生物芯片的研究与开发.pdf

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1、生物芯片的研究与开发1.分子印章法DNA芯片原位合成技术:结合组合化学合成与软光刻微印刷技术的原理，采用成熟的寡核苷酸固相合成工艺，在预先制作的弹性印章上实现空间寻址的核酸原位合成：将不同的寡核苷酸（或多肽）合成试剂涂抹在凹凸不平的印章表面并将其压印到基片特定位点进而进行偶联固定。开发出高密度基因芯片设计软件，并成功制备位点尺寸为30微米的高宽比（大于25）分子印章；建立了一套用于高密度基因芯片制备装置，并成功将软光刻原位合成应用到DNA芯片和肽核酸芯片的制备中。合2成偶联效率大于97%，25个碱基的寡核

2、苷酸正确率大于70%。制备出65536/cm阵列的寡核酸芯片，杂交结果表明该芯片能够有效区分单碱基错配序列。获得美国专利１项，中国专利2项，并有5项中国专利处于二审中。在Laingmur，中国科学等杂志上发表论文16篇。该技术已通过江苏省科学技术厅鉴定。如能建立分子印章法批量化生产的寡核苷酸微阵列芯片的原位合成试生产线，制备出高质量、标准化、低成本的寡核苷酸微阵列芯片来检测与分析基因表达谱、图1基于软光刻技术的高密度基因芯片制备装置。自行研制的用于高密度基因芯片制备的实验装置（左图）；表面亲水处理的PDM

3、S分子印章的电镜照片和全貌图（右图）基因突变体、免疫反应、受体结合、蛋白质结合、药物分子等非核酸类的分子识别/结合领域，其应用将遍及生物、医学的各领域，如基因组研究、SNP检测、STR检测、肿瘤研究、药理学研究、药物靶标研究、药物毒性研究、病原体研究、医学诊断、病理学组织研究、微生物与发酵研究等．该芯片技术获得了中国发明专利和美国专利，并被NatureBiotechnology推荐。2.管盖基因芯片及其检测系统：管盖基因芯片是将基因探针固定在特制的管盖内表面，与内置杂交贮液池的Eppendorf管一起构建

4、的基因检测器件。在一个全封闭的管内，完成基因扩增，1/7荧光标记，芯片杂交及检等一系列生物化学操作，实现多基因高通量并行检测。用于管盖基因芯片的检测分析系统，它包括光学检测平台、图像采集系统、图像分析系统及结果报告系统。光学检测平台利用尼康显微镜光学系统，通过电荷耦合器件(CCD)的进行图像采集。管盖基因芯片杂交后，经过荧光信号被CCD捕获，经通用串行总线（USB）传递给计算机。图像经过旋转、去噪声点、图像分色、图2.左图及中图为管盖芯片实物，右图为用荧光显微镜检测的针对多种呼吸道病毒检测的杂交结果。杂交

5、信号判定、有效性判定及结果输出。我们运用该系统，对于呼吸道十种病毒进行同时检测。实验结果表明，该系统能够准确检测病毒的杂交信号并给出检测结果。基于管盖型基因芯片的呼吸道病毒检测芯片成功地检测了国家生物制品检定所提供的SARS标准品，并在华大基因中心检测了30多个SARS样本，取得了满意的结果。该成果已通过了江苏省科技厅组织的科研成果鉴定。图3管盖芯片检测仪3.病毒及微生物收集器及一体化检测仪：病毒及微生物收集器是能够对空气中的微量化学物质和病原体（包括病毒）2/7进行高效、快速富集和浓缩的新装置。利用病毒

6、颗粒在粘性表面的黏附作用和容易洗脱的特点，基于鼻腔结构和鼻黏膜机理的气体吸附腔,通过抽气泵，将空气中的病毒颗粒吸入吸附腔，粘附在黏膜表面，然后用蠕动泵将洗脱液注入腔内，通过超声震荡器，将黏膜和病毒等一起洗脱，储于2ml的标准冻存管中。收集管中的洗脱液可收集并集中检测。洗脱液中加入了病毒灭活剂，保证仪器的安全使用。该装置的采气速率为3升/分。采气时间为1、10或30分钟。病毒收集在小于0.5ml的溶液中。通过分散在空气中的灭活甲肝病毒和标记蛋白粉末试验，病毒颗粒的收集效率在90%以上。经检索，在国际上尚没有

7、有效收集和检测病毒的装置。基于该成果的国内发明专利已批准，并已申报美国专利。目前，该仪器把收集和毛细管检测相集成，开发出可以对各种场所里空气中微小物质进行收集、浓缩并可进行有针对性的实时检测。该系统已获2004年国家重点新产品编号2004ED105009。病毒和微生物收集检测器，可用于空气传播的病原学研究、空气消毒剂效果研究、疫点空气消毒效果评价、流行期疫点空气监测和环境中微生物污染的监测，对控制疾病的流行具有重要意义.适用于大专院校、研究机构、医院、疾病预防和控制中心及环境监测单位，以及人口密集的地方空

8、气中病原体以及其它生物物质的检测，防止生物恐怖等领域，具有较大的应用市场。3/74.基于抗体微阵列的细胞免疫芯片及其一体化检测仪：该技术通过把细胞表面抗体制备成微阵列芯片，利用细胞表面所含有的抗原35和对应的抗体之间的特异性反应，捕获相关的细胞，检测细胞表面的抗原组合。该芯片可以高通量检测组织、体液中特定细胞的表面抗原谱的特点。我们研制的细胞免疫芯片一体化检测仪，由恒温孵育部分、清洗部分和检测部分组成，可以将样本与芯片的孵育、