原位合成芯片的制备.PPT

基因芯片 生物芯片 生物芯片主要指通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。 他是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。 生物芯片 芯片分析实际上也是传感器分析的组合，芯片技术实际也是传感器技术的发展。 —芯片点阵中的每一个单元微点都是一个传感器的探头，所以传感器技术的精髓往往都被应用于芯片技术的发展。 —阵列检测大大提高检测效率，减少了工作量，增加可比性。 生物芯片的分类 基因芯片 蛋白质芯片 细胞芯片 组织芯片 · · · · · · 化学感受器与图像结合的新型生物芯片 基因芯片的诞生背景 基因芯片应运而生 基因芯片 基因芯片 基因芯片(gene chip)又称DNA芯片、DNA微阵列（DNA microarray），它是指采用原位合成（in situ synthesis）或显微印刷技术，将数以万计的DNA探针分子固定于支持物的表面，产生的二维DNA探针阵列。 基因芯片与标记的样品进行杂交后，可通过检测杂交的信号来实现对生物样品快速、高效的检测或诊断。 微阵列制作技术、探针杂交技术和扫描分析处理技术。 制备基因芯片的材料 固相介质 硅片、二氧化硅、玻璃、尼龙膜、塑料等。 探针 mRNA，或是以mRNA为模板合成的cDNA 靶片段 DNA、寡核苷酸、RNA等 标记物 常采用荧光剂，如Cy3、Cy5，同位素、地高辛等。 基因芯片的制作方法 一、芯片的制备 （一）支持物的预处理 （二）原位合成芯片的制备 （三）合成后点样芯片的制备 固相介质 制作基因芯片的材料必须满足如下要求： (1)载体表面具有可进行化学反应的活性集团， 便于与生物分子进行偶联。 (2)载体为惰性的并有足够的稳定性。 (3)单位载体结合的DNA分子达到最佳容量。 (4)载体具有良好的生物兼容性。 实性材料：硅芯片、玻片和瓷片 需进行预处理，使其表面衍生出羟基、氨基 活性基团。 膜性材料：聚丙烯膜、尼龙膜、硝酸纤维膜 通常包被氨基硅烷或多聚赖氨酸。 原位合成芯片的制备 1.原位光刻合成技术 原位合成芯片的制备 2.原位压电打印 压电毛细管喷射器，产率较高 原位合成芯片的制备 3.分子印章法高密度DNA 原位合成法 合成后点样芯片的制备 方式:预先合成DNA或制备基因探针然后打 印到芯片上 接触点加法 合成后点样芯片的制备 喷墨点加法 二、样品的准备 样品的分离纯化 DNA , mRNA 扩增 PCR, RT—PCR，固相PCR 标记等过程 荧光标记（常用Cy3、Cy5），生物素、放射 性标记 三、基因芯片杂交 样品与DNA芯片上的探针阵列进行杂交。 样品的标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等。 影响杂交反应的因素： 靶标浓度、探针浓度、核酸分子的碱基组成、盐浓度和温度等 四、基因芯片的扫读与分析 激光激发使含荧光标记的DNA片段发射荧光 激光扫描仪或激光共聚焦显微镜采集各杂交点的信号 软件进行图象分析和数据处理 6400点的基因芯片（面积 12×14 mm) 基因芯片的应用 基因测序 早期基于芯片杂交的序列分析实验中，芯片上的探针是长度为k（一般为8）的所有寡核苷酸的组合。这是一种完备的探针集合，根据互补关系，通过各个探针的杂交结果确定DNA靶序列中存在的所有k长度片段，形成靶序列的k长度片段谱，然后根据这些片段重构靶序列。 基因芯片的应用 基因芯片的应用 基因诊断 目前主要涉及： 癌症 心血管疾病 血液病 遗传性疾病 神经系统疾病 部分感染性疾病 免疫反应相关性疾病 毒物引起的损伤等 基因芯片的应用 新药筛选 基因芯片的应用 临床用药 研究天然药物对人体的作用机制 筛选对人体有生物效应的单味天然药物 筛选对人体有生物效应的有效成分 筛选对人体有生物效应的天然药物配方 Single-cell analysis and isolation for microbiology and biotechnology:me