本發(fā)明涉及生物化學(xué)醫(yī)藥，具體涉及可用于多通量生物芯片、細(xì)胞培養(yǎng)、顯微鏡診斷等領(lǐng)域的多通量玻片裝置。

背景技術(shù)：

1、玻片，主要由二氧化硅組成，氧化物層保護(hù)硅免受化學(xué)降解和反應(yīng)，具有較高的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，通常在生物芯片及細(xì)胞培養(yǎng)及顯微鏡診斷領(lǐng)域用作為載體，例如，生物原料如核酸片段，多肽分子，蛋白質(zhì)，組織切片，細(xì)胞，病毒，細(xì)菌等的載體。而玻片基板，因其表面沒有可反應(yīng)的官能團(tuán)，所以在將玻片基板應(yīng)用于載體前，需進(jìn)行表面處理使其表面帶上活性官能團(tuán)，以便鏈接并有效固定各種生物分子。

2、目前，玻片應(yīng)用于生物芯片領(lǐng)域前的表面處理方法通常包括以下幾個(gè)方法：(1)醛改性：通常使用的是硅烷偶聯(lián)劑aptes，戊二醛等試劑對玻璃基板進(jìn)行改性，使其具有醛基功能，以提供dna，蛋白質(zhì)微陣列。(2)環(huán)氧改性：除硅烷化外，環(huán)氧化是玻璃表面改性的常用方法。胺修飾的dna和蛋白質(zhì)及天然氨基團(tuán)可以固定在環(huán)氧改性的玻璃表面，分別形成dna和蛋白微陣列。(3)羧酸化改性：羧基官能團(tuán)與氨基官能團(tuán)不需要任何中間連接試劑即可反應(yīng)，因此廣泛應(yīng)用于載體的官能團(tuán)化。而edc、nhs、hobt、tbtu、pamam等常用于羧基與氨基的酰胺偶聯(lián)試劑。(4)疊氮化改性：疊氮在有機(jī)化學(xué)中是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，其在表面化學(xué)改性中應(yīng)用深遠(yuǎn)。玻璃表面形成疊氮鍵，首先需采用氨基硅烷偶聯(lián)劑烷基化，然后氨基官能團(tuán)在亞硝酸鈉的作用下形成疊氮鍵，將dna探針固定在疊氮表面，可以與pcr產(chǎn)物雜交，用于病原體的檢測和鑒別。

3、傳統(tǒng)市面上細(xì)胞培養(yǎng)的載體多為玻璃材質(zhì)，玻璃具有親水性，所以表面不需要經(jīng)過特殊的親水處理。但是在實(shí)際使用過程中存在易粘附粉塵，蛋白質(zhì)，細(xì)菌，病毒等生物分子，且清潔不干凈，易污染樣本等缺點(diǎn)。隨著科技的快速發(fā)展，各種高分子材料逐步取代了玻璃材質(zhì)，成為細(xì)胞培養(yǎng)耗材的基本加工原料。大部分高分子材料是疏水的，為了保證貼壁細(xì)胞可以很好的貼附生長，細(xì)胞培養(yǎng)耗材的表面需要經(jīng)過特殊的改性處理，在表面引入活性官能團(tuán)，改善表面性能，以適應(yīng)貼壁細(xì)胞的生長與繁殖，這種處理被稱為tc(tissueculture)表面處理。tc處理工藝主要通過改變細(xì)胞培養(yǎng)皿表面的物理和化學(xué)性質(zhì)來影響細(xì)胞的附著和生長。在tc處理工藝中，采用的方法包括表面物理涂層和化學(xué)修飾兩種。常用的表面涂層物質(zhì)包括膠原蛋白、纖黏連蛋白、層黏連蛋白、玻璃黏連蛋白、明膠、聚-l-賴氨酸、聚乳酸等。這些物質(zhì)能夠與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，提供細(xì)胞附著所需的信號和支持。但是由于目前常規(guī)的細(xì)胞培養(yǎng)皿表面缺乏可反應(yīng)的官能團(tuán)，表面物理涂層容易脫落，因而逐漸被淘汰。目前細(xì)胞培養(yǎng)皿的tc處理主要采用化學(xué)修飾。常用的化學(xué)修飾方法包括表面接枝、共價(jià)交聯(lián)和離子交換等。表面接枝是將特定的化學(xué)物質(zhì)與細(xì)胞培養(yǎng)皿表面共價(jià)結(jié)合，形成一種細(xì)胞親和性的表面。常用的表面接枝聚合物包括聚乙烯醇、聚乳酸和聚丙烯酸等。這些聚合物能夠提供細(xì)胞所需的信號和支持，促進(jìn)細(xì)胞附著和生長。共價(jià)交聯(lián)是通過化學(xué)反應(yīng)將特定的化學(xué)物質(zhì)交聯(lián)在細(xì)胞培養(yǎng)皿表面上，形成一種具有細(xì)胞親和性的表面。常用的共價(jià)交聯(lián)劑包括戊二醛、硫酸銨和次氯酸鈉等。這些共價(jià)交聯(lián)劑能夠與細(xì)胞表面的氨基殘基反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，提高細(xì)胞的附著和生長效率。離子交換是將特定的陽離子或陰離子引入細(xì)胞培養(yǎng)皿表面，形成一種具有細(xì)胞親和性的表面。常用的離子交換劑包括聚乙烯亞胺和聚乙烯胺等。這些離子交換劑能夠與細(xì)胞表面的陰離子或陽離子發(fā)生電荷相互作用，提高細(xì)胞的附著和生長能力。

4、玻片因其易于獲得，較高的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性而在生物化學(xué)醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，然而其表面的化學(xué)惰性又限制了其在生物芯片、細(xì)胞培養(yǎng)、顯微鏡診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用。為開拓玻片作為生物物料載體，拓寬其在生物芯片、細(xì)胞培養(yǎng)、顯微鏡診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用，必須對玻璃進(jìn)行表面處理，使其帶上活性官能團(tuán)。上述提及的關(guān)于玻片的化學(xué)修飾，首先都是采用酸或堿或等離子處理，激光擊打等手段，使玻片表面裸露oh官能團(tuán)，然后再用硅烷偶聯(lián)劑使其帶有不同的活性官能團(tuán)，最后在進(jìn)行后續(xù)的鏈接、固定，涂覆修飾層，該過程步驟繁瑣，所需反應(yīng)試劑繁多，反應(yīng)條件苛刻，容易破壞玻片表面形貌和透光性，從而導(dǎo)致表面修飾均一性及重復(fù)性較難滿足應(yīng)用需求。

5、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)，一種高分子聚合物，化學(xué)式為(c2h6osi)n，具有良好的生物兼容性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性、良好的透光性、透氣性、價(jià)格低廉，加工簡單等優(yōu)點(diǎn)，在生物，化學(xué)，醫(yī)藥，日化用品，食品，建筑等各領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，尤其是生物醫(yī)療行業(yè)，受到了廣泛的關(guān)注。pdms由于si-o-si主鏈易旋轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)高柔順態(tài)，形成光滑平整表面，且相對于其他高分子材料如聚苯乙烯(ps)，pdms本身熒光背景低，尤其適用于高靈敏度的熒光檢測。然而pdms膜與玻璃基片類似，pdms膜表面無反應(yīng)性的官能團(tuán)且表面固有的疏水性限制了其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。擬拓寬生物醫(yī)用材料的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槟康?，研究員們進(jìn)行了大量研究，包括等離子處理。然而，通過等離子處理引入極性硅醇基團(tuán)會導(dǎo)致暴露于環(huán)境空氣時(shí)約6小時(shí)的短保質(zhì)期。為了延長表面改性的壽命，目前常用的方法是采用酸或堿或等離子處理，激光擊打等手段，使pdms表面形成硅醇基，然后用硅烷偶聯(lián)劑使其帶有不同的活性官能團(tuán)，最后在進(jìn)行后續(xù)的鏈接、固定，涂覆修飾層。與玻片的表面化學(xué)修飾類似的，該修飾過程步驟繁瑣，所需反應(yīng)試劑繁多，反應(yīng)條件苛刻，容易破壞pdms膜表面形貌和透光性，從而導(dǎo)致表面修飾均一性及重復(fù)性較難滿足應(yīng)用需求。

6、另外，隨著檢驗(yàn)檢測行業(yè)的迅猛發(fā)展，檢測技術(shù)的更新速度也在不斷加快。多通量檢測技術(shù)以其多通量，低成本，快速的優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為未來檢驗(yàn)檢測方法開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)定制的發(fā)展方向和國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。所謂多通量檢測技術(shù)，就是一次檢測多個(gè)樣本或一個(gè)樣本的多指標(biāo)檢測，它是相對于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)——一次只檢測一個(gè)樣本或一個(gè)指標(biāo)而言的。目前以玻片為載體，結(jié)合多通量檢測的玻片相關(guān)產(chǎn)品逐漸成為蛋白芯片及細(xì)胞培養(yǎng)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性而完成的，其主要目的在于提供一種不需要經(jīng)過多個(gè)步驟的化學(xué)反應(yīng)，無需額外化學(xué)反應(yīng)有機(jī)溶劑，不破壞表面形貌，就能夠向玻片基板表面引入一種或多種反應(yīng)性官能團(tuán)/齊聚物pdms膜層的方法。

2、另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制備具有反應(yīng)性官能團(tuán)的pdms膜玻片的方法。該方法不僅能夠容易地引入反應(yīng)性官能團(tuán)，而且能夠通過便宜的小分子化合物/齊聚物向玻片基板表面引入功能性官能團(tuán)，無損玻片表面形貌，從而在有關(guān)表面化學(xué)技術(shù)方面提高經(jīng)濟(jì)效益。

3、在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種采用上述方法制備的具有反應(yīng)性官能團(tuán)pdms膜層玻片。

4、在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種在玻璃基板表面引入常規(guī)的反應(yīng)性官能團(tuán)pdms膜層后，將現(xiàn)有的反應(yīng)性官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為不能夠引入或難于引入的官能團(tuán)，進(jìn)一步同受體裸露的反應(yīng)性官能團(tuán)反應(yīng)，而將受體固定在玻璃基板pdms膜層表面的方法。

5、采用本發(fā)明提供的方法，便于針對不同的受體裸露的反應(yīng)性官能團(tuán)而達(dá)到高效穩(wěn)定的固定在玻璃基板pdms膜層表面，從而實(shí)現(xiàn)玻璃基板固定受體的多樣化。

6、上述受體中，具有代表性的有用于蛋白芯片，微流控，細(xì)胞培養(yǎng)、顯微鏡診斷等多個(gè)領(lǐng)域的生物高分子或有機(jī)官能團(tuán)。不僅可以使用抗體或激素等蛋白質(zhì)，還可以使用核酸、碳水化合物、細(xì)胞等任何物質(zhì)來作為生物高分子?？梢允褂敏然虬被綇?fù)雜的生物素或葉酸(folicacid)等任何一種形態(tài)的官能團(tuán)來作為有機(jī)官能團(tuán)。

7、另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種具有反應(yīng)性官能團(tuán)/齊聚物pdms膜層玻片的裝置，構(gòu)建了一種既可用于蛋白芯片、細(xì)胞培養(yǎng)，又可以用于顯微鏡檢測的反應(yīng)工具和檢測工具，實(shí)現(xiàn)高通量反應(yīng)和檢測的目的，使相關(guān)產(chǎn)品突破時(shí)間、成本的限制。

8、與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明涉及的向玻璃基片引入反應(yīng)性官能團(tuán)/方法既簡便，不需要使用各種試劑，能夠通過便宜的化合物向pdms表面引入反應(yīng)性官能團(tuán)，無損玻片表面形貌，從而在有關(guān)表面化學(xué)技術(shù)方面提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，在pdms表面引入常規(guī)的反應(yīng)性官能團(tuán)后，能夠簡單的化學(xué)反應(yīng)將現(xiàn)有的反應(yīng)性官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為不能夠引入或難于引入的官能團(tuán)，便于針對不同的受體裸露的反應(yīng)性官能團(tuán)而達(dá)到高效穩(wěn)定的固定在pdms表面，從而實(shí)現(xiàn)pdms膜固定受體的多樣化。而且方法簡單，成本低廉，即使是非化學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員，也能夠容易掌握，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

9、而且，因pdms良好的生物相容性，上述反應(yīng)性官能團(tuán)/齊聚物pdms膜層引入至玻璃基片表面，不僅賦予玻璃基片具有與各種生物分子反應(yīng)固定的功能，具有齊聚物如聚甘油，聚乙二醇，聚乙烯醇、聚n-異丙基丙烯酰胺(pipaam)等特殊的功能，還賦予了玻璃基片模仿自然細(xì)胞環(huán)境的作用。具有多種彈性值可選，涵蓋了從dna到多肽，從蛋白至細(xì)胞，從軟組織(例如，大腦或腺體)到硬組織(如軟骨或骨骼)的所有彈性范圍。適用于dan，多肽，蛋白質(zhì)等生物分子的檢測研究；細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞力學(xué)研究；免疫熒光染色；活細(xì)胞成像軟表面細(xì)胞分化；轉(zhuǎn)染等。

10、另外，具有反應(yīng)性官能團(tuán)pdms膜層玻片的裝置，構(gòu)建了一種既可用于蛋白芯片、細(xì)胞培養(yǎng)，又可以用于顯微鏡檢測的反應(yīng)工具和檢測工具，實(shí)現(xiàn)高通量反應(yīng)和檢測的目的，使相關(guān)產(chǎn)品突破時(shí)間、成本的限制。