专利名称：Dna和标记物的固定组装方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及分析检测和材料科学技术领域，主要涉及一种DNA和标记物的电化学阵列组装技术。
背景技术：
DNA作为生物体的遗传物质，具有独特的π体系。利用多吡啶钌配合物与DNA间的静电作用、沟面结合或嵌入作用可以构筑具有特定用途的分子组装体，从而为基因芯片、基因传感器、DNA计算机等领域的发展提供新的思路。
目前固定DNA的方法主要有化学吸附法、自组装膜法、合成法、生物素-亲和素反应法、Langmuir-Blodgett(LB)膜法、聚合物膜法和共价键合法等。基于化学吸附的固定方法操作简单，但容易解吸，且由于是多点吸附，杂交性能较差。采用自组装膜法固定DNA探针，不但可以得到稳定、密度和取向可控的DNA探针，而且灵敏度高，有利于杂交，但将DNA链端巯基化，要求较高，分离提纯操作也比较烦琐。为此，可以在金电极表面形成具有特殊官能团的巯基自组装单层，再共价键合DNA探针。利用生物素-亲合素之间特殊的相互作用将生物素标记DNA探针固定到修饰有亲合素的固体表面。该方法操作容易，但大量蛋白质的存在对检测的灵敏度及选择性有影响；LB膜法可以获得有序的单分子膜，但组装膜不稳定，不利于制备较高密度的DNA探针；电化学聚合固定法通常无需再标记，操作简单，但背景信号影响较大。共价键合法目前也较多地用于DNA探针在载体上的固定往往存在着操作繁琐等不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的DNA和标记物的多通道电化学组装技术和方法。该技术不仅操作简单、用量少、组装量和组装过程可以原位监控，而且可以实现DNA分子和标记物的同步阵列固定。
本发明另一个目的是提供了实现上述方法的装置，构造简单，制造成本低。
本发明的技术方案是提供一种DNA和标记物的固定组装方法，包括以下步骤 (1)配制含DNA和标记物的检测溶液； (2)将上述检测溶液加入电解池，完成DNA和标记物在导电玻璃表面的电化学组装。
步骤(1)所述的标记物为多吡啶钌配合物。
步骤(2)使用微分脉冲伏安扫描的方法实现DNA和标记物的电化学组装。
本发明同时提供了一种实现所述DNA和标记物的固定组装方法的装置，所述装置由多个通道的电解池组成，所述电解池采用共用的对电极和参比电极。
所述装置包括池体、ITO导电玻璃工作电极、钛制对电极、银/氯化银参比电极，池体由有机玻璃制得的多个互不连通的电解池构成，ITO导电玻璃工作电极和钛制对电极分别依池壁相对放置，银/氯化银参比电极置于电解池内所加入的检测溶液中。
所述连续微分脉冲伏安扫描可以进行若干次，例如21次。随着微分脉冲伏安扫描次数的增加，组装峰电流逐渐增大，表明DNA和钌配合物在ITO表面上的组装量也逐渐增大。因此，根据组装峰电流的大小可以原位控制DNA和钌配合物标记物在ITO表面的组装量，从而实现DNA和标记物在ITO上的多通道同步电化学组装。
本发明具有如下的优点 1、方法简单、操作方便。
2、消耗试剂少、成本低廉。
3、DNA和标记物在ITO表面的组装量可以实时监控。
4、DNA和标记物在阵列ITO表面的组装可以同步进行。
图1多通道电解池的正视原理图 图2多通道电解池的侧视原理图 图3钌配合物标记物的配体结构图 图4实施例1中所获得的微分脉冲伏安图 图5实施例2中所获得的微分脉冲伏安图 图6实施例3中所获得的微分脉冲伏安图 图7实施例4中所获得的微分脉冲伏安图
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例来进一步详细说明本发明。
本发明并不局限于下述的具体实施方式
，本发明提供的是可以实现DNA分子和标记物的同步阵列固定的方法，比如改变本发明的标记物而采用其他金属配合物，或是改变组装使用的微分脉冲法而使用其他电化学组装方法，或是采用其他类型的电解池代替本发明所使用的多通道电解池等与本发明是实质相同的变通或简单替换。
使用本发明的技术进行DNA和标记物的多通道电化学组装时，使用的是如图1所示的多通道电解池。该电解池由多个通道的电解池组成，这些电解池采用共用的对电极和参比电极。
在图1和图2中，1为有机玻璃制得的多通道电解池的池体，2为ITO导电玻璃工作电极，3为钛制对电极，4为银/氯化银参比电极，5为所加入的检测溶液。
所述装置包括池体1、ITO导电玻璃工作电极2、钛制对电极3、银/氯化银参比电极4，池体1由有机玻璃制得的多个通道的电解池构成，ITO导电玻璃工作电极2和钛制对电极3分别依池壁相对放置，银/氯化银参比电极4置于电解池内所加入的检测溶液中。铟锡氧化物导电玻璃(ITO)工作电极2每片电极面积为1×1cm2。
本发明使用的标记物为[Ru(bpy)2tatp]Cl2，其中配体bpy为2，2’-联吡啶(2，2’-bipyridine)，结构式为
tatp为1，4，8，9-四氮三联苯(1，4，8，9-tetraazatriphenylene)，结构式如下
实施例1单链DNA和标记物在ITO导电玻璃上的组装 选定单链DNA序列结构为AACCAACACA，浓度为6μmol L-1。标记物采用钌配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，浓度为0.2mmolL-1。配制两者的混合溶液，取0.4mL加入多通道电解池的一个室，在0.2V到1.5V区间进行连续微分脉冲伏安扫描，扫描21次后，记录其微分脉冲伏安图谱如图4。由图可见，随着微分脉冲伏安扫描次数的增加，组装峰电流逐渐增加，可以通过控制微分脉冲伏安扫描的次数来控制单链DNA序列和标记物在ITO表面的组装量。
实施例2双链DNA和标记物在ITO导电玻璃上的组装 选定双链DNA为小牛胸腺DNA，浓度为0.2mmolL-1。标记物采用钌配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，浓度为0.2mmolL-1。配制两者的混合溶液，取0.4mL加入多通道电解池的一个室，在0.2V到1.5V区间进行连续微分脉冲伏安扫描，扫描21次后，记录其微分脉冲伏安图谱，见附图5。由图可见，随着微分脉冲伏安扫描次数的增加，组装峰电流逐渐增加，可以通过控制微分脉冲伏安扫描的次数来控制单链DNA序列和标记物在ITO表面的组装量。
实施例3DNA和标记物在ITO导电玻璃上的多通道组装 选定双链DNA为小牛胸腺DNA，浓度分别为0、6、12、18、24、30μmol L-1。标记物采用钌配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，浓度固定为0.2mmol L-1。分别配制六种两者的混合溶液，各取0.4mL加入多通道电解池的六个室中，在0.2V到1.3V区间进行连续微分脉冲伏安扫描，扫描21次后，分别记录其微分脉冲伏安图谱，见附图6。由图可见，组装峰电流随着DNA浓度的增大而增大，可以通过这种方法来定量测量DNA的浓度。
实施例4单链DNA序列和杂交DNA在ITO导电玻璃上的组装 选定单链DNA序列结构为AACCAACACA，其互补单链DNA的序列结构为TGTGTTGGTT，通过两者杂交可以获得双链DNA，浓度均为6μmolL-1。标记物采用钌配合物[Ru(bpy)2tatp]Cl2，浓度为0.2mmolL-1。分别配制三种DNA与钌配合物的混合溶液，各取0.4mL加入多通道电解池的三个室中，在0.2V到1.5V区间进行连续微分脉冲伏安扫描，扫描21次后，记录各自的微分脉冲伏安图谱，见附图7。由图可见，双链杂交DNA对钌配合物组装的促进作用明显强于两种单链DNA。
权利要求
1.一种DNA和标记物的固定组装方法，其特征在于包括以下步骤
(1)配制含DNA和标记物的检测溶液；
(2)将上述检测溶液加入电解池，完成DNA和标记物在导电玻璃表面的电化学组装。
2.根据权利要求1所述的DNA和标记物的固定组装方法，其特征在于步骤(1)所述的标记物为多吡啶钌配合物。
3.根据权利要求1所述的DNA和标记物的固定组装方法，其特征在于步骤(2)使用微分脉冲伏安扫描的方法实现DNA和标记物的电化学组装。
4.一种实现权利要求1所述DNA固定组装方法的装置，其特征在于所述装置由若干个通道的电解池组成，所述电解池采用共用的对电极和参比电极。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述装置包括池体、ITO导电玻璃工作电极、钛制对电极、银/氯化银参比电极，池体由有机玻璃制得的若干个电解池构成，ITO导电玻璃工作电极和钛制对电极分别依池壁相对放置，银/氯化银参比电极置于电解池内所加入的检测溶液中。
全文摘要
本发明公开了一种DNA和标记物的固定组装方法，配制含DNA和标记物的检测溶液，将上述检测溶液加入电解池进行连续微分脉冲伏安扫描，完成DNA和标记物在导电玻璃表面的电化学组装。本发明同时公开了实现所述方法的多通道电解池装置，本组装方法操作方便，消耗试剂少，成本低廉，DNA和标记物在ITO表面的组装量可以实时监控，组装可以同步进行。
文档编号C12Q1/68GK101225446SQ20081002590
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者红 李, 夙 姚 申请人:华南师范大学