用於製備微陣列的噴墨點樣儀及使用該儀器的點樣方法
2023-07-01 13:17:36
專利名稱：用於製備微陣列的噴墨點樣儀及使用該儀器的點樣方法
背景技術：
發明領域本發明涉及一種用於製備微陣列的噴墨點樣儀及使用該儀器的點樣方法。
相關技術描述微陣列或生物晶片是微晶片，具有在其固相基片的預定區上以高密度固定的生物分子如DNA探針或蛋白質。微陣列在生物工程領域起重要作用，包括疾病的診斷、新藥開發、核酸序列的識別等。
製造微陣列的傳統方法包括用含有生物分子溶液的針接觸固相支持物的表面。然而，該方法中，針的尖端和固相支持物的表面由於直接接觸而變形，因此破壞了微陣列的一致性。最近，開發出了採用噴墨法以非接觸的方式將生物分子溶液點樣到固相支持物上製備微陣列的儀器。圖1是用於生產微陣列的一種常規噴墨點樣儀的局部剖面透視圖。參見圖1，常規點樣儀包括多個儲液孔(reservoir)10，其中充滿從外面注入的預製生物分子溶液，多個噴嘴(nozzle)12，從中噴射生物分子溶液，和把儲液孔10和噴嘴12連接起來的多個微通道(microchannel)14。噴嘴12的間距等於微陣列上的點樣距離。
然而，在常規的點樣儀中，儲液孔10的尺寸(大約幾個毫米)遠大於噴嘴12的尺寸(大約20μm)，並且儲液孔10的間距(大約幾個毫米)遠大於噴嘴12的間距(大約150μm)。因此，連接儲液孔10和噴嘴12的微通道14很複雜而且很長。因此，生物分子溶液很難容易地從儲液孔10供給到噴嘴12。
發明概述本發明提供了一種用於製備微陣列的點樣儀及使用該儀器的點樣方法，點樣儀具有簡化的通道結構。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於製備微陣列的點樣儀，該點樣儀包括多個儲液孔，排列成排並充滿預製的生物分子溶液；以及多個噴嘴，各對應一個儲液孔並且生物分子溶液從中噴出，其中第一方向的噴嘴間距比點樣陣列中的點樣間距大，並且當儀器在第一方向上移動時，按順序地從每行噴嘴噴射生物分子溶液到固相支持物上以形成點樣陣列。
組成一排的噴嘴可安排成傾斜於第一方向排列。
第一方向的噴嘴間距和噴嘴對應的儲液孔的間距基本相同。對應噴嘴的儲液孔可按第一方向排列。第一方向的噴嘴間距可以是幾個毫米，優選為1-5mm。
第二方向的噴嘴間距可和第一方向的點樣間距基本相同。第二個方向可與第一方向垂直。第二方向的噴嘴間距可是30-300μm。
點樣儀器可更進一步地包括多個連接儲液孔和噴嘴的通道。
點樣儀可包括具有儲液孔的第一種基片；和具有噴嘴的第二種基片。第二種基片可更進一步地具有多個連接儲液孔和噴嘴的通道。
第一種基片可由玻璃製成。第二種基片可由矽製成。儲液孔可以有圓型的、四邊形的或六邊形的橫截面。
生物分子溶液可包含核酸或蛋白質。核酸可包括DNA探針。
點樣儀可使用噴墨法噴射生物分子溶液。噴墨法可以是熱力的、壓電的或靜電的噴墨法。
根據本發明的另一個方面，提供了一種使用用於製備微陣列的點樣儀的點樣方法，所述的點樣儀包括多個儲液孔，排列成排並充滿預製的生物分子溶液；以及多個噴嘴，各對應一個儲液孔並且從中噴出生物分子溶液，其中第一方向的噴嘴間距比點樣陣列中的點樣間距大，所述的方法包括當點樣儀在第一方向移動時，按順序地從每行噴嘴噴射生物分子溶液到固相支持物上。
在本發明的方法中，當點樣儀在第一方向移動時，可按順序從一排噴嘴噴射生物分子溶液到固相支持物上，從而在第二方向上在固相基片上形成點樣列。第二方向可與第一方向垂直。
通過參考附圖描述對具體示範實施方案的詳細描述，本發明的上述及其他特徵和優勢將變得更明顯圖1是用於製備微陣列的常規點樣儀的局部剖面透視圖。
圖2是根據本發明的一種實施方案用於製備微陣列點樣儀的局部俯視圖。
圖3是在圖2中舉例說明的儀器沿線III-III』的剖視圖。
圖4是在圖2中舉例說明的用於製備微陣列的點樣儀的俯視圖。
圖5是舉例說明從圖4中舉例的點樣儀噴出的生物分子溶液形成的點樣列的視圖。
圖6A到6H是舉例說明使用根據本發明的一種實施方案的點樣儀製備微陣列方法的視圖。
發明詳述在下文中本發明示範的實施方案將參考附圖詳細描述。全部附圖中，相同的標號表示相同的元件。如上所述的第一方向和第二方向在附圖上分別表示為x方向和y方向。
圖2是根據本發明的一種實施方案用於製備微陣列點樣儀的局部俯視圖。圖3是在圖2中舉例說明的儀器沿線III-III』的剖視圖。
參見圖2和3，根據本發明的一種實施方案的用於製備微陣列的點樣儀包括第一種基片120和第二種基片130，在其上形成第一種基片120。第一種基片120可以是玻璃基片並且第二種基片130可以是矽片。第一種基片120和第二種基片130可用一種集成結構製備。
在第一種基片120上形成多個儲液孔110。儲液孔110充滿了從外面注入的預製的生物分子溶液150。每一個儲液孔110可具有如在圖2中舉例說明的圓形橫截面或四邊形的或六邊形的橫截面等。每一個儲液孔110可具有大約為幾個毫米的直徑。儲液孔110沿著x方向的按預定距離d1分開排列。儲液孔110間距d1可以是大約幾個毫米，優選為1-5mm。
噴出生物分子溶液150的多個噴嘴112是形成於第二種基片130部分的底部。噴嘴12對應儲液孔110。每一個噴嘴112的直徑大約為20μm。連接儲液孔110和噴嘴112的多個通道114形成於第二種基片130頂端。
噴嘴112以預定的角度向x方向排列。在x方向的噴嘴112間距d2可比在微陣列上形成的點樣陣列中的點樣間距大。在x方向的噴嘴112間距d2可與儲液孔110間距d1基本相同，例如在圖2和3中的舉例說明。因此，在這種情況下，x方向的噴嘴112間距d2可以是大約幾個毫米，優選為1-5mm。當x方向的噴嘴112間距d2和儲液孔110間距d1相同的時候，通道114可被縮短並具有更簡化的結構，並且因此，生物分子溶液150可容易地通過通道114從儲液孔110供給到噴嘴112。y方向上的噴嘴112間距h可與點樣間距基本相同。在這種情況下，y方向上的噴嘴112間距h可以是30-300μm。
根據本發明的一種實施方案用於製造微陣列的點樣儀採用噴墨法噴射生物分子溶液。噴墨法可以是熱力的、壓電的或靜電的噴墨法。
圖4舉例說明用於製備微陣列的噴墨型點樣儀，採用如圖2和3中舉例說明的儲液孔和噴嘴的排列。參見圖4，儲液孔110呈四行排列，即第一行儲液孔161、第二行儲液孔162、第三行儲液孔163和第四行儲液孔164。從第一到第四儲液孔行161、162、163、和164的每一行包括在x方向上按距離d1分開排列的十二個儲液孔110。噴嘴112按四行排列，噴嘴112對應儲液孔110。在這種情況下，構成一排的十二個噴嘴112按預定角度向x方向排列。x方向上的噴嘴112間距d2可與儲液孔110間距d1相同。y方向上的噴嘴112間距h可與要製備的微陣列的點樣間距相同。
具有這種結構的點樣儀通過順序地從噴嘴112噴射生物分子溶液到固相支持物上而產生點樣陣列。具體地，參見圖4，當生物分子溶液順序地從所有儲液孔行161、162、163、和164的噴嘴112依預定時間間隔噴射到固相支持物預定位置上，同時點樣儀在x方向移動，則在點樣陣列y方向上形成點樣列。參見圖5，生物分子溶液順序地從第一行儲液孔161和第二行儲液孔162的二十四個噴嘴112中噴出，從而在y方向形成第一列點樣列161』和第二列點樣列162』。在圖5中，標號1到24標示點樣形成的順序。第一列點樣列161』和第二列點樣列162』分別對應於第一行儲液孔161和第二行儲液孔162。排列在第一點樣列161』和第二點樣列162』的各點樣間距h』和在y方向的各行噴嘴161和162的噴嘴112的間距h相同。
儘管圖4舉例說明了一種用於製造微陣列的點樣儀，包括四行儲液孔，在各儲液孔行的x方向上排列十二個儲液孔，但根據本發明用於製造微陣列的點樣儀不限於此並且能從中產生各種變化。
圖6A到6H是舉例說明使用一種根據本發明實施方案的點樣儀製造微陣列的方法。在圖6A到6H，四個點樣儀用來製造微陣列。各點樣儀包括四個單元並且各單元包括一排儲液孔和對應各自儲液孔的噴嘴，如上所述。
參見圖6A，當生物分子溶液順序地從第三單元213和第四單元214點樣到固相支持物250上，同時第一個點樣儀210按箭頭方向移動時，則在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第三單元213和第四單元214的點樣列213』和214』。下一步，如在圖6B中的舉例說明，第一個點樣儀210下移預定距離使得第一個和第二個單元211和212與固相支持物250對齊。然後，當生物分子溶液順序地從第一單元211和第二單元212點樣到固相支持物250上，同時第一個點樣儀210在箭頭方向上移動時，則在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第一單元211和第二單元212的點樣列211』和212』。
隨後，第一個點樣儀210替換為第二個點樣儀220，參見圖6C，當第二個點樣儀220按箭頭方向移動時，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應單元223和第四單元224的點樣列223』和224』。下一步，如在圖6D中舉例說明的一樣，第二個點樣儀220下移預定距離使得第一和第二單元221和222與固相支持物250對齊。然後，當第二個點樣儀220按箭頭方向移動，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第一單元221和第二單元222的點樣列221』和222』。
隨後，第二個點樣儀220替換為第三個點樣儀230，參見圖6E，當第三個點樣儀230按箭頭方向移動，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第三單元233和第四單元234的點樣列233』和234』。下一步，如在圖6F中舉例說明的一樣，第三點樣儀230下移預定距離使得第一和第二單元231和232與固相支持物250對齊。然後，當第三個點樣儀230按箭頭方向移動時，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第一單元231和第二單元232的點樣列231』和232』。
隨後，第三個點樣儀230替換為第四個點樣儀240，參見圖6G，當第四個點樣儀240按箭頭方向移動時，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第三單元243和第四單元244的點樣列243』和244』。下一步，如在圖6H中的舉例說明，第四個點樣儀240下移預定距離使得第一和第二單元2411和242與固相支持物250對齊。然後，當第四點樣儀240按箭頭方向移動時，在固相支持物250的預定位置上形成分別對應第一單元241和第二單元242的點樣列241』和242』。從而在固相支持物250上形成預定的點樣陣列以製備微陣列。
如上所述，使用根據本發明用於製備微陣列的噴墨點樣儀能在相對短的時間內製備微陣列。例如，當在一個6英寸的薄片上使用根據本發明用於製備微陣列的點樣儀，能在大約10分鐘內製備各自具有12mm×12mm大小的96個微陣列。
如上所述，根據本發明用於製備微陣列的點樣儀及使用該儀器的點樣方法具有下列作用首先，噴嘴間距基本和儲液孔間距相同，連接儲液孔和噴嘴的通道可被縮短並具有更簡化的結構。因此，生物分子溶液能容易地從儲液孔供給到噴嘴。
其次，由於通道的更為簡化的結構，本儀器執行的製備過程可以被簡化並增加產量。
第三，用本儀器在相對短的時間內可以大量生產微陣列。
儘管已經參考其示範的實施方案具體地說明並描述了本發明，本技術領域內普通技術人員能夠了解，在形式和細節方面仍然可以做出不背離如下列權利要求所限定的本發明的實質和範圍的各種變化。
權利要求
1.一種用於製備微陣列的點樣儀，所述的點樣儀包括多個儲液孔，排列成排並充滿預製的生物分子溶液；以及多個噴嘴，各對應一個儲液孔並且生物分子溶液從中噴出，其中第一方向的噴嘴間距比點樣陣列中的點樣間距大，並且當儀器在第一方向上移動以形成點樣陣列時，生物分子溶液順序地從每行噴嘴噴到固相支持物上。
2.權利要求1的點樣儀，其中組成一排的噴嘴傾斜於第一方向排列。
3.權利要求2的點樣儀，其中第一方向的噴嘴間距和對應於噴嘴的儲液孔間距基本相同。
4.權利要求3的點樣儀，其中和噴嘴對應的儲液孔在第一方向排列。
5.權利要求3的點樣儀，其中第一方向的噴嘴間距為幾毫米。
6.權利要求5的點樣儀，其中第一方向的噴嘴間距為1-5毫米。
7.權利要求2的點樣儀，其中第二方向的噴嘴間距和第一方向上的點樣間距基本相同。
8.權利要求7的點樣儀，其中第二方向垂直於第一方向。
9.權利要求8的點樣儀，其中第二方向的噴嘴間距為30-300μm。
10.權利要求1的點樣儀，更進一步地包括多個連接儲液孔和噴嘴的通道。
11.權利要求1的點樣儀，包括具有儲液孔的第一種基片；和具有噴嘴的第二種基片。
12.權利要求11的點樣儀，其中第二種基片更進一步地具有多個連接儲液孔和噴嘴的通道。
13.權利要求11的點樣儀，其中第一種基片由玻璃製成。
14.權利要求11的點樣儀，其中第二種基片由矽製成。
15.權利要求1的點樣儀，其中儲液孔具有圓形的、四邊形的或六邊形的橫截面。
16.權利要求1的點樣儀，其中生物分子溶液包含核酸或蛋白質。
17.權利要求16的點樣儀，其中核酸包括DNA探針。
18.權利要求1的點樣儀，使用噴墨法噴出生物分子溶液。
19.權利要求18的點樣儀，其中噴墨法是熱力的、壓電的或靜電的噴墨法。
20.一種使用製備微陣列的點樣儀的點樣方法，所述的點樣儀包括多個儲液孔，排列成排並充滿預製的生物分子溶液；以及多個噴嘴，各對應一個儲液孔並且生物分子溶液從中噴出，其中第一方向的噴嘴間距比點樣陣列中點樣間距大，所述的方法包括當點樣儀按第一方向移動時，從各行噴嘴按順序噴射生物分子溶液到固相支持物上。
21.權利要求20的方法，其中組成一排的噴嘴傾斜於第一方向排列。
22.權利要求21的方法，其中第一方向的噴嘴間距和對應於噴嘴的儲液孔間距基本相同。
23.權利要求21的方法，其中第二方向的噴嘴間距和點樣間距基本相同。
24.權利要求23的方法，其中第二方向垂直於第一方向。
25.權利要求24的方法，其中當點樣儀按第一方向移動時，生物分子溶液按順序地從一排噴嘴噴出到固相支持物上，從而在第二方向上在固相基片上形成點樣列。
26.權利要求25的方法，其中點樣列的點樣間距為30-300μm。
27.權利要求20的方法，其中生物分子溶液包含核酸或蛋白質。
28.權利要求27的方法，其中核酸包括DNA探針。
29.權利要求20的方法，其中使用噴墨法噴射生物分子溶液。
30.權利要求29的方法，其中噴墨法是熱力的、壓電的或靜電的噴墨法。
31.權利要求20的方法，包括使用多個點樣儀順序地點樣。
全文摘要
本發明提供一種用於製備微陣列的噴墨型點樣儀及使用該點樣儀的點樣方法。所述的點樣儀包括多個儲液孔，排列成排並充滿預製的生物分子溶液；以及多個噴嘴，各對應一個儲液孔並且生物分子溶液從中噴出，其中第一方向的噴嘴間距比點樣陣列中的點樣間距大，並且當儀器按第一方向移動以形成點樣陣列時，生物分子溶液按順序地從每行噴嘴噴射到固相支持物上。
文檔編號C12Q1/00GK1916627SQ20051009177
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月17日 優先權日2004年8月17日
發明者任志爀, 孫東岐, 金珉秀, 鞠健 申請人:三星電子株式會社