点样微阵列的制备要点.doc

点样微阵列的制备 点样微阵列的制备过程包含了一系列简单的移液和点样操作，其中许多变量和因素会影响最终制备的点样微阵列芯片的质量。点样针的选择和安装，点样缓冲液的组成和点样过程的质量控制等是这一过程的关键步骤。研究点样微阵列制备方法的最终目的是尽可能的减小和控制样点间的差异，以获得样点性质均一的微阵列芯片。本节内容主要介绍与微阵列点样有关的设备、试剂和方法，影响接触点样效果的各种变量和因素，以及如何对点样过程进行质量控制以获得高质量的点样微阵列芯片。 前言 微阵列技术的发展进步带动了生物分析领域一场重大的变革。最初在基因组学研究中开始得到应用的DNA微阵列基因表达分析技术，现在已经发展成为以蛋白质、细胞、生物膜和小分子等为材料的多种类型的微阵列。能使用较少量的试样来实现高通量分析这一显著特性，大大地促进了微阵列技术的发展。相应地，能够适应各种不同用途的具体要求而将上述各种材料排列在特定的支持物上的微阵列制备技术也日益发展成熟。一般地，各种微阵列制备技术首先应该对制备阵列所使用材料的稳定性没有负面影响，能够在阵列制备过程中保持其生化特性上的稳定；其次，阵列制备技术在将阵列材料从容器中转移到制备阵列的表面时，要具有高精度的移液特性，以保证阵列上不同样点之间的均匀性和一致性，并尽可能地减小偏差。 当前各种微阵列的制备有两种主流方式：一种方式是依赖于携带有阵列材料的点样针与阵列支持物表面接触点样，将材料转移到阵列中；另一种方式则是将阵列材料喷射到阵列支持物表面。前者由于在技术上相对简单，容易实现，目前已经有多种商品化的点样仪可供选择，并且与之配套的点样针也是种类繁多，有着各自独特的优点和缺点，涵盖了广泛的应用背景。后者实际上是源于现在广泛使用的喷墨打印机中所采用的喷印技术，这种技术在工作时不需要喷咀和阵列支持物表面发生接触，并且可以精确地实现极微量液体的定量转移，因而在越来越多的新型微阵列制备设备中得到了广泛的采用。 应用微点样针，通过接触点样方法来制备点样微阵列芯片这一技术在概念上看起来很简单，然而通过点样法制备的微阵列芯片的应用对生命科学研究所产生的影响却是巨大而深远的。上世纪九十年代中期，斯坦福大学布朗实验室的Schena等人，将单根分叉型点样针固定在自制的X-Y-Z机械手装置上，在计算机控制下，将cDNA样品从96孔板转移到经过表面修饰的玻璃载玻片上，这一工作开启了高密度DNA微阵列制备的先河。随后，这一技术受到越来越广泛的关注，许多公司开始致力于研究自动化的点样装置和各种结构的点样针，以便能够以更高密度和更快的速度将纳升，甚至是皮升量级的生物材料转移到用于制作微阵列的支持物表面。在这个过程中，研究和开发人员克服了重重困难，成功地使用实心、中空、和毛细管点样针等，将多种不同类型的生物材料互不干扰地转移到阵列支持物上，排列成高密度的阵列，每个样点的直径一般在几十微米到二、三百微米之间。现在已经有许多商用的、和用户自行定制的点样设备可以用于点样微阵列的制备， 在点样制备的DNA微阵列芯片中，用于点样到支持物的DNA材料称作探针，而用于和DNA微阵列芯片杂交的标记样品材料称为靶。固定DNA探针的支持物表面通常是包被了活性化学基团的玻璃载玻片，或者是各种滤膜等。尽管这里讨论的主要是关于如何将cDNA和寡核苷酸探针通过点样固定到支持物表面，所涉及到的影响点样的变量和因素、以及点样的方法和步骤也适用于蛋白质等其他分子和材料的点样。 接触点样技术 接触点样这一概念反映了在点样过程中，点样材料、点样装置和点样支持物三者之间空间上的连续性。点样微阵列制备时，所使用的点样材料是各种核酸、蛋白质或细胞等生物分子，点样装置则是各种类型的点样针，而点样支持物则是用于微阵列制备的、经过表面修饰的载玻片等。它们各自的一些物理和化学特性决定了三者之间的相互作用，并与周围的环境因素如温度、湿度、以及点样装置的运动参数，如点样针运动速度和点样针与支持物的接触时间等，共同决定了每次点样过程转移的生物材料的体积和在支持物上形成的样点的形状。其中比较关键的特性有点样材料的粘度和表面张力、点样阵的制作材料和几何形状、以及点样针和点样支持物的疏水特性。此外，在高密度的微阵列制备中，由于需要反复多次将不同的材料分别点样到微阵列中不同的位置上，因此同一根点样针在每次更换点样材料之前要进行彻底的清洗，以完全除去点样针上残留的现有点样材料，重新加样和开始新一轮点样循环。点样针的清洁也是决定所制备微阵列质量和实验结果可靠性的重要因素，如果每轮点样之间，同一根点样针的清洁不充分，就会将点样针上残留的、上一轮点样时使用的点样材料直接带入到下一轮所点样的新样点中，造成交叉污染，这对随后使用微阵列进行的样品检测而言是毁灭性的打击。 接触点样中样点的形成过程 点样开始时，首先是点样针浸入装有点