1L的圓底蒸餾燒瓶中，用蒸餾冷凝裝置在80攝氏度下蒸餾3小時，并不斷攪拌，收集冷凝產物。最后得到0.2L的反應產物(即先導物)和0.3L的冷凝物(此物丟棄)。用無水乙醇將此0.2L的先導物沖淡至0.5L，然后加入0.07mol的LiOH，使Li+的濃度為0.14M。把這些混合物進行超聲水解，直至LiOH粉末全部消失(大約1小時)。再將其過濾，除去未溶的LiOH。然后，在30攝氏度下用旋轉蒸發器將此膠體真空蒸餾濃縮至0.1L。這樣，ZnO溶膠即制備完成。
B、ZnO納米桿陣列的制備將ZnO溶膠旋轉涂布到玻璃基片上，并在420攝氏度下煅燒半小時。然后將以上干膠片懸浮于0.1M的Zn(NO3)2和0.1M的六次甲基四胺的水溶液中，并分別加入PVA、PEG等有機誘導試劑，在95攝氏度下放置3小時，然后將其取出，用蒸餾水沖洗、干燥，避光保存不少于七天備用。
C、基于氧化鋅納米桿陣列陣列式芯片的制備將避光保存處于疏水狀態的的氧化鋅納米桿陣列薄膜片以點樣的方式先后經過1％氨丙基三乙氧基硅烷水溶液、1％戊二醛水溶液后點樣固定核酸探針陣列。然后經清潔處理后組裝微陣列芯片。
D、基于氧化鋅納米桿陣列陣列式芯片的使用將上述基于氧化鋅納米桿陣列的微陣列芯片從背面通過紫外光照射半小時后，注入樣品進行測試。
實施例2基于聚N-異丙基丙稀酰胺薄膜的微陣列芯片的制備將經過清潔并且經過1％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液處理過的玻璃片與另一片玻璃片通過夾片控制厚度后將在氮氣保護下的6％的N-異丙基丙稀酰胺，0.5％的丙烯酸溶液加入0.05％的過硫酸銨及0.07％的四甲基乙二胺溶液通過毛細效應導入兩層玻璃片之間進行聚合，去除夾片及另一玻璃片后獲得覆蓋有均勻的溫度敏感聚N-異丙基丙稀酰胺-co-聚丙烯酸共聚薄膜的玻片。在該玻片的下方置有玻片控溫裝置使得玻片及其上的溫度敏感聚N-異丙基丙稀酰胺-co-聚丙烯酸共聚薄膜的溫度大于共聚物的相轉變臨界溫度。在該玻片的上方，載有特種寡核苷酸控溫在低于共聚物相轉變臨界溫度以下的印章通過計算機控制的壓印的方式將相同的寡核苷酸同時固定到共聚物薄膜上需要固定相應寡核苷酸的不同區域，通過多次壓印合成，從而得到核酸探針陣列。將該核酸探針微陣列組裝成芯片并在低于溫度敏感共聚物的相轉變溫度下進樣、測試。
權利要求
1.一種多功能生物芯片的制備方法，其特征在于通過控制親疏水可逆可控材料的親疏水特性制備微陣列生物芯片，制備微陣列生物生物芯片包括4個步驟1)、選擇微陣列芯片基片；2)、固定親疏水可逆可控材料薄膜；3)或者使親疏水可逆可控材料薄膜處于疏水狀態固定微陣列傳感敏感材料或者通過親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料；4)、將微陣列生物芯片在親疏水可逆可控材料處于親水狀態下進行檢測。
2.根據權利要求1所述的多功能生物芯片的制備方法，其特征在于親疏水可逆可控材料包括無機材料中的氧化鋅、二氧化鈦以及有機材料的聚N-異丙基丙烯酰胺類、聚甲基乙烯基醚類、聚甲基丙烯酸羥乙酯類。
3.根據權利要求1所述的多功能生物芯片的制備方法，其特征在于微陣列生物芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金屬、高分子材料。
全文摘要
一種多功能生物芯片的制備方法是通過可逆地控制材料的親疏水性能從而選擇性地固定生物傳感材料的方法，該方法通過控制親疏水可逆可控材料的親疏水特性制備微陣列生物芯片，制備微陣列生物生物芯片包括4個步驟1)選擇微陣列芯片基片；2)固定親疏水可逆可控材料薄膜；3)或者使親疏水可逆可控材料薄膜處于疏水狀態固定微陣列傳感敏感材料或者通過親疏水控制微印章固定微陣列式傳感敏感材料；4)將微陣列生物芯片在親疏水可逆可控材料處于親水狀態下進行檢測。該方法具有操作方便，環境友好，成本低廉，靈活性高，通用性強的特點。
文檔編號C12Q1/68GK1710103SQ20051004051
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月15日 優先權日2005年6月15日
發明者張繼中, 顧忠澤, 孫誠, 陸祖宏 申請人:東南大學