组合式压电喷头制备生物芯片的方法研究.pdf

在生物技术领域中，生物芯片是一种重要的研究工具，它能够实现对大量生物分子信息的快速检测与分析。生物芯片通常是由预先设计的生物讯息密码，如寡核苷酸、cDNA、基因组DNA、蛋白质等，在玻片、硅片等固相载体上形成密集分子阵列。该技术的一个关键步骤是将生物样品以有序排列的方式，以方阵形式点样到生物芯片上。样品点密度从每平方厘米几十到上万点不等，一个生物芯片上可以包含多个不同的样品点方阵。 为了实现这一过程，生物芯片点样仪成为不可或缺的设备之一。该设备的作用是将生物样品通过接触或非接触式喷点的方法，按照一定的阵列点在芯片基质上。传统的生物芯片点样仪采用滚筒式制备方法，其中滚筒转动到相应样品点位置后静止不动，通过单针头多次喷射液滴以达到样品点的体积要求。然而，这种方法存在样品点定位精度低、重复精度不高以及制备效率低下的问题。 本研究提出了一种新的制备生物芯片的方法，即通过研发一种基于喷墨印刷技术的滚筒式生物芯片点样仪的组合压电喷头。该组合压电喷头的设计和连续制备生物芯片的方法被详细阐述。具体而言，该方法采用组合式压电喷头代替了传统的单针头喷头，实现了连续点样方式替代了传统的静态点样方式，并且用多样品同时喷点方式替代了单个样品喷点方式。在控制方面，使用了基于ARM9$3C2416微处理器的触摸屏控制器来控制系统的运动，这不仅简化了操作流程，还提高了操作的精确性。为了准确评估喷头连续制备生物芯片的精度，本研究最后使用了激光跟踪仪进行了测量。 研究结果显示，采用组合式压电喷头制备生物芯片的定位精度达到了8微米，而重复精度为5微米，均满足了精度要求。因此，该研究提供了一种结构简单、方法可靠、精度高、性价比高的生物芯片制备方法。这种方法不仅提高了生物芯片制备的效率和质量，还具有广泛的应用前景，特别是在基因表达分析、疾病诊断、药物筛选等生物医学研究领域。 在相关硬件开发方面，研究涉及到的电子元件包括组合式压电喷头、ARM9$3C2416微处理器以及触摸屏控制器。这些硬件的集成和优化对于实现连续、精确的生物芯片制备至关重要。在参考文献方面，该研究的创新点与相关领域的研究进展紧密相关，可以为其他研究者提供深入研究的基础和指导。 本研究的作者包括上海理工大学的蔡锦达、李翔和姚尚金，他们的专业背景和研究方向，包括机械电子及自动化等，为该研究提供了理论和实践上的支持。该研究得到了2014年上海市科学技术委员会科研项目的资助。