CN1322609A

CN1322609A - 基因芯片微点阵操作平台

Info

Publication number: CN1322609A
Application number: CN 01116079
Authority: CN
Inventors: 陈瑞阳; 陈成彬; 李秀兰; 宋文芹
Original assignee: TIANJIN NAKAI GENE ENGINEERING Co Ltd; Nankai University
Current assignee: TIANJIN NAKAI GENE ENGINEERING Co Ltd; Nankai University
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2001-11-21

Abstract

本发明涉及微点阵芯片的制备。基因芯片微点阵操作平台是利用三个电动平移台组合成的具有单臂和双臂的机械手,同时具有1－18针的点样头,在计算机软件的控制下操作电控箱和机械手,实现自动化点样,最后形成完整的基因芯片。该操作平台具有操作简单、效率高、精确、成本低等特点,非常适用于基层的科研和应用。

Description

基因芯片微点阵操作平台

本发明涉及微点阵芯片的制备。

基因微阵列芯片是生物芯片中最常见的一种，它可以同时对成千上万个基因进行分析，基因微点阵芯片的制作主要有两大类：一是采用在芯片点阵上直接合成寡核苷酸的方式，如Affymetrix公司利用半导体工业中的光板印刷技术定点曝光点阵，在使用固相光化学合成方法，并行合成高密度的寡核苷酸点阵。二是采用点阵式或喷墨式印刷法将微量DNA溶液直接已阵列形式点放并固相化在芯片载体上以制备DNA微点阵芯片。

由于大多数的DNA微点阵芯片都是采用第二类制作工艺制备，因此Microarray仪器在国外的研制开发非常迅速，已有很多国外公司推出了具有自己特色的产品。国外同类产品技术特点主要分为三类：Piezoelectric Printing Technology(压电印刷技术)、Syringe-Solenoid Printing Technology(注射器-螺线管印刷技术)和Pin Printing Technology(点针印刷技术)。压电印刷技术利用一个压电晶体(如陶瓷材料)与储液室相连，储液室由玻璃毛细管制成，其内部可储藏液体DNA样品。当加上电压后引起晶体的变形，从而挤压毛细管，从尖端喷射出一小滴液体。注射器一螺线管印刷技术，原理与注射器类似通过一个高精密度的注射器，将液体样品压出。以上两种技术都属于非接触印刷技术，即点样时针尖不与固体介质直接接触，而点针印刷技术属于接触性印刷技术，点样时针尖与固体介质直接接触把样品点于介质上。点针印刷技术是应用最广泛的一种技术，常用的点样针有Solid Pin(实心针)、Split Pin(狭缝针)、Tweezer、Micro Spotting Pin等。

上述的设备昂贵，耗材成本高，不适合在国内进行推广，而且大都是将探针点在载玻片上，很少有点尼龙膜的装置。

本发明目的是提供一种基因芯片微点阵操作平台，可以克服上述技术的不足，本发明具有成本低、效率高、精确、操作简单、防止交叉污染等特点使基因芯片技术能在国内广泛推广。

本发明包括三个电控平移台组成的三维机械手、点样头、电控箱、计算机构成，机械手具有单臂和双臂，同时具有1-18针的点样头，在计算机软件的控制下操作电控箱和机械手。三维机械手有X、Y和Z轴。

本发明结合附图详细描述如下：

图1是本发明基因芯片微点阵操作平台示意图；图2是针架的俯视图；图3是点样针的剖面示意图；图4是点样针在针架上的排列剖面图。

如图所示，1为点样臂，为有机玻璃制作，可以是一个以上；2为精密平移台，为一维精密操纵器；3为点样头架，有机玻璃制作，用于装载针架；4为针架；5为精密电控平移台Z轴；6为精密电控平移台Y轴；7为精密电控平移台X轴；8为光学平台；9为电控箱；10为计算机；11为放置点样针的通道，共3×6=18个；12为贮液腔；13为点样针头壁；14为样品通道；15为点样针外套；16为点样针样品出口。

精密电控平移台X轴7固定到为光学平台8，精密电控平移台Y轴6连接到精密电控平移台X轴7，精密电控平移台Z轴5连接到精密电控平移台Y轴6，点样臂1连接到精密电控平移台Z轴5上，精密平移台2连接到点样臂1上，点样头架3连接到精密平移台2上，针架4放置到点样头架3上，点样针放置到针架4的放置点样针的通道11上，用数据线分别把精密电控平移台Z轴5、精密电控平移台Y轴6和精密电控平移台X轴7连接到电控箱上，最后把电控箱9连接到计算机10上。

使用方法：将尼龙膜固定到玻璃板上，玻璃板装到光学平台8上，打开电控箱9电源，启动计算机10并打开电控箱控制软件，将精密电控平移台Z轴5归零，用精密平移台2调整点样头架3的高度，将样品置入点样针的贮液腔中，然后把点样针放置到针架4的放置点样针的通道11上，设计点样模板并执行进行点样，当一组样品点样完成后取下针架4，换上装有下一组样品针架进行点样直到完成所有样品的点样。

点样针上部是贮液腔12下部是点样针颈由点壁13和样品通道14构成，点样针颈外装有点样针外套15，点样针样品出口16设计为锥形。

点样针的制作可选用下列参数：

点样针上部为一贮液腔12可贮存样品5-100微升，样品通道14直径为0.1-0.17mm，长度为1.2-1.7mm，外径为0.5mm，点样针外还套有一个直径为2mm的点样针外套15，点样针样品出口16设计为锥形。

计算机控制软件的设计模型是控制三微机械手、控制点的数目和能在相同的点上重复。

本发明的机械部分最小分辨率为2.5微米。点样针采用单针或多针点样，可选用每个样点的点样体积为50-100纳升直径为200-1000微米，两点之间的距离为400-1500微米，点样密度为40-225点/cm²。

本发明的优点在于：

(1)仪器本身的成本低，国外一套仪器价格一般为几十万美元，而本点样机成本仅为几万人民币；国外一根点样针价格在几百美元左右，而我们的点样针价格仅为1元人民币左右；所使用的尼龙膜也只有1.7元左右一块，国外一个载玻片需1-20美元。

(2)采用对称结构进行双臂同时点样，使点样有效面积增大了1倍，出原来的20×30cm²变为两个20×30cm²，这样就使机器的效率提高了1倍，同时也增强了机器的稳定性。

(3)采用整板换针方式进行点样可以有效防止样品之间的交叉污染，并提高点样速度。

本发明的点样仪具有成本低、效率高、精确、操作简单、防止交叉污染便于推广等特点。

Claims

1、一种基因芯片微点阵操作平台，其特征在于它主要包括电控平移台组成的三维机械手、点样臂、点样头、点样针、电控箱和计算机构成，在计算机控制下操作电控箱和机械手；三维机械手有X、Y和Z轴；

精密电控平移台X轴固定于光学平台上，精密电控平移台Y轴连接精密电控平移台X轴，精密电控平移台Z轴连接精密电控平移台Y轴，点样臂与精密电控平移台Z轴相连，精密平移台连接点样臂，点样头架连接精密平移台，针架放置到点样头架上，点样针放置在针架的通道上，用数据线分别把精密电控平移台X、Y、Z轴连接电控箱，电控箱连接计算机。

2、按照权利要求1所说的基因芯片微点阵操作平台，其特征在于所说的点样头上具有1-18个点样针。

3、按照权利要求1所说的基因芯片微点阵操作平台，其特征在于所说的点样针上部是贮液腔下部是点样针颈由针壁和样品通道构成，点样针颈外装有点样针外套，点样针样品出口设计为锥形。

4、按照权利要求1所说的基因芯片微点阵操作平台，其特征在于所说的点样臂为单臂或双臂。

5、按照权利要求1所说的基因芯片微点阵操作平台，其特征在于样品的移动依靠于计算机操纵的X、Y、Z轴。

6、按照权利要求1所说的基因芯片微点阵操作平台，其特征在于所说的计算机控制程序的设计模型是控制三微机械手、控制点的数目和能在相同的点上重复。