專利名稱：共價固定生物分子的蛋白質芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物檢測用蛋白質芯片，特別涉及一種可以在固體表面上共價固定配基分子，而且能夠有效抑制蛋白質分子在芯片表面上的物理吸附的蛋白質芯片。
背景技術：
蛋白質芯片是利用芯片表面上固定的配基分子來檢測生物分子的一項新技術。配基分子在蛋白質芯片表面上固定的質量，和芯片表面對其它非目標蛋白質的吸附是影響蛋白質芯片檢測的重要因素。目前，用于固定配基分子的方法大多是物理吸附法，如ELISA，RIA等檢測方法中采用的固定方法。通過物理吸附法固定在芯片表面上的配基分子的穩(wěn)定性差，易脫落，而且易導致配基分子變性，失去生物活性。另外，使用物理吸附法固定配基分子的蛋白質芯片表面上易吸附非目標蛋白質，導致假陽性結果。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于，克服上述通過物理吸附方法固定配基分子的蛋白質芯片所帶來配基分子不穩(wěn)定，易從芯片上脫落，易變性的缺點，以及為了消除芯片表面易發(fā)生非目標蛋白質吸附，而出現(xiàn)假陽性檢測結果等問題，從而提供一種固體表面上共價結合配基分子的蛋白質芯片本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的。
本實用新型提供的共價結合配基分子的蛋白質芯片包括固體基片、改性層和配基感應膜層三部分；其中改性層位于固體基片和配基感應膜層之間，改性層通過共價鍵分別與固體基片和配基感應膜層連接。
其中所述的固體基片為半導體材料(如硅片、鍺片等)、金屬、玻璃、塑料或固體復合材料(如表面為金屬膜、介質膜、化學膜或生物化學膜的固體復合材料)。
配基感應膜層由用于檢測的生物分子形成，如各種抗體、抗原、受體、配體、DNA片段等。
蛋白質芯片的改性層由氯硅烷聚乙二醇衍生物構成。
氯硅烷聚乙二醇衍生物分子ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOX由氯硅烷，烷烴，聚乙二醇，末端基團X四部分構成。氯硅烷部分的a可以是1、2或3，即一氯硅烷(ClSi-)、二氯硅烷(Cl2Si-)或三氯硅烷(Cl3Si-)。聚乙二醇的聚合度n可以介于3到50之間，通常選擇n在3-8之間。氯硅烷部分易與固體表面上的羥基反應生成硅氧鍵，從而把該化合物共價地固定在固體表面上。烷烴部分的存在有益于氯硅烷聚乙二醇衍生物分子在表面上的有序排列。聚乙二醇分子的親水性、柔性和電中性能夠有效抑制蛋白質分子在芯片表面上的物理吸附。按照是否用于共價固定配基分子，末端基團X被分為兩類一類是可以用來固定配基分子的基團，如羧基、氨基、巰基、醛基等，由于這些基團易與氯硅烷發(fā)生化學反應，所以在被用來固定配基分子前，根據(jù)不同的基團采取了不同的化學保護；另一類是惰性基團，不用來共價固定配基分子，如甲基，乙基等，帶有這類惰性末端基團的衍生物抑制蛋白質分子的物理吸附效果比帶有活性末端基團的衍生物更好，但是惰性基團無法活化來結合配基分子。因此，使用合適比例混合的帶有活性基團和帶有惰性基團的聚乙二醇衍生物改性的蛋白質芯片表面，不但能夠共價固定配基分子，而且能夠實現(xiàn)最大程度地抑制蛋白質分子在蛋白質芯片表面上的物理吸附。
本實用新型提供的蛋白質芯片可以用于生命科學研究中生物分子檢測、臨床疾病診斷和生物工業(yè)生產(chǎn)過程中的檢測等方面。
本實用新型的優(yōu)點1.本實用新型提供的蛋白質芯片能夠共價固定配基分子，使之穩(wěn)定，不易脫落。
2.本實用新型提供的蛋白質芯片能夠保持配基分子生物活性，不易變性失活。
3.本實用新型提供的蛋白質芯片能夠抑制非目標蛋白質分子的物理吸附，避免出現(xiàn)假陽性檢測結果。


圖1為本實用新型的實施例1的共價結合配基分子的蛋白質芯片結構示意圖；圖面說明如下1固體基片2改性層3配基感應膜層具體實施方式
實施例1按圖1制備在硅片表面固定人免疫球蛋白G(IgG)抗體(antiIgG)的蛋白質芯片。該蛋白質芯片結構如圖1所示，包括0.5mm厚的集成電路用的拋光硅片作為固體基片1，在硅片1上共價連接的改性層2，改性層2是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)3OCH2COOCH2CH3和Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)3OCH2CH3構成的。改性層2上共價連接配基感應膜層3，該配基感應膜層是人免疫球蛋白G抗體(antiIgG)。
把本實施例中定向固定antiIgG的蛋白質芯片浸入待測溶液中，如果溶液中含有IgG，就會與芯片配基感應膜層的antiIgG特異性結合，形成復合分子。膜層是否發(fā)生變化，可以通過橢偏光學成象法、表面等離子共振等方法檢測出來。
實施例2在硅片表面固定人胰島素抗體(antiinsulin)的蛋白質芯片。
該蛋白質芯片包括0.5mm厚的集成電路用的拋光硅片，表面是自然生成的二氧化硅膜層作為固定基片1，在硅片1上共價連接改性層2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl2CH3Si(CH2)9(OCH2CH2)4OCH2COOCH2CH3和Cl2CH3Si(CH2)9(OCH2CH2)3O CH3構成的，改性層2上共價連接配基感應膜層3，該配基感應膜層是人胰島素抗體(antiinsulin)。
實施例3在玻璃片表面固定人白細胞介素6(IL-6)的蛋白質芯片。該蛋白質芯片包括0.5mm厚的拋光玻璃片作為固定基片1，在硅片1上共價連接的改性層2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)5O NH4(活性基團氨基已經(jīng)化學保護)和Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)3O CH3構成的，改性層2上共價連接配基感應膜層3，該配基感應膜層是人白細胞介素6(IL-6)。
實施例4在鍍金膜的硅片表面固定人血清白蛋白(HSA)的蛋白質芯片。
該蛋白質芯片包括0.5mm厚的鍍金膜的硅片作為固定基片1，在硅片1上共價連接的改性層2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)5OH(活性基團羥基已經(jīng)化學保護)和Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)3O CH3構成的，改性層2上共價連接配基感應膜層3，該配基感應膜層是人血清白蛋白(HSA)。
權利要求1.一種共價固定生物分子的蛋白質芯片，包括固體基片和配基感應膜層，其特征是在固體基片和配基感應膜層之間還包括一層改性層，改性層通過共價鍵分別與固體基片和配基感應膜層連接。
2.按權利要求1所述的共價固定生物分子的蛋白質芯片，其特征在于所述的固體基片是半導體材料、金屬、玻璃、塑料或表面鍍膜的固體復合材料。
3.按權利要求2所述的共價固定生物分子的蛋白質芯片，其特征在于所述的表面鍍膜的固體復合材料是表面為金屬膜、介質膜、化學膜或生物化學膜的固體復合材料。
4.按權利要求1所述的共價固定生物分子的蛋白質芯片，其特征在于所述的配基感應膜層是由用于檢測的生物分子構成的。
5.按權利要求1所述的共價固定生物分子的蛋白質芯片，其特征在于所述的改性層是由氯硅烷聚乙二醇衍生物ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOX和ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOCH3構成的，其中a為1、2或3，聚合度可以是5到20之間任意正整數(shù)，n可以是3到50之間任意正整數(shù)，用來固定配基分子的化學基團X是羧基、氨基、巰基或醛基。
6.按權利要求5所述的共價固定生物分子的蛋白質芯片，其特征在于n是3到8之間的任意正整數(shù)，m是8到12之間的任意正整數(shù)。
專利摘要本實用新型涉及一種在固體表面上共價固定配基分子的蛋白質芯片。該芯片包括固體基片、改性層和配基感應膜層。其中作為改性層的氯硅烷聚乙二醇衍生物分別通過共價鍵連接固體基片和配基感應膜層。本實用新型的蛋白質芯片能有效提高配基分子的穩(wěn)定性，抑制固體表面對非目標蛋白質的吸附從而減少假陽性結果的發(fā)生。該芯片可以廣泛用于各類生物分子如抗體、抗原、受體、配體、DNA片段等的檢測。
文檔編號G01N33/68GK2543066SQ02234988
公開日2003年4月2日 申請日期2002年5月29日 優(yōu)先權日2002年5月29日
發(fā)明者靳剛, 王戰(zhàn)會 申請人:中國科學院力學研究所