芯片技術-徐翔麗課件

生物芯片技術S11111049生物芯片是指通過機器人自動打印或光引導化學合成技術在硅片、玻璃、凝膠或尼龍膜上制造的高密度的組織、細胞、蛋白質、核酸、糖類以及其它生物組分的微點陣。芯片與標記的樣品進行雜交，通過檢測雜交信號即可實現(xiàn)對生物樣品的分析?；蛐酒鞍踪|芯片芯片實驗室相對于DNA芯片,蛋白質芯片技術面臨更多困難。第一,相對于DNA的堿基配對雜交機制,蛋白質之間的相互作用呈現(xiàn)出更強的變化性。而且,蛋白質的活性以及相互作用的性質可能需要其它蛋白質的作用和翻譯后修飾。第二,相對于PCR技術這樣可以大量擴增DNA的技術,尚未有可以大量擴增蛋白質的成熟技術。第三,蛋白質的表達和純化工作十分艱巨,而且經(jīng)常不能保持蛋白質的完整功能。最后,許多蛋白質很不穩(wěn)定,給陣列制作本身帶來很大的困難蛋白質是基因表達的最終產(chǎn)物,接近生命活動的物質層面；探針蛋白特異性高、親和力強,可簡化樣品前處理，甚至可直接利用生物材料(血樣、尿樣、細胞及組織等)進行檢測；適合高通量篩選與靶蛋白作用的化合物；有助于了解藥物或毒物與其效應相關蛋白質的相互作用。研究蛋白質芯片的意義蛋白質芯片的分類一、按制作方法和用途分類蛋白質檢測芯片主要包括抗體芯片、抗原芯片、配體芯片、碳水化合物芯片等。它是將具有高度親和特異性的探針分子(如單克隆抗體)固定在基片上,用以識別復雜生物樣品溶液(如細胞提取物)中的目標多肽,當放射性同位素或熒光標記的靶分子與芯片上的探針分子結合后,通過激光共聚焦掃描或電荷耦合檢測裝置(CCD)對信號的強度進行檢測,從而判斷樣品中靶分子的數(shù)量。蛋白質功能芯片它是將所研究體系中的每種天然蛋白質點加在基片上制成芯片，用于天然蛋白質活性及分子親和性的高通量平行研究。要了解體系中有哪些蛋白質能與蛋白質結合,則將制成的蛋白質功能芯片與熒光標記的蛋白質溫育,經(jīng)熒光顯微鏡掃描檢測可知,芯片上的亮點即為蛋白質的潛在結合物。蛋白質功能芯片主要用來檢測蛋白質的生物學活性。Quantitativeanalysisofhumanserumleptinusingananoarrayproteinchipbasedonsingle-moleculesandwichimmunoassayTalanta78(2009)608–612Wereportamethodforthequantitativeanalysisofhumanserumleptin,whichisaproteinhormoneasso-ciatedwithobesity,usingananoarrayproteinchipbasedonasingle-moleculesandwichimmunoassay.Thenanoarraypatterningofabiotin-probewithaspotdiameterof150nmonaself-assembledmono-layer

functionalizedbyMPTMSonaglasssubstratewassuccessfullyaccomplishedusingatomicforcemicroscopy(AFM)-baseddip-pennanolithography(DPN).Unlabeledleptinproteinmoleculesinhumanserumweredetectedbasedonthesandwich

fluorescenceimmunoassaybytotalinternalreflectionfluorescencemicroscopy(TIRFM).Thelinearregressionequationforleptinintherangeof100zM–400aMwasdeterminedtobey=456.35x+80,382(R=0.9901).Theaccuracyandsensitivityofthechipassaywereclinicallyvalidatedbycomparingtheleptinlevelinadultserumobtainedbythismethodwiththosemeasuredusingtheenzyme-linked

immunosorbentassay(ELISA)performedwiththesameleptinstan-dardsandserum

samples.IncontrasttoconventionalELISAtechniques,theproposedchipmethodologyexhibitedtheadvantagesofultra-sensitivity,asmallersamplevolumeandfasteranalysistime.目前應經(jīng)廣泛應用的測定人類瘦蛋白的方法thecapillaryelectrophoresis（毛細管電泳)

immunofunctionalassay（細胞免疫功能檢測）ELISA（酶聯(lián)免疫吸附測定）radioimmunoassay（放射免疫檢定發(fā)）Westernblottingtechniques（印跡）Althoughtheyarereliable,thesemethodsarerelativelyexpensiveandarerestrictedtothedeterminationofsingletargetspecificity.Theleptinproteinnanoarraysformedviaatomicforcemicroscopy(AFM)-baseddip-pennanolithography(DPN)weredetectedusingatotalinternalreflectionfluorescencemicroscopy(TIRFM)systematthesingle-moleculelevelbasedonasingle-moleculesandwichfluorescenceimmunoassay.

Inthenanoarrayleptinproteinchipbasedonthesingle-moleculesandwichfluorescenceimmunoassay,thefluorescenceintensityofthearrayspotwasproportionaltotheantigenconcentration(Fig.3).Thisresultdemonstratedthepotentialapplicationofsingle-molecule,sandwich-type,antibodynanoarraysforthedetectionofindividualproteinmoleculemarkersatthesingle-moleculelevel.Arepresentativecalibrationcurvebasedontheplotofthespotfluorescenceintensityagainstthehumanleptinstandardintherangeofconcentrationsof100zM–7.8pMusingthenanoarrayproteinchipandTIRFMisshowninFig.4A.Thelinearrangewas100zM–400aM(correla-tioncoefficient,R=0.9901)intheassayofthenanoarrayproteinchip(Fig.4B).Thespotintensityvalueswerecalculatedafterback-groundsubtractions.TheLODoftheleptinproteinwas100zMinthenanoarrayleptinproteinchipassay.ComparisonofELISAandnanoarrayproteinchip說明納米陣列蛋白質芯片與酶聯(lián)免疫吸附測定相比具有更低的檢測限，需要更少的樣品量和檢測時間。說明在