專利名稱：一種組織芯片制備方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬生物技術，涉及組織芯片技術，尤其涉及一種組織芯片的新的制備方法及其裝置，適用于分子生物學研究。
背景技術：
生物芯片(biochip)是20世紀90年代中期發(fā)展起來的一項用于分子生物學研究的高通量、高科技的技術，是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有重大影響的生物技術革命(Watson S J，et al.，Biol Psychiatry，1999)。根據(jù)生物材料的不同，生物芯片又分多種，如基因芯片、蛋白芯片、細胞芯片、微生物芯片、組織芯片等。1998年，Kenonen J等(Frantz G D，et al.，J Pathol，2001)首先報道了組織芯片技術，又叫組織微陣列(tissue microarray，TMA)。應用該技術，可以對數(shù)十個乃至成百上千個樣本同時進行免疫組化、原位雜交等組織原位的分子生物學研究。作為生物芯片的一個重要分支，組織芯片已經(jīng)成為促進分子遺傳學、基因組學和蛋白質(zhì)組學研究成果迅速向臨床應用轉(zhuǎn)化和研究腫瘤基因表型和功能的重要工具(Skacel M，et al.，Appl Immunohistochem MolMorphol，2002)(Torhorst J，et al.，Am J Pathol，2001)。
組織芯片的制備是組織芯片的關鍵技術之一。目前，組織芯片的制備主要以手工制作為主，需要首先制備空白受體蠟塊，采用一套打孔針和取樣針，分別依次打孔、取樣和點樣，單坯重復操作，不但工效低，而且很難保證芯片質(zhì)量。另外，目前通用的工藝對定位系統(tǒng)的精確度要求較高，定位精確與否直接影響芯片陣列的質(zhì)量，而配有精確定位系統(tǒng)的組織芯片制備裝置比較昂貴(劉連新，國外醫(yī)學腫瘤學分冊，2000，2783-85)。所有這些因素都極大地限制了組織芯片制作的工效，不利于該項技術的普及和推廣。組織芯片的制備成為影響該技術推廣和應用的瓶頸之一。
已有專利文獻報道制備組織芯片的方法，如中國發(fā)明專利申請?zhí)?2139474.1，記載了一種制備組織芯片的方法，需要通過帶有溫度控制開關的恒溫水浴箱在相對較長的時間內(nèi)控制熔化石蠟的溫度稍高于其熔點5℃～10℃的范圍內(nèi)，而且還需與包埋槽下方的負壓箱連通的負壓泵，在包埋槽底部形成一定負壓，結構相對比較復雜，工藝成本較高，而且仍然是逐個重復點樣。中國發(fā)明專利申請?zhí)?2113230.5，記載了利用石蠟的半熔化狀態(tài)制作組織芯片，該方法需要長時間維持石蠟半熔化狀態(tài)，不便于點樣過程中的定位，難以制做高密度、高質(zhì)量的組織芯片。歐洲專利WO 2004/000992和美國專利PAT.NO.6,103,518，記載了側(cè)重于典型組織病變部位選擇方法的改進，芯片制作仍然是傳統(tǒng)工藝，而且制作成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種組織芯片的新的制備方法，技術方案為按照常規(guī)技術標記樣本后，通過組織芯片制備裝置完成，首先由固定于取樣儀的取樣針集中取樣，然后將帶有樣本的一組取樣針按照芯片設計的位序，依次排布在陣列排布板上，然后將陣列排布板于4℃冰箱放置20分鐘，將石蠟注滿由兩個L型擋板組合成的矩形槽中，將陣列排布板放入制備儀，旋動針芯控制板，帶動針芯控制板下壓，將陣列排布板上所有組織樣本一次同時注入石蠟，待石蠟完全凝固后，取下蠟塊，即完成組織芯片的制備。
本發(fā)明的又一個目的是提供實現(xiàn)本發(fā)明方法的組織芯片制備裝置，該裝置主要由取樣儀和制備儀組成，取樣儀1主要包括控制壓桿、頂桿、導向滑塊、固定螺帽、帶針芯的取樣針、回位壓簧、定位螺栓、定位塊、導向滑桿、基座，基座上設置導向滑桿，回位壓簧與導向滑塊連接，導向滑塊上設置固定螺帽，取樣針通過固定螺帽與導向滑塊固定，導向滑塊與頂桿的一端連接，頂桿的另一端與控制壓桿連接，控制壓桿與導向滑桿的頂端活動連接，定位螺栓通過定位塊與導向滑桿連接，以控制導向滑塊的下滑高度，制備儀主要包括控制螺栓、固定板、針芯控制板、陣列排布板、L型擋板、導向桿，底座，底座上設置導向桿，在導向桿的頂端設置固定板，控制螺栓穿過固定板與針芯控制板連接，針芯控制板通過凹槽活動嵌入導向桿，使針芯控制板可沿導向桿上下滑動，陣列排布板置于由L型擋板與底座組成的矩形槽上方。陣列排布板上設置直徑與取樣針前端直徑相適的陣列排布的孔。
取樣針與針芯活動相套，取樣針和針芯都有一個膨大的尾端，使取樣針與針芯的尾端不能進入陣列排布板設置的孔，針芯前端套入取樣針前端，針芯尾端直徑略大于取樣針尾端直徑，保持針芯尾端不進入取樣針，針芯前端比取樣針長1mm。
陣列排布板的厚度與取樣針前端長度相同。陣列排布板與制備儀為活動安裝，可取出水平放置，使孔面向上以方便取樣針的放置。
取樣針的個數(shù)與組織芯片陣列數(shù)相同。
本發(fā)明的技術優(yōu)點是(1)集中取樣、排布芯片陣列，不需制作空白受體蠟塊，不需打孔工序，不需單坯逐個點樣，所有樣本點樣與組織芯片成型一步完成；(2)集中分別取樣，一個組織芯片的制作過程中，每個取樣針只取一次/種樣本，避免了組織間的相互污染；(3)點樣過程中，取樣針不進入石蠟，只是將所取樣本同時送入石蠟，點樣與芯片成型一步完成，較目前單坯循環(huán)重復操作方法簡捷方便；(4)組織芯片制備儀制備簡便，不僅能降低工藝成本，還能提高工效和芯片質(zhì)量，有利于普及推廣。


圖1是取樣儀結構示意圖；圖2是取樣針與針芯結構示意圖；圖3是組織芯片制備裝置結構示意圖；圖4是放置陣列排布板前的制備儀結構示意圖；圖5是排布了取樣針的排布板的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1參見圖1-圖5，組織芯片制備裝置主要由取樣儀I和制備儀II組成，取樣儀I主要包括控制壓桿1、頂桿2、導向滑塊3、固定螺帽4、帶針芯11的取樣針5、回位壓簧6、定位螺栓7、定位塊8、導向滑桿9、基座10，基座10上設置導向滑桿9，回位壓簧6與導向滑塊3連接，導向滑塊3上設置固定螺帽4，取樣針5通過固定螺帽4與導向滑塊3固定，導向滑塊3與頂桿2的一端連接，頂桿2的另一端與控制壓桿1連接，控制壓桿1與導向滑桿9的頂端活動連接，下壓控制壓桿1時，通過頂桿2帶動導向滑塊3下滑，帶動取樣針5進入標記樣本取樣，定位螺栓7通過定位塊8與導向滑桿9連接，以控制導向滑塊3下滑高度，保證取樣準確，制備儀II主要包括控制螺栓12、固定板13、針芯控制板14、陣列排布板15、L型擋板16、導向桿17，底座18，底座18上設置2根導向桿17，在導向桿17的頂端設置固定板13，控制螺栓12穿過固定板13與針芯控制板14連接，通過旋動控制螺栓12帶動針芯控制板14上下移動，針芯控制板14通過側(cè)面凹槽活動嵌入導向桿17，使針芯控制板14可沿導向桿17上下移動，陣列排布板15置于由L型擋板16與底座18組成的矩形槽上方。
也可在導向滑塊3設置固定螺帽4的側(cè)面開一直徑與取樣針5直徑相適的凹槽，將取樣針5嵌入后再用固定螺帽4固定。
取樣針5與針芯11活動相套，取樣針5和針芯11都有一個膨大的尾端，使取樣針5與針芯11的尾端不能進入陣列排布板15設置的孔，針芯11前端套入取樣針5，針芯11尾端直徑略大于取樣針5尾端直徑，保持針芯11尾端不進入取樣針5，針芯11前端長度比取樣針5長1mm，以確保點樣時能將樣本組織柱完整的推入石蠟，在整個取樣和點樣過程中，針芯11始終與取樣針5保持一體，當取好樣后，針芯11即被所取樣本組織頂起，頂起的高度與所取樣本的長度相等。取樣針5的個數(shù)與組織芯片陣列數(shù)相同。
陣列排布板15上設置直徑與取樣針5前端直徑相適的陣列排布的孔，陣列排布板15的厚度與取樣針5前端長度相同，使取樣針5和針芯11的尾端不進入陣列排布板15的孔，當旋動控制螺栓12下移針芯控制板14時，只是樣本組織柱被針芯11推入石蠟之中，而確保取樣針5不進入石蠟，避免污染樣本。陣列排布板15與制備儀II為活動安裝，可取出水平放置，使孔面向上以方便取樣針5的放置。
實施例2參照圖1-圖2，按照常規(guī)技術標記樣本蠟塊后，將已標記的樣本蠟塊放置于取樣儀I的基座10上，通過定位螺栓7在導向滑桿9上固定定位塊8的位置，將一枚取樣針5通過固定螺帽4固定在導向劃塊3上，下壓控制壓桿1，通過頂桿2將導向劃塊3下移，使取樣針5前端進入樣本蠟塊，針芯11會被所取組織樣本頂起，針芯11頂起的高度等于所取的樣本柱的高度，放開控制壓桿1，利用回位壓簧6，抬起取樣針5，完成一次取樣，參照圖5，將取好樣的取樣針5連同被頂起的針芯11一起按照芯片設計的位序，排布在芯片陣列排布板15中，重復前面操作，完成一組組織樣本的集中取樣及排布，然后將陣列排布板15置于4℃冰箱放置20分鐘；參照圖3，將兩個L型擋板16組合放入制備儀II的底座18上，形成矩形槽，在該矩形槽內(nèi)注滿液體石蠟，把經(jīng)過冷凍的陣列排布板15放置矩形槽上方，旋動控制螺栓12，向下推動針芯控制板11，擠壓針芯11尾端將所有組織樣本一次同時注入矩形槽的石蠟中，待石蠟完全凝固后，移開陣列排布板15，除去L型擋板16，將芯片蠟塊取下即完成組織芯片的制備。
實施例3根據(jù)試驗目的和芯片設計的不同，可選擇不同的取樣直徑和不同密度的芯片陣列。本系統(tǒng)可配套各種規(guī)格的取樣針(常用規(guī)格為0.6mm、1.0mm、1.5mm)，并分別由相應孔徑的陣列排布板與之配套。
實施例4目前常用樣本直徑為0.6mm，常用芯片密度一般為60-100。本系統(tǒng)目前設計的0.6mm直徑的組織芯片最大密度為11×17，如果樣本數(shù)不夠187，可選擇規(guī)律性間隔數(shù)孔排布，如果設備制造工藝允許，芯片密度仍有進一步提高的空間。
權利要求
1.一種組織芯片的制備方法，按照常規(guī)技術標記樣本后，通過取樣針取樣，其特征是先通過組織芯片制備裝置中的取樣儀(I)集中取樣，然后將帶有樣本的一組取樣針(5)按照芯片設計的位序，依次排布在陣列排布板(15)上，然后將陣列排布板(15)于4℃冰箱放置20分鐘，將石蠟注滿由兩個L型擋板(16)組合成的矩形槽中，將陣列排布板(15)放入組織芯片制備裝置中的制備儀(II)，旋動控制螺栓(12)，帶動針芯控制板(14)下壓，將陣列排布板(15)上所有組織樣本一次同時注入石蠟，待石蠟完全凝固后，取下芯片蠟塊即可。
2.根據(jù)權利要求1所述的組織芯片制備裝置，其特征是主要由取樣儀(I)和制備儀(II)組成，取樣儀(I)主要包括控制壓桿(1)、頂桿(2)、導向滑塊(3)、固定螺帽(4)、帶針芯(11)的取樣針(5)、回位壓簧(6)、定位螺栓(7)、定位塊(8)、導向滑桿(9)、基座(10)，基座(10)上設置導向滑桿(9)，回位壓簧(6)與導向滑塊(3)連接，導向滑塊(3)上設置固定螺帽(4)，取樣針(5)通過固定螺帽(4)與導向滑塊(3)固定，導向滑塊(3)與頂桿(2)的一端連接，頂桿(2)的另一端與控制壓桿(1)連接，控制壓桿(1)與導向滑桿(9)的頂端活動連接，定位螺栓(7)通過定位塊(8)與導向滑桿(9)連接，制備儀(II)主要包括控制螺栓(12)、固定板(13)、針芯控制板(14)、陣列排布板(15)、L型擋板(16)、導向桿(17)，底座(18)，底座(18)上設置導向桿(17)，在導向桿(17)的頂端設置固定板(13)，控制螺栓(12)穿過固定板(13)與針芯控制板(14)連接，針芯控制板(14)通過凹槽嵌入導向桿(17)，陣列排布板(15)置于由L型擋板(16)與底座(18)組成的矩形槽上方。
3.根據(jù)權利要求2所述的組織芯片制備裝置，其特征是取樣針(5)與針芯(11)活動相套，取樣針(5)和針芯(11)都有一個膨大的尾端，針芯(11)前端套入取樣針(5)內(nèi)，針芯(11)尾端直徑略大于取樣針(5)尾端直徑。
4.根據(jù)權利要求2和3所述的組織芯片制備裝置，其特征是針芯(11)的前端長度比取樣針5長1mm。
5.根據(jù)權利要求2和3所述的組織芯片制備裝置，其特征是陣列排布板(15)的厚度與取樣針(5)前端長度相同。
6.根據(jù)權利要求2-5所述的組織芯片制備裝置，其特征是陣列排布板(15)上設置直徑與取樣針(5)前端直徑相適的陣列排布的孔。
7.根據(jù)權利要求2-6所述的組織芯片制備裝置，其特征是陣列排布板(15)為活動安裝，可取出水平放置。
8.根據(jù)權利要求2-6所述的組織芯片制備裝置，其特征是取樣針(5)的個數(shù)與組織芯片陣列數(shù)相同。
9.根據(jù)權利要求2所述的組織芯片制備裝置，其特征是針芯控制板(14)與導向桿(17)活動連接。
全文摘要
一種組織芯片制備方法及其裝置，裝置由取樣儀(I)和制備儀(II)組成，主要包括控制壓桿(1)、導向滑塊(3)、固定螺帽(4)、帶針芯(11)的取樣針(5)、回位壓簧(6)、定位螺栓(7)、導向滑桿(9)、控制螺栓(12)、針芯控制板(14)、陣列排布板(15)、L型擋板(16)、導向桿(17)。通過取樣儀(I)集中取樣后將一組取樣針(5)依次排布在陣列排布板(15)上，通過下推針芯控制板(14)將所有組織樣本一次同時注入石蠟，待石蠟凝固后即可。本發(fā)明裝置結構設計合理，使用時無需制備受體蠟塊和打孔工序，無需精密定位系統(tǒng)，無需單坯制備逐個點樣，所有樣本的點樣和組織芯片的蠟塊成型一步完成，不僅能降低工藝成本，并能提高工效和芯片質(zhì)量，有利于芯片制備技術的推廣和普及。
文檔編號G01N33/48GK1595097SQ20041002564
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權日2004年6月22日
發(fā)明者孟潘慶, 周桂英, 鄭樹, 羅建明, 董琪 申請人:浙江大學