纳米膜基底型生物芯片载体制备及应用研究

论文摘要

生物芯片（biochip）又称为生物微阵列（biologic microarray）技术,是20世纪90年代中期发展起来的一种具有划时代意义的微量分析技术。它是一门综合了微电子学、生物学、物理学、化学及计算机等学科的高新生物技术。生物芯片研制的第一步是要制备生物芯片载体,在此过程中,需要对载体表面进行化学处理,使之能特异、快速、高效地固定各种探针。载体的品质直接影响微阵列的性能,对芯片的制备至关重要。因此,对该领域的研究与开发,将有助于促进我国生物芯片的自主研发、规模生产和应用。纳米膜基底型生物芯片载体的研究就是在这种背景下提出的。实验选用表面平整的载玻片,先在玻片上组装具有超大比表面积和超强吸附性能的纳米薄膜,再对其进行功能化表面修饰,充分发挥物理吸附和化学偶联的双重优势,制备出表面带有功能基的生物芯片。通过试验优化了制备条件,从而建立了具有实用价值的纳米膜基底型生物芯片载体制备的新方法。1.将洁净的玻片,在以溶胶-凝胶法制备的TiO2胶体溶液中浸渍-提拉成膜,经室温干燥、高温煅烧后,再进行硅烷化接枝处理,制得氨基化芯片载体。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、荧光显微镜对样品进行表征。结果表明,带氨基的“手臂分子”可以均匀固定在纳米薄膜组装的玻片上。用模拟探针异硫氰酸荧光素（FITC）测试固载效果,其荧光信号强于仅用硅烷化处理的玻片。实验就加水量、滴加方式及煅烧条件等因素对TiO2膜性能的影响进行了研究。2.以溶胶-凝胶法制备SiO2胶体,浸渍-提拉法将其镀于经洁净处理的玻片表面,形成SiO2纳米膜,经高温煅烧后,对该膜进行硅烷化接枝处理,制成带氨基的生物芯片载体。用FTIR、SEM、原子力显微镜（AFM）等对氨基片进行表征,并分别以FITC及牛血清白蛋白（BSA）作为探针,测试其固载效果。结果表明,SiO2纳米膜基底型氨基片的固载效果较不镀膜仅硅烷化处理的氨基片有显著提高。实验就反应物配比、水解与缩聚反应pH值及反应温度等因素对SiO2纳米膜基底型生物芯片载体性能的影响进行了研究。3.在洁净玻片上组装纳米SiO2薄膜后,用γ-巯丙基三甲氧基硅烷对镀膜玻片表面进行巯基化处理,继而在以Frens法制备的胶体金溶液中浸镀,制得纳米金膜型生物芯片载体。该载体对蛋白质探针的固定效率达到参比载体的12.3倍。实验就试剂用量、反应时间、搅拌强度等因素对载体性能的影响进行了研究。结果表明:对于100 ml 0.01%氯金酸溶液,加入5 ml 1%的柠檬酸钠,在300r·min-1速率的搅拌下100℃反应10 min,可制得粒径为12-15nm的胶体金。在制备载体时,巯基化选用5%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液为活化液,室温浸镀20min;浸提镀金膜时将巯基化玻片浸入金溶胶中5 min,提拉速度为6 cm/min,可以制得膜质均匀致密的纳米金膜型生物芯片载体。4.溶胶-凝胶法制得TiO2胶体,将洁净玻片以静电自组装（ESA）法在PSS溶液与TiO2胶体溶液中交替循环镀膜,制得ESA复合膜,继而在复合膜上进行硅烷化修饰,制备了接枝氨基的自组装膜基底型芯片载体。测试结果显示,该芯片载体对FITC的固定效率高,荧光信号强,分布的密度及均匀度等都要优于只用硅烷化试剂处理的玻片。TiO2薄膜制备选取酸性（pH=1）条件,可制得耐擦伤强度高和附着力良好的静电自组装多层复合膜;膜的硅烷化修饰选取10% 3-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中室温反应30 min,可获得最佳固载效果。

论文目录

• 主要缩写符号与对照
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1 生物芯片概况
• 2 基因芯片及其制备方法
• 3 芯片载体表面预处理技术
• 4 生物芯片的应用
• 5 选题意义及主要研究内容
• 2薄膜与硅烷化表面修饰相结合制备基因芯片载体'>第二章 纳米TiO₂薄膜与硅烷化表面修饰相结合制备基因芯片载体
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本章小结
• 2纳米膜为基底制备生物芯片载体'>第三章 以SiO₂纳米膜为基底制备生物芯片载体
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本章小结
• 第四章 纳米金膜型生物芯片载体的制备研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本章小结
• 第五章 自组装薄膜技术在生物芯片载体制备中的应用研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本章小结
• 参考文献
• 附录
• 1. 综述
• 2. 已/待发表的论文目录
• 致谢