專利名稱：生物芯片裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物芯片裝置，用來進行生物大分子(核酸分子雜交、蛋白質或多肽分子之間的相互作用)的相互結合反應和反應前后的有關步驟(吸附、清洗與標志物結合等)。另外，還可用于微量細胞培養。
在生命科學領域中，一些重要的科學實驗或體外生物反應，例如細胞培養、核酸分子雜交、酶反應和多肽分子之間的特異性結合，需要在一定的實驗裝置和環境條件下進行。常見的實驗裝置有培養皿、微孔板和恒溫槽等，這些裝置的共同特征在于(1)具有一個固相表面可供細胞或生物大分子吸附；(2)具有一定容積的腔室，可供生物樣品或化學反應溶液的存放和交換；(3)是一個半封閉或封閉式的系統，以避免溶液的蒸發或有利于氣體交換。
傳統上，用于細胞培養和蛋白-蛋白之間結合／相互作用的典型裝置是微孔板。核酸雜交常常是將有核酸探針吸附的高分子膜片(例如尼龍膜)與待檢測核酸樣品溶液封裝在一個塑料口袋中進行。
隨著生物分子定量檢測和生物芯片技術的進步，這類實驗裝置正朝著微型化發展。例如單一基因芯片裝置上萬組基因探針固定在一個1．28厘米×1．28厘米的硅性材料表面，用高分子材料包裝成一個體積為110-300微升的密封空間，便于核酸分子在不同的溫度下進行雜交反應；該裝置有兩個可密封的進出口，可以用注射器針頭或類似工具，利用壓片注入或抽取芯片裝置內的液體；也可與自動化的溶液交換系統連接，對芯片進行清洗(美國專利US05856174)。
另外一種基因芯片的設計，可以在一個連續的表面制作多重基因探針陣列，再用隔水材料將每一個基因探針陣列隔離，形成多重芯片裝置，從而可以平行進行多個基因芯片實驗和分析(美國專利US058574215)。
上述的各種基因芯片裝置，均為固定容積的腔室，其腔室的大小不能調節，且由于腔室較封閉，導致蛋白陣列、核酸陣列的粘貼、鑲嵌或其材料安裝困難或效果不佳。
本實用新型的目的就是為了提供一種腔室容積可調、方便粘貼、鑲嵌、安裝蛋白陣列、核酸陣列或其材料的生物芯片裝置。
本實用新型是這樣實現的。
本實用新型由底座、覆蓋體、密封蓋三部分組成，其中單室生物芯片裝置結構是底座四周為凹型結構、凹型結構中間為一個供固定生物大分子(核酸、蛋白質等)的平面；也可利用這個平面，以粘貼或鑲嵌的方式安裝能夠制作蛋白陣列、核酸陣列的材料(例如尼龍膜，硅性玻片等)或者安裝含有預先制備好的蛋白陣列、核酸陣列的材料，形成非連續表面的生物芯片。覆蓋體有一、二個或多個在側面或上部的開孔，覆蓋體四周為帶臂式的凸型結構；這個凸型結構能與底座的凹型結構緊密吻合，形成一個周邊密封的空間；改變凸型結構臂式部分的高度可以調整這個空間的容積。覆蓋體側面或上部的開孔，用于注入或取出在這個裝置中進行生物反應的溶液。密封蓋與覆蓋體的開孔密封吻合，使整個裝置在需要的情況下形成一個完全密閉式的空間。如為多重生物芯片單元(即多室生物芯片裝置)時，則底座中隔部分也為凹型結構；覆蓋體中隔部分也為帶臂式的凸型結構，覆蓋體在每室的側面或上部均有一個、二個或多個開孔；密封蓋與覆蓋體的開孔密封吻合。
本實用新型的底座四周的凹型結構可以為圓槽式結構；覆蓋體四周的凸型結構可以為圓弧形凸起的結構。
本實用新型的生物芯片裝置具有可以在同一裝置內形成多重生物芯片單元的優點；可以由實驗者自我裝卸，既可組合使用又可以分開使用的靈活性；適用于核酸，蛋白質和細胞等多種生物芯片的制作。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型的單室單開孔的生物芯片裝置展開示意圖；圖2為本實用新型的覆蓋體截面示意圖；圖3為本實用新型的安裝鑲嵌式生物芯片材料的裝置示意圖；圖4為本實用新型的單室單開孔生物芯片裝置的合上后示意圖；圖5為本實用新型的多室每室單開孔的生物芯片裝置展開圖(省略密封蓋)；圖6為本實用新型的多室每室多開孔的生物芯片裝置展開圖(省略密封蓋)；圖中，(1)為底座，(2)為覆蓋體，(3)為密封蓋，(4)為生物芯片材料層，(5)生物高分子，(6)開孔。
實施例1，單室單開孔的生物芯片裝置。
如
圖1所示，單室單開孔的生物芯片裝置由底座(1)、覆蓋體(2)、密封蓋(3)組成。底座(1)四周為凹型結構、中部為一個供固定生物大分子的平面；覆蓋體(2)有一個在側面或上部的開孔(6)，覆蓋體(2)四周為帶臂式的凸型結構，該凸型結構與底座(1)四周的凹型結構相吻合。密封蓋(3)與覆蓋體的開孔(6)吻合。
圖2示覆蓋體(2)的截面示意圖；覆蓋體(2)的四周為帶臂式的凸型結構。
實施例2，單室底座上另行安裝生物芯片材料層的生物芯片裝置。
如圖3所示，底座(1)上可以另行安裝生物芯片材料層(4)，相應的，底座(1)中部的平面可以稍淺。
如圖4所示，生物芯片裝置合上后，形成周邊密封的空間；底座(1)中部的平面上吸附有生物高分子(5)。
實施例3，多室、每室單開孔的生物芯片裝置。
圖5示多室、每室單開孔的生物芯片裝置，本實施例的生物芯片裝置由多室組成，即底座(1)四周及中隔為凹型結構，凹型結構中間為平面；覆蓋體(2)四周及中隔為帶臂式的凸型結構，形成多室。這種結構，便于工業化生產，提高實驗的效率、降低成本。
實施例4，多室每室多開孔的生物芯片裝置。
圖6示多室每室多開孔的生物芯片裝置，本實用新型的生物芯片裝置由多室組成，底座(1)四周及中隔有凹型結構，凹型結構中間為供固定生物大分子的平面；覆蓋體(2)四周及中隔為帶臂式的凸型結構，形成多室，每室的覆蓋體上二個或有多個開孔。進一步提高實驗效率、降低成本。
基因芯片的原理是將數百乃至數萬個基因探針以微型陣列的方式固定到一個細小的平面上。這些固相化的基因探針仍然具有與生物樣品中未知含量的基因在一定的實驗條件下進行特異性互補結合(核酸分子雜交)的性質，這種雜交過程通常可以在一定的芯片裝置中來實現，并通過不同強度條件的清洗步驟，減少特異性較低的分子的雜交反應。
與目前已知的基因芯片裝置不同，本實用新型以部件組合方式形成單一和多重生物芯片裝置。具有原理新穎、裝卸簡單和使用方便的特點。這些組件可以選用不同的高分子聚合材料如聚苯乙烯，聚丙烯等，以注塑成型的方式制作，密封性能好、而且制作成本低。
裝置的底座部分有一個凹型結構和一個可供固定生物大分子(核酸蛋白質等)的平面，在這個平面上，有三種方式形成生物大分子的陣列(1)如果是聚苯乙烯材料，可直接使蛋白或核酸分子在平面上固定；也可以用包被薄層硝基纖維素或多聚L-賴酸等方法進行表面修飾，使之更有利于核酸分子的固相化。(2)利用這個平面，以粘貼的方式安裝能夠制作蛋白陣列、核酸陣列的材料(例如尼龍膜，硅性玻片等)或者安裝含有預先制備好的蛋白陣列、核酸陣列的材料，形成非連續表面的生物芯片。(3)以鑲嵌的方式安裝能夠制作蛋白陣列、核酸陣列的材料(例如硅性玻片等)或者安裝含有預先制備好的蛋白陣列、核酸陣列的材料，形成非連續表面的生物芯片(圖3)。
裝置的覆蓋體部分有一個或多個開孔和凸型結構。這個凸型結構有一圍墻式的臂托和一個能與底座的凹型結構相吻合的凸型結構，覆蓋體與底座相吻合后，形成一個可拆卸的周邊密封的空間或反應室，改變凸型結構臂托部分的高度可以調整這個空間的容積。因而本實用新型具有可根據實驗需要調整反應容積的優點。
在生物芯片實驗中，往往有幾個不同的實驗步驟。在不同的實驗步驟中，可能應用不同的溶液，不同的反應溫度，因此生物芯片裝置應該有一個密封的反應空間并具有可以方便地進行溶液交換的特點。覆蓋體的開孔用于注入或抽出在這個裝置中進行生物反應的溶液，象這樣的開孔也可與一些自動化溶液工作系統相結合使用，提高芯片實驗的工作效率。裝置的密封蓋與覆蓋體的開孔可以密封式的吻合，使整個裝置在需要的情況下形成一個完全密閉式的空間，在不同的生物芯片實驗步驟之間，可以根據需要塞入或取出密封蓋。
總之，本實用新型具有腔室容積可調、方便粘貼、鑲嵌、安裝蛋白陣列、核酸陣列或其材料，采用多室生物芯片材料，更能提高工作效率，便于工業化生產。
權利要求1．一種生物芯片裝置，其特征在于單室生物芯片裝置是由底座、覆蓋體、密封蓋組成，底座四周為凹型結構、凹型結構中間為一個供固定生物大分子的平面；覆蓋體有一個、二個或多個在側面或上部的開孔，覆蓋體四周為帶臂式的凸型結構，這個凸型結構與底座的凹型結構緊密吻合，密封蓋與覆蓋體的開孔密封吻合。
2．根據權利要求1所述的生物芯片裝置，其特征在于底座四周的凹型結構為圓槽式結構；覆蓋體四周的凸型結構為圓弧形凸起的結構。
3．根據權利要求1所述的生物芯片裝置，其特征在于底座的平面上另行安裝生物芯片材料層。
4．一種生物芯片裝置，其特征在于多室生物芯片裝置，是由底座、覆蓋體、密封蓋組成，底座四周及中隔部分為凹型結構，凹型結構中間為供固定生物大分子的平面；覆蓋體四周及中隔部分為帶臂式的凸型結構，形成多室，覆蓋體在每室的側面或上部均有一個、二個或多個開孔；密封蓋覆蓋體的開孔密封吻合。
5．根據權利要求4所述的生物芯片裝置，其特征在于底座四周及中隔部分的凹型結構為圓槽式結構；覆蓋體四周及中隔部分的凸型結構為圓弧凸起的結構。
6．根據權利要求4所述的生物芯片裝置，其特征在于底座的平面上另行安裝生物芯片材料層。
專利摘要一種生物芯片裝置,是由底座、覆蓋體、密封蓋組成,底座四周及中隔部分為凹型結構,凹型結構中間為供固定生物大分子的平面;覆蓋體四周及中隔部分為帶臂式的凸型結構,覆蓋體在每室的側面或上部均有一個、二個或多個開孔。本實用新型具有腔室容積可調、方便粘貼、鑲嵌、安裝蛋白陣列、核酸陣列或其材料,采用多室生物芯片材料,更能提高工作效率,便于工業化生產。
文檔編號C12Q1/68GK2426880SQ002281
公開日2001年4月18日 申請日期2000年5月17日 優先權日2000年5月17日
發明者郝曉勇 申請人:郝曉勇, 馬勇