一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統的製作方法
2023-06-05 09:42:31
專利名稱：一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統的製作方法
技術領域：
本發明 涉及一種雜交系統，具體涉及一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統。
背景技術：
微陣列晶片是藉助微加工技術將大量已知序列的探針分子有序高密度地固定在支持物上形成，探針分子可以是DNA、RNA、蛋白質、糖等。通過檢測探針是否與樣品中的靶物質進行雜交，可以對基因表達特徵、遺傳缺陷、蛋白質分布、反應特性等進行分析。基於微陣列晶片的分析方法主要包含樣品前處理、晶片製備、晶片雜交、晶片清洗及乾燥、晶片檢測等步驟。目前的晶片分析平臺包括兩類一類平臺利用大型設備分步或集成完成晶片雜交、染色、清洗、乾燥和檢測等處理步驟，如博奧生物有限公司的晶芯BioMixer II晶片雜交儀、晶芯SlideWasher晶片洗幹儀和晶芯LuxScan IOK系列微陣列晶片掃描儀分步完成上述流程，而美國昂飛公司(Affymetrix Inc.)的GeneTitan系統通過機械手在不同功能模塊之間轉移樣品，集成完成上述處理步驟；另一類平臺是在晶片上設計微流體通道並配合外圍流體系統，實現晶片的雜交、清洗和乾燥等功能，然後在獨立的檢測儀器上檢測結果，如上海百傲科技有限公司的e-Hyb全自動雜交儀。這兩類儀器都無法實時監測晶片表面的信號變化，因此在優化分析條件時，只能通過對照實驗達到這個目的。進行對照實驗時，需要同時配置多組相同樣品，然後每組樣品賦予不同的處理流程和處理條件，通過最終的檢測，確定一個最優的晶片處理條件，如雜交時間、雜交動力、清洗流速、清洗時間、乾燥方式等。由於無法實時監測晶片表面的信號變化，這種對照試驗耗費了大量的樣品和時間。
發明內容
本發明的目的是提供一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統。本發明所提供的一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統，包括—雜交腔體；所述雜交腔體由微陣列晶片、腔體圍堰和蓋片組成，所述蓋片上設有流體入口和流體出口；一溫控裝置；所述溫控裝置與所述雜交腔體相連接；一外圍流路；所述外圍流路通過所述流體入口和流體出口與所述雜交腔體相連通；和—實時成像模塊；所述實時成像模塊包括一光源和光檢測器件，所述光源的光入射到所述微陣列晶片的表面上，然後經所述微陣列晶片的表面反射後投射到所述光檢測器件。上述的雜交系統中，所述外圍流路上設有至少一個用於提供氣體壓強的泵和至少一個控制流體流動的閥。上述的雜交系統中，所述泵可為注射泵或柱塞泵，可通過與步進電機相連接，以控制到微升級單位體積，進而對其相應管路中的流體(包括氣體和液體)提供精確的往返運動控制。上述的雜交系統中，所述閥可為電磁閥或電動閥，如夾管閥。上述的雜交系統中，所述光源可為光電二極體、日光燈、白熾燈或雷射器；所述光檢測器件為光電耦合器件或光電倍增管。上述的雜交系統中，經所述微陣列晶片的表面反射後的光入射到一反射鏡；經所述反射鏡反射後投射到所述光檢測器件；由所述光檢測器件記錄光信號，將所述微陣列晶片的表面上不同位置的光信號轉化為圖像上的強度信息，圖像按照時間序列記錄後，可轉換為視頻文件。上述的雜交系統中，所述反射鏡與所述光檢測器件之間設有鏡頭，所述鏡頭可用於將被成像區域的像放大或者縮小後，投射到所述光檢測器件的感光面上。
本發明提供的微陣列晶片雜交系統，可以實現晶片的動態雜交、清洗和乾燥等流程，實時成像模塊可以實現對晶片上述處理流程中磁珠強度實時監測。根據信號變化情況，優化晶片處理條件，包括雜交時間、雜交動力、清洗流速、清洗時間、乾燥方式等，也可用於研究固液相雜交的動力學問題。
圖I和圖2為本發明提供的實時監控晶片分析過程的雜交系統的結構示意圖，圖中各標記如下1微陣列晶片、2腔體圍堰、3蓋片、4溫控裝置、5空氣瓶、6樣品瓶、7，8洗液瓶、91，92，93，94夾管閥、10柱塞泵、11三通閥、12廢液瓶、13發光二極體、14光電耦合器件、15反射鏡、16鏡頭、17蠕動泵、18三位四通閥。圖3為微陣列晶片探針排布。圖4為利用本發明提供的雜交系統進行雜交和後處理過程圖像。
具體實施例方式
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。如圖I所示，本發明提供的雜交系統包括一雜交腔體，該雜交腔體由微陣列晶片
I、腔體圍堰2和蓋片3組成；該雜交腔體與溫控裝置4相連接，用於實現對雜交腔體的溫度控制；該雜交腔體的入口分別與一個空氣瓶5、一個樣品瓶6和2個洗液瓶7和8相連通；雜交腔體與空氣瓶5相連通的管路設有一夾管閥91，雜交腔體與樣品瓶6相連通的管路上設有一夾管閥92，雜交腔體與2個洗液瓶7和8相連通的管路分別設有夾管閥93和夾管閥94，用於控制管路的通與斷；該雜交腔體的出口與一柱塞泵10相連通，且雜交腔體與柱塞泵10相連通的管路通過一三通閥11與廢液瓶12相連通，用於收集洗液；該雜交系統還包括一實時成像模塊，該實時成像模塊包括發光二極體(LED) 13和光電耦合器件(CXD) 14，其中發光二極體13的光入射到微陣列晶片I的表面，被微陣列晶片I的表面反射後，進入設置在其上方的反射鏡15，反射鏡15與微陣列晶片I的表面成45°夾角，經過反射鏡15反射後，光以與微陣列晶片I平行的方向進入一個鏡頭16,微陣列晶片I表面的像通過鏡頭16縮小後，投射到電耦合器件(CCD)14表面，將二維平面光強轉化為圖像的像素強度值；然後，按照一定時間間隔採集圖像，可編碼成為視頻文件。如圖2所示，為本發明提供的另一種雜交系統，其組成與結構基本與圖I中的系統相同，不同之處為在連接廢液瓶12的管路上增設蠕動泵17，可持續工作，可連續地將洗液抽入至雜交腔體內，進行清洗，或者連續地將空氣抽入至雜交腔體內，進行乾燥；省去了樣品瓶的設置，可以事先將樣品加入至雜交腔體中；同時設置三位四通閥18代替夾管閥；通過對三位四通閥18的控制，實現空氣和洗液的選通。上述的雜交系統中，根據需要， 雜交腔體還可與多個洗液瓶相連通；泵還選擇為與步進電機相連的注射泵；廢液瓶12與三通閥11之間的管路還可與一蠕動泵相連接；光源還可選擇為日光燈、白熾燈或雷射器等器件；光檢測器件還可選擇為光電倍增管等器件。利用本發明提供的圖I所示的雜交系統進行雜交試驗，試驗過程如下雜交樣品利用晶芯九項遺傳性耳聾基因檢測試劑盒(微陣列晶片法)(博奧生物有限公司)中的方法製備，包括以下步驟I、提取全血或濾紙幹血斑中的基因組DNA，本實施例中使用試劑盒自帶的各位點均為野生型的基因組DNA，該微陣列晶片探針排布如圖3所示，各探針含義如表I所示。表I各探針含義
權利要求
1.一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統，其特徵在於它包括 一雜交腔體；所述雜交腔體由微陣列晶片、腔體圍堰和蓋片組成，所述蓋片上設有流體入口和流體出口； 一溫控裝置；所述溫控裝置與所述雜交腔體相連接； 一外圍流路；所述外圍流路通過所述流體入口和流體出口與所述雜交腔體相連通；和 一實時成像模塊；所述實時成像模塊包括一光源和光檢測器件，所述光源的光入射到所述微陣列晶片的表面上，然後經所述微陣列晶片的表面反射後投射到所述光檢測器件。
2.根據權利要求I所述的雜交系統，其特徵在於所述外圍流路上設有至少一個用於 提供氣體壓強的泵和至少一個控制流體流動的閥。
3.根據權利要求2所述的雜交系統，其特徵在於所述泵為注射泵或柱塞泵。
4.根據權利要求2或3所述的雜交系統，其特徵在於所述閥為電磁閥或電動閥。
5.根據權利要求1-4中任一所述的雜交系統，其特徵在於所述光源為光電二極體、日光燈、白熾燈或雷射器；所述光檢測器件為光電耦合器件或光電倍增管。
6.根據權利要求1-5中任一所述的雜交系統，其特徵在於經所述微陣列晶片的表面反射後的光入射到一反射鏡；經所述反射鏡反射後投射到所述光檢測器件。
7.根據權利要求6所述的雜交系統，其特徵在於所述反射鏡與所述光檢測器件之間設有鏡頭。
全文摘要
本發明公開了一種實時監控微陣列晶片分析過程的雜交系統。它包括一雜交腔體；所述雜交腔體由微陣列晶片、腔體圍堰和蓋片組成，所述蓋片上設有流體入口和流體出口；一溫控裝置；所述溫控裝置與所述雜交腔體相連接；一外圍流路；所述外圍流路通過所述流體入口和流體出口與所述雜交腔體相連通；和一實時成像模塊；所述實時成像模塊包括一光源和光檢測器件，所述光源的光入射到所述微陣列晶片的表面上，然後經所述微陣列晶片的表面反射後投射到所述光檢測器件。本發明提供的微陣列晶片雜交系統，可以實現晶片的動態雜交、清洗和乾燥等流程，實時成像模塊可以實現對晶片上述處理流程中磁珠強度實時監測。根據信號變化情況，優化晶片處理條件，也可用於研究固液相雜交的動力學問題。
文檔編號C12M1/34GK102719357SQ20121017708
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者宋秀梅, 朱疆, 梅丹陽, 王東, 程京, 郭洪菊 申請人:博奧生物有限公司, 清華大學