[发明专利]利用生物芯片检测和量化目标物质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生物芯片检测和量化目标物质的方法，该生物芯片包括固定有探针分子的基板，更具体地，涉及一种利用生物芯片以肉眼检测目标物质的方法以及量化目标物质的方法，其包括以下步骤：准备包括固定有探针分子的基板的生物芯片；使所述生物芯片接触包括具有电荷的目标物质的样品；使所述目标物质与具有与其电荷相反的电荷的纳米粒子进行反应；以及，与金属增强溶液(enhancing solution)进行反应，以放大所述纳米粒子的尺寸。

背景技术

生物芯片为，通过组合从生物中分离的生物有机物(例如，酶、蛋白质、抗体、DNA(脱氧核糖核酸)、微生物或动植物细胞及器官、神经细胞及器官)和无机物(例如，半导体或玻璃)，以现有的半导体芯片的形式制成的混合器件(Hybrid device)。所述生物芯片的特征在于，通过活用生物分子的固有功能并模仿生物的功能，诊断传染性疾病或分析基因，起到用于处理新信息的新功能器件的作用。

根据与生物分子的系统化程度，生物芯片可以分为DNA芯片、RNA(核糖核酸)芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和神经元芯片。而且，作为一种广泛的定义，生物芯片包括如同芯片上的实验室(Lab on a chip)一样具有对各种生化物质的检测及分析功能的生物传感器(biosensor)，所述芯片上的实验室小型化集成了样品预处理、生化反应、检测和数据分析，因此具有自动分析功能。

此外，根据生物分子的检测方式，生物芯片可大致分为两种类型，第一种为微阵列类型，其利用捕获探针(capturing probe)探索包含于样品中的特定的生化物质。具体地，将能够用作捕获探针(capturing probe)的物质固定在芯片的表面，然后，与需要分析的生化物质进行反应后，通过检测及分析有无反应，可以获得生化物质的信息。第二种为利用微流体的生物芯片，在芯片上设置微通道、微室和混合阀，以控制微流体，将生化物质固定在检测单元后，利用微流体使需要检测的生化物质与固定在检测单元的生化物质进行反应，以检测有无反应。从长远来看，且根据最近的小型化趋势，这是研究最活跃的领域。

制造和利用生物芯片需要能够与反应物质反应的探针的固定技术、能够检测有无反应的检测技术、及能够处理检测到的信息的信息处理技术。

其中，能够检测有无反应的检测技术一般使用诸如荧光、比色和同位素等特定方式的标记。这种标记技术对提高检测灵敏度非常重要。但是，存在的问题是，标记可能会使生物分子变形，或低分子物质无法被标记。还存在的问题是，标记过程消耗大量的样品，并且需要进行2-3个更多的步骤，对于蛋白质而言，各种蛋白质之间的标记差异增加了量化误差。目前，具有代表性的标记方式是激光诱导荧光检测方法。激光诱导荧光检测方法是目前最流行的光学方法，其中，利用荧光物质标记样品，利用标记的荧光物质检测与固定在基板上的探针间有无反应。然而，这种方法还存在的问题是，为了检测有无反应，需要光学测量系统，这造成需要很多时间和成本，而且，这种检测方法还在基于生物芯片的分析系统的小型化方面具有一定的局限性。此外，需要附加利用荧光物质标记样品中的目标分子的步骤，相比非标记方式的检测方法具有较繁琐的缺点。

因此，在生物芯片技术领域对非标记方式的检测技术的需求日益增加。一种非标记方式的检测方法为电化学检测方法，其在某个探针和样品结合的电极上，利用其它的化学物质的电化学反应，检测有无反应，但是，相比荧光检测方法，这种方法具有相对较低的测量能力。

如上所述，传统的检测方法在效率方面有一定程度的限度，因此总是涉及在生化实践的应用中其可靠性和满意度极低的问题。

发明内容

本发明人为克服传统生物芯片需要昂贵的附加设备以及效率低的问题已做出很多努力。结果发现，当使与探针结合的目标DNA和金属纳米粒子进行结合，并且使其与金属增强溶液(enhancing solution)进行反应时，金属纳米粒子通过金属增强溶液被放大到肉眼可检测的程度，因此，无需附加设备，就可以进行非标记方式的检测，并且可以使用一般的扫描仪量化目标物质，从而完成了本发明。

本发明的一个目的为提供一种利用生物芯片检测目标物质的方法，所述方法包括下列步骤：(a)将探针分子固定在基板上；(b)使包括具有电荷的目标物质的样品接触固定有所述探针分子的基板；(c)使目标物质与具有与其电荷相反的电荷的纳米粒子进行反应；及(d)使其与金属增强溶液(enhancing solution)进行反应。