[发明专利]能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统与方法

权利要求书

1.一种能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：该生物芯片系统包括一块衬板，一个具有至少两个设置在衬板表面或内里的电极的电极列阵，至少一种设置在电极上、电极间、它们上面/上方的多孔膜和/或盖板上的、与将接触的溶液中的待测物质或分子可能杂交的生物分子，一个控制系统，至少一个与电极相连接的、能使电极或电极间的阻抗、电容、电流、电流方向和/或电压变化的元件系统和/或至少一个与电极相连接的、能检测电极或电极间的阻抗、电容、信噪比、电阻、电流和/或电压变化的检测元件系统；其中，衬板选自高分子材料、玻璃、陶瓷、硅、云母或它们中的一种或多种的混合物，盖板选自高分子材料、生物降解、无机材料、金属微粒中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的多孔膜是一层或多层复合的、含有抗生蛋白链菌素、核酸、氨基酸、金属微粒和/或酶分子的多孔生物或有机高分子薄膜；其总厚度大于1纳米小于300微米，平均孔径小于20微米、孔隙率大于30％。

3.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的生物分子包括：经扩增、未经扩增、经修饰或未被修饰的DNA、RNA、蛋白质、肽类、多糖、酶类、核酸、低核苷酸、抗原/抗体、细胞、病毒、有机分子、合成分子、天然生物分子、药物分子、化合物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的待测物质或分子包括经扩增、未经扩增、经微粒修饰或未被微粒修饰的DNA、RNA、蛋白质、肽类、多糖、酶类、核酸、低核苷酸、抗原/抗体、细胞、病毒、有机分子、合成分子、天然生物分子、药物分子、化合物中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的溶液中包括待测物质或分子，带电荷物质，锂硼酸，磷酸盐，硼酸盐，含碱溶剂，含酸溶剂，水，去离子水和/或有机溶剂。

6.根据权利要求5所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的带电荷物质包括具有与溶液不同电性能的被微粒修饰的低核苷酸、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、肽类、多糖、核酸或它们的片段中的一种或多种。

7.根据权利要求4或6所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的微粒包括直径大于1纳米小于1000纳米的非金属微粒、金属微粒、绝缘体、磁性物、放射物。

8.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的电极或其连线材料选自固态或液态的金属、金属化合物、金属混合物和/或导电高聚物。

9.根据权利要求1所述的能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统，其特征在于：所述的电极的表面形状为包括叉指在内的任意几何形状；其中，电极间距和/或叉指间距小于250微米，电极直径或叉指宽度小于500微米。

10.如权利要求1所述的生物芯片系统进行生物分子杂交、检测的方法，其特征在于：其方法包括下列步骤：

1)在设有生物分子的多孔膜和/或盖板上放入溶液或将设有生物分子的多孔膜和/或盖板及电极浸入溶液；

2)检测生物分子与溶液接触前或接触后但在进行杂交前的电极上/间的阻抗、电容、电阻、电流和/或电压；

3)选择

步骤(a)：使电极阵列中其中一个或多个上面/上方有某种生物分子的电极为正极，其它电极为负极通电不小于1秒钟，断电后再使另一个或另一些上面/上方设有另类生物分子的电极为正极，其它电极、通用电极和/或除去作为过正极的电极为负极通电不少于1秒钟，类此，将所有上面/上方有不同种类生物分子或设定的电极逐次作为正极，其它电极、通用电极和/或除去已作为过正极的电极为负极通电，每次通电时间均不少于1秒钟，来帮助完成杂交反应；

步骤(b)：使电极阵列中其中一个或多个上面/上方有某种生物分子的电极为负极，其它电极为正极通电不小于1秒钟，断电后再使另一个或另一些上面/上方设有另类生物分子的电极为负极，其它电极、通用电极和/或除去作为过正极的电极为正极通电不少于1秒钟，类此，将所有上面/上方有不同种类生物分子或设定的电极逐次作为负极，其它电极、通用电极和/或除去已作为过正极的电极为正极通电，每次通电时间均不少于1秒钟，来帮助完成杂交反应；或

步骤(c)：重复步骤(a)或步骤(b)，或交叉进行步骤(a)和步骤(b)来帮助完成杂交反应；

4)比较由步骤2)与步骤3)或其后/清除未反应物质后检测到的上面/上方置有生物分子的电极上/间的电流、阻抗、电容、信噪比、电阻和/或电压，其中，清除过程包括采用溶剂、溶液或反电泳法；和/或

5)由上面/上方置有生物分子的电极上/间的电流、阻抗、电容、信噪比、电阻和/或电压变化或变化数值来确定与生物分子相同的溶液中的物质或分子种类和/或数量。