接触式点样系统

生物芯片技术——生物化学分析论文08应化2江小乔温雪燕袁伟豪张若琦2011-5-3一、摘要：生物芯片技术，被喻为21世纪生命科学的支撑技术，是便携式生化分析仪器的技术核心，是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。

由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting 等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量(low through-put)等不足。

二、关键词生物芯片；检测；基因三、正文（一）、生物芯片的简介生物芯片技术是一种高通量检测技术，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization, SBH）等，为"后基因组计划"时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。

该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。

（1）它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。

基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。

它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。

它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。

蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。

基因芯片技术及应用田燕丹130820005 微生物专业摘要：基因芯片技术是随着人类基因组计划的实施而发展起来的一种前沿生物技术，具有高度平行性、多样性、微型化和自动化的特点。

它涉及物理学、化学、生物化学、核酸化学、分子生物学、计算机科学等多个学科，是多学科多技术交叉的结晶。

目前在基因组学研究、基因序列分析、疾病诊断、药物筛选、环境监测等方面得到了广泛的应用。

本文就基因芯片的原理、分类、制备、应用四个方面对其进行介绍。

关键词：基因芯片；原理；分类；制备；应用1 基因芯片的工作原理基因芯片又称DNA芯片、DNA微阵列，它是由大量已知序列的DNA或者寡核苷酸探针密集排列所形成的探针阵列，是最主要的且发展最早、最快的一种生物芯片。

与传统的基因检测技术相比，其最大特征是能同时定量或者定性的检测成千上万的基因信息，并且具有微型化、自动化、网络化等特点，使得该技术的到了迅速的普及与应用。

基因芯片借用了计算机芯片的原理，运用缩微技术，把已知序列核酸密集有序地排列固定在固相平面载体预先设置的区域内，形成微型的检测器件，再将待测样本标记后同芯片进行杂交，检测原理是利用核酸的碱基互补配对原理，样本中的标记分子与芯片上的配对探针分子特异性结合，通过激光共聚焦荧光扫描仪或其他检测手段获取信息，经电脑系统处理、分析得到结合在探针上的待测样本中特定大分子的信息，从而检测对应片段是否存在、存在量的多少。

由于能够实现生物信息的大规模检测分析，基因芯片成为了一种进行DNA序列分析及基因表达信息分析的强有力工具。

2基因芯片的分类根据制备方式、芯片介质、探针类型等的不同，基因芯片可分成许多类型[1]。

2.1根据芯片的制备方式根据芯片的制备方式，可以将基因芯片分为两大类：原位合成芯片和直接点样(合成后点样)芯片。

与直接点样芯片相比，原位合成芯片精确度高、密度高，但其成本也高，设计、制备繁琐。

2.2 根据芯片的介质分类芯片根据固相支持物(基片)的种类不同，可以分为玻璃芯片、膜芯片、塑料芯片等。

引言随着科学的发展进步,与生物相关的技术也在飞速发展，其中生物芯片技术就是20世纪90年代发展起来的，是影响深远的科技进展之一。

生物芯片技术是将生物学、化学、物理学、光学、微电子学和计算机科学高度结合形成的一项交叉技术。

生物芯片技术可以可以用于基因水平的表达检测、基因的诊断、药物的筛选、测序和疾病的诊断等方面[1]。

生物芯片是采用光导原位合成或者微量点样等方法，将核酸片段、多肽分子、蛋白等生物样品按照一定顺序固定于基片(玻片、硅片、PDMS、硝酸纤维素膜等)上，形成要求的阵列，然后与待测的生物样品和标记的已知生物样品进行杂交反应，再通过特定的扫描仪如激光共聚焦或者电荷偶联摄像机(CCD)对杂交后的信号进行检测，然后借助相应的软件对杂交后的数据进行快速高效的分析，从而了解待测样品中的生物信息。

生物芯片制作由于考虑到制作成本和技术难度等因素，在制作过程中大都采用微量点样的方法制作生物芯片。

微量点样技术是整个微阵列制作仪中的关键技术，微量点样技术是采用接触式或者非接触式将生物样品固定于基质表面，非接触式点样技术由微量液压系统和精确控制的微量点样针协同工作，将样品从点样针尖口直接喷到基质表面，而不用直接接触基质表面。

微阵列生物芯片制作仪上搭3种非接触式点样针性能对比贾文刚（上海交通大学生命科学学院，上海数康生物科技有限公司）摘要 生物芯片制作仪的点样原理根据与基质接触与否分接触式点样技术和非接触式点样技术，本文对非接触式点样的2种点样原理(注射泵式原理和压电式原理)进行具体的介绍，对在2种原理市面上基本使用的3种点样针：Biojet tip、Pico tip和Nano tip在硝酸纤维素膜上点样的精度、点样体积、点样形态和点样浓度的选择等方面进行了测试对比。

Nano tip的在不同点样体积差异最小，Biojet tip差异最大，Pico tip点样差异次之；点同样体积的样品，样品点的直径大小为：DBiojet tip>DNano tip>DPico tip。

薄层色谱中的相关问题流动相的选择（有机试剂极性顺序表）：常用溶剂的极性顺序：水(最大）>甲酰胺>三氟乙酸>DMSO>乙腈>DMF>六甲基磷酰胺>甲醇>乙醇>乙酸>异丙醇>吡啶>四甲基乙二胺>丙酮>三乙胺>正丁醇>二氧六环>四氢呋喃>甲酸甲酯>三丁胺>甲乙酮>乙酸乙酯>氯仿>三辛胺>碳酸二甲酯>乙醚> 异丙醚>正丁醚>三氯乙烯>二苯醚>二氯甲烷>二氯乙烷>苯>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油（石油醚）(最小)RF的计算：操作过程：制备，点样，展开，显色买回来的板子，一般不需要活化。

点样点样方法：分为接触式点样和喷雾点样。

喷雾点样为仪器控制，在此不展开描述。

接触式手工点样时，应注意小心用点样器垂直接触薄层板表面以防止损伤板面。

若薄层吸附剂表面被损坏或点成洼孔，则展开后斑点成不规则形状；靠近溶剂前沿的化合物形成三角形，靠近原点的化合物形成新月形，影响测定结果。

原点损失带来误差，也将使展开后的定量和判断不准确。

点样应注意的问题：(1)点样量：原点位置对样品容积的负荷量有限，体积不宜太大，一般为0.5~10μl，样品的浓度通常为0.5~2mg，太浓时展开剂从原点外围绕行而不是通过整个原点把它带动向前，使斑点脱尾或重叠，降低分离效率。

点样量太小，不能检出清晰的斑点影响判断。

点样量太多，展开剂不能全部负载，容易产生脱尾现象。

当点样量适合时，可采用点状点样；当点样量过大，原点无法负荷时，可采用条带状点样，得到更好的分离效果，提高分辨率。

(2)样品的溶剂：样品在溶剂中溶解度很大，原点将变成空心圆，影响随后的线性展开，所以原则上应选择对被测成分可以溶解但溶解度不是很大的溶剂。

供试液的溶剂在原点残留会改变展开的选择性，亲水性溶剂残留在原点吸收大气中的水分(特别在高湿度环境)对色谱质量也会产生影响，因此除去原点残存溶剂是必要的，但对遇热不稳定和易挥发的成分，应避免高温加热，以免成分被破坏或损失。

薄层色谱技术概要辛航航（生命科学学院生物化学与分子生物学专业201400370013）摘要：本文扼要的介绍了薄层色谱法的含义、有关原理、操作方法、各个环节的影响因素和注意事项，讨论了常用的吸附剂、载体与薄层板的制备，、点样、各种展开方法。

也简单介绍了几种近年发展起来的色谱技术，薄层色谱是中药分析中广泛应用的经典方法，随着薄层板、点样技术、展开技术、检测技术等方面的发展，加之其简单、便捷、经济、灵敏、高效的优点，薄层色谱法必将在中药及其制剂质量控制及其检验中发挥越来越大的作用。

关键词：薄层色谱中药铺板点样展开薄层色谱自1938年发明以来，自身的理论和技术都得到长足的发展，其应用范围及其广泛，成为现代实验室不可或缺的一种技术手段。

薄层色谱法是在一定尺寸的表面平整的玻璃、铝板或者塑料板上，把硅胶、纤维素、氧化铝、聚酰胺或化学键合硅胶等吸附剂铺成薄层（通常厚度为0.10~0.25mm）作为固定相，用展开剂（流动相）把被测样品展开，从而进行色谱分离和分析的方法。

薄层色谱具有能够提供图像用以直接观测并传达色谱结果，速度快，灵敏度高，溶剂消耗少，制备量大，成本低，操作简单方便等优点。

[4]薄层色谱鉴别在我国各版药典中的应用增幅较大，如2005年版药典共收载1507项，2010版药典仅新增就达2494项，且除矿物药外均有专属性强的薄层色谱鉴别方法。

薄层色谱在药用植物研究中的应用主要有药用植物活性成分提取分离及含量测定，中药材品种真伪鉴定及其代用品寻找，探索柱色谱分离条件，精制和制备纯品的药物等。

1 基本原理薄层色谱鉴别时，将样品溶液用毛细管点于薄层板的一端，置于密闭的槽中，加入适宜的溶剂作为流动相，由于毛细管原理，溶剂被吸上、沿板移动，并带动样品中各组份向前移动这个过程称为展开。

由于各组分物理化学性质不同，移动距离不同，展开一定距离后，可得到互相分离的组分斑点。

可用适当方法使各组分在板上显示其位置，若组分本身有颜色，即可直接观察，否则可喷显色试剂或在紫外灯下观察荧光灯方法确定斑点的位置。

点样方式和设备定性分析，普通可采纳一般的毛细管或微量注射器手丁点样，但定量分析，必需采纳定容玻璃毛细管或铂铱合金定容毛细管或专用注射器式微量点样器。

1．点状点样借助毛细管作用吸样的定容管有两种：一种是容积为0．5—5txl的定量毛细管；另一种是100nl及200nl的铂铱合金定量毛细管。

注射器式的可变体积的点样器有50～230nL的毫微点样器，0.5～2.3txl的微量点样器，及可精确定量的5～100pl微量注射器。

注射器式的毫微点样器、微量点样器及微量注射器可由测微尺控制，也可与手动点样装置协作用法。

电动点样装置彻低适用于上述各种点样器的配套用法，并可自动控制点样次数、点样器在薄层上的停歇时光以及点样器接触薄层的速度。

2．带状点样当样品溶液浓度较稀，点样体积较大而要举行定量点样时，可采纳半自动点样器，这是非接触喷雾式的装置，定量分析点样体积范围为l～99gl，制备型点样体积，利用设备内装的微处理器编序操作，自动计算每块板可用的样品道数目(也可点状点样)。

点样时用氮气将注射器针尖溶液吹落在薄层板上，薄层板在针头上定速移动，并可重迭喷样。

3．自动点样现代自动点样仪可由电脑控制吸样、点样、清洗等全过程，可举行点状、带状及方形点样。

点状点样时为接触式点样，带状、方形点样时为喷雾式点样，可选配加热附件，可放几十个样品瓶或几十孔点滴板，点样量为lOnI．～50pJ，点样参数可与扫描仪的扫描软件联用，达到高度自动化。

4．其它点样方式除了上述点样方式外，还有热微量抽出法、热分级法和超临界流体法等。

通常TLC所用样品体积为1～5m3而当用法极性较强的点样溶剂时，HPLC用l00nL．加样体积，较弱极性溶剂用200ml。

最佳样品量不行超过l0ng。

在HPLC中，原始样品斑点直径小于1mm，绽开后直径为2mm。

TLc中斑点直径开头为3～6mm，绽开后增至6～15mm。

小斑点产生好的分别和绽开效果。

当不用法有惰性预吸附面积或浓缩区域的板时，点样模扳有助于点样位置的重临。

tlc薄层色谱法薄层色谱法（TLC），系将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层。

待点样、展开后，根据比移值（Rf）与适宜的对照物按同法所得的色谱图的比移值（Rf）作对比，用以进行药品的鉴别、杂质检查或含量测定的方法。

薄层色谱法是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，也用于跟踪反应进程。

薄层色谱法是一种吸附薄层色谱分离法，它利用各成分对同一吸附剂吸附能力不同，使在流动相(溶剂)流过固定相(吸附剂)的过程中，连续的产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，从而达到各成分的互相分离的目的。

薄层层析可根据作为固定相的支持物不同，分为薄层吸附层析(吸附剂)、薄层分配层析(纤维素)、薄层离子交换层析(离子交换剂)、薄层凝胶层析(分子筛凝胶)等。

一般实验中应用较多的是以吸附剂为固定相的薄层吸附层析。

吸附是表面的一个重要性质。

任何两个相都可以形成表面，吸附就是其中一个相的物质或溶解于其中的溶质在此表面上的密集现象。

在固体与气体之间、固体与液体之间、吸附液体与气体之间的表面上，都可能发生吸附现象。

物质分子之所以能在固体表面停留，这是因为固体表面的分子(离子或原子)和固体内部分子所受的吸引力不相等。

在固体内部，分子之间相互作用的力是对称的，其力场互相抵消。

而处于固体表面的分子所受的力是不对称的，向内的一面受到固体内部分子的作用力大，而表面层所受的作用力小，因而气体或溶质分子在运动中遇到固体表面时受到这种剩余力的影响，就会被吸引而停留下来。

吸附过程是可逆的，被吸附物在一定条件下可以解吸出来。

在单位时间内被吸附于吸附剂的某一表面积上的分子和同一单位时间内离开此表面的分子之间可以建立动态平衡，称为吸附平衡。

吸附层析过程就是不断地产生平衡与不平衡、吸附与解吸的动态平衡过程。

例如用硅胶和氧化铝作支持剂，其主要原理是吸附力与分配系数的不同，使混合物得以分离。

当溶剂沿着吸附剂移动时，带着样品中的各组分一起移动，同时发生连续吸附与解吸作用以及反复分配作用。