[发明专利]适配子型生物芯片及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于临床检测技术领域，特别涉及一种适配子型生物芯片及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类基因组计划的完成、蛋白质组计划的启动，基因序列数据及蛋白质序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。然而怎样去研究如此众多基因及蛋白质在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命科学工作者共同的课题，生物芯片(biochip)正是在这样的背景下应运而生的。生物芯片技术是融合微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有良好的产业化前景。生物芯片是指通过微加工技术，将生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品有序地固化于支持物的表面，然后与已标记的待测生物样品中的靶分子杂交，通过特定的仪器如激光共聚焦显微扫描仪或电荷偶联摄影像机(charge coupledevice，CCD)等对杂交信号的强度进行快速、并行、高效的检测，再经计算机分析数据和处理结果，从而获得相关的生物信息。由于生物芯片可将极其大量的探针同时固定于固相支持物上，所以可一次对大量的生物分子进行检测分析，从而解决传统生物学分析方法技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、通量低等不足。

目前，临床上在对标本中靶分子进行生物芯片检测时，通常都是在芯片基片上固定DNA探针(基因芯片)或蛋白抗体(免疫芯片)。但DNA探针或抗体在检测过程中都存在着特异性差及检测灵敏度低的问题。

传统的基因芯片表面固定的大都是DNA探针，这带来了两个严重的“瓶颈”问题：一是检测灵敏度不够高，探针一般长20个碱基左右，在与较长的靶序列杂交时，存在着结合力不够高的问题。二是特异性不强，经常有碱基错配的序列与之发生非特异性杂交。这两大问题使基因芯片在进行临床标本检测时需要预先经PCR扩增，操作繁琐的同时也影响了检测的特异性和稳定性，且存在假阳性结果的问题，从而大大降低了其实用性，无法满足进行直接检测的要求。国内外学者对如何避开PCR直接对核酸分子进行检测，都进行了系统的相关研究。有学者提出采用PNA探针取代传统的DNA探针，PNA探针是一种人工合成的DNA模拟物，其与靶序列杂交的稳定性和亲和力都高于DNA探针，但PNA作为一种新型探针合成成本非常高，同时目前只研究设计出针对几种有限靶序列的PNA探针，这使得PNA探针的应用受到了极大的限制。

单克隆抗体则存在难以区分结构类似物或交叉抗原的问题，检测特异性差从而影响检测结果；另外其检测灵敏度也较低，不能令使用者满意。

因此解决当前生物芯片技术所存在的问题，研制新型的生物芯片就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适配子型生物芯片，以克服传统生物芯片技术检测特异性差、灵敏度低的缺陷；同时还进一步提供了所述芯片的制备方法和应用。

本发明采用的技术方案如下：

适配子型生物芯片，包括芯片基片，所述芯片基片的上表面和/或下表面分别镀有金或银膜电极层，其中一个表面的金或银膜电极层上固定有适配子分子层。

所述的金或银膜电极层厚度为50-300nm。

所述的芯片基片可以为玻璃、石英晶体、金属、膜、硅片或有机聚合物。

本发明通过固定于芯片基片金或银膜电极层上的适配子分子来实现直接、准确、灵敏地检测标本中的靶分子。

因为适配子是经过层层筛选，且与配体高度特异结合的，因此适配子可以做为抗体的替代品，且适配子为核苷酸序列，所以比较抗体优势很明显，合成简单、廉价、稳定性好。由于适配子分子与靶分子的结合具有高灵敏度、高特异性的特点，因此基于适配子-靶分子生物识别原理的适配子型生物芯片与以往的生物芯片相比，具有高效、准确、灵敏度高等显著特点。同时由于适配子分子生物学性质稳定，易于长时间保存，可以耐受反复的变性和复性，因此既可在常温下存储和运输，又可耐受反复再生多次使用，具备经济简便的优点。对于核酸分子的检测，由于适配子分子体积小，可以在芯片表面高密度固定，因此具有较低的检测限，可以避免以往核酸分子检测过程中的多聚酶链式反应扩增，简化了操作步骤的同时提高了结果的准确性；由于适配子及其延长臂序列只要通过化学合成和修饰就可以得到，目前DNA合成技术已经非常成熟，因此合成成本极低；通过SELEX技术，可在1个月内得到与目标分子高度特异结合的适配子，因此新产品研发周期短。

所述的适配子型生物芯片可按照以下方法进行制备：

根据目标检测分子，筛选其对应的适配子分子；在芯片基片的上表面和/或下表面制备金或银膜电极层；并将适配子分子固定于其中一个表面的金或银膜电极层表面，即制备得到所述适配子型生物芯片。