一种生物芯片及其制备方法技术

本申请公开了一种生物芯片及其制备方法。本申请的生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，该生物芯片基底表面具有小分子修饰试剂结合在基底表面形成的抗非特异性吸附层，小分子修饰试剂为式一所示通式的化合物中的至少一种；式一中R1、R2和R3分别选自亲水基团或氢原子。本申请的生物芯片，采用式一化合物作为小分子修饰试剂形成抗非特异性吸附层，该吸附层可有效防止测序所用核苷酸的非特性吸附，提高特性检测信号比率，降低非特信号干扰，且本申请中的生物芯片的抗非特异性吸附层连接强度高、不易脱落；而且，本申请的小分子修饰试剂反应可控、可重复性好，使得本申请的生物芯片质量高、重复性好，具有高可用性，并且特别适用于单分子检测。

【技术实现步骤摘要】
一种生物芯片及其制备方法
本申请涉及生物芯片领域，特别是涉及一种生物芯片及其制备方法。
技术介绍
单分子检测技术能做到以下两点：1)识别单个分子的信号，而不是分子群体的平均信号，2)跟踪单分子的动力学过程，提供分子运动或反应的细节。得益于上述的优异性能，基于单分子的检测以及识别技术受到了学术界和产业界的高度关注。其中，单分子DNA测序技术尤为受到广泛的关注与研究。当前，主流的DNA单分子测序技术包括：瀚海基因的TIRF技术、Paciffic的ZMW技术以及牛津公司的Nanopore技术。这些测序技术的实现都有赖于高可用的测序芯片，即DNA芯片；因此，对DNA芯片的性能要求至少包括：1)良好和可重复的单分子修饰效率，例如TIRF中的DNA；2)可控的、极低的非特异性吸附。其中，可控的非特异性吸附是实验成败的重要因素。在DNA测序过程中，特异的单分子信号与非特异的吸附信号都会被仪器识别收集，非特异的吸附信号会严重地干扰特异信号的识别，给仪器的后期信号处理构成极大的障碍。因此，制备具有抗非特异性吸附的芯片对分子检测领域具有重要价值。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种改进的生物芯片及其制备方法。本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种生物芯片，本申请的生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，该生物芯片的基底表面具有抗非特异性吸附层，抗非特异性吸附层由小分子修饰试剂结合在基底表面形成，该小分子修饰试剂为式一所示通式的化合物中的至少一种；式一其中，R1、R2和R3分别选自亲水基团或氢原子。需要说明的是，本申请的生物芯片，其关键在于采用式一所示通式的化合物作为小分子修饰试剂，形成芯片的抗非特异性吸附层。本申请所采用的小分子修饰试剂，与现有的小分子修饰试剂相比，具有可控性好、可重复性好等优点，能够精确控制非特异性吸附，从而获得高可用的单分子检测的DNA芯片或蛋白质芯片。本申请的小分子修饰试剂，是指相对分子质量在1000以下的小分子化合物。任选的，式一所示通式的化合物中，亲水基团为负电基团。任选的，亲水基团含有磷酸基团、磷酸酯基团、磺酸基团、羧酸基团、羟基或酰胺基团。任选的，式一所示通式的化合物为牛磺酸、氨丙基磺酸、丝氨酸、谷氨酸和磷酸丝氨酸中的至少一种。任选的，生物芯片的基底表面具有环氧硅烷修饰。可以理解，小分子修饰试剂与基底表面结合，可以通过共价键结合，也可以通过非共价键结合。本申请的一种实现方式中，小分子修饰试剂通过共价键结合在基底表面，从而形成稳定、可控的抗非特异性吸附层。本申请的另一方面公开了一种生物芯片的制备方法，该生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，本申请的制备方法包括采用式一所示通式的化合物中的至少一种作为小分子修饰试剂，与基底表面结合，固定在基底表面，形成抗非特异性吸附层；式一其中，R1、R2和R3分别选自亲水基团或氢原子。需要说明的是，本申请的制备方法，其关键在于采用式一所示通式的化合物中的至少一种作为小分子修饰试剂，至于具体的小分子修饰试剂如何结合到基底表面，可以参考现有的抗非特异性吸附层制备工艺，在此不做具体限定。但是，为了达到更好的抗非特异性吸附层，本申请的优选方案中，对生物芯片的制备方法进行了改进和优化，详见后续方案。任选的，本申请的制备方法中，亲水基团为负电基团。任选的，本申请的制备方法中，亲水基团含有磷酸基团、磷酸酯基团、磺酸基团、羧酸基团、羟基或酰胺基团。任选的，本申请的制备方法中，式一所示通式的化合物为牛磺酸、氨丙基磺酸、丝氨酸、谷氨酸和磷酸丝氨酸中的至少一种。任选的，本申请的一种实现方式中，抗非特异性吸附层是采用含有小分子修饰试剂的钝化反应液在钝化处理过程中形成。需要说明的是，钝化处理的钝化反应液可以采用钝化处理常规使用的钝化液，在此不做具体限定；钝化处理的反应条件参考现有的钝化处理工艺。任选的，钝化反应液中，小分子修饰试剂的浓度为0.01-0.2mol/L。需要说明的是，钝化处理的反应液中的小分子修饰试剂，其目的在于结合到基底表面形成抗非特异性吸附层；可以理解，只要添加有本申请的小分子修饰试剂就能够形成抗非特异性吸附层，为了使形成的抗非特异性吸附层具有更好的效果，本申请任选的钝化反应液中的小分子修饰试剂的浓度为0.01-0.2mol/L。可以理解，在该范围以外，例如浓度太低，可能无法形成有效的抗非特异性吸附层，浓度太高会造成试剂浪费，对抗非特异性吸附层效果提升作用不大。任选的，钝化处理的反应液中还添加有反应促进剂，以促进小分子修饰试剂与基底表面的结合反应。任选的，反应促进剂为苄基三乙基氯化铵、苯基三甲基氯化铵和四丁基氯化铵中的至少一种。任选的，反应促进剂在钝化反应液中的浓度为10-50mmol/L。需要说明的是，反应促进剂的作用就是促进本申请的小分子修饰试剂与基底表面的结合反应，在反应促进剂的作用下，进一步提升了小分子修饰试剂与基底表面的结合效率和质量，使反应更可控、重复性更好，因此，在任选的方案中钝化处理的反应液中还添加有反应促进剂。可以理解，根据不同的生产或者产品设计需求，例如对反应可控性要求相对较低的情况下，也可以不使用反应促进剂。还需要说明的是，苄基三乙基氯化铵只是本申请的一种实现方式中证实可适用的反应促进剂，不排除还可以采用其它的反应促进剂，只要能够促进小分子抗非特异性吸附试剂与基底表面的结合反应即可。任选的，本申请的制备方法还包括在钝化处理之前进行弱钝化处理；弱钝化处理包括在弱钝化反应液中加入小分子修饰试剂，利用小分子修饰试剂与基底表面的结合反应，预先将小分子修饰试剂固定在基底表面。需要说明的是，弱钝化处理的作用之一是通过添加小分子修饰试剂，预先将小分子修饰试剂固定在基底表面，然后再通过钝化处理进一步巩固，形成稳定的抗非特异性吸附层。任选的，弱钝化反应液中，小分子修饰试剂的浓度为15-45mmol/L，优选为30mmol/L。任选的，弱钝化处理的反应条件为35℃-40℃反应2h-5h。任选的，弱钝化处理和钝化处理所用的小分子修饰试剂相同。任选的，弱钝化反应液中还添加有表面活性剂，用于促进DNA或蛋白质与基底表面的共价键生成，使DNA或蛋白质充分固定在基底表面。任选的，表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵和四辛基溴化铵中的至少一种。任选的，表面活性剂在弱钝化反应液中的浓度为1-25mmol/L，优选为10mmol/L。需要说明的是，弱钝化处理步骤是本申请的一个任选的改进方案，本申请的优选方案中，在弱钝化处理的弱钝化反应液中添加了表面活性剂和小分子修饰试剂；弱钝化处理的作用，除了预先将小分子修饰试剂固定在基底表面以外，还有一个重要的作用，就是通过弱钝化处理，提高DNA或蛋白质与基底表面的共价键反应效率，使DNA或蛋白质更充分的结合在基底表面，从而使生物芯片上固定的DNA或蛋白质的量与固定液中初始加入的DNA或蛋白质浓度具有很好的相关性，从而实现了生物芯片上固定的DNA或蛋白质的量可控，且重复性好。还需要说明的是，弱钝化处理的弱钝化反应液就是为表面活性剂和小分子修饰试剂提供一个反应环境，本申请的一种实现方式中，为了操作方便，直接采用固定液作为弱钝化反应液，不排除还可以采用其它反应缓冲液。其中固定液是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物芯片，所述生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，其特征在于：所述生物芯片的基底表面具有抗非特异性吸附层，所述抗非特异性吸附层由小分子修饰试剂结合在基底表面形成，所述小分子修饰试剂为式一所示通式的化合物中的至少一种；式一

【技术特征摘要】
1.一种生物芯片，所述生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，其特征在于：所述生物芯片的基底表面具有抗非特异性吸附层，所述抗非特异性吸附层由小分子修饰试剂结合在基底表面形成，所述小分子修饰试剂为式一所示通式的化合物中的至少一种；式一其中，R1、R2和R3分别选自亲水基团或氢原子。2.根据权利要求1所述的生物芯片，其特征在于：所述亲水基团为负电基团；任选的，所述亲水基团含有磷酸基团、磷酸酯基团、磺酸基团、羧酸基团、羟基或酰胺基团；任选的，所述式一所示通式的化合物为牛磺酸、氨丙基磺酸、丝氨酸、谷氨酸和磷酸丝氨酸中的至少一种；任选的，所述生物芯片的基底表面具有环氧硅烷修饰。3.一种生物芯片的制备方法，所述生物芯片为DNA芯片或蛋白质芯片，其特征在于：包括采用式一所示通式的化合物中的至少一种作为小分子修饰试剂，与基底表面结合，固定在基底表面，形成抗非特异性吸附层；式一其中，R1、R2和R3分别选自亲水基团或氢原子。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述亲水基团为负电基团；任选的，所述亲水基团含有磷酸基团、磷酸酯基团、磺酸基团、羧酸基团、羟基或酰胺基团；任选的，所述式一所示通式的化合物为牛磺酸、氨丙基磺酸、丝氨酸、谷氨酸和磷酸丝氨酸中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述抗非特异性吸附层是采用含有小分子修饰试剂的钝化反应液在钝化处理过程中形成；任选的，所述钝化反应液中，小分子修饰试剂的浓度为0.01-0.2mol/L。任选的，所述钝化反应液中含有反应促进剂；任选的，所述反应促进剂为苄基三乙基氯化铵、苯基三甲基氯化铵和四丁基氯化铵中的至少一种；任选的，所述反应促进剂在钝化反应液中的浓度为10-50mmol/L。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：还包括在钝化处理之前利用弱钝化反应液进行弱钝化处理；所述弱钝化反应液中含有所述小分子修饰试剂；任选的，所述弱钝化反应液中小分子修饰试剂的浓度为15-45mmol/L；任选的，小分子修饰试剂的浓度为30mmol/L；任选的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高锦鸿，赵智，赵陆洋，陈方，
申请(专利权)人：深圳市瀚海基因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44