CN201066356Y - 植物混合微阵列生物芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生物芯片，特别公开了一种植物混合微阵列生物芯片。该芯片，包括载体，其特殊之处在于：所述载体上分布有把植物及相关生物的个体、器官、组织、细胞的以细胞为单位的标本与蛋白质、DNA和其他分子的以分子为单位的标本一起按其一种或多种或全组合有序地组织在一起的混合微阵列区。其微阵列区植物组织混合生物标本的切片大小不同，并常是非等距排列。标本、微阵列和微阵列区的标记和记录、使用说明、针对性设备、试剂、试剂盒、软件和网络媒体等作为该芯片的组成部分使用。本实用新型可应用在生物学、医药、食品、卫生、环境、工业、农业、化学等领域，能提高检测通量及信息完整性和可靠性。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及一种生物芯片，特别涉及一种植物混合微阵列生物芯片。
(二)背景技术
组织芯片是在传统的组织切片技术上发展起来的芯片技术。传统的组织芯片采用了与基因芯片和蛋白芯片相同的设计策略：把组织切得尽量小，使芯片上的点数密度尽量大，从而完成高通量的检测。然而，传统的生物芯片存在诸多不足：(1)由于生物在显微水平的区域内就可以有较大的细胞组织分化，特别是植物，其组织和器官比动物和人的组织、器官更具有不均匀性。因此，过小的标本点样尺寸破坏了组织的完整性，增加了芯片设定序列的不确定性和误差，降低了实际的信息通量。(2)传统的生物芯片，包括组织芯片、细胞芯片、基因芯片和蛋白芯片等，只是将单一的组织细胞或单一的某一类分子的微阵列作成芯片，不能完成多目标的高通量检测。(3)传统的生物芯片为了适应过去检测仪器较低的智能定位、探测、扫描和分析水平，将芯片设计成样本面积基本相同的、点样基本等距的点阵。这样作虽然简化了探测仪器的定位过程，但是降低了信息通量。(4)传统的以细胞为单位的标本的生物芯片，如细胞芯片、组织芯片等，缺少芯片高通量检测的辅助系统，如程序、序列、照片、图示、标记等信息辅助系统，和有针对性的设备、试剂和(或)试剂盒、软件和网络媒体等硬件和软件辅助系统，因此降低了测试通量和信息通量，也降低了结果的可靠性。
(三)发明内容
本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种植物混合微阵列生物芯片，该植物混合微阵列生物芯片能完成高通量检测、信息完整性和结果的可靠性这三个方面的功能。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种植物混合微阵列生物芯片，包括载体，其特殊之处在于：所述载体上分布有把植物的及相关生物的个体、器官、组织、细胞或其他以细胞为单位的标本与蛋白质和/或DNA和/或其他分子以分子为单位的标本按其一种或多种或全组合有序地组织在一起的混合微阵列区。
本实用新型的植物混合微阵列生物芯片，所述载体和微阵列区之间为黏合剂，或载体经过处理可将标本、点样固定在载体上。
本实用新型的植物混合微阵列生物芯片，所述微阵列区为植物组织混合生物标本区、植物分子混合生物标本区、植物组织-分子混合生物标本区的一种；所述植物组织混合生物标本区为植物个体微阵列区、植物器官微阵列区、植物组织微阵列区和植物细胞微阵列区的至少两种不同组合而形成的以细胞为单位的标本的微阵列区的混合微阵列区的统称；植物分子混合生物标本区为DNA微阵列区、蛋白质微阵列区和代谢物分子的微阵列区的至少两种不同组合而形成的以分子为单位的混合的标本微阵列区的统称；植物组织-分子混合生物标本区为植物个体微阵列区、植物器官微阵列区、植物组织微阵列区和植物细胞微阵列区等以细胞为单位的各种标本区与蛋白质微阵列区、DNA微阵列区和/或其他分子的微阵列区等以分子为单位的各种标本的微阵列区进行各种的组合所形成的混合微阵列区的统称。
本实用新型的植物混合微阵列生物芯片，植物混合微阵列区的每一种微阵列和/或微阵列区可以是等面积的点阵，也可以是不等面积的点阵；特别是植物个体、器官、组织标本区，样本切片大小可以不同，并通常是非等距离排列。
在整个技术方案中：
a)芯片的结构
本实用新型所述芯片由三部分构成：(1)具有微阵列或混合微阵列区的载体。(2)芯片的取材和制作记录、芯片上各点样、切片、微阵列、微阵列区的标记、照片和图示、质检记录、存档记录和储藏、运输记录及使用说明等。(3)有针对性的设备、试剂和(或)试剂盒、软件和网络媒体等。这三部分作为芯片的组成部分共同配合使用，以提高信息分析通量。
b)个体、器官、组织、细胞等的切片
取材植物及相关生物等的个体、器官、组织和细胞，在液氮中固定，进行含甲醛式冰冻替代，至室温后过渡到包埋液，如LR White；低温下，如-20℃，紫外光聚合包埋。或在石蜡等包埋剂中包埋。修块。集束重包埋。切半薄切片，如1至5微米厚度。保持厚度皆统一。质检。储存备用。自取材起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
c)生物分子
按照常规方法，如PCR，制备cDNA。按常规提取纯化方法制备蛋白质。按常规方法，如离体转录，制备多肽。按常规提取纯化方法制备其他生物分子。按常规力法制得相关抗体和抗原。所制备分子点样装片，或与其可连接的材料载体混合、固定、包埋、切片，保持点样浓度和切片厚度均一。质检。储存备用。自取材起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
d)载体载片
玻片洗涤剂清洗、漂洗、乙醇清洗。多聚赖氨酸化，或烷基化。或使用塑料、金属等其他材料作为载体并作相应处理。自取材制作起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
e)植物组织混合生物芯片
将个体、器官、组织、细胞等的切片分区粘连在载片上。质检：以标样按常规进行PCR、分子杂交和免疫化学鉴定。自取材起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
f)植物分子混合生物芯片
按照常规方法在载片上按区有序地打印、合成或铺设cDNA、蛋白质、多肽、抗体、抗原等分子。或把含有这些分子的载体切片按区有序地铺设在载片上。标记、拍照。以标样按常规进行PCR、分子杂交和免疫化学质检鉴定。自取材起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
g)植物组织-分子混合生物芯片
按照常规方法在载片上按区有序地打印、合成或铺设cDNA、蛋白质、多肽、抗体、抗原等分子。或把含有这些分子的载体切片按区有序地铺设在载片上。并将植物及相关生物等的个体、器官、组织、细胞等的切片分区粘连在载片上。标记、拍照。以标样按常规进行PCR、分子杂交和免疫化学质检鉴定。自取材起到质检、储存等各步骤进行标记、拍照、记录存档。
h)芯片的储存
芯片储存于隔离的、分区标记的、干燥和无生物、物理和化学污染的低温环境，如-20℃至-80℃的冰箱或冰柜中。控制和检测储存条件，并记录存档。
i)芯片的运输
芯片置于隔离的、标记的、干燥的和无生物、物理和化学污染的包装物内运输。如果需要，可在低温，如冰或干冰中，以保温材料包装运输。
j)芯片的使用
按常规实验室技术操作和使用。本实用新型的个体、器官、组织、细胞、蛋白质、DNA或其他分子来源于各种植物及相关生物的个体、器官、组织、细胞、浸出物、分泌物、排泄物、各种离体培养物、各种病变体、各种逆境反应体、各种诱变体、转基因体、共生体、寄生体、侵入物和(或)合成物，其经化学和(或)物理方法固定或提取、纯化，并经切片和(或)铺层载植在可被显微镜、扫描仪、分光光度仪、色谱仪等观察或检测仪器等显微探测设备检测的载体上，形成微阵列的单元标本。其特征是这些标本是以切片和(或)分子层的形态被有序地排布并固定在可被显微设备探测的载体上，使能够同时完成以细胞为单位的各种标本的实验指标检测、同时完成以分子为单位的各种标本的实验指标检测、和同时完成以细胞为单位的各种标本与以分子为单位的各种标本的各种组合的混合标本的实验指标检测，获得高通量的标记物和(或)其他信号的检测机会。这些芯片的取材和制作及其上各点样、切片、微阵列、微阵列区的标记、照片和图示、存档记录和储藏、运输记录及使用说明、针对性设备、试剂和(或)试剂盒、软件和网络媒体等作为芯片的组成部分，并使用。
所述的供体以细胞为单位的标本都要经过取材、冰冻或化学固定、塑料、石蜡、PEG或其他包埋剂包埋，然后制成厚度范围在0.1微米至25微米中的某一厚度值的切片，以物理和(或)化学的方法把切片装载并固定在可被上述显微探测设备检测的、可通过硅化或胶化处理具有了吸附和(或)连接切片和(或)样本的载体上；所述的供体以分子为单位的标本都要经过取材、纯化或合成，并以物理和(或)化学的联结方式有序地装载、合成、连接和固定在上述可被显微探测设备检测的载体上；或供体分子是用物理和(或)化学的方式加入到和(或)联结到塑料、纤维、天然和(或)合成材料和(或)其他载体上，然后制成厚度范围在0.1微米至25微米中的某一厚度值的切片，再按照预先设定的排列顺序以物理和(或)化学的方法把切片装载并固定在上述可被显微探测设备检测的载体上。
上述可被显微探测设备检测的载体可以具有通常是1平方毫米至400平方厘米的尺寸、每平方厘米2至10000个样本的密度、不同标本或样本的以细胞为单位的标本的微阵列、不同标本或样本的以分子为单位的标本的微阵列，形成各种有序的混合微阵列和微阵列区，用作芯片。
可被上述显微设备探测的载体上以细胞为单位的标本和以分子为单位的标本都配有每个供体标本所取材的定性、定量、文字和(或)图形记录，切片和点样样本制作过程记录，切片的图形记录，样本在微阵列中排列的序列记录，不同的微阵列区的定性、定量、图形和排布记录，材料、试剂、切片、仪器设备、储藏料件的记录，切片、微阵列和芯片质量检测和储藏条件的纪录。其与相关的有针对性的设备、试剂和(或)试剂盒、软件和网络媒体等作为芯片的组成部分，共同使用。
本实用新型的植物混合微阵列生物芯片，“植物组织混合生物芯片”作为植物个体微阵列芯片区、植物器官微阵列芯片区、植物组织微阵列芯片区和植物细胞微阵列芯片区的不同组合而形成的以细胞为单位的标本的微阵列芯片区的混合微阵列芯片区的生物芯片的统称。“植物分子混合生物芯片”作为DNA微阵列芯片区、蛋白质微阵列芯片区和(或)代谢物等分子的微阵列芯片区的不同组合而形成的以分子为单位的混合的标本微阵列芯片区的生物芯片的统称。“植物组织-分子混合生物芯片”作为植物个体微阵列芯片区、植物器官微阵列芯片区、植物组织微阵列芯片区和植物细胞微阵列芯片区等以细胞为单位的各种标本的微阵列芯片区与蛋白质微阵列芯片区、DNA微阵列芯片区和(或)其他分子的微阵列芯片区等以分子为单位的各种标本的微阵列芯片区进行各种微阵列芯片区的组合所形成的混合微阵列芯片区的生物芯片的统称。
本实用新型植物个体芯片、植物器官芯片、组织芯片和细胞芯片是将经取材、固定、包埋、切片的一种或多种植物个体、植物器官、植物组织和(或)植物细胞的切片，以及提纯或合成的分子物质以不同组合共同系统地装载在可被上述显微探测的载体上，形成有序的微阵列芯片。取材和制作及其芯片上各点样、切片、微阵列、微阵列区的标记、照片和图示、质量检测等存档记录和储藏、运输记录及使用说明、针对性设备、试剂和(或)试剂盒、软件和网络媒体等作为芯片的组成部分，一并使用。 其中植物组织混合生物芯片是将上述以细胞为单位的微阵列按不同组合系统分区地共同装载在可被上述显微设备探测的载体上，形成有序的混合微阵列区的生物芯片。植物分子混合生物芯片是将DNA微阵列和蛋白质微阵列按区有序地共同装载在可被上述显微设备探测的载体上，形成有序的混合微阵列区的生物芯片。植物组织-分子混合生物芯片是将上述以细胞为单位的微阵列区和以分子为单位的微阵列区按不同组合系统分区地共同装载在可被上述显微设备探测的载体上，形成有序的混合微阵列区的生物芯片。植物混合芯片是将植物和相关的动物、人体、微生物等的以细胞为单位的微阵列区和以分子为单位的微阵列区按不同组合系统分区地共同装载在可被上述显微设备探测的载体上，形成有序的混合微阵列区的生物芯片。
这些生物芯片用作植物的生殖、个体发育和系统发育、衰老、逆境反应、人造环境反应、太空环境反应、病虫害反应等的形态、结构、DNA、RNA、蛋白质、激素、转基因物质、诱变物质、外来物质、信号物质和(或)代谢物等的分析，以阐明植物生物学问题。
本实用新型生物芯片可应用在微生物学、植物学、动物学、生物技术、医学、药学、食品卫生、环境科学、工业、农业以及遗传学、细胞生物学、代谢组学、生物化学等领域，被用来进行个体、器官、组织、细胞、不明结构、DNA、RNA、蛋白质和其他分子的研究或检测。该领域的生物芯片包括基因芯片、蛋白芯片、组织芯片。其中组织芯片常常是细胞芯片、狭义的组织芯片以及器官芯片等的统称。这些芯片能提供高通量的检测，通常一次检测就可以完成众多的平行检测，使多次的大量平行检测简化。本实用新型所述的植物个体芯片、植物器官芯片、植物组织芯片、植物细胞芯片和植物混合芯片应用于上述领域。
(四)附图说明
下面结合附图对本实用新型植物混合微阵列生物芯片作进一步的说明。
图1为本实用新型植物组织混合生物芯片的主视示意图；
图2为本实用新型植物组织混合生物芯片的俯视示意图；
图3为本实用新型植物分子混合生物芯片的主视示意图；
图4为本实用新型植物分子混合生物芯片的俯视示意图；
图5为本实用新型植物组织-分子混合生物芯片的主视示意图；
图6为本实用新型植物组织-分子混合生物芯片的俯视示意图。
图中，1植物个体微阵列区，2植物器官微阵列区，3植物组织微阵列区，4植物细胞微阵列区，5 DNA微阵列区，6蛋白质微阵列区，7其他物体(或分子)微阵列区，8黏合剂，9载体，10芯片号码及标记记录区。
(五)具体实施方式
实施例1：
图1、图2为本实用新型的一种具体实施例。该实施例为植物组织混合生物芯片，包括载体9，载体9上分布有植物个体微阵列区1、植物器官微阵列区2、植物组织微阵列区3、植物细胞微阵列区4、其他物体微阵列区7；载体9和各微阵列区之间为黏合剂8，以及芯片号码及标记记录区10。
实施例2：
图3、图4为本实用新型的一种具体实施例。该实施例为植物分子混合生物芯片，包括载体9，载体9上分布有DNA微阵列区5，蛋白质微阵列区6，其他物体微阵列区7；载体9和各微阵列区之间为黏合剂8，以及芯片号码及标记记录区10。
实施例3：
图5、图6为本实用新型的一种具体实施例。该实施例为植物组织-分子混合生物芯片，包括载体9，载体9上分布有植物个体微阵列区1、植物器官微阵列区2、植物组织微阵列区3、植物细胞微阵列区4、DNA微阵列区5、蛋白质微阵列区6，其他物体或分子微阵列区7；载体9和各微阵列区之间为黏合剂8，以及芯片号码及标记记录区10。
实施例4：
该植物混合生物芯片使用途径举例：用植物混合生物芯片检测细胞微管构型、MADS基因FBP7/FBP11表达
微阵列区包括拟南芥的根、茎、叶、花、幼嫩子房、果实、种子、花粉、体细胞胚胎、FBP7/FBP11蛋白、微管蛋白、微丝蛋白、微管蛋白cDNA、FBP7和FBP11 cDNA等微阵列。
按常规方法进行间接免疫荧光标记：用兔抗微管抗体和鼠抗FBP7/FBP11抗体进行第一抗体的免疫化学反应；用羊抗兔-FITC(Ex 495nm，Em 517nm)和羊抗鼠-Cy3(Ex 578nm，Em 591nm)进行第二次免疫化学反应。然后用515nm波长检测FITC染色微管蛋白的信号，在590nm波长检测Cy3染色FBP7/FBP11蛋白的信号。
微管蛋白和FBP7/FBP11信号总体的强度由下表表示：
结果：(符号：-无信号；+弱信号；++强信号；+++最强信号)
微管的构型可以在以细胞为单位的标本中检测获得；FBP7/FBP11信号的分布可以在幼嫩胎座和刚长出的胚珠上检测出来。
Claims (4)
1.一种植物混合微阵列生物芯片，包括载体，其特征在于：所述载体上分布有把植物及相关生物的个体、器官、组织、细胞的以细胞为单位的标本与蛋白质、DNA和其他分子的以分子为单位的标本一起按其一种或多种或全组合有序地组织在一起的混合微阵列区。
2.根据权利要求1所述的植物混合微阵列生物芯片，其特征在于：芯片的载体与微阵列牢固连接，或载体和微阵列之间为黏合剂。
3.根据权利要求1或2所述的植物混合微阵列生物芯片，其特征在于：所述微阵列区为植物组织混合生物标本区、植物分子混合生物标本区、植物组织-分子混合生物标本区的一种；所述植物组织混合生物标本区为植物个体微阵列区、植物器官微阵列区、植物组织微阵列区和植物细胞微阵列区的至少两种不同组合而形成的以细胞为单位的标本的微阵列区的混合微阵列区的统称；植物分子混合生物标本区为DNA微阵列区、蛋白质微阵列区和代谢物分子的微阵列区的至少两种不同组合而形成的以分子为单位的混合的标本微阵列区的统称；植物组织-分子混合生物标本区为植物个体微阵列区、植物器官微阵列区、植物组织微阵列区和植物细胞微阵列区以细胞为单位的各种标本区与蛋白质微阵列区、DNA微阵列区和其他分子的微阵列区以分子为单位的各种标本的微阵列区进行各种的组合所形成的混合微阵列区的统称。
4.根据权利要求1或2所述的植物混合微阵列生物芯片，其特征在于：植物混合微阵列区的每一种微阵列和/或微阵列区是等面积的点阵或不等面积的点阵。
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