專利名稱：一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，涉及的是一種以有機(jī)高分子材料為載體，并將載體用水解、還原、等離子體或其他化學(xué)方法修飾后合成有生物大分子的有機(jī)高分子聚合物膜片或顆粒進(jìn)行組合，構(gòu)建而成生化分析器件。
背景技術(shù)：
多孔檢測(cè)板(如96孔板)是現(xiàn)行普遍使用的一種用于醫(yī)藥、生化檢測(cè)和篩選的常規(guī)器具。但試劑消耗量相對(duì)較大，并且須使用價(jià)格通常較為昂貴的試劑盒，這些試劑盒的量通常是針對(duì)一塊微孔板所需量設(shè)計(jì)的，一打開就必須一次性使用完，但標(biāo)本的數(shù)量通常并沒有一塊微孔板的孔數(shù)那么多，因而常常造成試劑的浪費(fèi)而使檢測(cè)分析成本增高。近年生物芯片技術(shù)的出現(xiàn)，使人們真正有希望實(shí)現(xiàn)試劑用量的微量化，并可針對(duì)每個(gè)個(gè)體實(shí)現(xiàn)多指標(biāo)的同時(shí)檢測(cè)。
生物芯片目前通常用點(diǎn)樣法和原位合成法來制備，探針較少時(shí)多采用前者，探針較多時(shí)多采用后者。但即使這樣，這兩種方法還各有缺點(diǎn)，前者在點(diǎn)樣和后期處理時(shí)易受偶然的環(huán)境因素影響而質(zhì)量不穩(wěn)，后者的主要缺點(diǎn)是以現(xiàn)行的原位合成方法來制備生物芯片時(shí)，價(jià)格較為昂貴，不適合低密度芯片和小批量生產(chǎn)，使得生物芯片難以進(jìn)入臨床診斷。較為理想的辦法是綜合應(yīng)用各種生物芯片制備方法的優(yōu)勢(shì)，既利用原位合成探針分布均勻和可按任何用戶設(shè)計(jì)要求靈活制備的特點(diǎn)，也利用點(diǎn)樣法所具有的按要求從制備的探針庫選取探針進(jìn)行點(diǎn)樣的靈活多變的特點(diǎn)。較直接的想法是容易使人聯(lián)想到先在目前通常使用的基因芯片常用基片玻璃或硅片上每片合成同樣的探針，然后將不同基片切割成小片進(jìn)行拼接得到所需的生物分子微陣列，但由于玻璃和硅片的的脆性，要想將它們切割成小尺寸邊長(zhǎng)的小片將十分困難，這樣必然導(dǎo)致單位面積內(nèi)能夠排布的小片數(shù)是非常有限的，因而應(yīng)用也將是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是針對(duì)上述不足而提出了一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，它通過人工或自動(dòng)化過程構(gòu)建，達(dá)到批量化生產(chǎn)生物芯片、特別是基因芯片；并提供了一種簡(jiǎn)單易行、易于推廣、性能可靠的生物大分子分析方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組分的準(zhǔn)確而快速的高通量分析。
一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片實(shí)施方案有機(jī)高分子聚合物組合式芯片結(jié)構(gòu)包括基片、高分子載體、功能性基團(tuán)和大分子化合物。即先將有機(jī)高分子聚合物表面進(jìn)行功能化處理使帶有功能基團(tuán)，然后應(yīng)用組合化學(xué)原理在大面積載體表面合成同種大分子，但不同載體上合成的大分子不同，再將合成有不同大分子的載體分割成小塊，將來自于不同載體的小塊進(jìn)行拼接組裝在基片上，構(gòu)成組合式大分子芯片；芯片的載體材料包括尼龍、滌龍、聚丙烯、聚酯等高分子膜、片基或微型顆粒；上述載體可以是致密的，也可以是微孔的；其中所說的有機(jī)高分子顆粒形狀是立方體或其它任何形狀；有機(jī)高分子載體表面是經(jīng)過水解、還原、等離子體或其他化學(xué)方法修飾處理，接枝了功能性基團(tuán)；載體上組裝的是有生物學(xué)意義的有機(jī)大分子化合物，包括寡核苷酸、蛋白質(zhì)、其他生物大分子及其混合物；有機(jī)大分子化合物采用原位合成或點(diǎn)樣合成在載體上；組合方式有膜片組合或顆粒組合；顆粒陣列采用平面陣列，線形微陣列或環(huán)形陣列；組合的膜片或顆粒是按照形狀編碼、或以數(shù)字、符號(hào)及形狀、數(shù)字、符號(hào)等標(biāo)記的組合編碼。
一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片的制備方法先將有機(jī)高分子聚合物膜片或顆粒進(jìn)行功能化處理，使其表面帶有功能基團(tuán)，然后應(yīng)用組合化學(xué)原理在大面積載體表面合成同種大分子，但不同載體上合成的大分子不同，然后將合成有不同大分子的載體分割成小塊，將來自于不同載體的小塊進(jìn)行拼接，即構(gòu)成功能聚合物組合大分子芯片；再制備大量具有相同形狀或不同形狀小型塊體或膜片并通過組合化學(xué)原理在這些小型塊體或膜片上合成不同的大分子，然后進(jìn)行拼接、組合構(gòu)建成大分子芯片。這里的大分子是指具有生物學(xué)意義的大分子如寡核苷酸、蛋白質(zhì)、糖、細(xì)胞等。
一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片的組合方式是通過下列三種途徑來實(shí)現(xiàn)的1.在大面積載體(膜或塊材)表面合成同種大分子，但不同載體上合成的大分子不同，然后將合成有不同大分子的載體分割成小塊，將來自于不同載體的小塊進(jìn)行拼接，即構(gòu)成功能聚合物組合大分子芯片。
2.制備大量具有相同形狀或不同形狀小型顆粒或膜片并通過組合化學(xué)原理在這些小型塊體或膜片上合成不同的大分子，然后進(jìn)行拼接組合構(gòu)建成大分子芯片。在對(duì)靶分子進(jìn)行分析時(shí)，將靶分子溶液與1或2所得芯片雜交，即可獲得靶分子的生物學(xué)信息；3.并不需要象途徑1和2那樣將微小的幾何體進(jìn)行拼接，而是可直接將編碼的微小幾何體投入溶液中與靶分子作用而獲得生物學(xué)信息。
在途徑1和2中，微小幾何體可以不進(jìn)行編碼，此時(shí)主要根據(jù)微小幾何體的位置坐標(biāo)來判斷檢測(cè)結(jié)果；在途徑1、2和3中的微小幾何體也可以編碼，此時(shí)微小幾何體不必進(jìn)行有序組合，與靶序列雜交后，根據(jù)給出信號(hào)的微小幾何體的編碼就可知道相應(yīng)的生物學(xué)意義。而編碼可采用幾何形狀、字母或數(shù)字或這些標(biāo)識(shí)方法的組合。
本實(shí)用新型提出的這種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片充分利用了高分子材料易加工的特點(diǎn)，與玻璃載體芯片相比具有親和力強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，且雜交技術(shù)也相當(dāng)成熟，其應(yīng)用也更容易掌握，可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、生化檢測(cè)和篩選。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1組合式高分子膜芯片。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2形狀相同的高分子顆粒組合式芯片。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3形狀不同的高分子顆粒組合式芯片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施實(shí)例1參照附圖1為本實(shí)用新型組合式高分子膜芯片先在圖1-1所示已經(jīng)水解、還原、等離子體和其他化學(xué)方法處理分別帶有羥基、氨基、羧基、巰基或其他功能性基團(tuán)的整塊有機(jī)聚合物膜載體A、B、C、D上合成出相應(yīng)的寡核苷酸或蛋白質(zhì)等生物大分子化合物a、b、c和d，再如圖1-2所示將A、B、C、D分割成小塊，然后如圖1-3所示將分別已帶有a、b、c和d的分割的小塊按照設(shè)計(jì)的坐標(biāo)組合在一張基片上，即得到一張化合物a、b、c和d的微陣列。這里所指的化合物絕不只限于a、b、c和d四種，實(shí)際上可以有任意多種。分割的小塊形狀也不只限于正方或立方，可以是任何形狀。在對(duì)待分析樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，根據(jù)給出信號(hào)的位置及相應(yīng)微小聚合物塊體上的已知生物分子探針的性質(zhì)，就可得到待分析樣品的生物學(xué)信息。
實(shí)施實(shí)例2參照附圖2為本實(shí)用新型形狀相同的高分子顆粒組合式芯片圖2-1為已經(jīng)水解、還原、等離子體和其他化學(xué)方法處理分別帶有羥基、氨基、羧基、巰基或其他功能性基團(tuán)的整塊有機(jī)聚合物顆粒載體A、B、C、D具有相同形狀，應(yīng)用組合化學(xué)原理，先在圖2-1所示的A、B、C、D上合成出相應(yīng)的寡核苷酸或蛋白質(zhì)等生物大分子化合物a、b、c和d，再如圖2-2所示分別從A、B、C、D四種帶有a、b、c和d的微小有機(jī)聚合物顆粒中取出一顆按照設(shè)計(jì)的坐標(biāo)組裝在一張基片上，即得到一張化合物a、b、c和d的微陣列。這里所指的有機(jī)聚合物顆粒絕不只限于A、B、C、D四種，可以有任意種，化合物也絕不只限于a、b、c和d四種，可以有任意多種。微小顆粒的形狀也不只限于正方或立方，可以是任何形狀。在對(duì)待分析樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，根據(jù)給出信號(hào)的位置及相應(yīng)微小聚合物顆粒上的已知生物分子探針的性質(zhì)，就可得到待分析樣品的生物學(xué)信息。
實(shí)施實(shí)例3參照附圖3為本實(shí)用新型形狀不同的高分子顆粒組合式芯片如圖3-1所示，將已經(jīng)水解、等離子體和其他化學(xué)方法處理分別帶有羥基、氨基、羧基、巰基或其他功能性基團(tuán)的整塊有機(jī)聚合物顆粒載體A、B、C、D，其形狀各不相同。先如圖3-2所示，應(yīng)用組合化學(xué)原理在這些微小有機(jī)聚合物材料上合成出相應(yīng)的寡核苷酸或蛋白質(zhì)等生物大分子化合物a、b、c和d，再如圖3-3所示分別從A、B、C、D四種分別已合成帶有a、b、c和d的微小有機(jī)聚合物顆粒中取出一顆隨意組裝在一張基片上。即得到一張載有化合物a、b、c和d的基片。這里所指的有機(jī)聚合物顆粒絕不只限于A、B、C、D四種，可以有任意種，化合物也絕不只限于a、b、c和d四種，可以有任意多種。微小顆粒的形狀也不只限于所給出的形狀，可以是任何形狀。并且還可以不通過形狀，而是通過在微小顆粒上進(jìn)行數(shù)字或字母或以形狀、字母、數(shù)字的組合對(duì)微小顆粒進(jìn)行標(biāo)記。在對(duì)待分析樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，并不需要知道出現(xiàn)信號(hào)的相應(yīng)微小顆粒的位置，只需知道出現(xiàn)信號(hào)的微小顆粒的標(biāo)記即可獲得被分析樣品的生物學(xué)信息。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，特征在于其結(jié)構(gòu)包括基片、高分子載體、功能性基團(tuán)和大分子化合物，有機(jī)高分子聚合物載體表面帶有功能性基團(tuán)和大分子，不同載體的小塊進(jìn)行拼接組裝在基片上，構(gòu)成組合式大分子芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，其特征在于芯片的載體材料包括尼龍、滌龍、聚丙烯、聚酯等高分子膜、片基或顆粒；上述載體可以是致密的，也可以是微孔的；其中所說的有機(jī)高分子顆粒形狀是立方體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，其特征在于有機(jī)高分子載體表面有功能性基團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，其特征在于載體上組裝的是有生物學(xué)意義的有機(jī)大分子化合物，包括寡核苷酸、蛋白質(zhì)、其他生物大分子及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，其特征在于組合方式有膜片組合或顆粒組合；顆粒陣列有平面陣列，線形微陣列，環(huán)形陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)高分子聚合物組合式芯片，其特征在于組合的膜片或顆粒是按照形狀編碼、或以數(shù)字、符號(hào)及形狀、數(shù)字、符號(hào) 標(biāo)記的組合編碼。
專利摘要本實(shí)用新型一種有機(jī)高分子聚合物組合式芯片涉及的是一種以有機(jī)高分子材料為載體，并將載體用水解、還原、等離子體或其他化學(xué)方法修飾后合成有生物大分子的有機(jī)高分子聚合物膜片或顆粒進(jìn)行組合，構(gòu)建而成生化分析器件。其結(jié)構(gòu)包括基片、高分子載體、功能性基團(tuán)和大分子化合物即先將有機(jī)高分子聚合物表面進(jìn)行功能化處理使帶有功能基團(tuán)，然后應(yīng)用組合化學(xué)原理在大面積載體表面合成同種大分子，但不同載體上合成的大分子不同，再將合成有不同大分子的載體分割成小塊，將來自于不同載體的小塊進(jìn)行拼接組裝在基片上，構(gòu)成組合式大分子芯片。載體材料包括尼龍、滌綸、聚丙烯、聚酯等高分子膜、片基或微型顆粒。
文檔編號(hào)G01N33/50GK2636239SQ0225781
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者何農(nóng)躍, 湯建新, 肖鵬峰, 陸祖宏 申請(qǐng)人:何農(nóng)躍, 湯建新