CN1133750C - 生物芯片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种简便、有效且节省成本的生物芯片及其制造方法，其中该生物芯片包含一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接组成的裸表面、以及多个固着于该基质上之生物分子，其中，所述的生物分子是稳定键结(以共价键结或离子键结方式)而直接固着于该基质的裸表面上的，藉此这些生物分子得以稳定且直接地固着于该基质上，并得以进行各种生化反应。

Description

生物芯片及其制造方法

本发明涉及一种生物芯片及其制造方法，更具体而言，涉及一种直接将生物分子以稳定键结方式直接固着在有机聚合物基质之裸表面上的生物芯片及其制造方法，这种生物芯片是用来进行各种生化反应，特别是生化检测反应的。

近年来生物科技产业中将所需的检测试剂固着于基质上的产品愈来愈多，尤其是在疾病诊断方面，而所需的相关技术需求亦不断增加。这里所提到的试剂主要是指蛋白质、核酸、细胞、药物及小分子的半抗原。而基质包括塑料、玻璃、硅化物、碳纤维、纤维素及其他物质，其中以塑料最为广泛使用，主要是由于塑料有高度的生物相容性及极佳的可塑性、光学性质，此外塑料可于其表面覆以某些化学物质以改变塑料表面特性，以符合特别的需求。塑料于这方面应用时就形状而言常见的有杯状(cups)、盘状(discs)、管状(tubes)、球形(spheres)、纤维(fibers)、薄膜(membranes)或粒状(particles)，型态的可变性极高。塑料的种类繁多，常用于做为基质的材质包括，聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、醋酸纤维素等，这些材质中以聚苯乙烯、聚氯乙烯及聚碳酸脂的光学透光性最佳。

过去塑料材质虽会被用来做为生物分子固着的基质，但多利用分子吸附的性质，如聚苯乙烯及聚氯乙烯因具有静电的吸引力而利于较大的分子吸附，但此种吸附力的固着效果通常不佳，易造成分子的剥离。而如寡核苷酸等较小的分子要固着于基质需仰赖事前已涂覆在基质上的较大分子做为媒介，如此这些小分子才可顺利固着在塑料基质上。为此，有不少方法用来改性塑料的表面，以增加表面的静电及结合能力。由于基质需进行前处理因而降低了塑料基质应用的便利。

过去分子生物技术中核酸通常固着于硝化纤维膜(nitrocellulosemembrane)及尼龙膜，固着时以吸附及共价键结的方式进行，共价结合的化学反应是发生于核酸及基质上的氨基。单股的DNA、RNA及寡核苷酸中的腺嘌呤、鸟嘌呤及胞嘧啶等碱基上具游离的氨基，这些氨基即可用于共价固着，过去依学理推论认为利用这些游离的氨基固着时，由于两股核酸配对时所需的氢键不易形成故会较不利于进行杂交，因此一般会在核酸的5’端或3’端以合成的方式加入额外的氨基，再以此氨基和经改性的固态基质进行固着反应，但如此一来即会造成成本增加。

过去的分子生物研究中很早就开始使用尼龙膜作为核酸固着的基质，主要是利用其具有微孔的特性，此特性有助于核酸分子吸附到膜上，之后再以80℃加热2小时的方式或照射紫外光，使核酸得以共价键结固着于尼龙膜上，因此这种固着方式严格来看具有两个步骤：首先是核酸的吸附，再者是以80℃加热2小时的方式或照射紫外光进行固着。事实上，如不进行80℃加热2小时或照射紫外光形成共价键结仍会有部分核酸吸附于尼龙膜上。

塑料材质中，以聚苯乙烯制成的孔盘目前最常见于商品化之生物分子固着基质，而这些孔盘大多先经表面处理。这类孔盘为目前在免疫分析时广泛使用的一种器皿。此外，亦有某些商品是以经前处理的孔盘作为侦测聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)产物的器皿，其方法是以固着于微量孔盘上的特异性探针来和PCR产物杂交，之后进行呈色。由于以聚苯乙烯为基质的固着应用越来越广泛，因此改善旧有的固着方式，使核酸固着得以更有效率、更方便、更省时、更省钱变得相当重要。

目前有不少方法可用于将寡核苷酸及蛋白质固着于基质，然而这些方法均较昂贵或耗时。这些固着的方法大致分为两类，一为非共价结合，另一为共价键结合。一般以非共价结合的固着强度较弱。就共价结合而言，寡核苷酸本身或基质表面必须先进行改性，以增加两者间键结时的反应性，其甚至可使核酸固着时具有方向性，即5’端固着3’端游离，或反之。寡核苷酸上常见的改性方式为在5’端或3’端加上氨基或硫基(thio)基团。Pegg等人的美国专利5663318是以具有亲水性及疏水性基团的异双功能交联试剂(heterobifunctionalcrosslined agents)涂覆作用于包括乙烯基乙烯、丙烯、砜、碳酸酯之聚合物或这些单体之复合塑料基质上，之后包括核酸、抗体或抗原、酶及药物等生物分子再和此交联试剂中的活性基团反应而达到固着的效果。Carrico等人的美国专利4806631是以烷基化剂处理尼龙类塑料，核酸分子在适当的缓冲液中作用一段时间后吸附固着。Van Ness等人的美国专利5514785先将聚环乙亚胺、聚烯丙胺或聚乙烯胺等含氨基的聚合物裹覆于尼龙小球上，5’端或3’端改性为氨基的核酸分子再固着到聚合物上。Sheridan等人的美国专利5747244则是将5’端改性为氨基的核酸固着于改性过的聚苯乙烯上。

而Holmstrom等人的研究(Anal.Biochem.209：278-283(1993))，是以生物素及抗生物素蛋白间的特异性结合为基础进行核酸分子的固着，将抗生素蛋白/抗生蛋白链菌素(streptavidin)先粘附于固态基质表面，标示有生物素的核酸再和固态基质上的抗生素蛋白/抗生蛋白链菌素作用，以达到固着的目的。聚L型赖氨酸(Poly-L-Lys)或聚L型赖氨酸-苯丙氨酸(poly-L-Lys-Phe)是目前较常用于前处理的物质，作法是先在玻璃或聚苯乙烯覆上聚L型赖氨酸或聚L型赖氨酸-苯丙氨酸，经氨基或巯基改性的核酸即可于双功能生物媒介试剂存在下和固态基质上的氨基酸做共价结合，Gadow等人的美国专利4657873发明即是以苯丙氨酸及赖氨酸这两种氨基酸的聚合物做为媒介以进行核酸固着的。另一种固着则是利用甲基亚胺(methyl imine)做为媒介(NUNC，Naperville，I11)。Bienarz等人的美国专利5002883是在塑料表面改性为具氨基以作为固着的媒介。Nikiforov等人的美国专利5610287是将核酸于盐或阴离子清洁剂存在下以非共价键的方式固着于含亲水基团的聚苯乙烯表面。以上所提的方法均有共同的不便之处，即核酸需先改性及固态基质需事先进行处理。

至于直接固着方面，Kawai等人曾直接将寡核苷酸覆于聚苯乙烯表面，在MgCl₂及NaCl存在下使核酸吸附到经改性的聚苯乙烯表面，之后以254nm波长的UV照射将核酸固着于聚苯乙烯上(Kawai，S.et al.，Anal.Biochem.209：63-69(1993))，以此法固着时需有适当的盐浓度，且核酸吸附到聚苯乙烯表面所需的时间较长。Rasmussen等人(Anal.Biochem.198：138-142(1991))是将5’端磷酸化的寡核苷酸在水溶性碳二亚胺(carbodimide)下，经浓缩反应固着于改性的聚苯乙烯上，其固着为具方向性。Maskos等人(Nucl.Acids Res.20：1679-1684(1992))是将寡核苷酸接上含一级羟基的接头，藉由羟基来和固态基质上的甘油醚氧丙基硅烷(glycidoxypropyl silane)反应，以直接进行固着。这些方法均相当耗时，往往需要一天的作用时间，且需其他试剂存在，才有利核酸的固着。

目前已知的一些核酸固着方式若欲应用于生物芯片的制备均会面临几个问题。首先，虽然亦有以不经改性的5’端或3’端为-OH基团的寡核苷酸固着于改性后的固态基质(如美国专利第5919626号)，一般欲固着的核酸需先经改性，使成为具氨基或硫基的分子。其次，用来作为连接核酸与基质间的双功能交联试剂一般较为昂贵，且这些试剂对空气及湿度相当敏感。于塑料表面进行改性时常会将其表面改为碳氢基胺、羟基或巯基作为固着的媒介，但其易造成塑料透明度降低等不良的现象。最后，用来固着核酸的固态基质大多需要经过前处理，使其表面具亲水性基团。

Church等人于Natl.Acad.Sci.USA 81：1991-1995(1984)教导的尼龙膜上固着核酸的研究，认为核酸的共价固着是因为紫外光使核酸上胸腺嘧啶的残基和膜上的氨基反应所致；尼龙膜因为具有微孔，有利于核酸分子吸附，而得以未经改性形式用于核酸的固着。然光滑表面的被认为不利直接固着生物分子于其上，再者，以尼龙膜为基质，其材质具有可曲挠性，不利于作为生物芯片，而且其不具透光性，只适用于以肉眼判读之化学呈色。

目前分子生物研究仍常以尼龙膜作为核酸固着的基质，主要是应用尼龙膜的微孔特性及具氨基的单体可和核酸中的碱基作用的特性，但尼龙膜因不具透光性而不易应用于生物芯片。近几年来生物芯片技术的发展相当迅速，而所采用的基质都以玻璃材质为主，待究其原因主要是玻璃的生物相容性不错且透光性佳，而塑料和玻璃一样具有高的生物相容性及透光性，并且，塑料另具有一些玻璃所没有的优点，包括可塑性高、颜色变化多及便宜等，此外最重要的是玻璃需先改性才可用于固着核酸，本发明揭示塑料表面不需改性即可用于核酸固着，其固着机制不同于尼龙膜利用微孔特性及以其具氨基的单体和核酸中的碱基作用的固着原理，不限于需含氨基单体的塑料，如聚乙烯及聚丙烯均可用于核酸固着。因此相较于玻璃，以塑料作为生物芯片中核酸固着的基质将更方便且经济。

从以上的现有技术中可得知，过去以塑料为基质时，塑料所扮演的角色均为支持性基质，塑料中原始的化学分子单体并不直接参与生物分子的固着，生物分子固着时主要是和涂覆于塑料表面的化学介质和改变过特性的塑料表面分子产生反应而达到固着的目的。由于必须先经涂覆或表面特性的改性，因此制程较为繁琐、耗时且成本较高。本发明的特色即采用未经改性材质做为生物固着的基质，生物分子直接和基质表面上的组成成分产生键结而达到固着的目的，因此较为方便且成本低廉。

本发明之目的在于提供一种简便、有效且节省成本的生物芯片及制造方法，其中的生物分子系以稳定键结的方式直接键结于有机聚合物基质之未经改性处理的裸表面上，其可以改善现有技术基质裸表面必须经过改性处理繁琐的程序、以及生物分子仅以吸附方式不足以稳定地固着在基质表面上所导致效果不佳的缺点。

本发明之另一目的在于提供一种生物芯片，包含一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接组成的裸表面、以及多个固着于该基质上之生物分子，其中所述生物分子是以稳定键结方式直接固着于该基质的裸表面上的，藉此所述生物分子得以稳定地直接固着于该基质未经由表面处理的裸表面上，并得以进行各种生化反应，其可达成上述目的并避免现有技术的缺点。

本发明之再一目的在于提供一种制造生物芯片之方法，包含下列步骤：(a)提供一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接组成的裸表面，(b)提供多个生物分子于该基质的裸表面上，以及(c)以紫外光照射该等生物分子与该基质，使所述生物分子与该基质之裸表面产生化学键结并固着于该基质上，藉此，所述生物分子得以稳定且直接地固着于该基质上，并得以进行各种生化反应。

为简化生化检测反应，本发明提供了一种生物芯片，包含：

一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接形成的裸表面；以及

多个固着于该基质上之生物分子；

其中，所述生物分子经由能量给予之方式以稳定键结方式直接固着于该基质的裸表面上，藉此，所述生物分子得以稳定且直接地固着于该基质未经由表面处理的裸表面上，并得以进行各种生化反应。

本发明生物芯片的有机聚合物基质系选自丙烯酸树脂，丙烯、苯乙烯、乙烯、氯乙烯、砜、碳酸酯或醋酸纤维素等单体之单一聚合物或混合聚合物、或橡胶或乳胶，其中较优选者为丙烯酸树脂。该有机聚合物基质可为片状、杯状、盘状、管状、球形或粒状。

在实施上，有机聚合物基质形状的可变性大，而且可添加不同的添加剂藉以改变其颜色，这种颜色的改变将有助于结果的判读，如白色的基质有利于化学呈色时颜色观察，透明基质适用于化学呈色时颜色观察及萤光显色时于显微镜下的观察，黑色基质适用于萤光显色的观察等。

本发明生物芯片的有机聚合物基质系选自丙烯酸树脂，丙烯、苯乙烯、乙烯、氯乙烯、砜、碳酸酯、或醋酸纤维素等单体之单一聚合物或混合聚合物、或橡胶或乳胶，其中较优选者为丙烯酸树脂。该有机聚合物基质可为片状、杯状、盘状、管状、球形或粒状。

在实施应用上，有机聚合物基质形状的可变性大，而且可添加不同的添加剂藉以改变其颜色，这种颜色的改变将有助于结果的判读，如白色的基质有利于化学呈色时颜色观察，透明基质适用于化学呈色时颜色观察及萤光显色时于显微镜下的观察，黑色基质适用于萤光显色的观察等。

所述生物分子选自蛋白质、核酸、细胞或半抗原，较优选者为核酸分子。再者，该等生物分子系经由能量给予之方式以与该基质的裸表面进行反应并固着于该基质上，该能量给予之方式包括经紫外光照射或以其他能量处理，譬如红外线照射、微波处理或加热，其中较优选者为紫外光照射。

本发明中所采用的有机聚合物基质，生物分子在经紫外光照射或在其他能量存在下即可进行固着。就有机聚合物的单体成分而言，各聚合物的单体组成皆和尼龙不同。尼龙膜因具微孔特性而有利于核酸分子固着前进行吸附而能以未经改性材质形式用于核酸的固着。

本发明中所谓的稳定键结指的是于1N NaOH存在、温度为4-70℃下杂交反应后清洗最低临界条件(stringent)下不被破坏。

本发明中所采用之有机聚合物材质，生物分子在经紫外光照射或以其他能量处理即可进行固着。就有机聚合物的单体成分而言，各聚合物的单体组成皆和尼龙不尽相同，而一般认为核酸之所以得以固着于尼龙膜上的另一因素是，由于照射紫外光后核酸上的氨基和尼龙膜上的氨基形成共价键所致。

本发明中所谓的裸表面特别指的是未经过改性或表面处理的有机聚合物基质表面，以有别于习知技术。因此本发明中生物分子的固着系藉由外在所施予的能量造成生物分子与有机聚合物材质间形成键结所致。

有机聚合物基质在进行生物分子固着前需先进行表面的清洁，任何习知之清洁方式均可使用于本发明中。举例而言，此清洁的执行是先以70％洒精于其表面擦拭，待擦干净后再以丙酮擦拭，干燥后即可进行生物分子固着。

本发明中用于固着所使用的核酸探针不需进行改性。经测试发现固着的核酸探针浓度0.5-50μM，均可获得杂交信号，1-10μM可获得较佳的杂交信号，探针浓度太高时反而只有周围会有信号，中央部位因受干扰而无或仅有较弱的杂交信号。

核酸探针的长度及组成取决于所要杂交的靶核酸的长度及组成，一般的长度介于15-100个核苷酸，但通常是20-30个。核酸探针的稀释液中加入适当浓度的SDS(十二烷基硫酸钠)，有助于适度降低点于基质上的水滴之内聚力，以获得较佳的杂交信号。

本发明实施例中所用的探针在5’端加上25个胸腺嘧啶，以利核酸固着。当以标定有生物素的寡腺嘌呤核苷酸、寡胸腺嘧啶核苷酸、寡鸟嘌呤核苷酸及寡胞嘧啶核苷酸直接固着于丙烯酸树脂基质进行验证时发现，固着的能力以寡胸腺嘧啶核苷酸及寡鸟嘌呤核苷酸最佳，寡腺嘌呤核苷酸及寡胞嘧啶核苷酸次之。之后的实验更验证了核酸探针并不需额外在5’端加多个胸腺嘧啶，核酸探针可以任何碱基系列组成，照射紫外光后直接有效的固着于基质。

本发明主要的优点在于利用基质的裸表面进行生物分子的固着，由于不需经过基质表面的改性前处理，故较现有技术节省时间及金钱。另一方面，所应用的有机聚合物基质具有容易取得且价格低廉的优点。再者，本发明之一具体实施例以紫外光照射作为固着时所需的能量来源，在制造过程上较现有技术以试剂进行固着来得方便且所需的时间也比较短。

再者，本发明以有机聚合物材料做为基质，使生物分子稳定键结固着于其上具有下列优点：第一，核酸得以共价等稳定方式固着于未经改性的有机聚合物表面；第二，有机聚合物为强韧坚固的材质，足以承受一般生化反应所使用的温度及清洗时的离子强度；以及第三，有机聚合物可制成非孔性表面材质，如此可减少杂交时杂交缓冲液所需的体积，因而增加探针和靶核酸作用的机会。最后，由于为非孔性表面，故背景的杂信号会较低。

本发明另一方面系提供一种制造生物芯片之方法，包含下列步骤：

(a)提供一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接形成的裸表面；

(b)提供多个生物分子于该基质的裸表面上；以及

(c)以经由能量给予之方式，使该等生物分子与该基质之裸表面产生化学键结并固着于该基质上；

藉此，该等生物分子得以稳定且直接地固着于该基质上，并得以进行各种生化反应。

依据本发明步骤(c)中，该能量给予之方式包括经紫外光照射或以其他能量处理，譬如红外线照射、微波处理或加热，其中较优选者为紫外光照射。

实施例1：

核酸探针选择

选自肠病毒基因体5’端未转译区间之核酸序列，在探针的5’端接有25个胸腺嘧啶，共设计三种探针，序列分别为：

cEV探针l：

5′-(T)₂₅TCCTCCGGCCCCTGAATGCGGCTAATC-3′

             52聚体

cEV探针2：

5′-(T)₂₅TGTCGTAACGG(/C)GCAAC(/G)TCT(/C)GC(/T)A(/G)GC

GGAACCGAC-3′      58聚体

cEV探针3：

5′-(T)₂₅TACTTTGGGTGTCCGTGTTTCT(/C/A)TTTTAT-3′

53聚体

核酸引物选择

选自肠病毒基因体5’端未转译区间之核酸序列，在引子的5’端接有生物素。正向及反向引子分别为：

f-cEV 2：5′-生物素CAAGCACTTCTGTT(/A/C)T(/A/C)CCCCGG-3′21聚体

r-cEV 2：5′-生物素ATTGTCACCATAAGCAGCCA-3′

20聚体

核酸探针固着于丙烯酸树脂基质

以丙烯酸树脂材质作为核酸固着的基质，将丙烯酸树脂板裁剪成大小约8×15mm。所使用的探针溶在0.05％SDS中调配成2μM。将探针点于塑料基质上，每点的体积为0.3μl，每种探针点三点，除此之外以M13通用引物作为阴性对照。待点上去的探针风干后，以254nm波长的紫外光距1.5cm照射3分钟。

靶核酸(targer DNA)之制备

核糖核酸逆转录作用及PCR

取适量的肠病毒RNA 10μl置于逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)反应试液中(Ready-TO-GO，Amersham Pharmacia Biotech.)，加入24μM的r-cEV2 1μL，置于70℃加热10分钟旋即加入冰浴2-3分钟，加水使管内体积成50μL。于42℃反应45分钟，再于70℃反应10分钟，待冷却后进行PCR。PCR前加入另一引物f-cEV2。反应的条件为：94℃3分钟后，94℃40秒、54℃40秒、72℃40秒进行35个循环，最后再予72℃10分钟。

杂交反应

杂交反应的进行，首先将点好探针的塑料芯片置于适当大小的容器中，将杂交缓冲液(5X SSC，0.1％N-十二烷基肌氨酸，0.02％SDS，1％封闭剂(Boehringer Mannheim))，预温至45℃。于5mL杂交缓冲液中加入2.5μL以上所生产的PCR产物(约10ng/μL)，加以缓冲液入承载芯片的容器，于45℃下进行杂交反应20分钟。杂交完成后以2X SSC/0.1％SDS洗2次每次1分钟。以顺丁烯二酸缓冲液(0.1M顺丁烯二酸，0.15M NaCl，pH7.5)润湿。之后以抗生蛋白链菌素接合碱性磷酸酶(原液2000倍稀释于0.1M顺丁烯二酸，0.15M NaCl，1％封闭剂，pH7.5中)作用20分钟接着用顺丁烯二酸缓冲液洗2次每次各1分钟。呈色时首先以显色缓冲液(100mM Tris-HCl，100mM NaCl，50mM MgCl₂，pH9.5)平衡2分钟。呈色液的配制是在10ml显色缓冲液加入200μL氮蓝四唑(NBT)/5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸(BCIP)(Boehringer Mannheim)，加呈色液后反应10分钟，之后以水洗5分钟终止呈色。结果三种探针均有出现杂交信号，但阴性对组则没有信号，表示三探针的阳性结果为特异的结果。且每种探针所做的三个重复点其信号强弱一致，表示以此材质作为核酸的固着时，杂交信号的稳定性佳。

实施例2：

如实施例1，但以改变UV照射的时间来了解照射UV时间的长短对核酸固着的影响。紫外光照射的时间分别是10秒、20秒、30秒、1分钟、3分钟、5分钟。结果紫外光只照射10秒时无任何杂交信号出现，而杂交信号随照射时间增加而加强，这表示紫外光的照射有助于核酸的固着。

实施例3：

如实施例1，但以不同波长紫外光照射来了解对核酸固着的影响。以分别属于UVC的254波长紫外光及UVB的312波长紫外光作为核酸固着时所需的能量来源，紫外光照射时间为6分钟。结果可见到两种波长均有助核酸固着，254波长照射6分钟时三种探针均可有效固着，但312波长照射6分钟则cEV探针2尚无法固着，但在其他实验结果中发现当照射10分钟后三种探针均可固着。

实施例4：

以聚苯乙烯材质的96孔孔盘、橡胶、乳胶、PP、PE、3M Scotch tape作为核酸固着材质，如实施例1中的作法进行探针固着及杂交反应。结果以上的材质核酸均可有效固着。

实施例5：

蛋白质于塑料上的固着效果。将取自猪的血清以PBS(磷酸缓冲盐水)进行10倍稀释，稀释后的血清点5μL于丙烯酸树脂上，待风干后一组照射254nm波长的紫外光距1.5cm照射3分钟，另一组未照射紫外光。

以接合碱性磷酸酶的小鼠抗猪抗体(原液50倍稀释于0.1M顺丁烯二酸，0.15M NaCl，1％封闭剂，pH7.5中)37℃下作用30分钟接着用顺丁烯二酸缓冲液洗2次每次各1分钟。呈色时首先以显色缓冲液(100mM Tris-HCl，100mM NaCl，50mM MgCl₂，pH9.5)平衡2分钟。呈色液的配制是在10ml显色缓冲液中加入200μL氮蓝四唑(NBT)/5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸(BCIP)储存溶液，加呈色液后反应10分钟，之后以水洗5分钟终止呈色。结果不论有无照射紫外光，蛋白质均可有固着于丙烯酸树脂板上，但照射紫外光者信号强度会较强。

藉由本发明的揭示所得到的一种生物芯片及其制造方法，能够提供有效且简便方案以解决先前技术的缺点，而且于基质的取材上更方便以及节省成本，且提供不需改性即可进行以化学键结方式稳定固着生物分子于基质上的优点，对于产业发展具有前瞻性的贡献。

以上所述之详细说明，仅为本发明之优选实施方案，并非据以限定本发明之保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示精神之衍生或改变，均应该由下列所述之权利要求所界定。

Claims (4)

1、一种生物芯片，包含：

一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接形成的未经改性处理的裸表面；以及

多个固着于该基质上的生物分子；

其中，所述生物分子经由能量给予的方式与该基质的裸表面产生化学键结而直接固着于该基质的裸表面上；

该有机聚合物基质是丙烯酸树脂或选自丙烯、苯乙烯、乙烯、氯乙烯、砜、碳酸酯、或醋酸纤维素的单体的单一聚合物或混合聚合物、或橡胶或乳胶；且

该能量给予的方式是紫外光照射、红外线照射、微波处理或加热。

2、根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述生物分子选自蛋白质、核酸、细胞、或半抗原。

3、一种制造生物芯片的方法，包含下列步骤：

(a)提供一有机聚合物基质，该基质具有一由该有机聚合物所直接形成的未经改性处理的裸表面；

(b)提供多个生物分子于该基质的裸表面上；以及

(c)经由能量给予的方式，使所述生物分子与该基质的裸表面产生化学键结而直接固着于该基质的裸表面上；

该有机聚合物基质是丙烯酸树脂或选自丙烯、苯乙烯、乙烯、氯乙烯、砜、碳酸酯、或醋酸纤维素的单体的单一聚合物或混合聚合物、或橡胶或乳胶；且

该能量给予的方式是紫外光照射、红外线照射、微波处理或加热。

4、根据权利要求3所述的制造生物芯片的方法，其中所述生物分子选自蛋白质、核酸、细胞、或半抗原。