专利名称：一种组织芯片制备方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属生物技术，涉及组织芯片技术，尤其涉及一种组织芯片的新的制备方法及其装置，适用于分子生物学研究。
背景技术：
生物芯片(biochip)是20世纪90年代中期发展起来的一项用于分子生物学研究的高通量、高科技的技术，是继大规模集成电路之后的又一次具有重大影响的生物技术革命(Watson S J，et al.，Biol Psychiatry，1999)。根据生物材料的不同，生物芯片又分多种，如基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片、微生物芯片、组织芯片等。1998年，Kenonen J等(Frantz G D，et al.，J Pathol，2001)首先报道了组织芯片技术，又叫组织微阵列(tissue microarray，TMA)。应用该技术，可以对数十个乃至成百上千个样本同时进行免疫组化、原位杂交等组织原位的分子生物学研究。作为生物芯片的一个重要分支，组织芯片已经成为促进分子遗传学、基因组学和蛋白质组学研究成果迅速向临床应用转化和研究肿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)。
组织芯片的制备是组织芯片的关键技术之一。目前，组织芯片的制备主要以手工制作为主，需要首先制备空白受体蜡块，采用一套打孔针和取样针，分别依次打孔、取样和点样，单坯重复操作，不但工效低，而且很难保证芯片质量。另外，目前通用的工艺对定位系统的精确度要求较高，定位精确与否直接影响芯片阵列的质量，而配有精确定位系统的组织芯片制备装置比较昂贵(刘连新，国外医学肿瘤学分册，2000，2783-85)。所有这些因素都极大地限制了组织芯片制作的工效，不利于该项技术的普及和推广。组织芯片的制备成为影响该技术推广和应用的瓶颈之一。
已有专利文献报道制备组织芯片的方法，如中国发明专利申请号02139474.1，记载了一种制备组织芯片的方法，需要通过带有温度控制开关的恒温水浴箱在相对较长的时间内控制熔化石蜡的温度稍高于其熔点5℃～10℃的范围内，而且还需与包埋槽下方的负压箱连通的负压泵，在包埋槽底部形成一定负压，结构相对比较复杂，工艺成本较高，而且仍然是逐个重复点样。中国发明专利申请号02113230.5，记载了利用石蜡的半熔化状态制作组织芯片，该方法需要长时间维持石蜡半熔化状态，不便于点样过程中的定位，难以制做高密度、高质量的组织芯片。欧洲专利WO 2004/000992和美国专利PAT.NO.6,103,518，记载了侧重于典型组织病变部位选择方法的改进，芯片制作仍然是传统工艺，而且制作成本相对较高。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种组织芯片的新的制备方法，技术方案为按照常规技术标记样本后，通过组织芯片制备装置完成，首先由固定于取样仪的取样针集中取样，然后将带有样本的一组取样针按照芯片设计的位序，依次排布在阵列排布板上，然后将阵列排布板于4℃冰箱放置20分钟，将石蜡注满由两个L型挡板组合成的矩形槽中，将阵列排布板放入制备仪，旋动针芯控制板，带动针芯控制板下压，将阵列排布板上所有组织样本一次同时注入石蜡，待石蜡完全凝固后，取下蜡块，即完成组织芯片的制备。
本发明的又一个目的是提供实现本发明方法的组织芯片制备装置，该装置主要由取样仪和制备仪组成，取样仪1主要包括控制压杆、顶杆、导向滑块、固定螺帽、带针芯的取样针、回位压簧、定位螺栓、定位块、导向滑杆、基座，基座上设置导向滑杆，回位压簧与导向滑块连接，导向滑块上设置固定螺帽，取样针通过固定螺帽与导向滑块固定，导向滑块与顶杆的一端连接，顶杆的另一端与控制压杆连接，控制压杆与导向滑杆的顶端活动连接，定位螺栓通过定位块与导向滑杆连接，以控制导向滑块的下滑高度，制备仪主要包括控制螺栓、固定板、针芯控制板、阵列排布板、L型挡板、导向杆，底座，底座上设置导向杆，在导向杆的顶端设置固定板，控制螺栓穿过固定板与针芯控制板连接，针芯控制板通过凹槽活动嵌入导向杆，使针芯控制板可沿导向杆上下滑动，阵列排布板置于由L型挡板与底座组成的矩形槽上方。阵列排布板上设置直径与取样针前端直径相适的阵列排布的孔。
取样针与针芯活动相套，取样针和针芯都有一个膨大的尾端，使取样针与针芯的尾端不能进入阵列排布板设置的孔，针芯前端套入取样针前端，针芯尾端直径略大于取样针尾端直径，保持针芯尾端不进入取样针，针芯前端比取样针长1mm。
阵列排布板的厚度与取样针前端长度相同。阵列排布板与制备仪为活动安装，可取出水平放置，使孔面向上以方便取样针的放置。
取样针的个数与组织芯片阵列数相同。
本发明的技术优点是(1)集中取样、排布芯片阵列，不需制作空白受体蜡块，不需打孔工序，不需单坯逐个点样，所有样本点样与组织芯片成型一步完成；(2)集中分别取样，一个组织芯片的制作过程中，每个取样针只取一次/种样本，避免了组织间的相互污染；(3)点样过程中，取样针不进入石蜡，只是将所取样本同时送入石蜡，点样与芯片成型一步完成，较目前单坯循环重复操作方法简捷方便；(4)组织芯片制备仪制备简便，不仅能降低工艺成本，还能提高工效和芯片质量，有利于普及推广。


图1是取样仪结构示意图；图2是取样针与针芯结构示意图；图3是组织芯片制备装置结构示意图；图4是放置阵列排布板前的制备仪结构示意图；图5是排布了取样针的排布板的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1参见图1-图5，组织芯片制备装置主要由取样仪I和制备仪II组成，取样仪I主要包括控制压杆1、顶杆2、导向滑块3、固定螺帽4、带针芯11的取样针5、回位压簧6、定位螺栓7、定位块8、导向滑杆9、基座10，基座10上设置导向滑杆9，回位压簧6与导向滑块3连接，导向滑块3上设置固定螺帽4，取样针5通过固定螺帽4与导向滑块3固定，导向滑块3与顶杆2的一端连接，顶杆2的另一端与控制压杆1连接，控制压杆1与导向滑杆9的顶端活动连接，下压控制压杆1时，通过顶杆2带动导向滑块3下滑，带动取样针5进入标记样本取样，定位螺栓7通过定位块8与导向滑杆9连接，以控制导向滑块3下滑高度，保证取样准确，制备仪II主要包括控制螺栓12、固定板13、针芯控制板14、阵列排布板15、L型挡板16、导向杆17，底座18，底座18上设置2根导向杆17，在导向杆17的顶端设置固定板13，控制螺栓12穿过固定板13与针芯控制板14连接，通过旋动控制螺栓12带动针芯控制板14上下移动，针芯控制板14通过侧面凹槽活动嵌入导向杆17，使针芯控制板14可沿导向杆17上下移动，阵列排布板15置于由L型挡板16与底座18组成的矩形槽上方。
也可在导向滑块3设置固定螺帽4的侧面开一直径与取样针5直径相适的凹槽，将取样针5嵌入后再用固定螺帽4固定。
取样针5与针芯11活动相套，取样针5和针芯11都有一个膨大的尾端，使取样针5与针芯11的尾端不能进入阵列排布板15设置的孔，针芯11前端套入取样针5，针芯11尾端直径略大于取样针5尾端直径，保持针芯11尾端不进入取样针5，针芯11前端长度比取样针5长1mm，以确保点样时能将样本组织柱完整的推入石蜡，在整个取样和点样过程中，针芯11始终与取样针5保持一体，当取好样后，针芯11即被所取样本组织顶起，顶起的高度与所取样本的长度相等。取样针5的个数与组织芯片阵列数相同。
阵列排布板15上设置直径与取样针5前端直径相适的阵列排布的孔，阵列排布板15的厚度与取样针5前端长度相同，使取样针5和针芯11的尾端不进入阵列排布板15的孔，当旋动控制螺栓12下移针芯控制板14时，只是样本组织柱被针芯11推入石蜡之中，而确保取样针5不进入石蜡，避免污染样本。阵列排布板15与制备仪II为活动安装，可取出水平放置，使孔面向上以方便取样针5的放置。
实施例2参照图1-图2，按照常规技术标记样本蜡块后，将已标记的样本蜡块放置于取样仪I的基座10上，通过定位螺栓7在导向滑杆9上固定定位块8的位置，将一枚取样针5通过固定螺帽4固定在导向划块3上，下压控制压杆1，通过顶杆2将导向划块3下移，使取样针5前端进入样本蜡块，针芯11会被所取组织样本顶起，针芯11顶起的高度等于所取的样本柱的高度，放开控制压杆1，利用回位压簧6，抬起取样针5，完成一次取样，参照图5，将取好样的取样针5连同被顶起的针芯11一起按照芯片设计的位序，排布在芯片阵列排布板15中，重复前面操作，完成一组组织样本的集中取样及排布，然后将阵列排布板15置于4℃冰箱放置20分钟；参照图3，将两个L型挡板16组合放入制备仪II的底座18上，形成矩形槽，在该矩形槽内注满液体石蜡，把经过冷冻的阵列排布板15放置矩形槽上方，旋动控制螺栓12，向下推动针芯控制板11，挤压针芯11尾端将所有组织样本一次同时注入矩形槽的石蜡中，待石蜡完全凝固后，移开阵列排布板15，除去L型挡板16，将芯片蜡块取下即完成组织芯片的制备。
实施例3根据试验目的和芯片设计的不同，可选择不同的取样直径和不同密度的芯片阵列。本系统可配套各种规格的取样针(常用规格为0.6mm、1.0mm、1.5mm)，并分别由相应孔径的阵列排布板与之配套。
实施例4目前常用样本直径为0.6mm，常用芯片密度一般为60-100。本系统目前设计的0.6mm直径的组织芯片最大密度为11×17，如果样本数不够187，可选择规律性间隔数孔排布，如果设备制造工艺允许，芯片密度仍有进一步提高的空间。
权利要求
1.一种组织芯片的制备方法，按照常规技术标记样本后，通过取样针取样，其特征是先通过组织芯片制备装置中的取样仪(I)集中取样，然后将带有样本的一组取样针(5)按照芯片设计的位序，依次排布在阵列排布板(15)上，然后将阵列排布板(15)于4℃冰箱放置20分钟，将石蜡注满由两个L型挡板(16)组合成的矩形槽中，将阵列排布板(15)放入组织芯片制备装置中的制备仪(II)，旋动控制螺栓(12)，带动针芯控制板(14)下压，将阵列排布板(15)上所有组织样本一次同时注入石蜡，待石蜡完全凝固后，取下芯片蜡块即可。
2.根据权利要求1所述的组织芯片制备装置，其特征是主要由取样仪(I)和制备仪(II)组成，取样仪(I)主要包括控制压杆(1)、顶杆(2)、导向滑块(3)、固定螺帽(4)、带针芯(11)的取样针(5)、回位压簧(6)、定位螺栓(7)、定位块(8)、导向滑杆(9)、基座(10)，基座(10)上设置导向滑杆(9)，回位压簧(6)与导向滑块(3)连接，导向滑块(3)上设置固定螺帽(4)，取样针(5)通过固定螺帽(4)与导向滑块(3)固定，导向滑块(3)与顶杆(2)的一端连接，顶杆(2)的另一端与控制压杆(1)连接，控制压杆(1)与导向滑杆(9)的顶端活动连接，定位螺栓(7)通过定位块(8)与导向滑杆(9)连接，制备仪(II)主要包括控制螺栓(12)、固定板(13)、针芯控制板(14)、阵列排布板(15)、L型挡板(16)、导向杆(17)，底座(18)，底座(18)上设置导向杆(17)，在导向杆(17)的顶端设置固定板(13)，控制螺栓(12)穿过固定板(13)与针芯控制板(14)连接，针芯控制板(14)通过凹槽嵌入导向杆(17)，阵列排布板(15)置于由L型挡板(16)与底座(18)组成的矩形槽上方。
3.根据权利要求2所述的组织芯片制备装置，其特征是取样针(5)与针芯(11)活动相套，取样针(5)和针芯(11)都有一个膨大的尾端，针芯(11)前端套入取样针(5)内，针芯(11)尾端直径略大于取样针(5)尾端直径。
4.根据权利要求2和3所述的组织芯片制备装置，其特征是针芯(11)的前端长度比取样针5长1mm。
5.根据权利要求2和3所述的组织芯片制备装置，其特征是阵列排布板(15)的厚度与取样针(5)前端长度相同。
6.根据权利要求2-5所述的组织芯片制备装置，其特征是阵列排布板(15)上设置直径与取样针(5)前端直径相适的阵列排布的孔。
7.根据权利要求2-6所述的组织芯片制备装置，其特征是阵列排布板(15)为活动安装，可取出水平放置。
8.根据权利要求2-6所述的组织芯片制备装置，其特征是取样针(5)的个数与组织芯片阵列数相同。
9.根据权利要求2所述的组织芯片制备装置，其特征是针芯控制板(14)与导向杆(17)活动连接。
全文摘要
一种组织芯片制备方法及其装置，装置由取样仪(I)和制备仪(II)组成，主要包括控制压杆(1)、导向滑块(3)、固定螺帽(4)、带针芯(11)的取样针(5)、回位压簧(6)、定位螺栓(7)、导向滑杆(9)、控制螺栓(12)、针芯控制板(14)、阵列排布板(15)、L型挡板(16)、导向杆(17)。通过取样仪(I)集中取样后将一组取样针(5)依次排布在阵列排布板(15)上，通过下推针芯控制板(14)将所有组织样本一次同时注入石蜡，待石蜡凝固后即可。本发明装置结构设计合理，使用时无需制备受体蜡块和打孔工序，无需精密定位系统，无需单坯制备逐个点样，所有样本的点样和组织芯片的蜡块成型一步完成，不仅能降低工艺成本，并能提高工效和芯片质量，有利于芯片制备技术的推广和普及。
文档编号G01N33/48GK1595097SQ20041002564
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者孟潘庆, 周桂英, 郑树, 罗建明, 董琪 申请人:浙江大学