CN113244973A - 凝胶基质点样液及空白点样液、三维凝胶芯片及制备方法 - Google Patents

凝胶基质点样液及空白点样液、三维凝胶芯片及制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种凝胶基质点样液及空白点样液、三维凝胶芯片及制备方法，包括：凝胶物质0.1‑1重量份；荧光物质0.000001‑10重量份；以及水1‑85重量份，所述凝胶物质为琼脂糖、海藻糖或葡萄甘露聚糖或其混合物。本申请用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片具有较好的信号均一性以及稳定性，在校准仪器时无需反复调试焦距，即可得到所需最大信号值，可广泛应用于医疗、农业、林业、养殖业等各个领域。

Description

凝胶基质点样液及空白点样液、三维凝胶芯片及制备方法
技术领域
本申请涉及生物芯片检测技术，特别涉及一种凝胶基质点样液、用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片及其制备方法。
背景技术
生物芯片分析仪广泛应用于医疗、农业、林业、养殖业等各个领域，通过在生物芯片上检测生物大分子的化学反应由核酸、蛋白等物质所激发的荧光信号，来对待测物质进行定性或定量分析。其荧光信号的大小，直接对分析结果有重要的影响。因此，芯片分析仪本身需要一种专用的带有荧光的校准芯片来对芯片分析仪的检测参数进行调试和校准。
目前市面上已有的带有荧光的校准芯片均为二维/平面结构，即在普通的玻璃片或者塑料片上涂附有荧光物质，但由于芯片扫描仪需要采用共聚焦镜头对荧光进行采集，在仪器的校准时，需要反复调试焦距，以达到荧光的最大值，才能确定为镜头的焦距落在校准芯片上。随着技术的更新和进步，目前的生物芯片发展方向为以微流控芯片为主，及在非常小的荧光检测单元内进行生物反应并发出荧光，而这种反应单元的形状通常都不是平面结构，而是三维结构，如圆柱体形、长方体形等。目前市面上已开发的基于二维结构的校准芯片不再适用于这种以检测微流控芯片为主的芯片分析仪。因此，急需开发一种荧光检测单元为三维结构的校准芯片。
发明内容
针对上述缺陷，一方面，本申请提供一种凝胶基质点样液，该凝胶基质点样液形成三维结构的校准芯片，该三维结构的校准芯片在仪器的校准时，不需要反复调试焦距，就可以达到荧光的最大值，从而很方便确定镜头的焦距落在校准芯片上，可以适用于微流控芯片为主的芯片分析仪。
技术方案是：一种凝胶基质点样液，用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
凝胶物质 0.1-1重量份；
荧光物质 0.000001-10重量份；以及
水 1-85 重量份。
可选地，所述凝胶物质为琼脂糖、海藻糖或葡萄甘露聚糖或其混合物。
可选地，所述荧光物质为有机荧光物质或无机荧光物质。
可选地，所述有机荧光物质为Alexa Fluor系列染料、Cy系列染料、水溶性伊红染料、FAM荧光基团、HEX荧光基团或其混合物；所述无机荧光物质为稀土元素NaYF4:Yb:Tm复合物。
可选地，所述凝胶基质点样液还包括保护剂和/或分散剂，所述保护剂为0.001-1重量份，分散剂为1-60重量份。
可选地，保护剂为0.025-0.15重量份，分散剂为12-50重量份。
可选地，所述保护剂为ProClin300、ProClin200或ProClin150，分散剂为二甲基亚砜或甘油。
一方面，本申请还提供一种凝胶基质空白点样液。
技术方案是：一种凝胶基质空白点样液，用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
凝胶物质；
保护剂；
分散剂；以及
水。
可选地，所述凝胶物质为琼脂糖、海藻糖或葡萄甘露聚糖或其混合物。
可选地，所述保护剂为ProClin300、ProClin200或ProClin150，分散剂为二甲基亚砜或甘油。
一方面，本申请还提供一种用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片。
技术方案是：一种用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
基片；以及
形成在基片上的若干凹槽中的若干校准三维立体凝胶，该若干校准三维立体凝胶中的每一校准三维立体凝胶均由上述的凝胶基质点样液填充在凹槽中形成。
可选地，所述用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片还包括形成在基片上的空白三维立体凝胶，该空白三维立体凝胶由上述的凝胶基质空白点样液形成。
可选地，校准三维立体凝胶为圆柱体凝胶、长方体凝胶或锥体凝胶，空白三维立体凝胶为圆柱体凝胶、长方体凝胶或锥体凝胶。
可选地，填充在不同凹槽中的凝胶基质点样液中的荧光物质的呈浓度梯度分布。
一方面，本申请还提供一种制备上述的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片的方法。
技术方案是：一种制备上述的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片的方法，包括以下步骤：
⑴取上述物质，凝胶物质和保护剂各自加水分别配制成凝胶溶液、保护溶液；
⑵将⑴的凝胶溶液、保护溶液以及分散剂配制成无荧光的凝胶基质溶液；
⑶将荧光物质用水配制成荧光稀释溶液；
⑷将⑶配制的荧光稀释液和⑵配制的无荧光的凝胶基质溶液配制为凝胶基质点样液，将⑵配制的无荧光的凝胶基质溶液与水配制成空白凝胶基质点样液；
⑸将凝胶基质点样液和空白凝胶基质点样液填充于基片底座的检测单元凹槽中；
⑹分别形成校准三维立体凝胶和空白三维立体凝胶。
发明原理及有益效果：
本申请通过将凝胶基质填充于荧光检测单元，构建三维立体结构，凝胶基质中的凝胶剂可有效将荧光物质均匀固定于荧光检测单元内部，保护剂可稳定胶体结构，分散剂可有效保证荧光信号的均一性。
本申请制备方法不但制备的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片满足扫描仪校准片要求，而且制备方法简单，可实现批量生产，适用于多种激发波长的生物芯片分析仪的需求。
附图说明
图1为校准前待测机与标准机扫描信号拟合图；
图2为校准后待测机与标准机扫描信号拟合图。
具体实施方式
下面将对本申请作进一步说明。
一种用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片的制备方法，包括以下步骤：
⑴凝胶溶液的配制：将凝胶物质加入至纯化水中，加热搅拌溶解，待凝胶物质完全溶解后关闭加热装置，持续搅拌，自然冷却至一定温度，维持该温度并持续搅拌（维持凝胶物质溶液状态），配制成2.5%~3wt%的凝胶溶液待用。
本步骤中，凝胶物质为琼脂糖、海藻糖或葡萄甘露聚糖或其混合物。
⑵保护溶液的配制：取保护剂用纯化水稀释，配制成保护溶液待用。
本步骤中，保护剂为ProClin300、ProClin200或ProClin150。
⑶取⑴的凝胶溶液、⑵的保护溶液以及分散剂配制成无荧光的凝胶基质溶液，配制好后维持加热，防止凝胶。
本步骤中，分散剂为二甲基亚砜或甘油。
⑷荧光稀释溶液的配制：将荧光物质用纯化水溶解稀释，配制成荧光稀释溶液待用。
本步骤中，荧光物质为有机荧光物质或无机荧光物质，其中，有机荧光物质为Alexa Fluor系列染料、Cy系列染料、水溶性伊红染料、FAM荧光基团、HEX荧光基团或其混合物，无机荧光物质为稀土元素NaYF4:Yb:Tm复合物。
本步骤中，荧光稀释溶液可以根据不同仪器的需求，进行单一浓度或浓度梯度的配制，浓度梯度可按照等差或者等比等方式进行设置。
⑸将⑷配制的荧光稀释液和⑶配制的无荧光的凝胶基质溶液配制为凝胶基质点样液。
本步骤中，可选地，还可以同时将⑶配制的无荧光的凝胶基质溶液和纯化水配制成空白凝胶基质点样液。
⑹将凝胶基质点样液填充于基片底座的检测单元凹槽中。
本步骤中，当⑸中配制有空白凝胶基质点样液时，还将空白凝胶基质点样液填充于基片底座的检测单元凹槽中。
⑺凝胶基质点样液及空白凝胶基质点样液在检测单元凹槽中分别形成校准三维立体凝胶和空白三维立体凝胶，对检测单元进行封装形成用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片。
本步骤中，三维立体凝胶为圆柱体凝胶、长方体凝胶或锥体凝胶。
实施例1
⑴将3g琼脂糖加入至100ml纯化水中，于180℃磁力搅拌器上搅拌溶解30min，待琼脂糖完全溶解后关闭加热装置，持续搅拌，自然冷却至50℃左右，维持该温度并持续搅拌（维持琼脂糖溶液状态），配制成3wt%的琼脂糖溶液待用。
⑵取1mL ProClin300用纯化水稀释到100mL，配制成为1v/v%的ProClin300待用。
⑶取⑴的3wt%琼脂糖溶液、⑵的1v/v%ProClin300以及DMSO液体配制成无荧光的琼脂糖凝胶基质溶液，配制好后维持50℃加热，防止凝胶,各物料浓度及取料比例如下表1。
⑷将10mg伊红用纯化水溶解至100ml，配制成为0.01wt%伊红荧光溶液待用；用纯化水将配制好的伊红荧光溶液依次稀释, 稀释倍数为2n（n=0,1,2…8），配制成为9个不同浓度的伊红荧光稀释液。
⑸将⑷配制的9个不同浓度的荧光稀释液和⑶配制的无荧光的琼脂糖凝胶基质溶液按照1：4的体积比配制为9个浓度的凝胶基质点样液，荧光浓度由高至地依次编号为1-9号；将纯化水和⑶配制的无荧光的琼脂糖凝胶基质按照1：4的体积比配制10号空白凝胶基质点样液。
⑹按1.2μL/孔分别将1-10号凝胶基质点样液填充于基片底座的检测单元凹槽中。
⑺待凝胶基质在凹槽中形成凝胶态后，对检测单元进行封装形成凝胶芯片。
⑻使用集成式芯片分析仪标准机以及待测机对制备的⑻凝胶芯片分别进行分析，分析结果见下表2、图1和图2。
表1凝胶基质配制表
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
表2 校准片信号扫描值
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
本申请中，如无特别说明，均为现有技术。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凝胶基质点样液，用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
凝胶物质 0.1-1重量份；
荧光物质 0.000001-10重量份；以及
水 1-85 重量份；
所述凝胶物质为琼脂糖、海藻糖或葡萄甘露聚糖或其混合物。
2.根据权利要求1所述的凝胶基质点样液，其特征在于，所述凝胶物质为 0.375-0.750重量份，水为25-85重量份。
3.根据权利要求1所述的凝胶基质点样液，其特征在于，所述荧光物质为有机荧光物质或无机荧光物质。
4.根据权利要求3所述的凝胶基质点样液，其特征在于，所述有机荧光物质为AlexaFluor系列染料、Cy系列染料、水溶性伊红染料、FAM荧光基团、HEX荧光基团或其混合物；所述无机荧光物质为稀土元素NaYF4:Yb:Tm复合物。
5.根据权利要求1所述的凝胶基质点样液，其特征在于，所述凝胶基质点样液还包括保护剂和/或分散剂，所述保护剂为0.001-1重量份，分散剂为1-60重量份。
6.一种凝胶基质空白点样液，用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
凝胶物质；
保护剂；
分散剂；以及
水。
7.一种用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，包括：
基片；以及
形成在基片上的若干凹槽中的若干校准三维立体凝胶，该若干校准三维立体凝胶中的每一校准三维立体凝胶均由权利要求1-5任一所述的凝胶基质点样液填充在凹槽中形成。
8.根据权利要求7所述的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，其特征在于，所述用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片还包括形成在基片上的空白三维立体凝胶，该空白三维立体凝胶由权利要求6所述的凝胶基质空白点样液形成。
9.根据权利要求7-8任一所述的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片，其特征在于，填充在不同凹槽中的凝胶基质点样液中的荧光物质呈浓度梯度分布。
10.一种制备权利要求7-9任一所述的用于集成式芯片分析仪器校准的三维凝胶芯片的方法，包括以下步骤：
⑴取凝胶物质和保护剂各自加水分别配制成凝胶溶液、保护溶液；
⑵将⑴的凝胶溶液、保护溶液以及分散剂配制成无荧光的凝胶基质溶液；
⑶将荧光物质用水配制成荧光稀释溶液；
⑷将⑶配制的荧光稀释溶液和⑵配制的无荧光的凝胶基质溶液配制为凝胶基质点样液，将⑵配制的无荧光的凝胶基质溶液与水配制成空白凝胶基质点样液；
⑸将凝胶基质点样液和空白凝胶基质点样液填充于基片底座的检测单元凹槽中；
⑹分别形成校准三维立体凝胶和空白三维立体凝胶。
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