ИЗГОТОВЛЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МИКРОЧИПОВ БЕЛКОВ И ДНК МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОНАПЫЛЕНИЯ

Морозов В. Н., Морозова Т. Я.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; Лаборатория микроскопии биомолекул, Нью-йоркский университет, Нью-Йорк, 10003 США
Предложен новый подход к созданию миниатюрных многокомпонентных чипов, основанный на использовании явления электрораспыления (ЭР) растворов биологических и биологически-активных молекул. Электростатическое поле контролирует движение электрически заряженных продуктов электрораспыления (субмикронные капли, кластеры и\или отдельные ионы), направляя их на заданные участки подложки. Простейший способ такого контроля заключается в напылении через диэлектрическую маску с сеткой отверстий. Освещение определенных областей подложки, покрытой слоем фотопроводящего полимера, может быть также использовано для контроля напыления. Показано, что таким способом можно наносить пятна белков, ДНК и низкомолекулярных органических веществ на подложки из разных материалов, включая металлы, полупроводники, стекло, слюду, бумагу и фильтры. Размер пятен можно варьировать в пределах от нескольких мм до 1-2 микрон. При условии, что распыление каждого нового вещества осуществляется после сдвига маски на некоторое расстояние, превосходящее размер пятна, но меньшее, чем расстояние между отверстиями в маске, идентичные многокомпонентные матрицы образуются под каждым отверстием. Показано, что при соблюдении определенных условий (ток при ЭР, растворитель, влажность, присутствие протекторов в растворе) сохраняется 100% удельной ферментативной активности, сохраняется антигенная активность белков и способность молекул ДНК к гибридизации с комплементарными пробами. Поэтому электронапыление может быть использовано при решении широкого круга задач при создании и массовом производстве биосенсоров, библиотек веществ, матриц для многокомпонентного анализа в фармакологических и медицинских исследованиях. Метод электронапыления обладает следующими преимуществами по сравнению с другими известными методами создания биочипов: (1) высокое разрешение, позволяющее разместить, например, все 105 генов человека на чипе размером 1х1 мм2; (2) высокую скорость параллельного изготовления идентичных чипов, 105 указанных чипов могут быть изготовлены в течение месяца на небольшой установке; (3) отсутствие перекрестного загрязнения элементов матрицы и (4) отсутствие необходимости в использовании сложных прецизионных роботов.