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为你介绍基因芯片的技术原理和具体的制备技术类型

五度易链 2019-01-29 2179 68

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基因芯片能够在科研,生物制药,医学诊断方面发挥作用,同时,研究基因芯片技术实现具有实际应用意义。今天为大家介绍一下基因芯片的技术原理和具体的制备技术类型。


  基因芯片能够在科研,生物制药,医学诊断方面发挥作用,同时,研究基因芯片技术实现具有实际应用意义。今天为大家介绍一下基因芯片的技术原理和具体的制备技术类型。

  基因芯片的技术原理介绍

  基因芯片又称为 DNA 微阵列(DNA microarray),基因芯片的测序原理是杂交测序方法,即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法。它是在基因探针的基础上研制出的。所谓基因探针是一段碱基序列,由人工合成,大量的探针分子固定于支持物的探针上。连接一些如荧光等物质,以便于信号捕捉。根据碱基互补的原理,待测的基因混合物就能识别这些人工合成的基因探针,然后通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。基因芯片通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术,把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面,可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析。基因芯片因为其探针的不同,可以应用于许多检测领域。最常用的芯片应用是DNA/寡核苷酸芯片用于基因表达谱的检测。这个技术中,来自两个不同样本的 RNA 用两种不同的荧光标记(通常是 Cy3 和 Cy5),然后再将这些 RNA 杂交到由成百上千个 DNA/寡核苷酸顺序排列的玻璃载体上,荧光信号的强弱正好反映了转录水平,然后用特定的荧光波长扫描芯片得到这些基因在不同组织或细胞中的表达谱。最后可以用特定的分析软件将这些差异表达的基因进行聚类分析,表明他们具有共有的生物学功能。

  传统基因芯片制备技术类型介绍

  传统的制备方法主要有两种:一是原位合成,二是直接点样。原位合成是用于寡氨基酸,直接点样多用于大片段DNA,有时也用于寡核苷酸甚至mRNA。原位合成主要有光刻法和压电打印法两种途径。

  新的基因芯片制备技术介绍

  1. 微电子芯片

  利用微电子工业常用的光刻技术,芯片被设计构建在硅/二氧化硅等基底材料上,经热氧化,制成1mm×1mm的阵列,每个阵列含有多个微电极,在每个电极上通过氧化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将连接链亲和素的琼脂糖覆盖在电极上,在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。电子芯片最大特点是杂交速度快,可大大缩短分析时间,但制备复杂、成本高。

  2. 三维生物芯片

  这种芯片技术是利用官能团化的聚丙酰氨凝胶块作为基质来固定寡氨基酸。通常的制备方法是将有活性基团的物质或丙烯酰胺衍生物与丙烯酰胺单体在玻璃板上聚合,机械切割出三维凝胶微块,使每块玻璃片上有10 000个微小的聚乙烯酰胺凝胶条,每个凝胶条可用于靶DNA、RNA或蛋白质的分析,光刻或激光蒸发除去凝胶块之间的凝胶,再将带有活性基团(氨基、醛基等)的DNA点,加到凝胶上进行交联,再将DNA样品转移到凝胶块上。

  3. 流过式芯片

  即在芯片片基上制成格栅状微通道,设计及合成特定的寡氨基酸探针,结合于微通道内芯片特定区域。从待检测样品中分离DNA或RNA,并对其进行荧光标记,然后该样品流过芯片,固定的寡氨基酸探针捕获与之相互补的核酸,再用信号检测系统分析结果。其特点是敏感度高、速度快、价格较低。

  基因芯片在进行疾病检查方面也能发挥很大作用,比如产前遗传病检查,对病原微生物感染诊断和一些新血管等重大疾病方面都能提高诊断率。


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