CN119869636A - 一种通用型生物芯片及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用型生物芯片及其制备方法与应用。本发明通用型生物芯片的制备方法,包括如下步骤:S1、将基片浸泡在由硅烷试剂A、碱性试剂和缓冲盐溶液组成的溶液中进行反应,经固化在基片表面形成二氧化硅膜;基片材质选自玻璃、金属、塑料、树脂、膜材料中任一种;S2、将经步骤S1处理的基片浸泡在连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液中进行反应,以在二氧化硅膜表面修饰活性基团;S3、使经步骤S2处理的基片表面活性基团与DNA探针或蛋白质中基团进行偶联反应,得到通用型生物芯片。本发明方法适用于各种金属、非金属材料基底,制备工艺简单、条件温和,且可根据材料加工成所需形状,进一步扩大生物芯片的适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及生物芯片领域,尤其涉及一种通用型生物芯片及其制备方法与应用。
背景技术
生物芯片起源于基因芯片,主要技术为将大量探针分子(DNA链)固定于支持物上,通常用于与带荧光标记的DNA或其他样品分子(例如蛋白,因子或小分子)进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。目前生物芯片已广泛应用于各种生物大分子、细胞、组织的操作以及生物化学反应的检测,以及多种重大疾病、公共安全情况等。生物芯片还包括蛋白芯片,可利用蛋白与DNA相互作用,捕获特定DNA链,也可利用酶催化活性,对特定反应进行催化。
目前绝大多数生物芯片使用玻璃材质载玻片作为固相载体,主要优点如下:1.玻璃表面平整、光滑,方便偶联大量探针;2.玻璃具有较高的透光性,便于基于荧光的芯片应用;3.玻璃的性质稳定,耐热、耐酸碱、耐水性良好。例如,在中国发明专利CN101486532A中公开了一种生物芯片醛基化载玻片,这种生物芯片使用氨基硅烷在载玻片表面修饰氨基,经过戊二醛修饰形成生物芯片醛基化载玻片。玻璃固相载体存在容易破裂,不易注塑、加工、应用范围窄等问题,也限制了生物芯片的更广泛应用。
与玻璃相比,金属和塑料材质同样具有稳定性良好、耐受性强、价格便宜的特点,且具有易加工、易塑型的特点。但各种金属与塑料材料的组成、性质不同,因此需要使用不同的方法和工艺进行探针偶联,且探针修饰困难,缺乏一种通用型、条件温和、操作简易的方法制备生物芯片。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种通用型生物芯片及其制备方法与应用,该方法可以基于各种金属、非金属材料基底,制备DNA合成生物芯片,并开展生物DNA合成应用。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
第一方面,本发明提供一种通用型生物芯片的制备方法,包括如下步骤:
S1、将基片浸泡在由硅烷试剂A、碱性试剂和缓冲盐溶液组成的溶液中进行反应,经固化在基片表面形成二氧化硅膜;
所述基片的材质选自玻璃、金属、塑料、树脂、膜材料中的任一种;
S2、将经步骤S1处理的基片浸泡在连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液中进行反应,以在所述二氧化硅膜的表面修饰活性基团;
所述活性基团选自叠氮基、氨基丙基、巯丙基、缩水甘油醚氧丙基、异丙酸酯丙基中的任一种;
S3、使经步骤S2处理的基片表面的活性基团与DNA探针或蛋白质中的基团进行偶联反应,得到所述通用型生物芯片;
所述DNA探针中的基团为5’或3’端修饰的端炔基、二苯并环辛炔、氨基或马来酰亚胺;
所述蛋白质中的基团为游离氨基。
基于以上技术方案,本发明通过将基片浸泡于在由硅烷试剂A、碱性试剂和缓冲盐溶液组成的溶液并固化以在基片表面形成二氧化硅膜,然后进一步在二氧化硅膜的表面修饰叠氮基、异丙酸酯丙基等活性基团,最后将包含炔基的基团的DNA探针或包含游离氨基的蛋白质与活性基团进行偶联,从而将DNA探针或蛋白质固定在基片表面。本发明方法通过基片表面形成二氧化硅膜再引入活性基团偶联DNA探针或蛋白,适用于玻璃、金属、塑料、树脂、膜材料等多种材质的基片,制备条件温和、操作简单。
在本发明的一些实施例中,在步骤S1中浸泡步骤前,还包括:将所述基片进行等离子清洗;所述等离子清洗的工作气体选自氮气、氧气、氩气和空气中的任一种;所述等离子清洗的工作气体的流量为10~100ml/h,如10 ml/h、50 ml/h、80 ml/h、30 ml/h、90 ml/h;所述等离子清洗步骤中,等离子清洗机的功率为30~120W,如50 W、80 W、100 W、60 W;所述等离子清洗的时间为2~60min,如3min、5 min、15 min。所述等离子清洗步骤不仅可对基片进行去污,且有利于二氧化硅膜在基片上的成膜。
在本发明的一些实施例中,所述金属包括铁、铜、铝、不锈钢中的任一种;
所述塑料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)中的任一种;
所述树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯(PU)中的任一种;
所述膜材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PP)、尼龙膜(Nylon)、聚醚砜(PES)中的任一种。
在本发明的一些实施例中,所述硅烷试剂A选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丁酯、硅酸钠、三甲基乙氧基硅烷和聚二乙氧基硅氧烷中的一种或多种;所述硅烷试剂A可在基片表面形成合适厚度和沉积密度的二氧化硅膜,更利于后续活性基团的修饰;
所述硅烷试剂A、所述碱性试剂和所述缓冲盐溶液的质量比为1:(0.01~1):(1~10);
所述碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、氨水、碳酸氢铵、碳酸氢钠、乙醇胺、三乙胺、乙二胺中的一种或多种;
所述缓冲盐溶液为含有表面活性剂的氯化铵溶液,所述氯化铵在所述缓冲盐溶液中的浓度为1~100mM,所述表面活性剂在所述缓冲盐溶液中的体积浓度为1~5%;
所述表面活性剂为吐温80;
步骤S1中所述反应的时间为1~24h,如2h、8h、5h、12h、16h;
步骤S1中所述固化的温度为60~120℃,如80℃、100℃、60℃,固化的时间为0.5 h~5.0 h,如3h、1h。
在本发明的一些实施例中,所述连接有活性基团的硅烷试剂B为叠氮基丙基三乙氧基硅烷、叠氮基三甲基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种;所述硅烷试剂B更利于在所述二氧化硅膜表面修饰所述活性基团;
所述连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、二氧六环中的至少一种;
所述连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液的质量浓度为1%~5%,如1%、1.5%、5%;
步骤S2中所述反应的时间为12~48h,如12h。
在本发明的一些实施例中,所述DNA探针中的基团为5’端修饰;
所述DNA探针的序列如下:5’-TTTTTTTTTTTTTTTTTGACATGCACTAGGAATT-3’;
在步骤S3中通过将含有0.1~100pmol所述DNA探针的溶液滴在经步骤S2处理的基片表面进行所述偶联反应;其中,基片大小不受限制,例如,当基片面积为4 mm*4 mm时,将含有1pmolDNA探针的溶液滴在经步骤S2处理的基片表面进行偶联反应;
所述DNA探针的溶液中的溶剂为含或不含一价铜离子的缓冲溶液;所述缓冲溶液可以是氯化钠溶液或PBS;作为实例,所述一价铜离子由抗化血酸钠还原硫酸铜产生,如4mM硫酸铜+1.5 mM的抗坏血酸钠;作为实例,所述缓冲溶液为0.1M氯化钠溶液或1*PBS缓冲液。所述一价铜离子可作为炔基与叠氮反应的催化剂,可根据DNA探针上的修饰基团和二氧化硅膜的表面活性基团的种类选择是否添加。
所述DNA探针的偶联反应在温度为25℃,湿度为80%的条件下反应12~48小时,如14小时、24小时。
在本发明的一些实施例中,所述蛋白质为牛血清白蛋白,作为蛋白质类分子的代表;
在步骤S3中通过将经步骤S2处理的基片浸泡在质量浓度为0.5%~5%(如1%)的蛋白质溶液中进行所述偶联反应;
所述蛋白质的溶液中的溶剂为pH=8的碳酸钠溶液;
所述蛋白质的偶联反应的时间为1~48小时,如12小时。
在本发明的一些实施例中,所述制备方法还包括:对步骤S3得到的所述通用型生物芯片进行质控;
具体地,当所述生物芯片为固定所述DNA探针的芯片时,所述质控步骤包括:将DNA芯片浸泡在含有荧光互补链中进行杂交,通过荧光显微镜观察杂交荧光互补链后的荧光图。更具体地,所述荧光互补链可为带有Cy3、FITC等荧光探针的DNA互补序列,如荧光互补链的序列为5’-CCTAGTGCATGTCAA-3’,3’修饰Cy3。所述DNA探针与所述荧光互补链的投料摩尔用量比可为20:1。所述杂交包括溶剂,所述溶剂可为体积比为1:1的SSC缓冲溶液和PBS缓冲溶液的混合溶液;所述杂交温度可为25-100℃,时间可为10-60分钟,如在25℃下杂交30分钟;
具体地,当所述生物芯片为固定所述蛋白质的芯片时,所述质控步骤包括:测试蛋白芯片在固定蛋白前后的上清溶液中的蛋白载量差,用酶标仪定量。
第二方面,本发明提供上文任一项所述的方法制备的通用型生物芯片。
第三方面,本发明提供所述的通用型生物芯片在生物DNA合成或固定化蛋白中的应用。
本发明具有如下有益效果:
本发明通用型生物芯片的制备方法适用于各种金属、非金属材料基底,如玻璃、金属、塑料、膜材料等,制备工艺简单、条件温和,且可以根据材料加工制成所需形状,进一步扩大生物芯片的适用范围,解决了当前材料玻璃作为生物芯片基底所存在的容易破裂,不易注塑、加工等问题,为进一步开展生物DNA合成或固定化蛋白应用奠定基础。
附图说明
图1为本发1中制备固定通用型生物芯片的流程图。
图2为本发明实施例1中PP片杂交荧光互补链后的荧光图。
图3为本发明实施例2中铝片杂交荧光互补链后的荧光图。
图4为本发明实施例3中PVDF膜杂交荧光互补链后的荧光图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南,并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中所用的方法,如无特殊说明,均为常规方法,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中的操作,如无特殊说明均在室温条件下进行。
下述实施例中所述修饰DNA探针采购自DNA探针合成服务公司,例如生工生物工程(上海)股份有限公司。
基座探针的序列如下:
SEQ ID NO:1:5’-TTTTTTTTTTTTTTTTTGACATGCACTAGGAATT-3’,5’修饰端炔基、二苯并环辛炔(DBCO)、马来酰亚胺或氨基。
质控探针的序列如下:
SEQ ID NO:2:5’-CCTAGTGCATGTCAA-3’,3’修饰Cy3。
下述实施例中的缓冲液采购于北京索莱宝科技有限公司:
SSC缓冲溶液为20*SSC缓冲液;
PBS缓冲溶液为pH=7.4的1*PBS缓冲液;
下述实施例中的各缓冲液为自行配置:
氯化铵溶液:1-100mM氯化铵溶液,含有体积浓度为1-5%的吐温80。
实施例1:塑料基因芯片的制备
按照图1所示流程图制备塑料基因芯片,具体步骤如下:
(1)表面清洗:
将聚丙烯(PP)材料裁切成4 mm*4 mm*1mm的薄片,放入等离子清洗机中,依次打开真空泵,打开氧气瓶并控制流速为10ml/h,打开射频电源并调节功率为50w,清洗3min。
(2)二氧化硅沉积:
配置反应液:3ml正硅酸四乙酯(TEOS)、1ml浓氨水(25%)和6ml浓度为20mM的氯化铵溶液(含1%吐温80)混合均匀后置于方形器皿中。
将步骤(1)中清洗后的PP片浸入反应液,置于器皿底部反应12h,取出用乙醇清洗两次,氮气吹干,放于烘箱中80℃静置3h。
(3)表面修饰:
将步骤(2)处理的PP片浸泡在100μL含1%(质量浓度)叠氮基丙基三乙氧基硅烷的乙腈溶液中过夜,取出后用乙腈清洗两次,用氮气吹干。
(4)DNA固定化
将1μl,1μmol/L 5’端修饰端炔基的基座探针溶液(溶剂为4 mM硫酸铜+1.5 mM抗坏血酸钠)滴在步骤(3)处理的PP片上,在温度25℃、湿度80%的条件下反应14小时,将反应后的PP片用水冲洗三次,用氮气吹干。
(5)质控
将步骤(4)处理的PP片浸泡在含有质控探针(100μl,0.5μmol/L,溶剂是体积比为1:1 SSC缓冲溶液和PBS缓冲溶液的混合溶液)的孔板中在25℃下杂交30分钟,将杂交液吸出,用0.1mol/L的氯化钠溶液清洗两次后用氮气吹干放到荧光显微镜下观察。
图2为PP片杂交质控探针后的荧光图,从荧光图可以看出DNA成功接种在PP片上,塑料材质通用型基因芯片制备成功。
实施例2:金属基因芯片的制备
按照图1所示流程图制备金属基因芯片,具体步骤如下:
(1)表面清洗:
将铝材料裁切成4 mm*4 mm*0.5mm的铝片,放入等离子清洗机中,依次打开真空泵,打开氩气瓶并控制流速为50ml/h,打开射频电源控制并功率为80w,清洗5min。
(2)二氧化硅沉积:
配置反应液:将1g硅酸钠、0.59g碳酸氢钠溶于10ml浓度为10mM的氯化铵(含2%吐温)溶液,分散均匀后置于方形器皿中。
将步骤(1)中清洗后的铝片浸入反应液,置于器皿底部反应14h,取出用乙醇清洗两次,氮气吹干,放于烘箱中100℃静置1h。
(3)表面修饰:
将步骤(2)处理的铝片浸泡在100μL含1.5%(质量浓度)叠氮基丙基三乙氧基硅烷的乙腈溶液中过夜,取出后用乙腈清洗两次,用氮气吹干。
(4)DNA固定化
将1μl,1μmol/L 5’端修饰DBCO的基座探针(溶剂为PBS溶液)滴在步骤(3)处理的铝片上,在温度25℃、湿度80%的条件下反应14小时,将反应后的铝片用水冲洗三次,用氮气吹干。
(5)质控
将步骤(4)处理的铝片浸泡在含有质控探针(同实施例1)的孔板中在25℃下杂交30分钟,将杂交液吸出,用0.1mol/L的氯化钠溶液清洗两次后用氮气吹干放到荧光显微镜下观察。
图3为铝片杂交质控探针后的荧光图,从荧光图可以看出DNA成功接种在铝片上,金属材质通用型基因芯片制备成功。
实施例3:膜基因芯片的制备
按照图1所示流程图制备膜基因芯片,具体步骤如下:
(1)表面清洗:
将PVDF膜裁切至4 mm*4 mm,放入等离子清洗机中,依次打开真空泵,打开氮气瓶并控制流速为80 ml/h,打开射频电源控制并功率为100 w,清洗15 min。
(2)二氧化硅沉积:
配置反应液:2ml正硅酸四甲酯、1ml三乙胺和7ml浓度为10mM的氯化铵溶液(含1%吐温)混合均匀后置于方形器皿中。
将步骤(1)中清洗后的PP片浸入反应液,置于器皿底部反应5h,取出用乙醇清洗两次,氮气吹干,放于烘箱中60℃静置0.5h。
(3)表面修饰:
将氧化硅沉积后的PVDF膜浸泡在100μL的5%(质量浓度)巯基丙基三甲基硅烷(乙腈)溶液中过夜,用乙腈清洗两次,用氮气吹干。
(4)DNA固定化:
将1μl,1μmol/L 5’端修饰马来酰亚胺基团的基座探针溶液(溶剂为PBS)滴在步骤(3)处理的PVDF膜,在温度25℃、湿度80%的条件下反应24小时,将反应后的PP片用水冲洗三次,用氮气吹干。
(5)质控
将步骤(4)处理的PVDF膜浸泡在含有质控探针(同实施例1)的孔板中在25℃下杂交30分钟,将杂交液吸出,用0.1mol/L的氯化钠溶液清洗两次后用氮气吹干放到荧光显微镜下观察。
图4为PVDF膜杂交质控探针后的荧光图,从荧光图可以看出DNA成功接种在PVDF膜上,膜材质通用型基因芯片制备成功。
实施例4:塑料蛋白质/多肽芯片的制备
按照图1所示流程图制备塑料蛋白质/多肽芯片,具体步骤如下:
(1)表面清洗:
将PE材料裁切成4mm*4mm*1mm的PE片,放入等离子清洗机中,依次打开真空泵,打开氧气瓶并控制流速为30ml/h,打开射频电源控制并功率为50w,清洗5min。
(2)二氧化硅沉积:
配置反应液:3ml正硅酸四丁酯、2ml乙醇胺和5ml浓度为20%的氯化铵溶液(含5%吐温)混合均匀后置于方形器皿中。
将步骤(1)中清洗后的PE片浸入反应液,置于器皿底部反应10h,取出用乙醇清洗两次,氮气吹干,放于烘箱中60℃静置1h。
(3)表面修饰:
将步骤(2)处理的PE片浸泡在100μL的5%(质量浓度)异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(乙腈)溶液中过夜,用乙腈清洗两次,用氮气吹干。
(4)蛋白质固定化
将步骤(3)处理的PE片浸泡在1%的BSA(0.1M碳酸钠溶液,pH=8)中反应12h,使用0.1M碳酸钠溶液清洗3次。
(5)质控
蛋白芯片上蛋白载量通过蛋白溶液前后浓度差(酶标仪定量)计算得出。
固定蛋白量:122 ng。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围内,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。
Claims (10)
1.一种通用型生物芯片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将基片浸泡在由硅烷试剂A、碱性试剂和缓冲盐溶液组成的溶液中进行反应,经固化在基片表面形成二氧化硅膜;
所述基片的材质选自玻璃、金属、塑料、树脂、膜材料中的任一种;
S2、将经步骤S1处理的基片浸泡在连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液中进行反应,以在所述二氧化硅膜的表面修饰活性基团;
所述活性基团选自叠氮基、氨基丙基、巯丙基、缩水甘油醚氧丙基、异丙酸酯丙基中的任一种;
S3、使经步骤S2处理的基片表面的活性基团与DNA探针或蛋白质中的基团进行偶联反应,得到所述通用型生物芯片;
所述DNA探针中的基团为5’或3’端修饰的端炔基、二苯并环辛炔、氨基或马来酰亚胺;
所述蛋白质中的基团为游离氨基。
2.根据权利要求1所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:在步骤S1中浸泡步骤前,还包括:将所述基片进行等离子清洗;
所述等离子清洗的工作气体选自氮气、氧气、氩气和空气中的任一种;
所述等离子清洗的工作气体的流量为10~100ml/h;
所述等离子清洗步骤中,等离子清洗机的功率为30~120W;
所述等离子清洗的时间为2~60min。
3.根据权利要求1所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述金属包括铁、铜、铝、不锈钢中的任一种;
所述塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的任一种;
所述树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯中的任一种;
所述膜材料包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯、尼龙膜、聚醚砜中的任一种。
4.根据权利要求1所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述硅烷试剂A选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丁酯、硅酸钠、三甲基乙氧基硅烷和聚二乙氧基硅氧烷中的一种或多种;
所述硅烷试剂A、所述碱性试剂和所述缓冲盐溶液的质量比为1:(0.01~1):(1~10);
所述碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、氨水、碳酸氢铵、碳酸氢钠、乙醇胺、三乙胺、乙二胺中的一种或多种;
所述缓冲盐溶液为含有表面活性剂的氯化铵溶液,所述氯化铵在所述缓冲盐溶液中的浓度为1~100mM,所述表面活性剂在所述缓冲盐溶液中的体积浓度为1~5%;
所述表面活性剂为吐温80;
步骤S1中所述反应的时间为1~24h;
步骤S1中所述固化的温度为60~120℃,固化的时间为0.5h~5.0h。
5.根据权利要求1所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述连接有活性基团的硅烷试剂B为叠氮基丙基三乙氧基硅烷、叠氮基三甲基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种;
所述连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、二氧六环中的至少一种;
所述连接有活性基团的硅烷试剂B的溶液的质量浓度为1%~5%;
步骤S2中所述反应的时间为12~48h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述DNA探针中的基团为5’端修饰;
所述DNA探针的序列如下:5’-TTTTTTTTTTTTTTTTTGACATGCACTAGGAATT-3’;
在步骤S3中通过将含有0.1~100pmol所述DNA探针的溶液滴在经步骤S2处理的基片表面进行所述偶联反应;
所述DNA探针的溶液中的溶剂为含或不含一价铜离子的缓冲溶液;
所述DNA探针的偶联反应在温度为25℃,湿度为80%的条件下反应12~48小时。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述蛋白质为牛血清白蛋白;
在步骤S3中通过将经步骤S2处理的基片浸泡在质量浓度为0.5%~5%的蛋白质溶液中进行所述偶联反应;
所述蛋白质溶液中的溶剂为pH=8的碳酸钠溶液;
所述蛋白质的偶联反应的时间为1~48小时。
8.根据权利要求1所述的通用型生物芯片的制备方法,其特征在于:所述制备方法还包括:对步骤S3得到的所述通用型生物芯片进行质控;
当所述生物芯片为固定所述DNA探针的芯片时,所述质控步骤包括:将DNA芯片浸泡在含有荧光互补链中进行杂交,通过荧光显微镜观察杂交荧光互补链后的荧光图;
当所述生物芯片为固定所述蛋白质的芯片时,所述质控步骤包括:测试蛋白芯片在固定蛋白前后的上清溶液中的蛋白载量差,用酶标仪定量。
9.权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的通用型生物芯片。
10.权利要求9所述的通用型生物芯片在生物DNA合成或固定化蛋白中的应用。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN120174630A (zh) * | 2025-05-21 | 2025-06-20 | 天津中合基因科技有限公司 | 一种编织型dna合成固定相的制备方法及应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6099911A (en) * | 1996-10-04 | 2000-08-08 | Showa Denko K.K. | Process for forming silica film |
| WO2003022769A1 (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | The Penn State Research Foundation | Modified substrates for the attachment of biomolecules |
| CN105161437A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-16 | 北京工业大学 | 等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法 |
| WO2024259577A1 (zh) * | 2023-06-20 | 2024-12-26 | 深圳华大生命科学研究院 | 基于玻璃片的芯片基片制备方法 |
| CN119463265A (zh) * | 2025-01-17 | 2025-02-18 | 天津中合基因科技有限公司 | 一种用于dna合成的聚合物固定相载体及其制备方法与应用 |
-
2025
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6099911A (en) * | 1996-10-04 | 2000-08-08 | Showa Denko K.K. | Process for forming silica film |
| WO2003022769A1 (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | The Penn State Research Foundation | Modified substrates for the attachment of biomolecules |
| CN105161437A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-16 | 北京工业大学 | 等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法 |
| WO2024259577A1 (zh) * | 2023-06-20 | 2024-12-26 | 深圳华大生命科学研究院 | 基于玻璃片的芯片基片制备方法 |
| CN119463265A (zh) * | 2025-01-17 | 2025-02-18 | 天津中合基因科技有限公司 | 一种用于dna合成的聚合物固定相载体及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 云南省科技学术交流中心: "《科技学术论文集 化学与化工技术》", 31 July 2005, 原子能出版社, pages: 154 - 155 * |
| 张丰德等: "《现代生物学技术》", 28 February 2005, 南开大学出版社, pages: 416 * |
| 袁继俊: "《中国红外产品与应用》", 31 October 2001, 北京:长城出版社, pages: 191 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120174630A (zh) * | 2025-05-21 | 2025-06-20 | 天津中合基因科技有限公司 | 一种编织型dna合成固定相的制备方法及应用 |
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