專利名稱:反應(yīng)器高度最小化的高集成度分析芯片及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析芯片、特別是多反應(yīng)器芯片。更具體而言，本發(fā)明涉及反應(yīng)器高度 最小化的高集成度分析芯片及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
分析芯片、簡(jiǎn)稱芯片，有著廣泛的應(yīng)用范圍，包括基因表達(dá)檢測(cè)、基因篩選、藥物篩 選、疾病診斷治療、環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理、司法鑒定等領(lǐng)域。
芯片的核心是其上的反應(yīng)器，而有標(biāo)記物的芯片還包括其標(biāo)記系統(tǒng)。芯片反應(yīng)器 中最重要的叁部分為探針陣列、片基和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。探針陣列通常是用多肽、核酸等分析中 所用探針經(jīng)點(diǎn)樣、噴印等方式固定在片基表面形成的。片基主要是玻璃、金屬、塑料等材料 及其衍生物制作的矩形、圓形或其它形狀的含有活性衍生基團(tuán)的平面載體，其中玻璃及其 衍生物(例如胺基玻片、醛基玻片、環(huán)氧基玻片和聚氨基酸包被玻片等)，是目前使用的主 要片基。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器流路結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器分離結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器反應(yīng) 室結(jié)構(gòu)，等等。
芯片得以快速發(fā)展，與其高集成度有很大關(guān)系。高集成度包括下述四個(gè)方面的內(nèi) 容裝置微型化、高密度探針陣列、高密度反應(yīng)器和多功能集成。在高集成度芯片開(kāi)發(fā)上現(xiàn) 已在三個(gè)方向取得重大進(jìn)展一是探針?lè)植嫉母呙芏然?例如高密度探針芯片)，二是裝置 的多功能化(例如芯片上試驗(yàn)室)，三是裝置微型化。然而，隨著實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展，芯片的發(fā) 展面臨新的問(wèn)題。例如，多肽芯片中往往不需要固定很多種類的探針，那么高密度化的意義 何在呢？又例如，大規(guī)模診斷篩查需要低成本的檢測(cè)裝置，那么怎樣實(shí)現(xiàn)低成本的多功能 化呢？本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為低成本、高集成度的芯片，仍是芯片開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方面。
芯片的現(xiàn)狀如下
一、芯片與反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)
最先發(fā)展起來(lái)、目前仍廣泛使用的芯片是無(wú)隔離結(jié)構(gòu)芯片，即單反應(yīng)器開(kāi)放式非 流動(dòng)芯片，例如以顯微鏡載玻片為基礎(chǔ)、經(jīng)活化和點(diǎn)樣制成、無(wú)其它新增結(jié)構(gòu)的單反應(yīng)器芯 片。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、點(diǎn)樣和掃描操作均簡(jiǎn)便易行、部分操作還可在外力推動(dòng)下的介質(zhì)流 動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行(例如噴液清洗)，缺點(diǎn)是只固定一個(gè)探針陣列。在檢測(cè)樣品中目標(biāo)物種類不 多，例如小于100種，從而每個(gè)反應(yīng)器中固定的探針?lè)N類不多的情況下，通常決定芯片成本 的正是反應(yīng)器片基探針區(qū)與反應(yīng)器平均片基面積之比。因而，為降低成本必須開(kāi)發(fā)高密度 反應(yīng)器芯片。而高密度反應(yīng)器芯片開(kāi)發(fā)要解決的主要問(wèn)題之一是選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器隔離結(jié) 構(gòu)。此外，為了減小樣品加入量也需要對(duì)液相介質(zhì)的流動(dòng)進(jìn)行限制。再就是，由于廣泛地使 用光學(xué)掃描裝置，反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)的厚度受到一定限制，趨于零的隔離結(jié)構(gòu)高度是降低對(duì) 掃描裝置技術(shù)要求的一個(gè)重要途徑。另外，高度最小化的隔離結(jié)構(gòu)也有利于洗滌。
為了提高效益，生產(chǎn)商和研究人員對(duì)無(wú)隔離結(jié)構(gòu)芯片進(jìn)行了很多改進(jìn)，從而開(kāi)發(fā) 出一些有隔離結(jié)構(gòu)芯片。有隔離結(jié)構(gòu)芯片可以分為不可拆卸的和可拆卸的兩類。目前市場(chǎng) 上有一種隔離結(jié)構(gòu)不可拆卸的芯片，是一種多開(kāi)放式非流動(dòng)反應(yīng)器芯片，其基本結(jié)構(gòu)為在
6一塊尺寸為25mmX75mm或26mmX75mm(寬X高)的標(biāo)準(zhǔn)基片上，以疏水材料(表面接觸 角在50度到75度之間，例如聚脂或PVC)形成高度大于0. 5mm、寬度大于Imm的凸體，從而 可以在基片上形成幾到幾十個(gè)圓形或方型的開(kāi)放式反應(yīng)器。此一芯片的隔離結(jié)構(gòu)仍是以高 度差作為控制液相介質(zhì)流動(dòng)。在此類芯片中，開(kāi)放式反應(yīng)器隔離區(qū)如太低會(huì)出現(xiàn)相鄰反應(yīng) 器之間的交叉污染，如其太高則對(duì)芯片掃描儀的技術(shù)要求提高。此外，目前也有一種隔離結(jié) 構(gòu)可拆卸的基于酶標(biāo)板結(jié)構(gòu)的芯片。但主要的缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，或其反應(yīng)器之間的隔離結(jié) 構(gòu)仍不能實(shí)現(xiàn)厚度最小化。
盡管目前有非常多的隔離結(jié)構(gòu)方案(如第02145102. 8和99114512. 7號(hào)中國(guó)專利 申請(qǐng))，易制作、低成本、高度最小化的隔離結(jié)構(gòu)仍是芯片開(kāi)發(fā)的熱門課題之一。
二、芯片與反應(yīng)器流路結(jié)構(gòu)和反應(yīng)器分離結(jié)構(gòu)
目前，最廣泛研究的反應(yīng)器流路結(jié)構(gòu)和反應(yīng)器分離結(jié)構(gòu)為微流路，或微通道。微通 道尺寸通常為寬度小于0. 10mm，深度小于0. 025mm。因而現(xiàn)有微流路實(shí)際上是一種凹流 路。含有微流路的芯片被稱作微流路芯片，即以微流路為網(wǎng)絡(luò)連接微泵、微閥、微儲(chǔ)液器、微 電極、微檢測(cè)元件等集采樣、前處理、液體輸送等分析功能集成于一體的微全分析系統(tǒng)。微 通道芯片的一個(gè)例子是Caliper Technologies Inc.公司(www, caliper, com)的檢測(cè)用芯 片。微通道芯片的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、速度快。其缺點(diǎn)是1)生產(chǎn)過(guò)程中需先刻蝕出微通道， 點(diǎn)上探針，然后再進(jìn)行微通道密封制作，其構(gòu)造復(fù)雜，工業(yè)化生產(chǎn)難度非常大；2)檢測(cè)時(shí)液 體流速需用專門精密設(shè)備控制，例如電滲透裝置，等；3)反應(yīng)完成后，由于固定的探針?lè)肿?在其內(nèi)表面，對(duì)于某些檢測(cè)例如熒光標(biāo)記物檢測(cè)，不能直接使用普通芯片掃描儀讀取結(jié)果。 盡管目前有非常多的微流路方案(如第98805243. 1、98813487. X和98813488. 8中國(guó)專利 申請(qǐng)；第878437、801390和090840號(hào)美國(guó)專利)，易制作、低成本的流路結(jié)構(gòu)仍是芯片開(kāi)發(fā) 的熱門課題之一。
三、芯片與反應(yīng)器反應(yīng)室結(jié)構(gòu)
反應(yīng)室包括開(kāi)放的反應(yīng)池和封閉的反應(yīng)腔室。反應(yīng)腔室芯片即封閉式芯片，即 使其部分隔離結(jié)構(gòu)為開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)。封閉式芯片包括流動(dòng)式和非流動(dòng)式芯片。一種封 閉式非流動(dòng)芯片在反應(yīng)時(shí)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行封閉，在加液和洗滌時(shí)揭開(kāi)封閉層操作(參考CN 1335501A)。封閉式微陣列流動(dòng)芯片則可見(jiàn)中國(guó)專利ZL 022229310。不可逆封閉式微陣列 流動(dòng)芯片可見(jiàn)CN 2559986Y，可逆封閉式微陣列流動(dòng)芯片可見(jiàn)中國(guó)專利ZL 022229310，等 等。這些芯片的反應(yīng)腔室均只在一個(gè)面上固定配基，這在對(duì)靈敏度要求特別高時(shí)難以滿足 要求。特別是，現(xiàn)有的封閉式腔室流動(dòng)芯片，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素為配基-目標(biāo)物反應(yīng)動(dòng)力 學(xué)條件和信號(hào)觀測(cè)條件。液相介質(zhì)在反應(yīng)器中、尤其是在反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的移動(dòng)，是通 過(guò)機(jī)械輸運(yùn)、液相介質(zhì)自重、進(jìn)液結(jié)構(gòu)或/和出液結(jié)構(gòu)的親水性之一種或一種以上的組合 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于反應(yīng)腔室而言，這些都是外源性的液體傳輸動(dòng)力。當(dāng)然，反應(yīng)腔室的頂面、 底面和壁往往具有親水性，然而單靠其親水性這種內(nèi)源性的液體傳輸動(dòng)力是弱的。結(jié)果是， 目前的封閉式微陣列芯片，在檢測(cè)操作、特別是含有轉(zhuǎn)換介質(zhì)的操作中，在其反應(yīng)器中反應(yīng) 腔室中液相介質(zhì)的分布有時(shí)是不充分的，例如有氣體存在阻礙液相介質(zhì)的分布，從而影響 檢測(cè)結(jié)果。目前有一種毛細(xì)管芯片，其反應(yīng)腔室為在毛細(xì)管通道的一段壁上或一段插入毛 細(xì)管中的玻纖結(jié)構(gòu)上固定配基形成的(CN 2483395A)。但是，由于毛細(xì)管內(nèi)壁或可進(jìn)入毛細(xì) 管的玻纖結(jié)構(gòu)都很小，不適于制作陣列芯片。此外，上述反應(yīng)腔室結(jié)構(gòu)在使用某些信號(hào)讀取裝置(例如共聚焦光掃描儀)時(shí)，不能在腔室上頂元件存在的條件下直接讀取信號(hào)。
四、芯片與標(biāo)記系統(tǒng)
目前的芯片，一種是將標(biāo)記物預(yù)置于反應(yīng)器中，例如中國(guó)專利《一種低密度生物芯 片及其制作方法》(專利申請(qǐng)?zhí)?0129440. 7)，在檢測(cè)操作時(shí)標(biāo)記物均是瞬時(shí)釋放的；另一 種是將標(biāo)記物溶液加入樣品或加入探針-目標(biāo)物反應(yīng)完成后的反應(yīng)器中。后一標(biāo)記系統(tǒng) 雖有較高的靈敏度，但操作步驟較復(fù)雜。前一標(biāo)記系統(tǒng)雖操作步驟簡(jiǎn)化，但由于虎克現(xiàn)象 (HOOK effect)等原因大大降低了檢測(cè)靈敏度。利用這種標(biāo)記系統(tǒng)進(jìn)行芯片分析，為避免虎 克現(xiàn)象，其標(biāo)記物均是在需要時(shí)以溶液狀態(tài)完全由機(jī)械系統(tǒng)作用而進(jìn)入反應(yīng)位置的。例如， 利用目前具有外置標(biāo)記系統(tǒng)的平面芯片和內(nèi)置標(biāo)記系統(tǒng)的通道式芯片進(jìn)行芯片分析，需要 專門的加入標(biāo)記物溶液的步驟和相應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)。換言之，目前的芯片分析，其中的標(biāo)記步驟 必須機(jī)械系統(tǒng)專門輸運(yùn)標(biāo)記物，這就往往需要專門的標(biāo)記物貯存器、標(biāo)記物輸運(yùn)管道及輸 運(yùn)物轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換程序，從而使撿測(cè)裝置的復(fù)雜程度居高不下。此外，由于每個(gè)芯片檢測(cè)所 需標(biāo)記物量很少，這兩種標(biāo)記系統(tǒng)中標(biāo)記物的貯存及配制條件亦較麻煩。目前的微通道芯 片，雖具有內(nèi)置標(biāo)記系統(tǒng)，其標(biāo)記物在檢測(cè)操作時(shí)也是瞬時(shí)釋放的，其需要專門的加入標(biāo)記 物溶液的步驟和相應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)。
五、反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)
隨著高密度反應(yīng)器芯片的引入，其應(yīng)用中一個(gè)重要的、但往往被人們忽略的問(wèn)題 是如果一次實(shí)驗(yàn)僅使用m個(gè)反應(yīng)器，而芯片上有η個(gè)反應(yīng)器(n > m)，怎樣保護(hù)另外n-m 個(gè)反應(yīng)器供以后的實(shí)驗(yàn)使用。這個(gè)問(wèn)題的解決是實(shí)現(xiàn)低成本的高密度反應(yīng)器芯片的必要條 件。對(duì)于單反應(yīng)器芯片，目前的反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)是整個(gè)芯片的保護(hù)系統(tǒng)，通常是含有芯片架 (格)的塑料盒子。非常奇怪的是，對(duì)于多反應(yīng)器芯片，目前尚無(wú)置于反應(yīng)器芯片上的專用 保護(hù)結(jié)構(gòu)，仍使用上述單反應(yīng)器芯片的保護(hù)系統(tǒng)。
因而，以目前的反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器流路結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器分離結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器反應(yīng) 腔室結(jié)構(gòu)、標(biāo)記系統(tǒng)、反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)組成的芯片，便有與其不足之處相應(yīng)的尚待改進(jìn)之 處。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供制作簡(jiǎn)便、成本較低、靈敏度高、樣品耗量小、檢測(cè)操作步 驟少、反應(yīng)介質(zhì)分布均勻的高集成度分析芯片以及相關(guān)裝置。
我們?cè)谘兄戚斞獧z測(cè)芯片、腫瘤標(biāo)記物檢測(cè)芯片和肝炎檢測(cè)芯片的過(guò)程中，為了 讓研制的芯片除了有更好的質(zhì)量，而且在價(jià)格上也要比目前通用的Elisa試劑盒更具有競(jìng) 爭(zhēng)力，于是深深地感覺(jué)到提高此類芯片中的成本控制因素之一的基片的使用效率、或者說(shuō) 提高芯片的集成度是解決問(wèn)題的關(guān)鍵之一。此外，亦發(fā)現(xiàn)為了通過(guò)降低檢測(cè)時(shí)對(duì)掃描儀的 技術(shù)要求來(lái)降低對(duì)掃描儀的投資、及減少操作步驟、方便冼滌，減小反應(yīng)器結(jié)構(gòu)高度是很重 要的。因此，把“反應(yīng)器結(jié)構(gòu)高度最小化和集成度最大化”作為一個(gè)重要的研究課題，形成 了本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的
一種分析芯片，其含一個(gè)或一個(gè)以上的多個(gè)高度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器至 少包括一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室(1)、高度最小化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)(2)、及任選的標(biāo)記系
8統(tǒng)凸體(3)，所述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)至少包括開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)(4)、及任選的凸流路、及任選的反 應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且
(a)所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室包括分別由頂面元件和底面元件提供的寬度大于 600 μ m的頂面(5)和底面(6)、固定在所述頂面或/和底面上的片基探針區(qū)(7)內(nèi)的探針、 所述頂面和底面之間高度1-1000 μ m、優(yōu)選1-500 μ m的封閉式隔離結(jié)構(gòu)(8)及進(jìn)液口(9) 和出液口(10)，且所述頂面和底面的尺寸、間距和材質(zhì)的選擇使得反應(yīng)介質(zhì)可以在所述腔 室中形成毛細(xì)現(xiàn)象；
(b)所述凸流路包括高度大于0. 05-1000 μ m、優(yōu)選0. 05-500 μ m,寬度50-4000 μ m
的高親水凸體；
(c)所述開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)包括寬度為0. 5-10mm的片基空白區(qū)，或/和高度小于 1000 μ m、優(yōu)選小于500 μ m的疏水凸體或/和高疏水凸體或/和吸水凸體；
(d)所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體為不掩蔽所述探針的含標(biāo)記物的凸體；
(e)所述保護(hù)結(jié)構(gòu)包括其底面與所述片基探針區(qū)所在平面間距小于1000 μ m、優(yōu) 選小于500 μ m的保護(hù)元件，所述保護(hù)元件在不欲加入樣品時(shí)封閉至少部分反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，而 在欲加入樣品時(shí)其被全部或部分不可逆地去除；
其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且吸水率小于0. lg/g、 表面靜態(tài)水接觸角為40-80度，所述高疏水凸體、疏水凸體、高親水凸體、吸水凸體分別為 至少部分表面分別含高疏水材料、疏水材料、高親水材料、吸水材料的凸體，所述高疏水材 料的表面靜態(tài)水接觸角比所述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大40度以上，所述疏水材 料的表面靜態(tài)水接觸角為55-80度，所述高親水材料的表面靜態(tài)水接觸角小于40度，所述 吸水材料的吸水率大于0. lg/g。
本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室與目前的封閉式流動(dòng)芯片的反應(yīng)腔室的不同之處至 少在于前者要求進(jìn)行其頂面或/和底面的尺寸、間距和材料性質(zhì)的選擇以使反應(yīng)介質(zhì)可 以在所述腔室中形成毛細(xì)現(xiàn)象，而后者不要求有此選擇因而必需引入其它介質(zhì)分散機(jī)制、 例如腔室中加膜等。
本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室與目前的微通道芯片的微通道反應(yīng)腔室的不同之處 至少在于前者具有寬的片基探針面(> 500μπι)以固定較大的探針陣列而后者則無(wú)寬的 片基探針面(> 500 μ m)，以及前者可用較大流量的毛細(xì)現(xiàn)象直接進(jìn)行介質(zhì)分布、而后者只 有極小流量的毛細(xì)現(xiàn)象故使用時(shí)需外加能量進(jìn)行介質(zhì)分布。
本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室與毛細(xì)管芯片的不同之處至少在于前者由兩個(gè)面及 兩面之間的結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)毛細(xì)結(jié)構(gòu)可固定較大的探針陣列，而后者則不能。
本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的頂面和底部可以是矩形、圓形等各種幾何形狀。所 述頂面或/和底面的材料、特別是所述片基探針區(qū)的材料可以是選自于以下之一或任意兩 種或兩種以上的組合玻璃、硅和硅化合物、金屬氧化物、金屬和聚合物材料及它們各自的 衍生物等。其中的探針陣列，也可以有矩陣式、虛線式、實(shí)線式等各種有序分布。實(shí)際上，根 據(jù)芯片不同的使用，可以有也應(yīng)當(dāng)有配基有序分布方式的不同選擇。所述探針可以是選自 于以下組中的一種或兩種及兩種以上任意組合的物質(zhì)抗原、抗體、配體、配體指數(shù)增強(qiáng)系 統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(SELEX)篩選的適配分子、多肽和單鏈或多鏈DNA、核苷酸、聚核苷酸、糖、共酶、 輔因子、抗生素、類固醇、病毒、細(xì)胞。[0033]本發(fā)明的凸流路特別區(qū)別于現(xiàn)有芯片中的微流路，后者需要加工溝、槽或封頂是 一種凹流路，其加工復(fù)雜、成本昂貴。
本發(fā)明的標(biāo)記系統(tǒng)凸體可以有不同的幾何形態(tài)，例如點(diǎn)、線、帶、球體、等等。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的優(yōu)選方案為所述封閉式隔離 結(jié)構(gòu)的高度1-300 μ m、更優(yōu)選為30-100 μ m，所述頂面和底面的寬度1000-15000 μ m、長(zhǎng)度 大于ΙΟΟΟμπι。所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述進(jìn)液口和出液口的寬度與所述底面和頂面的 寬度相等或不相等，它們的高度與所述底面和頂面間的間距相等或不相等。我們發(fā)現(xiàn)，在利 用毛細(xì)現(xiàn)象直接進(jìn)行介質(zhì)分布的情況下，保持一定的腔室高度(例如30μπι)是必要的。此 外，我們還發(fā)現(xiàn)，即使利用機(jī)械外力分布反應(yīng)介質(zhì)，保持一定的腔室高度也是有利于避免氣 泡等分布不均現(xiàn)象。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的優(yōu)選方案為所述頂面和底面 的寬度 1500-15000mm、更優(yōu)選為 2500_15000mm。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述封閉式隔離結(jié)構(gòu)包括下述 一種或多種可逆或不可逆密封結(jié)構(gòu)熱密封結(jié)構(gòu)，化學(xué)密封結(jié)構(gòu)，可逆或不可逆粘膠層，高 疏水層，和包括高分子材料彈性涂層、片、帶的機(jī)械密封件。所述封閉主要指頂面元件和底 面元件之間除進(jìn)液口和出液口以外的邊界的封閉。包括粘合或/和熱融合或/和HF或硅 酸鈉低溫鍵合的方式形成的封閉主要是不可逆封閉。膠粘方式形成的封閉可是不可逆封閉 也可是可逆封閉。高疏水隔水密封和機(jī)械密封方式形成的封閉主要是可逆封閉。不可逆封 閉在需要時(shí)可通過(guò)機(jī)械作用開(kāi)放頂面或底面形成開(kāi)放式腔室。所述機(jī)械密封件均有一定彈 性，例如其邵爾硬度20-100度、等等，其可由橡膠(例如天然橡膠及其衍生物；合成橡膠、如 丁腈膠、丁基膠、氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等)及各種有機(jī)聚合物(如有機(jī)硅聚合物、含氟 聚合物、聚碳酸脂、塑料等)制成。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述底面或/和頂面處的底面 元件或/和頂面元件厚度小于1mm、優(yōu)選小于0.2mm，且檢測(cè)光線透過(guò)率大于90%。本發(fā)明 中，此一透明元件的例子為高0. 15mm的蓋玻片或活化蓋玻片。因而，本發(fā)明的芯片可直接 由信號(hào)檢測(cè)儀器檢出反應(yīng)結(jié)果，所述信號(hào)檢測(cè)儀器包括共聚焦激光掃描儀和激光掃描儀。 在實(shí)施例中，當(dāng)頂面元件蓋玻片足夠薄時(shí)(例如< 0. 15mm)，本發(fā)明的芯片可直接用于掃描 儀掃描而不需作拆卸處理，有無(wú)蓋玻片所得到的結(jié)果并無(wú)明顯不同。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，在所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的底面和頂面中僅一個(gè)面固定 有配基，且固定配基的面具有親水性質(zhì)而不固定配基的面具有疏水性質(zhì)。其所述底面的材 質(zhì)為玻璃，而所述頂面其材質(zhì)為親水或疏水塑料。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述片基探針區(qū)中有一個(gè)區(qū)域 固定有一種或多種配基，而另有一個(gè)區(qū)域固定有一種或多種與所述配基相應(yīng)的配體。所述 配基和配體包括抗原和抗體。例如與所述抗原相應(yīng)的抗體、抗抗體等。本發(fā)明的芯片提供 了 一種新的、高靈敏度的、可同時(shí)檢測(cè)抗原及其相應(yīng)抗體的工具。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述凸流路為高親水涂層。需要時(shí)該凸流路的隔離結(jié)構(gòu) 為高度小于1000 μ m、優(yōu)選小于500 μ m的疏水凸體或/和高疏水凸體。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述凸流路中還可固定有分離介質(zhì)，所述分離介質(zhì)包括 電泳介質(zhì)或?qū)游鼋橘|(zhì)。
10[0043]在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述高疏水凸體、疏水凸體、高親水凸體、吸水凸體分別 由液態(tài)材料固化在所述芯片表面而形成、或/和由固態(tài)材料固定在所述芯片表面而形成， 其中所述液態(tài)材料包括分別含有所述高疏水材料、疏水材料、高親水材料、吸水材料的溶 液、涂料、凝膠、乳液，所述固態(tài)材料包括分別含有所述高疏水材料、疏水材料、高親水材料、 吸水材料的片、膜、板、帶、粉。用液態(tài)材料固化法制備所述凸體的例子為A、提供能夠結(jié)合 到基片上的所述液態(tài)材料；B、將其涂覆在基片上指定的位置；C、干燥或/和加固化劑固化 涂覆物質(zhì)以形成固態(tài)覆涂層；其中的固化反應(yīng)，包括氧化聚合型(例如含干性油改性的漆 等)、溶劑揮發(fā)型(例如常溫干燥固化的清漆等)、固化劑固化型、加溫固化型、生物酶催化 型(例如大漆等)、等等。用固態(tài)材料固定法制備所述凸體的例子為A、提供能夠結(jié)合到基 片上的已成型的固態(tài)物質(zhì)；B、將所述固體物質(zhì)以膠粘或/和熱貼合方法結(jié)合在基片上指定 位置。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述高疏水凸體的高度優(yōu)選為0. 1-100 μ m。實(shí)際上，在實(shí) 施例中，當(dāng)其高度為20-50 μ m時(shí)，也可達(dá)到令人滿意的效果。
在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)高疏水性可以作為芯片的一種反應(yīng)器隔離機(jī)制，有效 地把水溶液限制在高疏水材料包圍的親水基片表面。表1列出了一些高疏水材料涂層的隔 離效果。
表1 一些高疏水材料涂層的隔離效果
高疏水涂層 靜態(tài)水接觸角涂層寬度涂層厚度親水基片表面積加水量90度垂流有機(jī)硅涂料95度Imm30—40 μ ill16mm220 μ 1—納米紡織物155度Imm400 U m16mm230 Ul—納米氧化硅CDJ7160度Imm20-30 μ m16mm230 μ 1一黑漆(創(chuàng)可噴)85度Imm< 5um16mm215 μ 1—無(wú)涂層基片45度——16mmIOul+
表中90度垂流是指將芯片相對(duì)水平面旋轉(zhuǎn)90度，觀察水往下垂流，有流動(dòng)為陽(yáng)性 反應(yīng)(+)，無(wú)流動(dòng)為陰性反應(yīng)(_)。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角優(yōu)選比所述片基探 針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大70度以上、更優(yōu)選大90度以上、特別優(yōu)選大110度以上。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述高疏水材料包括高疏水有機(jī)材料或/和高疏水納米 材料。所述高疏水材料包括下述一種或多種材料高疏水有機(jī)硅材料及其衍生物、高疏水氟 樹(shù)脂及其衍生物、高疏水聚合物和含高疏水納米微粒的涂料或/和固態(tài)材料。所述的有機(jī) 硅材料是以硅氧烷鍵為基礎(chǔ)的有機(jī)硅聚合物、共聚物或其高疏水衍生物。所述的氟樹(shù)脂包 括氟樹(shù)脂低聚體、聚四氟乙烯(PTFE)、共聚氟樹(shù)脂(PFEP)、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯。所 述的高疏水聚合物包括高疏水聚丙烯、聚丙烯酸脂及其衍生物。所述高疏水納米微粒的涂 料或/和固態(tài)材料中，所述納米微粒包括直徑為Inm-IOOnm的下列一種或一種以上的納米 微粒金、釩、鉛、銀、鐵及其氧化物粉體，氧化硅、氧化鈦、氧化鋁粉體、及它們的衍生物。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述疏水凸體包括疏水涂層，該疏水涂層包括反應(yīng)器的有色標(biāo)記線、條。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述高親水材料的表面靜態(tài)水接觸角優(yōu)選小于30度。所 述高親水材料包括高親水納米材料(例如高親水納米材料)和高親水高分子材料(例如高 親水聚丙烯酸涂料)。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述吸水材料包括天然吸水材料、親水無(wú)機(jī)化合物的固 相多孔物質(zhì)及合成高分子吸水材料。所述吸水材料包括下述一種或多種材料含毛細(xì)管結(jié) 構(gòu)紙制品、棉制品、海綿及其改性物，鈣鹽，纖維素系吸水材料、淀粉系吸水材料、合成樹(shù)脂 系及其接枝、嵌段、共聚產(chǎn)生的化合物吸水材料。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體的優(yōu)選方案為控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)凸 體，且其中所包括的標(biāo)記物的半釋期大于10秒、優(yōu)選大于30秒。控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)的一個(gè) 例子為程序式釋放體系，其中標(biāo)記物釋放的速率、滯后時(shí)間主要由體系自身材料及結(jié)構(gòu)來(lái) 決定。所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體中的所述標(biāo)記物，其標(biāo)記方法包括化學(xué)發(fā)光標(biāo)記，激發(fā)發(fā)光標(biāo)記， 非選擇性光反射標(biāo)記及選擇性光反射標(biāo)記。標(biāo)記物含有標(biāo)記物質(zhì)及配基，其中所述標(biāo)記物 質(zhì)包括酶、熒光染料、化學(xué)發(fā)光催化劑、有色金屬或有色金屬鹽、染料和顏料、等等，所述配 基包括抗原、抗體、生物素、藥物配基、多肽、DNA、RNA及其片斷、等等。在本發(fā)明中，“標(biāo)記物 半釋期”是在標(biāo)記反應(yīng)的條件下標(biāo)記物從控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)向反應(yīng)器中釋放50%所需的時(shí) 間。顯然，本發(fā)明的標(biāo)記系統(tǒng)為控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)?？刂凭忈寴?biāo)記系統(tǒng)凸體可以有不同的 技術(shù)方案，例如內(nèi)含液態(tài)或固態(tài)標(biāo)記物的控制緩釋劑球體或其它立體、含有標(biāo)記物和控制 緩釋劑的點(diǎn)或線等。在此情況下，所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體的高度小于1000 μ m，且固定在反應(yīng)器 中探針陣列周圍、或固定在探針陣列內(nèi)形成探針/標(biāo)記系統(tǒng)陣列。
所述控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)包括標(biāo)記物和控制緩釋劑。本發(fā)明所述的控制緩釋劑是 指具有控制或參與控制標(biāo)記物釋放的速度和滯后的性質(zhì)的物質(zhì)，例如通過(guò)其可控網(wǎng)絡(luò)密度 漲落而釋放標(biāo)記物的擴(kuò)散控制緩釋劑、通過(guò)其可控降解而釋放標(biāo)記物的化學(xué)反應(yīng)控制緩釋 劑、通過(guò)其被溶劑可控活化(例如溶解)而釋放標(biāo)記物的溶劑活化控制緩釋劑、通過(guò)膜內(nèi)吸 水膨脹物質(zhì)而而使包膜脹裂崩解而快速釋放出標(biāo)記物的可控釋放劑、等等。通過(guò)利用擴(kuò)散 控制緩釋系統(tǒng)，標(biāo)記物由于擴(kuò)散控制緩釋劑(例如溶漲性適中的聚合物)網(wǎng)絡(luò)密度漲落而 釋放；通過(guò)利用化學(xué)反應(yīng)控制緩釋系統(tǒng)，標(biāo)記物由于化學(xué)反應(yīng)控制緩釋劑(例如可降解的 聚合物)降解而釋放；通過(guò)利用溶劑活化控制緩釋系統(tǒng)，標(biāo)記物由于溶劑活化控制緩釋劑 (例如包膜)被溶劑活化(例如溶解)而釋放。例如，由標(biāo)記物均勻分散或包埋在水溶性適 中的聚合物(控制緩釋劑)中形成的擴(kuò)散控制標(biāo)記系統(tǒng)，其中標(biāo)記物釋放的速度由聚合物 溶漲或溶解速度控制，以滿足檢測(cè)過(guò)程中不同步驟對(duì)標(biāo)記物濃度的不同需要。又例如，由標(biāo) 記物均勻分散或包埋在可降解的聚合物中(控制緩釋劑)形成的化學(xué)反應(yīng)控制標(biāo)記系統(tǒng)， 其中標(biāo)記物釋放的速度，在加樣時(shí)實(shí)際上為零，在標(biāo)記時(shí)由于加入降解劑(例如酶)而使聚 合物降解從而使標(biāo)記物釋放出來(lái)。又例如，由標(biāo)記物與包膜(控制緩釋劑)形成的溶劑活 化控制標(biāo)記系統(tǒng)，其中標(biāo)記物釋放的速度、滯后由包膜溶漲或溶解速度控制。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)凸體包括所述標(biāo)記物與控制緩釋 劑形成的單重或多重夾心結(jié)構(gòu)，所述夾心結(jié)構(gòu)是指濃度分布在內(nèi)部高于外部的結(jié)構(gòu)。在多 重夾心結(jié)構(gòu)中，可以含有一種或多種標(biāo)記物及一種或多種控制緩釋劑，如第一重為標(biāo)記物 第二重為增強(qiáng)劑的結(jié)構(gòu)。[0057]所述控制緩釋劑包括水可溶性或水溶液可致崩解的有機(jī)物。水可溶性有機(jī)物包括 天然水溶性有機(jī)物、半合成水溶性有機(jī)物及合成水溶性有機(jī)化合物等。所述有機(jī)物包括下 述一種或多種物質(zhì)碳水化合物及其衍生物、植物淀粉及改性淀粉、植物膠、動(dòng)物膠、改性纖 維素、聚合物和縮合物。
在根據(jù)本發(fā)明的芯片中，所述保護(hù)元件包括下述一種或多種材料有機(jī)材料膜、 片，金屬-有機(jī)材料復(fù)合膜、片，玻片。該保護(hù)元件與所述反應(yīng)器通過(guò)包括下述一種或多種 可逆或不可逆密封結(jié)構(gòu)連接熱密封結(jié)構(gòu)、化學(xué)密封結(jié)構(gòu)、及可逆或不可逆粘膠層。在本發(fā) 明中，所述保護(hù)元件作了方便去封閉的預(yù)切割。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)或一個(gè)以上的 多個(gè)高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器至少包括探針、片基探針區(qū)、高度最小化的開(kāi)放式隔離 結(jié)構(gòu)、及任選的反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且所述開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)包括相對(duì)于片基探針區(qū)其高度 0. 1-1000 μ m、優(yōu)選0. 1-500 μ m的高疏水凸體或/和吸水凸體，及寬度0. 2-3. Omm的片基 空白區(qū)，其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且表面靜態(tài)水接觸角為 40-80度，所述高疏水凸體和吸水凸體至少其部分表面分別含高疏水材料和吸水材料，所述 高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大40度以上，所 述吸水材料的吸水率大于0. lg/g。實(shí)際上，這種分析芯片包括本發(fā)明的高疏水隔離結(jié)構(gòu)分 析芯片、吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片、高疏水/吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片。本發(fā)明的隔離結(jié)構(gòu)可應(yīng) 用于所有的芯片類型，例如反應(yīng)池之間的最小距離比其延伸線上的反應(yīng)池寬度長(zhǎng)20%以上 的芯片；含加液結(jié)構(gòu)或/和出液結(jié)構(gòu)的芯片；反應(yīng)器加液區(qū)和/或出液區(qū)中可包含有下列 一種或一種以上的控制反應(yīng)介質(zhì)定向流動(dòng)速度的結(jié)構(gòu)的芯片；雙面芯片；等等。本發(fā)明的 隔離結(jié)構(gòu)中包含有與片基探針區(qū)位于同一平面、寬度大于0. 2mm的片基空白區(qū)，這對(duì)于芯 片而言是非常重要、不可或缺的。同酶標(biāo)板等固定一種探針的裝置不同，芯片反應(yīng)器中固定 的通常是不同探針的陣列，要求陣列中每一探針的反應(yīng)環(huán)境具均一性。而高疏水凸體或吸 水凸體或高疏水/吸水復(fù)合凸體的存在，將改變其周圍確定寬度的區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)條件。因 而，在片基探針區(qū)與凸體之間必需要有一個(gè)不固定有效探針的空白區(qū)。經(jīng)過(guò)我們大量的實(shí) 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此一空白區(qū)的寬度主要決定于凸體高度和高疏水材料表面靜態(tài)水接觸角或吸水材 料吸水率。這里的凸體，可在片基表面上構(gòu)成不同的幾何圖案，例如單線、多線、帶、格子等。 高疏水/吸水復(fù)合凸體的一個(gè)例子是距片基探針區(qū)較近處為高疏水凸體而較遠(yuǎn)處為吸水 凸體。在該芯片中，所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器，其中開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)所包括的高疏水凸 體、吸水凸體以及保護(hù)結(jié)構(gòu)與以上所述相同。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)以上的多個(gè)高 度最小化的開(kāi)放式反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為非流動(dòng)式反應(yīng)器、且至少包括探針、片基探針區(qū)、 高度最小化的開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)、及任選的反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且所述開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)為寬 度I-IOmm的片基空白區(qū)及任選的相對(duì)于片基探針區(qū)其高度0-1000 μ m、優(yōu)選0-500 μ m的疏 水凸體，其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且吸水率小于0. Ig/ g、表面靜態(tài)水接觸角為40-80度，所述疏水凸體至少其部分表面含疏水材料，所述疏水材 料其表面靜態(tài)水接觸角為55-80度。實(shí)際上，這種分析芯片是本發(fā)明的空白隔離結(jié)構(gòu)分析 芯片。與很多人的想象不同，我們通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)非常驚奇地發(fā)現(xiàn)，即使沒(méi)有隔離凸體，當(dāng)有 寬度I-IOmm的片基空白區(qū)時(shí)，在優(yōu)選的加液量(例如10 μ m加在16mm2上)和反應(yīng)條件下
13(例如37°C 30分鐘)，反應(yīng)時(shí)并不發(fā)生交叉污染。殘留反應(yīng)物可通過(guò)吸水物吸、吸管吸、甚 至直接沖洗，而不發(fā)生交叉污染。本發(fā)明的空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片中，任選的疏水凸體并不 是隔離主體，而往往作為標(biāo)記線或/和隔離輔助物而使用。在該芯片中，所述反應(yīng)器為開(kāi)放 式反應(yīng)器，其中開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)所包括的高疏水凸體、吸水凸體以及保護(hù)結(jié)構(gòu)與以上所述 相同。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)或一個(gè)以上的 多個(gè)高度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流動(dòng)式反應(yīng)器，且至少包括一個(gè)或多 個(gè)高度最小化的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室、及任選的反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔 室其高度小于1000 μ m、優(yōu)選小于500 μ m，包括分別由頂面元件和底面元件提供的寬度大 于600 μ m的頂面和底面、固定在所述頂面或/和底面上的片基探針區(qū)內(nèi)的探針、所述頂面 和底面之間的封閉式隔離結(jié)構(gòu)及進(jìn)液口和出液口，且所述頂面和底面的尺寸、間距和材質(zhì) 的選擇使得反應(yīng)介質(zhì)可以在所述腔室中形成毛細(xì)現(xiàn)象，其中所述片基探針區(qū)其吸水率小于 0. lg/g且表面靜態(tài)水接觸角為40-80度。實(shí)際上，這種分析芯片是本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng) 腔室分析芯片。所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流動(dòng)式反應(yīng)器。從探針固定情況看，其至少包括三 種形況探針固定在底面元件包括的片基上、探針固定在頂面元件包括的片基上、探針?lè)謩e 固定在底面元件和頂面元件包括的片基上。從入液口、出液口位置看，其也至少包括三種形 況它們可分別在底面元件上、在頂面元件上、在底面元件和頂面元件之間。本發(fā)明的毛細(xì) 寬帶反應(yīng)腔室分析芯片與目前的封閉式流動(dòng)芯片、微通道芯片、及毛細(xì)管芯片的不同之處， 參考上述本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室與這些現(xiàn)有芯片的反應(yīng)器的不同之處。
在該芯片中，所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室和保護(hù)結(jié)構(gòu)與以上所述相同。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)或一個(gè)以上的 多個(gè)高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流動(dòng)式反應(yīng)器，其至少包括探針、片基探 針區(qū)、相對(duì)于片基探針區(qū)其高度其高度1-1000 μ m、優(yōu)選1-500 μ m的凸流路、及任選的反應(yīng) 器保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且所述凸流路為寬度5-4000 μ m的高親水凸體，其中所述片基探針區(qū)其吸 水率小于0. lg/g且表面靜態(tài)水接觸角為40-80度，所述高親水凸體為至少部分表面分別 含高親水材料的凸體，所述高親水材料的表面靜態(tài)水接觸角小于40度。實(shí)際上，這種分析 芯片是本發(fā)明的凸流路分析芯片，其中的凸流路可連通下列一種及多種結(jié)構(gòu)樣品池、試劑 池、檢測(cè)池、廢液池、分離器、等等。所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流動(dòng)式反應(yīng)器。本發(fā)明的凸流 路分析芯片與現(xiàn)有微流路分析芯片的不同，參考上述本發(fā)明的凸流路與現(xiàn)有微流路的不同 之處。同樣，其凸流路和保護(hù)結(jié)構(gòu)與以上所述相同。
在該芯片中，所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括如上所述的開(kāi)放式隔離 結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)或一個(gè)以上的 多個(gè)高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器至少包括探針、片基探針區(qū)、標(biāo)記系統(tǒng)凸體、及任選的 反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體為不掩蔽所述探針的含標(biāo)記物的凸體。實(shí)際上，這種分 析芯片是本發(fā)明的固定化標(biāo)記物分析芯片。在該芯片中，所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器，而且 其中的標(biāo)記系統(tǒng)凸體和保護(hù)結(jié)構(gòu)都與以上相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種分析芯片，該芯片包含一個(gè)以上的多個(gè)高 度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括易拆零片基或/和高度最小化的反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中所述易拆零片基為在使用時(shí)容易按需拆離的片基，所述保護(hù)結(jié)構(gòu)包括與所述探針?biāo)?平面間距小于1000 μ m、優(yōu)選小于500 μ m的保護(hù)元件，所述保護(hù)元件在不欲加入樣品時(shí)封 閉全部或部分反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、在欲加入樣品時(shí)其被全部或部分不可逆地去除。實(shí)際上，這種 分析芯片是本發(fā)明的可零用分析芯片，其包括兩種類型拆零芯片和開(kāi)零芯片。前者使用， 易拆零片基(例如預(yù)作切割處理的活化玻片、金屬片、塑料片、等等)，后者使用反應(yīng)器封閉 元件(例如通過(guò)機(jī)械切割加工有易吸脫區(qū)域的塑料片、鋁塑膜和有無(wú)易吸脫區(qū)域的塑料薄 膜、等等)。該芯片的保護(hù)結(jié)構(gòu)與以上所述相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種高密度反應(yīng)器分析芯片，其中一個(gè)片基的 至少一個(gè)面上的反應(yīng)器密度大于2個(gè)/cm2、優(yōu)選大于3個(gè)/cm2，且所述反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)的 高度小于1000 μ m、優(yōu)選小于500 μ m。在該芯片中，反應(yīng)器的密度優(yōu)選大于5個(gè)/cm2。更優(yōu) 選的是，所述反應(yīng)器為如上所述的隔離高度最小化的反應(yīng)器。
本發(fā)明還涉及用于以上芯片中的頂面元件或底面元件，該頂面元件或底面元件包 括所述片基探針區(qū)及其內(nèi)固定的所述探針。例如，形成上述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的頂面元件 或/和底面元件，所述元件除含有所述片基探針區(qū)及探針外，還可含有部分或全部腔室壁、 部分或全部進(jìn)液口和出液口、部分或全部密封結(jié)構(gòu)(例如彈性涂層和阻濕潤(rùn)涂層)、和其它 芯片結(jié)構(gòu)(例如定位結(jié)構(gòu))。所述頂面元件的材料可以是選自于以下之一或任意兩種或兩 種以上的組合玻璃、硅、金屬氧化物、金屬和聚合物材料及它們各自的衍生物。
本發(fā)明還涉及用于以上芯片中的基片，其包括一個(gè)以上的多個(gè)片基探針區(qū)及下述 一種或一種以上的多種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種定性或/和定量分析方法，該方法包括 (a)將樣品加入分析芯片開(kāi)放式反應(yīng)器并在其中反應(yīng)；(b)所述反應(yīng)完成后不將剩余樣品 從所述反應(yīng)器中吸出即直接進(jìn)行下一步操作，所述下一步操作包括洗滌或標(biāo)記。在該方法 中，所述開(kāi)放式芯片為如上所述的開(kāi)放式多反應(yīng)器芯片。
本發(fā)明還涉及一種定性或/和定量分析方法，該方法包括(a)將樣品加入分析芯 片反應(yīng)器并在其中進(jìn)行探針選擇性反應(yīng)和標(biāo)記反應(yīng)；(b)洗滌并分析所述反應(yīng)的結(jié)果。在 該方法中，所述芯片為如上所述的芯片。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，其提供一種檢測(cè)裝置，該裝置包括將芯片反應(yīng)器中反 應(yīng)完成后的剩余物凈化的部件，所述部件是通過(guò)用吸水率大于0. 5g/g的吸水物吸收、或/ 和將所述芯片與水平面形成一夾角直接沖洗來(lái)進(jìn)行所述凈化的，所述夾角大于5度。
本發(fā)明的高集成度分析芯片的優(yōu)點(diǎn)是制作簡(jiǎn)易、成本較低、隔離可靠、介質(zhì)分布 均勻、消耗反應(yīng)介質(zhì)少，靈敏度高、操作方便等。
本發(fā)明的高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片、吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片、高疏水/吸水復(fù)合 隔離結(jié)構(gòu)分析芯片、和空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的優(yōu)點(diǎn)是由于實(shí)現(xiàn)了隔離結(jié)構(gòu)高度最小化， 可以使得反應(yīng)器數(shù)目最大化和/或樣品加入量最小化和/或易于洗滌更容易實(shí)現(xiàn)，且可用 共聚焦激光掃描儀或激光掃描儀直接掃描。
本發(fā)明的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的優(yōu)點(diǎn)是既克服了封閉式腔室芯片的介質(zhì)分布 不勻(例如出氣泡)及所需樣品和標(biāo)記物較多的弱點(diǎn)、又克服了毛細(xì)管芯片生產(chǎn)復(fù)雜成本 高的弱點(diǎn)，具有制作簡(jiǎn)便，靈敏度高，消耗反應(yīng)介質(zhì)少，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的凸流路芯片的優(yōu)點(diǎn)是可通過(guò)凸體材質(zhì)選擇控制流速，且加工方便成本低。
本發(fā)明的固定化標(biāo)記物分析芯片的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)引入控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)，可以減 小虎克現(xiàn)象影響從而提高檢測(cè)方法和裝置的靈敏度；可以減少操作步驟及機(jī)械輸運(yùn)系統(tǒng)以 提高檢測(cè)及檢測(cè)裝置的效率，降低了檢測(cè)自動(dòng)化的難度；由于在干燥狀態(tài)，可以有更高的標(biāo) 記物穩(wěn)定性。
本發(fā)明的可零用分析芯片芯片的優(yōu)點(diǎn)是根椐一次檢測(cè)的需要在一個(gè)芯片上僅使 用部分反應(yīng)器而不影響其它反應(yīng)器的保存，可以降低檢測(cè)成本。
圖IA是根據(jù)本發(fā)明的一種多毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的示意圖；
圖IB是圖IA所示芯片沿a-a線的剖面圖；
圖2A-2E是本發(fā)明芯片的各種反應(yīng)器及結(jié)構(gòu)的示意圖；以及
圖3A和3B是本發(fā)明毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室密封結(jié)構(gòu)的底面元件的俯視圖，而圖3C和 3D是其頂面元件的仰視圖。
1、毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室2、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)3、標(biāo)記系統(tǒng)凸體[0084]4、開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)5、頂面6、底面[0085]7、片基探針區(qū)8、封閉式隔離結(jié)構(gòu)9、進(jìn)液口[0086]10、出液口11、頂面元件12、底面元件[0087]13、頂面進(jìn)液結(jié)構(gòu)14、頂面出液結(jié)構(gòu)15、頂面定位結(jié)構(gòu)[0088]16、頂面密封元件
具體實(shí)施方式
術(shù)語(yǔ)定義
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“分析芯片”簡(jiǎn)稱為“芯片”，包括但不限于英語(yǔ)中的Biochip、 Microarray, Bioarray，是指定性和/或定量分析中的一種檢測(cè)裝置，其反應(yīng)器中微量配基 同樣品中的目標(biāo)分子發(fā)生特異反應(yīng)的結(jié)果可以以可尋址的方式進(jìn)行識(shí)別。芯片包括微通道 芯片(相當(dāng)于英語(yǔ)中的MicroChannel Biochip)和微陣列芯片(相當(dāng)于英語(yǔ)中的Biochip、 Microarray, Bioarray)，但眾所周知不包括現(xiàn)有的快檢試劑條。本發(fā)明的芯片含有單反應(yīng) 器或多反應(yīng)器且有無(wú)標(biāo)記系統(tǒng)，反應(yīng)器中配基在片基上的分布密度大于10點(diǎn)/cm2，且每個(gè) 配基點(diǎn)的面積不大于1mm2。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)裝置”是指定量或/和定性檢測(cè)過(guò)程中所用的包含有用以同樣 品目標(biāo)物作用的配基的用品，例如含有捕獲配基的儀器、耗材和含有捕獲配基和標(biāo)記配基 的標(biāo)記試劑盒。例子有分析芯片、酶標(biāo)板、親和電泳條、親和層析柱、平面層析試劑條、分析 芯片試劑盒、酶標(biāo)板試劑盒、親和電泳試劑盒、等等。定量或/和定性檢測(cè)過(guò)程可以在體外 進(jìn)行、也可以在體內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“探針”是指所有可以以可尋址的方式固定在固相載體上的、具有捕捉 樣品中的目標(biāo)物的活性的物質(zhì)，例如DNA、多肽、細(xì)胞、組織等生物成分。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“配基”相當(dāng)于英文的Ligand，是指用以通過(guò)相互作用(包括親和作 用、離子交換、親油作用、等等)捕獲其配體(相當(dāng)于英文的Ligate)、且可以與標(biāo)記物質(zhì)結(jié)
16合形成標(biāo)記物的物質(zhì)，例如下述之一種或多種物質(zhì)抗原、抗體、配體、配體指數(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn) 化技術(shù)篩選的適配分子、配基、多肽、多糖、共酶、輔因子、抗生素、類固醇、病毒、細(xì)胞、生物 素、親和素等。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“標(biāo)記物質(zhì)”是指用以形成或參與形成檢出信號(hào)的物質(zhì)，例如芯片檢測(cè) 常用標(biāo)記物中的羅丹明、CY3、CY5等。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“片基”是指芯片中用以固定探針的固相載體。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)室”是指反應(yīng)器中探針與目標(biāo)物的反應(yīng)的場(chǎng)所。反應(yīng)室包括反 應(yīng)池和反應(yīng)腔室。反應(yīng)池特指反應(yīng)時(shí)探針陣列上方為開(kāi)放的反應(yīng)場(chǎng)所。反應(yīng)腔室特指反應(yīng) 時(shí)探針陣列上方為封閉的反應(yīng)場(chǎng)所。反應(yīng)池包括片基池和探針。反應(yīng)腔室包括片基腔室和 探針。片基池和片基腔室都包括片基與反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器”是指探針與目標(biāo)物的反應(yīng)的場(chǎng)所及與之連通的全部結(jié)構(gòu)組 成的整體。反應(yīng)器包括邊界或隔離結(jié)構(gòu)、片基、固定在片基上的探針、及相連通的其它相關(guān) 結(jié)構(gòu)(例如流路、進(jìn)液結(jié)構(gòu)、出液結(jié)構(gòu)、固定化標(biāo)記物、等等)。此外，本發(fā)明中按照芯片上 反應(yīng)器的數(shù)目n，芯片被定義為單反應(yīng)器芯片(η = 1)和多反應(yīng)器芯片(η等于或大于2)； 按照檢測(cè)過(guò)程中所加入的液相介質(zhì)能否在反應(yīng)器中定向流動(dòng)，反應(yīng)器被定義為流動(dòng)反應(yīng)器 和非流動(dòng)反應(yīng)器，且將以流動(dòng)反應(yīng)器和非流動(dòng)反應(yīng)器為特征的芯片分別定義為流動(dòng)芯片和 非流動(dòng)芯片；按照反應(yīng)器探針陣列上方在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中是否開(kāi)放，將反應(yīng)器分別定義為 開(kāi)放式和非開(kāi)放式反應(yīng)器，且將以此反應(yīng)器為特征的芯片分別定義為開(kāi)放式和非開(kāi)放式芯 片。芯片反應(yīng)器通常同時(shí)具有上述幾種反應(yīng)器的性質(zhì)。本發(fā)明中，這些反應(yīng)器被定義為以其 所具有的全部性質(zhì)為共同特征的反應(yīng)器，以此反應(yīng)器為特征的芯片也被同樣地定義。例如， 如果在檢測(cè)過(guò)程中探針陣列上方為無(wú)覆蓋物的開(kāi)放結(jié)構(gòu)，且所加入的液相介質(zhì)能在反應(yīng)器 中定向流動(dòng)，則該反應(yīng)器被定義為開(kāi)放式流動(dòng)反應(yīng)器，相應(yīng)的芯片被定義為開(kāi)放式流動(dòng)芯 片，或簡(jiǎn)稱開(kāi)放式流動(dòng)芯片；其它以次類推。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“基片”是指用以制備芯片的、尚未固定探針的中間產(chǎn)品，其以片基為 基礎(chǔ)、結(jié)合有無(wú)其它結(jié)構(gòu)(例如隔離結(jié)構(gòu))、且在固定配基后形成芯片?；峡梢杂幸粋€(gè) 或多個(gè)片基室。單片基室基片上通常沒(méi)有隔離結(jié)構(gòu)，此時(shí)基片既是片基(例如市售的氨基 玻片)。多片基室基片上有隔離結(jié)構(gòu)，此時(shí)基片包括片基和隔離結(jié)構(gòu)。片基室在固定上配基 后形成反應(yīng)器，多片基室基片形成多反應(yīng)器芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器結(jié)構(gòu)”是指形成反應(yīng)器的必須的片基、探針以外的其它結(jié)構(gòu)， 如隔離結(jié)構(gòu)、流路結(jié)構(gòu)等。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“凸體”是指相對(duì)于片基探針區(qū)平面高度大于0的隆起結(jié)構(gòu)，例如涂 層、粘合體、等等。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)”是指至少在加入樣品時(shí)避免反應(yīng)器之間出現(xiàn)交叉 污染的結(jié)構(gòu)，包括用以隔離部分或全部反應(yīng)器結(jié)構(gòu)(例如反應(yīng)池、反應(yīng)腔室、流路、進(jìn)液結(jié) 構(gòu)、出液結(jié)構(gòu)、等等)的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)包括開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)和封閉式隔離結(jié)構(gòu)。開(kāi) 放式隔離結(jié)構(gòu)是指芯片使用時(shí)隔離結(jié)構(gòu)上方無(wú)覆蓋物的反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)。封閉式隔離結(jié)構(gòu) 是指芯片使用時(shí)隔離結(jié)構(gòu)上方有覆蓋物的反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器流路結(jié)構(gòu)”是指芯片反應(yīng)器中的流路網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明凸流路是 指流路中含有吸水或/和高親水材料而高于基片的凸體流路。[0103]本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器分離結(jié)構(gòu)”是指芯片反應(yīng)器中的具有樣品組分分離功能的結(jié) 構(gòu)。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“標(biāo)記系統(tǒng)”是指芯片(包括芯片裝置和芯片試劑盒)中用以對(duì)芯片 反應(yīng)器中的反應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記的系統(tǒng)。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)”是指在芯片的貯、運(yùn)過(guò)程和其上部分反應(yīng)器的使用 過(guò)程中使得未使用反應(yīng)器不與任何反應(yīng)介質(zhì)接觸且保持其固有活性的系統(tǒng)。反應(yīng)器保護(hù)系 統(tǒng)與反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)是不同的。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“多肽”相當(dāng)于英語(yǔ)中的“polyp印tide”，包括天然或合成蛋白質(zhì)、蛋白 質(zhì)片斷、合成肽、等等，免疫檢測(cè)中通常的目標(biāo)物和檢測(cè)中通用的配基、例如抗原、抗體、等 等都屬于多肽。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“納米微?！笔侵冈谌S空間中至少有一維小于500nm、優(yōu)選為 I-IOOnm的固相載體微粒。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片”是指含一個(gè)或一個(gè)以上的多個(gè)毛細(xì)寬帶反 應(yīng)腔室的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“凸流路芯片”是指含凸流路的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片”是指含包括高疏水凸體的隔離結(jié)構(gòu)的芯 片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片”是指含包括吸水凸體的隔離結(jié)構(gòu)的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片”是指含包括寬度為0. 5-10mm的片基空白區(qū) 及任選的疏水凸體的隔離結(jié)構(gòu)的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“高疏水/吸水復(fù)合隔離結(jié)構(gòu)芯片”是指含包括高疏水/吸水復(fù)合凸 體的隔離結(jié)構(gòu)的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“固定化標(biāo)記物分析芯片”是指含固定化標(biāo)記物的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“可零用分析芯片”是指在一塊多反應(yīng)器芯片上，可根據(jù)需要一次僅用 一部分反應(yīng)器而不影響其它反應(yīng)器的使用性能的芯片。
本發(fā)明術(shù)語(yǔ)“表面靜態(tài)水接觸角”是指靜態(tài)水在表面的接觸角。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，用一 滴液體在固體物質(zhì)表面的接觸角θ作為特定固定濕潤(rùn)的量化測(cè)試，這一點(diǎn)是被廣為認(rèn)可 的。如果液體完全分散在表面上形成膜，接觸角θ為0、如果物質(zhì)表面上的液珠存在一定角 度，該表面被認(rèn)為是不濕潤(rùn)的。芯片中最常用的固相載體基片材料為玻璃，其表面靜態(tài)水接 觸角約為45度。
以下將參考實(shí)施例以及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明 實(shí)施例僅給出本發(fā)明具體實(shí)施方式
的個(gè)別情況的例子。根椐這些實(shí)施例，本專業(yè)的技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明具體實(shí)施方式
的其它情況。
在本發(fā)明實(shí)施例中的片基包括親水片基和疏水片基。親水片基包括用已公開(kāi)的 環(huán)氧基化方法自制的環(huán)氧基載玻片和環(huán)氧基蓋玻片。疏水片基為自制的黑漆載玻片(見(jiàn) 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3117645. 3))。玻片購(gòu)自美國(guó)ESCOSCIENTIFIC公司，載玻片的尺寸為 75X25X 1. 0mm，蓋玻片的尺寸為60X24X0. 15mm。本實(shí)施例中的探針購(gòu)自北京人民醫(yī) 院肝病研究所，分別為HIV1+2抗原、HBs抗原、HCV抗原和HBs抗體，它們的點(diǎn)樣濃度均在 1. 0-1. 5mg/ml之間。在本實(shí)施例中，1號(hào)樣為HCV抗體陽(yáng)性血清，2號(hào)樣為HIV1+2抗體陽(yáng)性人血清，3號(hào)樣為HBs抗體陽(yáng)性人血清，4號(hào)樣為HBs抗原人血清，5號(hào)樣品為陰性對(duì)照物。 所有的樣品，均是經(jīng)使用經(jīng)典的單反應(yīng)器開(kāi)放式芯片在同等反應(yīng)條件下預(yù)先檢測(cè)確定的。
實(shí)施例1 高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備及應(yīng)用
在本實(shí)施例中，所用高疏水液態(tài)材料分別為“聚丙烯酸脂涂料”(中國(guó)成都晨光化 工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度85度)、“有機(jī)硅防水涂料”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供， 靜態(tài)水接觸度116度)、“超高疏水乳膠漆”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度 123度)和“高疏水氧化硅涂料”(中國(guó)舟山明日納米材料公司提供，靜態(tài)水接觸度151度)， 所用高疏水固態(tài)材料分別為"聚四氟乙烯不干膠帶"(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜 態(tài)水接觸度117度)和"納米紡織物"(中國(guó)舟山明日納米材料公司提供，靜態(tài)水接觸度 155度)。僅管本發(fā)明的反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)可以部分是、也可以全部是本發(fā)明的高疏水隔離 結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中只給出了最為簡(jiǎn)單的情況作為例子。其它情況的例子還可在后面的實(shí)施 例中出現(xiàn)。
1)高疏水隔離結(jié)構(gòu)片基的制備
(1) M碰捕刪碰狐M趙離·豐斤郎P某
將上述高疏水液態(tài)材料涂抹在環(huán)氧基載玻片上反應(yīng)器邊界位置上，按供貨方的使 用說(shuō)明在室溫干燥后固化，形成高度25-115 μ m、寬度2. 0-2. 5mm的高疏水凸體。高疏水凸 體可以有不同幾何圖型，本例中僅取帶狀(凸體為一條帶)和線組合(例如凸體為有間隔 的2條線)2種。高疏水凸體包圍的表面可以取各種幾何圖型，本例中僅取3mmX3mm矩形。 在基片此一表面上，橫向共有10個(gè)片基池，縱向有個(gè)片基池，共有20個(gè)片基池。
(2)高疏Jk固杰材料固定法泡丨備高疏ι7 α鬲離結(jié)構(gòu)分析芯片片基
將上述高疏水固態(tài)材料分別粘合在環(huán)氧基載玻片上反應(yīng)器邊界位置上，形成高度 105-435 μ m、寬度2. 0-2. 5mm的高疏水凸體。高疏水凸體包圍的表面可以取各種幾何圖型， 本例中高疏水凸體包圍的表面為3mmX3mm矩形。在基片此一表面上，橫向共有14個(gè)片基 池，縱向有4個(gè)片基池，共有56個(gè)片基池。
2)高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備
實(shí)際上，本發(fā)明的芯片可以先固定探針再制備高疏水凸體，也可以先制備高疏水 凸體得到上述片基再固定探針。本例使用后一方法。在上述片基池內(nèi)距高疏水凸體0.5mm 以外的片基探針區(qū)內(nèi)，用公知的探針點(diǎn)樣方法將上述3種抗原分別固定上去。每種抗原點(diǎn) 3個(gè)點(diǎn)，形成一個(gè)3X3探針陣列。芯片用牛血清白蛋白封閉后備用。完成后的反應(yīng)器2的 結(jié)構(gòu)如圖2A所示，其包括片基探針區(qū)7和開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)4。
3)高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的鑒定及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)取上述芯片每種各10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向 單數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入由1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加 入陰性對(duì)照血清。標(biāo)記物為按公知方法自制的羅丹明標(biāo)記的鼠單抗。實(shí)驗(yàn)時(shí)，加樣量為 10μ 1，標(biāo)記物加入量為10μ 1。加樣反應(yīng)后，不需像酶標(biāo)板冼滌那樣將反應(yīng)池中的未固定物 吸盡后再洗滌，而是按下述方法之一洗滌(a)使反應(yīng)池輕輕接觸吸水紙吸盡未固定物，然 后用洗滌液沖洗一分鐘；(b)將玻片轉(zhuǎn)動(dòng)與水平面成45度角，從上向下噴射冼滌液沖洗一 分鐘；(c)將玻片轉(zhuǎn)動(dòng)與水平面成180度角，從下向上噴射冼滌液沖洗一分鐘。加標(biāo)記物及 洗滌、干燥按公知方法進(jìn)行。干燥后在進(jìn)行掃描。掃描儀為共聚焦激光掃描儀(Afymetrix
19公司GMS 418芯片掃描儀)，掃描激發(fā)光波長(zhǎng)532nm，發(fā)射光波長(zhǎng)570nm，讀取的信號(hào)經(jīng)處理 軟件(JAGUARD)處理。定義交叉污染率為所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所 考察的反應(yīng)池總數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。
表2
實(shí)施例2 吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備及應(yīng)用
在本例中，所用吸水材料分別為“淀粉接枝丙烯酸吸水膜(厚度80-100 μ m,吸水 率450g/g，晨光化工設(shè)計(jì)院提供)”、“吸水紙(厚度80-100 μ m,吸水率150g/g，晨光化工設(shè) 計(jì)院提供)”和“殼聚糖接枝丙稀腈吸水膜(厚度80-100 μ m,吸水率220g/g，晨光化工設(shè)計(jì) 院提供)”。盡管本發(fā)明的反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)可以部分是、也可以全部是本發(fā)明的吸水隔離 結(jié)構(gòu)，本例中只給出了最為簡(jiǎn)單的情況作為例子。
1)吸水隔離結(jié)構(gòu)片基的制備
將上述吸水固態(tài)材料打出直徑3mm的園孔后分別粘合在環(huán)氧基載玻片上反應(yīng)器 邊界位置上，形成直孔為3mm的孔及高度105-435 μ m、寬度2. 0-2. 5mm的吸水凸體。吸水凸 體可以有不同幾何圖型，本例中僅取帶狀(凸體為一條帶)。在基片此一表面上，橫向共有 10個(gè)孔，縱向有2個(gè)孔，共有20個(gè)孔(片基池)。
2)吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備
制備方法同實(shí)施例1中高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備。芯片用牛血清白蛋白封 閉后、干燥備用。
3)吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的鑒定及應(yīng)用[0139]實(shí)驗(yàn)時(shí)取上述芯片每種各10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向 單數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入由1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加 入陰性對(duì)照血清。每個(gè)反應(yīng)池的加樣量為7μ1，標(biāo)記物加入量為7μ1。實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例 1。定義交叉污染率為所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所考察的反應(yīng)池總數(shù)。本 例中制備的芯片上交叉污染率都為零。
實(shí)施例3 空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備及應(yīng)用
在本例中，所用疏水材料分別為“黑色聚丙烯酸脂涂料”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì) 院提供，靜態(tài)水接觸度78度)和“黑漆”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度76 度)。所用片基為環(huán)氧基載玻片。盡管本發(fā)明的反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)可以部分是、也可以全部 是本發(fā)明的空白隔離結(jié)構(gòu)，本例中只給出了最為簡(jiǎn)單的情況作為例子。
1)有標(biāo)記線的空白隔離結(jié)構(gòu)片基的制備
將上述疏水材料涂在環(huán)氧基載玻片上反應(yīng)器邊界位置上，形成高度30-40 μ m、寬 度500-1000 μ m的黑色標(biāo)記線。在基片此一表面上，橫向共標(biāo)記有14個(gè)片基池，縱向有4 個(gè)片基池，共有56個(gè)片基池。
2)空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備
(1)純空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備
純空白隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的空白隔離結(jié)構(gòu)不含疏水凸體，直接在片基平面上固定 多個(gè)探針陣列而成。本例中每個(gè)探針陣列的固定同于實(shí)施例1。橫向共固定有10個(gè)探針陣 列，縱向有2個(gè)探針陣列，共有20個(gè)探針陣列。任兩個(gè)探針陣列之間有寬度為4. 5mm的空 白區(qū)。芯片用牛血清白蛋白封閉后備用。
利用上述制備的有標(biāo)記線的空白隔離結(jié)構(gòu)片基制備，制備方法同于實(shí)施例1。
3)空白結(jié)構(gòu)分析芯片的鑒定及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)取上述芯片每種各10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向 單數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入由1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加 入陰性對(duì)照血清。每個(gè)反應(yīng)池的加樣量為7μ1，標(biāo)記物加入量為7μ1。實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例 1。定義交叉污染率為所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所考察的反應(yīng)池總數(shù)。本 例中制備的芯片上交叉污染率都為零。
實(shí)施例4 高疏水/吸水復(fù)合隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備及應(yīng)用
在本例中，所用高疏水液態(tài)材料為“有機(jī)硅防水涂料”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院 提供，靜態(tài)水接觸度116度)，所用吸水材料為“淀粉接枝丙烯酸吸水膜(厚度80-100μπι， 吸水率450g/g，晨光化工設(shè)計(jì)院提供)”。盡管本發(fā)明的反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)可以部分是、也 可以全部是本發(fā)明的高疏水隔離結(jié)構(gòu)，本例中只給出了最為簡(jiǎn)單的情況作為例子。
1)高疏水/吸水隔離結(jié)構(gòu)片基的制備
將上述吸水固態(tài)材料打出直孔為3mm的孔后，將所述高疏水涂料涂在靠近孔 0. 5-1. Omm的地方，然后粘合在環(huán)氧基載玻片反應(yīng)器位置上，形成直徑為3mm的孔及高度 105-435 μ m、寬度2. 0-2. 5mm的高疏水/吸水凸體。在基片此一表面上，橫向共有10個(gè)孔， 縱向有4個(gè)孔，共有20個(gè)孔(片基池)。
2)高疏水/吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備[0156]制備方法同實(shí)施例1中高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的制備。芯片用牛血清白蛋白封 閉后、干燥備用。
3)高疏水/吸水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片的鑒定及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)取上述芯片每種各10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向 單數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入由1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加 入陰性對(duì)照血清。每個(gè)反應(yīng)池的加樣量為7μ1，標(biāo)記物加入量為7μ1。實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例 1。定義交叉污染率為所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所考察的反應(yīng)池總數(shù)。本 例中制備的芯片上交叉污染率都為零。
實(shí)施例5 緩釋標(biāo)記分析芯片的制備及應(yīng)用
本發(fā)明的緩釋標(biāo)記分析芯片實(shí)際上是芯片反應(yīng)器中包含有標(biāo)記物控制釋放體系 的芯片。同藥物控制釋放體一樣，本發(fā)明的標(biāo)記物控制釋放體系也包括程序式藥物釋放 體系和智能式藥物釋放體系，智能式藥物釋放體系包括外部調(diào)節(jié)式藥物釋放體系和智能凝 膠?，F(xiàn)有的藥物控制釋放體系的制備方法，可用于本發(fā)明的標(biāo)記物控制釋放體系的制備。程 序式藥物釋放體系中溶劑溶化體系的制備中的現(xiàn)有方法，包括用Ca2+離子交聯(lián)的對(duì)羥基苯 甲酸聚磷腈水凝膠微球包埋藥物法，聚乳酸中空體包埋藥物和發(fā)泡劑法，水溶性聚合物如 HPC、HPMC微球色理法，或智能式藥物釋放體系中的外部調(diào)節(jié)式(通過(guò)光、熱、PH值、電磁、超 聲波等)，藥物釋放體系的制備方法。
盡管本例中只給出最為簡(jiǎn)單的制備例子來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的標(biāo)記物控制釋放體系的 制備，專業(yè)人士應(yīng)知道，利用藥物控制釋放體系的制備方法可以制備很多種類的本發(fā)明的 標(biāo)記物控制釋放體系。
1)某些溶劑活化控制緩釋系統(tǒng)中標(biāo)記物的半釋期
在本例中，控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)由控制緩釋劑及賦形劑形成的膜包裹粉狀標(biāo)記物而 形成。標(biāo)記物為酶標(biāo)記羊抗人二抗(北京天壇生物制品股份有限公司)，控制緩釋劑為厚度 80-100 μ m的水溶性有機(jī)物(見(jiàn)表3)。控制緩釋系統(tǒng)活化方式為溶解，溶劑為PBS緩沖液。 先將適當(dāng)濃度的控制緩釋劑溶液涂在載玻片上形成尺寸ImmXlmmXO. Imm(長(zhǎng)X寬X高) 的涂層，干燥后將標(biāo)記物濃溶液涂在此涂層內(nèi)。標(biāo)記物干燥后將控制緩釋劑濃溶液涂覆包 裹標(biāo)記物，干燥后備用。在37°C加入定量的溶劑于控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)，然后在不同時(shí)間抽出 已溶部分，再利用抗體-二抗反應(yīng)測(cè)定溶出的標(biāo)記物而計(jì)算出半釋期。幾種溶劑活化控制 緩釋系統(tǒng)中標(biāo)記物的半釋期如表3所示。
表3
控制緩釋劑半釋期(分鐘)淀粉2明膠3羥丙基甲基纖維素5
22
2)緩釋標(biāo)記分析芯片的制備
本例緩釋標(biāo)記分析芯片中的標(biāo)記系統(tǒng)凸體中的標(biāo)記物為羅丹明標(biāo)記的羊抗人二 抗，控制緩釋劑為阿拉伯膠和乙基纖維素，所用基片為實(shí)施例1中制備的基于環(huán)氧基載玻 片的高疏水隔離結(jié)構(gòu)分析芯片基片。
(ι)
先按實(shí)施例ι的芯片制備方法將上述三種抗原探針固定于基片片基池中形成探 針陣列，然后用牛血清白蛋白溶液封閉。再將適當(dāng)濃度阿拉伯膠涂在反應(yīng)池底沿周邊形成 寬Imm的帶子，干燥后將含有淀粉賦形的標(biāo)記物涂在阿拉伯膠帶內(nèi)，干燥后將阿拉伯膠涂 覆包裹標(biāo)記物，干燥后備用。所得標(biāo)記系統(tǒng)凸體厚度350-480 μ m。完成后的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 如圖2E所示，其中標(biāo)記系統(tǒng)凸體3在片基探針區(qū)外，而且該標(biāo)記凸體外是開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)。 如圖2B所示，標(biāo)記凸體外也可以是封閉的式隔離結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)測(cè)得標(biāo)記物的半釋期在37°C為 15分鐘。
(2)/
按照實(shí)施例1的探針點(diǎn)樣方法，將含有適當(dāng)濃度明膠的標(biāo)記物溶液(Img二抗/ml) 和上述三種抗原探針溶液分別點(diǎn)至上述基片片基池中形成探針/標(biāo)記物陣列。完成后的反 應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖2C和2D所示，在片基探針區(qū)內(nèi)有探針/標(biāo)記系統(tǒng)凸體3陣列，其外是開(kāi)放 式隔離結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)測(cè)得控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)的37°C半釋期約為3分鐘。
3)緩釋標(biāo)記分析芯片的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)，4種樣品分別加入上述含控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)的芯片，每種樣品加2個(gè)反應(yīng) 池。加樣時(shí)樣品作適當(dāng)稀釋，加樣量為5μ1，孵育溫度37°C，孵育時(shí)間5分鐘。洗滌液每次 加入量為15μ1，洗滌3次。然后，加入15μ1稀釋液，孵育溫度37°C，孵育時(shí)間5分鐘。反 應(yīng)后以15 μ 1洗滌液洗滌5次。干燥后進(jìn)行掃描(Afymetrix公司GMS 418芯片掃描儀)， 數(shù)據(jù)處理后得到結(jié)果如表4。
表4
23方 法標(biāo)準(zhǔn)ELISA法緩釋標(biāo)記法HCV抗體陽(yáng)性血清HCV抗體++HIV抗體--HW抗體陽(yáng)性血清HCV抗體--HIV抗體++陽(yáng)性對(duì)照物HCV抗體++HIV抗體++陰性對(duì)照物HCV抗體--HIY抗體--
“ + ”為陽(yáng)性結(jié)果，“ _”為陰結(jié)果。
實(shí)施例6 凸流路分析芯片的制備及應(yīng)用
本實(shí)施例給出以高親水材料制備微流路的例子。本發(fā)明的高親水微流路芯片，與 目前微流路芯片的的主要區(qū)別在于利用高親水材料表面作為微流路的重要組成。
1)無(wú)隔離結(jié)構(gòu)的高親水微流路的制備
盡管可供選擇的親水性不同的高親水材料很多，本例中僅給出二種材料作為例 子。所用液態(tài)高親水材料為“高親水納米氧化硅涂料”(中國(guó)舟山明日納米材料公司提供， 靜態(tài)水接觸度28度)和高親水聚丙烯酸涂料(成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸角35 度)。
將液態(tài)高親水材料在載玻片表面畫(huà)出寬約80-100 μ m、長(zhǎng)IOmm的線條，干燥后備用。
2)有隔離結(jié)構(gòu)的高親水微流路的制備
將上述無(wú)隔離結(jié)構(gòu)的高親水微流路兩邊，涂上寬度Imm的“有機(jī)硅防水涂料”(中 國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度116度)，干燥后即制得有隔離結(jié)構(gòu)的高親水微 流路。
3)高親水微流路的應(yīng)用
將上述載玻片放置水平，在上述制備的高親水微流路的一端加入10μ 1的PBS緩 沖液，立即產(chǎn)生類似于毛細(xì)現(xiàn)象的現(xiàn)象，液體從加液端漫流至另一端。
而本發(fā)明的微流路，專業(yè)的技術(shù)人員是容易應(yīng)用于微流路芯片中的，例如PCR芯 片、微萃取芯片、化學(xué)合成芯片、細(xì)胞計(jì)數(shù)芯片、多系統(tǒng)集成芯片，生物微芯片、多通道集成 芯片、毛細(xì)管電泳芯片、芯片上實(shí)驗(yàn)室(Lab-On-a Chip)，等等。
實(shí)施例7 可零用分析芯片的制備及應(yīng)用
本例制備的可零用分析芯片包括兩種類型拆零芯片和開(kāi)零芯片。前者使用易拆 零片基，后者使用反應(yīng)器封閉元件。
1)拆零芯片的制備
本例中用的易拆零片基為通過(guò)機(jī)械切割加工有易折溝槽的聚苯乙烯片材，易折溝 槽包圍的區(qū)域的尺寸為4X4mm，溝槽寬1mm、深0.8mm。將“有機(jī)硅防水涂料”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度116度)涂抹在易折溝槽包圍的區(qū)域的邊界上形成高 80-100μπκ寬約Imm的高疏水凸線，從而形成片基池。將上述開(kāi)有易折溝槽的基片的每一 個(gè)片基池中分別點(diǎn)上上述丙肝融合抗原、HIV1+2融合抗原、HBs抗原各3個(gè)點(diǎn)，形成3X3的 點(diǎn)陣，封閉基片未點(diǎn)樣的空白區(qū)，干燥備用。同樣的制備方法也適于其它基于易拆零片基 (例如，預(yù)作切割處理的活化玻片、金屬片、塑料片等)的拆零芯片。
2)開(kāi)零芯片的制備
本例中用的反應(yīng)器封閉元件包括通過(guò)機(jī)械切割加工有易吸脫區(qū)域的塑料片、鋁 塑膜和有無(wú)易吸脫區(qū)域的塑料薄膜。
在實(shí)施例3制備的有標(biāo)記線的空白隔離結(jié)構(gòu)片基上按上述方法點(diǎn)樣，在一個(gè)基片 上形成20個(gè)反應(yīng)池，然后在反應(yīng)池邊緣上涂抹高80-100 μ m、寬約Imm的防水不干膠，再將 反應(yīng)器封閉元件貼上。
3)可零用分析芯片的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)需要，取所需個(gè)數(shù)的反應(yīng)池，在上述制備的拆零芯片的預(yù)留易折線 處折斷后使用，或?qū)⒃谏鲜鲋苽涞拈_(kāi)零芯片的易吸脫區(qū)通過(guò)真空吸脫器吸脫形成開(kāi)放式反 應(yīng)池，或通過(guò)機(jī)械切割除去反應(yīng)池上方的覆蓋物，而其它反應(yīng)池仍于保存狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)時(shí)取上 述芯片每種各10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向單數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入由 1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入陰性對(duì)照血清。每個(gè) 反應(yīng)池的加樣量為7μ1，標(biāo)記物加入量為7μ1。實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例1。定義交叉污染率為 所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所考察的反應(yīng)池總數(shù)。本例中制備的芯片上交 叉污染率都為零。
實(shí)施例8 高密度反應(yīng)器分析芯片的制備及應(yīng)用
1)高密度反應(yīng)器分析芯片的制備
本例制備的高密度反應(yīng)器分析芯片，所用基片為環(huán)氧基玻片，用高疏水液態(tài)材料 “聚丙烯酸脂涂料”(中國(guó)成都晨光化工設(shè)計(jì)院提供，靜態(tài)水接觸度85度)涂抹形成高約 ΙΟΟμπκ寬約Imm的高疏水凸體和圍成尺寸2X2mm的片基池。將上述三種抗原溶液用點(diǎn)樣 機(jī)(GM 417 ARRAYER, GENETICMICROSYSTEMS公司)以每種配基10個(gè)點(diǎn)的形式點(diǎn)到上述預(yù) 留區(qū)域內(nèi)，形成5X6的探針陣列，探針陣列的尺寸(即片基探針區(qū)的尺寸)為lXlmm。片 基上的反應(yīng)池密度大于9個(gè)/cm2。
2)高密度反應(yīng)器分析芯片的鑒定及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)時(shí)取上述芯片10個(gè)，并對(duì)其反應(yīng)池進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)芯片上橫向和縱向單數(shù)反 應(yīng)池內(nèi)加入由1、2、3號(hào)樣品等量混合形成的陽(yáng)性血清，橫向和縱向偶數(shù)反應(yīng)池內(nèi)加入陰性 對(duì)照血清。每個(gè)反應(yīng)池的加樣量為5μ1，標(biāo)記物加入量為7μ1。實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例1。定 義交叉污染率為所獲結(jié)果與加入樣品不符的反應(yīng)池?cái)?shù)目除以所考察的反應(yīng)池總數(shù)。本例中 制備的芯片上交叉污染率都為零。
實(shí)施例9 毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的制備及應(yīng)用
1)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片的制備
本例中制備的無(wú)保護(hù)元件的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片記作Al (如圖1所示)，有 保護(hù)元件的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片記作Α2。
含有探針的元件的制備在上述片基上，用高疏水材料(有機(jī)硅高疏水涂料，成都晨光化工研究院)將預(yù)留的8個(gè)進(jìn)液區(qū)和出液區(qū)按照?qǐng)D1涂上隔離帶，每個(gè)片基池寬4mm。 待其過(guò)夜干燥后，將上述HCV融合抗原和HIV融合抗原溶液用點(diǎn)樣機(jī)(GM 417 ARRAYER, GENETIC MICROSYSTEMS公司)以每種配基3個(gè)點(diǎn)的形式點(diǎn)到上述預(yù)留區(qū)域內(nèi)，形成3 X 3的 探針陣列。在37°C下包被反應(yīng)3小時(shí)后，經(jīng)小牛血清封閉，清洗干燥后備用。
毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的形成所用頂面元件11為上述蓋玻片(尺寸 60X12. 5X0. 15mm)，所用底面元件12為上述制備的含有探針的元件。頂面元件11與底面 元件12的結(jié)合，采用膠粘法。所用膠粘劑為二元還氧樹(shù)脂(萬(wàn)能粘合劑，成都晨光化工研 究院)。將膠粘劑按使用說(shuō)明書(shū)薄涂在含有片基的元件的超疏水涂層上，再將另一元件粘上 去。所制備的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片，其毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室1的寬度為4000 μ m，頂面5與 底面6之間的間距為80 μ m，毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室之間在頂面與底面的部分有封閉式隔離結(jié) 構(gòu)8，進(jìn)出口部分有開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)4、進(jìn)液口 9、出液口 10。玻片表面的靜態(tài)水接觸角44 度。
加保護(hù)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片的制備利用實(shí)施例7的開(kāi)零芯片的制 備方法，可以封閉、并在使用時(shí)打開(kāi)上述進(jìn)液區(qū)和出液區(qū)。
2)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室雙面芯片的制備
本例中制備的無(wú)保護(hù)元件的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片記作A3，有保護(hù)元件的毛 細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片記作A4。
所用頂面元件基于氨基蓋玻片，所用底面元件基于氨基載玻片，頂面和底面都固 定探針。將上述配基溶液用上述點(diǎn)樣機(jī)(GM 417 ARRAYER, GENETIC MICROSYSTEMS公司)在 頂面元件和底面元件的對(duì)應(yīng)位置上以相同的形式分別點(diǎn)上上述HCV和HIV抗原各2個(gè)點(diǎn)， 形成2X2配基方陣，并進(jìn)行包被反應(yīng)和封閉、清洗和干燥。所用頂面元件與底面元件的結(jié) 合及進(jìn)液口和出液口的形成同于本實(shí)施例1)。所制備的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片，其毛細(xì)寬 帶反應(yīng)腔室頂面與底面的尺寸為4mmX 12. 5mm(寬X高)，頂面與底面的間距小于0. 08mm, 玻片表面的靜態(tài)水接觸角44度。
3)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的特征檢驗(yàn)
本實(shí)施例中使用PBS作為檢驗(yàn)介質(zhì)。將上述1)和2)中獲得的芯片豎立(入液口 在下方，出液口在上方)，用8管加樣槍將5 μ 1的PBS注入入液池中毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室入口 處，觀察到PBS水溶液經(jīng)此入口充滿毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室并至出口。
4)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的使用
本實(shí)施例中所用樣品為上述1、2、5號(hào)樣品，加樣時(shí)樣品作適當(dāng)稀釋，加樣方式有 兩禾中
(1)批加樣加樣量為3 μ 1，操作時(shí)在加液池加入樣品后，由于毛細(xì)作用，樣品自 動(dòng)充滿整個(gè)從入口到出口的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室，未觀察到氣泡。將芯片放入孵箱，反應(yīng)溫度 37°C，反應(yīng)時(shí)間5分鐘。
(2)連續(xù)加樣操作時(shí)樣品加熱至37°C，將樣品以流速1μ Ι/min加入加液池，加樣 量為10μ 1，加樣時(shí)間10分鐘。由于毛細(xì)作用，樣品充滿整個(gè)從入口到出口的毛細(xì)寬帶反應(yīng) 腔室，未觀察到氣泡。反應(yīng)溫度37°C，反應(yīng)時(shí)間5分鐘。
反應(yīng)完成后樣品經(jīng)出液池用紙吸干或用移液槍抽出。洗滌液可用批式或連續(xù)式加 入，加入總量為20 μ 1。[0217]標(biāo)記物為羅丹明標(biāo)記的羊抗人二抗(Jackson ImmunoResearchLaboratories公 司)。為盡量減少標(biāo)記物用量，本實(shí)施例用批式加入，加入量為3 μ 1，反應(yīng)溫度37°C，反應(yīng)時(shí) 間5分鐘。標(biāo)記反應(yīng)后的洗滌同于樣品反應(yīng)后的洗滌。干燥后直接使用激光共聚焦顯微載 檢出結(jié)果(Afymetrix公司GMS 418芯片掃描儀)，數(shù)據(jù)處理后得到結(jié)果如表6。
表6
HCV抗體陽(yáng)HIV抗體陽(yáng)性陽(yáng)性陰性芯片性血清血清對(duì)照物 對(duì)照物HCVHIVHCVHIVHCVHIVHCVHTV抗體抗體抗體抗體抗體抗體抗體抗體批加樣Al*+--+++--A2*+--+++-_A3*+--+++--A4*+--+++--A4**+--+++--連續(xù)加樣Al*+--+++--A2*+--+++-_A3*+--+++--A4*+--+++--Α4Ψ*+--+++--
“ + ”為陽(yáng)性結(jié)果，“_”為陰結(jié)果
*與**分別為樣品10倍稀釋與20倍稀釋的結(jié)果
實(shí)施例10 可逆封閉式毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的制備及應(yīng)用
本實(shí)施例中的片基(氨基載玻片)和2種探針(HCV抗原和HIV抗原)與實(shí)施例 1同。
1)底面元件的制備
(1)以彈性材料為毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室壁和密封結(jié)構(gòu)的底面元件
在氨基載玻片上，用彈性材料(自干硅橡膠溶液，成都晨光化工研究院)將預(yù) 留固定配基的8個(gè)區(qū)域(參考圖3B，每個(gè)區(qū)域?qū)?mm)之外的區(qū)域均勻涂滿，彈性材料層 厚小于0.06mm。待其過(guò)夜干燥后，將上述配基溶液用點(diǎn)樣機(jī)(GM 417 ARRAYER, GENETIC MICROSYSTEMS公司)以每種配基3個(gè)點(diǎn)的形式點(diǎn)到上述預(yù)留區(qū)域內(nèi)，形成3X3探針陣列。 在室溫下包被反應(yīng)3小時(shí)后，經(jīng)小牛血清封閉，清洗干燥后備用。所獲底面元件記作Al。
(2)
在本實(shí)施例中，底面元件的制備與實(shí)施例1中1)的含有片基的元件的制備同。高
27疏水材料層厚小于0. 06mm。所獲得的基于氨基載玻片和黑漆載玻片的底面元件分別記作 A2 禾P A3。
(3) 構(gòu)的底面元件
在氨基載玻片上，用高疏水材料(有機(jī)硅高疏水涂料，成都晨光化工研究院)在預(yù) 留固定配基的8個(gè)區(qū)域(如圖3A所示，每個(gè)區(qū)域?qū)?mm)的邊界上形成邊界線涂層，待其干 燥后再將彈性材料(自干硅橡膠溶液，成都晨光化工研究院)將高疏水邊界之外的區(qū)域涂 上寬2mm的帶，彈性涂層略高于高疏水涂層(層厚小于0. 05mm)。再將上述配基溶液進(jìn)行包 被，包被方法同本實(shí)施例1)之(1)。所獲底面元件記作A4。
(4) P膽占遍力翔糖G請(qǐng)·禾瞎·翻底面赫
在氨基載玻片上，用膠粘材料(特氟隆基質(zhì)的水不溶單面不干膠，成都晨光化工 研究院)將預(yù)留固定配基的8個(gè)區(qū)域(如圖3B所示，每個(gè)區(qū)域?qū)?mm)之外的區(qū)域均勻粘 合(層厚小于0. 2mm)。將上述配基溶液進(jìn)行包被，包被方法同本實(shí)施例1)之(1)。所獲底 面元件記作A5。
(5)賺·蔽件
直接將上述配基包被在氨基載玻片上，包被方法同本實(shí)施例1)之(1)。所獲底面 元件記作A6。
2)頂面元件的制備
(1)無(wú)成型結(jié)構(gòu)的頂面元件
此一頂面元件(圖3C)為尺寸IOOmmX 40mmX 2mm (長(zhǎng)X寬X厚)的可重復(fù)使用 的有進(jìn)液口 13、出液口 14、進(jìn)出液管、定位結(jié)構(gòu)15的不銹鋼板。其與底面元件接觸的面為平 面，無(wú)密封結(jié)構(gòu)。其每一對(duì)進(jìn)出液口與底面元件上的每一個(gè)反應(yīng)池的進(jìn)出液區(qū)相對(duì)應(yīng)。所 獲頂面元件記作Bi。
(2)有成型結(jié)構(gòu)的頂面元件
此一頂面元件(圖3D)為尺寸IOOmmX 40mmX 2mm (長(zhǎng)X寬X厚)的可重復(fù)使用 并且有進(jìn)出液口 13、進(jìn)出液管的不銹鋼板。其與底面元件接觸的面上有密封結(jié)構(gòu)16。其密 封結(jié)構(gòu)為與底面元件反應(yīng)池之外的區(qū)域?qū)?yīng)的彈性材料層(自干硅橡膠溶液，成都晨光化 工研究院)(層厚小于0. 1mm)。其每一對(duì)進(jìn)出液口與底面元件上的每一個(gè)反應(yīng)池的進(jìn)出液 區(qū)相對(duì)應(yīng)。所獲頂面元件記作B2。
3)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的特征檢驗(yàn)
本實(shí)施例中使用PBS作為檢驗(yàn)介質(zhì)。將上述1)和2)中獲得的芯片頂面元件和底 面元件作密封連結(jié)。本實(shí)施例使用機(jī)械卡具壓力來(lái)形成所述密封連結(jié)。根據(jù)頂面元件和底 面元件的不同組合形成不同的芯片(見(jiàn)表7)。將頂面元件和底面元件的組合物豎立(入液 口在下方，出液口在上方)，分別加入PBS至毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室入入口處，開(kāi)放入液口觀察 到PBS水溶液經(jīng)此入口充滿毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室并至出口。
4)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室芯片的使用
在本實(shí)施例中，所用樣品同實(shí)施例1。實(shí)驗(yàn)時(shí)，4種樣品分別加入上述毛細(xì)寬帶反 應(yīng)腔室芯片(表7)，每種樣品加2個(gè)反應(yīng)池。加樣時(shí)樣品作適當(dāng)稀釋。
本實(shí)施例中加樣方式有兩種[0245](1)批加樣操作時(shí)在加液池加入樣品并至出口后停止，由于毛細(xì)作用，樣品自動(dòng) 充滿整個(gè)從入口到出口的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室，未觀察到氣泡。將芯片放入孵箱，反應(yīng)溫度 37°C，反應(yīng)時(shí)間5分鐘。
(2)連續(xù)加樣操作時(shí)樣品加熱至37°C，將樣品以先后以流速10μ Ι/min和1 μ 1/ min加入加液池。加樣時(shí)間5分鐘。
反應(yīng)完成后樣品經(jīng)出液口用紙吸干或用機(jī)械抽出。洗滌液可用批式或連續(xù)式加 入，加入總量為40 μ 1。
標(biāo)記物為羅丹明標(biāo)記的羊抗人二抗(Jackson ImmunoRresearchLaboratories公 司)。為盡量減少標(biāo)記物用量，本實(shí)施例用批式加入，加入量約為5 μ 1，反應(yīng)溫度37°C，反應(yīng) 時(shí)間5分鐘。標(biāo)記反應(yīng)后的洗滌同于樣品反應(yīng)后的洗滌。干燥后直接使用激光共聚焦顯微 載檢出結(jié)果(Afymetrix公司GMS 418芯片掃描儀)，數(shù)據(jù)處理后得到結(jié)果如表7。
表 7
“ + ”為陽(yáng)性結(jié)果，“ _”為陰結(jié)果
實(shí)施例11 配基-配體芯片的制備及應(yīng)用
1)配基-配體芯片的制備
本實(shí)施例中的片基為環(huán)氧基玻片，2種探針為HBs融合抗原和抗HBs抗體(北京人 民醫(yī)院肝病研究所)。
毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室單面芯片的制備方法如同實(shí)施例9。盡管本發(fā)明中配基和配體 可有多種形式固定在不同的相對(duì)位置，本例中每一個(gè)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室內(nèi)靠近入液口處固 定的是HBs融合抗原3 X 3陣列，而靠近出液口處固定的抗HBs抗體3 X 3陣列。
2)毛細(xì)芯片的特征檢驗(yàn)
29[0257]方法同實(shí)施例9。
3)配基-配體芯片的應(yīng)用
在本實(shí)施例中使用的樣品，為HBs抗原陽(yáng)性人血清、HBs抗原陰性血清和HBs抗體 陽(yáng)性人血清。所有的樣品，均是經(jīng)使用經(jīng)典的單反應(yīng)器開(kāi)放式芯片在同等反應(yīng)條件下預(yù)先 檢測(cè)確定的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，3種樣品分別加入上述制備的芯片。本例中用實(shí)施例9中的批加樣方 式加樣，檢測(cè)方法與實(shí)施例9相同。數(shù)據(jù)處理后得到結(jié)果如表8。
表8
“ + ”為陽(yáng)性結(jié)果，“ _ ”為陰性結(jié)果。
權(quán)利要求
一種分析芯片，其含一個(gè)或多個(gè)高度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室和高度最小化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其中(a)所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室包括分別由頂面元件和底面元件提供的寬度大于600μm的頂面和底面、固定在所述頂面和/或底面上的片基探針區(qū)內(nèi)的探針、所述頂面和底面之間高度1 1000μm的封閉式隔離結(jié)構(gòu)及進(jìn)液口和出液口，且所述頂面和底面的尺寸、間距和材質(zhì)的選擇使得反應(yīng)介質(zhì)可以在所述腔室中形成毛細(xì)現(xiàn)象；及(b)所述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)至少包括開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)包括寬度為0.5 10mm的片基空白區(qū)以及高度小于1000μm的疏水凸體或高疏水凸體或吸水凸體；其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且吸水率小于0.1g/g、表面靜態(tài)水接觸角為40 80度，所述高疏水凸體、疏水凸體或吸水凸體分別為至少部分表面分別含高疏水材料、疏水材料或吸水材料的凸體，所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大40度以上，所述疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角為55 80度。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的封閉式隔離結(jié)構(gòu)的高度 為1-300 μ m，所述頂面和底面的寬度為1000-15000 μ m、長(zhǎng)度大于1000 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述封閉式隔離結(jié) 構(gòu)包括下述一種或多種可逆或不可逆密封結(jié)構(gòu)熱密封結(jié)構(gòu)、化學(xué)密封結(jié)構(gòu)、可逆或不可逆 粘膠層、高疏水層和包括高分子材料彈性涂層、片或帶的機(jī)械密封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的所述底面或頂面處 的底面元件或頂面元件厚度小于0. 2mm，且檢測(cè)光線透過(guò)率大于90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的底面和頂面中僅一 個(gè)面固定有配基，且固定配基的面具有親水性質(zhì)而不固定配基的面具有疏水性質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的底面的材質(zhì)為玻璃， 而其頂面的材質(zhì)為親水或疏水塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室的片基探針區(qū)中有 一個(gè)區(qū)域固定有一種或多種配基，而另有一個(gè)區(qū)域固定有一種或多種與所述配基相應(yīng)的配 體。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的芯片，其中所述配基和配體包括抗原和抗體。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水凸體、疏水凸體或吸水凸體分別由 液態(tài)材料固化在所述芯片表面而形成或由固態(tài)材料固定在所述芯片表面而形成，其中所述 液態(tài)材料包括分別含有所述高疏水材料、疏水材料、吸水材料的溶液、涂料、凝膠或乳液，所 述固態(tài)材料包括分別含有所述高疏水材料、疏水材料、吸水材料的片、膜、板、帶或粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水凸體的高度為0.1-100 μ m。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所述 片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大70度以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所述 片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大90度以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所述 片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大110度以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述高疏水材料包括高疏水有機(jī)材料或高疏水納米材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的芯片，其中所述高疏水材料包括下述一種或多種材料高 疏水有機(jī)硅材料及其衍生物、高疏水氟樹(shù)脂及其衍生物、高疏水聚合物和含高疏水納米微 粒的涂料或固態(tài)材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述疏水凸體包括疏水涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的芯片，其中所述疏水涂層包括反應(yīng)器的有色標(biāo)記線、條。
18.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的芯片，其中所述吸水材料包括天然吸水材料、親水無(wú)機(jī) 化合物的固相多孔物質(zhì)及合成高分子吸水材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的芯片，其中所述吸水材料包括下述一種或多種材料含毛 細(xì)管結(jié)構(gòu)紙制品、棉制品、海綿及其改性物，鈣鹽，纖維素系吸水材料、淀粉系吸水材料、合 成樹(shù)脂系及其接枝、嵌段或共聚產(chǎn)生的化合物吸水材料。
20.一種分析芯片，其含一個(gè)以上的高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器至少包括探針、片 基探針區(qū)和位于反應(yīng)器之間的高度最小化的開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)，而且所述開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)包 括相對(duì)于片基探針區(qū)其高度為0. 1-1000 μ m的高疏水凸體，及寬度0. 2-3. Omm的片基空 白區(qū)，其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且表面靜態(tài)水接觸角為 40-80度，所述高疏水凸體至少其部分表面分別含高疏水材料，且所述高疏水材料的表面靜 態(tài)水接觸角比所述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大40度以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的芯片，其中所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20或21所述的芯片，其中高疏水凸體的高度為0.1-100 μ m。
23.根據(jù)權(quán)利要求
20或21所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所 述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大70度以上。
24.根據(jù)權(quán)利要求
或20或21所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比 所述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大90度以上。
25.根據(jù)權(quán)利要求
20或21所述的芯片，其中所述高疏水材料的表面靜態(tài)水接觸角比所 述片基探針區(qū)的表面靜態(tài)水接觸角大110度以上。
26.根據(jù)權(quán)利要求
20或21所述的芯片，其中所述高疏水材料包括高疏水有機(jī)材料或高 疏水納米材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的芯片，其中所述高疏水材料包括下述一種或多種材料高 疏水有機(jī)硅材料及其衍生物、高疏水氟樹(shù)脂及其衍生物、高疏水聚合物和含高疏水納米微 粒的涂料或固態(tài)材料。
28.一種分析芯片，其含一個(gè)以上的高度最小化的開(kāi)放式反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為非流動(dòng) 式反應(yīng)器、且至少包括探針、片基探針區(qū)和高度最小化的開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)，而且所述開(kāi)放式 隔離結(jié)構(gòu)為寬度I-IOmm的片基空白區(qū)及任選的相對(duì)于片基探針區(qū)其高度0-1000 μ m的疏 水凸體，其中所述片基探針區(qū)和片基空白區(qū)在同一片基同一平面上且吸水率小于0. Ig/ g，表面靜態(tài)水接觸角為40-80度，所述疏水凸體至少其部分表面含疏水材料，所述疏水材 料其表面靜態(tài)水接觸角為55-80度。
29.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的芯片，其中所述疏水凸體包括疏水涂層。
30.根據(jù)權(quán)利要求
29所述的芯片，其中所述疏水涂層包括反應(yīng)器的有色標(biāo)記線、條。
31.一種分析芯片，其含一個(gè)或多個(gè)高度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流3動(dòng)式反應(yīng)器，且包括一個(gè)或多個(gè)高度最小化的毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室，而且所述毛細(xì)寬帶反應(yīng) 腔室其高度小于1000 μ m,并包括分別由頂面元件和底面元件提供的寬度大于600 μ m的頂 面和底面、固定在所述頂面和/或底面上的片基探針區(qū)內(nèi)的探針、所述頂面和底面之間的 封閉式隔離結(jié)構(gòu)及進(jìn)液口和出液口，且所述頂面和底面的尺寸、間距和材質(zhì)的選擇使得反 應(yīng)介質(zhì)可以在所述腔室中形成毛細(xì)現(xiàn)象，其中所述片基探針區(qū)其吸水率小于0. lg/g且表 面靜態(tài)水接觸角為40-80度。
32.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的芯片，其中所述毛細(xì)寬帶反應(yīng)腔室為權(quán)利要求
2所述的毛 細(xì)寬帶反應(yīng)腔室。
33.一種分析芯片，其含一個(gè)或多個(gè)高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為流動(dòng)式或非流 動(dòng)式反應(yīng)器，其至少包括探針、片基探針區(qū)和相對(duì)于片基探針區(qū)其高度1-1000 μ m的凸流 路，而且所述凸流路為寬度5-4000 μ m的高親水凸體，其中所述片基探針區(qū)其吸水率小于 0. lg/g且表面靜態(tài)水接觸角為40-80度，所述高親水凸體為至少部分表面分別含高親水材 料的凸體，所述高親水材料的表面靜態(tài)水接觸角小于40度。
34.根據(jù)權(quán)利要求
33所述的芯片，其中所述凸流路為高親水涂層。
35.根據(jù)權(quán)利要求
33所述的芯片，其中所述凸流路的隔離結(jié)構(gòu)為高度小于IOOOym的 疏水凸體或高疏水凸體。
36.根據(jù)權(quán)利要求
33所述的芯片，其中所述凸流路上固定有分離介質(zhì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的芯片，其中所述分離介質(zhì)包括電泳介質(zhì)或?qū)游鼋橘|(zhì)。
38.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的芯片，其中所述高親水材料的表面靜態(tài)水接觸角小于30度。
39.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的芯片，其中所述高親水材料包括高親水納米材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求
33或34所述的芯片，其中所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器。
41.根據(jù)權(quán)利要求
33或34所述的芯片，其中所述反應(yīng)器還包括權(quán)利要求
1或9所述開(kāi) 放式隔離結(jié)構(gòu)。
42.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的芯片，其還含權(quán)利要求
33-39之一所述的芯片中的所述凸流路。
43.一種分析芯片，其含一個(gè)或多個(gè)高度最小化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器至少包括探針、片 基探針區(qū)和標(biāo)記系統(tǒng)凸體，所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體為不掩蔽所述探針的含標(biāo)記物的凸體。
44.根據(jù)權(quán)利要求
43所述的芯片，其中所述反應(yīng)器為開(kāi)放式反應(yīng)器。
45.根據(jù)權(quán)利要求
43或44或所述的芯片，其中所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體為控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng) 凸體，且其中所包括的標(biāo)記物的半釋期大于10秒，所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體中的標(biāo)記物含有標(biāo)記 物質(zhì)及配基，所述標(biāo)記物質(zhì)包括酶、熒光染料、化學(xué)發(fā)光催化劑、有色金屬或有色金屬鹽、染 料和顏料，所述配基包括抗原、抗體、生物素、藥物配基、多肽、DNA、RNA及其片斷。
46.根據(jù)權(quán)利要求
45所述的芯片，其中所述控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)包括標(biāo)記物和控制緩釋劑。
47.根據(jù)權(quán)利要求
46所述的芯片，其中所述標(biāo)記系統(tǒng)凸體的高度小于1000μ m，且固定 在反應(yīng)器中探針陣列周圍、或固定在探針陣列內(nèi)形成探針/標(biāo)記系統(tǒng)陣列。
48.根據(jù)權(quán)利要求
45所述的芯片，其中所述控制緩釋標(biāo)記系統(tǒng)凸體包括所述標(biāo)記物與 控制緩釋劑形成的單重或多重夾心結(jié)構(gòu)，所述夾心結(jié)構(gòu)是指濃度分布在內(nèi)部高于外部的結(jié)構(gòu)。
49.根據(jù)權(quán)利要求
46所述的芯片，其中所述控制緩釋劑包括水可溶性或水溶液可致崩 解的有機(jī)物。
50.根據(jù)權(quán)利要求
49所述的芯片，其中所述有機(jī)物包括下述一種或多種物質(zhì)碳水化 合物及其衍生物、植物淀粉、改性淀粉、植物膠、動(dòng)物膠、改性纖維素、聚合物和縮合物。
51.一種分析芯片，其含一個(gè)以上的高度最小化的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括易拆零片基 和/或反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)上方的高度最小化的反應(yīng)器保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中所述易拆零片基為在 使用時(shí)容易按需拆離的片基，所述反應(yīng)器隔離結(jié)構(gòu)位于反應(yīng)器之間，所述保護(hù)結(jié)構(gòu)包括與 所述探針?biāo)谄矫骈g距小于1000 μ m的保護(hù)元件，所述保護(hù)元件在不欲加入樣品時(shí)封閉全 部或部分反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，而在欲加入樣品時(shí)其被全部或部分不可逆地去除。
52.根據(jù)權(quán)利要求
51所述的芯片，其中所述保護(hù)元件包括下述一種或多種材料有機(jī) 材料膜、片，金屬-有機(jī)材料復(fù)合膜、片或玻片。
53.根據(jù)權(quán)利要求
52所述的芯片，其中所述保護(hù)元件與所述反應(yīng)器通過(guò)包括下述一種 或多種可逆或不可逆密封結(jié)構(gòu)連接熱密封結(jié)構(gòu)、化學(xué)密封結(jié)構(gòu)、及可逆或不可逆粘膠層。
54.根據(jù)權(quán)利要求
52或53所述的芯片，其中所述保護(hù)元件作了方便去封閉的預(yù)切割。
55.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的芯片，其還含權(quán)利要求
51所述的芯片中的所述保護(hù)結(jié)構(gòu)。
56.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的芯片，其還含權(quán)利要求
51所述的芯片中的所述保護(hù)結(jié)構(gòu)。
57.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的芯片，其還含權(quán)利要求
51所述的芯片中的所述保護(hù)結(jié)構(gòu)。
58.根據(jù)權(quán)利要求
43所述的芯片，其還含權(quán)利要求
51所述的芯片中的所述保護(hù)結(jié)構(gòu)。
59.一種高密度反應(yīng)器分析芯片，其中一個(gè)片基的至少一個(gè)面上的反應(yīng)器密度大于2 個(gè)/cm2，且所述反應(yīng)器的隔離結(jié)構(gòu)的高度小于1000 μ m。
60.根據(jù)權(quán)利要求
59所述的芯片，其中所述反應(yīng)器密度大于5個(gè)/cm2。
61.一種基片，其包括一個(gè)以上的片基探針區(qū)及下述一種或多種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)權(quán)利要 求1或9所述的凸流路、或權(quán)利要求
1或14所述的開(kāi)放式隔離結(jié)構(gòu)。
專利摘要
本發(fā)明涉及微陣列分析芯片、特別是多反應(yīng)器微陣列芯片。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的微陣列芯片的組成，特別是高度最小化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括隔離結(jié)構(gòu)、流路結(jié)構(gòu)、及反應(yīng)室結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的微陣列芯片的反應(yīng)器的保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及芯片標(biāo)記系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及本發(fā)明芯片的應(yīng)用及相關(guān)檢測(cè)裝置。
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公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2004年3月4日
發(fā)明者王建霞, 鄒方霖, 陳寧, 陳春生 申請(qǐng)人:成都夸常醫(yī)學(xué)工業(yè)有限公司;成都夸?？萍加邢薰緦?dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (7), 非專利引用 (1),