用于蛋白质生物芯片的明胶基基质制造技术

一种蛋白质微阵列元件，包括：ａ）支持物；ｂ）含有能够结合生物探针的官能团的明胶层；以及插入到支持物和明胶层之间的ｃ）能够保持与支持物和与明胶层接触的粘合夹层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及蛋白质微阵列的制作，特别涉及采用明胶基基质的方法，其中明胶表面被修饰，以改善生物分子的特异性附着。
技术介绍
人类基因组计划的完成激发了新的跨学科领域蛋白质组学的快速发展，其包括基因组编码的全套蛋白质的鉴定和表征、蛋白质合成、翻译后修饰以及在细胞调节水平上对蛋白质相互作用的详细作图。虽然二维凝胶电泳与质谱联用仍为蛋白质组学研究的主要技术，但DNA微阵列技术在基因分布和基因发现中的成功移植和应用，已促使科学家开发蛋白质微阵列技术和将基于微芯片的蛋白质分析应用于蛋白质组学领域。例如，在WO 00/04382和WO 00/04389中公开了制作蛋白质微阵列的方法。上述公开内容的一个关键元件是由包被单层有机薄膜的固相支持物组成的基质，蛋白质或者蛋白质捕捉剂可在其上固定化。硝酸纤维素膜在蛋白质印迹法和酶联免疫吸附测定法(ELISA)中广泛用作蛋白质印迹基质。在WO 01/40312和WO 01/40803中，抗体用网格(griding)机器人装置点印在硝酸纤维素膜上。已证实硝酸纤维素膜基质上的这种点印抗体微阵列可用于大量平行地分析蛋白质混合物。Mendoza等在WO 98/29736中描述了抗体固定化于N-羟基琥珀酰亚胺酯修饰的玻璃基质上的抗体微阵列。在美国专利第5,981,734号和WO 95/04594中，描述了用以制作DNA微阵列的聚丙烯酰胺基水凝胶基质技术。最近，在Anal.Biochem.(2000)278，123-131中进一步证明上述水凝胶技术可用作蛋白质微阵列制作中的蛋白质固定化基质。在以上引证的实例中，所有这些不同方法的共同特点是需要固相支持物，其能允许蛋白质或者蛋白质捕捉剂共价或者非共价附着于所述支持物表面上。在DNA微阵列技术中，已制备了多种表面，供预合成的寡核苷酸和PCR制备的cDNA探针沉积其上。例如，在EP 1 106603A2中，公开了在表面上制备乙烯基磺酰基反应基团以生产DNA芯片的方法。虽然该专利技术可用于制备DNA芯片，但却不适合于蛋白质微阵列的应用。蛋白质与DNA不一样，它们趋向于非特异性地与表面结合，且这样会丧失其生物活性。因此，蛋白质微阵列基质的特征与DNA微阵列基质的不同之处在于，蛋白质微阵列基质不仅须提供能够与蛋白质捕捉剂相互作用的表面官能度，而且须阻止蛋白质与没有沉积蛋白质捕捉剂的区域非特异性结合。已证明牛血清白蛋白(BSA)是封闭蛋白质非特异性表面结合的有用试剂。聚乙二醇和磷脂也已被用来使表面钝化和提供能阻止非特异性结合的表面。但是，所有这些方法要么因为制备表面需要花费很长时间，要么因为表面修饰方法复杂费力，不免有各种缺点，使得这些方法不是大规模工业生产的理想选择。美国申请系列号10/020,747和10/091,644描述了制备蛋白质微阵列基质的低成本方法，该方法采用明胶包被来制备用以固定化蛋白质捕捉剂的反应性表面。虽然明胶修饰表面能有效消除非特异性蛋白结合，但需要将这种表面包被到尺寸稳定的固相支持物上，以便使用。本领域需要具有化学官能度的尺寸稳定的基质，以固定化蛋白质捕捉剂，但是这种基质在表面上必须具有足够的粘合强度，以粘合包被明胶的上层，使得当包被基质在任何生物处理过程中潮湿时，明胶层不会起皱褶，当包被基质变干时，明胶层不会脱落。本领域公知玻璃板尺寸稳定，是生物学应用中的优选固相支持物。将亲水粘合剂如明胶包被到玻璃上是费神费力的苦差事，因为需要在玻璃和粘合剂之间涂敷相容性粘合夹层。这种粘合夹层应当具有以下性质1.它必须是对蛋白质微阵列应用没有光学干扰的薄膜；2.它必须不含对掺入到粘合剂表面的蛋白质捕捉剂的附着作用产生化学干扰的任何成分；3.它必须容易生产。本专利技术的目的是提供能解决以上讨论的某些问题的蛋白质微阵列元件，以及提供制备这种蛋白质微阵列元件的方法。专利技术概述本专利技术通过提供包括以下部分的蛋白质微阵列元件，克服以上讨论的某些问题a)支持物；b)含有能够结合生物探针的官能团的明胶层；以及在支持物和明胶层之间插入的c)能够保持与支持物和与明胶层的接触的粘合夹层。本专利技术的另一个实施方案公开包括以下部分的蛋白质微阵列元件a)支持物；b)在所述支持物上安置能够保持与支持物和与下述明胶层的接触的粘合夹层；c)具有三官能化合物A-L-B的明胶层；其中A是能够与明胶相互作用的官能团；L是能够与A和B相互作用的连接基团；B是能够与蛋白质捕捉剂相互作用的官能团；其中A与B可相同或者不同。在本专利技术的又一个实施方案中，公开了制备用以制作蛋白质阵列的明胶基基质的方法，所述方法包括以下步骤-提供支持物；-在支持物上包被粘合层；-在所述粘合层上包被含三官能化合物A-L-B的明胶层；其中A是能够与明胶相互作用的官能团；L是能够与A和B相互作用的连接基团；B是能够与蛋白质捕捉剂相互作用的官能团；其中A与B可相同或者不同。本专利技术特别有助于制作蛋白质微阵列。本专利技术提供的基质具有能够与固定化于其表面上的蛋白质捕捉剂发生特异性相互作用的官能度；且能基本阻止非特异性结合。按本专利技术制备的基质与未修饰的明胶基质相比，其甚至在生物样品中的分析物浓度非常低时也能检测出这些分析物。可以较低成本容易地制备本专利技术的明胶基质。在以下实施例中使用几种化学修饰方法和酶联免疫吸附测定法(ELISA)，证明了本专利技术要求保护的蛋白质吸附用基质的有效性。专利技术详述大体上，本专利技术的蛋白质微阵列可如下制备首先修饰固相支持物，即蛋白质微阵列支持物，然后将各种蛋白质捕捉剂沉积到修饰基质的预定位置。蛋白质微阵列应用可选的支持物可以是有机支持物或者无机支持物。某些常用的支持物材料包括玻璃、塑料、金属和半导体。支持物可以是透明的或者半透明的、柔韧的或者硬的。在某些情况下，支持物可以是多孔薄膜如硝酸纤维素膜和聚1，1-偏二氟乙烯膜，蛋白质捕捉剂通过物理吸附沉积到薄膜上。但是，为改善牢固性和重现性，更希望使用具有尺寸稳定性的固相支持物。玻璃或者说熔凝二氧化硅是本领域最常用的微阵列支持物。在玻璃表面上产生蛋白质吸附作用的常规方法是，使用Edwin P.Plueddemann，“Silane Coupling Agents”第2版，Plenum Press，New York，1991描述的硅烷偶联化学，将合适的蛋白质吸附作用接枝到玻璃表面上。为进行这种接枝操作，玻璃表面必须经等离子体放电处理或者用化学试剂进行化学处理，以提供亲水表面。但是，采用这些处理方法要产生高度均匀和无缺陷的表面十分困难。而且，这些处理方法不容易与为蛋白质微阵列基质的制作提供低成本和可制备手段的包被方法相整合。一般来说，玻璃支持物是平坦的，其具有很高的光滑度和透明度。优选玻璃不会发出荧光，厚度在0.1mm-5mm之间，优选在0.5mm-2.0mm之间。玻璃支持物可为任何尺寸，且可按预定用途切成各种尺寸。在本专利技术的一个优选实施方案中，玻璃表面用夹层包被，为随后包被掺入了蛋白质捕捉剂固定化作用的明胶上层提供亲水表面。明胶已在照相工业中用作各种化学成分的粘合剂，而且制备高质量明胶的工业方法已经完备。由于明胶是由生物材料制成的，它能与蛋白质微阵列上的蛋白质捕捉剂生物相容。包被明胶的表面为将蛋白质捕捉剂在蛋白质微阵列上的固定化提供了生物温和表面。如本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质微阵列元件，所述微阵列元件包括：ａ）支持物；ｂ）含有能够结合生物探针的官能团的明胶层；以及在支持物和明胶层之间插入的ｃ）能够保持与支持物和与明胶层的接触的粘合夹层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA乔，TL彭纳，HW仇，GW罗思，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]