专利名称：一种多功能生物芯片的制备方法
技术领域：
本发明是一种基于亲疏水可逆可控材料制备生物芯片的方法，尤其是通过可逆地控制材料的亲疏水性能从而选择性地固定生物传感材料的方法。
背景技术：
生物芯片技术是近年来发展起来的一种高度集成的生物、化学传感技术。由于生物芯片技术具有集成度高、成本低、功能强大、信息量大的特点，因而受到了全世界科研单位与企业的高度关注。生物芯片可以分为微阵列芯片与微流控芯片，其中微阵列芯片包括基因芯片和蛋白芯片目前主要采用原位合成法、点样法制备。微阵列芯片的主要问题在于在制备过程中传感材料间的相互污染及点样法密度低而原位合成法成本过高。目前制备微阵列芯片的公司主要有美国Affymetrix公司和Nanogen公司等。微流控芯片则主要通过微电子刻蚀技术制备微通道，然后通过外加电场、磁场等方法分离、检测微量物质。微流控芯片的主要问题在于进样困难，流动控制困难，目前尚处于开发阶段。
亲疏水可逆可控材料是一种功能材料，其亲疏水可逆可控原理主要有两种。氧化锌、二氧化钛等材料经过紫外光照射下，呈现出亲水性，而置于黑暗处则呈现出疏水性。聚N-异丙基丙稀酰胺等高分子材料在温度高于某临界值时呈现疏水特性，而低于该临界值时则是亲水的。
当水溶液在亲水性表面时，水溶液在其表面铺展，溶液中可以固定的材料即可通过化学反应、物理效应均匀地连接到亲水性表面上。对于微阵列芯片，当同时在不同位置固定不同传感敏感材料时，亲水性表面所引起的水溶液的铺展常常会导致不同传感敏感材料间的污染。
另一方面，当水溶液中含有能够固定于疏水表面的材料时，由于水溶液在疏水表面不会弥漫扩散，因此可以有效防止不同传感材料间的污染。所以，对于微阵列芯片的传感敏感材料的固定，疏水表面对于在不同位置同时固定不同材料是有利的。
待检测材料的检测常常是通过水溶液中的待检测材料与微阵列芯片表面的传感敏感材料的反应来实现，因此在亲水性表面待检测材料能够与传感敏感材料进行有效反应从而实现有效检测，而在疏水性表面则由于水溶液中的待检测材料不能与传感敏感材料实现有效接触反应，从而效果较差。因此在检测时，生物芯片的表面最好是亲水性的。
通过常规的方法很难满足材料固定与检测时对微阵列芯片表面亲疏水性能的不同要求，而亲疏水可逆可控材料则能够很好地满足上述要求。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于亲疏水可逆可控材料的多功能生物芯片的制备方法，该方法具有操作方便，环境友好，成本低廉，灵活性高，通用性强的特点。
技术方案本发明通过控制亲疏水可逆可控材料的亲疏水特性制备微阵列生物芯片，制备微阵列生物生物芯片包括4个步骤1)、选择微阵列芯片基片；2)、固定亲疏水可逆可控材料薄膜；3) 或者使亲疏水可逆可控材料薄膜处于疏水状态固定微阵列传感敏感材料或者通过亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料；4)、将微阵列生物芯片在亲疏水可逆可控材料处于亲水状态下进行检测。
亲疏水可逆可控材料包括无机材料中的氧化锌、二氧化钛以及有机材料的聚N-异丙基丙烯酰胺类、聚甲基乙烯基醚类、聚甲基丙烯酸羟乙酯类。
微阵列生物芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金属、高分子材料。
亲疏水可逆可控材料微阵列芯片的制备具体为首先选择微阵列芯片基片。可以用于微阵列芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金属、高分子材料。
然后将所选基片清洁处理后固定亲疏水可逆可控材料薄膜。亲疏水可逆可控材料薄膜在基片上的固定可以选择物理沉积固定或化学共价连接固定。
通过连接官能团将不同传感敏感材料以微阵列的方式同时固定到处于疏水状态的亲疏水可逆可控材料表面的不同区域或者通过载有传感敏感材料的印章控制材料局部的亲疏水性能使得传感敏感材料固定区域亲水，而其周围疏水从而避免传感敏感材料间的污染，通过多次压印固定传感敏感材料从而获得微阵列生物芯片。
最后将微阵列生物芯片在亲疏水可逆可控材料处于亲水状态下进行检测。
通过控制亲疏水可逆可控材料的亲疏水性能从而选择性地在疏水性表面的不同位置同时固定不同的生物传感材料，制备微阵列芯片，而将其变为亲水性用于检测或者通过载有传感敏感材料的印章控制材料局部的亲疏水性能使得传感敏感材料固定区域亲水，而其周围疏水从而避免传感敏感材料间的污染，由此制备微阵列生物芯片。
有益效果本发明通过控制亲疏水可逆可控材料的亲疏水性能从而选择性地在疏水性表面固定生物传感材料，制备微阵列芯片，而将其变为亲水性用于检测或者通过载有传感敏感材料的印章控制材料局部的亲疏水性能使得传感敏感材料固定区域亲水，而其周围疏水从而避免传感敏感材料间的污染，由此制备微阵列生物芯片。本方法具有操作简单方便，成本低廉，灵活性高，通用性强的特点，为微阵列芯片的制备提供了一种新的处理技术。
图1是疏水状态固定传感敏感材料微阵列-亲水状态检测微阵列芯片制备过程的示意图。其中有基片1，亲疏水可逆可控材料膜2，微阵列传感材料3，疏水状态固定微阵列传感材料a，亲水状态进行检测b。
图2亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料-亲水状态检测微阵列芯片制备过程的示意图。其中有亲疏水控制微印章4，微阵列传感材料5，亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料c，亲水状态进行检测d。
具体实例方式基于亲疏水可逆可控材料微阵列芯片的制备包括微阵列芯片基片的选择、亲疏水可逆可控材料薄膜的固定、处于疏水状态的亲疏水可逆可控材料表面传感敏感材料微阵列的固定或者亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料及微阵列芯片在亲疏水可逆可控材料处于亲水状态下的检测。具体实施例如下实施例1基于氧化锌纳米杆阵列的微阵列生物芯片制备a、ZnO溶胶的制备在0.5L的乙醇中溶解0.05mol的Zn(AC)2，乙醇装在1L的圆底蒸馏烧瓶中，用蒸馏冷凝装置在80摄氏度下蒸馏3小时，并不断搅拌，收集冷凝产物。最后得到0.2L的反应产物(即先导物)和0.3L的冷凝物(此物丢弃)。用无水乙醇将此0.2L的先导物冲淡至0.5L，然后加入0.07mol的LiOH，使Li+的浓度为0.14M。把这些混合物进行超声水解，直至LiOH粉末全部消失(大约1小时)。再将其过滤，除去未溶的LiOH。然后，在30摄氏度下用旋转蒸发器将此胶体真空蒸馏浓缩至0.1L。这样，ZnO溶胶即制备完成。
B、ZnO纳米杆阵列的制备将ZnO溶胶旋转涂布到玻璃基片上，并在420摄氏度下煅烧半小时。然后将以上干胶片悬浮于0.1M的Zn(NO3)2和0.1M的六次甲基四胺的水溶液中，并分别加入PVA、PEG等有机诱导试剂，在95摄氏度下放置3小时，然后将其取出，用蒸馏水冲洗、干燥，避光保存不少于七天备用。
C、基于氧化锌纳米杆阵列阵列式芯片的制备将避光保存处于疏水状态的的氧化锌纳米杆阵列薄膜片以点样的方式先后经过1％氨丙基三乙氧基硅烷水溶液、1％戊二醛水溶液后点样固定核酸探针阵列。然后经清洁处理后组装微阵列芯片。
D、基于氧化锌纳米杆阵列阵列式芯片的使用将上述基于氧化锌纳米杆阵列的微阵列芯片从背面通过紫外光照射半小时后，注入样品进行测试。
实施例2基于聚N-异丙基丙稀酰胺薄膜的微阵列芯片的制备将经过清洁并且经过1％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液处理过的玻璃片与另一片玻璃片通过夹片控制厚度后将在氮气保护下的6％的N-异丙基丙稀酰胺，0.5％的丙烯酸溶液加入0.05％的过硫酸铵及0.07％的四甲基乙二胺溶液通过毛细效应导入两层玻璃片之间进行聚合，去除夹片及另一玻璃片后获得覆盖有均匀的温度敏感聚N-异丙基丙稀酰胺-co-聚丙烯酸共聚薄膜的玻片。在该玻片的下方置有玻片控温装置使得玻片及其上的温度敏感聚N-异丙基丙稀酰胺-co-聚丙烯酸共聚薄膜的温度大于共聚物的相转变临界温度。在该玻片的上方，载有特种寡核苷酸控温在低于共聚物相转变临界温度以下的印章通过计算机控制的压印的方式将相同的寡核苷酸同时固定到共聚物薄膜上需要固定相应寡核苷酸的不同区域，通过多次压印合成，从而得到核酸探针阵列。将该核酸探针微阵列组装成芯片并在低于温度敏感共聚物的相转变温度下进样、测试。
权利要求
1.一种多功能生物芯片的制备方法，其特征在于通过控制亲疏水可逆可控材料的亲疏水特性制备微阵列生物芯片，制备微阵列生物生物芯片包括4个步骤1)、选择微阵列芯片基片；2)、固定亲疏水可逆可控材料薄膜；3)或者使亲疏水可逆可控材料薄膜处于疏水状态固定微阵列传感敏感材料或者通过亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料；4)、将微阵列生物芯片在亲疏水可逆可控材料处于亲水状态下进行检测。
2.根据权利要求1所述的多功能生物芯片的制备方法，其特征在于亲疏水可逆可控材料包括无机材料中的氧化锌、二氧化钛以及有机材料的聚N-异丙基丙烯酰胺类、聚甲基乙烯基醚类、聚甲基丙烯酸羟乙酯类。
3.根据权利要求1所述的多功能生物芯片的制备方法，其特征在于微阵列生物芯片的基片包括玻璃、硅片、陶瓷、金属、高分子材料。
全文摘要
一种多功能生物芯片的制备方法是通过可逆地控制材料的亲疏水性能从而选择性地固定生物传感材料的方法，该方法通过控制亲疏水可逆可控材料的亲疏水特性制备微阵列生物芯片，制备微阵列生物生物芯片包括4个步骤1)选择微阵列芯片基片；2)固定亲疏水可逆可控材料薄膜；3)或者使亲疏水可逆可控材料薄膜处于疏水状态固定微阵列传感敏感材料或者通过亲疏水控制微印章固定微阵列式传感敏感材料；4)将微阵列生物芯片在亲疏水可逆可控材料处于亲水状态下进行检测。该方法具有操作方便，环境友好，成本低廉，灵活性高，通用性强的特点。
文档编号C12Q1/68GK1710103SQ20051004051
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月15日 优先权日2005年6月15日
发明者张继中, 顾忠泽, 孙诚, 陆祖宏 申请人:东南大学