專利名稱：一種生物芯片反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生物芯片反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
自1995年秋Mark Schena第一次成功的應(yīng)用生物芯片技術(shù)對(duì)擬南芥的基因表達(dá)進(jìn)行了分析后，近年來，生物芯片技術(shù)取得了飛速的發(fā)展。生物芯片是指在一塊大小不等的玻璃片、硅片等載體材料上以大規(guī)模陣列的形式排布了不同的生物分子探針(如蛋白質(zhì)、核酸等)，形成可與目標(biāo)靶分子相互作用，并行反應(yīng)的固相表面。將芯片與熒光標(biāo)記的靶分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(如雜交、免疫反應(yīng)等)，經(jīng)過激發(fā)光掃描后，不同反應(yīng)強(qiáng)度的標(biāo)記熒光將呈現(xiàn)不同的熒光發(fā)射譜征，用激光共聚焦顯微掃描儀或CCD照相收集信號(hào)后，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果從而得出相關(guān)的生物信息。
生物芯片對(duì)樣品的檢測(cè)是以高通量、集成化、并行化和微型化為特征，芯片帶給人們最大的優(yōu)勢(shì)是能同時(shí)分析和處理大量的樣品?；谶@種快速、高效的特點(diǎn)，微陣列生物芯片在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，包括測(cè)定基因和蛋白質(zhì)表達(dá)圖譜、研究特定的基因和蛋白質(zhì)功能、研究分子間的交互作用、尋找疾病的生物學(xué)標(biāo)記和藥物靶標(biāo)等。對(duì)于生物芯片來說，將成千上萬(wàn)種的探針分子按照嚴(yán)密的計(jì)劃點(diǎn)陣固定在一個(gè)載體上，即通過一次反應(yīng)可以進(jìn)行高通量的檢測(cè)，這不僅省去了大量的重復(fù)操作的費(fèi)用和時(shí)間，也可以用很少的被檢樣品能得到其包含的很多生物信息。這是傳統(tǒng)的其它檢測(cè)方法(如核酸雜交、抗原抗體免疫反應(yīng)等)所不可比擬的，同時(shí)，生物芯片另一個(gè)突出的特點(diǎn)是其檢測(cè)過程是平行的，即對(duì)生物樣品同一時(shí)間的眾多信息在完全相同的條件下進(jìn)行檢測(cè)，因此，所得結(jié)果使各種信息間更具備可比性。高通量的芯片分析要求高效，處理樣品的信息量大，然而多樣品并行分析時(shí)，由于點(diǎn)陣的高密度以及樣品自身的物化特性等原因，反應(yīng)時(shí)容易出現(xiàn)不同檢測(cè)樣品之間相互融合的情況，導(dǎo)致樣品間交叉污染，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，提供一種操作簡(jiǎn)單且能避免樣品間交叉污染的生物芯片反應(yīng)器。
本實(shí)用新型所說的生物芯片反應(yīng)器由具有多孔的蓋板、孔的數(shù)目及大小與蓋板上一致的墊圈、點(diǎn)陣芯片和底座組成；其中所述的墊圈與所述的蓋板固定連接。
本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)如下(1)通過兩端滑槽的擠壓，使得橡膠墊圈和芯片緊密結(jié)合，從而將芯片分成了若干個(gè)相互隔離的反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)之間可獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，相互之間無(wú)交叉干擾。
(2)反應(yīng)器蓋板上任何兩孔之間為標(biāo)準(zhǔn)間距，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加樣、洗滌等機(jī)械化操作，節(jié)省了人力。
(3)將微孔板技術(shù)與生物芯片技術(shù)有機(jī)結(jié)合，4個(gè)反應(yīng)器組合剛好為一標(biāo)準(zhǔn)96孔板模式，將微孔板模式轉(zhuǎn)換成可以高分辨率掃描的芯片模式，提高的了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度。
(4)本反應(yīng)器實(shí)用1～96個(gè)樣本的同時(shí)反應(yīng)，具體可根據(jù)實(shí)際樣本靈活選擇組合反應(yīng)器的數(shù)量。


圖1是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器蓋板的俯視示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器蓋板的仰視示意圖；圖3是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器蓋板的剖視示意圖；圖4是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器墊圈的俯視示意圖；圖5是本實(shí)用新型所述點(diǎn)陣生物芯片的示意圖；圖6是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器底座的俯視示意圖；圖7是本實(shí)用新型所述反應(yīng)器底座的剖視示意圖；圖8是本實(shí)用新型所述蓋板、墊圈、芯片和底座組裝示意圖；圖9是組合固定裝置滑槽的俯視示意圖；圖10是滑槽的剖視示意圖；圖11是4個(gè)反本實(shí)用新型所述應(yīng)器組合示意圖。
部分圖標(biāo)說明如下1-多孔蓋板，2-固定孔，3-多孔墊圈，4-底座，5-形槽。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案加以闡述參見圖1及圖2，圖中所示多孔蓋板1采用鋼性強(qiáng)度較好的材料以注塑等工藝加工而成，多孔蓋板1優(yōu)選尺寸為長(zhǎng)、寬和厚度分別為85mm×27mm×5mm，蓋板1中設(shè)有便于加樣的通孔，通孔設(shè)計(jì)上橫截面為直徑為5mm的圓1a(參見圖1)，下橫截面為6.5mm×7.5mm的矩形1b(參見圖2)，中間圓滑連通。本方案還參考標(biāo)準(zhǔn)96孔板的孔間距，設(shè)計(jì)相鄰兩個(gè)通孔的中心間距為9mm，這樣便于機(jī)械自動(dòng)化加樣和清洗等操作。蓋板1上孔的數(shù)量可以多于或者等于芯片上矩陣數(shù)目，蓋板1上開設(shè)每個(gè)通孔的下橫截面積大于芯片上各點(diǎn)陣區(qū)域的表面積。此外。在蓋板1的兩端還有一對(duì)相互對(duì)稱的梯形，并在其中開有固定孔2。
圖4所示本實(shí)用新型優(yōu)選多孔墊圈3，墊圈3采用橡膠、硅膠或其它高分子化合物為材料以沖壓工藝制作，其要求具有較好的韌性，同時(shí)必須是疏水性材料，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求選擇材料的特性。一種有代表性的墊圈材料為氟橡膠，氟橡膠耐酸、耐堿，耐高溫，不易腐蝕，有很好的疏水性等。墊圈3上開有與蓋板1下截面形狀和位置相同的通孔1b，用粘合劑將墊圈3與蓋板1固定起來，保持兩者的通孔1b相互對(duì)應(yīng)。墊圈3的厚度為1mm。
圖3展示了固定有墊圈3的蓋板1的剖視狀況。
圖5所示為具有18個(gè)矩陣的芯片，其規(guī)格為75mm×25mm×1mm，芯片上點(diǎn)陣區(qū)域與蓋板1和墊圈3上的通孔位置相對(duì)應(yīng)并能完全被通孔包圍。
圖6所示為本實(shí)用新型優(yōu)選的底座4的俯視狀態(tài)，底座4的長(zhǎng)、寬和厚度分別為85mm×27mm×5mm，玻璃片槽的規(guī)格為75.5mm×25.5mm，底座4可以工程塑料為材料采用注塑工藝加工制作而成，在玻璃片槽內(nèi)固定0.5mm厚的塑性墊片以保護(hù)玻璃片避免在組裝過程中因擠壓而破裂。在槽的頂端設(shè)有一個(gè)月牙型槽，以便于反應(yīng)結(jié)束后將玻璃片從玻璃片槽內(nèi)取出。
圖7為底座4剖視圖。
蓋板1上的梯形裝置與底座(如圖6所示)上的梯形裝置相對(duì)應(yīng)，兩者有部分重疊，重疊部分的柱孔結(jié)構(gòu)起定位作用，通過蓋板上的孔和底座上相對(duì)應(yīng)的柱來確定蓋板與底座之間的相對(duì)位置，從而確保了蓋板和墊圈上的通孔與芯片上的點(diǎn)陣區(qū)域兩者之間位置相互吻合，使芯片上點(diǎn)陣區(qū)域處于孔的包圍范圍內(nèi)，避免了在加樣過程中尋找微小的點(diǎn)陣區(qū)域，節(jié)省了工作時(shí)間，提高了工作效率。該梯形設(shè)計(jì)的另一個(gè)目的則是利用兩個(gè)梯形的非重疊部分方便在反應(yīng)結(jié)束后使固定有墊圈的蓋板和底座能較容易的分開，避免了在兩者分開的過程中墊圈和芯片相對(duì)滑動(dòng)破壞芯片上的點(diǎn)陣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
將芯片放在底座4玻璃片槽內(nèi)，再將固定有墊圈3的蓋板1按照定位裝置的要求貼在芯片上，再加上組合固定裝置在其兩端組合固定就構(gòu)成了完整的芯片反應(yīng)器(參見圖8)。
一種有代表性的組合是兩根鋼性強(qiáng)度好、重量輕的鈦合金“凵”形槽5，其俯視圖和剖視圖如附圖9和附圖10所示?！佰伞毙尾?開口寬度略小于蓋板1、墊圈3、芯片和底座4組合起來后的厚度之和，因?yàn)樵诮M裝過程中，剛性強(qiáng)度相對(duì)較弱的橡膠墊圈將發(fā)生彈性形變，從而通過擠壓使其更加緊密地貼在芯片上，又由于墊圈采有疏水材料制作而成，當(dāng)其與芯片緊貼時(shí)，兩邊通孔內(nèi)的液體將不會(huì)發(fā)生相互滲漏，這樣就保證了多樣品之間相互獨(dú)立，避免了樣品間的交叉污染。兩端滑槽的長(zhǎng)度可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)，這樣可以滿足一組或者多組反應(yīng)器同時(shí)操作。將固定有墊圈3的蓋板1、芯片和底座4組裝起來，在其兩端用滑槽固定。組合起來的示意圖如附圖11所示。
在微孔板技術(shù)中，目前使用最多的是96孔板，目前也有在96孔板孔底固定微陣列探針進(jìn)行反應(yīng)，但目前的生物芯片信號(hào)采集系統(tǒng)不具備掃描96孔板的條件，因而只能通過顯微鏡和CCD照相來進(jìn)行信號(hào)采集，分辨率較低，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度和準(zhǔn)確性帶來影響。本發(fā)明提供的方案可以實(shí)現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)96孔板載體轉(zhuǎn)換為玻片載體，方便利用生物芯片掃描儀掃描分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。
一種標(biāo)準(zhǔn)96孔板載體轉(zhuǎn)換為玻片載體的方案取4張芯片，點(diǎn)陣面朝上放在反應(yīng)器底座4上，然后蓋上固定有橡膠墊圈3的蓋板1，將4組優(yōu)選方案設(shè)計(jì)之反應(yīng)器并列相鄰排放，用滑槽在垂直其長(zhǎng)軸方向固定，附圖11所示圖形是以4組反應(yīng)器組合的示意圖。由于孔的數(shù)目和孔間距均符合標(biāo)準(zhǔn)96孔板標(biāo)準(zhǔn)，方便實(shí)驗(yàn)過程中采用機(jī)械自動(dòng)化加樣，自動(dòng)化洗滌等一系列自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的反應(yīng)。待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)器拆開，取出4張芯片，用生物芯片專用掃描儀掃描，然后結(jié)果數(shù)據(jù)分析處理得結(jié)果。如Scanarray系列掃描儀，其掃描分辨率可達(dá)5微米，因而在精確度和準(zhǔn)確性上將大大提高。
以上是結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選方案對(duì)本發(fā)明的生物芯片反應(yīng)器進(jìn)行的描述，在上述描述中所提到的尺寸、數(shù)量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)均為示例性的，不應(yīng)視為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求書限定。
具體實(shí)施方式
以蛋白質(zhì)芯片競(jìng)爭(zhēng)法定量檢測(cè)抗原為例來說明本實(shí)用新型的使用方法(1)芯片的制備將點(diǎn)樣抗原用點(diǎn)樣緩沖液稀釋到工作濃度，根據(jù)蓋板上通孔的位置和尺寸設(shè)計(jì)芯片點(diǎn)陣的區(qū)域，然后利用點(diǎn)樣儀將抗原點(diǎn)制到經(jīng)過預(yù)處理的玻片(如醛基化玻片)上，每張玻片上點(diǎn)制24個(gè)矩陣。點(diǎn)樣結(jié)束后將剛剛制備的芯片37℃恒溫濕孵4h使抗原固定在芯片上，待固定結(jié)束后將芯片用含1％BSA的PBS溶液在37℃下封閉1h，然后分別用PBST洗滌3min，再用PBS洗滌兩次，各3min，甩干備用。
(2)將芯片具有點(diǎn)陣的面朝上放置在貼有橡膠墊片的底座凹槽中，然后將固定有橡膠墊圈的蓋板蓋在芯片上，使反應(yīng)器蓋板和底座的定位柱孔相互吻合。共準(zhǔn)備4套。
(3)用滑槽從反應(yīng)器短軸方向滑入以固定4套反應(yīng)器(如附圖11所示)，這樣墊圈便與緊密地貼在了芯片上，將每張芯片按點(diǎn)陣區(qū)域分成了24個(gè)相互隔離的反應(yīng)區(qū)，4張芯片共96個(gè)反應(yīng)區(qū)。利用本發(fā)明所述的芯片反應(yīng)器避免了相鄰的反應(yīng)區(qū)域內(nèi)樣品的相互滲透和融合，保證了各個(gè)反應(yīng)區(qū)域內(nèi)樣品的相互獨(dú)立，無(wú)交叉污染，從而保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
(4)組裝完畢后開始加樣，競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)抗原實(shí)驗(yàn)中是通過加入不同濃度的抗原與點(diǎn)樣抗原競(jìng)爭(zhēng)抗體反應(yīng)以達(dá)到定量檢測(cè)的目的，因而在各個(gè)孔內(nèi)加入不同濃度的競(jìng)爭(zhēng)抗原和相同濃度的熒光標(biāo)記抗體的混合物，因孔間距符合標(biāo)準(zhǔn)96孔板間距，可以利用自動(dòng)加樣設(shè)備進(jìn)行加樣。加樣后輕微振蕩，使各反應(yīng)區(qū)內(nèi)反應(yīng)物分布均勻。
(5)將反應(yīng)器置于密蔽遮光的濕盒中，37℃恒溫孵育30～40min。
(6)待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)器開孔朝下在吸水紙上輕輕拍打，除去部分未反應(yīng)的液體，然后滑開兩端滑槽，分開蓋板和底座，用鑷子取出芯片。芯片用PBST洗滌1次，然后PBS洗滌2次，各3min，然后甩干。洗滌過程也可以先不拆開反應(yīng)器，用自動(dòng)洗板機(jī)進(jìn)行洗滌操作，然后拆開反應(yīng)器取出芯片，甩干。
(8)用激光共聚焦芯片掃描儀(如Scanarray 5000)掃描芯片，根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)抗原濃度與檢測(cè)熒光值之間的關(guān)系作標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算實(shí)現(xiàn)未知樣本定量測(cè)定的目的。
(9)生物芯片反應(yīng)器用超聲波清洗儀進(jìn)行清洗，晾干，以備下次使用。
權(quán)利要求1.一種生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，所說的生物芯片反應(yīng)器由具有多孔的蓋板、孔的數(shù)目及大小與蓋板上一致的墊圈、點(diǎn)陣芯片和底座組成；其中所述的墊圈與所述的蓋板固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，其中在所述的蓋板上相鄰兩孔的中心距為9mm。
3.如權(quán)利要求1或2所述生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，其中底座上設(shè)有凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，所說凹槽為75.5mm×25.5mm的凹槽。
5.一種組合生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，所說的組合生物芯片反應(yīng)器由若干個(gè)如權(quán)利要求4所說的生物芯片反應(yīng)器通過形槽(5)組合而成。
6.如權(quán)利要求5所說的組合生物芯片反應(yīng)器，其特征在于，所說的組合生物芯片反應(yīng)器由四個(gè)如權(quán)利要求4所說的生物芯片反應(yīng)器通過形槽(5)組合而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種生物芯片反應(yīng)器，其由具有多孔的蓋板、孔的數(shù)目及大小與蓋板上一致的墊圈、點(diǎn)陣芯片和底座組成，其中所述的墊圈與所述的蓋板固定連接。本實(shí)用新型所說的生物芯片反應(yīng)器，其反應(yīng)區(qū)之間可獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，相互之間無(wú)交叉干擾。此外，將4個(gè)本實(shí)用新型所說的生物芯片反應(yīng)器組合恰好為一標(biāo)準(zhǔn)96孔板模式，將微孔板技術(shù)與生物芯片技術(shù)有機(jī)結(jié)合。
文檔編號(hào)C12M1/00GK2863809SQ2005200475
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者葉邦策, 左鵬 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)