CN101851680B - 生物芯片高通量杂交的方法 - Google Patents
生物芯片高通量杂交的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101851680B CN101851680B CN 201010193922 CN201010193922A CN101851680B CN 101851680 B CN101851680 B CN 101851680B CN 201010193922 CN201010193922 CN 201010193922 CN 201010193922 A CN201010193922 A CN 201010193922A CN 101851680 B CN101851680 B CN 101851680B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- probe
- microchannel
- sample
- hybridization
- biochip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
生物芯片高通量杂交的方法，涉及生物芯片。将溶液引入到微通道内；样品溶液进入微通道后，样品分子会由于序列互补或亲和作用而与特定的探针产生特异性的结合而被保留在特定探针所在区域，根据探针的信息获得样品分子的相应信息；样品分子已经条形码标记、荧光标记、量子点标记、光子晶体标记、拉曼标签标记、红外光谱标记、电化学标记等中的至少一种进行标记，判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置等信息；检测完成后，利用变性将已结合在探针上的样品分子从探针上洗脱下来并清洗干净，恢复探针阵列；恢复探针阵列后，加入另一种样品，进行杂交反应和检测，重复这一过程，实现生物芯片高通量杂交。
Description
技术领域
本发明涉及生物芯片，特别是涉及一种在毛细管内或微流控芯片上进行高通量核酸杂交的方法。
背景技术
生物芯片是将大量的生物分子或材料(如核酸片段、蛋白质、药物或受体、细胞或组织等)按照预先设计的排列方式固定在载体表面，以此作为探针，与样品中待测物进行特异性的吸附或反应，实现对样品信息的检测。成千上万的反应在一块芯片上同时进行，具有大规模并行分析的能力。生物芯片一般加工在玻璃片、硅片、尼龙膜等载体材料上，探针阵列的制作方法主要有点样法(Schena M，Shalon D，Davis R W.et al.Science.，1995，20：467-470)和原位合成法(Fodor S P A，Read J L，Pirrung M C，et al.Science，1991，251：767-773)。将样品覆盖在探针阵列表面进行杂交反应，然后进行检测(范金坪，中国医学物理杂志，2009，26：1115-1117)。但生物芯片需要比较长的杂交反应时间，一般要几个小时到十几个小时；一块芯片只用于一次杂交反应。
毛细管成本低廉，用来进行生物芯片分析能够降低加工难度，有效减少成本。而且常规生物芯片的杂交过程受扩散过程的控制，一般杂交反应需要十几个小时，而在毛细管类似尺寸的微通道内进行杂交反应由于流动杂交过程促进混合而且扩散距离短，能够缩短反应时间、增强检测信号、提高检测灵敏度(Benn J A，Hu J，Hogan B J，et al.Anal.Biochem.，2006，348：284-293)。授权公告号为CN2483395Y的实用新型专利公开一种内设有毛细纤维丝(条)的透明毛细管作为毛细管生物芯片装置，该装置将点样线、相应标记物、阳性和阴性对照线制作在毛细纤维丝(条)上，然后插在毛细管内，分析时通过毛细管的毛细作用将样品吸入到毛细管内并浸渍毛细纤维丝(条)，样品中的待测物与毛细纤维丝(条)上的点样物和标记物发生杂交反应。这一方法，点样物和标记物是制作在毛细管内的毛细纤维丝(条)上，而不是毛细管的管壁上。而且一般只是用于一次杂交反应，即只用于检测一个样品。如要检测多个样品，需要加工多根毛细管芯片，降低了分析效率。
微流控芯片是利用各种微加工技术在芯片材料(如玻璃、PDMS或PMMA等其他材料)上加工出具有各种功能的微结构，实现反应、分离、检测等功能，最大限度地把实验室的功能集成到便携的芯片上。自20世纪90年代初Manz和Widmer等(ManzA，GraberN，WidemerH M.Sens.Acturators，B，1990，B1：244)首次提出以来，微流控芯片技术得到了快速发展，已经从单纯的化学分析扩展到各个方向，包括核酸分析、蛋白质分析和细胞分析等。在微流控芯片上进行生物芯片分析，能够有效增强检测信号、提高灵敏度、减少试剂和样品消耗、缩短分析时间等(Chen H，Wang L，Li P C H.Lab Chip，2008，8：826-829)。已有报道在微流控芯片上进行核酸杂交分析(Wang L，Li P C H.J.Agric.Food Chem.，2007，55：10509-10516)，将杂交反应时间缩短到5min以内，但一般还只是用于一次杂交反应，即只用于检测一个样品。如要检测多个样品，需要加工多块芯片，极大地降低了分析效率。
发明内容
本发明的目的在于针对上述方法存在的缺点，提供一种生物芯片高通量杂交的方法。
本发明包括以下步骤：
1)将溶液引入到微通道内；
2)样品溶液进入微通道后，样品分子会由于序列互补或亲和作用而与特定的探针产生特异性的结合而被保留在特定探针所在区域，根据探针的信息获得样品分子的相应信息；
3)样品分子已经条形码标记、荧光标记、量子点标记、光子晶体标记、拉曼标签标记、红外光谱标记、电化学标记等中的至少一种进行标记，判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置等信息；
4)检测完成后，利用变性将已结合在探针上的样品分子从探针上洗脱下来并清洗干净，恢复探针阵列；
5)恢复探针阵列后，加入另一种样品，进行杂交反应和检测，重复这一过程，实现生物芯片高通量杂交。
在步骤1)中，所述将溶液引入到微通道内，可将微通道的入口插入到储液池或小试管中将溶液通过入口引入到微通道内；所述微通道可为毛细管或微流控芯片等，所述毛细管可为玻璃毛细管、石英毛细管或高聚物毛细管等，所述毛细管的管径可为1nm～5cm；所述毛细管设有至少1根，多根毛细管可以并联或串联；所述微流控芯片可为玻璃微流控芯片、石英微流控芯片、硅微流控芯片或高聚物微流控芯片等；所述微流控芯片的通道尺寸可为1nm～5cm；所述微通道可以是不同的形状，如直形通道，也可以是盘管形通道，也可以是矩形通道，也可以是螺旋形通道；所述通道可以是单根通道，也可以是多根平行通道。
在步骤2)中，所述样品溶液进入微通道后，样品溶液在微通道内流动，所述流动的驱动力可由电场、毛细作用、表面张力或者由连接在通道出口的注射泵、重力等提供。
在步骤3)中，所述判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置等信息，可利用相应方法对这些标记进行检测，从而判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置等信息。
在步骤4)中，所述变性包括热变性、极端pH值变性、离子强度变性、变性剂变性等。
所述探针和样品可以是核酸\小分子化合物、多肽、蛋白质、抗原、多糖、配体、药物、受体、细胞或组织等能产生亲和作用的生物、有机物质或无机物质。
本发明的优点在于：在样品消耗少的情况下，能简单有效地在封闭的微通道内进行核酸杂交反应，对样品进行分析，然后利用变性技术，实现在毛细管或同一块芯片上进行多个样品的高通量分析，降低对昂贵仪器的依赖，降低分析成本，加快分析速度。
附图说明
图1是根据本发明的与固定有探针阵列的毛细管进行杂交反应的示意图。
图2是根据本发明的与多根平行毛细管同时进行杂交反应的示意图。
图3是根据本发明的采用注射器作为驱动力的杂交反应的示意图。
图4是根据本发明的两个不同样品与探针阵列杂交的荧光信号强度。在图4中，横坐标为样品溶液浓度(nM)，纵坐标为荧光信号强度；其中a为CLN1’，b为CLN5’。
图5是根据本发明的与固定有探针阵列的微流控芯片上进行杂交反应的示意图。
图6是根据本发明的在多根平行通道同时进行杂交反应的示意图。
图7是根据本发明的在螺旋通道的微流控芯片上进行杂交反应的示意图。
图8是根据本发明的采用毛细管作为入口的微流控芯片上进行杂交反应的示意图。
图9是根据本发明的采用注射器作为驱动力的杂交反应的示意图。
图10是根据本发明的两个不同样品与探针阵列杂交的荧光信号强度。在图10中，横坐标为样品溶液浓度(μM)，纵坐标为荧光信号强度；其中a为ALN1，b为ALN5。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
参见图1，毛细管1的入口插入到储液小试管A中，储液小试管A间隔排列分别装有样品溶液2、清洗缓冲液3和变性剂4。毛细管1的出口与一水平储液池5相连，利用重力驱动液体流动。探针阵列已经预先固定在毛细管内壁上7，让样品流经整个通道并发生杂交反应，反应完成后清洗通道6并进行检测，然后再让变性剂流经通道对已杂交样品进行变性，样品分子脱离探针并被清洗干净，恢复探针阵列。重复这一过程完成样品的高通量分析。
图4是两种不同浓度的样品溶液加入到毛细管内进行杂交反应得到的信号强度图。
实施例2
参见图2，毛细管1为多根平行毛细管，每根毛细管均有一个入口和出口进行，多个平行的生物芯片分析。在图2中，其它标记与图1相同。
实施例3
参见图3，毛细管1的出口连接有一根注射器5，用于驱动液体在微通道内的流动。在图3中，其它标记与图1相同。
实施例4
参见图5，芯片1的微通道3呈盘管状，探针阵列8预先固定在微通道内表面，其入口2加工呈尖针状，插入到储液小试管B中。储液小试管B间隔排列分别装有样品溶液5、清洗缓冲液6和变性剂7。出口与一水平储液池4相连，利用重力驱动液体流动，首先让样品流经整个通道并发生杂交反应，反应完成后清洗通道9并进行检测，然后再让变性剂流经通道对已杂交样品进行变性，样品分子脱离探针并被清洗干净，恢复探针阵列。重复这一过程完成样品的高通量分析。
图10是两种不同样品加入到微通道内进行杂交反应得到的信号强度图，其中探针阵列分别是使用不同浓度的探针溶液在通道内表面进行固定反应得到。
实施例5
参见图6，芯片1的微通道3为一根或多根平行通道，每根通道均加工有一个入口和出口，进行多个平行的生物芯片分析。在图6中，其它标记与图5相同。
实施例6
参见图7，微通道3呈螺旋形，用于生物芯片分析。在图7中，其它标记与图5相同。
实施例7
参见图8，其微通道入口由一小段石英毛细管代替，在芯片侧面对准微通道的位置，利用钻头钻一小孔，插入一小段石英毛细管并用胶水固定作为通道入口。在图8中，其它标记与图5相同。
实施例8
参见图9，其微通道出口处连接有一根注射器4，用于驱动液体在微通道内的流动。在图9中，其它标记与图5相同。
Claims (6)
1.生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将溶液引入到微通道内；所述将溶液引入到微通道内，是将微通道的入口插入到储液池或小试管中将溶液通过入口引入到微通道内；所述微通道为毛细管或微流控芯片；
2)样品溶液进入微通道后，样品分子会由于序列互补或亲和作用而与特定的探针产生特异性的结合而被保留在特定探针所在区域，根据探针的信息获得样品分子的相应信息；所述样品溶液进入微通道后，样品溶液在微通道内流动，所述流动的驱动力由电场、毛细作用、表面张力或者由连接在通道出口的注射泵、重力提供；
3)样品分子已经条形码标记、荧光标记、量子点标记、光子晶体标记、拉曼标签标记、红外光谱标记、电化学标记中的至少一种进行标记，判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置等信息；
4)检测完成后，利用变性将已结合在探针上的样品分子从探针上洗脱下来并清洗干净，恢复探针阵列；所述变性为热变性、极端pH值变性、离子强度变性或变性剂变性；
5)恢复探针阵列后，加入另一种样品，进行杂交反应和检测，重复这一过程，实现生物芯片高通量杂交。
2.如权利要求1所述的生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于在步骤1)中，所述毛细管为玻璃毛细管、石英毛细管或高聚物毛细管，所述毛细管的管径为1nm～5cm；所述毛细管设有至少1根，多根毛细管为并联或串联；所述微流控芯片为玻璃微流控芯片、石英微流控芯片、硅微流控芯片或高聚物微流控芯片；所述微流控芯片的通道尺寸为1nm～5cm。
3.如权利要求1所述的生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于在步骤1)中，所述微通道为直形通道、盘管形通道、矩形通道或螺旋形通道。
4.如权利要求3所述的生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于所述通道为单根通道或多根平行通道。
5.如权利要求1所述的生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于在步骤3)中，所述判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置信息，是对所述标记进行检测，从而判断样品分子是否被保留在探针区域以及保留所在位置信息。
6.如权利要求1所述的生物芯片高通量杂交的方法，其特征在于所述探针和样品是核酸、多肽、蛋白质、抗原、多糖、配体、受体、细胞或组织能产生亲和作用的生物、有机物质或无机物质。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010193922 CN101851680B (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 生物芯片高通量杂交的方法 |
| PCT/CN2011/000918 WO2011150675A1 (zh) | 2010-06-01 | 2011-05-31 | 包含多根微通道的生物芯片 |
| US13/553,832 US20120289429A1 (en) | 2010-06-01 | 2012-07-20 | Biochip comprising multiple microchannels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010193922 CN101851680B (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 生物芯片高通量杂交的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101851680A CN101851680A (zh) | 2010-10-06 |
| CN101851680B true CN101851680B (zh) | 2013-03-27 |
Family
ID=42803360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010193922 Active CN101851680B (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 生物芯片高通量杂交的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101851680B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011150675A1 (zh) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | 厦门大学 | 包含多根微通道的生物芯片 |
| CN103608682B (zh) * | 2011-05-05 | 2017-01-18 | 安派科生物医学科技有限公司 | 肿瘤细胞检测仪 |
| CN108587898B (zh) * | 2018-05-07 | 2022-04-29 | 东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司 | 一种数字pcr微滴的制备装置及其制备方法 |
| CN111394432B (zh) * | 2020-03-27 | 2023-03-24 | 深圳闪量科技有限公司 | 基于通用探针芯片的多重定量pcr检测系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387632B2 (en) * | 1998-06-11 | 2002-05-14 | Hitachi, Ltd. | Polynucleotide separation method and apparatus therefor |
| US6294392B1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-09-25 | The Regents Of The University Of California | Spatially-encoded analyte detection |
| CN1164939C (zh) * | 2001-11-30 | 2004-09-01 | 清华大学 | 检测核苷酸和单核苷酸多态性用的毛细管电泳芯片装置 |
| US20060057576A1 (en) * | 2002-03-12 | 2006-03-16 | Jerzy Paszkowski | Microcapillary hybridization chamber |
| JP3711988B2 (ja) * | 2003-05-12 | 2005-11-02 | 株式会社日立製作所 | 微粒子アレー分析システム、微粒子アレーキットおよび化学分析方法 |
| TWI280978B (en) * | 2003-09-12 | 2007-05-11 | Ind Tech Res Inst | Method and device for separating ribonucleic acid |
| CN1242072C (zh) * | 2004-05-27 | 2006-02-15 | 上海交通大学 | 螺旋式微通道聚合酶链式反应芯片 |
| CN100562749C (zh) * | 2005-07-20 | 2009-11-25 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种低通量微阵列生物芯片的制备装置及其制作方法 |
| CN1932033A (zh) * | 2006-09-22 | 2007-03-21 | 东南大学 | 基于微阵列芯片的核酸测序方法 |
-
2010
- 2010-06-01 CN CN 201010193922 patent/CN101851680B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101851680A (zh) | 2010-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11667907B2 (en) | Method and apparatus for encoding cellular spatial position information | |
| CN101864360B (zh) | 一种用于生物芯片分析的微流控芯片探针阵列的制备方法 | |
| US6846638B2 (en) | Method and system for rapid biomolecular recognition of amino acids and protein sequencing | |
| CN101198864B (zh) | 多功能和可配置的测定系统 | |
| CN102083533B (zh) | 微流控芯片装置及其使用 | |
| US10684212B2 (en) | Method and system for reference-assisted droplet detection, indexing and sorting for assays and diagnostics | |
| CN104781386A (zh) | 用于进行试验的集成微流体系统、方法和试剂盒 | |
| JP2005535881A (ja) | 分子間相互作用のモニター方法及びシステム | |
| CN113166974B (zh) | 一种生物芯片及其制备方法与应用 | |
| CN101458251B (zh) | 高通量检测生物大分子的磁性颗粒微阵列装置及其使用方法 | |
| CN101221167A (zh) | 一种毛细管微流控芯片 | |
| CN101851680B (zh) | 生物芯片高通量杂交的方法 | |
| CN108795732B (zh) | 一种基因检测芯片、其检测方法及微流控芯片系统 | |
| US20100248979A1 (en) | Reversed flow through platform for rapid analysis of target analytes with increased sensitivity and specificity and the device thereof | |
| JP2007263707A (ja) | 試料分析装置 | |
| US20130130243A1 (en) | Method and device for detecting and quantifying an analyte with recycling of the reagents | |
| US20120289429A1 (en) | Biochip comprising multiple microchannels | |
| CN101886126B (zh) | 一种用于生物芯片分析的毛细管探针阵列的制备方法 | |
| Qu et al. | Probe droplet arrays generated in the capillary for microarray analysis | |
| CN100406887C (zh) | 管式生物芯片 | |
| CN201331523Y (zh) | 高通量检测生物大分子的磁性颗粒微阵列装置 | |
| JP2007263706A (ja) | バイオアッセイ用マイクロチップ | |
| JP5088494B2 (ja) | 生体物質検出方法 | |
| CN101661031B (zh) | 一种可寻址介观流控多元分析装置及其检测方法 | |
| CN115109679A (zh) | 一种基于脱氧核酶的细菌高通量定量检测系统与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160614 Address after: 610041, No. 23, No. 2, No. 10, 88, five road, hi tech Zone, Chengdu, Sichuan Patentee after: Chengdu Atena Biological Technology Co. Ltd. Address before: Xiamen City, Fujian Province, 361005 South Siming Road No. 422 Patentee before: Xiamen University |