[发明专利]等电聚焦生物芯片

说明书

发明领域

本发明涉及基于等电聚焦、用于分离分析物的装置领域，所述分析物例如是蛋白质、代谢物、糖蛋白和/或肽。

发明背景

在蛋白组学中没有类似DNA分析中用于扩增核酸的PCR方法的蛋白扩增步骤。而且，表达蛋白具有高动态范围和多样性，特别是在真核组织中。因此，样品优选地进行预分级，以降低样品混合物的复杂性，对于某些蛋白例如低丰度蛋白或碱性蛋白富集样品，以及获得关于蛋白拓扑学(topology)的某些信息。一种很有用的预分级样品的方法是根据液相中等电点(pI)的电泳预分级。

Righetti及合作者已经为此开发了多隔室电解槽，并以IsoelectrIQ为名称被Proteome Systems商业化。这些芯片由被等电膜分开的多个腔室组成。每个膜包含Immobiline凝胶，其局部缓冲膜中的pH。从阳极到阴极，所述膜的pI递增增加，造成多个pI间隔。在一个腔室中引入蛋白样品，当在阳极和阴极之间施加电压时，各蛋白移向与其pI匹配的pI腔室。分级之后，每个腔室中的液体被收集用于进一步的分析。

现有电解槽如以上所述设备的主要缺陷在于它们是复杂的，例如包含许多在使用前需要由熟练人员组装的部件，且仍然需要许多操作步骤。而且，样品通常在分离过程之中或之后被稀释，而这有效地降低了低丰度蛋白的检测极限。多隔室电解槽IsoelectrIQ的单独腔室的体积相对较大，约为5ml。

本发明的目的是克服上述问题，提供能够分级很小样品体积的可自动化的装置。

发明概述

本发明涉及等电聚焦生物芯片，特别是用于分级(fractionating)、检测和/或收集分析物，例如蛋白质、代谢物、糖蛋白和/或肽，包含：

-微流控(microfluidic)样品通道，

-具有第一pH值(pH1)的第一凝胶垫，

-具有不同于第一pH值(pH1)的第二pH值(pH2)的第二凝胶垫，以及

-阳极阴极对，

所述第一和第二凝胶垫形成所述样品通道的至少两个相对壁部分，且

所述第一凝胶垫的至少一部分、所述第二凝胶垫的至少一部分，以及其相对壁部分由所述第一和第二凝胶垫形成的样品通道部分设置于阳极阴极对的阳极和阴极之间。

在本发明范围内，术语“微流控”理解为生物芯片的通道、腔室和储器的容量为微升数量级，例如为≥0.01μl到≤50μl，特别为≥0.1μl到≤10μl。

在根据本发明的等电聚焦生物芯片中，大多数分级、检测和分离步骤可有利地是自动化的。因此，有利的是，结果的再现性得到了改善，并且分级速度得到了提高。

另外，根据该发明的生物芯片有利地能够分级很小的样品体积，例如若干微升等级。也就是说，根据本法明的生物芯片能够分级为现有技术分离装置所需样品体积大约至少1000倍低的样品体积。因此，分离之前不需要稀释样品。理论上，这将导致分级后浓缩1000倍的蛋白样品。

由于在根据本发明的生物芯片中只需要小样品体积且可以省略样品稀释，所以根据本发明的生物芯片有利地具有提高的检测极限，这很重要，特别是对于检测低丰度蛋白。

在本发明的一个优选实施方式范围内，生物芯片另外包含至少一个微流控分级通道，以及对于每个分级通道包含附加凝胶垫，该附加凝胶垫的pH值不同于其它凝胶垫的pH值。所述附加凝胶垫和第一凝胶垫或第二凝胶垫或另外的附加凝胶垫从而优选地形成分级通道的至少两个相对壁部分。为保证样品的分析物等电移动进入分级通道和/或附加凝胶垫，其相对壁部分由附加凝胶垫和第一凝胶垫或第二凝胶垫或另外的附加凝胶垫形成的分级通道的部分，以及附加凝胶垫的至少一部分被设置于阳极阴极对的阳极和阴极之间。

在本发明的一个另外的优选实施方式范围内，生物芯片包含至少一个附加阳极阴极对。因此生物芯片对于每个附加阳极阴极对包含至少两个另外的凝胶垫，该至少两个另外的凝胶垫的pH值彼此不同且不同于其它凝胶垫的pH值。类似于第一阳极阴极对的第一和第二凝胶垫，附加阳极阴极对的两个凝胶垫也形成样品通道的至少两个相对壁部分。并且为保证样品分析物等电移动进入所述另外的凝胶垫以及任选地进入另外的分级通道，相对壁部分由附加阳极阴极对的两个凝胶垫形成的样品通道部分，以及附加阳极阴极对的两个凝胶垫中每个的至少一部分被设置于附加阳极阴极对的阳极和阴极之间。