生物芯片点样技术

微阵列制备

相对知识而言，想象力更为重要。

——阿尔伯特·爱因斯坦

《生物芯片分析》，【美】Mark Schena，第八章

Dr. Schena is a world-

renowned biochemist whose

research focuses on

microarray technology,

genomics, proteomics,

molecular diagnostics, and

gene expression.Dr. Schena

and his colleagues at Stanford

University published the first

paper on microarrays in 1995

(Science 270, 467-470),

catalyzing the explosive

proliferation of microarray

technology at academic and

commercial institutions “Father of Microarray Technology”

internationally.

DNA Microarrays: A Practical Approach;Oxford University Press Microarray Biochip Technology;Eaton Publishing Company Microarray Analysis;J. Wiley & Sons

Protein Microarrays;Jones & Bartlett

主要内容：

制备指标

运动控制技术

微阵列微加工 点样技术

¾

接触式点样¾

非接触式点样¾半导体技术合成后微点样原位合成

一、制备指标

低成本、高质量

确保微阵列能用于数小时的数据分析

费用、容量、密度、样品点尺度、样片点纯度、样品点活性、规整读、可操作性、通量

1.费用（affordability）

一项技术在研究机构能否普及在一定程度上受制于其应用成本

价格：几百美元的手持仪数千万美元的半导体设备

微阵列技术发展增大产量和小型化微阵列技术应用

制备仪价格降低

1.费用（affordability）

每个数据点或每个基因的费用都用来比较成本

A：5000种基因，$1000（$0.2）

B：100种基因，$200（$2.0）

芯片A的费用仅为芯片B的十分之一

传统的Northern blotting基因表达方法为每个基因$20

2. 容量（content）

概念：所谓容量，是指微阵列芯片上所包含（或某种制备技术在微阵列芯片上所能实现）的基因、生物化学或化学材料的总量

A：10000种各不相同、各3点

B：10000种各不相同、各2点

A容量>B容量

容量与成本：容量越大加工费用越高，且数据的提取和储存越困难越昂贵。

3. 密度（density）

所谓密度是指基片上单位面积内的靶点或样品点数。

表示方法一：例：0.9cm×0.9cm区域上包含1000点样品点的微阵列芯片，其密度是1235点/cm

D=100×(1000/CTC)2 单位：点/cm2 CTC：中心距（μm）

表示方法二：包含25000各样品点的微阵列表示为25K微阵列芯片

3. 密度（density ）

过高密的阵列密度会导致样品点太小，从而超过扫描仪器检测极限。

接触式与非接触式：1K-10K

光掩膜与半导体技术：>250K

密度与容量：

4. 样品点尺度（feature size） 指微阵列中样品点的大小，圆形样品点用直径（μm）表示；方形样品点以宽度作为其尺度大小

接触式和非接触式：75-300 μm

半导体技术：10-40 μm

CTC一般是样品点的1.2-1.4倍。对于样品点无间隔微阵列，样品尺度就是CTC

检测仪器在样品点直径方向有10象素较合适

5. 样品点纯度（feature purity） 样品点纯度指标一般为99％

不纯的原因：①样品杂质②阵列制备过程

6. 样品点活性（feature reactivity） 样品点活性指标一般为50％

不纯的原因：①样品挥发②阵列制备过程引入热、化学和酶解等破坏

7. 可操作性（ease of

implementation）

指一项技术在实验室内被掌握和应用的难易程度。是商业化的一个重要因素。

8. 规整度（regularity）

规整度是指微阵列中各行（列）间的对齐程度，一般用理论中心点间距的偏差百分比来表示。规整度指标为点间距偏差10％

规整度偏差的来源：

¾基片表面：

¾制备仪器：点样针、喷头、掩膜等运动不准确；震动

或波片固定不好

¾制备环境（影响较小）：气流、大的湿度变化、静电 规整度决定了从微阵列图像中提取数据的难易程度

9. 通量（throughput）

微阵列制备评价指标，指单位时间内能加工的微阵列数目，一般用每天能加工的微阵列芯片数表示。对应的，对于扫描仪而言，通量是指单位时间内按照指定扫描精度所能扫描指定区域上微阵列的数目，一般用每小时能处理的微阵列芯片数表示。