专利名称：定向固定抗体的蛋白质芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及免疫检测用芯片，特别涉及一种可以在固体表面上定向固定抗体的蛋白质芯片。
背景技术：
抗体分子对目标抗原有着极高的特异选择自然属性，它已经被广泛地用于多种免疫诊断方法和多种免疫传感器上，如T.M.Phillips等在文献《Protein A coated glass beads universal support medium for high-performance immunoaffinity chromatography》(Journal of Chromatography，327(1985)213-219)中所述。其中许多是固相免疫方法，就是把抗体分子固定在固体表面上来检测抗原。被直接固定在固相表面上的抗体分子的生物活性通常低于溶液中的抗体分子，生物活性降低的主要原因是被直接固定在固相表面上的抗体分子的空间位阻增大，不利于抗体-抗原的结合，如文献《Effectiveness of protein A for antibodyimmobilization for a fiber optic biosensor)》(Biosensors & Bioelectronics，Vo1.12 No.4，329-336，1997)所述；另外一个原因是被直接固定在固相表面上的抗体分子的功能域在固相表面上趋向向下或趋向侧面时，不利于抗体-抗原的结合；还有如果抗体分子上与抗原结合的功能域吸附在固相表面上，抗体分子就不能同抗原发生结合，如图1所示，抗体分子5含有两个抗原结合域，其中一个与固相表面1结合在一起，从而失去了与抗原分子6结合的能力。
发明内容
本实用新型的目的在于，克服上述被直接固定在固相表面上的抗体分子的空间位阻大、抗体分子的功能域在固相表面上趋向向下或趋向侧面、抗体分子上与抗原结合的功能域吸附在固相表面上，不利于抗体-抗原的结合，为了提高检测芯片上的抗体与抗原的结合能力，从而提供一种定向固定抗体的蛋白质芯片。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供的定向固定抗体的蛋白质芯片，包括固体基片和抗体感应膜层，其特征是在固体基片和抗体感应膜层之间还有一层蛋白A膜层。
其中所述的固体基片为半导体材料(如硅片、锗片等)、金属、玻璃、塑料或固体复合材料(固体复合材料如半导体表面或玻璃表面镀金属膜)。
本实用新型提供的定向固定抗体的蛋白质芯片，当固体基片为半导体材料、玻璃或塑料时，还进一步包括在固体基片和蛋白A膜层之间还有一疏水极化表面层。该疏水极化表面层是采用化学处理方法形成的，因为在固体基片上形成疏水极化表面层，有利于在蛋白A膜层的制备过程中从溶液中吸附蛋白A，促进蛋白A膜层的形成。
所述的疏水极化表面层、蛋白A膜层、抗体感应膜层均为单分子层。
其中所述的疏水极化表面层，可以为疏水硅烷疏水极化表面层，如二氯二甲基硅烷疏水极化表面层。
本发明提供的定向固定抗体的蛋白质芯片使用蛋白A来定向固定抗体分子。蛋白A是从金黄色葡萄球菌中提取的蛋白质，它能够同抗体的Fc片段特异性结合。该蛋白A具有五个能够特异性结合抗体分子Fc片段的功能域(E，D，A，B和C)，每个功能域含有58个氨基酸残基，并且每个功能域都能独立同Fc片段结合。蛋白A特异性地结合抗体分子的Fc片段，使抗体分子上同抗原分子特异性结合的两个功能域Fab伸向表面外以便于同抗原分子结合。如图2所示，通过蛋白A3特异性结合而定向固定在固体表面1的抗体分子5同抗原分子6结合的两个功能域伸向表面外，自由地同抗原分子6结合。结合在固体表面上的蛋白A起到手臂连接的作用，使被连接的抗体分子在溶液中充分伸展，极大地降低了空间位阻效应，使抗体-抗原之间的结合类似于在溶液中一样自由。另外，蛋白A膜层还能够钝化固体表面，有效地降低固体表面的非特异性吸附，提高免疫检测即检测抗原的分析灵敏度。
本发明的抗体感应膜层的抗体包括各种用于免疫检测的抗体，如人免疫球蛋白G抗体(antiIgG)、牛血清白蛋白抗体(antiBSA)或人血清凝血蛋白原抗体(antiFIB)等。
本实用新型提供的定向固定抗体的蛋白质芯片除进行生物检测外，还可以用于生命科学研究，特别是免疫学、分子生物学、生物化学、肿瘤学、细胞生物学等学科的研究。
本实用新型的优点及效果1.本实用新型提供的定向固定抗体的蛋白质芯片克服了固体表面上直接固定抗体引起的抗体生物活性下降的缺点；2.本实用新型的蛋白质芯片，定向固定的抗体分子，使抗体分子上的抗原结合域伸向固体表面外，自由地同抗原结合；3.本实用新型的蛋白质芯片，其中的蛋白A起到了手臂连接的作用，减少了抗体分子的空间位阻；4.蛋白A膜层还能够钝化表面，有效地降低表面的非特异性吸附，提高抗原检测的检测分析灵敏度；5.芯片蛋白A膜层再生简单，芯片可以重复使用多次。
图1是直接固定在固相表面上的抗体分子示意图；图2是本发明的定向固定的抗体分子示意图；图3是本实用新型实施例3的定向固定抗体的蛋白质芯片结构示意图；其中1固体基片2疏水极化表面层 3蛋白A膜层4抗体感应膜层5抗体分子6抗原分子
具体实施方式
实施例1在半导体硅片表面上定向固定抗体人免疫球蛋白G(antiIgG)的蛋白质芯片，该蛋白质芯片结构包括一0.5mm厚集成电路用的硅片1，在硅片1上形成的单分子层二氯二甲基硅烷疏水极化表面层2，在疏水极化表面层2上形成的单分子层蛋白A膜层3，及在蛋白A膜层3上形成的单分子层antiIgG感应膜层4。
实施例2在硅片表面镀金的复合基片上定向固定抗体牛血清白蛋白(antiBSA)的蛋白质芯片，该蛋白质芯片结构包括在一0.5mm厚集成电路用的硅片上镀有2μm厚的金片形成的复合固体基片1，在复合固体基片1金片上形成的单分子层蛋白A膜层3，及在蛋白A膜层3上一端至另一端全部面积的2/3部分形成的单分子层antiBSA感应膜层4。
实施例3在硅片表面上定向固定人血清凝血蛋白原抗体(antiFIB)的蛋白质芯片，该蛋白质芯片结构如图3所示，包括一0.5mm厚集成电路用的硅片1，在硅片1上形成的单分子层二氯二甲基硅烷疏水极化表面层2，在疏水极化表面层2上形成的单分子层蛋白A膜层3，及在蛋白A膜层3上一端至另一端全部面积的1/2部分形成的的单分子层antiFIB感应膜层4。
把本实施例的定向固定antiFIB的蛋白质芯片感应膜层端的1/2部分浸入到待测溶液中，如果溶液中含有FIB分子，就会同芯片上的抗体发生特异性结合，形成复合分子，导致面密度(或膜层厚度)增加，否则面密度(或膜层厚度)就不会发生变化。膜层是否发生变化可以通过椭偏成像系统观察到，以此判定溶液中FIB分子存在与否。
实施例4
在塑料表面上定向固定抗体人免疫球蛋白G(antiIgG)的蛋白质芯片，该蛋白质芯片结构包括一0.8mm厚的塑料片1，在塑料片1上形成的单分子层二氯二甲基硅烷疏水极化表面层2，在疏水极化表面层2上形成的单分子层蛋白A膜层3，及在蛋白A膜层3上形成的单分子层antiIgG感应膜层4。
权利要求1.一种定向固定抗体的蛋白质芯片，包括固体基片和抗体感应膜层，其特征是在固体基片和抗体感应膜层之间还有一层蛋白A膜层。
2.根据权利要求1所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是在固体基片和蛋白A膜层之间还包括一层疏水极化表面层。
3.根据权利要求1所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的固体基片为金属或表面镀金属膜的固体复合材料。
4.根据权利要求2所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的固体基片为半导体材料硅片、半导体材料锗片、金属、玻璃、塑料或固体复合材料。
5.根据权利要求3或4所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的固体复合材料为表面镀金属膜的硅片、表面镀金属膜的锗片、表面镀金属膜的塑料片或表面镀金属膜的玻璃。
6.根据权利要求1所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的蛋白A膜层和抗体感应膜层为单分子层。
7.根据权利要求2所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的疏水极化表面层、蛋白A膜层和抗体感应膜层为单分子层。
8.根据权利要求2所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的抗体感应膜层的抗体包括各种用于免疫检测的抗体分子。
9.根据权利要求2所述的定向固定抗体的蛋白质芯片，其特征是所述的疏水极化表面层为疏水硅烷疏水极化表面层。
专利摘要本实用新型涉及一种可以在固体表面上定向固定抗体的蛋白质芯片。该蛋白质芯片包括:固体基片和抗体感应膜层,其特征是:在固体基片和抗体感应膜层之间还有一层蛋白A膜层。该蛋白质芯片结构中还可以进一步包括在固体基片和蛋白A膜层之间有一层疏水极化表面层。本实用新型的蛋白质芯片,蛋白A起到手臂连接的作用,使抗体分子上的抗原结合域伸向固体表面外,自由地同抗原结合,大大地提高了蛋白质芯片结合抗原的能力。该蛋白质芯片可应用于免疫测定、内分泌激素检测、药物筛选等。
文档编号G01N33/53GK2489341SQ01233478
公开日2002年5月1日 申请日期2001年8月20日 优先权日2001年8月20日
发明者靳刚, 王战会 申请人:中国科学院力学研究所