專利名稱：定向固定抗體的蛋白質芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及免疫檢測用芯片，特別涉及一種可以在固體表面上定向固定抗體的蛋白質芯片。
背景技術：
抗體分子對目標抗原有著極高的特異選擇自然屬性，它已經被廣泛地用于多種免疫診斷方法和多種免疫傳感器上，如T.M.Phillips等在文獻《Protein A coated glass beads universal support medium for high-performance immunoaffinity chromatography》(Journal of Chromatography，327(1985)213-219)中所述。其中許多是固相免疫方法，就是把抗體分子固定在固體表面上來檢測抗原。被直接固定在固相表面上的抗體分子的生物活性通常低于溶液中的抗體分子，生物活性降低的主要原因是被直接固定在固相表面上的抗體分子的空間位阻增大，不利于抗體-抗原的結合，如文獻《Effectiveness of protein A for antibodyimmobilization for a fiber optic biosensor)》(Biosensors & Bioelectronics，Vo1.12 No.4，329-336，1997)所述；另外一個原因是被直接固定在固相表面上的抗體分子的功能域在固相表面上趨向向下或趨向側面時，不利于抗體-抗原的結合；還有如果抗體分子上與抗原結合的功能域吸附在固相表面上，抗體分子就不能同抗原發(fā)生結合，如圖1所示，抗體分子5含有兩個抗原結合域，其中一個與固相表面1結合在一起，從而失去了與抗原分子6結合的能力。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于，克服上述被直接固定在固相表面上的抗體分子的空間位阻大、抗體分子的功能域在固相表面上趨向向下或趨向側面、抗體分子上與抗原結合的功能域吸附在固相表面上，不利于抗體-抗原的結合，為了提高檢測芯片上的抗體與抗原的結合能力，從而提供一種定向固定抗體的蛋白質芯片。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的定向固定抗體的蛋白質芯片，包括固體基片和抗體感應膜層，其特征是在固體基片和抗體感應膜層之間還有一層蛋白A膜層。
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(固體復合材料如半導體表面或玻璃表面鍍金屬膜)。
本實用新型提供的定向固定抗體的蛋白質芯片，當固體基片為半導體材料、玻璃或塑料時，還進一步包括在固體基片和蛋白A膜層之間還有一疏水極化表面層。該疏水極化表面層是采用化學處理方法形成的，因為在固體基片上形成疏水極化表面層，有利于在蛋白A膜層的制備過程中從溶液中吸附蛋白A，促進蛋白A膜層的形成。
所述的疏水極化表面層、蛋白A膜層、抗體感應膜層均為單分子層。
其中所述的疏水極化表面層，可以為疏水硅烷疏水極化表面層，如二氯二甲基硅烷疏水極化表面層。
本發(fā)明提供的定向固定抗體的蛋白質芯片使用蛋白A來定向固定抗體分子。蛋白A是從金黃色葡萄球菌中提取的蛋白質，它能夠同抗體的Fc片段特異性結合。該蛋白A具有五個能夠特異性結合抗體分子Fc片段的功能域(E，D，A，B和C)，每個功能域含有58個氨基酸殘基，并且每個功能域都能獨立同F(xiàn)c片段結合。蛋白A特異性地結合抗體分子的Fc片段，使抗體分子上同抗原分子特異性結合的兩個功能域Fab伸向表面外以便于同抗原分子結合。如圖2所示，通過蛋白A3特異性結合而定向固定在固體表面1的抗體分子5同抗原分子6結合的兩個功能域伸向表面外，自由地同抗原分子6結合。結合在固體表面上的蛋白A起到手臂連接的作用，使被連接的抗體分子在溶液中充分伸展，極大地降低了空間位阻效應，使抗體-抗原之間的結合類似于在溶液中一樣自由。另外，蛋白A膜層還能夠鈍化固體表面，有效地降低固體表面的非特異性吸附，提高免疫檢測即檢測抗原的分析靈敏度。
本發(fā)明的抗體感應膜層的抗體包括各種用于免疫檢測的抗體，如人免疫球蛋白G抗體(antiIgG)、牛血清白蛋白抗體(antiBSA)或人血清凝血蛋白原抗體(antiFIB)等。
本實用新型提供的定向固定抗體的蛋白質芯片除進行生物檢測外，還可以用于生命科學研究，特別是免疫學、分子生物學、生物化學、腫瘤學、細胞生物學等學科的研究。
本實用新型的優(yōu)點及效果1.本實用新型提供的定向固定抗體的蛋白質芯片克服了固體表面上直接固定抗體引起的抗體生物活性下降的缺點；2.本實用新型的蛋白質芯片，定向固定的抗體分子，使抗體分子上的抗原結合域伸向固體表面外，自由地同抗原結合；3.本實用新型的蛋白質芯片，其中的蛋白A起到了手臂連接的作用，減少了抗體分子的空間位阻；4.蛋白A膜層還能夠鈍化表面，有效地降低表面的非特異性吸附，提高抗原檢測的檢測分析靈敏度；5.芯片蛋白A膜層再生簡單，芯片可以重復使用多次。


圖1是直接固定在固相表面上的抗體分子示意圖；圖2是本發(fā)明的定向固定的抗體分子示意圖；圖3是本實用新型實施例3的定向固定抗體的蛋白質芯片結構示意圖；其中1固體基片2疏水極化表面層 3蛋白A膜層4抗體感應膜層5抗體分子6抗原分子
具體實施方式
實施例1在半導體硅片表面上定向固定抗體人免疫球蛋白G(antiIgG)的蛋白質芯片，該蛋白質芯片結構包括一0.5mm厚集成電路用的硅片1，在硅片1上形成的單分子層二氯二甲基硅烷疏水極化表面層2，在疏水極化表面層2上形成的單分子層蛋白A膜層3，及在蛋白A膜層3上形成的單分子層antiIgG感應膜層4。
實施例2在硅片表面鍍金的復合基片上定向固定抗體牛血清白蛋白(antiBSA)的蛋白質芯片，該蛋白質芯片結構包括在一0.5mm厚集成電路用的硅片上鍍有2μm厚的金片形成的復合固體基片1，在復合固體基片1金片上形成的單分子層蛋白A膜層3，及在蛋白A膜層3上一端至另一端全部面積的2/3部分形成的單分子層antiBSA感應膜層4。
實施例3在硅片表面上定向固定人血清凝血蛋白原抗體(antiFIB)的蛋白質芯片，該蛋白質芯片結構如圖3所示，包括一0.5mm厚集成電路用的硅片1，在硅片1上形成的單分子層二氯二甲基硅烷疏水極化表面層2，在疏水極化表面層2上形成的單分子層蛋白A膜層3，及在蛋白A膜層3上一端至另一端全部面積的1/2部分形成的的單分子層antiFIB感應膜層4。
把本實施例的定向固定antiFIB的蛋白質芯片感應膜層端的1/2部分浸入到待測溶液中，如果溶液中含有FIB分子，就會同芯片上的抗體發(fā)生特異性結合，形成復合分子，導致面密度(或膜層厚度)增加，否則面密度(或膜層厚度)就不會發(fā)生變化。膜層是否發(fā)生變化可以通過橢偏成像系統(tǒng)觀察到，以此判定溶液中FIB分子存在與否。
實施例4
在塑料表面上定向固定抗體人免疫球蛋白G(antiIgG)的蛋白質芯片，該蛋白質芯片結構包括一0.8mm厚的塑料片1，在塑料片1上形成的單分子層二氯二甲基硅烷疏水極化表面層2，在疏水極化表面層2上形成的單分子層蛋白A膜層3，及在蛋白A膜層3上形成的單分子層antiIgG感應膜層4。
權利要求1.一種定向固定抗體的蛋白質芯片，包括固體基片和抗體感應膜層，其特征是在固體基片和抗體感應膜層之間還有一層蛋白A膜層。
2.根據權利要求1所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是在固體基片和蛋白A膜層之間還包括一層疏水極化表面層。
3.根據權利要求1所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的固體基片為金屬或表面鍍金屬膜的固體復合材料。
4.根據權利要求2所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的固體基片為半導體材料硅片、半導體材料鍺片、金屬、玻璃、塑料或固體復合材料。
5.根據權利要求3或4所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的固體復合材料為表面鍍金屬膜的硅片、表面鍍金屬膜的鍺片、表面鍍金屬膜的塑料片或表面鍍金屬膜的玻璃。
6.根據權利要求1所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的蛋白A膜層和抗體感應膜層為單分子層。
7.根據權利要求2所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的疏水極化表面層、蛋白A膜層和抗體感應膜層為單分子層。
8.根據權利要求2所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的抗體感應膜層的抗體包括各種用于免疫檢測的抗體分子。
9.根據權利要求2所述的定向固定抗體的蛋白質芯片，其特征是所述的疏水極化表面層為疏水硅烷疏水極化表面層。
專利摘要本實用新型涉及一種可以在固體表面上定向固定抗體的蛋白質芯片。該蛋白質芯片包括:固體基片和抗體感應膜層,其特征是:在固體基片和抗體感應膜層之間還有一層蛋白A膜層。該蛋白質芯片結構中還可以進一步包括在固體基片和蛋白A膜層之間有一層疏水極化表面層。本實用新型的蛋白質芯片,蛋白A起到手臂連接的作用,使抗體分子上的抗原結合域伸向固體表面外,自由地同抗原結合,大大地提高了蛋白質芯片結合抗原的能力。該蛋白質芯片可應用于免疫測定、內分泌激素檢測、藥物篩選等。
文檔編號G01N33/53GK2489341SQ01233478
公開日2002年5月1日 申請日期2001年8月20日 優(yōu)先權日2001年8月20日
發(fā)明者靳剛, 王戰(zhàn)會 申請人:中國科學院力學研究所