糖芯片制备和应用的最新研究进展.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第11期2012年11月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1780～1788糖芯片制备和应用的最新研究进展万锕俊王琨张洪才1,2李慧丽王德农(上海交通大学化学与化工学院，农业与生物学院，药学院，上海200240)(TumorGlycomicsLaboratory,CenterforCancerResearch，SRIInternationalBiosciencesDivision，CA94025—3493，USA)摘要糖芯片是一种研究微量糖与生物大分子之间

2、相互作用的生物检测技术，因其具有用量少、快速、高效和高通量等特点，现已被广泛应用到药物开发、免疫学、临床诊断和细菌检测等诸多领域中。近年来，尽管对糖芯片的制备方法和应用进行了较为深入的研究，但对糖芯片的制备方法和应用的综述还较少报道。本文主要介绍糖芯片的制备原理、非化学修饰和化学修饰制备糖芯片的最新方法，然后对糖芯片在自组装等方面应用的最新进展进行综述，并对糖芯片所遇到的挑战和发展趋势也作了展望。关键词微阵列；生物芯片；糖芯片；自组装；综述1引言生物芯片主要包括基因芯片、蛋白质芯片和糖芯片等几大类]。随着基因芯片和蛋白质芯片在生物学和医学研究

3、领域中广泛应用，高通量和微样品的芯片分析方法也得到了更深入的扩展伫]。糖芯片是检测糖体与生物大分子之间相互作用的高通量高灵敏度的先进技术¨6]。在生命体中，糖类化合物除了储备能量之外，还承担生物识别和生物信息传递的重要作用[1。比如细胞膜上的多糖在防止病原侵袭口，释放流感病毒和艾滋病病毒，扩散肿瘤细胞等方面有着重要的作用。细胞糖靶常常是病原体入侵的门户。多种微生物的特异性细胞受体是糖链组成的，与病原微生物入侵动物体如流感病毒传染的属主限制性密切相关。因此，糖链是生物信息的重要载体。近年来，由于糖芯片在生物、医药、环境和遗传等诸多领域显现出巨大

4、的应用价值，制备糖芯片和深入研究糖与生物大分子间的特异性作用也逐渐成为人们关注的热点[1q。然而糖基在糖芯片上密度分布不均匀，糖分子的稳定性和性能较差，这都对糖芯片的分子生物学活性有较大的影响。这些都将是今后开发新型糖芯片和进行糖基化修饰时所要考虑的问题

5、2，2。2糖芯片的技术特点2002年，Wang等_23_在《Nature)杂志上首次用微量点样法将48种微生物糖蛋白和多糖抗原点印在包被有硝酸纤维素膜玻片上的糖芯片技术。其后，多种糖芯片技术平台相继建立并投入应用，但仍遇到了诸多困难和挑战，如糖芯片上糖的多样性及其呈现方式不规则，导致检测效率

6、普遍偏低；其次，除天然糖以外，合成糖在合成条件和方式上受到制约和限制，直接影响糖芯片检测的特异性等。糖芯片的制备原理与基因芯片、蛋白芯片相似，是将多种微量的糖类化合物以点阵的形式固定在某种材料制作的底片上，采用高通量扫描技术和荧光染色等手段分析和检测靶标糖分子与其它生物大分子之间的特异性结合，进而研究其的生物功能和作用机制]。糖芯片具有检测样品用量少、特异性高、高敏感性、高通量和长期稳定性等优点[1”】，极大地提高了糖化学研究的效率。糖芯片可分为单糖或二糖芯片、寡糖芯片、多糖芯片和复合式芯片；根据用途不同可分为功能糖组学芯片，药物开发糖体芯片

7、和糖抗原免疫诊断芯片等。2012-04-27收稿；2012-06-16接受本文系中国国家自然科学基金项目(No．51173104)、上海纳米专项(No．1lnm0503500)和美国NIH基金项目(No．CA128416)资助*E-mail：wanajun@sjtu．edu．cn；denong．wang@sri．com第11期万锕俊等：糖芯片制备和应用的最新研究进展17813糖芯片的制备3．1非化学修饰糖类固定此方法无需对糖基进行修饰，通过点样仪点样的方法将糖直接固定在玻片上，属于非特异性结合。此方法无需对糖基进行修饰，通过点样仪点样的方法把

8、糖体直接固定在特定的固体介质上。3．1．1非活性表面的非共价固定直接以非共价键结合的方式将糖体固定在固体介质上，属于非特异性结合。适用于多糖，糖蛋白，糖脂和其他糖复合物。例如，Wang等研制的糖芯片(异硫氰酸荧光素(FITC)一多糖复合物作为探针)就是通过非Microarraysofdextrans&inulin-I-2000k-'．70k+2Ok◆Inulin共价固定的方式固定在硝酸纤维素膜修饰UntreatedPost—washing的玻片上制备的。该糖芯片风干后可以在室温下长期稳定保存，并且具有高度敏感性，可同时检测微量血清样品中的多种

9、特异性抗体(图1)。Wang等在硝酸纤维素膜载玻片上制备了简单和高通量的糖抗原芯片，用于检测抗原。Willats等㈣是将相对疏水的黑色聚苯乙烯玻片通过物理修饰来提高