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生物芯片的基本概念

       生物芯片(biochip)的概念来自于计算机芯片,发展至今不过二十年左右,但进展迅速。迄今为止已有一百多家公司从事生物芯片相关工艺、设备及检测手段和软件研究开发。由于最初的生物芯片的主要目标是用于DNA序列的测定、基因表达谱鉴定和基因突变体的检测和分析,所以有时生物芯片又被称为基因芯片(genechip)或DNA芯片。但目前这一技术已扩展至很多领域。

       目前,国内外研究单位所研发的生物芯片,如果按应用领域分类,可以分为基因芯片、蛋白质分析用生物芯片、PCR芯片,以及血液分析用生物芯片等几类;如果按内在集成功能分类,可以分为主动式生物芯片和被动式生物芯片两类。

       被动式生物芯片的实质是在面积不大的基片上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置的可寻址的敏感物质,结合或反应在相同条件下进行。反应结果用各种物理或化学手段进行转换成电信号,通过计算机进行分析处理,综合成可读的数据信息。利用被动式生物芯片进行芯片分析可以大大提高检测效率,减少工作量,增加可比性。但实验人员无法对芯片上的生物及化学反应进行动力学以及反应特异性的人为控制。被动式生物芯片构成简单,目前,国内外大多数研究单位所研发的多是这类芯片。在人类基因组计划中发挥重要作用的基因芯片就属于被动式生物芯片。

       主动式生物芯片的实质是在被动式生物芯片的基础上,在基片上同时集成有微型流路、微型阀和微型泵等部分,利用他们对发生在芯片上的生物及化学反应进行人为控制。主动式生物芯片又被称为芯片型实验室(lab on a chip),它是20世纪90 年代后出现的一个新的研究领域。顾名思义,它是以芯片分析为基础,其功能已从单一分析测定发展为集各种分析化学所需的实验室基本操作于一体的“微型实验室”。


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