CN1109761C - 三维立体基因芯片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种三维立体基因芯片，它包括塑料封装外壳(1)、上层封盖(2)、第一DNA芯片(3)、第二DNA芯片(4)；第一DNA芯片(3)和第二DNA芯片(4)采用“面对面”的方式重叠，其间留下0.1-20mm高的空隙；在第一DNA芯片(3)和第二DNA芯片(4)之间、沿着DNA芯片四周设置有密封圈(5、6)。

Description

三维立体基因芯片及其制造方法

本发明涉及一种基因芯片，具体涉及一种三维立体结构的基因芯片及其制造方法。

基因芯片(gene chips)是九十年代发展起来的一项分子生物学高科技技术。它应用现代微加工技术将大量探针DNA分子固定于特定介质(如玻璃片、硝酸纤维膜、硅片等)上，然后与标记的样本进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进行判断样品中靶分子的数量。一次可以检测大量目的基因的存在，因而可以应用于各种传染病和遗传病的诊断、基因的鉴别与筛选以及基因突变的检测等。DNA(基因)芯片实际上是借用了计算机芯片高度集成的概念。

探针是指特定的寡聚脱氧核糖核酸序列，一般为20个碱基的长度。用来检测目的基因是否存在该序列，从而判断目的基因的性质。

碱基：一个核糖核甘酸分子为一个碱基，DNA分子是碱基的聚合体，可以长达10¹⁰碱基。

介质：用于承载探针的固相材料，主要有玻璃片、硝酸纤维膜和硅片等。在实际应用时，根据DNA芯片的制作方法不同而进行不同的处理。在用点样法制作DNA芯片时，一般采用玻璃片，用PAD-PDC进行处理，以便于探针能和玻璃片紧密结合。

目前的DNA芯片设计多为单层结构，用点样法制作，即在一片玻璃片上固化多种DNA探针，这在保存和使用中存在许多问题：1)常规芯片为开放结构，因为玻璃片很容易污染杂质，从而干扰信号检测；2)常规芯片没有保护装置，玻璃片很容易破碎；3)常规芯片在进行分子杂交时需要一个装满杂交液体的容器将芯片完全浸入，因而需要耗费大量试剂；4)在进行大量样品操作时，特别耗费人力和时间。

因此，本发明的目的是提供一种基因芯片及其制造方法，具体是一种三维立体结构的基因芯片及其制造方法，它能克服上述缺点。

按照本发明的一种三维立体基因芯片，其特征在于：它包括塑料封装外壳、上层封盖、第一DNA芯片、第二DNA芯片；第一DNA芯片和第二DNA芯片采用“面对面”的方式重叠，其间留下0.1-20mm高的空隙。

按照上述的三维立体基因芯片，其特征在于：在第一和第二DNA芯片之间、沿着DNA芯片四周设置有密封圈。

按照上述三维立体基因芯片，其特征在于：在塑料封装外壳上留有加样小孔和出气孔

按照上述的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片和第二DNA芯片之间的空隙最好是在0.1-1.0mm范围内。

按照上述的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片或第二DNA芯片是一片玻璃。

按照上述的三维立体基因芯片，其特征在于：所说密封圈由两个DNA芯片、或四个DNA芯片替代。

按照上述所述的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片和/或第二DNA芯片采用其内表面固化有探针数大于500点/平方厘米或1000点/立方厘米的DNA芯片。

按照本发明的三维立体基因芯片的制造方法如下：

1)首先制作聚丙烯塑料封装外壳和乳胶密封圈；

2)其次，用点样方法制作玻璃介质的DNA芯片；

3)组装芯片，该过程包括下列步骤：

A)将第一DNA芯片面向上地安装在塑料封装外壳的凹口部位；

B)沿着第一DNA芯片的四周安装密封圈；

C)将第二DNA芯片面向下地覆盖在上述密封圈之上；

D)在第二DNA芯片上安装上层封盖。

DNA芯片的用途：用于疾病的临床诊断和检测、基因突变和筛选、基因功能的研究、快速DNA序列再测定、基因突变多态性的研究、基因表达活性的测定。

点样法制作DNA芯片：

1、选择特定的探针序列，根据DNA芯片的应用不同来选择，例如用于肝炎病毒所特有的DNA序列；2、利用DNA合成仪人工合成该探针序列；3、利用高密度点样设备，将人工合成的探针序列点在介质上。点样密度和点样的数目不小于500点/平方厘米。探针DNA分子与介质共价结合。

DNA芯片的使用方法：

将待检测的DNA样品进行荧光标记，与DNA芯片进行杂交，通过激光扫描仪来检测DNA芯片上的杂交信号，来判断样品中是否存在与该DNA芯片相同的DNA序列。

杂交：DNA分子的特征之一，相同的DNA分子在一定的条件下可以相结合，这个过程叫杂交。

下面将结合附图描述本发明的详细实施例。

图1是现有技术的芯片的示意图。

图2是按照本发明的三维立体基因芯片的剖面结构图。

图3是图2中塑料封装外壳1的顶视图。

图4是图2中上层封盖2的顶视图。

图5是图2中DNA芯片3的顶视图。

图6是图2中密封圈5、6的顶视图。

参见图2至图6，按照本发明的本发明的三维立体基因芯片包括；塑料封装外壳1、上层封盖2、第一DNA芯片3、第二DNA芯片4。本发明的三维立体基因芯片在设计上不同于目前常规的单层DNA芯片，而是采用双层立体结构，即将两个固化有多种DNA探针的单层DNA芯片3和4用“面对面”的方式重叠，其间留下0.1-20mm高的空隙，该空隙最好是在0.1-1.0mm范围内。然后用塑料封装外壳1和上层封盖2封装，封装后，在塑料封装外壳1上留下加样小孔11和出气孔12。为了密封，在第一和第二DNA芯片之间、沿着DNA芯片四周设置有密封圈5、6。参见图6，该密封圈实际上由左密封件5和右密封件6构成，它们构成一个密封室，左密封件5和右密封件6分开一定的距离，以便样液的流入。

参见图5，其中显示了用精密喷镀法制作的DNA芯片，在0.2立方厘米体积的内表面至少可以固化2,000个DNA探针。

本发明的三维立体基因芯片的制造方法如下：

1、首先制作聚丙烯塑料封装外壳1和乳胶密封圈5、6；

2、其次，用点样方法制作玻璃介质的DNA芯片；

3、组装芯片，包括下列步骤：

1)将第一DNA芯片面向上地安装在塑料封装外壳1的凹口部位(参见图3)；

2)沿着第一DNA芯片的四周安装密封圈5、6；

3)将第二DNA芯片面向下地覆盖在上述密封圈之上；

4)在第二DNA芯片上安装上层封盖2。

上面描述了本发明的一个实施例，但本发明并不限于此实施例，本技术领域内的专业人员可做出各种变形。本发明的保护范围应由权利要求书确定。

按照本发明的三维立体结构的基因芯片具有如下优点：

1、可以成倍增加用于固化探针的有效面积，在0.2立方厘米体积的内表面至少可以固化2,000个DNA探针；

2、处于密闭状态，芯片不会受到污染；

3、玻璃受到保护，不容易破碎；

4、大大减少试剂用量，从几十毫升减少到200微升；

5、同样条件下，比单层芯片的使用效率提高一倍；

6、使用非常方便，可以进行大规模操作。

利用该项设计，我们制作了一种用于检测肝炎的芯片，该芯片上固化了五种常见肝炎病毒(甲，乙，丙，丁，戊型肝炎)的基因探针，经过临床试用，取得了良好的效果。

Claims (6)

1、一种三维立体基因芯片，其特征在于：它包括塑料封装外壳(1)、上层封盖(2)、第一DNA芯片(3)、第二DNA芯片(4)；第一DNA芯片(3)和第二DNA芯片(4)采用“面对面”的方式重叠，其间留下0.1-20mm高的空隙；在第一和第DNA芯片之间、沿着DNA芯片四周设置有密封圈(5、6)；在塑料封装外壳(1)上留有加样小孔(11)和出气孔(12)。

2、按照权利要求1的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片(3)和第二DNA芯片(4)之间的空隙最好是在0.1-1.0mm范围内。

3、按照权利要求1的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片(3)或第二DNA芯片(4)是一片玻璃。

4、按照权利要求2的三维立体基因芯片，其特征在于：所说密封圈(5、6)由两个DNA芯片、或四个DNA芯片替代。

5、根据权利要求1或2所述的三维立体基因芯片，其特征在于：第一DNA芯片(3)和/或第二DNA芯片(4)采用其内表面固化有探针数大于500点/平方厘米或1000点/立方厘米的DNA芯片。

7、一种三维立体基因芯片的制造方法如下：

1)首先制作聚丙烯塑料封装外壳(1)和乳胶密封圈(5、6)；

2)其次，用点样方法制作玻璃介质的DNA芯片；

3)组装芯片，该过程包括下列步骤：

A)将第一DNA芯片(3)面向上地安装在塑料封装外壳

(1)的凹口部位；

B)沿着第一DNA芯片(3)的四周安装密封圈(5、6)；

C)将第二DNA芯片面向下地覆盖在上述密封圈之上；

D)在第二DNA芯片上安装上层封盖(2)。

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