一种抗非特异性吸附三维芯片及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种抗非特异性吸附三维芯片及其应用，该芯片由固体支撑层、通过Au‑S键连接于支撑层上的引发剂层、共价结合于引发剂层上的点击交联层和共价键结合于点击交联层上的聚乙二醇丙烯酸甲酯层组成。其应用是在所述芯片上固定蛋白质后用于蛋白相互作用的检测，且芯片能抑制血浆和细胞裂解液的非特异性吸附。本发明专利技术的芯片具有结构设计新颖，抗蛋白吸附能力强，能很好地抑制血浆及细胞裂解液对芯片表面的非特异性吸附的特点。

An anti non-specific adsorption 3D chip and its application

The invention discloses an anti-nonspecific adsorption three-dimensional chip and its application. The chip is composed of a solid support layer, an initiator layer connected to the support layer by Au_S bond, a click cross-linking layer covalently bonded to the initiator layer and a polyethylene glycol methacrylate layer bonded to the click cross-linking layer. Its application is to detect protein interactions after immobilization of proteins on the chip, and the chip can inhibit non-specific adsorption of plasma and cell lysate. The chip of the invention has novel structure design, strong anti-protein adsorption ability, and can well inhibit the non-specific adsorption of plasma and cell lysate on the chip surface.

【技术实现步骤摘要】
一种抗非特异性吸附三维芯片及其应用
本专利技术涉及一种生物三维芯片及其应用，特别是一种抗非特异性吸附三维芯片及其应用。
技术介绍
随着科技的进步及大众新需求的出现，常规生物分析方法的耗时、敏感度低、进样量大、最低检测限过高等缺点，已很难满足快速反应的生物检测需求，至此，新型的生物学检测技术如生物传感芯片等应运而生并发展迅猛。其中基于表面等离子体共振(SPR)技术的生物传感芯片具有快速、简便、敏感、无标记等特性。这些优点，使得基于SPR的生物芯片在医学、食品安全、畜牧兽医、环境检测、药物筛选、军事科学等领域被广泛的研究与应用。在生物传感芯片的界面进行着各种生化物质的相互作用与分离，其界面的特性决定着芯片的灵敏度、检测限及信号的有效性；因此，生物传感芯片的表面是芯片质量好坏的决定性因素，而表面的非特异性吸附是传感芯片所必须面对的问题。为了解决这一挑战性难题，不同科研团队通过不同的方法在一定程度上实现了对非特异性吸附的抑制，但面对血浆及细胞裂解液等复杂生化样品时，传感芯片表面仍会被非特异性吸附所“污染”。因此，非特异性吸附是生物传感芯片的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种抗非特异性吸附三维芯片。本专利技术的芯片具有结构设计新颖，抗蛋白吸附能力强，能很好的抑制血浆及细胞裂解液对芯片表面的非特异性吸附的特点。本专利技术的技术方案：一种抗非特异性吸附三维芯片，由固体支撑层、通过Au-S键连接于支撑层上的引发剂层、共价结合于引发剂层上的点击交联层和共价键结合于点击交联层上的聚乙二醇丙烯酸甲酯层组成。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述三维芯片的制备方法包括如下步骤：1)通过金属-巯基之间的作用，利用自组装技术将引发剂层组装于支撑层的表面上形成引发剂层；2)将表面覆盖有引发剂的支撑层浸泡在含炔基/叠氮基团单体、聚乙二醇丙烯酸甲酯单体和催化剂的甲醇-水混合溶液中，并在保护气体氛围下、于30～55℃反应1～6小时，清洗芯片，得到共价结合于引发剂层上的含炔基/叠氮官能团的聚合物层；3)把步骤2)中含炔基/叠氮官能团聚合物层的芯片浸泡于含有叠氮-聚乙二醇-叠氮或者炔基-聚乙二醇-炔基的点击交联剂和催化剂的甲醇-水混合溶液中，于保护气体氛围下、在30～55℃下反应1～2小时，得到点击交联层；4)把步骤3)中含点击交联层的芯片置于含有聚乙二醇丙烯酸甲酯单体和催化剂的甲醇-水混合溶液中，在保护气体氛围下、于30～55℃反应3～12个小时，得聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯层，即得抗非特异性吸附芯片。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述支撑层是表面镀有金膜或银膜的玻璃基片。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述引发剂层包括稀释剂和引发剂，引发剂和稀释剂的摩尔比为1-100:1000；所述稀释剂的结构式为下列1～III中的一种：其中为6-12的正整数；所述引发剂的结构式为1～III中的一种：其中n为6-12的正整数。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述含炔基/叠氮基团单体的结构式为I～II中的一种：所述聚乙二醇丙烯酸甲酯单体的结构式为：其中n为6、8、10或12；所述叠氮-聚乙二醇-叠氮的结构式为：其中n为5～50的正整数；所述炔基-聚乙二醇-炔基的结构式为：其中n为5～50的正整数。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述催化剂为卤化铜与抗坏血酸钠；所述甲醇与水的摩尔比为1-3:1。前述的抗非特异性吸附三维芯片，所述保护气体为氮气或氩气。一种前述的抗非特异性吸附三维芯片的应用，是在所述芯片上固定蛋白质后用于蛋白相互作用的检测，且芯片能抑制血浆和细胞裂解液的非特异性吸附。前述的抗非特异性吸附三维芯片的应用，所述应用包括如下步骤：1)将芯片浸泡于含有二酸酐与溶剂的溶液中，在30～55℃下反应1～12小时，清洗芯片，得到表面羧基化的芯片；2)把步骤1)中表面羧基化的芯片浸泡在由1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺配成的水溶液中，在常温下反应30～120分钟，清洗，得到表面活化的芯片；3)把蛋白质通过点样机点于步骤2)表面活化的芯片的表面，室温反应1～3小时，清洗芯片得到固定蛋白的芯片；4)将步骤3)固定蛋白的芯片按照SPR仪器操作流程固定于仪器中，并以缓冲液作为流动相，基线稳定后，通入作用蛋白，随后依次通入PBS、血浆及PBS即可。前述的抗非特异性吸附三维芯片的应用，所述二酸酐为丁二酸酐或戊二酸酐；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或者四氢呋喃；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1:3-6。本专利技术的有益效果(1)本专利技术所制备抗非特异性吸附芯片的整个表面包括引发剂层、点击交联层与聚乙二醇丙烯酸甲酯层，这一结构设计科学合理，实际应用效果优异。引发层能很好的控制引发密度；点击交联层含有聚乙二醇与点击交联点，其能防止复杂样品进入引发剂层而引起特异性吸附与复杂样品对点击交联层的吸附；聚乙二醇丙烯酸甲酯层是用来固定分析物的固定层，其不但能固定蛋白质，还对复杂样品的非特异性吸附有很好的抑制效果。(2)本专利技术所制备的抗非特异性吸附芯片虽然由多层结构组成，但其制备步骤却相对简单。(3)本专利技术所制备的抗非特异性吸附芯片能实现在血浆或细胞裂解液条件下的蛋白与其抗体之间的检测。附图说明图1为本专利技术的抗非特异性吸附芯片的结构示意图；图2为实施例4中固定BSA蛋白芯片对BSA抗体(anti-BSA)的特异性相互作用及对血浆的抗非特异性吸附。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例对比例1在洁净的玻璃基片表面磁控溅射厚度为1nm的铬膜，随后，在铬膜的表面磁控溅射厚度约为30nm的金膜；用等离子清洗仪清洗上述镀有金膜的玻璃基片，除去其吸附于表面的污染物；将清洗后的镀有金膜的玻璃基片立即浸泡在含有稀释剂(式I)浓度为1mM的乙醇溶液，稀释剂通过Au-S键自组装于金表面；反应5小时后，玻璃基片表面自组装有单层结构的稀释剂(式I)层。对比例2在洁净的玻璃基片表面磁控溅射厚度为5nm的铬膜，随后，在铬膜的表面磁控溅射厚度约为50nm的金膜；用等离子清洗仪清洗上述镀有金膜的玻璃基片，除去其吸附于表面的污染物；将清洗后的镀有金膜的玻璃基片立即浸泡在含有稀释剂(式II)浓度为1mM的乙醇溶液，稀释剂通过Au-S键自组装于金表面；反应5小时后，玻璃基片表面自组装有单层结构的稀释剂(式II)层。对比例3在洁净的玻璃基片表面磁控溅射厚度为3nm的铬膜，随后，在铬膜的表面磁控溅射厚度约为40nm的金膜；用等离子清洗仪清洗上述镀有金膜的玻璃基片，除去其吸附于表面的污染物；将清洗后的镀有金膜的玻璃基片立即浸泡在含有稀释剂(式III)浓度为1mM的乙醇溶液，稀释剂通过Au-S键自组装于金表面；反应5小时后，玻璃基片表面自组装有单层结构的稀释剂(式III)层。实施例1一种抗非特异性吸附三维芯片，通过如下方法制备：1)在洁净的玻璃基片表面磁控溅射厚度为1nm的铬膜，随后，在铬膜的表面磁控溅射厚度约为30nm的金膜；用等离子清洗仪清洗上述镀有金膜的玻璃基片，除去其吸附于表面的污染物；将清洗后的镀有金膜的玻璃基片立即浸泡在含有总浓度为1mM的稀释剂(式I)和引发剂(式I)的乙醇溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于：由固体支撑层、通过Au‑S键连接于支撑层上的引发剂层、共价结合于引发剂层上的点击交联层和共价键结合于点击交联层上的聚乙二醇丙烯酸甲酯层组成。

【技术特征摘要】
1.一种抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于：由固体支撑层、通过Au-S键连接于支撑层上的引发剂层、共价结合于引发剂层上的点击交联层和共价键结合于点击交联层上的聚乙二醇丙烯酸甲酯层组成。2.根据权利要求1所述的抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于，所述三维芯片的制备方法包括如下步骤：1)通过金属-巯基之间的作用，利用自组装技术将引发剂层组装于支撑层的表面上形成引发剂层；2)将表面覆盖有引发剂的支撑层浸泡在含炔基/叠氮基团单体、聚乙二醇丙烯酸甲酯单体和催化剂的甲醇-水混合溶液中，并在保护气体氛围下、于30～55℃反应1～6小时，清洗芯片，得到共价结合于引发剂层上的含炔基/叠氮官能团的聚合物层；3)把步骤2)中含炔基/叠氮官能团聚合物层的芯片浸泡于含有叠氮-聚乙二醇-叠氮或者炔基-聚乙二醇-炔基的点击交联剂和催化剂的甲醇-水混合溶液中，于保护气体氛围下、在30～55℃下反应1～2小时，得到点击交联层；4)把步骤3)中含点击交联层的芯片置于含有聚乙二醇丙烯酸甲酯单体和催化剂的甲醇-水混合溶液中，在保护气体氛围下、于30～55℃反应3～12个小时，得聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯层，即得抗非特异性吸附芯片。3.根据权利要求1或2所述的抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于：所述支撑层是表面镀有金膜或银膜的玻璃基片。4.根据权利要求1或2所述的抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于：所述引发剂层包括稀释剂和引发剂，引发剂和稀释剂的摩尔比为1-100:1000；所述稀释剂的结构式为下列1～III中的一种：其中为6-12的正整数；所述引发剂的结构式为1～III中的一种：其中n为6-12的正整数。5.根据权利要求2所述的抗非特异性吸附三维芯片，其特征在于，所述含炔基/叠氮基团单体的结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭开美，杨再波，戴学新，杨艳，黄德娜，
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