2 原位喷印合成 芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似,不过芯片喷印头和墨盒有多个,墨盒中装的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致,因此不特殊制备的化学试剂。
3 点样法 点样法是将合成好的探针、cNDA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。点样分子可以是核酸也可以是寡核酸。一些研究者采用人工点样的方法将寡核苷酸分子点样于化学处理后的载玻片上,经一定的化学方法处理非干燥后,寡核苷酸分子即固定于载玻片上,制备好的DNA芯片可置于缓冲液中保存。由于方法费时费力,不适于大规模DNA芯片制作,因而实现自动化点样就显得尤为重要。有的研究者用多聚赖氨酸包被固相支待物玻片,经过分区后用计算机控制的微阵列点样机按照预先设计顺序点上核酸分子,点样量很小,约为5nl。大规模CDNA芯片多采用这种方法,与其寡核苷酸微芯片相比。DNA芯片的潜在优越性是具有更强的亲和势和特异性杂交,但是需要大量制备,纯化,量化,分类PCR产物。有的研究者将玻片上覆盖20μm厚薄层聚丙烯酰胺凝胶作为支持物,采用机械刻写或光刻的方法在其表面划上网格,并用激光照射蒸发掉单元间隙的多余凝胶,以实现DNA芯片分区,单元大小为 40×40μm或 100×100μm间隔分别为50μm和100μm。然后将化学方法合成的寡核苷酸探针自动化点样于各个单元内而制成DNA芯片,点样速度可达2000单元/秒。
其装置采用的机器人有一套计算机控制三维移动装置、多个打印/喷印针的打印/喷印头;一个减震底座,上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置、针洗涤装置。打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。直接打印时针头与芯片接触,而在喷印时针头与芯片保持一定距离。打印法的优点是探针密度高,通常1平方厘米可打印2,500个探针。缺点是定量准确性及重现性不好,打印针易堵塞且使用寿命有限。喷印法的优点是定量准确,重现性好,使用寿命长。缺点是喷印的斑点大,因此探针密度低,通常1平方厘米只有400点。国外有多家实验室和公司研究开发打印/喷印设备,目前有一些已经商品化。军事医学科学院和益生堂生物企业公司目前正在联手利用打印/喷印技术进行生物芯片的研究和开发,预计2年内将有用于实验室研究或临床诊断的基因芯片产品问世。见图二。

4 电子芯片[8-10] 电子芯片是由美国Nanogen公司开发的,目前国内清华大学和复旦大学也在开发这一技术。这种芯片为带有阳电荷的硅芯片、芯片经热氧化,制成1mm×1mm的阵列、每个阵列含多个微电极,在每个电极上通过氧化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将连接链亲和素的琼脂糖覆盖在电极上,在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。电子芯片最大特点是杂交速度快,可大大缩短分析时间。制备复杂、成本高是其不足。


