一種電化學基因傳感器生物芯片的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種用特殊技術和工藝制備的電化學基因傳感器生物芯片，該電化學基因傳感器生物芯片是采用普通的印刷電路板(PCB)做成，該印刷電路板上有許多金屬電極，前期完成銀膠處理工藝及等離子處理工藝后，在每個金屬電極表面通過特制的點樣針以接觸式點樣方式固定上合成的DNA捕獲探針，點制好捕獲探針的芯片通過清洗及組裝工藝組裝成電化學基因傳感器生物芯片。該電化學基因傳感器生物芯片本底低、表面均一、結合力強、雜交分辨率高、點樣點大小和形狀規整，可廣泛用于高質量的寡核苷酸芯片、cDNA芯片、抗原芯片、抗體芯片的制備，亦可應用于系列病臨床原體高通量檢測和系列個體化用藥靶標的臨床檢測領域。
【專利說明】一種電化學基因傳感器生物芯片的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電化學基因傳感器生物芯片，特別涉及到利用二茂鐵衍生物作為電化學指示劑的方法，通過特制的點樣針以接觸式點樣方式固定合成的DNA捕獲探針而制備的一種電化學生物芯片。該電化學生物芯片表面覆蓋一層金屬金，便于與特殊化學方法標記的的核酸探針和蛋白質性質的抗原抗體以及其它物質的共價化學結合。電化學基因傳感器生物芯片是用普通的印刷電路板(PCB)按照一定的工藝制備而成，該芯片上有許多金屬電極，每個金屬電極表面固定有合成的DNA捕獲探針。捕獲探針的序列長度從20個堿基到30個堿基不等。本發明適合于核酸類、蛋白質類和其它種類的探針、模板片段點制微陣列芯片，具有牢固的特異的化學鍵結合特點，為生物芯片的制備提供可靠的載體。
【背景技術】
[0002]1998年底美國科學促進會將電化學基因傳感器技術列為1998年度自然科學領域十大進展之一，足見其在科學史上的意義。它以其可同時、快速、準確地分析數以千計基因組信息的本領而顯示出了巨大的威力。這些應用主要包括基因表達檢測、突變檢測、基因組多態性分析和基因文庫作圖以及雜交測序等方面。
[0003]生物芯片以其高通量、多靶位的檢測模式正在被越來越多地應用于生物科學領域。以印刷電路板為載體的微陣列芯片，更以其高效、高通量、低價位等特點，已經廣泛用于基礎研究和臨床篩查、輔助診斷。
[0004]微陣列芯片包括寡核苷酸芯片、cDNA芯片、抗原芯片、抗體芯片等，電化學基因傳感器芯片以特殊化學方法處理后的印刷電路板為載體，將各種探針或靶標片段以化學鍵結合的方式固定在印刷電路板表面，并利用二茂`鐵衍生物作為電化學指示劑，形成可用于雜交反應或抗原抗體反應的微陣列芯片。
[0005]目前國內外基于電化學傳感器技術大多數都不是用二茂鐵作為電化學指示劑，只有極少數用二茂鐵衍生物作為電化學指示劑。本專利的電化學基因傳感器生物芯片將完全不同于國外專利的二茂鐵衍生物，完全形成具有自主知識產權的核心專利。此外，本專利擬構建的新型基因芯片不同于傳統的基因芯片，無需采用載玻片、尼龍膜、磁珠等為基質，而是采用普通的印刷電路板，通過特制的點樣針以接觸式點樣方式固定合成的DNA捕獲探針，再將印刷電路板表面覆蓋一層膠膜，并組裝上微流樣品管，實現了密閉微流雜交通道，大大提高了雜交效率和速度，實現了傳統基因芯片上的技術革新。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種用特殊技術和工藝制備的電化學基因傳感器生物芯片，該電化學基因傳感器生物芯片是采用普通的印刷電路板(PCB)做成，該印刷電路板(PCB)上有許多金屬電極，前期完成銀膠處理工藝及等離子處理工藝后，在每個金屬電極表面通過特制的點樣針以接觸式點樣方式固定上合成的DNA捕獲探針，點制好捕獲探針的芯片通過清洗及組裝工藝組裝成電化學基因傳感器生物芯片。該電化學基因傳感器生物芯片本底低、表面均一、結合力強、雜交分辨率高、點樣點大小和形狀規整。可以廣泛用于高質量的寡核苷酸芯片、cDNA芯片、抗原芯片、抗體芯片的制備，可應用于系列病臨床原體高通量檢測和系列個體化用藥靶標的臨床檢測領域。
[0007]本發明提供的電化學基因傳感器生物芯片，制備程序如下:
[0008]1、空白電化學基因傳感器生物芯片處理工藝:在印刷電路板的電極上均勻覆蓋預混好的銀膠，，點好銀膠的印刷電路板放在恒溫干燥箱中95°C 60分鐘烘干；等離子處理I分鐘。[0009]2、在電極上偶聯捕獲探針工藝:在等離子處理之后的印刷電路板的金電極表面點上相應的捕獲探針，在85%濕度、溫度26.7°C的條件下孵育10~15分鐘。
[0010]3、清洗工藝:使用去離子純化水將印刷電路板表面沒有結合的探針溶液沖洗2分鐘，取出置于真空干燥箱中30°C 15分鐘干燥。
[0011]4、成品組裝工藝:將塑料板、密封蓋及大膠膜、小膠膜按孔上相應位置組裝好，跟烘干好的印刷電路板對準位置在氣液增壓機上壓制成電化學基因傳感器生物芯片，并蓋好塑料外殼。
[0012]通過以上特殊制備工藝，制成本發明電化學基因傳感器生物芯片，放置一周后，可以用于系列病臨床原體高通量檢測和系列個體化用藥靶標的臨床檢測領域。
[0013]大多數傳統的芯片需要自動化設備或人工手動來做多級流體處理過程。這些自動化設備一般體積龐大，復雜，昂貴，而且往往限制DNA芯片的高成本科研應用，不適合用于體外診斷。人工手動則耗費人力，容易出錯。而我們的電化學基因傳感器生物芯片完全不需要清洗。檢測人員只需將PCR產物與信號探針雜交液混合，然后移入到電化學基因傳感器生物芯片里，并將芯片插入電化學基因傳感器生物芯片檢測系統里，30分鐘之后，便有結果，中間無需任何操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1印刷電路板芯片的正面
[0015]圖2印刷電路板芯片的反面
[0016]圖3電化學基因傳感器生物芯片成品
[0017]圖4華法林敏感性基因點樣制備電化學基因傳感器生物芯片的探針矩陣
[0018]圖5華法林敏感性基因檢測試劑電化學檢測信號
【具體實施方式】
[0019]本發明用下列實施例進行解釋，目的只是為了解釋而不是以任何方式限制本發明。
[0020]實施例1:華法林敏感性基因點樣制備電化學基因傳感器生物芯片
[0021]取本發明電化學基因傳感器生物芯片中所描述的印刷電路板(PCB) —塊，前期完成銀膠處理工藝及等離子處理工藝，配以華法林敏感性基因寡核苷酸探針出條)，以及點樣液成分，通過點樣儀將探針點制在印刷電路板(PCB)相應的電極上。探針矩陣為“S”型，每個探針重復2點，中間間隔一個點，如圖4所示。本發明電化學基因傳感器生物芯片點制的探針點大小均勻。[0022]華法林敏感性基因檢測試劑盒針對人類基因組DNA中對華法林藥物代謝敏感的五個SNP位點，設計特異性引物和探針(包括捕獲探針和信號探針)，其中特異性引物進行多重復合擴增獲得五個SNP位點的擴增產物；捕獲探針分別固定在特制的印刷電路板金電極表面，制備成華法林電化學傳感器(芯片)，用于捕獲PCR多重擴增產物；信號探針與PCR產物特異結合。由于信號探針標記有二茂鐵分子，會通過夾心雜交產生電流的變化。應用電化學基因傳感器分析系統檢測出相應電流值(信號值)，并對各個SNP位點的堿基型別進行判定。
[0023]實施例2:通過雜交反應檢驗電化學基因傳感器生物芯片的信號特性
[0024]將上述點制好的芯片通過清洗及組裝工藝組裝成電化學基因傳感器生物芯片。取華法林敏感性基因檢測試劑的其它成分，擴增1份己知基因型別的DNA樣本得到雜交模板。取一 0.2ml的離心管，依次加入70 μ I雜交液I，10 μ I雜交液II，20 μ I雜交液III以及25 μ I PCR產 物，充分混勻(注意盡量不要有氣泡)，將混勻的液體移入制備好的電化學基因傳感器生物芯片的管中，壓緊管蓋。插入與該電化學基因傳感器生物芯片配套檢測使用的電化學基因傳感器檢測系統(DA9000)中，選擇設定好的雜交程序，雜交時間30分鐘。雜交結束后該儀器給出該樣本的檢測結果和報告。同時可以將該次上機檢測的結果導入相應的服務器中，采用相應的軟件查看相應的電化學信號(如圖5所示)，野生型樣本在相應的電勢位置上出現野生型信號，突變型樣本在相應的電勢位置上出現突變型信號，并將圖像轉換成數據，采用分析軟件，將以上數據轉換成基因型別。結果分析得到的陽性雜交點和陰性雜交點與樣本基因序列和基因型別符合，從圖中可見，陽性探針點信號強，陰性點本底低，結合力和分辨力都很好，能夠滿足電化學基因傳感器生物芯片的制備和雜交反應要求。
【權利要求】
1.一種電化學基因傳感器生物芯片的制備方法，其特征在于電化學基因傳感器生物芯片是采用普通的印刷電路板(PCB)做成，該印刷電路板(PCB)上有許多金屬電極，每個金屬電極表面通過特制的點樣針以接觸式點樣方式固定上合成的DNA捕獲探針，捕獲探針的序列長度從20個堿基到30個堿基不等，點制好捕獲探針的芯片通過清洗及組裝工藝組裝成電化學基因傳感器生物芯片。
2.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該印刷電路板(PCB)表面覆蓋一層金屬金，便于與特殊化學方法標記的的DNA捕獲探針、蛋白質性質的抗原抗體以及其它物質的共價化學結合。
3.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的印刷電路板(PCB)上金屬電極微陣列可以有不同的排列組合方式。
4.根據權利要求1所述的微陣列排列組合，其特征還在于該生物芯片的印刷電路板(PCB)上金屬電極微陣列的排列組合采用“S”型的微陣列方式，每條捕獲探針2個重復點，中間間隔一個點。
5.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的銀膠處理工藝為:在印刷電路板的右上方輔助電極上均勻覆蓋預混好的銀膠，點好銀膠的印刷電路板放在恒溫干燥箱中95°C 60分鐘烘干。
6.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的等離子處理工藝為:取處理好銀膠的印刷電路板放置于全自動的等離子處理儀器中，設置好程序，在等離子處理儀上處理I分鐘。
7.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的偶聯捕獲探針工藝為:在等離子處理之后的印刷電路板的金電極表面通過特制的點樣針接觸式點樣方式固定合成的DNA捕獲探針，在85%濕度、溫度26.7°C的條件下孵育10~15分鐘。
8.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的清洗工藝為:使用去離子純化水將印刷電路板表面沒有結合的探針溶液沖洗2分鐘，取出置于真空干燥箱中30°C 15分鐘干燥。
9.根據權利要求1所述的電化學基因傳感器生物芯片，其特征還在于該生物芯片的成品組裝工藝為:將塑料板、密封蓋及大膠膜、小膠膜按孔上相應位置組裝好，跟烘干好的印刷電路板對準位置在氣液增壓機上壓制成電化學基因傳感器生物芯片，并蓋好塑料外殼。
【文檔編號】C12Q1/68GK103627788SQ201310366816
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】陳華云, 李明, 肖湘文, 趙麗, 黃桃生 申請人:中山大學達安基因股份有限公司