一种扩增杂交一体化基因芯片及核酸扩增和杂交的方法技术

本发明专利技术公开了一种扩增杂交一体化基因芯片及核酸扩增和杂交的方法，涉及分子生物学技术领域。该基因芯片将基因扩增仪、杂交仪的反应室整合到一个全封闭的立体芯片机构中，有效避免了气溶胶污染。该扩增杂交一体化基因芯片具有结构简单，操作方便，无需微流通道、阀结构等复杂的结构，通过简单的结构使得核酸扩增和杂交反应后的结果更加稳定可靠。本发明专利技术提供的扩增杂交一体化基因芯片呈立体结构，立体结构更方便对核酸扩增和杂交反应进行精确控制。这样可以避免微流体控制的不足。样可以避免微流体控制的不足。样可以避免微流体控制的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种扩增杂交一体化基因芯片及核酸扩增和杂交的方法


[0001]本专利技术涉及分子生物学
，具体而言，涉及一种扩增杂交一体化基因芯片及核酸扩增和杂交的方法。

技术介绍

[0002]聚合酶链式反应(PCR)是一种将微量的特定DNA片段大幅增加的分子生物学技术。PCR是利用DNA在体外95℃高温时变性会变成单链，60℃左右时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度72℃左右，DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'
‑
3')的方向合成互补链。而基于聚合酶链式反应制造的PCR仪实际就是一种温控设备，能在变性温度，复性温度，延伸温度之间很好地进行切换控制。
[0003]核酸杂交法是根据所使用的探针已知序列进行特异性的靶序列检测，即：经提取纯化后的核酸样本在扩增仪上，配合相应试剂进行PCR聚合酶链式反应，然后在杂交仪上进行杂交，加入显色试剂进行显色阅读。
[0004]在分子实验室，PCR和杂交法同处第三区，一般使用两台半自动或者全自动的仪器进行实验。目前，也有通过微流控技术，整合PCR和杂交法的技术平台，但是存在以下缺陷：
[0005](1)扩增杂交一体化的微流控芯片成本很高，通常一片需要几十块钱人民币；
[0006](2)扩增杂交一体化的微流控芯片实验效果差，由于在一个平面的玻璃或者其他材质的基板上集成了很多的反应室、阀结构、微流通道等，技术精密度非常高，容易出现不良的实验效果；
[0007](3)普通的基因扩增仪、杂交仪以手动或者半自动化为主，过程繁琐，操作困难，且长期使用后反应室容易出现腐蚀、各结构件出现生锈等问题，影响实验效果；
[0008](4)无论是传统的扩增杂交法还是微流控杂交方法，由于实验过程开放，容易产生气溶胶污染，这也是最为关键的技术缺陷。
[0009]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种扩增杂交一体化基因芯片及核酸扩增和杂交的方法以降低扩增杂交一体化的芯片的成本、提升扩增杂交一体化的杂交质量的效果、简化操作流程、避免气溶胶的污染。
[0011]一般情况下，在1
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30人份，甚至60人份、90人份的杂交仪中，由于仪器稳定性，污染等问题，实验过程从PCR仪到杂交仪样品的移动、多种反应试剂的加入等等原因，可能出现个别杂交效果不理想的因素。而本专利技术提供的一体化芯片只有一人份，且是一次性的，基本就不存在污染的问题。且在一个芯片内完成PCR至杂交的全过程，液体流程更短，温度升降更快速，稳定性更高，整体效果更好。点浅，非特异等常见质量问题更少。
[0012]本专利技术是这样实现的：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种扩增杂交一体化基因芯片，其包括：基因芯片本体，
在基因芯片本体上开设有PCR反应室和杂交反应室，PCR反应室与杂交反应室通过沟槽连通；
[0014]杂交反应室沿出液方向在底部依次设置有引流接口和杂交液排出口，杂交反应室内设置有杂交膜支撑板，且在杂交膜支撑板上放置有杂交膜；
[0015]基因芯片本体上方扣设有芯片盖，且芯片盖、PCR反应室和杂交反应室围成密封空间，芯片盖上在PCR反应室上方还开设有注液孔；
[0016]PCR反应室的底部为倾斜面，且PCR反应室靠近杂交反应室的一端深度大于远离杂交反应室的一端的深度。
[0017]该基因芯片将基因扩增仪、杂交仪的反应室整合到一个全封闭的立体芯片机构中，有效避免了气溶胶污染。具体而言芯片盖、PCR反应室和杂交反应室围成一个全密封的空间，避免了气溶胶污染。
[0018]本专利技术提供的扩增杂交一体化基因芯片结构简单，操作方便，无需微流通道、阀结构等复杂的结构，通过简单的结构使得核酸扩增和杂交反应后的结果更加稳定可靠。
[0019]现有的微流控芯片为呈平面结构，由于核酸扩增和杂交过程中的反应液很少，对于试剂和温度的精度要求高。进行液体移液的操作精度要达到微升级，温度精确到0.1度，通过现有的人工、半自动仪器或者微流控芯片等设备很难精确地控制液体体积精度和温控精度。而本专利技术提供的扩增杂交一体化基因芯片一体化立体结构，立体结构更方便对核酸扩增和杂交反应进行精确控制。这样可以避免微流体控制的不足。此外，立体化的芯片空间，浸染式的杂交方式比表面杂交反应进行地更为充分彻底。
[0020]设置PCR反应室的底部为倾斜面，并设置PCR反应室靠近杂交反应室的一端深度大于远离杂交反应室的一端的深度，这样设置有利于PCR反应室中的扩增产物从PCR反应室流入到杂交反应室中。上述倾斜面与水平面相比，倾斜角度为5
‑
40度。
[0021]PCR试剂、杂交液、封阻液、酶标液通过注液孔注入。注液孔与移液器枪头紧密贴合。
[0022]专利技术人仅在PCR反应室上方设置注液孔，而没有在杂交反应室的上方同时开设注液孔，这样设置可以简化设计，在引流出口通过引流(如通过泵抽吸)推动PCR液转移到杂交室。一种可选的实施方式中，PCR反应室的容积远小于杂交反应室的容积。
[0023]在本专利技术应用较佳的实施方式中，上述杂交膜支撑板位于杂交反应室内的底部，或者杂交膜支撑板与杂交反应室的内壁抵接。
[0024]在本专利技术应用较佳的实施方式中，上述杂交膜支撑板中间开设有便于引流的引流孔。引流孔的设置有利于杂交反应液从杂交膜支撑板向下流动。
[0025]在一种可选的实施方式中，杂交膜支撑板的形状包括不限于米字形、回字形、田字形、圆形、椭圆形或方形。米字形有利于维持温度的均衡性。
[0026]在本专利技术应用较佳的实施方式中，基因芯片主体上方沿PCR反应池和杂交反应池外边缘开设有密封圈安装槽，密封圈安装槽内设置有密封圈，芯片盖靠近密封圈的一面设置有卡扣，芯片盖通过卡扣与密封圈配合使得芯片盖与基因芯片主体密封连接。
[0027]上述卡扣可以是1个或多个，只要能将密封圈卡入密封圈安装槽，并保证芯片盖与基因芯片主体密封连接均可行。
[0028]在一种可选的实施方式中，芯片盖为透明芯片盖。设置为透明芯片盖便于监测点
样、加样、引流以及芯片杂交结果的读出。
[0029]在本专利技术应用较佳的实施方式中，杂交反应室的引流接口与外设的引流泵的进液端连接。引流泵的设置有助于将PCR反应液、杂交液抽出，也便于将扩增后的产物吸入杂交反应室。实验过程的液体流动由引流泵抽液和注液孔注液压力共同形成。
[0030]在本专利技术应用较佳的实施方式中，基因芯片主体由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚氨酯材质一次注塑成型。采用上述材质一次注塑成型，有助于程度上节省费用(每片仅需要几毛钱)。
[0031]在本专利技术应用较佳的实施方式中，PCR反应室为3
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4mm高的长方体，容积25
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35微升，壁厚0.1
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0.2mm，PCR反应室的四周及外壁设置有导热材料；在一种可选的实施方式中，导热材料为金属氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，其包括：基因芯片本体，在所述基因芯片本体上开设有PCR反应室和杂交反应室，所述PCR反应室与所述杂交反应室通过沟槽连通；所述杂交反应室沿出液方向在底部依次设置有引流接口和杂交液排出口，所述杂交反应室内设置有杂交膜支撑板，且在所述杂交膜支撑板上放置有杂交膜；所述基因芯片本体上方扣设有芯片盖，且所述芯片盖、所述PCR反应室和杂交反应室围成密封空间，所述芯片盖上在所述PCR反应室上方还开设有注液孔；所述PCR反应室的底部为倾斜面，且所述PCR反应室靠近所述杂交反应室的一端深度大于远离所述杂交反应室的一端的深度。2.根据权利要求1所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述杂交膜支撑板位于所述杂交反应室内的底部，或者所述杂交膜支撑板与所述杂交反应室的内壁抵接。3.根据权利要求2所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述杂交膜支撑板中间开设有便于引流的引流孔；优选地，所述杂交膜支撑板呈米字形、回字形、田字形、圆形、椭圆形或方形。4.根据权利要求1所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述基因芯片主体上方沿所述PCR反应池和所述杂交反应池外边缘开设有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽内设置有密封圈，所述芯片盖靠近所述密封圈的一面设置有卡扣，所述芯片盖通过卡扣与所述密封圈配合使得所述芯片盖与所述基因芯片主体密封连接；优选地，所述芯片盖为透明芯片盖。5.根据权利要求4所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述杂交反应室的引流接口与外设的引流泵的进液端连接。6.根据权利要求1所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述基因芯片主体由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚氨酯材质一次注塑成型。7.根据权利要求6所述的扩增杂交一体化基因芯片，其特征在于，所述PCR反应室为3
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4mm高的长方体，容积25
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35微升，壁厚0.1
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0.2mm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：管秩生，蔡树衡，张伟，郑镇钦，刘汉旭，王晓忠，林婉玲，
申请(专利权)人：昆明凯普医学检验所有限公司广东凯普生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：