一种热稳定性生物芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物分析领域，具体是一种热稳定性生物芯片及其制备方法。本发明专利技术的热稳定性生物芯片具有支撑层、锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层等多层结构。本发明专利技术通过在制备的过程中使用卤代硅烷生成热稳定性保护层，仅用一步就实现了热稳定性保护层的生成及引发剂的引入，大大简化了芯片的制备流程。本发明专利技术的热稳定性生物芯片在110℃的高温下放置5小时也不影响其性能；本发明专利技术的热稳定性生物芯片载样量较大且能很好的抑制非特异性吸附作用，在生物大分子的检测与相互作用分析领域有广泛的应用。

Thermal stability biochip and preparation method thereof

The invention relates to the field of biological analysis, in particular to a thermal stability biochip and a preparation method thereof. The thermal stability biochip of the invention has a support layer, an anchoring layer, a thermal stability protection layer, a polyethylene glycol methacrylate layer and other multi-layer structures. The invention uses halogenated silane to form thermal stability protection layer in the preparation process, realizes the formation of thermal stability protection layer and the introduction of initiator in only one step, and greatly simplifies the chip preparation process. The thermal stability biochip of the invention can be placed at 110 C for 5 hours without affecting its performance; the thermal stability biochip of the invention has large sample loading and can well inhibit non-specific adsorption, and is widely used in the field of detection and interaction analysis of biological macromolecules.

【技术实现步骤摘要】
一种热稳定性生物芯片及其制备方法
本专利技术涉及生物分析领域，具体是一种热稳定性生物芯片及其制备方法。
技术介绍
生物芯片是通过微缩技术，根据分子间特异性相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统。生物芯片用途广泛，在生命科学研究及实践、医学科研及临床、药物设计、环境保护、农业、军事等各个领域有着广泛的应用。如基于表面等离子体共振(SPR)平台的生物传感芯片，其在医学、食品安全、畜牧兽医、环境检测、药物筛选等方向有了深入的研究及广泛的实践与应用。由于基于SPR平台的生物芯片需要一层金表面作为传感共振层，这一传感共振层需要进行表面修饰才能生成一层用于固定配体及防止蛋白等分析物非特异性吸附的界面传感层。界面传感层基本都是通过用金硫键(Au-S)作为化学修饰的起点，其有制备方便、原料易得等优点，但是，在目前的技术下，当温度大于60℃时，金硫键(Au-S)就会不稳定(J.Am.Chem.Soc.2000,122,7616-7617.)，金硫键(Au-S)的这一特性限制了芯片的储存运输及应用范围，生物芯片的热不稳定性是生物芯片的技术瓶颈，因此，寻找一种具有热稳定性的生物芯片是当务之急。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种热稳定性生物芯片及其制备方法。一种热稳定性生物芯片，包括支撑层、锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层，所述锚定层通过Au-S键锚定于支撑层上；所述热稳定性保护层通过共价结合于锚定层上；所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯层通过共价结合于热稳定性保护层上。所述的热稳定性生物芯片的制备方法，包括如下步骤：(1)通过自组装技术，将锚定基团通过Au-S键单层组装于支撑层的金表面，形成锚定层，使锚定层覆盖在支撑层表面，得到表面覆盖锚定层的基片；(2)将得到表面覆盖锚定层的基片浸泡于含硅烷的溶液中，进行反应，反应温度为30～50℃，反应时间为12～24小时，使硅烷共价结合于锚定层上，作为热稳定保护层，然后清洗芯片，得到带有热稳定保护层的基片；(3)把步骤(2)中得到的带有热稳定保护层的基片浸泡于含有聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I、聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体II、催化剂、乙醇-水混合溶液中，在氮气或氩气的保护下，进行反应，反应温度为25～50℃，反应时间为10～24小时，使聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I、聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体II与基片充分反应，得到含有锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的热稳定性生物芯片；(4)将步骤(3)得到的含有锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的热稳定性生物芯片，浸泡于含有丁二酸酐或者戊二酸酐的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，在50℃下反应6小时，是生物芯片表面羧基化，反应完成后清洗芯片，即得。所述步骤(1)中，支撑层是表面镀有金膜的玻璃基片。所述步骤(1)中，锚定层的结构式为I～II中的一种：其中n为1-9的正整数。所述步骤(2)中，硅烷溶液的溶质为硅烷，所述硅烷的结构式为I～IIII中的一种：所述步骤(2)中，硅烷溶液溶剂为乙醇-水的混合溶剂，乙醇-水的体积比为95：5。所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I及聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体II的结构式为：其中n为6、8、10或12。所述步骤(3)，乙醇-水的摩尔份比例为2：1。所述步骤(3)，所述惰性气体为氮气或氩气。所述的热稳定性生物芯片的使用方法，包括如下步骤：(1)把表面羧基化的热稳定性芯片浸泡在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)与N-羟基硫代琥珀酰亚胺(NHSS)按摩尔份1：4配成的水溶液中，在常温下反应60分钟，清洗，得到表面活化的芯片；(2)把生物大分子通过点样机点于步骤(1)活化的芯片表面，室温反应1小时，清洗芯片得到固定生物大分子的芯片。与现有技术相比，本专利技术创造的技术效果体现在：(1)本专利技术所制备热稳定性芯片的整个表面包括支撑层、锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层，硅氧交联热稳定保护层能有效防止金-硫键(Au-S)的分解，使芯片的储存运输条件大大降低，拓宽了芯片在高温条件的应用。相对传统的技术，芯片在温度高于60℃就不稳定，而本专利技术的芯片在110℃的条件下放置5小时，芯片仍没有变化。(2)本专利技术所制备芯片的热保护层巧妙的利用卤代硅烷，其一步就能形成硅氧交联热保护层及同时引入引发剂层，这个芯片设计步骤使得整个热稳定性芯片的制备变得简单且易放大生产，为热稳定性芯片的大规模应用提供了技术基础。(3)本专利技术所制备的热稳定性芯片有很好的特异性识别性能，进而适用于生物分子相互作用的检测及分析。附图说明图1为实施例1的热稳定性芯片的结构示意图。图2为对比实验1中实施例1热稳定性羧基化芯片与对比例1羧基化芯片对纤维蛋白原(Fibrinogen，Fg)的抗非特异性作用。图3为对比实验2中实施例2热稳定性羧基化芯片与对比例2羧基化芯片在热处理后对纤维蛋白原(Fibrinogen，Fg)的抗非特异性作用。图4为对比实验3中实施例3热稳定性羧基化芯片与对比例3羧基化芯片固定纤维蛋白原(Fibrinogen，Fg)后，对纤维蛋白原抗体(anti-fibrinogen)的特异性识别作用。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。实施例1(1)镀有金膜的玻璃基片放于食人鱼溶液(piranha溶液)中清洁半小时，除去表面吸附的有机物，清洗芯片，将洁净的镀金玻璃基片浸泡于总浓度为2mM的3-巯基-1-丙醇的乙醇溶液中，6小时后清洗芯片，使锚定层覆盖在支撑层表面，得到表面覆盖锚定层的基片；(2)表面覆盖锚定层的基片浸泡于0.5M的(3-溴丙基)三甲氧基硅烷的乙醇-水溶液中，其中乙醇-水的体积比为90:10，于30℃反应24小时，得到共价结合于锚定层的硅氧交联热稳定保护层，使硅烷共价结合于锚定层上，作为热稳定保护层，然后清洗芯片，得到带有热稳定保护层的基片；(3)在氮气的保护下，向芯片反应器中加入1摩尔份的聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I及0.8摩尔份的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯单体II、0.02摩尔份的溴化铜、0.02摩尔份的抗坏血酸钠、200摩尔份的甲醇及100摩尔份的去离子水；随后，在氮气的保护下，把含热稳定保护层的基片放于上述芯片反应其中，于25℃下反应24小时，清洗，得到含有锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的热稳定性生物芯片；(4)将步骤(3)得到的含有锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的热稳定性生物芯片，浸泡于含有丁二酸酐的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，在50℃下反应6小时，是生物芯片表面羧基化，反应完成后清洗芯片，即得。实施例2(1)镀有金膜的玻璃基片放于食人鱼溶液(piranha溶液)中清洁半小时，除去表面吸附的有机物，清洗芯片，将洁净的镀金玻璃基片浸泡于总浓度为1mM的5-巯基-1-戊醇的乙醇溶液溶液中，8小时后清洗芯片，使锚定层覆盖在支撑层表面，得到表面覆盖锚定层的基片；(2)表面覆盖锚定层的基片浸泡于1M的(3-氯丙基)三甲氧基硅烷的乙醇-水溶液中，其中乙醇-水的体积比为90:10，于50℃反应12小时，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热稳定性生物芯片，其特征在于：包括支撑层、锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层，所述锚定层通过Au‑S键锚定于支撑层上；所述热稳定性保护层通过共价结合于锚定层上；所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯层通过共价结合于热稳定性保护层上。

【技术特征摘要】
1.一种热稳定性生物芯片，其特征在于：包括支撑层、锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层，所述锚定层通过Au-S键锚定于支撑层上；所述热稳定性保护层通过共价结合于锚定层上；所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯层通过共价结合于热稳定性保护层上。2.根据权利要求1所述的热稳定性生物芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过自组装技术，将锚定基团通过Au-S键单层组装于支撑层的金表面，形成锚定层，使锚定层覆盖在支撑层表面，得到表面覆盖锚定层的基片；(2)将得到表面覆盖锚定层的基片浸泡于含硅烷的溶液中，进行反应，反应温度为30～50℃，反应时间为12～24小时，使硅烷共价结合于锚定层上，作为热稳定保护层，然后清洗芯片，得到带有热稳定保护层的基片；(3)把步骤(2)中得到的带有热稳定保护层的基片浸泡于含有聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I、聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体II、催化剂、乙醇-水混合溶液中，在氮气或氩气的保护下，进行反应，反应温度为25～50℃，反应时间为10～24小时，使聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体I、聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体II与基片充分反应，得到含有锚定层、热稳定性保护层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的热稳定性生物芯片；(4)将步骤(3)得到的含有锚定层、热稳定性保护层、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭开美，杨再波，戴学新，黄德娜，毛海立，邹洪涛，
申请(专利权)人：黔南民族师范学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52