寡聚核苷酸原位光刻专利技术-美国Affymetrix公司

         美国著名的Affymetrix公司率先开发的寡聚核苷酸原位光刻专利技术，是生产高密度寡核苷酸基因芯片的核心关键技术。采用的技术原理是在合成碱基单体的5＇羟基末端连上一个光敏保护基。首先使支持物羟基化，并用光敏保护基团将其保护起来。每次选取适当的蔽光膜(mask)使需要聚合的部位透光，其它部位不透光。这样，光通过蔽光膜照射到支持物上，受光部位的羟基脱保护而活化。因为合成所用的单体分子一端按传统固相合成方法活化，另一端受光敏保护基的保护，所以发生偶联的部位反应后仍旧带有光敏保护基团。因此，每次通过控制蔽光膜的图案(透光与不透光)决定哪些区域应被活化，以及所用单体的种类和反应次序就可以实现在待定位点合成大量预定序列寡聚体的目的。 使用多种蔽光膜能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循环中探针数目呈指数增长。某一含N个核苷酸的寡聚核苷酸，通过4×N个化学步骤能合成出4N个可能结构。例如：一段8个碱基的寡核苷酸有65，536种排列的可能，通过32个化学步骤，8个小时就能合成65，536个探针。其基本原理如图所示：
　

     该方法的主要优点是可以用很少的步骤合成极其大量的探针阵列。在上述例子中合成65536个探针的8聚体寡核苷酸序列仅需4×8=32步操作，8小时就可以完成。而如果用传统方法合成然后点样，那么工作量的巨大将是不可思议的。同时，用该方法合成的探针阵列密度可高达到106/cm2。不过，该方法每步合成反应产率比较低，不到95%。因此探针的长度受到了限制。Affymetrix将光引导合成技术与半异体工业所用的光敏抗蚀技术相结合，以酸作为去保护剂，使每步产率增加到98%。原因是光敏抗蚀剂的解离对照度的依赖是非线性的，当照度达到特定的阈值以上保护剂就会解离。所以，该方法同时也解决了由于蔽光膜透光孔间距离缩小而引起的光衍射问题，有效地提高了聚合点阵的密度。另据报导，利用波长更短的物质波如电子射线去脱保护可使点阵密度达到1010/cm²。

    美国Affymetrix公司每月投入基因芯片研究的经费超过100万美元，目前已开发出十多个系列的产品，许多公司及研究机构与其签约购买其产品。产品不仅可用于基因表达分析和基因诊断等，而且在大规模药物开发方面也具有诱人的前景。鉴于光刻设备技术复杂，只能由在基因芯片研究方面享有盛誉的Affymetrix公司专业化生产，客户只能购买Affymetrix的成品芯片，或者委托Affymetrix公司代为制作芯片。