第13章dna芯片技术

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1、第十三章DNA芯片技术DNA芯片技术是在分子生物学与微电子学基础上发展起来的一种高新技术，具有重要的理论意义和广泛的应用前景。本章重点讨论:DNAchips技术的基本概念;基本原理与方法及其应用。第一节概述一、DNAchips技术的基本概念DNAchips技术：是指在固相支持物上原位合成寡核昔酸或直接将大量DNAprobe以显微打印的方式有序地固定在支持物表面上，然后与标记的样品进行杂交，通过对杂交信号进行检测分析，即可得岀样晶的遗传信息(基因序列及表达信息)。DNAchips=genechips=DNAarrayDNAchips：检测Nc与PrB

2、iochips

3、NAProbe,以显微打印的方式有序的固定在固相支持物的表面上而制成的。又称DNA微集芯片（microchips）o优点：探针组来源灵活，合成的Probe长，可达500Nto缺点：集成度较低，1—10万点阵/cn?。第二节DNA芯片技术的基本原理与方法主要包括四个方面：一、芯片的制备［实性材料（一）支持物《、膜性材料：聚丙烯膜，尼龙膜，硝酸纤维素膜实性材料表面要引入活性基因（如一OH,-NH2）,并用光敏保护基团进行保护，引入的基团能与活化的Nt或者DNA中的基团形成共价键，结合于支持物的表面。膜性材料要包被氨基硅烷或polylys（多聚赖氨酸），

4、使其带上正电荷以吸附带负电荷的DNAProbeo（二）原位合成芯片的制备制备技术有两种：1.显微光蚀刻（photolithogniphy）技术合成时，不需要聚合的部位用光刻掩膜进行保护，需要聚合的部位市于无掩膜，经激光点光源照射后，光敏保护基团被去除，其活性基团就可以与加入的经亚磷酰胺活化的Nt发生共价偶联，该Nt的另一端用光敏保护基团X保护，以便下一个Nt的延伸：然后更换掩膜，使支持物上的其它部位分别去保护，依次偶联上其它的Nt,完成第一循环，共4步反应(每加一个Nt为一步反应)。图：/jj光刻掩膜(mask)广VVVT—XXXXX匕敏保护基团

5、I人人1I•(}(}II丫II丫■X6—XLolxlo—X4t去保护基团掩膜保护XXXX1111—►TGCA!;完成了第一循环；然后按上述步骤依次进行反应,逐个接上不同的Nt,直至合成所需长度的寡核营酸。优点：合成速度快，步骤少，Probe数目量n次方增加。例如：八聚核甘酸，经4X8=32步反应，不到8h,可合成4匚65536个不同序列的Probeo缺点:产率低，每步反应产率为95%,合成30Nt的寡核昔酸，产率仅为20%,合成的Probe较短。若去保护不彻底，会使杂交信号模糊，信噪比低。1.压电打印(piezoelectricprinting)技

6、术是喷墨打印技术的一种，其核心组件是一个压电毛细管喷射器；其上端装有储液囊，中端有一个压电感应元件，通过压电感应装置的舒缩，控制液滴的喷射与否。图：如此完成第一个循环，然后固定、洗脱、去保护；再继续进行寡核昔酸延伸的下一个循环，直至合成所需长度的寡核甘酸。优点：合成的Probe长，可达40—50Nt；产率高，30Nt可达74%。（三）DNA微集阵列的制备先制备Probe?然后再打印在芯片上。1・Probe的制备1）已克隆的基因片段；2）PCR扩增的基因片段；3）人工合成的DNA片段（基因片段）。Probe可以是寡核昔酸片段；DNA或基因组中的基因片

7、段,可以是双链也可以是单链的DNA或RNA片段;也可以用肽核酸作为Probeo2.打印有喷墨打印和针式打印两种方式。1）喷墨打印：应用喷墨打印工业的技术制备DNA微集阵列，其原理与压电打印法基本相同。即将合成的DNAProbe置于滴定盘中，用打印头从滴定盘中吸取探针试剂，然后用热敏式或声控式喷射器的动力把液体喷射到支持物上。优点：①打印速度快；②液滴定量准确，重现性好，使用寿命长；③喷送液体不受支持物的影响；④无来自支持物表面的污染；⑤对易破碎的支持物表面无损害，尤其适用于膜性支持物。缺点：斑点大，探针密度低，易受DNA浓度的影响，导致液体分配不均

8、。2）针式打印：通过不锈钢打印针与支持物的接触来完成液体转移的一种方式，故又称点样法。通过接触留下液体，然后将打印针洗净干