镶嵌式高通量基因芯片检测技术及试剂盒制造技术

本发明专利技术公开了一种镶嵌式高通量基因芯片检测技术及试剂盒的制备方法，该技术灵敏快速、信息量大，制造简便、成本低，可对样品中多种不同的核酸、蛋白和化学分子等同时进行检测分析。主要特征在于将连接不同序列核酸分子的微珠，分别镶嵌在检测板的不同微孔中，微孔间有微管相连，并同进／出液口形成微流路与外界相通，样品经微流路可与微珠表面的核酸分子杂交或结合。检测结果可用目测或仪器记录分析。本发明专利技术可广泛地用于环境检测、医药研究、疾病诊断基因组.／蛋白质组学和分子文库等领域的研究与开发。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的镶嵌式高通量基因芯片检测技术及试剂盒的制备方法。该技术灵敏快速、信息量大，制备方法简便、成本低，能同时检测样品中多种不同的核酸分子、生物化学分子、微生物或细胞等成分，可广泛地用于生物学、医药学、预防医学、动植物学、农牧业、食品与卫生、能源与化工、环境监测以及医学诊断与检测等领域。固相吸附、分离与合成技术在样品或样品溶液、生物体液(如血液、血清、血浆、脑脊液、尿液等，泪液、汗液、消化液和精液等分泌液，组织液、渗出液、呕吐物、粪便、组织/细胞匀浆液等)、微生物或细胞中的蛋白、核酸等生物化学分子的检测、分析、分离、纯化以及蛋白多肽、寡核苷酸、先导化合物和药物的合成等方面已被广为应用。生物固相技术主要是利用不溶的固相基质材料，通过表面吸附或结合以捕获液相被分析物和被纯化物中的靶分子或固定新合成的靶分子，借助重力、压力、离心、过滤、磁力、流体等，经过一步或多步操作很方便的将未结合的分子(液相、游离相或流动相)与结合分子(固相)分离，以便获得纯的目的分子，或将靶分子从复杂的样品混合物或悬液中分离出来，用于进一步的分析研究。根据实验的不同，固相基质可用多种不同的材料，如玻璃、塑料、乳胶、葡聚糖、琼脂糖、磁性材料、陶瓷、金属和非金属等制成平板、多孔板、微颗粒和微孔颗粒等。在样品的检测分析、分离纯化、合成等实验中，大部分情况下需要在同一个容器里、同时进行两项或多项实验，以便对样品中多种不同成分的有无、含量和来源等做出平行的定性、定量、定位等检测分析；或对单一种分子的多种不同特性(如单核苷酸多样性)进行平行检测与分析；或对多种物质同时进行分离纯化，或同时进行多种不同分子的合成。在此情况下，传统的固相吸附试验所存在的问题是对超过3种以上的不同被检测物，纯化物或合成物由于难以区分，很难同时进行。也就是说，用传统的固相技术或方法，在一个容器或试验中被检测物、合成物或分离物的数量受固相系统的限制或制约，更无法同时或连续进行合成、分离与检测等操作。在现代基因组学、蛋白质组学和功能组学的分析研究和技术开发中，需要同时对同一样品中大量的、多种不同生物化学物质进行快速、灵敏的高通量合成、分离、纯化与检测，以分析生物化学物资的种类、数量、组成、变异以及多态性、翻译后修饰、结构、氨基酸/核苷酸/糖基等的排列顺序、不同生物分子间的相互作用，或个体的健康、感染状态与用药特性，个体免疫系统的功能状态、遗传差异等。传统解决办法是首先通过合成与分离纯化等技术和工艺，分别合成或纯化大量的各种不同的生物探针，如药物分子、核酸分子、蛋白分子、生长因子与受体、抗原和各种不同特异性的抗体等，再分别将生物探针固相化在不同的微孔板或微珠等固相基质的表面，分别与样品中对应的化学物质、抗体或/和抗原分别反应，再分别进行检测分析，由于合成、分离纯化与检测分析等操作相互脱节，因此如要检测十几种成分就需进行十几次不同的合成、分离纯化与检测分析实验，异常繁琐复杂。现有的生物芯片技术(如Affymatrix公司等提供的技术方案)虽将检测分析集成为一体，使样品的高通量检测被简化，但其生物探针的制备和固相化技术、工艺依然十分复杂，效率低。Illumina公司通过一种带有电磁波发射装置的微珠所建立的检测技术，虽进一步简化了生物探针的制备和固相化技术，但是由于电磁波发射装置的存在，不仅制造成本较高，同时也使得微珠的大小和固相中生物探针的容量和检测灵敏度等受到限制，同时还需解决电磁屏蔽等问题。本专利技术的目的就是要提供一种技术和工艺更为简便灵敏、快速及时，又可同时检测样品中多种不同物质成分、特别是核酸与蛋白分子的生物合成、分离纯化、检测以及可以将三者有机结合，贯通一起的新的高通量生物技术。本专利技术的主要技术特征是，将表面连接有不同核酸分子的微珠，分别镶嵌在检测板的不同微孔中，微孔间有微管相连，并与进/出液口形成微流路与外界相通，样品通过微流路与微珠表面连接的核酸分子反应，各孔的反应结果可用目测或用仪器记录分析，根据微珠在检测板中的排列位置和顺序，对样品、细胞和微生物等生物标本中的化学物质、生物靶分子、核酸、寡核苷酸、药物等多种不同成分的有无、性质、含量、来源、组织和细胞学定位等同时进行鉴定分析。本项专利技术同时还提供了一种基于镶嵌式高通量基因芯片检测技术制备试剂盒的方法，其主要技术特征在于试剂盒由镶嵌有微珠，带有微流路的多孔检测板及各种相关的配套试剂分别组成；根据检测板各微孔反应的有无与强弱，以及各微孔在检测板中的排列位置和顺序，可对不同样品中多种不同成分同时进行比对分析，利用试剂盒中所提供的试剂和方法还可对检测板中各孔所捕获的样品成分，做分子克隆、分子结构、亲和力、分子量、等电点、糖基化、磷酸化、核苷酸或氨基酸序列测定等进一步分析。该试剂盒不仅大大简化了同一样品进行多因素检测分析的操作步骤，缩短了操作时间，降低了工作强度，更增加了检测结果的精确性、灵敏度、重现性和可比性，而且还可同时对检测样品中多种不同的物质成分做进一步的不同分析，使用更方便，操作更快捷，并且可广泛地应用于环境检测、疾病诊断、新药开发、疫苗研究、生物分子相互作用、基因组学、蛋白质组学和功能组学等技术、研究领域。为了达到上述目的本专利技术所采用的技术方案其基本特征在于，镶嵌式高通量基因芯片检测技术及试剂盒的制备至少包括下述成分或步骤①一种由微孔板(1)、微珠(2)等组成的检测板；微孔板由板体(3)、板盖(4)、微孔(9)、和微流路等结构组成；微珠通过手臂分子(12)上的活性基团连接核酸(13)或寡核苷酸(14)分子探针形成表面分子涂层，并按一定的顺序镶嵌在不同的微孔中；②被检样品，如固/液体标本、生物体液、组织、细胞、微生物等经过处理，如稀释、去除颗粒性物质、组织/细胞的裂解、分离纯化、反转录、PCR扩增、标记等；或不处理直接由进液孔(5)进入微孔板、沿微槽和/或微管流经微孔与微珠表面连接的核酸分子相互作用，使样品中的蛋白或序列互补的核酸分子与固相核酸分子探针在特定的条件下杂交或特异性结合，未结合的样品成分经出液孔(6)流出；③用标记分子(15)，如荧光素、同位素、生物素和半抗原，胶体金、酶、稀土离子及其螯合物等物质或其衍生物(如Cy5-dCTP，32P-dCTP等)直接标记被检样品；或用标记分子的不同标记产物，如荧光抗体等标记物(16)标记被检样品；④漂洗，去除微孔板中非特异性结合的或残留的样品或样品标记物和标记物(16)、等；⑤目测或用扫描仪等检测各微孔中标记分子(15)的有无与含量，如荧光、发光产物、放射性的有无，强弱或显色产物的有无，颜色的深浅等，分析被检样品中被检物的有无、含量、组成、来源、分子结构、亲和力、组织/细胞学定位以及核苷酸或氨基酸序列等；⑥标记物为酶时，如HRP(辣根过氧化物酶)，AP(碱性磷酸酶)、荧光素酶(Luciferin)等，观察结果前需先加入显色剂或发光试剂等底物试剂，如OPD(邻苯二胺)、DAB(二氨基联苯胺)或发光试剂(如鲁米诺、甲基伞形酮磷酸酯、对羟基苯乙酸)等。本专利技术的特征还在于微孔板由板体、板盖、微孔和微流路组成；板体和板盖为任何可加工成型的、透光的、不透光的或反光的硬质或软质材料，如玻璃、塑料、高分子合成材料、陶瓷、金属、非金属等多种不同材料或复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可检测样品中的核酸、蛋白与化学分子的镶嵌式高通量基因芯片检测技术及试剂盒的制备方法，该技术和试剂盒至少包括下述成分或步骤：①一种检测板由微孔板和微珠组成；微孔板由板体、板盖、微孔和微流路等结构组成；微珠通过手臂分子上的活性基团连接不 同或相同的核酸或寡核苷酸分子探针形成表面分子涂层，并按一定的顺序镶嵌在不同的微孔中；②样品经过处理或不经处理直接由进液孔进入微孔板，流经微孔时与微珠表面连接的各种核酸分子相互作用，被检分子与固相分子杂交或特异性结合；未结合的样品成分经出 液孔流出；③标记被检样品；④漂洗；⑤目测或用扫描仪等对各微孔中标记分子的有无、强弱或含量进行检测和分析；⑥标记物为酶时，观察结果前需加入底物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵翀，
申请(专利权)人：赵翀，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]