一种用于微阵列芯片快速验证的溶液及验证方法

技术领域

本申请属于生物芯片领域，具体涉及一种用于微阵列芯片快速验证的溶液及验证方法。

背景技术

随着人类基因组计划和分子生物学相关技术的发展，生物芯片受到人们越来越多的关注。生物芯片通常以微阵列芯片的形式存在，主要含有基因芯片、蛋白芯片、多肽芯片、糖芯片、组织芯片等，在基因测序与诊断、抗体开发、药物筛选、农作物育种等领域有着广泛的应用。

随着微阵列芯片的广泛应用，也逐渐开发出一些质控方法，目前主要采用荧光扫描、AFM、XPS、SIMS、Ellipsometry等方法对微阵列芯片的点阵进行质控，但是这些质控测试方法具有以下明显的特点：一、仪器昂贵、成本较高，其价格通常需花费数百万甚至上千万；二、测试时间长，测试时间大多在4小时及以上。因此，改变昂贵仪器的使用、测试时间长且成本高的现状是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种用于微阵列芯片快速验证的溶液及验证方法，该种溶液，不依赖于昂贵设备，且成本较低，可简单且快速的用于亲水点阵的验证。

根据本申请的第一方面，提供一种用于微阵列芯片快速验证的溶液，所述溶液含有如下组分：

第一试剂，包括水、4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液HEPES、2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液MES或磷酸盐缓冲液PBS中的至少一种；

第二试剂和/或第三试剂，其中，所述第二试剂用于延缓液体挥发速度，包含羧基、氨基或羟基中的至少一种，所述第二试剂的质量百分比为1％～50％，所述第三试剂用于颜色或荧光增强对点阵的判断，所述第三试剂的质量百分比为0～10％。

根据本申请实施例的溶液，至少具有如下有益效果：本申请实施例中使用的溶液，具有包括水、4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液HEPES、2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液MES或磷酸盐缓冲液PBS中的至少一种的第一试剂，其主要可溶解其他试剂，且同时让溶液具有较强的亲水性，以便溶液中的溶剂可以快速脱离芯片疏水表面。此外，该溶液中还可包含第二试剂和/或第三试剂，其中，第二试剂可用于延缓液体挥发速度，能够锁住水分，形成可以观测的液滴，第三试剂用于颜色或荧光增强对点阵的判断，以便于观察。并且，将第二试剂和第三试剂的质量百分比分别限定在1％～50％和0～10％，能够快速验证亲水点阵以及降低成本。通过采用本申请实施例中的溶液，可以快速验证微阵列芯片的亲水点阵，而无需依赖昂贵仪器，显著降低了微阵列芯片的质控成本。

根据本申请的一些实施例，所述第一试剂的质量百分比为30％-99％。

需要说明的是，将第一试剂的质量百分比控制在上述范围内，可以保证产品的溶解性。

根据本申请的一些实施例，所述第二试剂包含糖类、多元醇、胺类或水溶性高分子中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述糖类包含单糖、二糖、三糖、多糖、糖苷、糖类同分异构体或淀粉中的至少一种；和/或，所述多元醇包含乙二醇、丙二醇、丁二醇、季戊四醇、二甘醇、糖醇、PEG或PPG中的至少一种；和/或，所述胺类包含胺、醇胺、烯胺或氨基酸中的至少一种；和/或，所述水溶性高分子包含聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、丙烯酸酯聚合物、聚乙二醇、聚乙二醇醚类、聚乙烯基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉、环糊精、壳聚糖或纤维素中的至少一种。

可以理解的是，在上述糖类中，优选的是单糖和二糖，例如海藻糖、葡萄糖、蔗糖等。在上述多元醇类中，优选的是糖醇，例如木糖醇、麦芽糖醇等。在上述胺类中，优选的是三乙醇胺。在上述水溶性高分子中，优选的是聚丙烯酰胺。

根据本申请的一些实施例，所述第三试剂包含染料试剂或荧光试剂，其中，所述染料试剂包含焦糖色素、苋菜红、普鲁士蓝、橙黄II、日落黄或柠檬黄中的至少一种，所述荧光试剂包含罗丹明B、荧光素钠、CY3或CY5中的至少一种。

可以理解的是，在上述染料中，优选的是苋菜红。在上述荧光试剂中，优选的是CY3。

根据本申请的一些实施例，所述溶液还包括第四试剂，所述第四试剂包含DMF、DMSO、THF、丙酮、乙腈或二氧六环中的至少一种，更进一步地，所述第四试剂的质量体积比为0～20％。

需要说明的是，第四试剂可以增加第二试剂、第三试剂在第一试剂中的溶解度，能够起到辅助溶解的作用。第四试剂优选的是DMSO、DMF。

根据本申请的一些实施例，“第二试剂和第三试剂”方案可以替换为第五试剂，其中，所述第五试剂包含糖基荧光试剂。

需要说明的是，第三试剂一般水溶性欠佳，有时需添加其他组分，而第五试剂的水溶性较好，通过将第二试剂和第三试剂替换为第五试剂，可以弥补第三试剂水溶性欠佳的问题。

根据本申请的一些实施例，所述第五试剂可通过炔基糖与叠氮荧光试剂进行反应制备获得。

根据本申请的一些实施例，所述炔基糖包括炔基海藻糖、炔基葡萄糖、炔基甘露糖或炔基半乳糖中的至少一种；和/或，所述叠氮荧光试剂包括叠氮-CY3、叠氮-CY5、叠氮-PEG-CY3或叠氮-PEG-CY5中的至少一种。

根据本申请的第二方面，提供一种用于微阵列芯片的快速验证方法，该方法包括如下步骤：

按照如上任一项所述的用于微阵列芯片快速验证的溶液配制质控溶液，

在所述微阵列芯片表面铺展所述质控溶液，

通过物理方式让所述质控溶液迅速从所述微阵列芯片表面分离，

通过显微镜对所述微阵列芯片表面形成的液体点阵进行观察、拍照及分析。

可以理解的是，本申请实施例上述的验证方法，可代替代传统的昂贵仪器，实现简单、快速地对微阵列芯片上的亲水点阵进行质控，从而降低微阵列芯片质控的过程成本，提高质控检测的效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一实施例中20％海藻糖溶液的点阵图；

图2为本申请一实施例中海藻糖浓度与点直径关系图；

图3为本申请一实施例中添加苋菜红染料的前后对比图；

图4为本申请一实施例中DNA微阵列芯片点阵荧光图；

图5为本申请一实施例中用于微阵列芯片的快速验证方法操作过程示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本申请的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面详细描述本申请的具体实施例。

本申请一实施例提供了一种用于微阵列芯片快速验证的溶液，含有如下组分：

第一试剂，包括水、4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液HEPES、2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液MES或磷酸盐缓冲液PBS中的至少一种；

第二试剂和/或第三试剂，其中，第二试剂用于延缓液体挥发速度，包含羧基、氨基或羟基中的至少一种，第二试剂的质量百分比为1％～50％，第三试剂用于颜色或荧光增强对点阵的判断，第三试剂的质量百分比为0～10％。

其中，本申请实施例的第一试剂，主要可溶解其他试剂，此外，该溶液中还可包含第二试剂和/或第三试剂，其中，第二试剂可用于延缓液体挥发速度，能够锁住水分，形成可以观测的液滴，第三试剂用于颜色或荧光增强对点阵的判断，以便于观察。并且，将第二试剂和第三试剂的质量百分比分别限定在1％～50％和0～10％，能够快速验证亲水点阵以及降低成本。通过采用本申请实施例中的溶液，可以快速验证微阵列芯片的亲水点阵，而无需依赖昂贵仪器，显著降低了微阵列芯片的质控成本。

根据本申请的一些实施例，其中第一试剂的质量百分比为30％-99％。

需要说明的是，将第一试剂的质量百分比控制在上述范围内，可以保证产品的溶解性。

根据本申请的一些实施例，第二试剂包含糖类、多元醇、胺类或水溶性高分子中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，其中糖类包含单糖、二糖、三糖、多糖、糖苷、糖类同分异构体或淀粉中的至少一种；和/或，多元醇包含乙二醇、丙二醇、丁二醇、季戊四醇、二甘醇、糖醇、PEG或PPG中的至少一种；和/或，胺类包含胺、醇胺、烯胺或氨基酸中的至少一种；和/或，水溶性高分子包含聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、丙烯酸酯聚合物、聚乙二醇、聚乙二醇醚类、聚乙烯基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉、环糊精、壳聚糖或纤维素中的至少一种。

可以理解的是，在上述糖类中，优选的是单糖和二糖，例如海藻糖、葡萄糖、蔗糖等。在上述多元醇类中，优选的是糖醇，例如木糖醇、麦芽糖醇等。在上述胺类中，优选的是三乙醇胺。在上述水溶性高分子中，优选的是聚丙烯酰胺。

根据本申请的一些实施例，第三试剂包含染料试剂或荧光试剂，其中，染料试剂包含焦糖色素、苋菜红、普鲁士蓝、橙黄II、日落黄或柠檬黄中的至少一种，荧光试剂包含罗丹明B、荧光素钠、CY3或CY5中的至少一种。

可以理解的是，在上述染料中，优选的是苋菜红。在上述荧光试剂中，优选的是CY3。

根据本申请的一些实施例，溶液还包括第四试剂，第四试剂包含DMF、DMSO、THF、丙酮、乙腈或二氧六环中的至少一种，更进一步地，第四试剂的质量体积比为0～20％。

需要说明的是，第四试剂可以增加第二试剂、第三试剂在第一试剂中的溶解度，能够起到辅助溶解的作用。第四试剂优选的是DMSO、DMF。

根据本申请的一些实施例，“第二试剂和第三试剂”方案可以替换为第五试剂，其中，所述第五试剂包含糖基荧光试剂。

需要说明的是，第三试剂一般水溶性欠佳，有时需添加其他组分，而第五试剂的水溶性较好，通过将第二试剂和第三试剂替换为第五试剂，可以弥补第三试剂水溶性欠佳的问题。

根据本申请的一些实施例，第五试剂可通过炔基糖与叠氮荧光试剂进行反应制备获得。

根据本申请的一些实施例，炔基糖包括炔基海藻糖、炔基葡萄糖、炔基甘露糖或炔基半乳糖中的至少一种；和/或，叠氮荧光试剂包括叠氮-CY3、叠氮-CY5、叠氮-PEG-CY3或叠氮-PEG-CY5中的至少一种。

根据本申请的另一方面，提供一种用于微阵列芯片的快速验证方法，该方法包括如下步骤：

按照如上任一项的用于微阵列芯片快速验证的溶液配制质控溶液，

在微阵列芯片表面铺展质控溶液，

通过物理方式让质控溶液迅速从微阵列芯片表面分离，

通过显微镜对微阵列芯片表面形成的液体点阵进行观察、拍照及分析。

可以理解的是，本申请实施例上述的验证方法，可代替代传统的昂贵仪器，实现简单、快速地对微阵列芯片上的亲水点阵进行质控，从而降低微阵列芯片质控的过程成本，提高质控检测的效率。

以下示出了具体的实施例过程，需要说明的是，下述实施例仅用于对本申请保护的技术方案进行举例说明，而并非对本申请所保护的技术方案进行限制。

在第一实施例中，按照第一试剂和第二试剂配制快速验证的溶液。具体的，操作方法如下：

(1)称取4g海藻糖于50mL烧杯中，并加入20mL的纯化水，搅拌使其混合均匀，配制成质量体积比为20％海藻糖的溶液；

(2)取一张新的DNA微阵列芯片，用纯化水清洗后，吹干；

(3)将芯片浸泡于上述配制好的溶液中1分钟，适当摇晃几次；

(4)将芯片从烧杯中垂直取出，在空中停留30秒，让多余溶液在重力作用下脱离芯片疏水表面，而亲水点则挂有大量液滴；

(5)在显微镜下观察芯片表面液滴。

图1中示出了20％海藻糖点阵的示意图。从图中可知，20％的海藻糖亲水点阵肉眼可见。将芯片放置15分钟以上，点阵仍然存在。图中点侵袭课件且比较圆润，说明该方法能够快速验证微阵列芯片的亲水点阵。

在第二实施例中，按照第一试剂和梯度变化的第二试剂配制快速验证的溶液。具体的，操作方法如下：

(1)参照上一实施例步骤(1)的方法，依次配制质量体积比为1％、2％、5％、10％、20％、30％的海藻糖溶液；

(2)取一张DNA微阵列芯片，用纯化水清洗后，吹干；

(3)将芯片浸泡于上述配制好的溶液中1分钟，适当摇晃几次；

(4)将芯片从烧杯中垂直取出，在空中停留30秒，让多余溶液在重力作用下脱离芯片疏水表面，而亲水点则挂有大量液滴；

(5)在显微镜下观察芯片表面液滴；

(6)每次测试完后，将芯片清洗吹干，再依次置于其他浓度的海藻糖溶液中，进行测试观察；

(7)根据点的大小，对不同海藻糖浓度下的点进行对比。获得如图2所示的海藻糖浓度与点直径关系图。

从附图2中可以看出，随着海藻糖浓度的增加，形成的点的尺寸也在逐渐增加，并向点阵尺寸逼近。当浓度小于5％时，由于浓度太低，使得海藻糖智能覆盖较小的一部分，因此形成的点较小，不利于点阵的观察。当浓度大于或等于5％时，随着浓度的增加，点阵被覆盖的面积也在增大，形成的液滴点的大小也逐渐趋近于点阵尺寸。当浓度大于或等于20％时，浓度足够覆盖整个点阵，因此形成的液滴点与亲水点阵的点尺寸大小相等，从而浓度铺满亲水点阵的点，因此，若想观察完全的点阵，优选海藻糖浓度在20％及以上。

在第三实施例中，按照第一试剂、第二试剂和第三试剂配制快速验证的溶液。具体的，操作方法如下：

(1)配制质量体积比为20％的海藻糖和1％的苋菜红溶液，分别称取4g海藻糖和0.2g苋菜红于50mL烧杯中，并加入20mL的纯化水，搅拌使其混合均匀；

(2)取一张新的DNA微阵列芯片，用纯化水洗净后吹干；

(3)将芯片浸泡于上述配制好的溶液中1分钟，适当摇晃几次；

(4)将芯片从烧杯中垂直取出，在空中停留30秒，让多余溶液在重力作用下脱离芯片疏水表面，而亲水点阵则挂有大量液滴；

(5)在显微镜下观察芯片表面液滴状况，获得图3所示的点阵效果图。

从附图3中对比可知，添加20％海藻糖后点阵清晰可见且点呈现透明状。当再添加20％海藻糖和1％苋菜红后，点阵仍然清晰可见，点的颜色变为红色，更易于观察，说明添加苋菜红染料能够有利于亲水点阵的观察与判断，能够快速验证微阵列芯片的亲水点阵。

在第四实施例中，按照第一试剂和第五试剂配制快速验证的溶液。具体的，操作方法如下：

(1)将炔基糖和叠氮-Dye加热，进行反应生成糖基荧光试剂(作为第五试剂)，反应示意如下所示：

(2)取反应后的第五试剂，溶于水中(可根据溶解情况加入适量的第四试剂，例如DMSO)，配制成质量体积比为1％的溶液；

(3)取一张新的DNA微阵列芯片，用纯化水洗净后吹干；

(4)将芯片浸泡于上述配制好的溶液中1分钟，适当摇晃几次；

(5)将芯片从烧杯中垂直取出，在空中停留30秒，让多余溶液在重力作用下脱离芯片疏水表面，而亲水点阵则挂有大量液滴；

(6)在GenePix4000B荧光扫描仪扫描DNA微阵列芯片，观察点阵状态。

图4示出了第一试剂和第五试剂溶液方案的扫描荧光图，亮点是第五试剂在GenePix4000B扫描下所产生的微阵列点阵的荧光点，暗处是背景，二者差异明显，说明此方案为一种能够快速验证DNA微阵列芯片亲水点阵的方法。

下表示出了各实施例的亲水点阵CV值。

上表的CV值均接近5％，且与DNA杂交荧光点阵的CV值相差不大，说明本申请配方方案质控的均一性与常规荧光扫描仪测试结果相当。

在一实施例中，用于微阵列芯片的快速验证方法，包括如下步骤：

(1)按照如上任一项的用于微阵列芯片快速验证的溶液配制质控溶液；

(2)将溶液均匀分布在含有亲水点阵的芯片表面，芯片可以包括DNA微阵列芯片、高分子微阵列芯片等；

(3)通过物理方式让溶液迅速从表面分离；

(4)通过显微镜对表面形成的液体点阵进行观察、拍照与分析。

具体操作过程的示意图请参见附图5所示。通过上述方法，亲水点阵可被显微镜直接观测到，其可用于微阵列芯片上亲水点阵的质控，上述验证方法，可代替代传统的昂贵仪器，实现简单、快速地对微阵列芯片上的亲水点阵进行质控，从而降低微阵列芯片质控的过程成本，提高质控检测的效率。

其中，使溶液均匀分布的方法包括淋涂、浸泡、滴加、喷涂等方法。使溶液从表面分离的方法包括重力或离心力等方法。

上面结合具体实施方式对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。