一种生物芯片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种生物晶片的制备方法，包括下列步骤：以微注射方式将一疏水性物质喷洒于一基材上，于该基材表面形成一疏水性区，并由该疏水性区区隔出复数个小隔间；以及以微注射方式将一探针固定于该小隔间上。（*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；特别是，涉及采用微注射方式制造的生物晶片的制备方法。
技术介绍
生物晶片是二十世纪末生物科技上一项突破性的专利技术，对于生物科技产业的发展可媲美当年亨利福特所组织的汽车生产线对汽车工业的大革命，或是类似半导体对于电脑工业的革命性发展。广义来说，生物晶片是指在玻璃(glass)、硅片(slica)、塑料(plastic)或硝化纤维(nitrocellulose)等材质上，利用微电子、微机械、光电、自动化等工业技术来制成应用于生物化学分析的产品，其作用对象可以为基因、蛋白质或细胞组织等。生物晶片技术的主要特点是分析可信度及精确度高、分析速度快，所使用的样品及试剂少，可同时处理大量样品，并获得整体性且平行化的实验数据。总体来说，生物晶片研究在国际上仍属于初期发展阶段，但已有许多重大成果。目前生物晶片的种类有微阵列(microarray)、DNA晶片(DNAchip)、蛋白质/抗体晶片(protein/antibody chip)、组织晶片(tissue chip)及实验室晶片(lab-on-a-chip)等，其中以微阵列(microarray)及DNA晶片(DNA chip)发展较为成熟。而生物晶片的用途十分广泛，包括基因测序、毒理学分析、疾病基因表现、单一核糖核酸多形性检定、法医学上的应用、药物的筛选及生化武器的侦测等，由此可见生物晶片必定是未来产业界竞相争食的大饼。但是，如何掌握竞争优势则取决于如何以较低成本制备出高密度的生物晶片。生物晶片依探针(probe)制备的方式不同可分为三种，第一种是Affymetrix公司研发出的光蚀刻法(photolithography)与化学合成法相结合的光引导原位合成法(light-directed synthesis)。第二种是史丹福大学所使用的接触式点样法(pin)，是利用预先合成好的DNA、RNA或蛋白质以机器手臂快速、高密度地固定到基质上。第三种为微注射法(micro-injection method)，如Rosetta Inpharmatics公司利用微注射(micro-injection)方式去制备互补核苷酸。最后资料的判读方式是将欲检测的样品与晶片进行杂交作用(hybridization)，之后再以样品中标的物(target)上的标记(label)，例如萤光、放射物质或酵素呈色等方式进行电脑扫描以及资料分析。目前制作生物晶片常见的方法可能是(a)利用微阵列点制机将合成的探针溶液藉由精密的定位机构布植到晶片上，或是(b)利用光学蚀刻的技术进行核苷酸光直接原位合成法(light-directed in-situ synthesis)。其中，点制机中输送探针溶液的机械结构可分为接触式的针头(pin)与非接触式的微注射器(micro-injector)。接触式的针头(pin)成本低，但液滴较大，阵列密度较低(每一点约150～200μm)，且易破坏晶片表面；而非接触式的微注射器(micro-injector)不会破坏晶片表面，液滴较小，阵列密度较高(每一点约50～150μm)。例如，以源自光学蚀刻的技术在玻璃表面进行光直接原位DNA合成法的方式，可以在面积1.6cm2的玻璃上制备种类多达40万种核酸探针的高密度微阵列。虽然是目前最领先的技术，但受限于光化学反应率依核酸探针长度增加而递减的速度太快且光罩成本昂贵，所以未能普及。因此，目前常用的方法为点针式(pin)及微注射法(micro-injection method)，其中微注射法又分为压电式微注射法及热气泡式微注射法。例如Protogene公司利用压电式微注射技术(piezo micro-injection，U.S.Pat.No.5985551；6,177,558 B1)在晶片表面进行DNA原位合成(DNA in-situ synthesis)，成本较低，但密度仅约为10～104spots/cm2。上述所提及的不论是光蚀刻法、点针法或压电法都有其缺点，因此就生物晶片的制备而言，如何制备出品质好、解析度够及价格便宜的生物晶片将是主要的致胜因素。以微注射方式制备生物晶片需注意探针液滴彼此间的污染。为了克服污染问题，美国专利第5,552,270号已揭露用聚丙烯酰胺胶体(polyacrylamide)做成许多小隔间，其胶体的厚度为30μm，可防止探针溶液的相互污染，且可增加探针溶液固定的量，但是缺点是制程麻烦、花费高且因水分易蒸发所以需储存在非挥发性的油中，因此，使用之前需再以氯仿(chloroform)或乙醇(ethanol)洗净，整体而言使用并不方便。另外，也可以利用半导体蚀刻的方式在硅片(silicon)上蚀刻成许多小槽室来防止探针溶液间的污染，但是此法制程麻烦且花费高昂。上述现有技术的缺点即是本专利技术所欲解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单且便宜的生物晶片的制备方法，其包括下列步骤以微注射方式将一疏水性物质喷洒于一基材上；于该基材表面形成一疏水性区，并由该疏水性区区隔出复数个小隔间；以及以微注射方式将一探针固定于该小隔间上。本专利技术方法不但可防止探针液滴间彼此的干扰现象，还可增加探针密度及晶片的解析度。因此，本专利技术方法可制备出高密度、液滴小、解析力佳且成本低的生物晶片。附图说明图1A至图1B为显示本专利技术以微注射器将疏水性物质喷洒于基材上的示意图。图1A显示利用微注射器可以垂直方向喷洒疏水性物质至基材表面；图1B显示利用微注射器可以水平方向喷洒疏水性物质至基材表面。图2A至图2B显示本专利技术利用微注射器喷洒疏水性物质至基材表面后，在基材表面形成小隔间的可能形状。图2A显示方形的小隔间；图2B显示圆形的小隔间。图3显示本专利技术的基材表面上疏水性物质的分布以及探针液滴覆盖情形的剖面图。图4A至图4D显示本专利技术以疏水性物质区隔出的小隔间后，固定核酸探针至基材的示意图。图4A显示以微注射器将带有保护基的核苷酸溶液滴入不同的小隔间(亲水性区)；图4B显示以酸性溶液将保护基去除；图4C显示以微注射器将第2层带有保护基的核苷酸溶液滴入不同的小隔间(亲水性区)；以及图4D显示制备完成的生物晶片。图5是本专利技术最佳实施例所采用的热气泡式微注射器的构造图。图6A-图6D是图5的微注射器的操作示意图，图6A为微注射器的横截面图，图6B为形成第一气泡的情形，图6C为接着形成第二气泡，使二气泡结合而挤出液滴的情形，图6D为两气泡消失使多余液体流回液体槽的情形。具体实施例方式本专利技术提供，首先以微注射方式将一疏水性物质喷洒于一基材上，于该基材表面形成一疏水性区，并由该疏水性物质区隔出复数个小隔间。接着，再以微注射方式将一探针固定于每一小隔间中。通常可用来作为生物晶片基材的材料可以是疏水性基材或亲水性基材。疏水性基材包括但不限于下列物质--玻璃、硅片、塑胶、尼龙膜、树酯、石英、陶瓷、以及金属材质。亲水性基材则多为聚合物，包括如聚苯乙烯(polystyrene)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚氯乙烯(polyvinylchloride)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚砜(polysulfone)、聚氨基甲酸酯(polyurethane本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物晶片的制备方法，包括下列步骤：（ａ）提供一基材；（ｂ）以微注射方式将一疏水性物质喷洒于该基材上，于该基材表面形成一疏水性区，并由该疏水性区区隔出复数个小隔间；以及（ｃ）以微注射方式将一探针固定于该小隔间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林郁庭，沈昱璋，佘怡璇，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]