生产探针载体的方法、装置及其质量保证的方法

专利名称：生产探针载体的方法、装置及其质量保证的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产其中多个的探针以矩阵的形状排列于载体上的探针载体(也被称为探针芯片或生物芯片)的方法，其生产装置，和其质量保证方法，和一种通过这种生产方法和质量保证方法生产和得到质量保证的探针载体。
背景技术：
探针芯片如DNA芯片或蛋白芯片目前被用于获取基因信息，如基因组分析或基因表达分析，同时期望这种分析的结果能为例如癌症、遗传病、生活习性疾病、感染等的诊断、预后预测和治疗原则的确定提供重要的指示。
目前已知某些生产上述探针芯片的方法。例如，对生产DNA来说，代表方法是(1)一种以连续方式通过在基质上光刻法来合成DNA探针的方法(U.S.P.No.5405783(专利对比文件1))；和(2)一种将预先合成的DNA或cDNA(互补DNA)分布和固定在基质上的方法(U.S.P.No.5601980(专利对比文件2)，日本专利申请公开号11-187900(专利对比文件3)，Science Vol.270，467，1995(非专利对比文件1)和Nature Biotechnology Vol.18，438，2000(非专利对比文件2))。
探针芯片通常是以这些方法来生产的。但是，当在上述的应用中使用这些探针芯片时，为了保证其可靠性、或分析的定量性和可重复性，了解存在于探针固定区域的相互分离和组成矩阵的探针(也称为斑点或点)的量和密度十分重要。同时，根据芯片的生产方法，了解矩阵的实际形状(成像)(形状、大小和状态)也十分重要。同时，在大量提供探针芯片的情况下，了解产品批次中和产品批次间存在于上述矩阵中的探针的量的波动和这种探针的纯度也是十分重要的。
上述生产方法(1)能满足将两种以上的探针定位在芯片上，但是，由于探针以连续的方式在基质上合成，从而不可能避免在理论上(作为缺陷)或多或少出现混合存在不符合预期目的的、比预先确定的探针链短的探针(例如顺次少1个碱基)的情况出现，还包括在理论上这种缺陷的位置无法确定的情况的出现。这类问题，一旦产生，则由于在基质上形成的探针从理论上无法纯化，将导致通过这种方法生产的探针芯片缺乏可靠性。在这种情况下，即使上述分析对于在这种方法生产的芯片上的探针是可能的情况下，由于不可能进行纯化从而使分析的意义被降低。
从另一方面来说，在生产方法(2)中，预期能够提高芯片的可靠性，这是因为可以采用通过合成、纯化、和浓度检测、纯化等获得的探针。
但是，探针从理论上说以单分子层的水平存在于探针芯片上，并且矩阵点的大小近来可小至10μm(在某些生产方法中)，从而探针以非常少的量存在于每一矩阵点中。由于这种原因，为了分析探针芯片的每一矩阵点，需要一种具有非常高灵敏度的表面分析技术。
目前已知某些具有这种高灵敏度的表面分析技术，但是，例如通过同位素标记探针的方法常常不被接受，这是因为它非常复杂，还十分危险并需要特殊的设备和装置。
另一个例子是对该探针进行荧光标记的方法，或者是对一种能与探针特异性结合的物质进行荧光标记的方法，即一种利用核酸芯片的的荧光杂交方法，其存在各种问题如荧光染料的稳定性，淬火，荧光染料对物质表面的非特异性吸附，和特异性偶联(杂交)的定量性质(稳定性和可重复性)，并且因此将造成探针本身的量的定量确定的问题。
(专利对比文件1)U.S.P.No.5405783(专利对比文件2)
U.S.P.No.5601980(专利对比文件3)日本专利申请提出公开号11-187900(非专利对比文件1)Science Vol.270，467，1995(非专利对比文件2)Nature Biotechnology Vol.18，438，2000发明内容本发明人对在这类在先的探针芯片的生产方法、生产步骤、生产装置或生产系统中存在的问题，和对在通过这种在先生产方法、生产步骤、生产装置或生产系统生产得到的探针芯片的质量保证中存在的问题进行了深入的研究，进而创造了本发明。
本发明的目的是提供一种提供探针载体的技术，其中所述的载体通过有效的检测程序和有效的生产步骤实现质量保证。
附图简述

图1示向玻璃基质上结合DNA探针的方法的实例。
实施本发明的最佳方式在本发明的探针载体的生产方法的第一个实施方案中，提供了一种其中多个探针被固定于载体表面的探针载体的生产方法，所述的方法包括(8-1)对载体表面实施分析检测并根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断载体状况的“好”或“不好”的步骤；(8-2)将选自多种探针溶液中的至少一种沉积至被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(8-3)对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断沉积状况“好”或“不好”的步骤；(8-4)在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(8-5)对由固定于载体上的探针组成的、多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(8-6)根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
更具体地，本发明提供了一种生产探针载体的方法，所述方法包括(1) 制备纯化探针的步骤；(2) 从纯化的探针中获得探针信息的步骤；(3) 根据获得的探针信息和预先确定的标准来判断每一纯化的探针的质量的“好”或“不好”的步骤；(4) 在当纯化的探针质量被判断为“不好”的情况下获得质量为“好”的探针的步骤；(5) 根据步骤(2)中获得的探针信息的至少一部分，在溶剂中分别溶解每种被判断为“好”的纯化的探针用于喷涂至载体表面的步骤，其中溶液呈预先确定的浓度，并将每种获得的探针溶液分别在独立的储存容器中保存；(6) 将保存于储存容器中的每种探针溶液转移至装配于用于将探针溶液沉积至载体上的装置中的另一种容器中的步骤；(7) 为了将探针固定至载体而进行的表面处理的步骤；(8) 一种通过包括下述步骤的方法将探针溶液沉积至载体的经处理的表面，从而形成多个相互独立的探针固定区域的步骤；(8-1)对载体实施分析检测并根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断载体状况“好”或“不好”的步骤；(8-2)将选自多种探针溶液中的至少一种沉积至被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(8-3)对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断沉积状况“好”或“不好”的步骤；(8-4)在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(8-5)对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(8-6)根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
在本发明的第二个实施方案中，提供了一种生产探针载体的方法，所述方法包括(a) 设计用于检测靶物质的多种探针的步骤；(b) 合成设计的多种探针的步骤；(c) 分别纯化合成的多种探针的步骤；(d) 从每种纯化的探针中获取探针信息的步骤；(e) 根据获得的探针信息和预先确定的标准来判断每一纯化的探针的合成和纯化状况的“好”或“不好”的步骤；(f) 对上述合成和纯化状况被判断为“不好”的纯化探针重复前述步骤(b)至(e)，从而在所有的纯化探针中实现“好”的合成和纯化状况的步骤；(g) 根据步骤(d)中获得的探针信息的至少一部分，在溶剂中分别溶解每种被判断为“好”的纯化的探针用于喷涂至载体的步骤，其中溶液呈预先确定的浓度，并将每种获得的探针溶液分别在独立的储存容器中保存；(h) 将保存于储存容器中的每种探针溶液转移至装配在用于将探针溶液沉积至载体上的装置中的另一种容器中的步骤；(i) 为了将探针固定至载体而进行的表面处理的步骤；(j) 一种通过包括下述步骤的方法将探针溶液沉积至载体的经处理的表面，从而形成多个相互独立的探针固定区域的步骤；(j-1)对载体实施分析检测并根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断载体状况“好”或“不好”的步骤；(j-2)将选自多种探针溶液中的至少一种沉积至被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(j-3)对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断沉积状况“好”或“不好”的步骤；(j-4)在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(j-5)对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(j-6)根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
同时，根据本发明的探针载体的生产系统的第一个实施方案，提供了一种可在上述用于探针载体的生产方法中采用的生产系统，该系统包括用于获得每种纯化的探针的探针信息的分析装置；用于判断每种纯化的探针中的合成和纯化状况“好”或“不好”的检测装置；用于从分别和单独储存被判断为“好”的纯化的探针溶液的储存容器中将探针溶液沉积至载体上的装置；用于对进行了上述表面处理的载体实施分析的分析装置；用于对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况来判断“好”或“不好”的检测装置；用于在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的装置；和用于对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的装置。
在本发明的探针载体的生产系统的第二个实施方案中，提供了一种可在上述探针载体的生产方法中采用的生产系统，该系统包括
用于合成设计的多种探针的合成装置；能够用于分别纯化合成的多种探针的纯化装置；用于获得每种纯化探针的探针信息的分析装置；用于判断每种纯化探针的合成和纯化状况“好”或“不好”的检测装置；用于从分别和单独储存被判断为“好”的纯化探针溶液的储存容器中将探针溶液沉积至载体上的装置；用于对进行了上述表面处理的载体进行分析的分析装置；用于对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况来判断“好”或“不好”的检测装置；用于在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的装置；和用于对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的装置。
一种用于本发明探针载体的质量保证的方法，其特征在于利用了上述生产方法或上述生产系统，对在沉积至载体之前探针溶液中的任意或全部探针、经表面处理的载体、探针溶液沉积后的探针沉积区域、和探针溶液沉积后的固定于载体上的探针分别进行了分析检测，从而保证了探针芯片的质量。优选地，获得探针载体上的多种探针固定区域的至少一种的这种分析检测数据。
本发明的探针载体包括通过上述生产方法或上述生产系统生产的探针载体，和其中质量通过上述质量保证方法保证的探针载体。
在本发明中，在探针载体的生产系统的第一个实施方案和其生产方法的第一个实施方案中，按照预先确定的标准对制备和纯化的探针进行质量检查。在从纯化的探针中获得的探针信息不随纯化程度变化时，可在没有判断纯化程度的状况下进行探针信息的获取。当探针信息随纯化程度变化时，可采用根据纯化程度标准来检测质量的方法，并在预先确定的纯化程度的探针存在的情况下获得探针信息。
本发明的探针载体其特征在于它与探针固定区域的至少一个的分析数据或整个载体的质量保证数据相关，同时这些数据可以各种形式提供如在纸件上打印或以存在于介质中的电子资料数据的形式，并且可与探针载体分开或整合的方式提供。
同时在探针固定区域以矩阵形状排列时，上述多种探针的数据可以以图像资料的方式附后。
根据本发明，可提供一种获得探针载体的技术，其中探针载体通过有效的检测程序和有效的生产步骤实现质量保证(本发明的实施方案)。
在本发明中，固定在载体上的探针能特异性的与特定的靶物质偶联。例如，对于如DNA或RNA这类的核酸来说，具有与靶核酸互补的碱基序列的探针可与此形成杂交。
在本发明中，探针载体是指其上具有如点形状的探针固定区域的载体，其中核酸探针被固定成点或斑点形状，并且探针阵列是指一种载体，其中多种或许多种探针固定区域相互独立的按预先确定的位置排列于载体上，例如以矩阵的形状。这种探针载体一般包括核酸芯片，如微阵列、探针芯片、DNA芯片或RNA芯片。
所述的载体可选自各种材料和各种形状，并且，例如，可非常有效的采用玻璃基质、硅基质或金属基质。
在下文中，基于本发明的特征和某些特定实施方式和本发明的实施例，将具体描述解决现有技术中存在问题的方式和本发明的具体实施方式
。
本发明包括一种探针载体(下文中称为探针芯片)的生产方法，其大体上由下述步骤的全部或部分组成；利用上述生产方法作为其步骤的一部分的另一种生产方法；一种用于这种生产方法的生产装置或生产系统；一种用于由上述生产方法或上述生产装置或生产系统生产得到的探针芯片的质量保证方法；和一种通过上述生产方法、生产装置或生产系统生产和提供质量保证的探针芯片。
更具体地，本发明的探针芯片的生产方法的一个优选实施方案包括如下步骤
(1)设计多种探针的步骤；(2)合成设计的多种探针的步骤；(3)纯化合成的多种探针的步骤；(4)从合成的和纯化的多种探针获得探针信息的步骤；(5)根据获得的探针信息和预先确定的标准来判断多种探针中的每种的“合成和纯化”状况“好”或“不好”的步骤；(6)对上述“合成和纯化”状况被判断为“不好”单个探针或多个探针重复上述步骤(2)至(5)，从而在所有探针中均获得“好”的“合成和纯化”状况的步骤；(7)根据步骤(4)中获得的探针信息的至少一部分，在溶剂中分别溶解“合成和纯化”状况被判断为“好”的多种探针用于点样(spotting)，其中溶液呈预先确定的浓度，并将探针溶液分别保存于储存容器中；(8)将保存于容器中的多种探针溶液的部分(定量的)转移至装配于用于点样的装置中的另一种容器中的步骤；(9)为了将探针固定于用于点样的基质上而进行的表面处理的步骤；(10)对经表面处理的基质实施分析检测，并根据分析检测结果和预选确定的标准来判断基质状况“好”或“不好”的步骤；(11)将所有(种类)或一部分(种类)的多种判断为“好”的探针溶液以矩阵形状点样至被判断为“好”的基质上；(12)对被点样的基质上的点实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断点的状况“好”或“不好”的步骤；(13)对被实施点样和判断为“好”的基质所进行的探针对基质固定所必须的处理的步骤；(14)对固定于基质上的、一部分或全部点阵中的探针实施分析检测的步骤；和(15)根据分析检测结果和预先确定的标准来判断生产的探针芯片状况“好”或“不好”的步骤。
在下文中，将对每一种探针芯片的生产步骤，其中所采用的装置，利用这种装置通过生产步骤所获得的探针芯片，和这种探针芯片的质量保证方法进行更详细的描述。
图1为一个示意图，它显示了在本发明的探针芯片生产步骤中，将探针与底物偶联的方法的例子。在图中，探针用一个18聚体的寡核苷酸(DNA单链核酸)表示，但是本发明中的探针不仅限于寡核苷酸，还可以由其他的核酸(例如cDNA)，核酸类似物如肽核酸(PNA)，和寡肽或蛋白组成。本发明中的一种重要因素是，对于这种底物来说，可在与底物偶联前，进行设计，按照设计的合成，纯化和纯化验证的操作。
探针设计是指选择一种基本上与某一物质的核酸序列互补(其中某些碱基不互补)的碱基序列作为探针，其中该物质特异性地和待设计的探针结合，或在核酸探针的情况下，为待研究的一部分，如基因组DNA、基因DNA或mRNA，或在肽或蛋白的情况下选择一个氨基酸序列。同时探针长度的选择也是这种探针设计的一部分，并且使探针共价结合于基质上所需的连接子或功能基团的选择在广义上也包含在探针设计中。
图1显示了一种将合成的寡核苷酸共价结合于玻璃基质的方法的一个实施例。在该方法中，所述的玻璃基质采用具有伯氨基基团的硅烷偶联剂(KBM-603；由Shinetsu Chemical Industries制造；描述了水解后的结构)处理，随后，双官能交联剂N-(4-马来酰亚胺丁酰氧基)琥珀酰亚胺(EMCS由Dojin Chemical Laboratories制备)的琥珀酰亚胺酯基团与上述硅烷偶联剂的氨基基团反应。最后，具有合适的碱基序列和末端具有巯基(SH)基团交联的连接子(在图例中省略了连接子的结构)的寡核苷酸探针通过其巯基基团和EMCS的马来酰亚胺基团的反应结合，从而寡核苷酸共价的与基质结合。在附图中，硅烷偶联剂和玻璃基质的结合，在探针末端最终与玻璃基质结合的部分仅通过示意图的方式表示。
在本发明中，生产出了一种探针芯片，该芯片中具有多种探针，其以矩阵形状排列于基质上。为了实现将多种探针溶液沉积(点样)至基质上，可采用如针管法、微量调节注射器法、和喷墨法如压电喷墨法或热喷墨法。
正如上文已经解释的那样，本发明的特征之一是采用一种预先经合成、纯化和的验证的探针，所述的验证为如纯度验证，芯片生产的每一过程的充分监测，对生产的芯片进行的分析检测和上述验证结果的相互联系，从而分析和检测控制了生产的步骤，同时在某些情况下进行了反馈，从而最终保证了芯片的质量。
在上述过程中，通过HPLC方法(高压液相色谱)，根据所采用的装置和纯化柱，可简单和精确的纯化相对大量的探针。HPLC(高压液相色谱)是分离含包括生物材料在内的有机化合物的混合物的途径之一，同时是一种采用液体作为流动相的色谱。
本发明的特征之一是从上述纯化的探针中获得信息从而判断探针状况“好”或“不好”进而确定是否进行下一步骤，同时所述获得的探针信息首先是产量，主要是合成和纯化探针的重量。由于合成后的探针量通常较少，实际操作中，是检测按预先确定的比例稀释和溶解的探针的浓度，而不是检测探针的实际量，并且，为了该目的，可采用常规方法例如光吸收方法。由于核酸在260nm波长处具有最大吸收值，其根据碱基序列稍有变化，通过在该波长下测量光吸收和将其与预先计算的探针摩尔光吸收系数比较，可以确定探针溶液或其产量的浓度。
第二种探针信息为探针的纯度。在纯化探针的情况下，例如寡核苷酸，通过HPLC，可能含有合成的短一个碱基的寡核苷酸作为杂质，并且如果它们的HPLC的洗脱时间与目的链长度的探针相同，则根据洗脱时间的接近程度和纯化的收集部分的范围，纯化后的杂质浓度将相对较高。针对这种情况，在纯化后必须定量验证探针的纯度。通过HPLC方法，或采用质谱作为液体色谱的检测器的LC-MS方法(液体色谱-质谱法)，或MALDI方法(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)可进行验证。
对于构成LC-MS方法的检测器的质谱来说，可采用四极型，离子阱型，飞行时间型，磁场型，傅立叶变换离子回旋加速器谐振型或FT-ICR型。同样的在LC-MS中采用的电离方法可以为电喷雾电离(ESI)方法或大气压化学电离(APCI)方法。在本发明中，通过适当的采用这些方法可进行分析。
在下文中，将简要介绍通过MALDI方法测量的原理。
首先，将样品和被称作基质的容易离子化的底物混合置于样品台上，并随后采用能被基质所吸收的波长的脉冲激光来激发，从而导致基质电离。几乎在同时，通过基质中能量的转移待分析的样品也被电离(这种能量转移过程是瞬间发生的。与基质共存的样品的电离机制不完全清楚)。向样品台上加上一短的电场，其中电离的样品和电离的基质一起被引导至飞行时间质谱。由于较轻的离子飞行较快而较重的离子飞行较慢，通过测量离子从产生到检测(飞行时间)可分析产生的离子的质量。在MALDI中采用的电离方法被认为是一种软电离方法，其不容易导致待分析样品中的损害或裂解。同时，某些商业化的MALDI装置能以连续的方式测量多种样品。
在相对温和的条件下电离样品的MLADI方法，可对样品离子本身的质量进行分析。更具体地，通过MALDI方法进行的探针分析，例如在寡核苷酸探针的情况下，提供了300mu(质量单位)的差异或一个碱基的更大差异，从而即使在定量的方式中也可容易和可靠的实现分离和分析。
在本发明中，这些方法被用于验证探针的纯度，从而可判断是否将合成和纯化的探针用于芯片生产中，但是纯度判断的标准根据所探针芯片的使用目的的不同而变化。更具体地，在仅调查实验材料的存在与否的情况下，约80％的纯度就可接受，但是在需要严格定量的情况下，则需要90％的纯度，优选95％或更高。
第三种探针信息是自身信息，如是否获得了理想的探针，即，在核酸探针的情况下，是否获得了一定的碱基序列，一定的链长度和其他结构；并且在蛋白探针的情况下，是否获得了一定的氨基序列，一定的链长度和其他结构。在严格意义上，这类信息必须通过准确的序列分析才能获得，但是，由于这种操作十分麻烦，在本发明中可采用质量分析来作为替代途径。对于这种质量分析，可采用上述MALDI方法。但是，这种质量分析在核酸的情况下仅能提供其碱基组成，在蛋白的情况下仅能提供其氨基酸组成，而非碱基序列和氨基酸序列本身。不过，由于如果质量和预先确定的值不一致则表明没有合成理想的探针，从而这类信息十分有用。
MALDI方法已知在分析数据方面显示出一定的波动，其随样品的制备和质量校准的水平变化而变化。例如，在核酸的情况下，碱基在质量数方面存在某些不同，例如腺嘌呤为135.1，鸟嘌呤为151.1，胞嘧啶为111.1，和胸腺嘧啶为126.1。从而，在本发明中，判断“好”或“不好”的标准被适当的选择，例如测量的质量数在探针理论质量数的±2.0amu(原子质量单位)，±1.0amu，±0.5amu或±0.1amu之间，并且探针的质量是根据探针的测量质量数和预先计算的探针的理论质量数来判断的。为了进行探针的质量分析，上述的MALDI方法十分有效，但是下文中将进一步详细介绍的TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱)方法近来显示出相当大的技术进步并且十分灵敏，同时可采用金离子或多价金离子作为第一次离子进行高质量数的分析，并且采用这种方法也可以对探针的总质量数进行分析。
通过上述方法来分析探针的总质量数，并与理论质量数进行比较，并且，在核酸的情况下，理论质量数为核苷酸质量数的总和。在连接子等与核酸探针偶联的情况下，很自然质量数将显示出相应的变化，但是在探针基本结果的质量数间的差异与在核苷酸的质量数间存在的差异，主要与在碱基的质量数间存在上述差异存在不同。在探针是由蛋白和寡肽组成的情况下，探针结果质量数间的差异与氨基酸质量数间的差异存在不同。在下文中，将进一步解释质量分析，考虑到核酸的简并性的情况，但是在采用上面解释的方法的情况下，完全相同的总质量数可能包括不同的核苷酸组成，这根据分析的核酸探针的总质量数的质量分析(质量解析)的精确度和预先计算的核苷酸的质量数的计算的精确度的变化来变化。
表1

表1显示，对于长度为5-，10-，20-，30-和40-mer的每一核苷酸链来说，核苷酸组成的可能情况的数目和核苷酸质量数的精确度需要区别所有的上述情况。表1表明，对于长度为5-，10-，20-，30-或40-mer的核苷酸链来说，可通过采用分别为小数点后的第一、第二、第三、或第四位的精确度来确定每一核苷酸的质量数从而区别全部核苷酸组成。在本发明中，为了区别那些可能被计算出具有相同质量数的探针，分析、计算和鉴别将采用提高的质量分析精确度和提高的核苷酸质量数计算精确度来进行。例如，对于20mer寡核苷酸来说，通过精确到小数点后的第二位来进行核苷酸质量的质量分析和计算可区别和鉴定所有的探针。根据用途的目的，可确定探针的链长度，并且也相应的确定了所需的质量分析精确度。
质量分析和质量计算的精确度优选的等于或高于探针中核苷酸或氨基酸组成区分所需的精确度。这种精确度，主要是探针总质量数的质量解析的精确度和核苷酸或氨基酸的质量数的计算的精确度，更优选为小数点后的第二位或更高，进一步优选小数点后的第三位或更高，和最优选小数点后的第四位或更高。
在质量分析的结果不能通过这种精确度获得时，可在即使不采用上述核苷酸的质量分析和质量计算的情况下，通过提供另外的信息如探针核苷酸的CG含量(胞嘧啶核苷酸和鸟苷酸的总和含量)，也可以确定探针核苷酸的组成，同时本发明在需要的情况下将进行该检测过程。
通过区分探针的核苷酸和氨基酸组成与探针总质量和组成探针的核苷酸或氨基酸的理论质量数，为了鉴别探针，可采用上述方法来不仅判断探针状况的好或不好，而且可用于在点样或固定探针至基质上后来鉴别探针，这些将在下文中进一步解释。
采用上述步骤来实施探针的合成和合成的验证。在本发明中，为了保证探针最终能固定于芯片上，任何在合成、纯度产量方面被判断为“不好”的探针将重复上述步骤，从而最终使所有的探针均处于“好”的状态。
随后，采用合成、产量和纯度被判断为“好”的探针来制备实际的芯片。在该操作中，将判断为“好”的探针溶解至适当的浓度并将其点样至上述经表面处理的基质。该操作中的浓度，是通过例如点样装置、点样液体的液滴量、所需要的点样直径、用于与探针结合的基质表面的功能基团的反应时间和反应性及密度、和探针的产量来确定。虽然过低的浓度是不理想的因为它将降低芯片熵形成的探针的密度，但考虑到探针的经济性和质量，过多的高浓度也是不必要的。根据上文，本发明中的探针浓度应在不超过200μM的范围内适当的选择。更具体地，其可选择为100μM或更少，50μM或更少，20μM或更少，10μM或更少，或5μM或更少。在特定的情况下，可选择1μM或更少的范围。
以适当的浓度和适当的量溶解的多种探针，在被储存于适当的容器中以准备作下一步的点样，但在本发明中，这种探针溶液可以以冷冻的状态储存于这种容器中，并通过分配装置从这种容器中转移至点样装置中。由于按照需要本发明的探针芯片上含有100至1000种甚至更多的探针，用于存储探针的容器优选的为含有96，128，384或1536凹孔(孔)的微孔板。
在下文中，将详细的解释本发明的芯片中所采用的基质，和用于将探针固定至基质的过程。
本发明所采用的将探针固定至芯片的固定方法的实例已在图1中显示了，不过，仅从探针固定的角度而言，用于固定探针的基质可以是任何材料或任何形状，并且在特定的情况下这种基质也可在本发明中采用。另一方面来说，本发明的特征之一是分析在探针固定之前的基质或探针固定之后的基质，从而保证了芯片的质量，因此优选的基质的材料、形状和表面状况适合于这种分析。基于此，优选可经过加工获得光滑表面的刚性基质，如玻璃基质、硅基质或金属基质。同时如随后将进一步解释的那样，基质的特性如导电率可影响分析的结果，在这种情况下，根据分析的方法，理想的适当选择玻璃基质、硅基质或金属基质。更具体地，所述的玻璃基质可适当的选自不同的品种，如石英和派莱克斯耐热玻璃(Pyrex)，因为其表现出不同的特性。
可以采用任何方法实现探针在基质上的固定，只要探针或固定方法可被分析，并且可采用非共价如探针对基质表面的吸附或静电结合的结合方式，不过优选如图1所示的共价结合，因为如下文中所解释的那样，在分析涉及探针的电离的情况下，这种分析具有稳定性和可重复性。在芯片应用的某些模式中，将探针通过共价键固定于基质上也是非常理想的，例如当芯片被置于高温度的状态下时。
在本发明中，进行分析以判断用于芯片生产的基质上进行的表面处理的状况的“好”或“不好”的状况，并且这种表面处理是指基质的清洗，或探针固定所需的处理，如在探针通过共价结合固定的情况下共价结合所需的处理。在这种处理后，进行一种适当的分析来判断这种表面处理状况的“好”或“不好”。
可想到用于这种表面处理的第一种方法是接触角的测量。所述的接触角测量，虽然没有详细的进行解释，但通过该表面和置于该表面上的液滴间形成的角度表现了表面状况如湿润特性。理想的状态是接受了特殊表面处理的编码显示出针对特定液体(例如水)的特定的接触角。在清洗步骤和探针固定所需步骤后选择的特定时间来进行接触角的测量。
例如，在本发明中，基质表面清洗状况的“好”或“不好”是通过接触角来判断的。根据组成基质的材料来选择判断的标准，同时在本发明中，清洗的方法和所需的清洗状况，根据情况按照逐级的方式选择为10°或更小，8°或更小，或者6°或更小。5°或更小的接触角很难设定作为标准，因为液体的平铺和测量变得不具有可重复性和不可靠。对于除了清洗外的其他表面处理来说，与清洗的基质相比这种表面处理增加了接触角，这种特定接触角的约±2.5°的范围被作为判断表面处理“好”或“不好”的标准。
作为用于分析本发明中的表面处理的基质的其他方法，可采用TOF-SIMS方法或XPS方法(X-射线光电子能谱法)。
TOF-SIMS方法，一种已知的质量分析方法，用于检测固体样品最外层表面存在的原子或分子，并且具有以下特性例如109原子/cm2的痕量组分的检测能力(相应于最外层一个原子层的1/105)，对于有机物和无机物的适应性，测量存在于表面的所有元素和化合物的能力，和从样品表面存在的物质上反映二次离子的能力。
在下文中，将简要介绍该方法的原理。当固体样品表面在高真空的条件下采用高速离子束(一次离子)激发时，组成表面的组分由于溅射现象将散发至真空中。在这种状况下产生的正电荷或负电荷离子(二次离子)由于电场作用将集中至同样方向并且通过一个预先确定的距离处被检测。在溅射过程中，根据样品表面的组成产生了不同质量的二次离子，并且，由于较轻的离子飞得快而较重的离子飞得慢，可通过测量二次离子产生到被检测的飞行时间来分析产生的二次离子的质量。
已知的类似的方法——动力SIMS方法仅可从质谱中提供有限的化学结构信息，因为有机物在电离时可裂解为离子片段或颗粒，但是采用非常少量的一次离子激发的TOF-SIMS方法，可允许有机化合物在相对保持化学结构的情况下发生电离，从而可从质谱中了解有机物的结构。同时，由于产生于固体样品最外层表面的二次离子仅散发至真空中，所以可能获得样品最外层表面(几埃的深度)的信息。
TOF-SIMS装置大致被分为扇形型和反射器型，这些型号间的区别之一是用于固定待分析的样品夹的接地导电方法。在扇形型中，由于装置的构造，一个几千伏的正或负电压被施加于该夹子上，从而引导二次离子到达质谱仪，但是，在反射器型中，夹子被接地并且一个上万伏的正或负电压被施加于二次离子提取电极从而引导二次离子到达质谱仪。
TOF-SIMS方法常常利用正的一次离子，但是不考虑一次离子的极性将产生正的二次离子和负的二次离子。同时，在常规的测量条件下，通过采用不考虑其极性的一次离子的激发将产生二次离子，并且，由于这种二次电子的产生量大于一次离子的量，测量的样品表面则容易带正电荷，从而在这种电荷变得过多的情况下(也称作充电状态(charge-up))，测量将受到阻碍。考虑到装置的构造，在通过扇形型的方式测量绝缘物质的负电荷二次离子的情况下，这种正电荷将变为最大(因为在上述正电压下所以产生的二次电子将向第二离子提取电极移动)。
为了中和这种正电荷，扇形型和反射器型均装有脉冲电子枪用于电荷中和。在初级离子激发(通过亚毫微秒或几毫微秒的脉冲)和正或负二次离子的飞行时间的测量之后，或者在一次离子下一次脉冲激发之前，通过在预先确定的时间段采用这种电子枪经电子束对分析样品的激发可实现利用这种电子枪的电荷中和。在这种电子束对分析样品的激发过程中，扇形型中的样品夹或反射器型中的二次离子提取电极从施加的电场中断开并接地。
该方法最大化的释放了(或消除了)上述正电荷并分析了绝缘材料，但是在通过如上文中所述的扇形型装置的方式测量负的二次离子的情况下，正电荷变得非常强，从而在这种情况下电荷中和的幅度变得最窄。在任何情况下，为了避免充电现象，与采用扇形型装置相比，一般更有利的是采用样品夹导电接地的反射器装置。具体地在分析的样品具有较低的导电率的情况下(主要是更高的电阻率或更高的电容率)，例如玻璃，反射器型将更适合于测量。
另一方面，XPS方法在超真空的条件下通过软X-射线激发了待分析样品，并且分析了由于光电效应从表面散发的光电子的动能，同时可从光电子峰的位置来确定元素的种类和氧化状态(化学结合态)，并且通过峰区域面积的比率来确定表面的大致元素组成(比率)。XPS方法可分析几纳米的深度，并且可以以非破坏性的方式测量固体样品，并且可测量除了氢元素之外的所有元素，不过检测限度约为0.1原子％。虽然由于分析深度间存在差异因而简单的比较十分困难，但是与SIMS方法相比其灵敏度相差了2到3个数量级。另一方面，TOF-SIMS方法具有更高的灵敏度并且可分析包括氢元素在内的所有元素，但是，由于该方法基本上是一种破坏性的分析，它具有这种缺陷从而定量精确度不高。
本发明根据情况适当选择了这些方法在表面处理后分析了基质的表面，定性或定量的确定了清洗状态、杂质的存在、表面处理层的存在、表面处理层等的结合状态、并且判断了表面处理状况的“好”或“不好”。
例如，在如图1所示的基质上为了实现上述目的采用了XPS方法的情况下，可利用至少一个如Si 2p，Cls，0.1s或Nls的光电子峰区域或至少2的面积比率作为“好/不好”判断的指示。更具体地，存在于硅烷偶联剂或双功能交联剂中的氮元素通常在玻璃基质中是不存在的，采用硅烷偶联剂或双功能交联剂处理的、从基质表面散发的Nls峰的绝对强度(峰区域)，或者将该强度用Si 2p峰区域来除所得到的Nls/Si 2p比率(峰区域比率)为“好/不好”判断提供了重要的指示。
同时，容易作为基质处理过程中的污染物粘至基质上的元素如Na、S或Cl，可采用XPS方法以相对高的灵敏度被检测，从而这类元素(如Na 1s，S 2p，Cl 2p等)的高电子峰也可被用于“好/不好”判断。
如上文所述的在定量方面有差距的TOF-SIMS方法，为了实现上述目的，应当小心采用，但是在由于其高灵敏度而采用TOF-SIMS方法的情况下，由杂质产生的二次离子如卤素离子和碱金属离子的强度可被作为判断“好/不好”的指示。同样的，由硅烷偶联剂和双功能交联剂产生的二次离子的强度或相对强度也可作为判断“好/不好”的指示。此外，由载体，如玻璃产生的二次离子的强度也可作为判断“好/不好”的指示。因此，这类二次离子中的至少一种可作为判断“好/不好”的指示。
同时为了进行基质表面处理的分析，可采用椭圆法。测量中需要超高真空的XPS方法和TOF-SIMS方法具有需要相对较长的测量时间和不能同时分析大量的样品的缺点，并且TOF-SIMS方法还具有主要是破坏性分析的缺点。另一方面，椭圆法能在常规的环境下分析并且具有非破坏性分析的优点，从而它适合在本发明的分析中采用。
随后，在本发明中，上述被判断为“好”的探针被适当地形成溶液并且被点样至经表面处理、判断为“好”的基质上，借此探针被固定于基质上，并且在该操作中，点样方式必须符合点样后的液滴状况和最终结合与基质上的探针状况的“好”的判断标准。
在本发明中，按照上述判断的标准，探针点样的适当途径可选自装配有单个或多个针管的装置，装配有单个或多个微量调节注射器的装置，和装配有单个或多个喷墨喷嘴的装置。对于这种喷墨喷嘴来说，采用压电喷墨喷嘴或热喷墨喷嘴是有利的。
在这种多个针管、多个微量调节注射器、多个喷墨喷嘴、多个压电喷墨喷嘴或多个热喷墨喷嘴的数目小于多种探针种类的数目的情况下，将会出现如下文所解释的那样，由于重新加入探针溶液或其所需要的时间的影响，在点样和探针固定后，将会不理想的使液滴质量变差，从而针管、微量调节注射器、喷墨喷嘴、压电喷墨喷嘴或热喷墨喷嘴的数目优选的或大于探针种类的数目，例如100或更多，500或更多，1000或更多，或2000或更多。在该数目超过特定水平时，在针管法或微量注射器法中的这种点样装置将难于制备。另一方面，如喷墨印刷人员所能理解的那样，压电喷墨喷嘴和热喷墨喷嘴适合于制成多喷嘴的装置，因为该点样装置可通过微量操作(microworking)技术来制备。
上述微量操作技术允许，在特定的情况下提供喷墨喷嘴的集合体(assembly)(头)，其与容器整合用于上述待转移的、相应于该喷墨喷嘴数目的探针溶液。所采用的探针通过合成、纯化和纯度验证的过程，并且考虑到成本其使用量理想的确定为所必须的最小量，但是在本发明中，上述容器的容积和所采用的探针溶液的量将适当的由合成的产量、所采用的浓度、待点样的液体量、所产生的芯片数目、液体喷头等的构造来确定。容器的容积可适当的在100μl或更少至约1μl的范围内选择。例如，可优选的选择100μl或更少、50μl或更少、20μl或更少、10μl或更少、5μl或更少、2μl或更少、1μl或更少的容积。
上述用于探针点样的装置优选的装配有含有探针溶液、与喷墨喷嘴、压电喷嘴或热喷嘴数目相应的容器。
如下文所述的在探针溶液点样至基质后，将进行检测点样液滴的下一步骤。
探针溶液中的探针浓度优选的为200μM或更少，并且可选为如100μM或更少、50μM或更少、20μM或更少、10μM或更少、5μM或更少。
点样点的检测项目将十分重要，因为其将直接影响芯片的最终质量，并且可包括，例如，点样点的存在/缺乏，点样点的直径，点样点的形状，点样的液体量，点样点的位置，应当除去的好的点样点的存在，和相关的尘土的存在/缺乏。所需要的探针是否存在于所需要的位置上也十分重要。
在本发明中，为每一项目均提供了判断“好”或“不好”状态的标准，并且当结果为“好”时操作才进入下一步骤。判断的标准已经选择了，如，对于点样点直径来说，为预先设定直径的±10％；对于点样点形状来说，在一特定的圆环内；对于点样点的排列来说，在相对于预先确定的排列线的的点样点直径的±10％以内。为了检测点样的液滴的量，可采用通过共聚焦激光显微镜进行三维测量点样点形状和从该测量的形状中计算液滴的量的方法。
为了检测该点，可采用视觉观察(裸眼观察)，立体显微镜，相差显微镜，具有微分干涉显微方法的光学显微镜，或上述共聚焦激光显微镜。
同时也作为一种点样检测的项目，可包括探针是否存在于所需要的位置、存在的量的获得、和探针信息的获得中的至少一种。在这种情况下探针信息可以是，如探针核酸的碱基序列的信息，如核苷酸组成或氨基酸组成的信息，如蛋白或寡肽的氨基酸组成，并且核酸碱基序列的或探针氨基酸序列中的这种信息可从探针质量数中获得。
更具体地，为了调查是否所需要的探针存在于所需要的位置上，从严格意义上说，必须，在核酸探针的情况下调查核酸碱基序列，或者在多肽探针的情况下调查氨基酸序列，但是在这种严格的调查十分困难的情况下，如上文所述，在本发明中对探针的质量数进行了分析。为了分析质量数，可采用上述MALDI方法。在这种情况中，可通过MALDI方法对探针点样的实际载体，或探针分别点样的用于MALDI分析的平板分别进行分析。还可以通过TOF-SIMS方法来分析点样的探针。
在点样的探针的质量分析中，可采用上述分析探针总质量数和通过将其与理论值比较确定探针的方法。对于这种方法，可采用下文中描述的方法。更特别的，核酸的组成可通过比较经分析核酸总质量数所获得的总质量数，和从预先计算的每一核苷酸的质量数计算得到的总质量数来确定其核酸组成。同样的，蛋白或寡肽的氨基酸组成可通过比较经分析蛋白或寡肽的总质量数所获得的总质量数，和从预先计算的每一氨基酸的质量数计算得到的总质量数来确定。为了获得探针的总质量数，可利用MALDI方法或TOF-SIMS方法。在这种情况下，探针总质量数的质量解析的精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度优选的等于或高于辨别探针中核苷酸或氨基酸组成所需的精确度。更具体地，探针总质量数的质量解析的精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度准确至小数点后第一位或更高，优选小数点后第二位或更高，更优选小数点后第三位或更高，进一步优选小数点后第四位或更高。
其中点样检测被判断为“好”的芯片，通过在适于探针固定至基质表面的条件下如在通过共价键结合的情况下，在一个控制在适当温度的腔室中，和在一个防止液滴蒸发的饱和水蒸气压的情况下，放置一段合适的时间来进行反应。
在下文中，将介绍对固定于基质的探针的分析检测，这是最后一个检测项目。如一开始描述的那样，原理上探针以单分子层的水平固定于基质上，并且矩阵(点)的大小被降低至约10μm，并且在这种情况下需要一种非常高灵敏度的表面分析途径。同时为了调查芯片中探针的点样形状(其中所述芯片已经经历直到这一步的生产加工)，除了原子、分子等分析之外，具有高灵敏度的二维的图像技术也是必不可少的。
目前已有通过TOF-SIMS方法从固定于基质上的单分子膜的水平检测核酸方面的报道(Proceeding of the 12thInternational Conferenceon Secondary Ion Mass Spectrometry 951，1999)，并且在该例子中引用了由TOF-SIMS检测的核酸片段离子、通过碱基降解形成的片段离子、和通过磷酸骨架降解形成的片段离子。在本发明中，考虑到上述必要性，优选的采用TOF-SIMS方法作为分析固定于基质上的探针的途径之一。如上文所述的一种具有非常高灵敏度的表面分析方法——TOF-SIMS方法，非常适合于分析本发明的芯片上形成的探针。同时还能二维成像的TOF-SIMS方法，更进一步适合于本发明。更具体地，当对以点的形状点样于载体上的探针进行成像的同时，还可通过TOF-SIMS方法进行分析。
如上文所述，TOF-SIMS方法可利用电中和基质表面的功能，从而在测量中预防充电现象发生，并且可在相对较低导电率的表面如玻璃上进行测量，但是二维成像更容易受到充电现象的影响，并且，在这种情况下，本发明利用通过一次离子的随机扫描(随机光栅扫描)预防充电的途径来分析芯片。
TOF-SIMS方法分析了来源于分析物质的、并通过如上文所述的一次离子的激发产生的二次离子，并且，在探针芯片中，考虑到电离效率、灵敏度和S/N比率，优选的选择来源于探针的适当的离子。在本发明中，例如在核酸探针中，包括二维成像的探针分析针对P-，PO-，PO2-，和PO3-或作为二次离子数据的多种值的总和。根据二维成像的结果，还可以分析在一个点样点中的探针的量(排列密度)。这种分析有助于更详细的评价产物芯片。
同时，来源于探针的特异性的二次离子优选的为那些能根据这些二次离子的质量数来确定探针的总质量数的离子。在这种情况中，通过比较确定的探针总质量数与在核酸探针的情况下计算得到的核酸的质量数，或在氨基酸探针的情况下计算得到的氨基酸的质量数来确定探针的核酸组成或氨基酸组成。同时在这种情况下，探针总质量数的质量解析精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度，优选的等于或高于区分探针中核苷酸或氨基酸组成所需的精确度。更优选，探针总质量数的质量解析的精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度准确至小数点后第一位或更高，优选小数点后第二位或更高，更优选小数点后第三位或更高，进一步优选小数点后第四位或更高。
由于在TOF-SIMS方法中一次离子用于各种分析，因此可采用铈、镓、或金或多价金离子。
为了分析探针，还可采用上文所述的XPS方法。XPS方法虽然与TOF-SIMS方法在灵敏度上有差距，但是它可以提供不同的信息。它也能进行二维成像，因此能被用于探针分析。更具体地，为了分析固定于载体上的探针，可利用通过XPS方法获得的成像。对于这种采用XPS方法获得的成像，可采用通过集中于约10μm范围的软X-射线进行扫描从而获得光电子的二维图像的方法，或者采用不聚光(non-condense)软X-射线激发分析的样品和通过电子透镜投影散发的光电子从而获得二维图像的方法。
MALDI方法也可被用作另一种探针分析方法。如上文所述的能检测待分析物质的二次离子的MALDI方法，非常适合于分析芯片点样点中的探针。但是，在探针通过共价键固定于基质上的情况下，检测的物质仅通过激光激发将有可能不解吸和不电离，并且，在这种情况下，在本发明中可采用一种将探针通过一种特定的结构固定于基质上的方法，其中所述的结构可通过激光的激发而被切除，从而这种结构可在用于测量的激光激发下被切除，并且探针发生解吸和电离。
在采用MALDI方法的情况下，优选探针的至少完整的探针部分，通过一种能在MALDI方法中采用的激光作用下从载体表面切除下来的结构共价结合于基质上。还优选通过MALDI方法获得的质量数能获得探针的总数。通过质量数的这种选择，通过比较确定的探针总质量数与在核酸探针的情况下计算得到的核苷酸的质量数，或在氨基酸探针的情况下计算得到的氨基酸的质量数，可以更进一步确定探针的核酸组成或氨基酸组成。同时在这种情况下，探针总质量数的质量解析精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度，优选的等于或高于区分探针中核苷酸或氨基酸组成所需的精确度。更优选，探针总质量数的质量解析的精确度和核酸或氨基酸质量数的计算值的精确度准确至小数点后第一位或更高，优选小数点后第二位或更高，更优选小数点后第三位或更高，进一步优选小数点后第四位或更高。
同时在固定于基质上的探针分析中，可采用上述通过比较探针分析的总质量数和理论值来确定探针的方法。
在本发明中，这种探针分析方法用于定性或定量的分析探针，或者对探针点样点进行二维成像，并且根据预先确定的标准来作出状况“好”或“不好”的判断，从而为探针的下一步程序提供质量保证。
此外，在本发明中，原理上，芯片的检测和质量保证通过利用SPM方法(扫描探针显微镜)的二维成像(在某些情况下部分的)来实现，所述的SPM方法包括AFM(原子力显微镜)方法、SECM(电化学扫描显微镜)方法或ESEM(环境扫描电子显微镜)方法。能在低真空或在该低真空的饱和蒸气压下进行测量的ESEM方法，可允许分析后的芯片进一步使用。
在上文中，已经解释了本发明的探针芯片的生产方法，及其生严装置，本发明的探针芯片，和对于探针芯片的本发明的质量保证方法，但是根据需要用于探针芯片的质量保证方法可具有各种水平，例如，采用上文所述的生产方法和生产装置，对点样前的探针溶液中的探针的所有项目、对表面处理的基质、对点样后的点样点、和对点样后固定于基质的探针所进行分析检测的情况，或对这类项目部分进行分析检测的情况。还可以设想检测所有的芯片的所有这类项目的情况，或检测部分芯片的情况。还可以设想检测芯片上所有的探针点样点的情况，或检测探针点样点的一部分的情况。在本发明中，根据情况和必要性，通过进行这种分析可实现探针芯片的质量保证。
同样的，所有的步骤或其部分均可实现自动化。同样的，上述装置可以这样排列，从而可象生产线那样，连续的进行一系列的步骤，或者如同半导体生产过程中称作的成批系统那样，作为装置组来排列。
工业实用性本发明的方法能在充分保证质量的情况下生产探针芯片。
权利要求
1.一种生产探针载体的方法，所述方法包括(1)制备纯化探针的步骤；(2)从纯化的探针中获得探针信息的步骤；(3)根据获得的探针信息和预先确定的标准来判断每一纯化的探针的质量的“好”或“不好”的步骤；(4)在当纯化的探针质量被判断为“不好”的情况下获得质量为“好”的探针的步骤；(5)根据步骤(2)中获得的探针信息的至少一部分，在溶剂中分别溶解每种被判断为“好”的纯化的探针以用于喷涂至载体的步骤，其中溶液呈预先确定的浓度，并将每种获得的探针溶液分别在独立的储存容器中保存；(6)将保存于所述的储存容器中的每种探针溶液转移至装配在用于将探针溶液沉积至载体上的装置中的另一种容器中的步骤；(7)为固定探针而对载体进行的表面处理的步骤；(8)通过包括下述步骤的方法，将所述的探针溶液沉积至所述载体的经处理的表面，从而形成多个相互独立的探针固定区域的步骤；(8-1)对进行了所述的表面处理的载体实施分析检测并根据所述的分析检测的结果和预先确定的标准来判断所述载体状况“好”或“不好”的步骤；(8-2)将选自所述的多种探针溶液中的至少一种沉积至被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(8-3)对其中已形成所述的探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断所述沉积状况“好”或“不好”的步骤；(8-4)在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(8-5)对由固定于所述载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(8-6)根据所述的分析检测结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
2.一种生产探针载体的方法，所述方法包括(a)设计用于检测靶物质的多种探针的步骤；(b)合成设计得到的多个探针的步骤；(c)分别纯化合成的多个探针的步骤；(d)从每种纯化的探针中获取探针信息的步骤；(e)根据获得的探针信息和预先确定的标准来判断每一纯化的探针的合成和纯化状况的“好”或“不好”的步骤；(f)对其合成和纯化状况被判断为“不好”的纯化探针重复前述步骤(b)至(e)，从而在所有的纯化探针中实现“好”的合成和纯化状况的步骤；(g)根据步骤(d)中获得的探针信息的至少一部分，在溶剂中分别溶解每种被判断为“好”的纯化的探针用于喷涂至载体的步骤，其中溶液呈预先确定的浓度，并将每种获得的探针溶液分别在独立的储存容器中保存；(h)将保存于储存容器中的每种探针溶液转移至装配在用于将探针溶液沉积至载体上的装置中的另一种容器中的步骤；(i)为了将探针固定至载体而进行的表面处理的步骤；(j)通过包括下述步骤的方法将探针溶液沉积至载体的经处理的表面，从而形成多个相互独立的探针固定区域的步骤；(j-1)对载体实施分析检测并根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断载体状况“好”或“不好”的步骤；(j-2)将选自多种探针溶液中的至少一种沉积至被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(j-3)对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据检测结果和预先确定的标准来判断沉积状况“好”或“不好”的步骤；(j-4)在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(j-5)对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(j-6)根据分析检测的结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
3.根据权利要求1的生产方法，其中所述探针为核酸。
4.根据权利要求1的生产方法，其中所述探针信息为所述探针的重量。
5.根据权利要求1的生产方法，其中所述探针信息为所述探针的纯度。
6.根据权利要求1的生产方法，其中所述探针信息为核酸的碱基序列信息。
7.根据权利要求1的生产方法，其中所述探针在载体上的固定是通过共价键来实现的。
8.根据权利要求1的生产方法，其中用于探针点样的设备为一种装配有单或多个喷墨喷嘴的装置。
9.一种在如权利要求1至8中任意一项所述的探针载体生产方法中采用的生产系统，所述系统包括用于获得每种纯化的探针的探针信息的分析装置；用于判断每种纯化的探针中的合成和纯化状况“好”或“不好”的检测装置；用于从分别储存被判断为“好”的纯化的探针溶液的储存容器中将每种探针溶液沉积至载体上的装置；用于对进行了所述表面处理的载体实施分析的分析装置；用于对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况来判断“好”或“不好”的检测装置；用于在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的装置；和用于对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的装置。
10.一种在如权利要求1至8中任意一项所述的探针载体生产方法中采用的生产系统，其包括用于合成多种设计的探针的合成装置；用于分别纯化合成的多种探针的纯化装置；用于获得每种纯化探针的探针信息的分析装置；用于判断每种纯化探针的合成和纯化状况“好”或“不好”的检测装置；用于从分别储存被判断为“好”的每种纯化的探针溶液的储存容器中将每种探针溶液沉积至载体上的装置；用于对进行了所述表面处理的载体进行分析的分析装置；用于对其中探针沉积区域已形成的载体上的探针沉积区域的形成状况判断“好”或“不好”的检测装置；用于在具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的装置；和用于对由固定于载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的装置。
11.一种探针载体的质量保证方法，其中如权利要求1至8中任意一项所述的生产方法、或如权利要求9或10所述的生产系统被用在对在沉积至载体之前探针溶液中的任何一种或全部探针、经表面处理的载体、探针溶液沉积后的探针沉积区域、和探针溶液沉积后的固定于载体上的探针进行分析检测中，从而保证了探针芯片的质量。
12.根据权利要求11的质量保证方法，其中所述探针芯片为一种通过如权利要求1至8中任意一项所述的生产方法、或如权利要求9或10所述的生产系统来生产得到的探针载体。
13.一种通过如权利要求1至8中任意一项所述的生产方法、或通过如权利要求9或10所述的生产系统来生产得到的探针载体。
14.一种其质量通过如权利要求11所述的质量保证方法保证的探针载体。
15.一种生产在其载体表面固定有多种探针的探针载体的方法，所述方法包括(8-1)对所述载体表面实施分析检测并根据所述分析检测的结果和预先确定的标准来判断所述载体状况的“好”或“不好”的步骤；(8-2)将选自多种探针溶液中的至少一种沉积至所述被判断为“好”的载体上，从而形成每种探针溶液相互独立的探针沉积区域的步骤；(8-3)对其中已形成探针沉积区域的载体上的探针沉积区域的形成状况实施检测，并根据所述检测结果和预先确定的标准来判断所述沉积状况“好”或“不好”的步骤；(8-4)在所述的具有判断为“好”的探针沉积区域的载体上，在该载体表面实施探针固定从而获得探针载体的步骤；(8-5)对由固定于所述载体上的探针组成的多个探针固定区域中的至少一个中的探针实施分析检测的步骤；和(8-6)根据所述的分析检测结果和预先确定的标准来判断生产的探针载体状况的“好”或“不好”的步骤。
全文摘要
本发明提供了一种获得通过有效的检测程序和有效的生产步骤从而实现质量保证的探针载体的技术。生产的探针载体的质量是通过扩大检测项目来得到保证的，如从探针的合成和纯化直到探针的固定过程都要进行检测。
文档编号G06F19/00GK1666104SQ0381510
公开日2005年9月7日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月28日
发明者桥本浩行, 冈本尚志, 石井美绘 申请人:佳能株式会社