[发明专利]生物芯片制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种制备生物芯片的方法，特别是利用复配缓冲溶液诱导的蛋白质相转变来将基础生物分子及其上的目标生物分子固定在基材表面。 

背景技术

目前，发展低成本的具有实际大规模使用价值的生物芯片，特别是下一代的蛋白质和糖质芯片已经成为生物科技，药物开发，免疫分析等领域的核心和基础内容之一。这其中，如何将生物分子诸如基因，蛋白质或者糖质简单有效的固定在基材表面，同时不使其失去生物活性是技术成功的关键所在。在这个过程中，一个重要的需要解决的问题就是生物分子对于基体的吸附性污染。为了有效的抑制生物分子对各种基材的非特异性污染，特殊的分子涂层必须施加到基材表面用以抵抗生物分子的非特异性吸附。这些分子涂层属于反应惰性的材料，包括自组装单分子层，两亲性聚合物刷以及聚酯类高分子刷。随之而来的一个重要问题就是为了固定生物分子，这些分子涂层必须进行化学活化以提供可供生物分子反应的表面基团。在生物分子固定之后，这些剩余的未反应的基团必须再一次进行反应而转化为惰性结构，这个过程称之为钝化。这些活化和钝化反应极大的增加了制造成本和时间，更重要的是，由于表面化学反应的热力学和动力学限制，活化和钝化反应均不可能100％进行，从而造成生物分子固定后的表面的性质的恶化，造成不可避免的在进一步的使用过程中的生物分子污染，即生物芯片中普遍存在的高背景，低信噪比问题。 

发明内容

为了克服上述不足以制备零背景，超高信噪比的下一代生物芯片，本发明提供了一种新的表面生物分子固定方法，该方法可以在不需要活化和钝化基材的前提下实现有效的生物分子固定，从而可以有效地保护基材表面不受化学处理的影响，为实现大规模的制造低成本的生物芯片以及应用提供了实际的技术基础。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用生物分子在溶液中的相转变来在各种基材表面固定生物分子，对各种无机，有机，金属基材，采用含有膦盐酸盐和哌嗪环两种物质的复配溶液，诱导基础生物分子发生相转变而稳定的附着于基材表面上，基础生物分子所携带的功能性单元则暴露在表面上可进一步用来结合和识别目标生物分子以实现生物芯片，生物分子微阵列制造。 

本发明所采用的基础生物分子包括天然溶菌酶，人工诱导的突变体，含有溶菌酶部分序列结构的多肽，蛋白质，基因或者他们之间的结合体，溶菌酶的来源物种为人，鸡，牛，鼠或者骆驼，基础生物分子浓度为10^-8到10²mg/ml，溶菌酶的英文名称为lysozyme。 

本发明所采用的与基础生物分子相联接的功能性单元为可以起到识别和结合大分子或者大分子组装体的生物小分子，短肽或者颗粒，生物素或含有生物素结构的分子或含有脲基结构的分子或者基团或者多肽，生物素的英文名称为biotin，脲基的英文名称为Ureido。 

本发明所采用的目标生物分子包括亲和素，链霉抗生物素蛋白，脱糖亲和素或者上述任何的基因突变体或者上述分子与其他分子，结构或者颗粒的结合体，包覆体等或者含有部分亲和素序列结构的多肽；携带有生物素基团的基因，蛋白质，多肽，细胞，病毒，细菌，真菌等，亲和素的英文名称为avidin，链霉抗生物素蛋白的英文名称为streptavidin，脱糖亲和素的英文名称为NeutrAvidin。 

本发明所采用的膦盐酸盐分子包括含膦盐酸盐结构的分子或者混合物，膦盐酸盐浓度为1mM到1M，其优选三(2-羧乙基)膦盐酸盐。 

本发明所采用的哌嗪环包括任何含有哌嗪结构的分子或混合物，哌嗪分子浓度为1mM到1M，哌嗪的英文名称为piperazine，其优选4-羟乙基哌嗪乙磺酸。 

本发明所采用的复配溶液为同时含有膦盐酸盐和哌嗪环两种物质的缓冲溶液，非缓冲溶液，细胞裂解液，血清，血浆，唾液，尿液，组织液，人体分泌物等各种体液。溶液pH为1-14，膦盐酸盐与哌嗪环两种物质的摩尔比为0.001～1000。 

本发明所采用的基材包括各种无机有机材料以及其上的无机/有机涂层或者溶液相，包括天然和人工合成的高分子基板和高分子涂层，无机基板和无机涂层，金属基板和金属涂层，生物材料基板和生物材料涂层。