專利名稱：利用超聲波對雜交反應后固體基質(zhì)進行清洗的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波手段促進雜交反應后對固體基質(zhì)進行清洗的方法及其裝置，特別是涉及生物芯片雜交反應后清洗過程的方法及其裝置。此方法及裝置可應用于臨床診斷、生命科學基礎研究、農(nóng)業(yè)及環(huán)境監(jiān)測等技術的領域。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種利用超聲波對雜交反應后的固體基質(zhì)進行清洗的方法，該方法是將已完成雜交反應的固體基質(zhì)放入盛有清洗液的容器中，利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強度的超聲并將其傳導至清洗液中，利用該超聲在清洗液中產(chǎn)生的空化效應促進清洗。
本發(fā)明還提供了一種實施上述清洗方法的裝置，該裝置包括盛有清洗液的容器，放置在清洗液中的已完成雜交反應的固體基質(zhì)，其特征在于在所述的已完成雜交反應后的固體基質(zhì)的上方、下方或四周至少放置一個超聲波諧振元件，該超聲波諧振元件與諧振電路連接。
實施清洗時，首先將已完成雜交反應的固體基質(zhì)放入清洗液中，然后開通超聲波諧振電路，驅(qū)動超聲波諧振元件產(chǎn)生超聲，利用此超聲傳導至清洗液中產(chǎn)生的空化效應促進清洗。因為清洗液中的空化氣泡會對固體表面產(chǎn)生強烈射流及局部微沖流，顯著減弱液體的表面張力及磨擦力，并破壞固-液界面的附面層，增強液體的流動，從而可以將固體基質(zhì)表面結合較弱的非特異性吸附及沉淀快速清洗掉。
本發(fā)明與常規(guī)雜交反應清洗技術相比，可以顯著縮短清洗時間(實施例結果顯示利用超聲波可使基因芯片雜交后的清洗時間比常規(guī)機械振蕩方法縮短5倍)，提高雜交信號與背景信號的對比度。另外，本發(fā)明裝置結構簡單(核心元件僅有超聲諧振元件和相應諧振電路及盛裝清洗液的容器)，沒有運動部件，易于實現(xiàn)集成化和自動化。
圖2為本發(fā)明提出的實施例中采用壓電陶瓷片作為超聲波諧振元件的正面視圖。
圖3為本發(fā)明提出的實施例中采用壓電陶瓷片作為超聲波諧振元件的背面視圖。
圖4為本發(fā)明提出的實施例與常規(guī)機械振蕩清洗方法所得到的雜交熒光信號比較圖。
圖5為本發(fā)明提出的實施例與常規(guī)機械振蕩清洗方法得到的背景熒光的比較圖。


圖1為本發(fā)明的一個具體實施例，該實施例利用超聲波促進基因芯片的雜交反應后清洗過程。將一直徑為2.5厘米頻率為1.7MHz的圓形壓電陶瓷片2貼附于一尺寸為8.5cm×5cm×2cm的塑料盒1中，壓電陶瓷片2通過塑料盒1側壁所鉆小孔引出導線3與超聲波諧振電路5相接。超聲波諧振電路5的輸出功率為20W。然后將導線引出孔用環(huán)氧樹脂膠密封。壓電陶瓷片2邊緣套有環(huán)形橡皮密封圈4，橡皮密封圈4通過環(huán)氧樹脂膠7固定于塑料盒1底部，其作用是使焊點與清洗液隔離，防止引起短路。清洗時，待清洗的基因芯片6浸沒于塑料盒1中盛裝的清洗液8中。
圖2和圖3為本發(fā)明采用壓電陶瓷片作為超聲波諧振元件的電極排布圖。圖2為壓電陶瓷片正面視圖，圖3為壓電陶瓷片背面視圖9指示超聲壓電陶瓷片表面所鍍金屬電極，3指示與超聲壓電陶瓷片焊接的導線，10指示超聲壓電陶瓷片背面裸露的壓電材料。
圖4和圖5為本發(fā)明提出的實施例與常規(guī)清洗方法所得到的雜交熒光信號及背景熒光強度的比較圖。如圖4和圖5所示實施例的清洗條件1為用機械振蕩清洗固液雜交體系15分鐘，(振蕩頻率80轉(zhuǎn)/分鐘，振幅15mm)，清洗條件2為以1.7MHz的壓電陶瓷片在20W功率下清洗同樣的固液雜交體系3分鐘。清洗時，基因芯片置于壓電陶瓷片上方約2mm處，有探針的一面背對壓電陶瓷片，并加入清洗液浸沒基因芯片，清洗液體積為10mL，清洗液成份為0.2％SDS。
點陣1和點陣2所用的探針、雜交樣品及雜交條件均相同。探針為35個堿基的寡核苷酸，通過共價方式連接于醛基修飾的玻片上，樣品長度為1045bp的DNA，其中一段與探針完全匹配，樣品DNA鏈上帶有Cy5熒光標記分子，雜交條件為65℃、90分鐘，檢測方法為激光誘導熒光檢測，所用儀器為ScanArray 4000，檢測器光電倍增管(PMT)的設置值為儀器最大值的75％，激光光源功率均設定為儀器最大值的80％。
從圖4和圖5中的信號值可以看出，超聲輔助條件下清洗3分鐘可達到與常規(guī)清洗相同的清洗效果，其雜交熒光信號(圖4)及背景熒光強度值(圖5)均無顯著差異。此實驗已重復8-9次，實驗表明利用超聲的空化效應可在較短的時間達到與機械清洗相同的清洗效果，從而可以加快整個檢測的速度。
權利要求
1.一種利用超聲波對雜交反應后的固體基質(zhì)進行清洗的方法，該方法是將已完成雜交反應的固體基質(zhì)放入盛有清洗液的容器中，利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強度的超聲并將其傳導至清洗液中，利用該超聲在清洗液中產(chǎn)生的空化效應促進清洗。
2.按照權利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述超聲波發(fā)生器的功率可在0.1W到200W之間變化。
3.按照權利要求1所述的清洗方法，其特征在于超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波頻率可在20kHz到100MHz之間變化。
4.按照權利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波的方式可以連續(xù)進行或間斷進行。
5.實施如權利要求1所述對雜交反應后的固體基質(zhì)進行清洗的裝置，該裝置包括盛有清洗液的容器，放置在清洗液中的已完成雜交反應的固體基質(zhì)，其特征在于在所述的已完成雜交反應的固體基質(zhì)的上方、下方或四周至少放置一個超聲波諧振元件，該超聲波諧振元件與諧振電路連接。
6.按照權利要求5所述的裝置，其特征在于超聲波發(fā)生器的諧振元件與清洗液可以直接接觸或間接接觸。
全文摘要
利用超聲波對雜交反應后固體基質(zhì)進行清洗的方法及裝置，該方法及裝置是將已完成雜交反應的固體基質(zhì)放入盛有清洗液的容器中，利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強度的超聲并將其傳導至清洗液中，利用該超聲在清洗液中產(chǎn)生的空化效應進行清洗。由于清洗液中的空化氣泡會對固體表面產(chǎn)生強烈射流及局部微沖流，顯著減弱液體表面張力及摩擦力，增強液體的流動，從而可以將固體基質(zhì)表面結合較弱的非特異性吸附及沉淀快速清洗掉。與常規(guī)清洗技術相比，可顯著縮短清洗時間，提高雜交信號與背景信號的對比度。其裝置結構簡單，沒有運動部件，易于實現(xiàn)集成化和自動化。本發(fā)明可應用于Southern、Northern及基因芯片等各種雜交反應體系。
文檔編號C12M1/00GK1397790SQ02128860
公開日2003年2月19日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權日2002年8月16日
發(fā)明者李剛, 邢婉麗, 吳瑞閣, 郭旻, 程京 申請人:清華大學, 北京博奧生物芯片有限責任公司