CN111471748A - 一种生物芯片卡盒的结构、制备方法及用途 - Google Patents

一种生物芯片卡盒的结构、制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物芯片卡盒的结构、制备方法及用途，所述结构如图1所示包括：(1)盖子、(2)芯片卡盒、(1‑1)盖子螺纹、(1‑2)盖子胶塞固定台、(1‑3)盖子固定台、(2‑1)芯片卡盒螺纹、(2‑2)斜坡、(2‑3)芯片卡盒胶塞托台、(2‑4)芯片侧壁固定台、(2‑5)芯片底部固定台、(2‑6)样品池及反应腔、(2‑7)芯片侧棱固定台。材质、颜色、透明度以及制备方法视具体情况而定可以注塑、3D打印、PDMS铸模等。本装置结合蛋白芯片、基因芯片、测序芯片等，可应用于化学发光、可视化、荧光检测、PCR扩增等。具体使用时芯片卡盒可以单独使用也可两个或两个以上并联使用，或者单个集成为多个卡盒使用，具体使用视情况而定。

Description

一种生物芯片卡盒的结构、制备方法及用途
技术领域
本发明涉及一种分析检测装置，属于生化分析领域，具体涉及一种生物芯片卡盒的结构，结合蛋白芯片、基因芯片、测序芯片等，可应用于化学发光、可视化、荧光检测等。
背景技术
生物芯片(biochip或bioarray)是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子(寡核苷酸、cDNA、genomicDNA、多肽、抗体、抗原等)固着于硅片、玻璃片、塑料片、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术又称微陈列(microarray)技术，含有大量生物信息的固相基质称为微阵列，又称生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上又发展出微流体芯片(microfluidics chip)，亦称微电子芯片(microelectronic chip)，也就是缩微实验室芯片。
本装置结合不同种类的生物芯片实现其相应的用途，与相应自动进样装置结合可以实现进出样自动化，从而减少样品的浪费以及人为误差并且提高了复杂芯片的可操作性，对于芯片技术的推广、应用及普及起到关键作用。
发明内容
本发明针对上述现有生物芯片的需求，公开了一种生物芯片卡盒的结构，目的在于实现芯片进出样自动化，提高芯片的可操作性减少样品浪费以及人为误差。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供本发明公开了一种生物芯片卡盒的结构、所述结构如图1所示包括：(1)盖子、(2)芯片卡盒、(1-1)盖子螺纹、(1-2)盖子胶塞固定台、(1-3)盖子固定台、(2-1)芯片卡盒螺纹、(2-2)斜坡、(2-3)芯片卡盒胶塞托台、(2-4)芯片侧壁固定台、(2-5)芯片底部固定台、(2-6)样品池及反应腔、(2-7)芯片侧棱固定台，材质、颜色、透明度以及制备方法视具体情况而定可以注塑、3D打印、PDMS铸模等，本装置结合蛋白芯片、基因芯片、测序芯片等，可应用于化学发光、可视化、荧光检测等，具体使用时芯片卡盒可以单独使用也可两个或两个以上并联使用，或者单个集成为多个卡盒使用，具体使用视情况而定。
进一步地，所述的结构，(1)盖子可以为规则形状也可为不规则形状视具体用处而定，(2)芯片卡盒形状可以为图1所示，也可为其他形状视具体用处而定。(1)(2)之间进出液体所有密封装置可以为市场上常用胶塞，也可为定制特种材料、特定形状视具体用处而定。
进一步地，所述的结构，(1-1)(2-1)可以为互相咬合螺纹，也可为生活中常见的互相咬合起到固定作用结构，(1-2)(1-3)(2-3)(2-4)(2-5)(2-7)固定台可以为图1所示结构，也可为规则不规则结构只要满足试验要求均在该专利保护范围内，(2-2)斜坡仅为方便芯片插拔，其他有利于芯片插拔的结构或无该结构均在该专利保护范围内，(2-6)样品池可以为图1所示，也可为市场上常见试剂反应装置。
进一步地，所述的结构，芯片(2-4)卡槽凸台同(2-5)芯片底部固定台面一般为0.1-3mm，也可没有，侧壁接触面视芯片厚度而定，一般为0.1-10mm，装置壳体一端开口，另一端设有样品池(2-6)，深度视具体情况而定，可以是0.2-8mm，(2-6)反应腔内部容积不定视具体反应液体积而定，一般为10μL-1mL，(2-6)反应腔四周轮廓形状不定以流线型为益，边线以及侧棱圆角半径一般为0.2-10mm，具体由(2-6)样品池的体积以及形状而定。
进一步地，所述的结构，(2-6)反应腔形状可为多边形可为圆形或者椭圆形，具体视情况而定，(2-6)反应腔导热壁可为卡槽一体结构，越薄越好一般为0.1-0.5mm，也可为导热胶，化学多聚物等，总之能满足反应腔内部导热要求均在本专利保护范围之内。(2-6)反应腔若为多重用途可以用反应管共同组成反应腔，结构数量不定，可为1-10个，可串联也可并联，视具体情况而定。
进一步地，所述的结构，(2-6)反应腔导热壁近反应腔面可以为平面结构也可为圆滑异性结构，一般为回形结构和葫芦状流线结构。
进一步地，所述的结构，芯片(2-4)(2-5)(2-7)卡槽案台，可为规则形状也可为非规则形状，厚度视具体情况而定一般为0.2-10mm，(1)进液孔道可为近(2-6)样品池端，也可为(2)芯片卡盒周边任何位置，进出液体孔与排气孔可为1-5个，一般地2-3个，视具体进出液、排气条件以及要求而定。
与现有技术相比，本发明专利提供了一种生物芯片卡盒的结构，该装置具有如下优点：(1)结构体积小，携带方便，易于大规模生产加工；(2)以单独使用也可两个或两个以上并联使用，或者单个集成为多个卡盒使用，操作简单，节省样品，与仪器配套可是实现自动化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得的其它附图都属于本发明保护的范围。
图1是本发明装置盖子芯片卡盒主题结构图：
A1：本发明装置盖子芯片卡盒正视图
A2：本发明装置盖子芯片卡盒侧视图
A3：本发明装置盖子芯片卡盒俯视图
B1：本发明装置盖子芯片卡盒正面纵剖图
B2：本发明装置盖子芯片卡盒背面纵剖图
B3：本发明装置盖子芯片卡盒双孔芯片卡盒
B4：本发明装置盖子芯片卡盒三孔芯片卡盒(或多孔芯片卡盒)
C1：本发明装置芯片卡盒3D图
C2：本发明装置盖子3D图
D1：本发明装置盖子3D纵剖图
D2：本发明装置芯片卡盒3D纵剖图
D3：本发明装置盖子芯片卡盒平面纵剖图
图2是本发明装置实物图
图3是碳青霉烯类耐药基因芯片检测阵列示意图。
①KPC-P检测探针；②NDM-1-P1检测探针；③NDM-1-P2检测探针；④OXA23-P1检测探针；⑤OXA23-P2检测探针；⑥OXA48-P1检测探针；⑦OXA48-P2检测探针；⑧阴性质控探针；⑨OXA51-P1检测探针；⑩OXA51-P2检测探针；
Figure BSA0000178228490000031
IMP-P1检测探针；
Figure BSA0000178228490000032
IMP-P2检测探针；
Figure BSA0000178228490000036
VIM-P1检测探针；
Figure BSA0000178228490000035
VIM-P2检测探针；
Figure BSA0000178228490000034
DIM-P1检测探针；
Figure BSA0000178228490000033
DIM-P2检测探针；
Figure BSA0000178228490000037
体系A内标探针；
Figure BSA0000178228490000038
体系B内标探针；
Figure BSA0000178228490000039
片基质控探针
图4是碳青霉烯类耐药基因质粒菌芯片检测结果。
a.KPC质粒菌检测结果；b.NDM-1质粒菌检测结果；c.OXA-23质粒菌检测结果；d.OXA-48质粒菌检测结果；e.OXA-51质粒菌检测结果；f.IMP质粒菌检测结果；g.VIM质粒菌检测结果；h.DIM质粒菌检测结果。
图5是碳青霉烯类耐药基因质粒菌芯片基于本设计自动杂交检测结果。
a.KPC质粒菌检测结果；b.NDM-1质粒菌检测结果；c.OXA-48质粒菌检测结果；d.OXA-48质粒菌检测结果；e.OXA-51质粒菌检测结果；f.IMP质粒菌检测结果；g.VIM质粒菌检测结果；h.DIM质粒菌检测结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种生物芯片卡盒的结构，能够单独使用也可两个或两个以上并联使用，或者单个集成为多个卡盒使用，操作简单，节省样品，与仪器配套可是实现自动化，也可手动完成。以下分别进行详细说明。
实施例1，母接点在芯片卡盒装置的组装以及检测方法
所需材料：PCR反应产物、水浴锅、配套芯片、注射器、圆形胶塞、加样针、洗液1、洗液2、洗液3、蒸馏水、预洗液、PBST、标记液、显色液A、显色液B、荧光信号检测仪。
操作步骤：芯片卡盒装置的组装以及检测方法：①将锥形胶塞置于图1(1-2)盖子进出样塞固定台下，将图1(1)盖子，(2)芯片卡盒拧紧形成一密封腔；②用注射器分别将预洗液、蒸馏水先后刺入锥形胶塞所形成的密封腔中反复冲洗两次，然后将PCR反应液通过注射器注入图1(2)中直至填满腔体；③置于水浴锅中45℃条件下杂交1h；④用注射器分别将洗液1、洗液2、洗液3依次注入图1(2)中各两次，然后通过注射器注入图1(2)中标记液置入水域锅中37℃条件下反应25min；④将显色液A与显色液B等比例混合均匀通过注射器注入图1(2)中放在荧光信号检测仪中进行检测(或者直接用肉眼观测限于可是化检测)。
实施例2，碳青霉烯类耐药基因芯片检测
1.碳青霉烯类耐药基因特异性引物探针设计
选取碳青霉烯类耐药基因中具代表性(临床出现最广、发病率最高)的8类基因：KPC、NDM1、OXA23、OXA48、OXA51、IMP、VIM、DIM，以它们的基因编码区为扩增靶区域，设计特异性引物及特异性探针引物探针序列见表1和表2，其中下游引物5′端生物素标记，探针3′端氨基标记，阳性质控探针5′端生物素标记且3′端氨基标记。
表1碳青霉烯类特异性引物序列
Figure BSA0000178228490000041
表2碳青霉烯类耐药基因特异性探针序列
Figure BSA0000178228490000051
2.PCR扩增
配制PCR反应体系，包括：PCR反应总反应体积为30μL，2×Multiplex PCR Mix 15μL，模板3μL。其中，体系A包括OXA-23、VIM、DIM和16S rRNA上游引物0.1μM和下游引物0.5μM，KPC上游引物0.2μM和下游引物0.1μM；体系B包括IMP、NDM-1、OXA-48、OXA-51和mtDNA上游引物0.1μM和下游引物0.5μM。
反应条件：95℃，10min；94℃30s，55℃30s，72℃45s，共37个循环；72℃5min。
3.基因芯片制备
基因芯片阵列见图3，其中19号片基质控探针横向重复8次，17和18号内标质控探针各横向重复4次，8号阴性质控探针纵向重复3次，1～7和9～16号检测探针各纵向重复3次。
4.杂交实验
多重PCR产物A和B混合，95℃变性5min，立即冰浴5min；取5μL和5μL杂交液(8×SSC，0.6％SDS，10％formaldehyde，and 10×Denhardt)混匀，加入到基因芯片反应区，基因芯片放入杂交盒密封，45℃水浴1小时。取出基因芯片洗液I(1×SSC and 0.2％SDS)、洗液II(0.2×SSC)和洗液III(0.1×SSC)顺序洗涤20s，晾干，加10μL标记液(Streptavidin-Peroxidase Polymer，Ultrasensitive，Sigma-Aldrich)，37℃水浴25min；取出芯片，PBST(1×PBS，0.05％Tween-20)洗涤20s，晾干。加10μL显色液A(CL HRP substrate luminalsolution)和显色液B(H2O2)的1∶1混合液，立即用化学发光成像仪拍照保存。
5.实验结果
(1)质粒菌检测
手动杂交结果见图4。其中a.KPC质粒菌检测结果；b.NDM-1质粒菌检测结果；c.OXA-23质粒菌检测结果；d.OXA-48质粒菌检测结果；e.OXA-51质粒菌检测结果；f.IMP质粒菌检测结果；g.VIM质粒菌检测结果；h.DIM质粒菌检测结果。
基于本设计自动杂交，结果见图5。其中a.KPC质粒菌检测结果；b.NDM-1质粒菌检测结果；c.OXA-48质粒菌检测结果；d.OXA-48质粒菌检测结果；e.OXA-51质粒菌检测结果；f.IMP质粒菌检测结果；g.VIM质粒菌检测结果；h.DIM质粒菌检测结果。
Figure ISA0000178228510000011
Figure ISA0000178228510000021
Figure ISA0000178228510000031
Figure ISA0000178228510000041
Figure ISA0000178228510000051
Figure ISA0000178228510000061
Figure ISA0000178228510000071
Figure ISA0000178228510000081
Figure ISA0000178228510000091

Claims (7)

1.一种生物芯片卡盒的结构、制备方法及用途，所述结构如图1所示包括：(1)盖子、(2)芯片卡盒、(1-1)盖子螺纹、(1-2)盖子胶塞固定台、(1-3)盖子固定台、(2-1)芯片卡盒螺纹、(2-2)斜坡、(2-3)芯片卡盒胶塞托台、(2-4)芯片侧壁固定台、(2-5)芯片底部固定台、(2-6)样品池及反应腔、(2-7)芯片侧棱固定台，材质、颜色、透明度以及制备方法视具体情况而定可以注塑、3D打印、PDMS铸模等，本装置结合蛋白芯片、基因芯片、测序芯片等，可应用于化学发光、可视化、荧光检测、PCR扩增等，具体使用时芯片卡盒可以单独使用也可两个或两个以上并联使用，或者单个集成为多个卡盒使用，具体使用视情况而定。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：(1)盖子可以为规则形状也可为不规则形状视具体用处而定，(2)芯片卡盒形状可以为图1所示，也可为其他形状视具体用处而定。(1)(2)之间进出液体所有密封装置可以为市场上常用胶塞，也可为定制特种材料、特定形状视具体用处而定。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于：(1-1)(2-1)可以为互相咬合螺纹，也可为生活中常见的互相咬合起到固定作用的结构，(1-2)(1-3)(2-3)(2-4)(2-5)(2-7)固定台可以为图1所示结构，也可为规则不规则结构只要满足试验要求均在该专利保护范围内，(2-2)斜坡仅为方便芯片插拔，其他有利于芯片插拔结构或无该结构均在该专利保护范围内，(2-6)样品池可以为图1所示，也可为市场上常见试剂反应装置。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于：芯片(2-4)(2-7)卡槽凸台同(2-5)芯片底部固定台面一般为0.1-3mm，也可没有，侧壁接触面视芯片厚度而定，一般为0.1-10mm，装置壳体一端开口，另一端设有样品池(2-6)，深度视具体情况而定，可以是0.2-8mm，(2-6)反应腔内部容积不定试具体反应液体积而定，一般为10μL-1mL，(2-6)反应腔四周轮廓形状不定以流线型为益，边线以及侧棱圆角半径一般为0.2-10mm，具体由(2-6)样品池的体积以及形状而定。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于：(2-6)反应腔形状可为多边形可为圆形或者椭圆形，具体视情况而定，(2-6)反应腔导热壁可为卡槽一体结构，越薄越好一般为0.1-0.5mm，也可为导热胶，化学多聚物等，总之能满足反应腔内部导热要求均在本专利保护范围之内。(2-6)反应腔若为多重用途可以用反应管共同组成反应腔，结构数量不定，可为1-10个，可串联也可并联，视具体情况而定。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于：(2-6)反应腔导热壁近反应腔面可以为平面结构也可为圆滑异型结构，一般为回形结构和葫芦状流线结构。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：芯片(2-4)(2-5)(2-7)卡槽案台，可为规则形状也可为非规则形状，厚度视具体情况而定一般为0.2-10mm，(1)进液孔道可为近(2-6)样品池端，也可为(2)芯片卡盒周边任何位置，进出液体孔与排气孔可为1-5个，一般地2-3个，视具体进出液、排气条件以及要求而定。
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