[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

说明书

技术领域

本发明属于生命科学与生物技术领域，一般涉及用于化学及生物化学分析、化学及生物传感、合成和检测的微型仪器，尤其涉及一种生物、化学及医药实验检测领域的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。

背景技术

生物芯片是上世纪80年代发展起来的高新技术，它融微电子学、生物学、物理学、化学、材料学、计算机科学、成型加工技术为一体，可以对细胞、DNA、蛋白质等生物组分进行准确、快捷和大信息量的检测分析，在疾病诊断治疗、疾病预测预防、新药研究开发、农作物育种、环境检测以及食品安全监测等多方面具有广泛用途，市场潜力巨大，成为国际生命科学与生物技术产业最重要的增长点和竞争焦点之一。

目前常见的生物芯片分为三类：第一类为微阵列芯片，包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片；第二类为微流控芯片(属于主动式芯片)，包括各类样品制备芯片、聚合酶链反应(PCR)芯片、毛细管电泳芯片和色谱芯片等；第三类为以生物芯片为基础的集成化分析系统，即芯片实验室(Lab-on-chip)。“芯片实验室”可以将诸如样品(试样)的前处理、样品制备、待测物分离、试剂输送、生化反应、结果检测等集成在微小的芯片上来实现的，并依靠一些检测方法如电化学检测法和光学检测法，将化学信号转换成电信号或光学信号，再经计算机或其他信号处理装置进行解释。这些微型集成化分析系统携带方便，可用于紧急场合、野外操作甚至放在航天器上。

然而，在生物芯片大规模应用之前还有不少难题需要解决，包括：对于癌症等疾病的基础研究、基因的发现、生产成本的降低、快速高灵敏地检测等。尤其是，目前国内外对生化反应及其结果检测的研究开发几乎都集中在用荧光处理进行变性以及用十分昂贵的荧光扫描仪或光学仪器对生化反应即杂交结果进行检测。因此，基于这类技术的生物芯片难于得到广泛应用，尤其在疾病诊断治疗、疾病预测预防、食品安全监测等方面难于进入家庭、难于个人化。

中国专利公开说明书CN02112625.9涉及了一种带滤光片转盘的生物芯片荧光图像的采集，用于生物芯片上荧光图像的扫描检测。该系统主要由激光激发光路、荧光接收光路和放置生物芯片的X-Y平台及支架所组成。激光激发光路中的两个激光束通过合光棱镜到达同光路，穿过中空全反镜中心的通孔后，经激光聚焦镜聚焦于生物芯片上的一个点，激光激发光路和两个荧光接收光路共用，通过X-Y平台的二维运动，可获得多个生物芯片上的二维荧光图像。

中国专利公开说明书CN200410009044.7公开了一种具有光强实时检测的生物芯片检测方法及其检测系统，在激发光光路中加入一个光密度盘，以调整光强，在载片台下方安装一个光探测系统，探测由氙灯光源发出的到达被检测样片上的光的光强，此光强值真实的反映了激发光源光强的真实情况，此光强值在计算机里有所记录，当此光强值发生变动时，计算机系统根据检测电路提供的信号进行判断，及时采取措施，调整光密度盘或调整样片的曝光量，以保证检测数据的真实可靠。该发明既可通过光密度盘来调整光强，也可调整生物样片的曝光量，这样就可避免在生物芯片检测中由于激发光光源的光强度差异或均匀性变化而造成的检测误差，来保证生物芯片检测系统的检测数据真实可靠。

然而，上述公开的生物芯片及所涉及的检测方法及其检测系统均会十分昂贵。

中国专利ZL01129100.1公开了一种基因芯片的制备方法，其特点是a.将DNA探针点在喷镀有金属薄层的载体的基点上，完成DNA的固定；b.将含有电化学活性基团的溶液点在已固定的DNA表面，使已固定的DNA样品5’末端带上一电化学活性基团；所述DNA探针的结构是：5′-NH₂-(CH₂)n-^******+++++++++++++++^******-(CH₂)n-SH-并将上述带有电化学活性基团的电子基因芯片的金属表面进一步浸于SH-(CH₂)₆-OH溶液中过夜，该发明所得到的电子基因芯片是采用电子检测器来检测基因芯片的信号。

中国专利ZL01129104.4涉及一种电子基因芯片的检测方法，其特点是将带有电化学活性基团的基因芯片与样品DNA进行杂交，然后用电子检测器取代荧光扫描仪对基因芯片杂交前后电信号的变化进行检测，判断被检测样品中是否含有待检测的特异性DNA片段。

但是，该发明并不能广泛应用于生物芯片进行高灵敏度检测。

发明内容