近年来,聚合物越来越广泛地被用作制备生物芯片的基底物质。重要的是这些材料能被用于多种领域。聚合物具有众多优势比如低成本,坚固结构,易于构造,快速成型。使用聚合物基质一个重要的优点是它们提供了各种各样的表面性能,在某种情况下还能保留聚合物原有的性能。聚合物生物芯片制备技术是一种真正能代替普通玻璃基微阵列的技术。DNA微阵列体系通常是格式化的微型DNA探针,DNA芯片将有助于诊断和治疗的结合以及引入个性化的药物。生物分子的固定方法分为三类,基于共价结合,物理吸附,或者绑定相互作用的亲和力。共价结合常以氨基为基础。大多数用于绑定的机理依靠于N-羟基丁二酰亚胺(NHS),环氧基树脂,醛类,或者碳二酰亚胺,这些都能与生物分子上的氨基共价结合。本课题探讨了不同的共价结合方法用于在聚合物表面固定DNA,这对提高监测灵敏性和用于特定生物分析的生物芯片的选择性具有重要意义。基于以上研究背景我们做了如下工作：1、基于光催化氧化法在环烯烃共聚物(COC)表面固定DNACOC有很多优良的特性,包括高的玻璃化转变温度,低自体荧光,光学透明性和耐有机溶剂等。本研究中,我们使用一种新颖的方法将环氧基引入到COC表面,基于光催化氧化法(CPO)。首先,利用CPO方法将硫酸根阴离子引入到COC表面,然后硫酸根阴离子通过水解作用转化成羟基,形成类玻璃表面,之后可以与硅烷偶联剂反应。我们选用环氧丙基三甲氧基硅烷将环氧基引入到COC薄膜表面,结果用XPS,水接触角测量仪和原子力显微镜表征。通过DNA末端的氨基与引入到COC表面的环氧基之间的共价结合实现DNA探针在COC表面的固定。不同浓度的DNA探针在COC表面的固定效率在45%～65%之间,与传统的环氧化玻片相比相差无几。得到的DNA微阵列与互补的靶基因实现了成功杂交,杂交后荧光强度是由固定探针的密度或者杂交反应液中靶基因的浓度决定。该方法在低成本的聚合物芯片的构造中有相当大的潜力。2、EVA表面三维微阵列芯片的构造EVA是一种被广泛使用的乙烯共聚物,在EVA中极性的乙烯醋酸酯单元无规分散在结构中,使得EVA具有良好的柔韧性,光透过性能,并粘附其他有机／无机材料。首先作为光引发剂的异丙基硫杂蒽酮(ITX)在紫外光下引发共价结合到EVA表面形成异丙基硫杂蒽酮半频哪醇(ITXSP)休眠基。固定在聚合物表面的ITXSP可作为一种反应片段来引发乙烯基单体在可见光下的接枝。带有环氧基的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)被用作在EVA表面引入环氧基的功能性单体。首先在EVA表层可见光辐照接枝一层PEGDA抗污染层,再在表面二次可见光接枝一层功能性的微阵列。用3D结构制备DNA微阵列具有很重要的优势：有更高固定能力的同时在固定分子之间有更长的间距。利用一系列的表征方法证明EVA表面成功引入环氧基同时获得了更亲水的表面特性。利用原子力显微镜可以观察到二次可见光接枝GMA与PEGDA混合物的EVA表面有规整的带有一定高度的三维环氧反应柱,之后带有氨基的DNA探针与反应柱上的环氧基共价结合,利用扫描仪检测到EVA表面成功固定上了DNA。这为之后的基因检测以及更广泛的生物应用提供了有利因素。3、利用原位光聚合方法在LDPE表面固定DNA及杂交检测三维水凝胶微芯片的性能相对于二维平面微阵列芯片的优点是固定能力高,固定分子周围有均匀的水环境,固定化分子与疏水的基质表面没有接触,因此增加了芯片固定探针的稳定性。本研究开发了一种新的共聚过程用于三维凝胶反应柱的新型微芯片制备。使用氨基化的DNA,单体选用丙烯酰胺,氨基化的DNA能结合到增长的聚丙烯酰胺链上,首先将氨基化的DNA与形成凝胶的丙烯酰胺单体混合,之后用点样仪将聚合反应的混合物的液滴喷点到LDPE表面进行UV辐照引发DNA与丙烯酰胺之间的共聚合反应。结果显示DNA固定前后的固定效率大于80%,说明利用该方法DNA成功地引入到了LDPE表面。LDPE表面固定的凝胶柱的力学和热学性能都很稳定。这为进一步临床应用提供了依据。目前临床上检测胶质瘤病变级数的方法比较复杂而且不准确,利用上述方法制备的LDPE凝胶固定DNA微芯片检测胶质瘤病变级数,25条特异性的胶质瘤分级相关基因作为探针与从胶质瘤组织中提取的DNA探针进行杂交,观察杂交情况确定病变级数。本研究使用一级和四级病变级数的胶质瘤组织,先从组织中提取RNA,然后反转录成cDNA,并用Cy3或者Cy5荧光标记cDNA(靶基因),利用紫外分光光度计得到的紫外谱图出现了cDNA的特征吸收峰说明Cy3和Cy5成功标记在cDNA上。cDNA作为靶基因与25条特异性DNA探针杂交,用扫描仪观测到了明显的杂交结果。通过该方法我们可以利用杂交结果以及荧光强度的不同来确定未知的病变程度用于早期的疾病检测。