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生物芯片的相關介紹
閱讀：2726 發(fā)布時間：2022-1-18
什么是生物芯片呢？
簡單說，生物芯片就是在一塊玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品，然后由一種儀器收集信號，用計算機分析數(shù)據(jù)結果。人們可能很容易把生物芯片與電子芯片聯(lián)系起來，雖然，生物芯片和電子芯片確實有著聯(lián)系，但它們是不同的兩種東西。生物芯片并不等同于電子芯片，只是借用概念，它的原名叫“核酸微陣列”，因為它上面的反應是在交叉的縱列中所發(fā)生。
生物芯片（biochip）是指采用光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細胞等等生物樣品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體）的表面，組成密集二維分子排列，然后與已標記的待測生物樣品中靶分子雜交，通過特定的儀器比如激光共聚焦掃描或電荷偶聯(lián)攝影像機（CCD）對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地檢測分析，從而判斷樣品中靶分子的數(shù)量
生物芯片技術源于核酸分子雜交。所謂生物芯片一般指高密度固定在互相支持介質(zhì)上的生物信息分子（如基因片段、CDN*片段或多肽、蛋白質(zhì)）的微陣列雜交型芯片（micro-arrays），陣列中每個分子的序列及位置都是已知的，并且是預先設定好的序列點陣，微流控芯片（microfluidic chips）和液態(tài)生物芯片是比微陣列芯片后發(fā)展的生物芯片新技術。生物芯片技術是系統(tǒng)生物技術的基本內(nèi)容。
生物芯片主要特點是高通量、微型化和自動化。生物芯片上高度集成的成千上萬密集排列的分子微陣列，能夠在很短時間內(nèi)分析大量的生物分子，使人們能夠快速準確地獲取樣品中的生物信息，檢測效率是傳統(tǒng)檢測手段的很多倍。基因芯片是生物芯片技術中發(fā)展成熟和先實現(xiàn)商品化的產(chǎn)品。基因芯片是基于核酸探針互補雜交技術原理而研制的。所謂核酸探針只是一段人工合成的堿基序列，在探針上連接上一些可檢測的物質(zhì)，根據(jù)堿基互補的原理，利用基因探針到基因混合物中識別特定基因。基因芯片，又稱DNA芯片，DNA微陣列（DNAmicroar ray），和我們?nèi)粘Ｋf的計算機芯片非常相似，只不過高度集成的不是半導體管，而是成千上萬的網(wǎng)格狀密集排列的基因探針，通過已知堿基順序的DN*片段，來結合堿基互補序列的單鏈DNA，從而確定相應的序列，通過這種方式來識別異常基因或其產(chǎn)物等。目前，比較成熟的產(chǎn)品有檢測基因突變的基因芯片和檢測細胞基因表達水平的基因表達譜芯片。基因芯片技術主要包括四個基本技術環(huán)節(jié)：芯片微陣列制備、樣品制備、生物分子反應和信號的檢測及分析。
目前制備芯片主要采用表面化學的方法或組合化學的方法來處理固相基質(zhì)如玻璃片或硅片，然后使DN*片段或蛋白質(zhì)分子按特定順序排列在片基上。目前已有將近40萬種不同的DNA分子放在1平方厘米的高密度基因芯片，并且正在制備包含上百萬個DNA探針的人類基因芯片。生物樣品的制備和處理是基因芯片技術的第二個重要環(huán)節(jié)。生物樣品往往是非常復雜的生物分子混合體，除少數(shù)特殊樣品外，一般不能直接與芯片進行反應。要將樣品進行特定的生物處理，獲取其中的蛋白質(zhì)或DNA、RNA等信息分子并加以標記，以提高檢測的靈敏度。第三步是生物分子與芯片進行反應。芯片上的生物分子之間的反應是芯片檢測的關鍵一步。通過選擇合適的反應條件使生物分子間反應處于*佳狀況中，減少生物分子之間的錯配比率，從而獲取能反映生物本質(zhì)的信號。基因芯片技術的后一步就是芯片信號檢測和分析。目前常用的芯片信號檢測方法是將芯片置入芯片掃描儀中，通過采集各反應點的熒光強弱和熒光位置，經(jīng)相關軟件分析圖像，即可以獲得有關生物信息。