本发明专利技术公开了一种原位合成制备化合物芯片的方法，首先在基底上制备紫外ＬＥＤ发光阵列，所述发光阵列分布与待合成化合物的预设点位一致；然后对紫外ＬＥＤ发光阵列或者其它芯片材料进行表面修饰，在其上表面形成一层活性基团，并连接带有光脱保护基团的化合物单体；再根据待合成的化合物中同种单体的分布情况，控制相应的紫外ＬＥＤ发光，脱去对应表面连接单体的光脱保护基团，停止发光，使需要连接的带有光脱保护基团的单体与芯片表面接触，和已脱去保护的单体反应连接；重复上述步骤，合成出所需长度的化合物，获得化合物芯片。本发明专利技术不需要光掩膜板，也不需要在超净间中操作，大幅度地降低了成本；适合于光刻法或光致酸技术的原位反应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种原位合成制备化合物芯片的方法，以及这种方法中所采 用的载体及发光基底。
技术介绍
近几年来，随着组合化学的长足发展，短时间合成大量化合物己成为可 能，同时新的遗传学研究如人类基因组计划等也以几何级数增加了新的靶蛋 白的数量，由此对化合物的筛选速度提出了新的要求。采用通常的筛选方 法，难以在短时间内处理如此大量的化合物分子，因而所谓的高通量筛选技 术(HTS, High Throughput Screening)开始快速发展。根据合成路线的不 同，可以将HTS分为液相筛选和固相筛选，其中利用固相载体在固体平面的 不同位置上合成出所需的化合物是一种非常有前途的方法，由此获得的产物 被称为化合物芯片。根据合成的化合物种类的不同，化合物芯片可被分为 DNA芯片(DNA chip)、 RNA芯片、iRNA芯片、PNA (肽核酸)芯片、 LNA (Locked Nucleic Acids )芯片、蛋白质芯片(protein chip)、糖分子 芯片等，它们在生物分析和药物开发等领域具有广泛的发展前景。要制备这样的化合物芯片，通常有两种方法， 一种是先分别合成好所需 的化合物，然后用将它们分别固定到芯片的相应位置。该方法只适合于通量 低、密度要求不高的情况。另一种是原位合成的方法，它是在芯片表面的不 同位置直接合成出不同的分子来，借助成熟的光刻技术 (photolithography),可一次性做出高密度、高通量的化合物芯片。原位合成的芯片，通常由硅片、玻璃、聚合物薄膜等作为衬底，对衬底 表面进行处理，如氨基化处理、醛基化处理、多聚赖氨酸处理、聚合物表面 包被改性等，以便与合成的化合物实现共价连接。原位合成的方法，包括光 刻法、点样法、喷墨法、电致酸技术、光致酸技术、无掩膜板的微镜投射技 术等，其中，光刻法是一种已投入实际应用的较好的原位合成的方法。以光刻法原位合成DNA芯片为例，适于制造寡核苷酸和寡肽微点阵芯 片，具有合成速度快、相对成本低、便于规模化生产等优点。在生物芯片研 制方面享有盛誉的美国Affymetrix公司运用光刻技术与DNA和多肽固相化 学合成技术相结合制造大规模集成的基因芯片，该技术可以在玻片表面预设 位点按照预定的序列合成大量不同种类的寡核苷酸或多肽分子，原位合成后 的寡核苷酸或多肽分子与玻片共价连接。它采用有特殊的光脱保护基团修饰 的4种碱基单体，在合成时，用紫外光透过光掩膜板将玻片表面需要反应部 分的光脱保护基团脱去，然后反应连接上所需碱基单体；接着在需要连接另 一种碱基单体的地方用紫外光脱去保护基团，反应连接上相应的单体；这样 通过4个循环就可以在玻片表面的相应位置合成上所需的单层碱基。根据设 计的DNA长度，重复上述循环就可以制备出相应的DNA芯片来。这种方法 的缺点在于每个循环都需要不同的掩膜板，对于25个碱基的芯片来说就需要 大约100块掩膜板，而每块掩膜板需要数百美元，因而，合成成本非常高。在上述方法的基础上，有人将光引导合成技术与半导体工业所用的光敏 抗蚀技术相结合，以酸作为去保护剂，将每步合成产率提高到99%,但制造 工艺的复杂程度增加了许多，并且，也没有解决大量使用掩膜板造所的成本 大幅度增加的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种新的原位合成的方法，以简化化合物芯片的制备 工艺，降低制备成本。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种原位合成制备化合物芯片的方法，包括下列步骤(1) 在基底上制备紫外LED发光阵列，所述发光阵列分布与待合成化合物 的预设点位一致；(2) 对紫外LED发光阵列进行表面修饰，在其上表面形成一层活性基团， 并连接带有光脱保护基团的化合物单体；(3) 根据待合成的化合物芯片中同种单体的分布情况，控制相应的紫外 LED发光，脱去对应表面连接单体的光脱保护基团，停止发光，使需要连接的带有光脱保护基团的单体与芯片表面接触，和已脱去保护的单体反应连 接；(4) 根据所需连接单体的分布情况，重复步骤(3)，实现该层各种单体的连接；(5) 根据待合成的化合物序列，重复步骤(3)、 (4),合成出所需长度的化合 物，获得化合物芯片。上述技术方案中，所述步骤(2)中的表面修饰是，紫外LED发光芯片上表 面为二氧化硅层，采用带有活性基团的硅垸与所述二氧化硅反应使在其上表 面形成一层活性基团；所述光脱保护基团选自2-硝基苯基异丙基氧基羰基(2-(2-nitrophenyl)propyloxycarbonyl， NPPOC)、甲烯二氧基六硝基苯基一 乙基 氯甲酸([R，S-l-[3，4-[methylene-dioxy-6-nitrophenylethyl chloroformate), MeNPoc)、 或3,4硝基二甲氧苯甲基氧基羰基(o-nitroveratryloxycarbonyl， NVOC)。其中，所述合成的化合物为DNA、 RNA、 iRNA、 PNA、 LNA、蛋白质 或糖分子，由此可以制备DNA、 RNA、 iRNA、 PNA、 LNA、蛋白质、多肽 或糖分子芯片。实现上述方法时，所采用的一种用于原位合成制备化合物芯片的载体， 包括以硅或蓝宝石制成的基底，在所述基底的一个表面分布有紫外LED芯 片，所述紫外LED芯片的周围设置有挡光层，挡光层顶面开有透光孔，透光 孔内充填有二氧化硅层。与上述方法同样构思的另一种方法是 一种原位合成制备化合物芯片的方法，包括下列步骤(1) 在基底上制备紫外LED发光阵列，所述发光阵列分布与待合成化合物 的预设点位配合；(2) 对芯片材料进行表面修饰，在其上表面形成一层活性基团，并连接带 有光脱保护基团的化合物单体；(3) 将基底与芯片材料平行布置，使每一紫外LED发光时照射位置对应芯 片材料的一个待合成化合物预设点位；(4) 根据待合成的化合物芯片中同种单体的分布情况，控制相应的紫外LED发光，照射芯片材料的对应位置，脱去其上的光脱保护基团，停止发 光，使需要连接的带有光脱保护基团的单体与芯片材料表面接触，和已脱去保护的单体反应连接；(5) 根据所需连接单体的分布情况，重复步骤(4)，实现该层各种单体的连接；(6) 根据待合成的化合物序列，重复步骤(4)、 (5)，合成出所需长度的化合 物，获得化合物芯片。上述技术方案中，所述芯片材料采用玻璃、石英、硅片或聚合物膜中的 一种制备。实现上述方法所采用的一种用于原位合成制备化合物芯片的发光基底， 包括以硅或蓝宝石制成的基底，在所述基底的一个表面分布有紫外LED芯 片，所述紫外LED芯片的周围设置有挡光层，挡光层顶面开有透光孔，所述 紫外LED芯片的分布位置与待合成的化合物芯片上的预设点位配合。使用时，在发光基底和芯片之间利用光学透镜将发光基底上各点的光聚 到化合物芯片的相应位置上。进一步的技术方案，在所述透光孔内设有聚光透镜结构。所述的聚光透 镜结构可以是设有透光孔内的凸透镜或者是透镜组，其一侧焦点位于紫外 LED芯片处，另一侧焦点位于使用时平行布置的化合物芯片处。本专利技术是通过光刻技术制备高密度的发光半导体(LED)阵列作为合成 化合物芯片的光源，在合成化合物芯片的过程中，有选择性地控制LED阵列 中的某些单元发光来脱去其相应表面或者其投影在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位合成制备化合物芯片的方法，包括下列步骤：（１）在基底上制备紫外ＬＥＤ发光阵列，所述发光阵列分布与待合成化合物的预设点位一致；（２）对紫外ＬＥＤ发光阵列进行表面修饰，在其上表面形成一层活性基团，并连接带有光脱保护基团的 化合物单体；（３）根据待合成的化合物芯片中同种单体的分布情况，控制相应的紫外ＬＥＤ发光，脱去对应表面连接单体的光脱保护基团，停止发光，使需要连接的带有光脱保护基团的单体与芯片表面接触，和已脱去保护的单体反应连接；（４）根据所 需连接单体的分布情况，重复步骤（３），实现该层各种单体的连接；（５）根据待合成的化合物序列，重复步骤（３）、（４），合成出所需长度的化合物，获得化合物芯片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李炯，
申请(专利权)人：苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：32[]
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