低成本生物芯片分子印刷技术

生物芯片已经成为21世纪发展最快的生物技术之一，在生命科学和医学的研究和应用领域发挥着越来越重要的作用。传统的点样式生物芯片制造技术已经越来越不能够满足各种复杂生物芯片的技术要求，而近十年来迅速发展的分子/纳米印刷技术为生物芯片制造提供了新的技术支撑，其中软分子印刷技术尤其适合于生物芯片的制造。本研究一方面采用聚二甲基硅氧烷系统，借助离子刻蚀硅片模板，采用最新的减法印刷制备分子印章；另一方面自行研制高精度三维微纳操作平台（水平X和Y方向位移步长1微米，垂直Z方向步长最小20纳米），集成实现生物芯片的印刷。同时，通过设计微片层结构或毛细管阵列分子印章，结合电泳技术，实现多物质复合生物芯片的印刷；通过独特的仿生关节技术，在现有主流机械加工精度条件下，保证芯片上印刷斑点的质量均一性。新的分子印刷平台具有制造成本低、工作可靠、生产效率高和易于操作等优点，将有力促进生物芯片产业的发展。

生物芯片技术在生命科学和医学研究和应用领域发挥着越来越重要的作用。传统的点样式生物芯片制造技术已经越来越难以满足各种复杂生物芯片的技术要求，而近年来迅速发展的分子/纳米印刷技术和毛细管电泳技术为蛋白质芯片制造提供了新的技术支撑。本项目研究了三种采用非点样式物理技术方法制备蛋白质芯片的技术工艺：一是采用PDMS系统，借助光刻硅片模板，翻模制备出印章与基板一体化的蛋白质芯片，每个阵点为一个凸出基板表面的微米级单筒或复合筒，通过毛细作用或外压将蛋白质溶液固定到微筒内；二是采用毛细管电泳系统，借助高压电场将蛋白质导入到凝胶中，制备出凝胶基板蛋白质芯片；三是采用磁珠-量子点系统，借助化学方法制备出磁珠-量子点-蛋白质复合体，再用磁场将复合体定向导入具有磁性衬底的阵列微坑，通过磁性固定蛋白质，构建出蛋白质芯片。以上方法构建的液态微环境能够保持蛋白质活性，制备工艺相对简单，基板易于再生复用，有助于蛋白质芯片的应用推广。