CN105002566A - 可视化芯片及其制备方法和芯片可视化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可视化生物芯片，其特征在于，特异性的生物探针以图形的形式排布在支持性芯片基片上。本发明还涉及所述生物芯片的制备方法，以及一种芯片可视化的方法。

Description

可视化芯片及其制备方法和芯片可视化的方法

技术领域

本发明涉及一种芯片、尤其涉及一种生物芯片。本发明还涉及所述生物芯片的制备方法，以及一种芯片可视化的方法。

背景技术

芯片技术是一项新兴产业，主要分有基因芯片技术、倒装芯片技术、生物芯片技术、组织芯片技术、蛋白质芯片技术、蛋白芯片技术、DNA芯片技术、液相芯片技术、芯片封装技术等等。

基因芯片技术是同时将大量的探针分子固定到固相支持物上,借助核酸分子杂交配对的特性对DNA样品的序列信息进行高效的解读和分析。基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray)。其原理是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相应处理的硅片、玻片、硝酸纤维素膜等载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、数量及序列,从而获得受检样品的遗传信息。基因芯片能够同时平行分析数万个基因,进行高通量筛选与检测分析，解决了传统核酸印迹杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足。

蛋白芯片是一种高通量监测系统，通过靶分子和捕捉分子相互作用来监测蛋白分子之间的相互作用。捕获分子一般都预固定在芯片表面，由于抗体的高度特异性和与抗原强结合特性所以被广泛的用做捕获分子。对于研究蛋白芯片的研究在芯片表面有效固定抗体是非常关键的，特别是在固定抗体一致性方面非常关键对于增强蛋白芯片的灵敏度。G蛋白是一种抗体结合蛋白，他特意结合抗体FC片段，因此已被广泛的用于固定不同类型的抗体。

芯片基片可用材料有玻片、硅片、瓷片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜和尼龙膜。为保证探针稳定固定于载体表面,需要对载体表面进行多聚赖氨酸修饰、醛基修饰、氨基修饰、巯基修饰、琼脂糖包被或丙烯酰胺硅烷化,使载体形成具有生物特异性的亲和表面。最后将制备好的探针固定到活化基片上。目前市面上最常见的是利用芯片点样仪将探针点在对应的芯片上，然后在检测的过程中通过杂交及底物显色后通过是否显色来判断检测结果；当同时检测的型别过多时，如hpv基因分型检测，可能同时涉及到30多种型别，当在芯片上杂交显色后，还需对照事先设定好的排版来确定具体每一个型别，比较复杂且容易出错，给判读结果带来不便。因此，本领域亟需一种能够将检测结果可视化的生物芯片。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可视化生物芯片，其特征在于，特异性的生物探针以图形的形式排布在支持性芯片基片上。

在本发明中，所述可视化生物芯片利用了DNA杂交反应、DNA和RNA特异性杂交、RNA和cDNA特异性杂交、DNA和cDNA特异性杂交、抗原-抗体特异性结合、DNA-DNA结合蛋白特异性结合、RNA-RNA结合蛋白特异性结合、抗体-抗体结合蛋白(例如G蛋白-抗体Fc片段)特异性结合、生物素-链霉亲和素特异性结合中的一种或多种，或者其他特异性反应中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述以图形的形式为以数字、字母、汉字、标志性符号或标志性图案，或者其任意组合的形式。所述字母优选为英语字母。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述生物芯片为基因芯片、蛋白质芯片、RNA芯片、多糖芯片、组织芯片和神经元芯片中的一种或多种，优选为基因芯片和/或蛋白质芯片。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针为特异性的DNA、RNA、多糖或蛋白质中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针为寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白，或者寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白的片段中的一种或多种。

在本发明的一个优选地实施方式中，所述可视化生物芯片中还设置有作为对照的探针，优选设置有作为阳性对照和阴性对照的探针，尤其优选设置有作为阳性对照的探针。所述对照可以为对于显色的对照和/或对于PCR扩增的对照。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述图形的形式表示被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称，所述关键信息优选为项目名称、被检测主体的年龄、物种名称中的一种或多种，所述检测结果优选为阴性、阳性和被检测的病原体的型别名称或其简称中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针被设计为和与其对应的目标产物结合后显色。这样，在显色处理后可直接读取该生物芯片的检测结果。

在本发明的一些优选地实施方式在，所述显色为辣根过氧化物酶在显色底物3-氨基-9-乙基咔唑(3-amino－9－ethylcarbazole；AEC)的作用下，失去电子而呈现出颜色变化和沉积，形成稳定性红色不溶性产物而达到显色效果。

本发明的另一个目的在于，提供制备上述可视化生物芯片的方法，其包括如下步骤：

1)制备与待检测样品相应的特异性的生物探针；

2)利用点样仪来将步骤1)制得的特异性的生物探针以图形的形式打印在支持性芯片基片上，制得可视化芯片。

在本发明的一个优选的实施方式中，制备上述可视化生物芯片的方法包括如下步骤：

1)制备与待检测样品相应的特异性的生物探针；

2)在与点样仪相连接的终端系统(例如电脑系统、手机系统等)上对点样仪设置点样的图形形式，

3)用点样仪将步骤1)制得的特异性的生物探针在支持性芯片基片上按步骤2)中的设置打印成图形的形式，制得可视化芯片。

在本发明的另一个优选的实施方式中，制备上述可视化生物芯片的方法包括如下步骤：

1)制备与待检测样品相应的特异性的生物探针；

2)在点样仪上设置点样的图形形式；

3)用点样仪将步骤1)制得的特异性的生物探针在支持性芯片基片上按步骤

2)中的设置打印成图形的形式，制得可视化芯片。

本发明的再一个目的在于，提供一种生物芯片可视化的方法，包括如下步骤：

1)根据上述方法制备可视化生物芯片，其中，所述图形的形式表示被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称；

2)将待检测样品与可视化生物芯片上的探针结合并显色，在芯片上直接读取被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述图形的形式为数字、字母、汉字、标志性符号或标志性图案，或者其任意组合的形式。在本发明的一个优选的实施方式中，所述生物芯片为基因芯片、蛋白质芯片、RNA芯片、多糖芯片、组织芯片和神经元芯片中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针为特异性的DNA、RNA、多糖或蛋白质中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针为寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白，或者寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白的片段中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述图形的形式表示被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称，所述关键信息优选为项目名称、被检测主体的年龄、物种名称中的一种或多种，所述检测结果优选为阴性、阳性和被检测的病原体的型别名称或其简称中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述特异性的生物探针被设计为与其对应的目标产物结合后显色。

在本发明的一个优选的实施方式中，探针与目的产物的特异性结合，再通过底物显色处理而得到基因分型的可视化效果。

本发明的有益效果在于：能够根据特定的杂交反应、抗原-抗体结合或者其他特异性反应在芯片上直接显示出与检测项目相对应的可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称，操作简单，能够快速得到生物芯片检测结果，结果观察简单明了；省去了根据预先设置来查找各检测结果的步骤，检测结果更方便观察读取，且不容易出错；还有其独特的显示效果不仅节省结果判读时间，还能随时直接查看结果，方便简洁。

附图说明

图1为可视化生物芯片中特异性的生物探针在支持性芯片基片上的排布示意图。其中，图中的16、18等为该基因芯片进行的HPV检测的型别名称，本图中对应的是在芯片上点样的探针，即把探针在芯片上直接点样成分型的型别名16、18等；HC、PC用于过程质控。HC和PC均为针对通用模板的探针，其中，XX是显色的阳性对照，XX是PCR扩增的阳性对照。

图2为HPV分型检测结果示意图。其中，直接显示出对应的名称表示检测结果为阳性，如图中的16，33等，其他空白处即表示检测结果阴性。HC、PC始终显示，用于过程质控。

图3为蛋白质芯片检测结果示意图。其中“样1”至“样15”分别为待测样品，“质控”用于过程控制。

具体实施方式

以下结合非限制性的具体实施例来对本发明进行进一步的说明。

实施例1芯片的制备

1.探针及设备的采购：探针均采购上海生工生物，点样仪为晶芯PersonalArrayer 16个人点样仪，购自博奥生物有限公司生物。

2.芯片上探针样式的设置：根据项目需求，在点样仪软件上设置相应的程序，即把要点样的探针的点样形式设置为图1中所示的数字和字母。

3.点样：把需要点样的膜放置在点样仪的膜放置处，根据设定进行点样，如图1，并进行烘干处理。即获取了对应的芯片。

探针的点样：利用点样仪设置程序将探针溶液以对应检测项名称点样在芯片上如图1，并烘干固定。

实施例2人乳头瘤病毒(HPV)核酸分型(28型)的检测

1.HPV核酸分型引物及探针的购买：包括两组引物和30组特异性探针，其中两组引物用于HPV序列的扩增，其中一组探针属于通用探针，只要存在扩增即可特异性杂交而显色；另一组探针为杂交反应质控探针，只要杂交过程正常，最终即可显示；其余28组探针分别用于28个特异性型别的分型，均采购自上海生工生物。

2.HPV核酸样本的提取，所述HPV核酸样本是从江苏省某医院HPV患者的宫颈脱落细胞标本提取的。

3.PCR扩增：根据步骤1，2中的试剂及核酸样本进行PCR体系配制，共20ul体系，包括19ul的PCR反应液和1ul的模板。按照如下程序进行PCR扩增：

50℃2min,94℃4min；

94℃30sec,60℃45sec,72℃20sec,35cycles；

4℃hold.

扩增完成后保存待用。

4.芯片的准备：见实施例1；

5.将步骤4中的扩增产物加入到芯片中，在40摄氏度恒温环境下进行杂交反应；

6.杂交反应结束后，加入显色底物进行显色处理，显色底物为3－氨基－9－乙基咔唑；

7.显色完成后显示效果如图2，可直接读取检测结果，无需再提供另外的对照表。

实施例3蛋白质芯片的制备及检测

1.蛋白质芯片的制备：将捕获抗体以需要显示的图样形式(包括数字和字母)固定在固相载体上，固相载体可以是玻璃载片也可以是硝酸纤维素膜。

2.样品的处理：对样品进行蛋白生物素标记，将活化的生物素与蛋白的氨基共价偶联。

3.生物素标记后的样品加入到芯片上一起孵育反应后，捕获抗体可结合特异性的蛋白。

4.加入HRP-链霉亲和素与化学发光底物、或者荧光染色剂一链霉亲和素结合作为信号检测，反应10分钟后即可在芯片上观察对应的实验结果。显色效果如图3所示，可直接读取检测结果，无需再提供另外的对照表。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种可视化生物芯片，其特征在于，特异性的生物探针以图形的形式排布在支持性芯片基片上。

2.根据权利要求1所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述以图形的形式为以数字、字母、汉字、标志性符号或标志性图案，或者其任意组合的形式。

3.根据权利要求1或2所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述生物芯片为基因芯片、蛋白质芯片、RNA芯片、多糖芯片、组织芯片和神经元芯片中的一种或多种，优选为基因芯片和/或蛋白质芯片。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述特异性的生物探针为特异性的DNA、RNA、多糖或蛋白质中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述特异性的生物探针为寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白，或者寡核苷酸、cDNA、RNA、抗体、抗原、抗体结合蛋白的片段中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述图形的形式表示被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称，所述关键信息优选为项目名称、被检测主体的年龄、物种名称中的一种或多种，所述检测结果优选为阴性、阳性和被检测的病原体的型别名称或其简称中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的可视化生物芯片，其特征在于，所述特异性的生物探针被设计为与其对应的目标产物结合后显色。

8.制备根据权利要求1-7中任意一项所述的可视化生物芯片的方法，包括如下步骤：

1)制备与待检测样品相应的特异性的生物探针；

2)利用点样仪来将步骤1)制得的特异性的生物探针以图形的形式打印在支持性芯片基片上，制得可视化芯片。

9.一种生物芯片可视化的方法，包括如下步骤：

1)根据权利要求8所述的方法制备可视化生物芯片，其中，所述图形的形式表示被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称；

2)将待检测样品与可视化生物芯片上的探针结合并显色，在芯片上直接读取被所述可视化生物芯片检测的项目的关键信息或者检测结果或者其简称。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述图形的形式为数字、字母、汉字、标志性符号或标志性图案，或者其任意组合的形式，所述生物芯片为基因芯片、蛋白质芯片、RNA芯片、多糖芯片、组织芯片和神经元芯片中的一种或多种。