生物芯片是什么

生物芯片是什么
生物芯片是什么

生物芯片是什么
生物芯片这一概念出现在上个世纪80年代初期,当时有人提出通过微电子技术和生物技术相结合,制作出具有生物活性的微结构的构想.但是由于加工技术等相关科技手段的限制,直到90年代,生物芯片技术才取得长足的进步.
生物芯片是现代微加工技术和生物科技相结合的产物,是通过光刻或者生物分子自组装技术,在平板载体内部或者表面制作出的可以完成一定生物反应功能的微装置.根据用途不同,生物芯片主要分为两大类,一类是生物电子芯片,用于生物计算机等生物电子产品的制造.另一类是生物分析芯片,用于各种生物大分子,细胞组织的操作以及生物化学反应检测.在生命科学仪器范畴讨论的通常是后面一类芯片,本文也只以这类芯片作为讨论对象.生物分析芯片按功能微结构在载体上分布的不同又可以分为二维分析芯片和三维分析芯片.二维分析芯片依赖固定在载体表面的生物分子完成生化反应检测.最常见的二维芯片是二维阵列芯片(Microarray),包括基因芯片、蛋白芯片和其它微阵列芯片.基因芯片是目前发展最为成熟的生物芯片,通过表面上固定的高密度DNA探针(现在单片基因芯片上的探针总数已达数十万个)与待测溶液中互补DNA片断的杂交反应来识别未知样品.根据用途的不同,基因芯片又可以分为测序芯片,表达芯片等等.三维芯片又称芯片实验室(1ab On a chip,LOAC),是在载体内部加工微通道、样品池、反应仓、以及各种控制和检测元件的具有一定空间结构的微芯片.三维芯片种类比较多,常见的有微电泳芯片、三维阵列芯片、PCR芯片等等.
二维芯片相对比较简单,容易加工,检测技术也比较成熟,现在已经逐步产业化.三维芯片相对比较复杂,还主要处于研究阶段.但是由于二维芯片通常需要体积庞大的辅助检测工具,因而在芯片上可以整合控制和检测结构的三维芯片相对更有发展的空间.最完整的芯片实验室可以完成样本的预处理、分离、稀释、混合、化学反应、检测以及产品的提取,它们也可以称为微全分析系统(μ-TAS).与传统的生物分析工具相比,生物芯片可以在载体表面集成成千上万的分子探针,在单一芯片中完成从样本的预处理、分离、稀释、混合、化学反应、检测到产物提取的全过程.因而生物芯片可以大大提高检测速度和分析效率、减少样本试剂消耗、排除人为干扰、防止污染以及高度自动化.