一種瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與應用的製作方法
2023-10-25 03:43:27
專利名稱：一種瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與應用，特別是涉及一種表面設有凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與其在製備生物晶片中的應用。
背景技術：
近幾年，隨著蛋白功能研究時代的到來，蛋白晶片技術已廣泛應用於蛋白相關研究中，但是對於該項技術的應用仍然存在諸多限制因素，其中最關鍵的是蛋白結構的多樣性和蛋白多級結構的存在。因此，如何將蛋白分子固定於基片表面並保持蛋白活性的表面技術已成為蛋白晶片技術研究中的一項關鍵性技術。
瓊脂糖是一種高分子聚糖化合物，瓊脂糖水溶液是一種水凝膠，能夠在固體表面成膜；瓊脂糖膜能夠較好保持固定於其中的蛋白的活性。2000年Victor Afanassiev等(Victor Afanassiev等，Preparation of DNA and protein mico arrays on glassslides coated with agarose film，Nucleic Acids Research，2000，28，e66)首先報導了在普通載玻片表面製備一層瓊脂糖膜，活化後用於製備蛋白晶片和核酸晶片；2002年Hong Wang等(Hong Wang等，Lable-free hybridization detection ofa single nucleotide mismatch by immobilization of molecular beacons on anagarose film，Nucleic Acids Research，2002，30，e61)應用瓊脂糖基片製備核酸晶片，然後應用於單核苷酸錯配(single nucleotide mismatch)的檢測；在申請號為CN1142433C的專利中修飾的玻片表面形成瓊脂糖分子層，用雙功能試劑(如戊二醛)一端同修飾的瓊脂糖膜表面結合，另一端同蛋白結合，然後應用於自身抗體譜抗原微陣列的製備。
在上述文獻和專利中以玻璃為基底製備的晶片，可以在同一片瓊脂糖基片表面點制多種生物樣品，實現多個指標的檢測，但是不能夠在同一片瓊脂糖基片表面實現多份樣品同時檢測；而晶片作為一種進行生物樣品分析和測試高通量手段，不僅要求其在晶片表面固定多種不同樣品，實現多種指標的檢測，而且需要在同一片基片表面實現多份樣品同時檢測。若需要在瓊脂糖凝膠基片表面實現多份生物樣品的同時檢測，必須將瓊脂糖基片表面分隔成若干個獨立區域。在申請號為CN1335501A的專利中提到了一種在載玻片表面設置且不會互相滲漏的腔室多樣品微陣列生物晶片，載玻片的表面設有分割設置的單面膠材粘貼於載玻片表面而形成。
玻璃載玻片已被廣泛用於充作製造DNA晶片和蛋白質晶片的材料，然而玻璃基片存在易碎、可塑性差等不足，不容易按照晶片製造要求製備各種形式。相比較而言，作為晶片基材的塑料載片不僅比玻璃載片的製作成本低，而且還可通過慣用模注射法輕易地模塑成所需要的形狀。目前廣泛採用雷射共聚焦掃描儀進行生物晶片的信號檢測，通常共聚焦掃描儀自動聚焦是以載玻片的左右邊緣為聚焦平面，在申請號為CN1194101C的專利中，由於凹槽的存在，使得凹槽底部的聚焦平面同載玻片左右邊緣不處於同一平面，並且由於掃描儀存在一定的聚焦深度，使得用申請號為CN1194101C的專利中的晶片檢測時存在一定困難。
雖然塑料基片已被應用於製造晶片，但是到目前為止並沒有在塑料基片表面製備瓊脂糖膜基片，特別是未提示或建議利用塑料基片表面的可塑性強特點製備多凹槽的瓊脂糖凝膠基片，用於晶片製備。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於製備生物晶片的瓊脂糖凝膠塑料基片。
本發明所提供的瓊脂糖凝膠塑料基片，是表面設有至少2個凹槽的塑料基片，所述凹槽底部設有一層瓊脂糖凝膠膜。
為方便檢測，凹槽底部同塑料基片的左、右邊緣位於同一水平面，即塑料基片左右邊緣處的塑料厚度同凹槽處的塑料厚度相同。
凹槽的深度一般設為0.05-1.5mm，塑料基片的厚度一般設為1-2.5mm，瓊脂糖凝膠膜的厚度一般設為1-50μm。所述瓊脂糖凝膠中瓊脂糖的質量百分濃度可為0.01-2％。
本發明的第二個目的是提供一種上述瓊脂糖凝膠塑料基片的製備方法。
本發明所提供的製備方法，包括以下步驟1)將塑料基片表面用注塑法形成凹槽；2)將塑料基片用等離子體清洗，使塑料基片處於親水狀態；3)向塑料基片的凹槽中注入的瓊脂糖溶液，乾燥後成膜；4)將凹槽處設有瓊脂糖膜的塑料基片用高碘酸鈉溶液進行氧化；5)將氧化後的瓊脂糖塑料膜基片用水清洗，乾燥，得到瓊脂糖凝膠塑料基片。
在上述製備方法中，所述步驟1)中對於製備塑料基片的材質的選擇是多種多樣的，如有機玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚環烯羥等；凹槽的深度一般設為0.05-1.5mm，塑料基片的厚度一般設為1-2.5mm。
步驟2)中用等離子體清洗的時間為20-40s，優選為30s。
步驟3)中瓊脂糖溶液的質量百分濃度為0.01-2％，乾燥後的瓊脂糖凝膠膜的厚度為1-50μm。
步驟4)中氧化的方法為將凹槽處設有瓊脂糖膜的塑料基片置於高碘酸鈉溶液中反應30min-2h。
步驟5)中清洗用的水為超純水，乾燥的方法為離心。
本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片可作為製備生物晶片的基底材料使用。以其作為基底材料製備生物晶片時，可以採用美國Cartesian、GenomicInstrumentation或中國博奧生物等公司生產的微陣列點樣儀按一定規則將多樣品以陣列形式排布於瓊脂糖凝膠塑料基片表面凹槽內的瓊脂糖膜表面，在進行晶片反應時可以將相同或不同的生物樣品加入瓊脂糖凝膠塑料基片凹槽內進行生物反應。
本發明提供了一種表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片。該瓊脂糖凝膠塑料基片具有以下優點1)表面設有多個凹槽，使得不同的生物樣品之間不會產生交叉汙染；2)具有同凹槽底部等高的塑料基片的左、右邊緣，使得凹槽內的樣品平面與掃描儀自動聚焦平面位於同一水平面，從而有利於固定於凹槽中瓊脂糖膜表面的生物樣品的檢測；3)製備方法簡單，成本低廉；4)用此表面設有多個凹槽的瓊脂糖塑料凝膠基片製備生物晶片時，可以實現多項指標和多份相同、不同生物樣品的同時檢測。基於上述優點，本發明將在生物晶片領域具有廣闊的應用前景。
下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
圖1為含有1×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片的主視結構示意2為含有2×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片的主視結構示意3為含有2×6個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片的主視結構示意4為含有3×6個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片的主視結構示意5為含有4×4個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片的主視結構示意6為用含有1×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備的點陣蛋白晶片的檢測結果圖7為用含有2×6個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備的點陣蛋白晶片的檢測結果圖8為用含有2×6個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備的抗核抗體檢測晶片的檢測結果具體實施方式
下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
實施例1、用有機玻璃塑料基片製備表面設有1×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片現用有機玻璃塑料基片製備含有1×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，具體製備過程包括以下步驟1)取75.6mm×25.2mm×2.5mm有機玻璃(PMMA)載玻片，用注塑法在載玻片中間形成2行×1列的凹槽，每個凹槽的尺寸為15×15mm2(長×寬)，凹槽深度為1.5mm，兩點陣中心距離為20mm，塑料載玻片左右邊緣各2mm寬範圍內的塑料載玻片處同凹槽底部處於同一水平面；2)將注塑後的塑料基片放入等離子清洗機中，清洗30s，使塑料基片表面處於親水狀態；3)瓊脂糖凝膠膜的製備，具體方法為稱量0.01克瓊脂糖加入1000mL燒杯中，隨後加入500mL超純水，放入微波爐中用中火加熱溶解，用加樣槍取500μL瓊脂糖溶液滴加到塑料凹槽中，讓瓊脂糖溶液均勻分布在凹槽底部，然後室溫下放置，自然揮發乾燥後成膜；4)將步驟3)獲得的添加有瓊脂糖膜的塑料基片放入0.1M高碘酸鈉(NaIO4)溶液中氧化反應60min；5)將塑料基片用超純水清洗，離心甩幹，得到表面設有1×2個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，其主視結構示意圖如圖1所示。
可按與上述相同的注塑方法製備成表面設有2行×2列(其主視結構示意圖如圖2所示)、2行×3列、2行×6列(其主視結構示意圖如圖3所示)、3行×2列、3行×6列(其主視結構示意圖如圖4所示)、4行×4列(其主視結構示意圖如圖5所示)、5行×2列、6行×3列等不同大小和不同數量凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，塑料基片左右邊緣處同凹槽底部處於同一水平面。此外，可根據需要配製不同濃度的瓊脂糖溶液，如0.01％、0.1％、0.5％、1％或2％等，得到適用於不同樣品的瓊脂糖凝膠塑料基片。
實施例2、用聚苯乙烯塑料基片製備表面設有6個(3行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片現用聚苯乙烯塑料基片製備含有6個(3行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，具體製備過程包括以下步驟1)取75.6mm×25.2mm×2mm聚苯乙烯(PS)載玻片，用注塑法在載玻片中間形成3行×2列的凹槽，每個凹槽的尺寸為8×8mm2(長×寬)，凹槽的深度為1mm，兩點陣中心距離為12mm；塑料左右邊緣各1.5mm寬範圍內的塑料載玻片處同凹槽底部處於同一水平面；2)將注塑後的塑料基片放入等離子清洗機中，清洗30s，使塑料基片表面處於親水狀態；3)瓊脂糖凝膠膜的製備，具體方法為稱量0.5克瓊脂糖加入1000mL燒杯中，隨後加入500mL超純水，放入微波爐中用中火加熱溶解，用加樣槍取400μL瓊脂糖溶液滴加到塑料凹槽中，讓瓊脂糖溶液均勻分布在凹槽底部，然後室溫下放置，自然揮發乾燥後成膜；4)將步驟3)獲得的添加有瓊脂糖膜的塑料基片放入0.1M高碘酸鈉(NaIO4)溶液中氧化反應30min；5)將塑料基片用超純水清洗，離心甩幹，得到表面設有6個(3行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片。
可按與上述相同的注塑方法製備成表面設有1行×2列、2行×2列、2行×3列、4行×4列、5行×2列、6行×3列等不同大小和不同數量凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，塑料基片左右邊緣處同凹槽底部處於同一水平面。此外，可根據需要配製不同濃度的瓊脂糖溶液，如0.01％、0.05％、0.5％、1％或2％等，得到適用於不同樣品的瓊脂糖凝膠塑料基片。
實施例3、用聚碳酸酯塑料基片製備表面設有10個(5行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片現用聚碳酸酯塑料基片製備含有10個(5行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，具體製備過程包括以下步驟1)取75.6mm×25.2mm×1.5mm聚碳酸脂塑料(PC)載玻片，用注塑法在載玻片中間形成5行×2列的凹槽，每個凹槽的尺寸為7×7mm2(長×寬)，凹槽的深度為0.2mm，兩點陣中心距離為9mm；塑料左右邊緣各1.5mm寬範圍內的塑料載玻片處同凹槽底部處於同一水平面；2)將注塑後的塑料基片放入等離子清洗機中，清洗30s，使塑料基片表面處於親水狀態；3)瓊脂糖凝膠膜的製備，具體方法為稱量1.0克瓊脂糖加入1000mL燒杯中，隨後加入500mL超純水，放入微波爐中用中火加熱溶解，用加樣槍取30μL瓊脂糖溶液滴加到塑料凹槽中，讓瓊脂糖溶液均勻分布在凹槽底部，然後室溫下放置，自然揮發乾燥後成膜；4)將步驟3)獲得的添加有瓊脂糖膜的塑料基片放入0.2M高碘酸鈉(NaIO4)溶液中氧化反應30min；5)將塑料基片用超純水清洗，離心甩幹，得到表面設有10個(5行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片。
可按與上述相同的注塑方法製備成表面設有1行×2列、2行×2列、2行×3列、3行×2列、4行×4列、6行×3列等不同大小和不同數量凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，塑料基片左右邊緣處同凹槽底部處於同一水平面。此外，可根據需要配製不同濃度的瓊脂糖溶液，如0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％或2％等，得到適用於不同樣品的瓊脂糖凝膠塑料基片。
實施例4、用聚環烯烴塑料基片製備表面設有18個(6行×3列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片現用聚環烯烴塑料基片製備含有18個(6行×3列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，具體製備過程包括以下步驟1)取75.6mm×25.2mm×1mm聚環烯烴塑料(COP)載玻片，用注塑法在載玻片中間形成6行×3列的凹槽，每個凹槽的尺寸為5×5mm2(長×寬)，凹槽的深度為0.05mm，兩點陣中心距離為6mm；塑料左右邊緣各1.5mm寬範圍內的塑料載玻片處同凹槽底部處於同一水平面；2)將注塑後的塑料基片放入等離子清洗機中，清洗30s，使塑料基片表面處於親水狀態；3)瓊脂糖凝膠膜的製備，具體方法為稱量10克瓊脂糖加入1000mL燒杯中，隨後加入500mL超純水，放入微波爐中用中火加熱溶解，用加樣槍取10μL瓊脂糖溶液滴加到塑料凹槽中，讓瓊脂糖溶液均勻分布在凹槽底部，然後室溫下放置，自然揮發乾燥後成膜；4)將步驟3)獲得的添加有瓊脂糖膜的塑料基片放入0.1M高碘酸鈉(NaIO4)溶液中氧化反應30min；5)將塑料基片用超純水清洗，離心甩幹，得到表面設有10個(5行×2列)凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片。
可按與上述相同的注塑方法製備成表面設有1行×2列、2行×2列、2行×3列、3行×2列、4行×4列、5行×2列等不同大小和不同數量凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片，塑料基片左右邊緣處同凹槽底部處於同一水平面。此外，可根據需要配製不同濃度的瓊脂糖溶液，如0.01％、0.05％、0.1％、0.5％或1％等，得到適用於不同樣品的瓊脂糖凝膠塑料基片。
實施例5、用本發明表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備生物晶片現用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備蛋白晶片，製備過程包括以下步驟1)將10mg/mL的人IgG樣品用60％的甘油點樣緩衝液(60％甘油/40％1×PBS)進行稀釋，配成濃度分別為0.25、0.5、1.0和2.0mg/mL的人IgG樣品，取出10μL轉移加入384孔樣品板中；2)利用自動點樣裝置將準備好的樣品按照一定點陣方式分配到本發明的表面設有12個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片表面，每張晶片包含2個(2行×1列)凹槽，每個凹槽中包含100個點，每個點間距離是400μm，每個凹槽形成獨立的反應腔；3)將點樣後的晶片室溫放置固定12-24小時；4)將固定後的晶片用0.1％BSA溶液搖動封閉反應30min；5)將封閉後的晶片用超純水清洗，離心甩幹；6)向晶片的每個凹槽中加入20μL經螢光標記的羊抗人抗體(購於晶美生物工程有限公司)溶液，隨後室溫反應30min；7)反應後晶片用超純水清洗，離心甩幹；8)進行晶片掃描和數據處理。
晶片掃描結果如圖6所示，表明用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備生物晶片，可獲得較好的檢測效果。
實施例6、用本發明表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備生物晶片現用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備生物晶片，製備過程包括以下步驟1)將10mg/mL的人IgG樣品用60％的甘油點樣緩衝液(60％甘油/40％1×PBS)進行稀釋，配成濃度分別為0.25、0.5、1.0和2.0mg/mL的人IgG樣品，取出10μL轉移加入384孔樣品板中；2)利用自動點樣裝置將準備好的樣品按照一定點陣方式分配到本發明的表面設有12個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片表面，每張晶片包含12個(6行×2列)凹槽，每個凹槽中包含20個點，每個點間距離是400μm，每個凹槽形成獨立的反應腔；3)將點樣後的晶片室溫放置固定12-24小時；4)將固定後的晶片用0.1％BSA溶液搖動封閉反應30min；5)將封閉後的晶片用超純水清洗，離心甩幹；6)向晶片的每個凹槽中加入20μL經螢光標記的羊抗人抗體溶液，隨後室溫反應30min；7)反應後晶片用超純水清洗，離心甩幹；8)進行晶片掃描和數據處理。
晶片掃描結果如圖7所示，表明用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備生物晶片，可獲得較好的檢測效果。
實施例6、用本發明表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備抗核抗體檢測晶片現用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備抗核抗體檢測晶片，製備過程包括以下步驟1)將各種抗核抗體樣品用60％的甘油點樣緩衝液(60％甘油/40％1×PBS)稀釋到一定濃度，每種樣品取出10μL轉移加入384孔樣品板中；2)通過自動點樣裝置將準備好的點樣液按照一定點陣方式排分配到凹槽底部瓊脂糖凝膠膜表面，每張晶片包含12(6行×2列)個陣列，每個陣列包含63個點，每個點陣間距離是400μm，每個凹槽形成獨立反應腔；3)將點樣後的晶片室溫放置固定12-24小時；4)將固定後晶片用0.1％BSA溶液搖動封閉反應30min；5)將封閉後的晶片用超純水清洗，離心甩幹；6)向晶片的每個凹槽中加入15μL血清樣品，室溫反應30min；7)將反應後的晶片用超純水清洗，離心甩幹；8)加入螢光標記的羊抗人抗體溶液，室溫下反應30min；9)將反應後的晶片用超純水清洗，離心甩幹；10)進行晶片掃描和數據處理。
晶片掃描結果如圖8所示，表明用本發明的表面設有多個凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片製備抗核抗體檢測晶片，可獲得較好的檢測效果。
權利要求
1.一種瓊脂糖凝膠塑料基片，是表面設有至少2個凹槽的塑料基片，所述凹槽底部設有一層瓊脂糖凝膠膜。
2.根據權利要求1所述的瓊脂糖凝膠塑料基片，其特徵在於所述凹槽底部同塑料基片的左、右邊緣位於同一水平面。
3.根據權利要求1所述的瓊脂糖凝膠塑料基片，其特徵在於所述凹槽的深度設為0.05-1.5mm，塑料基片的厚度設為1-2.5mm，瓊脂糖凝膠膜的厚度設為1-50μm。
4.根據權利要求1所述的瓊脂糖凝膠塑料基片，其特徵在於所述瓊脂糖凝膠中瓊脂糖的質量百分濃度為0.01-2％。
5.一種權利要求1所述的瓊脂糖凝膠塑料基片的製備方法，包括以下步驟1)將塑料基片表面用注塑法形成凹槽；2)將塑料基片用等離子體清洗；3)向塑料基片的凹槽中注入的瓊脂糖溶液，乾燥後成膜；4)將凹槽處設有瓊脂糖膜的塑料基片用高碘酸鈉溶液進行氧化；5)將氧化後的瓊脂糖塑料膜基片用水清洗，乾燥，得到瓊脂糖凝膠塑料基片。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述步驟1)中塑料基片的材質為有機玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚環烯羥；凹槽的深度設為0.05-1.5mm，塑料基片的厚度設為1-2.5mm。
7.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述步驟2)中用等離子體清洗的時間為20-40s。
8.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述步驟3)中瓊脂糖溶液的質量百分濃度為0.01-2％，瓊脂糖凝膠膜的厚度設為1-50μm。
9.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述步驟4)中氧化的方法為將凹槽處設有瓊脂糖膜的塑料基片置於高碘酸鈉溶液中反應30min-2h。
10.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述步驟5)中清洗用的水為超純水，乾燥的方法為離心。
11.權利要求1所述的瓊脂糖凝膠塑料基片在製備生物晶片中的應用。
12.權利要求11所述的應用，其特徵在於所述生物晶片為蛋白晶片。
13.權利要求12所述的應用，其特徵在於所述蛋白晶片為抗核抗體檢測晶片。
全文摘要
本發明公開了一種瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與應用，其目的是提供一種表面設有凹槽的瓊脂糖凝膠塑料基片及其製備方法與其在製備生物晶片中的應用。該瓊脂糖凝膠塑料基片，是表面設有至少2個凹槽的塑料基片，所述凹槽底部設有一層瓊脂糖凝膠膜。其製備方法包括以下步驟1)將塑料基片表面用注塑法形成凹槽；2)將塑料基片用等離子體清洗；3)向塑料基片的凹槽中注入的瓊脂糖溶液，乾燥後成膜；4)將凹槽處設有瓊脂糖膜的塑料基片用高碘酸鈉溶液進行氧化；5)將氧化後的瓊脂糖塑料膜基片用水清洗，乾燥，得到瓊脂糖凝膠塑料基片。本發明將在生物晶片領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號G01N35/00GK1818648SQ20061005983
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月15日 優先權日2006年3月15日
發明者潘滿根, 郭旻, 邢婉麗, 張梁, 徐峰, 王佳, 楊文軍, 程京 申請人:北京博奧生物晶片有限責任公司, 清華大學