芯片技术-徐翔丽课件

生物芯片技术S11111049生物芯片是指通过机器人自动打印或光引导化学合成技术在硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制造的高密度的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。芯片与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号即可实现对生物样品的分析。基因芯片蛋白质芯片芯片实验室相对于DNA芯片,蛋白质芯片技术面临更多困难。第一,相对于DNA的碱基配对杂交机制,蛋白质之间的相互作用呈现出更强的变化性。而且,蛋白质的活性以及相互作用的性质可能需要其它蛋白质的作用和翻译后修饰。第二,相对于PCR技术这样可以大量扩增DNA的技术,尚未有可以大量扩增蛋白质的成熟技术。第三,蛋白质的表达和纯化工作十分艰巨,而且经常不能保持蛋白质的完整功能。最后,许多蛋白质很不稳定,给阵列制作本身带来很大的困难蛋白质是基因表达的最终产物,接近生命活动的物质层面；探针蛋白特异性高、亲和力强,可简化样品前处理，甚至可直接利用生物材料(血样、尿样、细胞及组织等)进行检测；适合高通量筛选与靶蛋白作用的化合物；有助于了解药物或毒物与其效应相关蛋白质的相互作用。研究蛋白质芯片的意义蛋白质芯片的分类一、按制作方法和用途分类蛋白质检测芯片主要包括抗体芯片、抗原芯片、配体芯片、碳水化合物芯片等。它是将具有高度亲和特异性的探针分子(如单克隆抗体)固定在基片上,用以识别复杂生物样品溶液(如细胞提取物)中的目标多肽,当放射性同位素或荧光标记的靶分子与芯片上的探针分子结合后,通过激光共聚焦扫描或电荷耦合检测装置(CCD)对信号的强度进行检测,从而判断样品中靶分子的数量。蛋白质功能芯片它是将所研究体系中的每种天然蛋白质点加在基片上制成芯片，用于天然蛋白质活性及分子亲和性的高通量平行研究。要了解体系中有哪些蛋白质能与蛋白质结合,则将制成的蛋白质功能芯片与荧光标记的蛋白质温育,经荧光显微镜扫描检测可知,芯片上的亮点即为蛋白质的潜在结合物。蛋白质功能芯片主要用来检测蛋白质的生物学活性。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.目前应经广泛应用的测定人类瘦蛋白的方法thecapillaryelectrophoresis（毛细管电泳)

immunofunctionalassay（细胞免疫功能检测）ELISA（酶联免疫吸附测定）radioimmunoassay（放射免疫检定发）Westernblottingtechniques（印迹）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说明纳米阵列蛋白质芯片与酶联免疫吸附测定相比具有更低的检测限，需要更少的样品量和检测时间。说明在