一种生物芯片及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种生物芯片及其制备和应用。所述生物芯片包括基底片和修饰层，所述修饰层包括活性氨基层和聚乙二醇层；所述活性氨基层(通过共价键)连接在基底片上以及所述聚乙二醇层(通过共价键)连接在活性氨基层；还包括功能分子层，所述功能分子层(通过共价键)连接在所述聚乙二醇层。修饰有聚乙二醇层和功能分子层的芯片具有低背景、高灵敏度、降低非特异性蛋白吸附及细胞粘附等优点，具有特异性细胞粘附功能。

A biochip and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种生物芯片及其制备和应用
本专利技术属于生物、化学、药学等
，涉及一种微阵列生物芯片及其制备和功能分子与细胞、蛋白及多肽、微生物、核酸分子、糖分子、聚合物等相互作用的应用。
技术介绍
研究生物活性分子与哺乳动物细胞的相互作用，对基础科学研究和功能生物材料的开发以及组织工程的发展具有重要意义。现有的生物医学材料应用已取得了一定的成绩，但是面对临床应用表现出来的生物相容性差、使用寿命短及长时间功能缺失等问题仍无法解决。赋予材料全新的生物结构与功能活性，使其具有良好的生物相容性、生物安全性及复合多功能性，已成为生物医学材料发展的重要方向。生物医用材料植入体内与机体的反应首先发生于植入材料的表面/界面，即材料表面/界面对体内蛋白/细胞的吸附/粘附。传统材料的主要问题是对蛋白/细胞的随机吸附/粘附，从而导致炎症、异体反应、植入失效。因此控制材料表面/界面，发展表面改性技术，找到最佳功能活性材料是现阶段提高传统材料的主要途径，也是发展新一代生物医用材料的基础。目前，为了改善植入材料的生物相容性，常用具有细胞粘附功能的多肽(如RGD，KRSR等)，蛋白(如纤连蛋白，胶原蛋白等)以及多糖等。但是其价格昂贵，批次之间差异较大，在体内容易被蛋白酶水解很不稳定。因此，本领域仍需要开发一种价格便宜且体内稳定性好的具有细胞粘附功能的生物材料。然而，在筛选与细胞/蛋白相互作用的生物材料之前需要研发一种高通量、低背景和低非特异性细胞粘附的功能芯片，以便于专利技术人快速、有效的筛选出所需要的生物材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于高通量检测功能分子和细胞、蛋白及多肽、微生物、核酸分子、糖分子、聚合物等物质之间相互作用的生物芯片。本专利技术的目的还在于提供上述生物芯片的制备方法以及利用其高通量筛选不同细胞与功能分子之间的相互作用以及检测功能分子的其他生物功能方面的应用。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种低背景的生物芯片基片，包括基底片和修饰层，所述修饰层包括活性氨基层和聚乙二醇层(抗非特异性吸附和粘附)；所述活性氨基层(通过共价键)连接在基底片上以及所述聚乙二醇层(通过共价键)连接在活性氨基层。在另一优选例中，所述基底片为玻璃基片。在另一优选例中，所述聚乙二醇含有5-50个乙二醇单元。在另一优选例中，所述聚乙二醇含有7-12个乙二醇单元。在另一优选例中，所述聚乙二醇含有8-12个乙二醇单元。本专利技术第二方面提供了一种本专利技术第一方面所述生物芯片基片的制备方法，包括步骤：(1)预处理基底片：清洗基底片表面后用UV照射基底片表面(使其获得较多羟基)，从而得到表明经预处理的基底片；(2)引入活性氨基层：将表面经预处理的基底片与活性氨基化合物进行反应，在基底片表面引入活性氨基后，对基片进行退火处理，从而得到表面引入活性氨基层的基片；(3)引入聚乙二醇层：将表面引入活性氨基层的基片与末端异功能化聚乙二醇进行反应，从而得到本专利技术第一方面所述生物芯片基片。在另一优选例中，步骤(1)中，所述UV照射为在波长为100-400nm的紫外光下照射，优选为254nm和185nm。在另一优选例中，步骤(1)中，所述清洗为依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗。在另一优选例中，步骤(1)中，所述UV照射的时间为15-30分钟，优选为25分钟。在另一优选例中，步骤(1)中，所述UV照射的高度为20-40毫米，优选为35毫米。在另一优选例中，步骤(2)中，所述活性氨基化合物为3-氨丙基二乙氧基硅烷。在另一优选例中，步骤(2)中，在基片表面引入活性氨基后和对基片进行退火处理之前还包括对基片进行清洗。例如依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗。在另一优选例中，步骤(2)中，所述反应在选自下组的溶剂中进行：甲苯、乙腈、丙酮。在另一优选例中，步骤(2)中，所述退火处理时间为3-6小时，优选为4小时。在另一优选例中，所述的3-氨丙基二乙氧基硅烷的反应浓度为0.2％-5％(V/V)，优选为2％(V/V)。在另一优选例中，步骤(2)中，所述反应时间为3-12小时，优选为8小时。在另一优选例中，步骤(2)中，所述退火处理在80-100℃的真空环境下进行，优选为90℃。在另一优选例中，步骤(3)中，所述末端异功能化聚乙二醇的一端端基为N-羟基琥珀酰亚胺，另一端端基为羟基、马来酰亚胺、丙烯酸酯、叠氮、炔基、邻二硫吡啶基(OPSS)、巯基、生物素、金刚烷、环糊精中的任意一种。在另一优选例中，步骤(3)中，所述反应用的溶剂为磷酸盐缓冲溶液、二甲基亚砜、乙腈、甲醇、乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯甲烷中的任意一种。在另一优选例中，步骤(3)中，所述反应时间为1-5小时，优选为3小时。本专利技术第三方面提供了一种高通量筛选功能分子的方法，包括步骤：(a)测试本专利技术第一方面所述生物芯片基片与细胞、蛋白或多肽的相互作用；(b)将待筛选分子与本专利技术第一方面所述生物芯片基片的聚乙二醇层(通过共价键)连接，形成包括本专利技术第一方面所述的生物芯片基片和待筛选分子层的芯片；(c)测试步骤(b)得到的芯片与细胞、蛋白或多肽的相互作用；(d)若步骤(a)的结果显示本专利技术第一方面所述生物芯片基片与细胞、蛋白或多肽无相互作用或基本上无相互作用，而步骤(c)的结果显示步骤(b)得到的芯片与细胞、蛋白或多肽有相互作用，则该待筛选分子为功能分子。本专利技术的功能分子可用于吸附或粘附选自下组的物质：细胞、蛋白及多肽、微生物、核酸分子、糖分子、聚合物。在另一优选例中，所述功能分子为尼龙-3聚合物。本专利技术第四方面提供了一种功能分子的用途，用于吸附或粘附选自下组的物质：细胞、蛋白及多肽、微生物、核酸分子、糖分子、聚合物。在另一优选例中，所述功能分子为尼龙-3聚合物。在另一优选例中，所述的细胞选自下组：成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、成骨细胞、干细胞、心肌细胞、神经细胞、上皮细胞、软骨细胞。本专利技术第五方面提供了一种生物芯片，包括本专利技术第一方面所述的生物芯片基片和功能分子层，所述功能分子层(通过共价键)连接在所述生物芯片基片的聚乙二醇层。在另一优选例中，所述功能分子为尼龙-3聚合物。在另一优选例中，所述生物芯片包括但不仅限于，细胞微阵列芯片、蛋白及多肽微阵列芯片、微生物(如细菌、病毒、真菌)微阵列芯片、核酸分子微阵列芯片、糖分子微阵列芯片、聚合物微阵列芯片。本专利技术第六方面提供了一种本专利技术第五方面所述生物芯片的制备方法，包括步骤(4)：将本专利技术第一方面所述生物芯片基片与末端官能化的功能分子化合物进行反应，从而得到本专利技术第五方面所述的生物芯片。在另一优选例中，步骤(4)中，所述末端官能化的功能分子的一端末端为卤素、羧基、活性酯基团、酰氯、环氧烷、巯基、烯烃基团、炔基、叠氮、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低背景的生物芯片基片，包括基底片和修饰层，其特征在于，所述修饰层包括活性氨基层和聚乙二醇层；所述活性氨基层连接在基底片上以及所述聚乙二醇层连接在活性氨基层。/n

【技术特征摘要】
1.一种低背景的生物芯片基片，包括基底片和修饰层，其特征在于，所述修饰层包括活性氨基层和聚乙二醇层；所述活性氨基层连接在基底片上以及所述聚乙二醇层连接在活性氨基层。


2.一种根据权利要求1所述生物芯片基片的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)预处理基底片：清洗基底片表面后用UV照射基底片表面，从而得到表明经预处理的基底片；
(2)引入活性氨基层：将表面经预处理的基底片与活性氨基化合物进行反应，在基底片表面引入活性氨基后，对基片进行退火处理，从而得到表面引入活性氨基层的基片；
(3)引入聚乙二醇层：将表面引入活性氨基层的基片与末端异功能化聚乙二醇进行反应，从而得到权利要求1所述生物芯片基片。


3.一种高通量筛选功能分子的方法，其特征在于，包括步骤：
(a)测试权利要求1所述生物芯片基片与细胞、蛋白或多肽的相互作用；
(b)将待筛选分子与权利要求1所述生物芯片基片的聚乙二醇层连接，形成包括权利要求1所述的生物芯片基片和待筛选分子层的芯片；
(c)测试步骤(b)得到的芯片与细胞、蛋白或多肽的相互作用；
(d)若步骤(a)的结果显示权利要求1所述生物芯片基片与细胞、蛋白或多肽无相互作用或基本上无相互作用，而步骤(c)的结果显示步骤(b)得到的芯片与细胞、蛋...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润辉，陈琦，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31