内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第七章 电化学分析专题及生物芯片 第二节 生物芯片

第七章 电化学分析专题 一、概述 generalization 及生物芯片技术 二DAN芯片技术 new special topic in DAN biochip technology electrochemical analysis and biochip technology 三、生物芯片的应用 第二节 applications of biochip 生物芯片原理与技术 principle and technology of biochip 下一页 2024/9/20

2024/9/20 第七章 电化学分析专题 及生物芯片技术 一、概述 generalization 二、DAN 芯片技术 DAN biochip technology 三、生物芯片的应用 第二节 applications of biochip 生物芯片原理与技术 new special topic in electrochemical analysis and biochip technology principle and technology of biochip

概述 generalization 生物芯片： 微型实验室 生物芯片 计算机芯片 生物芯片：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 蛋白质 基因 产 营 酵母基因组DNA的X·克降的阵列芯片(1.8Cm×1.8cm) 2024/9/20

2024/9/20 一、概述 generalization 生物芯片：微型实验室 生物芯片 计算机芯片 生物芯片：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

生物芯片分析过程 点阵固定 标记 试样处理 芯片制作 纯化、标记 光刻合成 0●000 微量点样 ●0 0 0 反应或杂交 0●0 0 喷墨 0 洗涤 计算处理 光化学检测 检测扫描 电化学检测 2024/9/20

2024/9/20 生物芯片分析过程 点阵固定 试样处理 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

二、DNA芯片 DAN biochip technology 目前的生物芯片多为DNA分析设计；DNA芯片；两类： (1)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CDNA点阵芯片(CDA); ONA特点： (1)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，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，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： 2024/9/20 页下

2024/9/20 二、DNA芯片 DAN biochip technology 目前的生物芯片多为DNA分析设计；DNA芯片；两类： （1）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CDNA点阵芯片（CDA）； ONA特点： （1）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，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，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；

CDA特点： (1)自动点样， 精密机械装置可快速点样，384孔板； 每点1nL； (2)可方便制作其他芯片；受体一药物；凝集素一多糖； (3) 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； 表 ONA芯片与CDA芯片比较 项目 就位合成法制作ONA 微量点样法制作CDA 芯片密度 高密度 中等密度 核酸长度 <25mer 500-5000mer 主要制作成本 遮蔽网的投资大 仪器投资 随意性 局限于ONA DNA、抗原抗体、受体药物等 扫描寻址 较易有序测读，但要求分辨率高 测读软件较复杂，易做对比分析 测读可靠性 字读、易有漏读、错读 句读，错读较少 最佳适用范围 再测序，查明点突变 比较分析 2024/9/20

2024/9/20 CDA特点： （1）自动点样，精密机械装置可快速点样，384孔板； 每点1nL； （2）可方便制作其他芯片；受体—药物；凝集素—多糖； （3）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；

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 样品与探针之间进行选择性反应，将反应一方（探针）固定在芯 片上，另一方（荧光标记）通过流路或加至芯片上； 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； (2)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：ONA25~42°C;CDA55~70°C; (4)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。 2024/9/20

2024/9/20 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 样品与探针之间进行选择性反应，将反应一方(探针)固定在芯 片上，另一方(荧光标记)通过流路或加至芯片上； 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； （2）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：ONA25~42C；CDA55~70 C ； （4）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

生物芯片 清洁芯片 合成程序 表面衍生化 偶联反应 OP-OOR 戴帽反应 氧化 8 脱保护 重复3、4、5步 -00 00 脱保护 wof ofo-Fofor-ofon CH B B:或基A.TC.G 瓦，R,保护基团 2024/9/20

2024/9/20 生物芯片 合成程序

芯片合成过程： T3启动子 PCR 日 体外转录 T?启动子 片段化 1.5h 杂交及洗涤 扫描 (a)样品制备与察核苷酸阵列杂交（引自BioTechniques199519445) 2024/9/20

2024/9/20 芯片合成过程：

芯片合成过程： M HOHO O OO T-X M CATAT A G CT G CC c-X (b)光导向合成寡核苷酸（引自PNAS1994915023) 2024/9/20

2024/9/20 芯片合成过程：

A AGCT 循环1 芯片合成过程 AGCT A GCT AGCT 循环2 G G A A AGCT A GCT T C 循环3 G A AGCT 田 循环4 G A 2024/9/20

2024/9/20 芯 片 合 成 过 程