一种微点阵芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种微点阵芯片及其制备方法和应用，所述的微点阵芯片包括基片和基片上表面连接的核酸分子标识符微点阵，所述的微点阵为四边形，所述的微点阵芯片实现了在极小的基片面积下能高密度修饰有核酸分子标识符微点阵，同时使用了极微量的核酸分子标识符，以极低的试剂成本实现芯片的制备，且操作简单，适用于大规模工业化制作，应用领域广泛，可以用于基因、蛋白等生物分子的检测，提高了检测的分辨率。分辨率。分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种微点阵芯片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物芯片及其检测的
，具体涉及一种微点阵芯片，所述的微点阵的制备方法，所述的微点阵芯片的应用。

技术介绍

[0002]目前，形成核酸分子微阵列主要是原位合成法和点样法。原位合成法指的是利用光罩控制反应位置，从而将核苷酸分子按序列接到载体表面，由于合成效率低，工艺复杂，导致其通量较低且应用受限；点样法是利用自动化微量点样装置，通过微量打印技术将核酸分子在支持物(例如基片)表面进行高精度修饰，以形成大量有序排列的微阵列。由于其工艺比较简单、分析设备易于获取和设计灵活，已广泛用于科研和实践工作。
[0003]但是，微量打印技术也有一些不可忽视的短板：首先，基于自动化微量点样装置所产生的核酸分子微阵列，阵列分辨率通常要在50微米以上，分辨率较低限制了这种通过点样法形成的微阵列在一些领域的应用，例如单细胞分析或空间组学分析；其次，这种方法在开启点样装置后需要一次性使用大量承载微阵列的支持物，造成了潜在成本的增加和资源浪费；同时，点样装置还会出现漏印的现象，也就是在有些点位没有打印所需的生物分子；最后，这种自动化微量点样装置价格昂贵，限制了这种技术的广泛普及。
[0004]上述传统技术的缺陷和局限性是亟待优化和解决的，这也是行业的共同诉求和普遍共识。因此，开发出一种拥有高分辨率、高样本捕获率、高通量、经济、易操作且具有普适性的装置或设备是很有必要且十分迫切的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种微点阵芯片，包括基片，所述的基片上表面修饰有核酸分子标识符微点阵，所述的微点阵为四边形。所述的微点阵芯片实现了在极小的基片面积下能高密度修饰有核酸分子标识符微点阵，同时使用了极微量的核酸分子标识符，以极低的试剂成本实现芯片的制备，且操作简单，适用于大规模工业化制作，应用领域广泛，可以用于基因、蛋白等生物分子的检测，提高了检测的分辨率。
[0006]可选地，所述的基片材质不局限于普通玻璃基片，也可以是石英、单晶硅、聚赖氨酸涂层、硝化纤维、聚苯乙烯、环状烯烃共聚物(COCs)、环状烯烃高分子(COPs)、聚丙烯、聚乙烯和聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或是本领域其他已知的材质或其任何组合。
[0007]可选地，所述基片的长度为1
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100cm，优选为7.5cm；宽度可为1
‑
100cm，优选为2.5cm；厚度可为0.1
‑
10mm，优选为1mm。
[0008]可选地，可以使用本领域任何已知的方法对所述的基片进行预处理，以在基片表面产生四边形微孔，例如激光蚀刻法。其中，每个微孔的宽度可为0.1nm
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1000μm，优选为10
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50μm；每个微孔的深度可为0.1nm
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1000μm，优选为10
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50μm；相邻微孔的中心间距可为0.2nm
‑
1000μm，优选为10
‑
50μm。每个微孔的面积可为0.1nm2‑
10cm2，优选为100μm2‑
2500μm2。
[0009]其中，所述基片的功能化预处理有助于核酸分子标识符的打印或修饰。该步骤可以通过本领域任何已知的方法实现，例如将聚合物涂覆固定于基片表面、活化聚合物内的化学基团、将活性或可活化的官能团掺入聚合物结构。
[0010]其中，可以使用适当的方法将本领域任何已知的具有任何反应性的或能够被活化以形成具有反应性官能团的前体修饰于基片表面，例如经1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化的羧酸基团、醛基基团、环氧基、1,4
‑
苯基异硫氰酸异氰酸酯(PDITC)基团、链霉亲和素基团等。
[0011]其中，所述的核酸分子标识符微点阵的形状为四边形，其可为规则的正方形，或者是形状不规则的四边形，其内部各个角的角度可为0
‑
180度，在一个优选实施例中，其形状为正方形。
[0012]其中，所述的核酸分子标识符微点阵的长度可为0.1nm
‑
1000μm，优选为10
‑
50μm；宽度可为0.1nm
‑
1000μm，优选为10
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50μm；面积可为0.1nm2‑
10cm2，优选为100μm2‑
2500μm2。
[0013]其中，相邻微点阵的中心间距可为0.1nm
‑
1000μm，优选为10
‑
50μm。
[0014]其中，所述的基片表面至少含有1个微点阵，例如，在所述的基片表面至少为1个微点阵，可以含有10个、100个、1000个、10000个、100000个微点阵，在一个优选实施例中，基片表面含有4900个微点阵。
[0015]其中，本专利技术所述的核酸分子标识符与基片上表面的连接原理可以是本领域任何已知的原理，包含但不限于物理、化学、生物修饰，例如静电结合、羧氨反应、生物素
‑
链霉亲和素反应、光催化、自由基聚合等。
[0016]可选地，本专利技术所述的词汇“连接”包含直接连接也包含间接连接，例如基片表面与核酸分子标识符的连接，二者间基团直接的共价连接就属于直接连接，也可以通过中间基团或中间载体将二者连接起来，这就属于二者的间接连接。
[0017]其中，本专利技术所述的高密度四边形核酸分子标识符微点阵的形成方式可以通过本领域任何已知的方法完成，包含但不限于点样法、倒置贴附打印法、微芯片法等。
[0018]为了让本领域技术人员更清楚的理解本专利技术所述的拥有高密度四边形核酸分子标识符微点阵的基片，下面结合附图详细描述其具体实施方式。
[0019]相应地，本专利技术提供了所述的一种高密度四边形核酸分子标识符微点阵基片的制造方法：
[0020]具体地，将平行排布的微孔道贴附于基片表面(图1)，借助微流控芯片技术，在微孔道中分别通入各不相同的第一组核酸分子标识符，使其连接于基片表面并除去未连接的核酸分子标识符。然后将微孔道以不同于上述孔道方向再次贴附于基片表面，在微孔道中通入各不相同的第二组核酸分子标识符，经过反应使基片表面产生唯一核酸分子标识符(图2)。
[0021]可选地，所述的平行排布微孔道中的孔道数量至少是1条及以上。例如，平行微孔道可包含至少10、至少100、至少1000或至少10000个平行排布的微孔道。
[0022]可选地，所述的平行排布微孔道中的孔道宽度范围为0.1nm
‑
1000μm。例如，所述的平行微孔道宽度可以是1、10、100、1000μm。
[0023]可选地，所述的平行排布微孔道中的孔道间的间距宽度范围为0.1nm
‑
1000μm。例如，所述的孔道间距宽度可以是1、10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微点阵芯片，其特征在于：包括基片和所述基片上表面连接的核酸分子标识符微点阵，所述微点阵的形状为四边形。2.根据权利要求1所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述基片为玻璃，或是石英、单晶硅、聚赖氨酸涂层、硝化纤维、聚苯乙烯、环状烯烃共聚物、环状烯烃高分子、聚丙烯、聚乙烯和聚碳酸酯或聚二甲基硅氧烷或是本领域其他已知的材质或其任何组合。3.根据权利要求1
‑
2所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述基片的长度为1
‑
100cm；宽度为1
‑
100cm；厚度为0.1
‑
10mm。4.根据权利要求1
‑
3所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述基片上表面通过功能化基团预处理，所述功能化基团为1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺和N
‑
羟基琥珀酰亚胺活化的羧酸基团、醛基基团、环氧基、1,4
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苯基异硫氰酸异氰酸酯基团、链霉亲和素基团或本领域其他已知的基团或其任何组合。5.根据权利要求1
‑
4所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述核酸分子标识符通过将聚合物涂覆固定于基片表面、活化聚合物内的化学基团、将活性或可活化的官能团掺入聚合物结构或本领域其他已知的方法或其任何组合所实现。6.根据权利要求1
‑
5所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述核酸分子标识符微点阵的形状为正方形，或者是形状不规则的四边形，其内部各个角的角度为0
‑
180度。7.根据权利要求1
‑
6所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述核酸分子标识符微点阵的长度为0.1nm
‑
1000μm；宽度为0.1nm
‑
1000μm；核酸分子标识符微点阵的面积为0.1nm2‑
10cm2；相邻四边形核酸分子标识符微点阵的中心间距为0.1nm
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1000μm。8.根据权利要求1
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7所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述基片上表面的核酸分子标识符微点阵至少为1个。9.根据权利要求1
‑
8所述一种微点阵芯片，其特征在于：所述核酸分子标识符通过静电结合、羧氨反应、生物素
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链霉亲和素反应、光催化、自由基聚合或本领域其他已知方法或其任何组合连接于基片上表面。10.一种权利要求1
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9所述微点阵芯片的制备方法，其特征在于，所述核酸分子标识符微点阵通过微芯片技术连接在功能化的基片上表面，具体步骤如下：将平行排布的微孔道贴附于基片上表面，通过微流控芯片技术，在微孔道中分别通入各不相同的第一组核酸分子标识符，使其连接于基片上表面并除去未连接的核酸分子标识符；然后将微孔道以不同于上述孔道方向再次贴附于基片上表面，在微孔道中分别通入各不相同的第二组核酸分子标识符，经过反应使基片上表面产生唯一核酸分子标识符。11.根据权利要求10所述制备方法，其特征在于：所述平行排布微孔道至少为1个。12.根据权利要求10
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11所述制备方法，其特征在于：所述平行排布微孔道中的孔道宽度范围为0.1nm
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1000μm。13.根据权利要求10
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12所述制备方法，其特征在于：所述平行排布微孔道中的孔道间的间距宽度范围为0.1nm
‑
1000μm。14.根据权利要求10
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13所述制备方法，其特征在于：所述平行排布微孔道中的液体出或入口排布包含每个孔道分别连接于独立的液体出或入口，也包含多个孔道连接于同一液体出或入口，也包含一个孔道连接于多个液体出或入口。15.根据权利要求10
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14所述制备方法，其特征在于：所述第一组和第二组核酸分子标
识符相对于其他连接于基片上表面的核酸分子标识符以及其他核酸序列是互不相同的。16.根据权利要求10
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15所述制备方法，其特征在于：所述第一组核酸分子标识符包括通用区、空间坐标序列一和核酸分子标识符杂交区；所述第二组核酸分子标识符包括核酸分子标识符杂交区、空间坐标序列二、分子标签和核酸分子标识符捕获区前体；经过反应产生所述唯一核...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁重阳，张俊虎，金正洋，于年祚，杨柏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：