CN103290487A - 生物反应装置芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确认或检测生物材料反应的生物反应装置芯片。更详细地，涉及一种生物反应装置芯片，在板上形成多个小孔，以能够容纳待测生物材料，从而能够同时分析多种目标，由2段以上的小孔结构形成，下部小孔中容纳有作为试验对象的样品，上部小孔中容纳有油等保护层，以能够保护样品，能够防止生物材料反应时由于加热所产生的蒸发，从而能够提高检测的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确认或检测生物材料反应的生物反应装置芯片。更详细地，涉及一种生物反应装置芯片，其具有以下结构，其为在板上形成多个小孔的生物反应装置芯片，以能够容纳待测生物材料。从而能够同时分析多种目标，能够防止因生物材料的反应而产生的蒸发，从而能够提高检测的可靠性。
背景技术
为了对基因、感染源、细菌、突变体、基因型、基因表达等进行确认或检测，通常使用微阵列（DNA芯片）技术。
该技术通过将短的核酸探针或抗体等固定在如玻璃板、金属板、磁珠（bead）、塑料等多种固体表面上而得以实现。因其具有能够同时分析多个不同目标的优点，已被医院或诊所用于医疗诊断。
在这种临床诊断中，便利性和可靠性是非常重要的因素。但是现有的DNA微阵列及蛋白质芯片的情况下，在平坦的载玻片上附着能够形成小室的被称为保温小室（frame seal）的粘着剂，在其中放入溶液进行生物反应，反应后需拆除密封并进行清洗，因此存在以下问题：需要投入大量的劳力、繁琐并且需要操作人员的熟练程度。即，将扩增的基因通过由保温小室形成的小室的注入口进行注入的过程繁琐，并且在注入的过程中，因进入空气而形成气泡，从而存在形成气泡的部分不能够反应，在清洗时拆除附着的保温小室后，需要浸入到缓冲液中进行清洗，为了将扩增的基因注入到DNA芯片中，因此打开扩增基因的管盖时，从那一时刻起会产生暴露于空气中的污染问题（aerosol contamination）。
并且，为了实施上述生物材料的反应，也使用在板形上形成有多 个小孔（well）（容纳空间）的多孔板，以盛放样品。如图1所示，其结构为，在平板状的板的上面形成多个小孔，以能够盛放样品，从而能够将多种样品一次性地进行试验，并进行分析。但是，上述小孔以简单的槽的形态形成，因此在为了样品反应而进行加热时会蒸发或者从外部会流入其它物质，从而存在检测的可靠性降低的问题。
现有技术文献
专利文献
（专利文献1）KR 10-2009-0044144A（2009.05.07.）
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的。本发明的目的在于，提供一种生物反应装置芯片，其具有以下结构，其为在板上形成多个小孔的生物反应装置芯片，以能够容纳待测生物材料。从而能够同时分析多种目标。能够防止因生物材料的反应而产生的蒸发，从而能够提高检测的可靠性。
解决技术问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明的生物反应装置芯片，其特征为，包括：板100；以及多个小孔200，其在所述板100的一面上压入形成；所述小孔200包括形成在上侧的上部小孔210，以及形成在其下侧的直径小于所述上部小孔210的下部小孔220。
此外，其特征为，所述下部小孔（220）的底面形成有检测部（300），其涂布或排布（排列）有选自蛋白质、核酸、PNA（肽核酸）、核酸适配体或抗体中的物质。
此外，其特征为，所述小孔200由2段以上形成，每个段的下侧段直径小于上侧段直径。
发明的效果
本发明的生物反应装置芯片，其为在板上形成多个小孔的生物反 应装置芯片，以能够容纳待测生物材料。从而能够同时分析多种目标，由2段以上的小孔结构形成，下部小孔中容纳有作为试验对象的样品，上部小孔中容纳有油等保护层，以能够保护样品。因此，具有能够防止用于生物材料反应的加热时所产生的蒸发，从而能够提高检测的可靠性的优点。
附图说明
图1为现有的微板样品分析装置的示意图。
图2为表示本发明的生物反应装置芯片的立体图。
图3为表示本发明的生物反应装置芯片的上侧平面图。
图4为表示本发明的生物反应装置芯片的截面图。
图5为表示本发明的小孔中容纳有样品及油的状态的截面图。
图6为表示包括检测部的本发明的小孔中容纳有样品及油的状态的截面图。
附图标记说明
1000：（本发明的）生物反应装置芯片
100：板
200：小孔
210：上部小孔 220：下部小孔
300：检测部
400：样品
500：油
具体实施方式
下面，参照附图，对如上所述的本发明的生物反应装置芯片进行详细说明。
图2为表示本发明的生物反应装置芯片的立体图。
如图中所示，本发明的生物反应装置芯片，其特征为，包括：板100；以及多个小孔200，其在所述板100的一面上压入形成；所述小孔200包括形成在上侧的上部小孔210，以及形成在其下侧的直径小于所述上部小孔210的下部小孔220。
首先，所述板100可形成为平板状，可以由玻璃板、金属板、塑料板等多种材料形成。
并且，小孔200可以在板100的表面通过蚀刻（etching）或物理加工等方法形成为压入的形态。此时，所述小孔200可以由多段形成，下面对由2段形成的实施例进行说明。
如图3及图4所示，所述小孔200，其为在所述板100的上面形成直径大的上部小孔210，在其下侧形成直径小于所述上部小孔210的下部小孔220。
此时，所述上部小孔210及下部小孔可以形成为多种直径及深度。本发明的小孔形成为微量单位级别（μ），从而能够容纳用于生物材料反应的样品，以及在其上层能够容纳用于保护所述样品的油。
此时，所述上部小孔210与下部小孔220可以用以下方法形成。首先在所述板100的上面以相当于小孔210直径的部分以中空的形态形成抗蚀剂等掩膜图案并进行蚀刻，从而能够形成具有特定深度的上部小孔210。在形成所述上部小孔210之后，在所述上部小孔210的底面，使相当于下部小孔220直径的部分空出，从而形成环形（doughnut shape）的掩膜图案，再次蚀刻，从而能够形成具有特定深度的下部小孔220。然后去除所述掩膜图案，并进行清洗，从而能够以所需的形态（2段）形成小孔结构。
作为其它方法，也可以通过物理加工形成小孔200，也可以根据板100的材质，使用切削加工、激光加工或放电加工等多种方法形成如上所述的2段的小孔200。
此外，具有上述结构的本发明的生物反应装置芯片用于基因扩增反应等，其使用方法如图5所示。在所述下部小孔220中注入待测样品400，向其上层的上部小孔210中注入用于保护所述样品400的油500等。由此成为以下状态。注入到所述上部小孔210中的油500层盖住容纳在所述下部小孔220中的样品400。此时，如果形成为1段 的小孔的情况下，也可以注入一定高度的样品，在所述样品上面注入油，使油层盖在样品的上面，这样会使所述油与样品向一侧倾斜，或者会混合，即使注入时不会发生混合，在进行加热样品反应时，也会使油与样品向一侧倾斜，或使它们混合，从而会降低生物材料反应的可靠性。因此，本发明形成2段的小孔，以使油盖在样品的上部，因这种物理结构，使样品与油不会混合，从而能够防止因加热产生的蒸发。此外，小孔由2段形成，可以控制样品的注入量与油的注入量为一定量。能够使油盖在样品的上部，从而能够防止杂质从外部向样品流入，因此能够提高检测的可靠性。
如上所述，本发明的生物反应装置芯片，其为在板上形成多个小孔的生物反应装置芯片，以能够容纳待测生物材料。从而能够同时分析多种目标，由2段以上的小孔结构形成，下部小孔中容纳有作为试验对象的样品，上部小孔中容纳有油等保护层，以能够保护样品，能够防止生物材料反应时加热所产生的蒸发，从而能够提高检测的可靠性。
此外，使得将扩增的基因注入到小孔的过程简单化，在注入的过程中完全不会发生进入空气的现象，在清洗时去除小孔中的样品，只要将其浸入到洗涤缓冲液中即可，因此不会产生现有DNA芯片的清洗时拆除保温小室而带来的繁琐。
并且，也可以用酶联免疫吸附测定（ELISA）自动清洗机等原理，自动进行孔内样品的清洗，通过自动化，也可以解决现有DNA芯片中拆卸保温小室进行清洗的繁琐。
并且，为了将扩增的基因注入到DNA芯片中，因此打开扩增基因的管盖时，从那一时刻起会产生暴露在空气中的污染问题（aerosol contamination）。因此，本发明中取消了将扩增的基因向DNA芯片移动的其它工序，可以立刻在DNA芯片上进行基因扩增与杂交。因此，在DNA芯片上能够进行基因扩增，在该状态下也能够立刻实施后续 的杂交，因此能够解决移动扩增基因工序所带来的繁琐及在该过程中引起的暴露在空气中的污染问题。
并且，本发明的生物反应装置芯片1000的底面上可形成有检测部300，其涂布或排布有选自蛋白质、核酸、肽核酸、核酸适配体或抗体中的物质。即，在所述下部小孔220的底面形成如DNA芯片一样的能够检测生物材料的检测部300，在所述下部小孔220中注入样品400，在其上面的上部小孔210中注入油后，实施基因扩增及杂交过程，从而能够使扩增基因与所述检测部300的目标基因探针产生结合及反应。因此可以使用监控装置获得该过程中产生的荧光信号，从而获得信号。
此外，本发明的生物反应装置芯片1000可以由2段以上的多段形成，所述小孔200由2段以上形成，可以形成为各段的下侧段直径小于上侧段直径。
即，如上所述，小孔200也可以由2段形成，也可以由2段以上的多段形成。小孔200由3段形成的情况下，从所述板100的上面开始向下侧方向形成1段、2段及3段小孔，最下侧的3段中容纳有样品，在其上侧的2段中盖有用于保护样品的油，在其上侧的1段上可以结合用于保护的盖。
如上所述，可以应用本发明的生物反应装置芯片来实施分子诊断中的实时基因扩增，作为一个例子，将用于生物反应的溶液注入到小孔中，为了防止基因扩增中的蒸发，用油盖住，并实施基因扩增，实时获得小孔中产生的荧光信号，从而能够在芯片上实施实时基因扩增。
如上所述，本发明的用于检测生物材料具有以上优点，因此可应用于以下不同的实验领域。。
1）DNA芯片分析：在多段小孔中的下部小孔底面排布并固定多个目标基因探针（检测部），将在外部实施了基因扩增反应的样品转 移并装入到小孔中，进行了杂交反应。
2）基因扩增+DNA芯片分析：在多段小孔中的下部小孔底面排布并固定多个目标基因探针（检测部），将用于基因扩增的样品注入到下部小孔中后，为了防止扩增过程中的蒸发，在上部小孔上用油盖住样品，从而能够在基因扩增后进行杂交反应。
3）实时PCR分析：可以将本发明的形成了多段小孔的生物反应装置芯片应用在PCR的芯片上。即，在下部小孔中注入用于实时PCR的基因扩增样品，为了防止基因扩增过程中的蒸发，在上部小孔中用油盖住样品后，随着热循环的进行，在实施基因扩增期间，利用照相机实时获取小孔中所产生的荧光信号，从而实现实时PCR。
4）实时PCR+DNA芯片分析：在下部小孔的底面排布并固定大量的目标基因探针，实施3）的实时PCR，在基因扩增过程中，利用照相机实时获取小孔中所产生的荧光信号，并求值。然后，在进行杂交后，进行清洗，固定在下部小孔底面上的探针（检测部）获得反应的荧光信号，从而能够实施DNA芯片分析，因此实时PCR与DNA芯片分析能够同时实施。
5）酶联免疫吸附测定（ELISA）分析：本发明的形成多段的生物反应装置芯片可以起到现有的微量滴定板的作用，也可以应用于免疫分析中，将需要固定的抗体注入到下部小孔中，涂布并固定在下部小孔的整个底面上，清洗后将其余部分用封闭试剂填充后，然后进行清洗，将待测样品注入到下部小孔或注入至上部小孔，进行抗原抗体反应，然后清洗。为了确认是否进行了抗原抗体反应，再次注入用于确认信号的二抗，诱发反应，然后进行清洗，注入荧光物或底物，以获取显色或发光的信号。
6）放射免疫法分析（RIA）分析：通过采用与4）相同的方法，以获取的放射性同位素信号作为最终信号来确定反应性。
7）蛋白质排布（蛋白质芯片）：在下部小孔底面排布并固定大量 的目标抗体，然后按照与4）相同的方法，从封闭所述其余部分开始实施，以获取信号。。
本发明不限于上述实施例，其应用范围不尽相同，在不脱离本发明的主旨下，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改或改进。
Claims (3)
1.一种生物反应装置芯片，其特征在于，所述生物反应装置芯片包括：板（100）；
以及多个小孔（200），其在所述板（100）的一面上压入形成；
所述小孔（200）包括形成在上侧的上部小孔（210），以及形成在其下侧的直径小于所述上部小孔（210）的下部小孔（220）。
2.根据权利要求1所述的生物反应装置芯片，其特征在于，所述下部小孔（220）的底面形成有检测部（300），其涂布或排布有选自蛋白质、核酸、PNA（肽核酸）、核酸适配体或抗体中的物质。
3.根据权利要求1所述的生物反应装置芯片，其特征在于，所述小孔（200）由2段以上形成，每段的下侧段直径小于上侧段直径。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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