專利名稱：Dna和標記物的固定組裝方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及分析檢測和材料科學技術領域，主要涉及一種DNA和標記物的電化學陣列組裝技術。

背景技術：
DNA作為生物體的遺傳物質，具有獨特的π體系。利用多吡啶釕配合物與DNA間的靜電作用、溝面結合或嵌入作用可以構筑具有特定用途的分子組裝體，從而為基因芯片、基因傳感器、DNA計算機等領域的發展提供新的思路。
目前固定DNA的方法主要有化學吸附法、自組裝膜法、合成法、生物素-親和素反應法、Langmuir-Blodgett(LB)膜法、聚合物膜法和共價鍵合法等。基于化學吸附的固定方法操作簡單，但容易解吸，且由于是多點吸附，雜交性能較差。采用自組裝膜法固定DNA探針，不但可以得到穩定、密度和取向可控的DNA探針，而且靈敏度高，有利于雜交，但將DNA鏈端巰基化，要求較高，分離提純操作也比較煩瑣。為此，可以在金電極表面形成具有特殊官能團的巰基自組裝單層，再共價鍵合DNA探針。利用生物素-親合素之間特殊的相互作用將生物素標記DNA探針固定到修飾有親合素的固體表面。該方法操作容易，但大量蛋白質的存在對檢測的靈敏度及選擇性有影響；LB膜法可以獲得有序的單分子膜，但組裝膜不穩定，不利于制備較高密度的DNA探針；電化學聚合固定法通常無需再標記，操作簡單，但背景信號影響較大。共價鍵合法目前也較多地用于DNA探針在載體上的固定往往存在著操作繁瑣等不足。


發明內容
本發明的目的是提供一種新的DNA和標記物的多通道電化學組裝技術和方法。該技術不僅操作簡單、用量少、組裝量和組裝過程可以原位監控，而且可以實現DNA分子和標記物的同步陣列固定。
本發明另一個目的是提供了實現上述方法的裝置，構造簡單，制造成本低。
本發明的技術方案是提供一種DNA和標記物的固定組裝方法，包括以下步驟 (1)配制含DNA和標記物的檢測溶液； (2)將上述檢測溶液加入電解池，完成DNA和標記物在導電玻璃表面的電化學組裝。
步驟(1)所述的標記物為多吡啶釕配合物。
步驟(2)使用微分脈沖伏安掃描的方法實現DNA和標記物的電化學組裝。
本發明同時提供了一種實現所述DNA和標記物的固定組裝方法的裝置，所述裝置由多個通道的電解池組成，所述電解池采用共用的對電極和參比電極。
所述裝置包括池體、ITO導電玻璃工作電極、鈦制對電極、銀/氯化銀參比電極，池體由有機玻璃制得的多個互不連通的電解池構成，ITO導電玻璃工作電極和鈦制對電極分別依池壁相對放置，銀/氯化銀參比電極置于電解池內所加入的檢測溶液中。
所述連續微分脈沖伏安掃描可以進行若干次，例如21次。隨著微分脈沖伏安掃描次數的增加，組裝峰電流逐漸增大，表明DNA和釕配合物在ITO表面上的組裝量也逐漸增大。因此，根據組裝峰電流的大小可以原位控制DNA和釕配合物標記物在ITO表面的組裝量，從而實現DNA和標記物在ITO上的多通道同步電化學組裝。
本發明具有如下的優點 1、方法簡單、操作方便。
2、消耗試劑少、成本低廉。
3、DNA和標記物在ITO表面的組裝量可以實時監控。
4、DNA和標記物在陣列ITO表面的組裝可以同步進行。



圖1多通道電解池的正視原理圖 圖2多通道電解池的側視原理圖 圖3釕配合物標記物的配體結構圖 圖4實施例1中所獲得的微分脈沖伏安圖 圖5實施例2中所獲得的微分脈沖伏安圖 圖6實施例3中所獲得的微分脈沖伏安圖 圖7實施例4中所獲得的微分脈沖伏安圖
具體實施例方式 下面結合附圖和具體實施例來進一步詳細說明本發明。
本發明并不局限于下述的具體實施方式
，本發明提供的是可以實現DNA分子和標記物的同步陣列固定的方法，比如改變本發明的標記物而采用其他金屬配合物，或是改變組裝使用的微分脈沖法而使用其他電化學組裝方法，或是采用其他類型的電解池代替本發明所使用的多通道電解池等與本發明是實質相同的變通或簡單替換。
使用本發明的技術進行DNA和標記物的多通道電化學組裝時，使用的是如圖1所示的多通道電解池。該電解池由多個通道的電解池組成，這些電解池采用共用的對電極和參比電極。
在圖1和圖2中，1為有機玻璃制得的多通道電解池的池體，2為ITO導電玻璃工作電極，3為鈦制對電極，4為銀/氯化銀參比電極，5為所加入的檢測溶液。
所述裝置包括池體1、ITO導電玻璃工作電極2、鈦制對電極3、銀/氯化銀參比電極4，池體1由有機玻璃制得的多個通道的電解池構成，ITO導電玻璃工作電極2和鈦制對電極3分別依池壁相對放置，銀/氯化銀參比電極4置于電解池內所加入的檢測溶液中。銦錫氧化物導電玻璃(ITO)工作電極2每片電極面積為1×1cm2。
本發明使用的標記物為[Ru(bpy)2tatp]Cl2，其中配體bpy為2，2’-聯吡啶(2，2’-bipyridine)，結構式為
tatp為1，4，8，9-四氮三聯苯(1，4，8，9-tetraazatriphenylene)，結構式如下
實施例1單鏈DNA和標記物在ITO導電玻璃上的組裝 選定單鏈DNA序列結構為AACCAACACA，濃度為6μmol L-1。標記物采用釕配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，濃度為0.2mmolL-1。配制兩者的混合溶液，取0.4mL加入多通道電解池的一個室，在0.2V到1.5V區間進行連續微分脈沖伏安掃描，掃描21次后，記錄其微分脈沖伏安圖譜如圖4。由圖可見，隨著微分脈沖伏安掃描次數的增加，組裝峰電流逐漸增加，可以通過控制微分脈沖伏安掃描的次數來控制單鏈DNA序列和標記物在ITO表面的組裝量。
實施例2雙鏈DNA和標記物在ITO導電玻璃上的組裝 選定雙鏈DNA為小牛胸腺DNA，濃度為0.2mmolL-1。標記物采用釕配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，濃度為0.2mmolL-1。配制兩者的混合溶液，取0.4mL加入多通道電解池的一個室，在0.2V到1.5V區間進行連續微分脈沖伏安掃描，掃描21次后，記錄其微分脈沖伏安圖譜，見附圖5。由圖可見，隨著微分脈沖伏安掃描次數的增加，組裝峰電流逐漸增加，可以通過控制微分脈沖伏安掃描的次數來控制單鏈DNA序列和標記物在ITO表面的組裝量。
實施例3DNA和標記物在ITO導電玻璃上的多通道組裝 選定雙鏈DNA為小牛胸腺DNA，濃度分別為0、6、12、18、24、30μmol L-1。標記物采用釕配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，濃度固定為0.2mmol L-1。分別配制六種兩者的混合溶液，各取0.4mL加入多通道電解池的六個室中，在0.2V到1.3V區間進行連續微分脈沖伏安掃描，掃描21次后，分別記錄其微分脈沖伏安圖譜，見附圖6。由圖可見，組裝峰電流隨著DNA濃度的增大而增大，可以通過這種方法來定量測量DNA的濃度。
實施例4單鏈DNA序列和雜交DNA在ITO導電玻璃上的組裝 選定單鏈DNA序列結構為AACCAACACA，其互補單鏈DNA的序列結構為TGTGTTGGTT，通過兩者雜交可以獲得雙鏈DNA，濃度均為6μmolL-1。標記物采用釕配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，濃度為0.2mmolL-1。分別配制三種DNA與釕配合物的混合溶液，各取0.4mL加入多通道電解池的三個室中，在0.2V到1.5V區間進行連續微分脈沖伏安掃描，掃描21次后，記錄各自的微分脈沖伏安圖譜，見附圖7。由圖可見，雙鏈雜交DNA對釕配合物組裝的促進作用明顯強于兩種單鏈DNA。
權利要求
1.一種DNA和標記物的固定組裝方法，其特征在于包括以下步驟
(1)配制含DNA和標記物的檢測溶液；
(2)將上述檢測溶液加入電解池，完成DNA和標記物在導電玻璃表面的電化學組裝。
2.根據權利要求1所述的DNA和標記物的固定組裝方法，其特征在于步驟(1)所述的標記物為多吡啶釕配合物。
3.根據權利要求1所述的DNA和標記物的固定組裝方法，其特征在于步驟(2)使用微分脈沖伏安掃描的方法實現DNA和標記物的電化學組裝。
4.一種實現權利要求1所述DNA固定組裝方法的裝置，其特征在于所述裝置由若干個通道的電解池組成，所述電解池采用共用的對電極和參比電極。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于所述裝置包括池體、ITO導電玻璃工作電極、鈦制對電極、銀/氯化銀參比電極，池體由有機玻璃制得的若干個電解池構成，ITO導電玻璃工作電極和鈦制對電極分別依池壁相對放置，銀/氯化銀參比電極置于電解池內所加入的檢測溶液中。
全文摘要
本發明公開了一種DNA和標記物的固定組裝方法，配制含DNA和標記物的檢測溶液，將上述檢測溶液加入電解池進行連續微分脈沖伏安掃描，完成DNA和標記物在導電玻璃表面的電化學組裝。本發明同時公開了實現所述方法的多通道電解池裝置，本組裝方法操作方便，消耗試劑少，成本低廉，DNA和標記物在ITO表面的組裝量可以實時監控，組裝可以同步進行。
文檔編號C12Q1/68GK101225446SQ20081002590
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月18日 優先權日2008年1月18日
發明者紅 李, 夙 姚 申請人:華南師范大學