专利名称：一种生物芯片反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生物芯片反应器。
背景技术：
自1995年秋Mark Schena第一次成功的应用生物芯片技术对拟南芥的基因表达进行了分析后，近年来，生物芯片技术取得了飞速的发展。生物芯片是指在一块大小不等的玻璃片、硅片等载体材料上以大规模阵列的形式排布了不同的生物分子探针(如蛋白质、核酸等)，形成可与目标靶分子相互作用，并行反应的固相表面。将芯片与荧光标记的靶分子进行化学反应(如杂交、免疫反应等)，经过激发光扫描后，不同反应强度的标记荧光将呈现不同的荧光发射谱征，用激光共聚焦显微扫描仪或CCD照相收集信号后，经计算机分析数据结果从而得出相关的生物信息。
生物芯片对样品的检测是以高通量、集成化、并行化和微型化为特征，芯片带给人们最大的优势是能同时分析和处理大量的样品。基于这种快速、高效的特点，微阵列生物芯片在生物学、医学等领域获得了广泛应用，包括测定基因和蛋白质表达图谱、研究特定的基因和蛋白质功能、研究分子间的交互作用、寻找疾病的生物学标记和药物靶标等。对于生物芯片来说，将成千上万种的探针分子按照严密的计划点阵固定在一个载体上，即通过一次反应可以进行高通量的检测，这不仅省去了大量的重复操作的费用和时间，也可以用很少的被检样品能得到其包含的很多生物信息。这是传统的其它检测方法(如核酸杂交、抗原抗体免疫反应等)所不可比拟的，同时，生物芯片另一个突出的特点是其检测过程是平行的，即对生物样品同一时间的众多信息在完全相同的条件下进行检测，因此，所得结果使各种信息间更具备可比性。高通量的芯片分析要求高效，处理样品的信息量大，然而多样品并行分析时，由于点阵的高密度以及样品自身的物化特性等原因，反应时容易出现不同检测样品之间相互融合的情况，导致样品间交叉污染，严重影响实验结果的准确性和可信度。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种操作简单且能避免样品间交叉污染的生物芯片反应器。
本实用新型所说的生物芯片反应器由具有多孔的盖板、孔的数目及大小与盖板上一致的垫圈、点阵芯片和底座组成；其中所述的垫圈与所述的盖板固定连接。
本实用新型的主要优点如下(1)通过两端滑槽的挤压，使得橡胶垫圈和芯片紧密结合，从而将芯片分成了若干个相互隔离的反应区，反应区之间可独立进行试验，相互之间无交叉干扰。
(2)反应器盖板上任何两孔之间为标准间距，可进行标准化加样、洗涤等机械化操作，节省了人力。
(3)将微孔板技术与生物芯片技术有机结合，4个反应器组合刚好为一标准96孔板模式，将微孔板模式转换成可以高分辨率扫描的芯片模式，提高的了实验结果的准确性和精确度。
(4)本反应器实用1～96个样本的同时反应，具体可根据实际样本灵活选择组合反应器的数量。
图1是本实用新型所述反应器盖板的俯视示意图；图2是本实用新型所述反应器盖板的仰视示意图；图3是本实用新型所述反应器盖板的剖视示意图；图4是本实用新型所述反应器垫圈的俯视示意图；图5是本实用新型所述点阵生物芯片的示意图；图6是本实用新型所述反应器底座的俯视示意图；图7是本实用新型所述反应器底座的剖视示意图；图8是本实用新型所述盖板、垫圈、芯片和底座组装示意图；图9是组合固定装置滑槽的俯视示意图；图10是滑槽的剖视示意图；图11是4个反本实用新型所述应器组合示意图。
部分图标说明如下1-多孔盖板，2-固定孔，3-多孔垫圈，4-底座，5-形槽。
以下结合附图对本实用新型的优选实施方案加以阐述参见图1及图2，图中所示多孔盖板1采用钢性强度较好的材料以注塑等工艺加工而成，多孔盖板1优选尺寸为长、宽和厚度分别为85mm×27mm×5mm，盖板1中设有便于加样的通孔，通孔设计上横截面为直径为5mm的圆1a(参见图1)，下横截面为6.5mm×7.5mm的矩形1b(参见图2)，中间圆滑连通。本方案还参考标准96孔板的孔间距，设计相邻两个通孔的中心间距为9mm，这样便于机械自动化加样和清洗等操作。盖板1上孔的数量可以多于或者等于芯片上矩阵数目，盖板1上开设每个通孔的下横截面积大于芯片上各点阵区域的表面积。此外。在盖板1的两端还有一对相互对称的梯形，并在其中开有固定孔2。
图4所示本实用新型优选多孔垫圈3，垫圈3采用橡胶、硅胶或其它高分子化合物为材料以冲压工艺制作，其要求具有较好的韧性，同时必须是疏水性材料，根据不同的实验要求选择材料的特性。一种有代表性的垫圈材料为氟橡胶，氟橡胶耐酸、耐碱，耐高温，不易腐蚀，有很好的疏水性等。垫圈3上开有与盖板1下截面形状和位置相同的通孔1b，用粘合剂将垫圈3与盖板1固定起来，保持两者的通孔1b相互对应。垫圈3的厚度为1mm。
图3展示了固定有垫圈3的盖板1的剖视状况。
图5所示为具有18个矩阵的芯片，其规格为75mm×25mm×1mm，芯片上点阵区域与盖板1和垫圈3上的通孔位置相对应并能完全被通孔包围。
图6所示为本实用新型优选的底座4的俯视状态，底座4的长、宽和厚度分别为85mm×27mm×5mm，玻璃片槽的规格为75.5mm×25.5mm，底座4可以工程塑料为材料采用注塑工艺加工制作而成，在玻璃片槽内固定0.5mm厚的塑性垫片以保护玻璃片避免在组装过程中因挤压而破裂。在槽的顶端设有一个月牙型槽，以便于反应结束后将玻璃片从玻璃片槽内取出。
图7为底座4剖视图。
盖板1上的梯形装置与底座(如图6所示)上的梯形装置相对应，两者有部分重叠，重叠部分的柱孔结构起定位作用，通过盖板上的孔和底座上相对应的柱来确定盖板与底座之间的相对位置，从而确保了盖板和垫圈上的通孔与芯片上的点阵区域两者之间位置相互吻合，使芯片上点阵区域处于孔的包围范围内，避免了在加样过程中寻找微小的点阵区域，节省了工作时间，提高了工作效率。该梯形设计的另一个目的则是利用两个梯形的非重叠部分方便在反应结束后使固定有垫圈的盖板和底座能较容易的分开，避免了在两者分开的过程中垫圈和芯片相对滑动破坏芯片上的点阵，影响实验结果。
将芯片放在底座4玻璃片槽内，再将固定有垫圈3的盖板1按照定位装置的要求贴在芯片上，再加上组合固定装置在其两端组合固定就构成了完整的芯片反应器(参见图8)。
一种有代表性的组合是两根钢性强度好、重量轻的钛合金“凵”形槽5，其俯视图和剖视图如附图9和附图10所示。“凵”形槽5开口宽度略小于盖板1、垫圈3、芯片和底座4组合起来后的厚度之和，因为在组装过程中，刚性强度相对较弱的橡胶垫圈将发生弹性形变，从而通过挤压使其更加紧密地贴在芯片上，又由于垫圈采有疏水材料制作而成，当其与芯片紧贴时，两边通孔内的液体将不会发生相互渗漏，这样就保证了多样品之间相互独立，避免了样品间的交叉污染。两端滑槽的长度可以根据需要设计，这样可以满足一组或者多组反应器同时操作。将固定有垫圈3的盖板1、芯片和底座4组装起来，在其两端用滑槽固定。组合起来的示意图如附图11所示。
在微孔板技术中，目前使用最多的是96孔板，目前也有在96孔板孔底固定微阵列探针进行反应，但目前的生物芯片信号采集系统不具备扫描96孔板的条件，因而只能通过显微镜和CCD照相来进行信号采集，分辨率较低，对实验结果的精确度和准确性带来影响。本发明提供的方案可以实现将标准96孔板载体转换为玻片载体，方便利用生物芯片扫描仪扫描分析实验结果，提高了实验的精确度。
一种标准96孔板载体转换为玻片载体的方案取4张芯片，点阵面朝上放在反应器底座4上，然后盖上固定有橡胶垫圈3的盖板1，将4组优选方案设计之反应器并列相邻排放，用滑槽在垂直其长轴方向固定，附图11所示图形是以4组反应器组合的示意图。由于孔的数目和孔间距均符合标准96孔板标准，方便实验过程中采用机械自动化加样，自动化洗涤等一系列自动化操作，实现简单高效的反应。待反应结束后，将反应器拆开，取出4张芯片，用生物芯片专用扫描仪扫描，然后结果数据分析处理得结果。如Scanarray系列扫描仪，其扫描分辨率可达5微米，因而在精确度和准确性上将大大提高。
以上是结合本发明的优选方案对本发明的生物芯片反应器进行的描述，在上述描述中所提到的尺寸、数量等各项数据均为示例性的，不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的范围由权利要求书限定。
具体实施方式
以蛋白质芯片竞争法定量检测抗原为例来说明本实用新型的使用方法(1)芯片的制备将点样抗原用点样缓冲液稀释到工作浓度，根据盖板上通孔的位置和尺寸设计芯片点阵的区域，然后利用点样仪将抗原点制到经过预处理的玻片(如醛基化玻片)上，每张玻片上点制24个矩阵。点样结束后将刚刚制备的芯片37℃恒温湿孵4h使抗原固定在芯片上，待固定结束后将芯片用含1％BSA的PBS溶液在37℃下封闭1h，然后分别用PBST洗涤3min，再用PBS洗涤两次，各3min，甩干备用。
(2)将芯片具有点阵的面朝上放置在贴有橡胶垫片的底座凹槽中，然后将固定有橡胶垫圈的盖板盖在芯片上，使反应器盖板和底座的定位柱孔相互吻合。共准备4套。
(3)用滑槽从反应器短轴方向滑入以固定4套反应器(如附图11所示)，这样垫圈便与紧密地贴在了芯片上，将每张芯片按点阵区域分成了24个相互隔离的反应区，4张芯片共96个反应区。利用本发明所述的芯片反应器避免了相邻的反应区域内样品的相互渗透和融合，保证了各个反应区域内样品的相互独立，无交叉污染，从而保证了实验结果的准确性和可靠性。
(4)组装完毕后开始加样，竞争法检测抗原实验中是通过加入不同浓度的抗原与点样抗原竞争抗体反应以达到定量检测的目的，因而在各个孔内加入不同浓度的竞争抗原和相同浓度的荧光标记抗体的混合物，因孔间距符合标准96孔板间距，可以利用自动加样设备进行加样。加样后轻微振荡，使各反应区内反应物分布均匀。
(5)将反应器置于密蔽遮光的湿盒中，37℃恒温孵育30～40min。
(6)待反应结束后，将反应器开孔朝下在吸水纸上轻轻拍打，除去部分未反应的液体，然后滑开两端滑槽，分开盖板和底座，用镊子取出芯片。芯片用PBST洗涤1次，然后PBS洗涤2次，各3min，然后甩干。洗涤过程也可以先不拆开反应器，用自动洗板机进行洗涤操作，然后拆开反应器取出芯片，甩干。
(8)用激光共聚焦芯片扫描仪(如Scanarray 5000)扫描芯片，根据竞争抗原浓度与检测荧光值之间的关系作标准曲线，通过标准曲线计算实现未知样本定量测定的目的。
(9)生物芯片反应器用超声波清洗仪进行清洗，晾干，以备下次使用。
权利要求1.一种生物芯片反应器，其特征在于，所说的生物芯片反应器由具有多孔的盖板、孔的数目及大小与盖板上一致的垫圈、点阵芯片和底座组成；其中所述的垫圈与所述的盖板固定连接。
2.如权利要求1所述生物芯片反应器，其特征在于，其中在所述的盖板上相邻两孔的中心距为9mm。
3.如权利要求1或2所述生物芯片反应器，其特征在于，其中底座上设有凹槽。
4.如权利要求3所述生物芯片反应器，其特征在于，所说凹槽为75.5mm×25.5mm的凹槽。
5.一种组合生物芯片反应器，其特征在于，所说的组合生物芯片反应器由若干个如权利要求4所说的生物芯片反应器通过形槽(5)组合而成。
6.如权利要求5所说的组合生物芯片反应器，其特征在于，所说的组合生物芯片反应器由四个如权利要求4所说的生物芯片反应器通过形槽(5)组合而成。
专利摘要本实用新型涉及一种生物芯片反应器，其由具有多孔的盖板、孔的数目及大小与盖板上一致的垫圈、点阵芯片和底座组成，其中所述的垫圈与所述的盖板固定连接。本实用新型所说的生物芯片反应器，其反应区之间可独立进行试验，相互之间无交叉干扰。此外，将4个本实用新型所说的生物芯片反应器组合恰好为一标准96孔板模式，将微孔板技术与生物芯片技术有机结合。
文档编号C12M1/00GK2863809SQ2005200475
公开日2007年1月31日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者叶邦策, 左鹏 申请人:华东理工大学