專利名稱：組裝式化合物陣列芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型組裝式化合物陣列芯片涉及的是一種組裝式化合物分子檢測(cè)芯片。
生物芯片在生物檢測(cè)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)和疾病診斷、藥物篩選和基因序列分析上有著極其重要的意義。生物芯片的制備方法有在片(原位)合成和離片(點(diǎn)樣)合成兩種。原位合成高密度芯片是利用組合化學(xué)方法通過掩膜板(或虛擬掩膜板)將合成位點(diǎn)分次激活然后將堿基A、G、C、T分次偶聯(lián)在相應(yīng)的位點(diǎn)。原位合成的主要缺點(diǎn)是合成過程中偶聯(lián)試劑的污染造成合成產(chǎn)物的錯(cuò)誤、同時(shí)偶聯(lián)過程中也很難保證所有位點(diǎn)合成時(shí)的反應(yīng)條件完全一致，從而導(dǎo)致合成位點(diǎn)上化合物分子的質(zhì)與量間產(chǎn)生差異，最終得出的信息錯(cuò)誤率高(假如合成相同的寡核苷酸序列，則通過雜交給出的結(jié)果會(huì)不一樣)。另外，原位合成雖然批量化生產(chǎn)成本低，但現(xiàn)有的原位合成方法均存在靈活性差的不足，制備任何一種芯片均需要花費(fèi)很大的人力和財(cái)力進(jìn)行一套掩膜板(掩膜板數(shù)一般為合成寡核苷酸中堿基數(shù)的四倍)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)；點(diǎn)樣法制備低密度芯片是先將寡核苷酸序列合成、純化，然后通過合成在寡核苷酸序列上的活性基團(tuán)與基片相應(yīng)位置上的活性基團(tuán)連接。其主要缺點(diǎn)為購(gòu)買探針的費(fèi)用高，探針上合成一個(gè)固定其于基片上的活性基團(tuán)(如氨基等)的價(jià)格目前相當(dāng)于合成50個(gè)堿基的寡核苷酸序列的價(jià)格。其次，點(diǎn)樣過程中樣品量的不同、反應(yīng)條件的不同也會(huì)導(dǎo)致各位置上目的化合物分子數(shù)目的不一致。
組裝式化合物陣列芯片是采取以下方案實(shí)現(xiàn)的組裝式化合物陣列芯片其特征在于結(jié)構(gòu)包括支撐物、載體和多聚物化合物分子；支撐物上組裝有若干載體，各自載體上合成有對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子，組裝式化合物陣列芯片上載體所對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子與該多聚物化合物在陣列芯片上的位置是一一對(duì)應(yīng)的。組裝式化合物陣列芯片其特征在于支撐物采用基片、玻璃管、塑料管、塑料盤管等。
組裝式化合物陣列芯片中(1)根據(jù)待制備的化合物陣列芯片上欲合成的多聚物化合物分子的要求，按下述分別在各自編碼的載體上合成對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子先將成堆載體與多聚物化合物分子的第一位置對(duì)應(yīng)的單體分子溶液進(jìn)行第一次反應(yīng)，再將已合成第一個(gè)單體的成堆載體與多聚物化合物分子的第二位置相對(duì)應(yīng)的單體分子溶液進(jìn)行第二次反應(yīng)，以后仍然按照欲合成的多聚物化合物序列的要求，逐次將當(dāng)次載體上的反應(yīng)物與下一位置相對(duì)應(yīng)的單體分子溶液進(jìn)行反應(yīng)，直至在載體上合成了所需的完整多聚物化合物分子。(2)在第一步獲得了待制備的化合物陣列芯片上所需的多聚物分子后，將載體連同對(duì)應(yīng)的多聚物分子一同組裝于一支撐物上。這里的多聚物化合物分子是指(單體不局限于)由數(shù)目不多的小分子為單體構(gòu)成的化合物分子；主要包括寡核苷酸、多肽、多糖、以及肽核酸等生物大分子；載體材料由無機(jī)材料玻璃、石英、陶瓷、晶體、金屬；有機(jī)材料橡膠、塑料、凝膠、尼龍、生物大分子、導(dǎo)電聚合物等高分子材料，或者是由上述無機(jī)材料和有機(jī)材料的復(fù)合物；載體的編碼是在固相載體上的直接標(biāo)記，或者是固相載體上的間接或虛擬標(biāo)記，固相載體的編碼的目的為方便固相載體上不同化合物分子的組合合成以及識(shí)別固相載體表面上合成后所攜帶的化合物分于。
組裝式化合物陣列芯片中的化合物分子與流體相互作用后，其性質(zhì)的改變可以通過光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、或者熱學(xué)等方法進(jìn)行檢測(cè)；載體表面合成的不同多聚物分子在流體作用下不會(huì)發(fā)生遷移。
有益效果(1)由于本發(fā)明是將可以集中的載體集中在一起，形成成堆載體，這既可以使欲合成相同多聚物分子的載體集中合成多聚物分子，也可以在用于合成不同多聚物分子的過程中的某個(gè)位置的多聚物單體分子相同的時(shí)候，將這些載體或前一次反應(yīng)所得物集中成堆，置于反應(yīng)液中同時(shí)反應(yīng)，因此，本發(fā)明的合成多聚物分子的成本低，其芯片的制造成本也低；而本發(fā)明將多聚物分子分別合成在各自編碼的載體上，然后再將這些合成有多聚物分子的載體排列在基片上，從而使本發(fā)明制造的芯片具有芯片信息準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)。(2)本發(fā)明采取的根據(jù)當(dāng)前位置欲合成的多聚物單體分子是否相同的原則進(jìn)行集中分類成堆，將用于當(dāng)前位置欲合成的相同多聚物單體分子的載體或者前一次反應(yīng)所得物集中形成成堆載體，并將載體進(jìn)行集中反應(yīng)，從而避免了合成過程中的相互污染，進(jìn)一步提高了芯片制作準(zhǔn)確率，降低了成本。
圖3本實(shí)用新型提出的具有編碼的不同化合物構(gòu)建化合物陣列芯片示意圖。
圖4本實(shí)用新型提出的固態(tài)載體陣列與特定的流體相互作用后給出的分析檢測(cè)結(jié)果示意圖。
圖2為本實(shí)用新型提出的組合化學(xué)合成不同化合物的示意圖將大面積固相載體編碼，每個(gè)編碼的固相載體數(shù)可以是1也可以很大。編碼固相載體按要求分類成堆，然后同堆固相載體進(jìn)行相同的化學(xué)反應(yīng)。這種分類可以只進(jìn)行一次，使同堆編碼的固相載體表面具有相同的化合物；也可以反復(fù)進(jìn)行許多次，最后使不同編碼的固相載體具有不同的化合物。固相載體表面相應(yīng)的化合物合成后，將固相載體進(jìn)行切割成數(shù)目眾多的更少固相載體，此時(shí)更少的固相載體至少有一個(gè)識(shí)別面上含有合成的化合物分子。
圖3本實(shí)用新型提出的具有編碼的不同化合物構(gòu)建化合物陣列芯片示意圖。從每個(gè)編碼的具有相應(yīng)化合物的固相載體中取出一?；蛘叨嗔Ｌ畛溆谖⑿≈本€空心管中便構(gòu)成化合物的一維陣列；從每個(gè)編碼的具有相應(yīng)化合物的固相載體中取出一粒或者多粒分布于一平面載體上便構(gòu)成化合物的平面二維陣列。
圖4本實(shí)用新型提出的固態(tài)載體陣列與特定的流體相互作用后給出的分析檢測(cè)結(jié)果示意圖。含有待檢測(cè)物質(zhì)的流體在一定條件下通過固態(tài)載體陣列中的某些化合物發(fā)生相互作用，在特定的檢測(cè)儀下得到發(fā)生相互作用的結(jié)果。通過分析檢測(cè)作用的結(jié)果確定那些化合物(坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)其編碼)與流體中的物質(zhì)發(fā)生了作用。
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型實(shí)施例一寡核苷酸化合物的組合合成及其化合物陣列芯片的制備。將玻璃片表面清洗、干燥后，分別放入APTS(氨基丙基三乙氧基硅烷)的苯溶液中反應(yīng)2小時(shí)，在苯中漂洗后再放入琥珀酸的苯溶液中反應(yīng)1小時(shí)，從而在玻璃表面形成羥基。然后將這些表面具有羥基的玻璃片進(jìn)行編碼。將所有編碼的玻璃片按一定方式分成四堆，第一堆玻璃片在含有5’-OH已用二對(duì)甲氧三笨甲基(DMT)保護(hù)的dAdp和四唑(催化劑)的無水乙腈溶液的第一個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，玻璃片表面的羥基便偶聯(lián)上堿基A，第二堆玻璃片在含有5’-OH已用二對(duì)甲氧三笨甲基(DMT)保護(hù)的dGdp和四唑(催化劑)的無水乙腈溶液的第二個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，玻璃管片表面的羥基便偶聯(lián)上堿基G，第三堆玻璃片在含有5’-OH已用二對(duì)甲氧三笨甲基(DMT)保護(hù)的dCdp和四唑(催化劑)的無水乙腈溶液的第三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，玻璃管片表面的羥基便偶聯(lián)上堿基C，第四堆玻璃片在含有5’-OH已用二對(duì)甲氧三笨甲基(DMT)保護(hù)的dTdp和四唑(催化劑)的無水乙腈溶液的第四個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，玻璃片表面的羥基便偶聯(lián)上堿基T。偶聯(lián)反應(yīng)完成后，將粘附在玻璃片表面的未參加反應(yīng)物用乙腈溶劑洗凈。然后將上述四堆玻璃片并成一堆，并在第五個(gè)反應(yīng)池中分別用乙酸/乙酸酐溶液進(jìn)行封閉反應(yīng)、碘試劑進(jìn)行氧化反應(yīng)和三氯乙酸/二氯甲烷溶液進(jìn)行脫保護(hù)反應(yīng)。使玻璃片表面未進(jìn)行反應(yīng)的羥基被封閉，核苷酸上的磷變成穩(wěn)定的五價(jià)磷并使5’-OH上的保護(hù)基團(tuán)DMT被脫出得到活化。進(jìn)行上述操作后，所有玻璃片表面上合成了第一個(gè)堿基，這個(gè)堿基是A，G，C，T中其中的一個(gè)。然后將上述編碼玻璃片表面已合成一個(gè)堿基的玻璃片按照合成的要求重新分成四堆。兩次分類中每堆玻璃片的數(shù)量不盡相同。兩片不同的玻璃片在二次分類中可以屬于同一堆，也可以不屬于同一堆。然后，按同樣的方法，第一堆在第一個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，使玻璃片上在已經(jīng)合成的第一個(gè)堿基上偶聯(lián)A，第二堆在第二個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，使玻璃片上在已經(jīng)合成的第一個(gè)堿基上偶聯(lián)G，第三堆在第三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，使玻璃片上在已經(jīng)合成的第一個(gè)堿基上偶聯(lián)C，第四堆在第三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行偶反應(yīng)，使玻璃片上在已經(jīng)合成的第一個(gè)堿基上偶聯(lián)T。偶聯(lián)反應(yīng)完成后，將粘附在固相材質(zhì)表面的未參加反應(yīng)物用溶劑洗凈。然后將上述四堆并成一堆，在第五個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行封閉反應(yīng)、氧化反應(yīng)和脫保護(hù)反應(yīng)。進(jìn)行上述操作后，所有編碼的玻璃片表面上均合成了含2個(gè)堿基的寡核苷酸，寡核苷酸的形式為十六中形式中的一種。十六中形式包括AA，AG，AC，AT，GA，GG，GC，GT，CA，CG，CT，CA，TA，TG，TC，TT。按照上述同樣的方法，每次根據(jù)合成的要求將所有玻璃片分成四堆，相同堆進(jìn)行相同的偶聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)完成相應(yīng)的封閉、氧化和脫保護(hù)反應(yīng)，則所有編碼玻璃片表面上的寡核苷酸便增加了一個(gè)堿基。所以欲合成20個(gè)堿基的寡核苷酸便進(jìn)行20次分類并進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)化學(xué)反應(yīng)。不同寡核苷酸序列的多少與分類的次數(shù)無關(guān)，但與分類的工作量相關(guān)。寡核苷酸序列的越多，分類的工作量越大。
所有編碼的玻璃片完成寡核苷酸序列合成后進(jìn)行后處理，使寡核苷酸上堿基和磷的保護(hù)基團(tuán)被脫出，這樣便具有了生物活性。
將合成具有生物活性的寡核苷酸的玻璃片切割成少的玻璃塊，切割后的玻璃小塊至少有一個(gè)識(shí)別面合成有對(duì)應(yīng)的寡核苷酸。相同編碼的玻璃片切割成的很多玻璃小塊均具有相同的編碼和相同序列的寡核苷酸。
從每個(gè)編碼的玻璃小塊(具有相應(yīng)序列的寡核苷酸)中取出一塊或者多塊排布并固定于一平面基片上，由于玻璃小塊已經(jīng)合成了對(duì)應(yīng)的寡核苷酸且固定在平面基片上的位置是已知的，因而這些固定在基片上的玻璃小塊便構(gòu)成了寡核苷酸序列的陣列芯片。寡核苷酸陣列芯片與特定的反應(yīng)物相互作用(雜交)后在特定的檢測(cè)儀下給出的檢測(cè)結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種組裝式化合物陣列芯片，其特征在于結(jié)構(gòu)包括支撐物、載體和多聚物化合物分子；支撐物上組裝有若干載體，各自載體上合成有對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于支撐物采用基片、玻璃管、塑料管、塑料盤管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于在制備的化合物陣列芯片上，將載體連同對(duì)應(yīng)的多聚物分子一同組裝于一支撐物上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于根據(jù)載體上的多聚物化合物分子在待制備的化合物陣列芯片上位置的要求，將載體連同對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子一同組裝于一支撐物上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于多聚物化合物分子是指由數(shù)目不多的小分子為單體構(gòu)成的化合物分子；包括寡核苷酸、多肽、多糖、以及肽核酸生物大分子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于載體材料由無機(jī)材料玻璃、石英、陶瓷、晶體、金屬；有機(jī)材料橡膠、塑料、凝膠、尼龍、生物大分子、導(dǎo)電聚合物高分子材料，或者是由上述無機(jī)材料和有機(jī)材料的復(fù)合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于載體的編碼是在固相載體上的直接標(biāo)記，或者是固相載體上的間接或虛擬標(biāo)記，固相載體的編碼的目的為方便固相載體上不同化合物分子的組合合成以及識(shí)別固相載體表面上合成后所攜帶的化合物分子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式化合物陣列芯片，其特征在于載體表面合成的不同多聚物分子在流體作用下不會(huì)發(fā)生遷移。
專利摘要實(shí)用新型組裝式化合物陣列芯片涉及的是一種組裝式化合物分子檢測(cè)芯片。組裝式化合物陣列芯片結(jié)構(gòu)包括支撐物、載體和多聚物化合物分子。支撐物上組裝有若干載體，各自載體上合成有對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子。載體及其對(duì)應(yīng)的多聚物化合物分子在支撐物上的位置是已知的，其中的多聚物化合物分子與特定流體相互作用后，其性質(zhì)的改變可以通過光學(xué)等方法進(jìn)行檢測(cè)。編碼載體上不同多聚物化合物分子采用組合化學(xué)法合成，將不同多聚物化合物分子相同位置具有相同單體分子的合并進(jìn)行相同的化學(xué)反應(yīng)。這里的多聚物化合物分子是指由數(shù)目不多的小分子為單體構(gòu)成的化合物分子，主要包括寡核苷酸、多肽、多糖、以及肽核酸等生物大分子。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK2604442SQ032196
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者肖鵬峰, 劉全俊, 王紅, 陸祖宏 申請(qǐng)人:肖鵬峰, 劉全俊, 陸祖宏