[发明专利]一种区域选择性抗生物污染阵列芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗生物污染阵列芯片的制备方法，属于生物芯片技术领域。

背景技术

生物芯片技术的实质是在基片上构建有序点阵，并固定探针分子，使之与被测物质结合或反应，再通过检测分析获得被测物质的分子结构以及浓度等信息。该技术具有高通量、高信息量、微型化、自动化、快速响应等优点，可应用于临床诊断、环境监测、食品安全等领域。但迄今为止，生物芯片，尤其是蛋白质芯片并没有广泛应用于临床检验。其主要原因在于，临床样品，如血液、尿样等含有大量的生物大分子，在进行分析检测时，易于在芯片表面非特异性吸附，造成芯片的背景信号强，具有分子识别能力的阵列区域也易于发生吸附，导致分析的灵敏度、特异性和准确性较差,临床误诊率较高。现有的具有抗非特异性吸附功能的芯片多采用物理吸附的方法进行表面修饰。该方法虽然操作简单，但修饰后得到的表面不牢固，重现性较差。而采用化学法修饰的生物抗吸附芯片由于反应条件苛刻，操作难度大，不易大规模批量生产。

生物芯片的基体材料包括玻璃、硅片、金属材料以及一些高分子材料。其中，玻璃、硅片由于易于实现大规模微加工而应用广泛。现有的阵列加工方法，多借助于复杂的仪器设备，如机器手点样装置等，易于造成样品点扩散、阵列大小不易控制等问题。因此，采用光聚合的方法在常用的玻璃、硅片基质表面构建阵列区域大小可控的阵列可以解决上述问题。

针对上述技术问题，本发明提供了一种抗生物污染阵列芯片的制备方法。该方法以玻璃、硅片、聚二甲基硅氧烷作为基片，以共价键的形式在基片表面接枝抗生物污染功能的单体。该方法制备步骤简单，易于程序化。制得的阵列芯片表面包含两部分，分别为具有抗生物污染功能的非阵列区域和具有抗生物污染功能并可进行功能化的阵列区域。可功能化的阵列区域可通过进一步反应与蛋白质、核酸、氨基酸、多糖或具有伯胺或仲胺的粒子等生物组分偶联制得生物探针阵列。

该生物芯片的特点包括：无需点样设备，实现阵列区域和非阵列区域选择性功能化；生物分子非特异性吸附弱，探针分子密度高，背景噪音小，信号灵敏度高；尤其在复杂生物样品中的微量蛋白质定量分析，如癌症标志物的检测方面意义重大 。

发明内容

本发明提供了一种抗生物污染阵列芯片的制备方法。该方法工艺简单，对设备要求低，制得的阵列式生物芯片探针分子密度高、背景噪音小、信号灵敏度高。该芯片的特点在于表面具有抗生物污染的功能，可以有效减少生物组分的非特异性吸附，其中阵列部分可与蛋白质、核酸、氨基酸、多糖或具有伯胺或仲胺的粒子等生物组分偶联制得生物探针阵列，在微量生物分子检测领域具有应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方法实现的：

方法1：

一种抗生物污染阵列芯片的制备方法1，包括以下步骤：

第一步，将清洗后的玻璃或硅片或聚二甲基硅氧烷芯片，置于含不饱和键的硅烷偶联剂溶液里浸泡一定时间后，取出、干燥；

第二步，将一种含有抗生物污染单体的溶液旋涂于芯片表面，紫外光透过掩膜照射在芯片表面，引发该单体与芯片表面的接枝聚合反应，光照部分形成抗生物污染的非阵列区域，未光照部分不发生反应；用50%甲醇水溶液清洗芯片，洗去未反应的单体；

第三步，将另外一种抗生物污染并且可功能化单体的溶液旋涂在整个芯片表面，紫外光照射下，第二步中未与抗生物污染单体反应的区域与该单体发生接枝聚合反应，形成抗生物污染并可功能化的阵列区域，洗净后得到全芯片抗生物污染、阵列区域可功能化的生物芯片；

第四步，将如蛋白质、基因等生物组分，通过偶联反应固定在阵列区域表面，制得具有抗生物污染表面的新型生物芯片。

本发明的上述方法1中，所述的含不饱和键的硅烷偶联剂的结构为以下三类中的任意一种或几种：

其中R为Me或Et，R’为H或者Me，n为1-10的整数。

本发明的上述方法1中，所述的含不饱和键的硅烷偶联剂与芯片的反应时间为5分钟-20小时，反应温度为25℃-80℃，浓度为0.1%-30%，溶剂包括：苯、甲苯、丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、四氢呋喃中的一种或几种。

本发明的上述方法1中，所述的抗生物污染单体包括以下列举的五类中的任意一种或几种：

（1）丙烯酸磺酸基甜菜碱类化合物

其中x为2-10的整数，y为2、3或4，R为H或者Me；

（2）丙烯酸磷酸基甜菜碱类化合物

其中x为2-18的整数，R为H或者Me；