高通量筛选的微阵列生物芯片点样和扫描检测技术
2026-06-08 14:01:49, 环亚生物 环亚生物科技有限公司
高通量筛选的微阵列生物芯片点样技术（简称 “点样技术”），是将生物样品分子（如 核酸、探针、多肽、蛋白、抗体、多糖、化合物等），通过高精度自动化设备（点样仪），以皮升至纳升级的微量液滴形式，有序、高密度地固定在玻片、硅片、尼龙膜等固相载体表面，形成二维微阵列的核心制备工艺。
微阵列生物芯片点样技术，从早期膜基阵列到现代超高精度非接触式点样，历经萌芽奠基、技术成型、多元升级、精准革新四大阶段，核心演变为载体从膜到玻璃 / 功能基材、点样从接触到非接触、通量与精度双提升，最终成为生物芯片规模化制备的核心工艺。根据固定的生物分子，微阵列可分为DNA微阵列、蛋白质微阵列、聚糖微阵列、肽微阵列、抗体微阵列或适体微阵列。通过标记或无标记方法来检测分子间的交互，从而获取定量和定性的信息。
超高通量：一张芯片可同时数万到数百万个分子反应，一次获得大规模数据，远优于传统单一样本、单指标检测，如使用英国ArrayJet公司的微阵列生物芯片点样仪一次可喷点18432种不同样品。
样品与试剂消耗量小：点样体积仅皮升或纳升级，尤其适合珍贵样本（如临床微量组织、稀有细胞等），如使用英国ArrayJet公司的微阵列生物芯片点样仪一次喷点体积仅为100pL。
并行检测，效率高：多基因、多蛋白、多指标同步分析，大幅缩短实验周期，降低重复操作成本。
数据一致性与可比性强：在同一芯片、相同条件下进行，系统误差小，便于组间、样本间对比分析。
自动化程度高：点样、杂交、扫描、数据分析均可自动化，适合临床检测、药物筛选、大规模筛查。
应用场景广、通用性强：可用于基因、蛋白、抗体、糖链、细胞、组织等多种生物分子检测，覆盖基础科研、临床诊断、药物研发、食品安全、环境监测等领域。
信息系统研究：能全面揭示分子表达谱、相互作用网络，适合肿瘤分型、疾病机制、个性化用药等。
载体预处理：对玻片、硅片等基底进行氨基化、醛基化等化学修饰，使其能牢固固定生物分子。
样品溶液配制：将 DNA、蛋白、抗体等样品溶解于专用点样缓冲液，分装至 96 孔板或 384 孔板。
点样参数设置：设定微阵列点阵排布、点样体积、点间距、温湿度等参数。
微量取样：点样针或喷头从微孔板中吸取微量样品溶液（纳升级）。
阵列点样：在自动化控制下，按预设坐标将样品精准点印到载体表面，形成规则微阵列。
探针固定：通过室温静置、烘干、紫外交联或化学共价键合，使样品牢固结合在载体上。
后处理与清洗：进行封闭处理以减少非特异性吸附，再经清洗、干燥，去除未固定的样品与杂质。
检测与保存：通过荧光芯片扫描仪或荧光显微镜检查点形、信号均匀度与完整性，合格后干燥避光保存备用，如使用法国Innopsys公司的荧光微阵列生物芯片扫描仪进行自动扫描和荧光信号分析。
肿瘤精准诊疗、感染性疾病检测、遗传病与产前诊断、自身免疫病诊断如通过抗体谱芯片诊断红斑狼疮、类风湿关节炎等。
药物靶点发现：表达谱 / 激酶芯片筛选肿瘤、炎症、代谢病潜在靶点。
高通量药物筛选（HTS）：细胞 / 蛋白芯片快速评估化合物活性、选择性等。
药物作用机制：基因 / 蛋白芯片解析药物信号通路、靶基因、代谢网络。
基因表达谱分析：全基因组 mRNA 芯片，一次性检测数万基因表达，揭示发育、分化、应激、疾病机制。
表观遗传：甲基化芯片、组蛋白修饰芯片，研究 DNA 甲基化 / 乙酰化对基因表达调控。
蛋白质组：抗体 / 蛋白芯片，高通量研究蛋白 - 蛋白、抗原 - 抗体、蛋白 - 小分子相互作用。
作物分子育种：SNP 芯片（水稻 44K、小麦 90K、棉花 60K）用于遗传图谱构建，加速抗虫 / 抗病 / 高产 / 优质品种选育。
畜禽良种选育：猪 / 牛 / 鸡基因芯片用于亲缘鉴定、遗传多样性检测。
动植物疫病：病毒 / 细菌芯片用于快速筛查、分型、以及耐药性检测。
此外，随着各种技术的不断发展，各类方法也在不断优化，如生化筛选的抗干扰技术、细胞筛选的微型化技术、高内涵筛选的AI图像分析技术、虚拟筛选的算法优化、基因编辑筛选的脱靶控制技术等，微阵列生物芯片的超高通量筛选技术也将不断完善以提升筛选的准确性与效率，为相关研究提供更强大的技术支撑。
制备高密度的微阵列生物芯片，用于小分子化合物/蛋白质/多肽/核酸/多糖超高通量筛选
速度快：点样速度711个样片点／秒
通量高：单次进行18432种不同样品的快速点样，具备128个平行喷点通道
精度高： CV < 5%（可实现精准的点上点样，实现微型的点对点ELISA反应）
完整的环境控制模块以及防样品蒸发保护（大幅降低点样过程中样品浓度变化）
应用方向：
基因芯片：高通量分子互作验证、疾病功能基因检测或筛选等
蛋白质芯片：高通量功能蛋白质筛选、抗原表位筛选、生物靶点筛选等
多糖芯片：进行高通量糖功能学、糖蛋白、植物凝集素等研究等
小分子化合物芯片：高通量药物筛选、疾病研究、疾病标志物筛选等
微阵列SRPi镀金芯片：高通量分子互作研究等
微孔板芯片：高通量多重因子检测、微型ELISA等
微流控芯片、生物传感器芯片：药物研发、体外诊断、生物半导体研发等
临床快检POCT芯片：抗原抗体检测、过敏原检测、病原微生物检测等
Innoscan 710/710IR；Innoscan 910；Innoscan 1100AL
扫描高密度的微阵列生物芯片，用于小分子化合物/蛋白质/多肽/核酸/多糖超高通量筛选
高灵敏度、高信噪比：实时共聚焦光路扫描；
高分辨率：最高可达 0.5 μm/pixel；
高通量：可实现24片玻片自动进样；
应用方向：
基因芯片：高通量分子互作验证、疾病功能基因检测或筛选等
蛋白质芯片：高通量功能蛋白质筛选、抗原表位筛选、生物靶点筛选等
多糖芯片：进行高通量糖功能学、糖蛋白、植物凝集素等研究等
小分子化合物芯片：高通量药物筛选、疾病研究、疾病标志物筛选等
细胞组织芯片：细胞代谢机制、 信号传导机制；组织间蛋白表达差异等
环亚生物科技有限公司（APG BIO Ltd）成立于2011年，专注于引进国外创新技术和高品质仪器设备。
全自动DNA核酸脉冲场电泳回收仪--美国Sage Science
代替手工切胶和磁珠，用于二代／三代／超长测序文库、常规分子实验的精准回收
E-Peak 全自动核酸蛋白分析系统--融萦
毛细管原理，全自动、高通量、高灵敏度、高分辨率，对核酸蛋白分离检测和质控
E-Tracking 微孔板加样记录仪--融萦
实时追踪加样，避免加样错误，兼容384/96孔板、排管，兼容单／8/12通道移液枪
6/24孔板分组对比实验，用于细胞、类器官的生长监测、划痕迁移、培养优化等
超高通量、高密度微阵列生物芯片点样仪 --英国ArrayJet
单次可喷点上万种生物样品，制备最多1000张高密度生物芯片，用于高通量筛选
皮升、纳升级高精度微阵列生物芯片点样仪--德国M2 Automation
生物传感器、微流控、微孔板、微柱、微针、覆膜、POCT芯片等点样，可灵活定制
超高通量 SPRi分子互作仪--美国Plexera
表面等离子共振成像技术，无标记实时动力学检测，最多同时检测3840对分子互作
E-Pro4 全自动蛋白质免染成像分析仪--融萦
电泳成像一体，用于蛋白、多肽的定性定量、表达分析和纯度检测等
超高精度组织 原位蛋白功能定量分析系统--西班牙Hawk Biosystems
小于10nm距离的蛋白质相互作用定量验证，用于互作、翻译后修饰、肿瘤免疫等
毛细管电泳生物制药分析系统--荷兰Prince technologies
纳升级全自动压力浓缩进样，全程控温，用于蛋白纯度／等电点测定、制药质控等
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