CN1637014A - 基于枝状分子的dna提取方法和生物芯片 - Google Patents

基于枝状分子的dna提取方法和生物芯片 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于枝状分子的生物芯片，所述生物芯片的基体中具有供含有生物高分子的溶液流过的流道，所述流道的壁上带有多个一端与该壁相连的枝状分子，所述枝状分子的末梢上结合有探针生物高分子或者抗体分子。如果枝状分子的末梢上结合的是所述探针生物高分子，那么就可通过互补结合的方式捕获靶生物高分子；如果枝状分子的末梢上结合的是所述抗体分子，那么就可通过抗原－抗体反应来提取蛋白质。由此生物高分子得以被高效率地提取出来。

Description

基于枝状分子的DNA提取方法和生物芯片
发明领域
本发明涉及一种例如通过在生物芯片预处理区域的流道中生成枝状分子，能够有效地从受感染的细胞中收取(或者称为“提取”)例如DNA、RNA和蛋白质之类的生物高分子的方法和一种生物芯片。
背景技术
以下将以DNA作为生物高分子的例子介绍本发明领域的现有技术。用于DNA芯片的靶DNA是通过一种预处理的方法获得的。
例如，将DNA从受感染的细胞或者溶解在血清、淋巴细胞裂解液或者细胞裂解缓冲液中的DNA提取出来的方法，大致上可以分为两类：离心分离法和磁珠法。
由于离心分离法包括大规模的仪器设备的使用，磁珠法因其可以满足缩减设备体积的需求而将成为未来发展的主流。
因此，以下将对磁珠法进行介绍讨论。(例如，详情请参见非专利文献1中介绍的磁珠应用的例子。应该注意的是此种方法所基于的材料不仅是磁珠，还可以是磁粒或者磁体。详情还请参见专利文献1中介绍的所述材料为磁粒的方法的应用。类似的，另外详情还可参见专利文献2中介绍的所述材料为磁体的方法的应用。)
磁珠法是一种DNA收取方法，该方法中探针DNA或探针抗体以一定的密度被结合在磁珠的表面，并且溶液中的DNA通过溶液中靶DNA分子和探针分子的互补结合而被收取出来。然后使用磁铁收集磁珠，对其进行清洗，使用一种溶液将磁珠表面上的DNA解离下来，由此收取得到DNA。
非专利文献1：《DNA芯片及其应用》第7章“使用磁珠的DNA芯片”，竹山春子，中山秀喜著  CMC出版社，2000年7月出版，松永是编辑。
专利文献1：日本特许公开1996-176212。
专利文献2：日本特许公开1999-313670。
然而，尽管相对于离心分离法来说，磁珠法使用的设备更小更简便，但磁珠法很难将合适密度的探针分子结合在磁珠表面。因此，当前此种方法的DNA提取效率还是一个问题。另外，使用磁铁收集磁珠然后再从该磁珠的表面提取DNA的方法很繁琐。因此，需要一种更加简单的提取DNA的方法，以便将目前的预处理区转化为将来的芯片。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种利用枝状分子的结构密度任意可控的优点来实现高的有效密度，从而可以高效率地提取生物高分子的方法，以及一种使用枝状分子的生物芯片。
本发明的另一个目的是提供一种不含任何机械可移动部件、其预处理区域可轻易地被缩小的基于枝状分子的生物芯片。
附图说明
图1是本发明所述基于枝状分子的生物芯片的预处理区域中形成的流道的一个实施例示意图；
图2是所述流道的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
本发明中，利用枝状分子因其结构密度任意可控而可获取高有效密度的优点，在DNA溶液流过的流道中形成了一种枝状分子结构。然后，与靶生物高分子互补的探针高分子被结合在枝状分子的末梢上，以便可以高效地提取靶生物高分子。另外，常用的磁珠法因为需要先收集磁珠然后才能从其表面提取出DNA，所以需要可移动的机械部件。本发明省去了使用可移动机械部件的需要，从而可以轻易的缩小预处理区域。
下面结合说明书附图来具体说明本发明内容。图1显示的是在本发明基于枝状分子的生物芯片的预处理区域中形成的流道的一个实施例的示意图，其中图1(a)是基体表面的透视图(部分透视图)，图1(b)是一个枝状分子的放大图。
图1、图2中各符号的意义如下：
1代表生物芯片基体；
2代表DNA溶液流过的流道；
3代表被结合于流道2上的枝状分子；
4代表流道2壁上的凹坑和凸起。
基体1由玻璃或者塑料材料制成，U状流道2位于基体1中。多个枝状分子3在流道2的壁上形成。
例如，枝状分子3是多枝化聚酰胺的胺枝状分子，并且是通过在流道2的表面进行氨基硅烷处理、在氨基硅烷处理后的作为枝状单元的区域上覆盖一层酰氨基胺的膜得到的，所述酰氨基胺是通过丙烯酸甲酯和1，2-乙二胺的反应得到的。
探针DNA被结合在枝状分子3的末梢(表面)，该探针DNA与靶DNA进行互补结合。
当含有靶DNA的溶液灌入具有上述结构的生物芯片，并流过流道2时，靶DNA与探针DNA以互补的方式进行结合。从而，靶DNA以高效率的方式被捕获。
需要注意的是，结合于枝状分子末梢上的探针DNA分子的密度的最佳值，取决于靶分子(DNA、mRNA或者蛋白质)的类型。这个最佳值可以通过变化枝状分子的层数(也称“代数”)得到。一般情况下，使用二代或者二代以上的枝状分子。
需明白的是，本发明并不严格限于前述实施例；在不脱离本发明的精神和实质的情况下可对前述实施例进行其他的变换或修改。因此，这类变换或者修改都在本发明权利要求的范围内。
例如，如图2所示，在流道2的壁上可以有很多凹坑和凸起4，这样在含有靶DNA的溶液流过流道2的时候可以产生湍流。所述湍流的产生可以提高靶DNA和探针DNA的互补结合率。
在前述实施例中已经给出了DNA分子片段被结合于枝状分子表面的一个例子，在这个例子中，靶分子和探针分子以杂交的方式进行结合。一种变换方式为，可以结合其他生物高分子探针而不是DNA探针，来使靶分子与探针分子结合。再一种替换方式为，也可以将抗体分子结合于枝状分子的表面作为探针分子，这样就可以通过抗原—抗体反应来提取蛋白质。
此外，本发明不限于前述的具体方式，在基体1中可以形成所需数目以及形状的流道2。
从上述说明中可以很明显的看出本发明具有如下益处：
通过在生物高分子溶液流过的流道中形成枝状分子，以及在所述枝状分子末梢结合探针生物高分子或者抗体分子，可以很容易地高效率地通过互补结合或者通过抗原—抗体反应来提取靶生物高分子或蛋白质。
使用磁珠的常规方法需要可移动的机械部件，本发明省去了使用这样的可移动机械部件的需要，从而很容易地缩小了提取靶生物高分子或者蛋白质的预处理区域。

Claims (10)

1.一种基于枝状分子的DNA提取方法，包含以下步骤：
在含有靶DNA的溶液流经的流道的壁上形成枝状分子；
在所述枝状分子的末梢结合上探针DNA；
通过靶DNA与所述探针DNA互补结合来提取出所述靶DNA。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的枝状分子是多枝化聚酰胺的胺枝状分子，该枝状分子是通过在所述流道的壁上进行氨基硅烷处理并在经氨基硅烷处理的作为枝状单元的区域上覆盖一层酰氨基胺的膜得到的，所述酰氨基胺是通过丙烯酸甲酯和1，2-乙二胺的反应得到的。
3.一种基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：在所述生物芯片的基体中具有供含生物高分子的溶液流经的流道，所述流道的壁上带有多个一端与该壁相连的枝状分子，所述枝状分子的末梢上结合有探针生物高分子或者抗体分子：
如果枝状分子的末梢上结合的是所述探针生物高分子，那么就可以通过互补结合来捕获靶生物高分子；
如果枝状分子的末梢上结合的是所述抗体分子，那么就可以通过抗原—抗体反应来提取蛋白质。
4.根据权利要求3所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：所述枝状分子是多枝化聚酰胺的胺枝状分子，该枝状分子是通过在所述流道的壁上进行氨基硅烷处理并在经氨基硅烷处理的作为枝状单元的区域上覆盖一层酰氨基胺的膜得到的，所述酰氨基胺是通过丙烯酸甲酯和1，2-乙二胺的反应得到的。
5.根据权利要求3所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：所述枝状分子为二代或者二代以上的枝状分子。
6.根据权利要求4所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：所述枝状分子为二代或者二代以上的枝状分子。
7.根据权利要求3所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：在所述流道的壁上形成有凹坑和凸起。
8.根据权利要求4所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：在所述流道的壁上形成有凹坑和凸起。
9.根据权利要求5所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：在所述流道的壁上形成有凹坑和凸起。
10.根据权利要求6所述的基于枝状分子的生物芯片，其特征在于：在所述流道的壁上形成有凹坑和凸起。
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