[发明专利]一种用于制备微阵列细胞芯片的细胞芯片片基及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于细胞芯片技术领域，涉及一种用于制备微阵列细胞芯片的细胞芯片片基及制备方法。

背景技术

生物芯片技术，也称生物微阵列技术，是指先将大量分子(基因、蛋白、组织、细胞等分子)以阵列方式固定于支持物上，然后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息，以实现对细胞、蛋白质、基因及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。具有其它传统方法无法比拟的优越性，已被广泛应用于生命科学研究和医学诊断中，主要包括基因芯片、蛋白芯片（包括抗体芯片、抗原芯片）、组织芯片和细胞芯片等等。

其中细胞芯片是一种以细胞作为研究对象的一种生物芯片技术，是对基因芯片和蛋白质芯片技术的重要补充，是适应后基因组时代人类对生命科学探索的要求而产生的。细胞芯片技术既保持传统的细胞研究方法的优点如原位检测等，又满足了高通量获取活细胞信息等方面的要求。可以预见，细胞芯片技术作为一种新兴的高通量细胞水平的研究手段和传统的研究方法相结合,已经在基因检测、基因表达、多态性分析、药物筛选和疾病诊断等诸多领域显示出重要的作用。

按照细胞芯片的功能和制作方式主要分为以下四类：

（1）整合的微流体细胞芯片(an integrated microfluidic system)

这是一种高度平行化、自动化的集成微型芯片装置，对细胞样品具有预处理和分析的能力,又称微全分析系统(integrated micro total analysis system,μTAS)。通过在芯片上构建各种微流路通道体系,并运用不同的方法在流体通道体系中准确控制细胞的传输、平衡与定位,进而实现对细胞样品进行药物刺激等实验过程的原位监测和细胞组分的分析等研究。在此基础上，通过改变流路和分离、排列、定位细胞所需空间的微孔或沟槽等结构而又衍生出不同亚型,用于细胞的多参数检测筛选。整合的微流体细胞芯片制作方法多样，内容涉及细胞的固定培养、鉴定筛选、分化刺激、原位检测、药物开发筛选和组分分析等各个方面。类型不一、发展较快、应用广泛,

（2）微量电穿孔细胞芯片(microelectroporation cell chip)

微量电穿孔细胞芯片是将电穿孔技术与生物芯片技术相结合的产物,是细胞操作调控微型化的一种手段。该技术采用一种微型装置，将细胞与芯片上的电子集成电路相结合,利用细胞膜微孔的渗透性，通过控制电子集成电路使细胞面临一定的电压,电压使细胞膜微孔张开,从而在不影响周围细胞的情况下可将外源DNA、RNA、蛋白质、多肽、氨基酸和药物试剂等生物大分子或制剂等顺利的导入或从靶细胞中提取出来。这种技术为研究细胞间遗传物质的转导、变异、表达以及控制细胞内化学反应提供了可能。Shin等（Shin YS,Anal Chem,2004,76(23):7045-7052.）运用聚二甲基硅氧烷等材料构建了电穿孔细胞芯片,通过指数衰变式脉冲发生器对通道内的细胞进行电穿孔实验,原位观察了碘化丙啶被SKOV3细胞株吸收的全过程,并成功将绿色荧光标志的蛋白基因转染了SKOV3细胞,监测活细胞内DNA逆传的规律。此外,还有学者采用纳米针和纳米管等显微操作在芯片上构建纳米通道,完成单细胞注射或样品提取。

（3）细胞免疫芯片(cell immunochip)

细胞免疫芯片是目前应用范广、经济实用的生物芯片技术，是在蛋白质芯片的基础上发展起来的。严格的讲应属于蛋白芯片，是采用抗体芯片进行目的细胞捕获的微阵列芯片。

细胞免疫芯片的制备主要以玻片为片基,通过将相应的抗原或抗体固相化于经过二维或三维修饰的玻片等载体上制成抗原或抗体芯片，将待检测细胞悬液(荧光标记或非标记)与芯片孵育，利用免疫反应原理,特异性捕获靶细胞，而后通过免疫学、化学方法、酶学等检测方法(如荧光标记、酶标记及放射标记等)完成对捕获细胞进行功能和表型研究。例如Zhang等（Zhang CX,Electrophoresis,2003,24(18):3279-83）将抗体固定在琼脂糖修饰的玻片上捕获目的细胞。Belov等（Belov L,Cancer Res,2001,61(11):4483-9）运和Revzin等（RevzinA,Lab Chip,2005,5(1):30-37）分别利用抗体芯片进行白血病免疫分型实验。显示了细胞免疫芯片应用在白血病免疫诊断及预后判定方面的诱人前景。同样，细胞免疫芯片在新药物的开发筛选等方面亦将提供强有力的技术支持，不仅可以提高药物开发的效率，而且实现了药物筛选的敏感性、高通量和自动化的集成。