第七章电化学分析专题及生物芯片技术.ppt

第七章第七章 电化学分析专题电化学分析专题及生物芯片技术及生物芯片技术一、概述一、概述generalization二、二、DAN 芯片技术芯片技术DAN biochip technology三、生物芯片的应用三、生物芯片的应用applications of biochip第二节第二节 生物芯片原理与技术生物芯片原理与技术new special topic in electrochemical analysis and biochip technologyprinciple and technology of biochip2023/1/6一、概述一、概述 generalization生物芯片：微型实验室生物芯片：微型实验室 生物芯片计算机芯片生生物物芯芯片片：在可识别的有序点阵集合上，试样与每个点阵发生分子间反应或杂交后，通过扫描检测同时获得各个点阵上的作用信息；生物芯片DNA芯片蛋白质芯片基因芯片2023/1/6生物芯片分析过程生物芯片分析过程试样处理点阵固定反应或杂交芯片制作标记洗涤检测扫描光刻合成微量点样喷墨纯化、标记光化学检测电化学检测计算处理2023/1/6二、二、DNADNA芯片芯片 DAN biochip technology 目前的生物芯片多为目前的生物芯片多为DNA分析设计；分析设计；DNA芯片；两类：芯片；两类：（1）片上原位合成寡核苷酸点阵芯片（）片上原位合成寡核苷酸点阵芯片（ONA）；）；（2）微量点样技术制作的微量点样技术制作的CDNA 点阵芯片（点阵芯片（CDA）；）；ONA特点特点：（1）易寻址，易寻址，利用组合化学的原理安排各寡核苷酸的位点，芯片反应后易寻址；（2）点位牢固，）点位牢固，用表面化学方法处理基片(玻璃、硅片、尼龙片)，使核苷酸固定在基片上；（3）定点合成，）定点合成，光导向平板印刷技术，芯片表面可用屏蔽物屏蔽，光照选择性脱保护，有利于定点合成寡核苷酸中的各个碱基；目前技术：1.6cm2；40万个点；20个核苷酸；2023/1/6CDA特点：（1）自动点样，精密机械装置可快速点样，自动点样，精密机械装置可快速点样，384孔板；孔板；每点每点1nL；（2）可方便制作其他芯片；受体可方便制作其他芯片；受体药物；凝集素药物；凝集素多糖；多糖；（3）喷墨点加法，将试样定量、定点喷在玻璃片上；）喷墨点加法，将试样定量、定点喷在玻璃片上；10000点/m2；每天制作100片；2023/1/6芯片的反应与杂交芯片的反应与杂交 依据双螺旋原理发展的核酸链间分子杂交技术，在靶标依据双螺旋原理发展的核酸链间分子杂交技术，在靶标样品与探针之间进行选择性反应，将反应一方样品与探针之间进行选择性反应，将反应一方(探针探针)固定在固定在芯片上，另一方芯片上，另一方(荧光标记荧光标记)通过流路或加至芯片上；通过流路或加至芯片上；影响杂交反应的因素：影响杂交反应的因素：（1）探针浓度：其浓度差异对信号有影响；浓度高信号强；）探针浓度：其浓度差异对信号有影响；浓度高信号强；（2）阳离子：阳离子存在可提高异源杂交双链的生成速度；）阳离子：阳离子存在可提高异源杂交双链的生成速度；（3）温度：）温度：ONA2542 C；CDA5570 C；（4）序列组成：芯片上一次产生上万个异源杂交反应，应选）序列组成：芯片上一次产生上万个异源杂交反应，应选择最协调条件。择最协调条件。2023/1/6生物芯片生物芯片合成程序合成程序2023/1/6芯片合成过程：芯片合成过程：2023/1/6芯片合成过程：芯片合成过程：2023/1/6芯芯片片合合成成过过程程2023/1/6芯片合成过程：芯片合成过程：2023/1/6芯芯片片合合成成程程序序2023/1/6三种制作芯片方法的示意图2023/1/6光刻法2023/1/6芯片信息采集：荧光标记荧光标记双波长扫描激光激发光源激光激发光源共聚焦扫描共聚焦扫描计算机处理计算机处理2023/1/6分子信标：2023/1/6三、生物芯片技术的应用三、生物芯片技术的应用 applications of biochip technology1.1.DNADNA序列测定序列测定人类基因组计划：鉴别和测定人类基因的人类基因组计划：鉴别和测定人类基因的DNA序列；序列；杂交测序：（杂交测序：（sequencing by hybridization,SBH）建立在特定序列的建立在特定序列的DNA与特定长度的寡核苷酸集合的杂交与特定长度的寡核苷酸集合的杂交的基础之上。未知的基础之上。未知DNA序列可以通过鉴定与靶序列可以通过鉴定与靶DNA序列形成序列形成完整的双链体寡核苷酸的重叠区域来确定；完整的双链体寡核苷酸的重叠区域来确定；65536个八核苷酸点阵可测定约个八核苷酸点阵可测定约200个核苷酸的序列；个核苷酸的序列；一百万个十二核苷酸点阵可测定约一百万个十二核苷酸点阵可测定约1000个碱基对；个碱基对；2023/1/6生物芯片技术的应用生物芯片技术的应用2.2.蛋白质芯片蛋白质芯片 基因组计划后的另一项重要计划：蛋白组计划；基因组计划后的另一项重要计划：蛋白组计划；正常与癌变细胞蛋白谱的差异分析。正常与癌变细胞蛋白谱的差异分析。3.3.基因突变检测与遗传病和肿瘤诊断基因突变检测与遗传病和肿瘤诊断 大量平行测定。大量平行测定。4.4.药物筛选药物筛选 在基因水平上寻找药物靶标，毒性对基因的影响。在基因水平上寻找药物靶标，毒性对基因的影响。5.5.微型化分析仪器微型化分析仪器 快速、平行、重复性检测。快速、平行、重复性检测。2023/1/6微流路生物分析(纳升级DNA分析芯片)：2023/1/6血气检血气检测芯片：测芯片：622mm2023/1/6内容选择内容选择第一节第一节 电化学分析新专题电化学分析新专题new special topic in electrochemical analysis and biochip technology第二节第二节 生物芯片生物芯片 biochip 结束结束2023/1/6