什么是生物芯片?
简单地说,生物芯片就是在一块指甲大小的玻片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品,然后由一种仪器收集信号,用计算机分析数据结果。目前制备芯片的固相材料有玻片、硅片、金属片、尼龙膜等。目前较为常用的支持材料是玻片,因为玻片适合多种合成方法,而且在制备芯片前对玻片的预处理也相对简单易行。
进入二十一世纪,随着生物技术的迅速发展,电子技术和生物技术相结合诞生了半导体芯片的兄弟——生物芯片,这将给我们的生活带来一场深刻的革命。这种革命对于我国,乃至全世界的可持续发展都会起到不可估量的贡献。
生物芯片是八十年代末在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术,它主要是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统,以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片分为三大类:即基因芯片、蛋白质芯片和芯片实验室。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。芯片上集成的成千上万的密集排列的分子微阵列,能够在短时间内分析大量的生物分子,使人们快速准确地获取样品中的生物信息,效率是传统检测手段的成百上千倍。它将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。
生物芯片的种类
通常的生物化学反应过程包括三步,即样品的制备,生化反应、结果的检测和分析。可将这三步不同步骤集成为不同用途的生物芯片,所以据此可将生物芯片分为不同的类型。例如用于样品制备的生物芯片,生化反应生物芯片及各种检测用生物芯片等。现在,已经有不少的研究人员试图将整个生化检测分析过程缩微到芯片上,形成所谓的“芯片实验室”(Lab-on-chip)。“芯片实验室”通过微细加工工艺制作的微滤器、微反应器、微泵、微阀门、微电极等以实现对生物样品从制备、生化反应到检测和分析的全过程,从而极大地缩短的检测和分析时间,节省了实验材料。
样品制备芯片的目的是将通常需要在实验室进行的多个操作步骤集成于微芯片上。目前,样品制备芯片主要通过升温、变压脉冲以及化学裂解等方式对细胞进行破碎,通过微滤器、介电电泳等手段实现生物大分子的分离。
生化反应芯片即在芯片上完成生物化学反应。与传统生化反应过程的区别主要在于它可以高效、快速地完成生物化学反应。例如,在芯片上进行PCR反应,可以节约实验试剂,提高反应速度,并可完成多个片段的扩增反应。当前,由于检测和分析的灵敏度所限,通常在对微量核酸样品进行检测时必需事先对其进行一定程度的扩增。所以用于PCR的芯片无疑为快速大量扩增样品多个DNA片段提供了有力的工具。
检测芯片顾名思义是用来检测生物样品的。例如用毛细管电泳芯片进行DNA突变的检测,用于表达谱检测、突变分析、多态性测定的DNA微点阵芯片(也称DNA芯片、基因芯片),用于大量不同蛋白检测和表位分析的蛋白或多肽微点阵芯片(也称蛋白或多肽芯片)。
芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。它将样品的制备、生化反应到检测分析的整个过程集约化形成微型分析系统。现在,已经有由加热器、微泵、微阀、微流量控制器、微电极、电子化学和电子发光探测器等组成的芯片实验室问世,并出现了将生化反应、样品制备、检测和分析等部分集成的芯片。例如可以将样品的制备和PCR扩增反应同时完成于一块小小的芯片之上。再如GeneLogic公司设计制造的生物芯片可以从待检样品中分离出DNA或RNA,并对其进行荧光标记,然后当样品流过固定于栅栏状微通道内的寡核苷酸探针时便可捕获与之互补的靶核酸序列。应用其自己开发的检测设备即可实现对杂交结果的检测与分析。这种芯片由于寡核苷酸探针具有较大的吸附表面积,所以可以灵敏地检测到稀有基因的变化。同时,由于该芯片设计的微通道具有浓缩和富集作用,所以可以加速杂交反应,缩短测试时间,从而降低了测试成本。
综观生物芯片的发展,检测用生物芯片的发展最为迅猛。目前,检测用生物芯片主要为微点阵技术。
点击显示 收起
摘要:日前,记者从北京出入境检验检疫局获悉,北京博奥生物有限公司与该局签署研究开发合作协议。根据协议,“十一五”期间,双方将在生物芯片及其相关技术和应用领域开展科研技术合作。“此次与出入境检验检疫局的合作...
06-12-21摘要:生物芯片是20世纪80年代在全球范围内迅速发展起来的一项集微电子学、生物学、物理学、化学和计算机技术为一体的高度交叉的新技术,博奥生物有限公司(简称博奥生物)成立5年来,自主研发了一系列值得国人为之骄傲...
06-12-21摘要:经过两年的努力,新加坡南洋理工大学机械与宇航工程系的学生们成功研制出一种仿生机械鱼,有望用于海床制图、生物研究和水雷探测。据新加坡《联合早报》报道,学生们在制作这种机械鱼时,摒弃了一般潜水器用螺旋桨...
06-12-21摘要:位于北京中关村生命科学园的博奥生物有限公司大楼是一座椭圆形树叶状建筑,公司员工告诉记者:公司初创时,创始人、总裁兼生物芯片北京国家工程研究中心主任程京博士在地上画了一片树叶,后来的公司大楼就建成了树...
06-12-21摘要:2006年5月12日消息,今天的数字显微照相机和其他光学设备使用原理基于人眼的单孔镜头。而果蝇和蛾拥有完全不同类型的眼睛,称为复眼。
06-12-21摘要:昨日(10日),该市凯普生物化学有限公司公布了其最新的研究成果,该公司新研制的用于女性子宫颈癌早期筛查技术,比目前世界公认最先进、最广泛应用的美国某公司第二代杂交捕获法(HCII)检测时间更快、特异性更强...
06-12-21摘要:舌头变成“大脑接口”,连接外部高科技设备——据美联社报道,美国五角大楼正在秘密打造未来的“超级战士”,但令人惊讶的是,在设计未来超级战士的研究过程中,部分军方专家锁定的主要重点不是肌肉或心脏之类的器...
06-12-21摘要:”回忆起4月9日作为中国代表团一员在美国芝加哥举行的“BIO2006”大会上所受到的礼遇时,博奥生物有限公司(以下简称博奥生物)高级副总裁孙英豪颇为自豪。BIO2006,即“全球生物技术工业组织2006年度年会”,全球...
06-12-21摘要:据physorg网站2006年5月9日消息:近日,美国德克萨斯州的科学家在令人惊奇的碳纤纳米管技术领域取得重大突破,该纳米管道可以向神经细胞传递电信号。细微中空的碳纤丝纳米管道虽然直径只有人类一根头发的万分之十...
06-12-21摘要:据《新科学家》5日报道,一种可以像婴儿一样学着与世界互动的机器人让研究人员重新审视生物智能。这个名为“婴儿机器人”(Babybot)的装置是由意大利、法国和瑞士的机器人专家研制的,“婴儿机器人”能够对附近物体...
06-12-21摘要:作为最具投资价值的十大创新技术之一,纳米确实当之无愧。美国国家航空航天局预计航天器采用纳米材料后,到2020年发射费用可从目前的每磅1万美元降低到200美元,并可制造出成本只有6万美元、大小如一辆小汽车的航...
06-12-21摘要:生物芯片被称为21世纪革命性的技术。为了抢占世界生物芯片技术制高点,2000年9月,在国家有关部委和北京市委、市政府的协调、支持下,以清华大学为依托,联合华中科技大学、中国医学科学院和北京四环科技开发公司,博奥...
06-12-21摘要:癌症病人是否需要化疗。美国华裔科学家王善祥及其研究团队最新的磁纳米技术有望揭开诸如此类问题的谜底,并可能取代通常采用的荧光探测癌蛋白技术,更快更方便地获得检测结果。现任美国斯坦福大学材料系副教授的王...
06-12-21摘要:这里就是被喻为中国生物产业航母的博奥生物有限公司。这是一颗国际生物芯片领域的新星:公司成立仅仅5年,但是,就在这转瞬即逝的时空中,博奥生物取得了骄人的业绩,迅速发展成为当今国际领先的生物高技术企业。...
06-12-21摘要:浙江大学方肇伦院士领衔国内10家高校、科研单位共同打造的芯片实验室将使医疗临床化验发生革命性变革。在不久的将来,人们就可以运用小如邮票、大如信用卡的芯片实验室进行各种化验,那感觉就像被蚊子叮了一下,几...
06-12-21摘要:据了解,现任美国斯坦福大学材料系副教授的王善祥,今年初带领跨校合作研究团队与斯坦福大学校内教授共同负责成立癌症纳米卓越中心,他们开发出的生物检测芯片MagArray,通过对血液样本的检测可以判断得出体内是否...
06-12-21摘要:台北荣民总医院及赛亚基因科技公司联手开发的基因晶片,可大幅缩短筛检时程,减少这种憾事发生。此基因晶片是针对引发家族性高胆固醇血症三个特定基因加以筛检,范围缩小,时间减少。这三个特定基因分别是低密度脂...
06-12-21摘要:———主持人与采访博奥生物有限公司记者的笔谈主持人周巍产学研密切合作盯紧国内国外两个市场周巍:仅用5年时间,走过了从启动生物芯片技术研究到技术成果迈向产业化之路,博奥生物依靠自主创新高速成长被海外媒...
06-12-21摘要:英国的科学家们最近发明了一种全新的指纹检测技术,犯罪嫌疑人留在犯罪现场的指纹即使是消失了,也可以被重新提取出来。在一般情况下,提取犯罪嫌疑人留在现场的指纹,是决定破案的一个至关重要的环节。然而在很多...
06-12-21摘要:据4月28日外电讯,美国太平洋西北国家实验室的科学家使用静电吸引把敏感的生物分子进行分层,像意大利宽面条似的围绕着碳纳米管。现在葡萄糖酶生物传感器已经通过测试,使用其它的酶可能建立相似的传感器。
06-12-21摘要:据英国广播公司(BBC)28日报道,最近美国科学家研发出一种可应用于超薄照相机上的人造昆虫眼。这种微凹状人造昆虫眼含有密集安装于一个针头大小面积上的8,500个六角形透镜。加州大学柏克莱分校的研究人员称,这项工...
06-12-21摘要:台湾大约有七、八万人带有家族性高胆固醇血症的基因,以致青少年或更早就胆固醇异常,三、四十岁就罹患心脏病或中风,现在台北荣民总医院和赛亚基因科技共同研发生物芯片,可快速找出遗传疾病的异常基因,将可成为...
06-12-21摘要:一种利用生物芯片对骨髓进行分析处理的技术,日前由生物芯片北京国家工程研究中心研制成功,这在全球尚属首次,它可以大大提高骨髓分型的速度和准确度。利用生物芯片对骨髓进行分型,就是把多个捐献者的基因样本采...
06-12-21摘要:第四军医大学预防医学系郭国祯教授等人采用辐射生物学效应原理,应用Mprobe软件设计探针筛选参与辐射生物学效应基因,日前成功研制出一款由143个基因组成的电离辐射相关低密度寡核苷酸基因芯片。该芯片为检测不同...
06-12-21摘要:近年来,在国家自然科学基金支持的项目中,越来越多的课题呈现出学科交叉、融合和相互渗透的趋势。由上海交通大学Bio-X中心和中科院上海应用物理研究所等专家组成的DNA计算机交叉创新团队,就是“在单一学科纵深发...
06-12-21摘要:王磊简历:博士,1962年生于天津市,1984年毕业于南开大学生物系微生物专业,1987年留学澳大利亚,1992年获悉尼大学微生物学博士学位。王磊主要成就:2001年底回国长期工作。王磊名片上的三个职务组合在一起,应该...
06-12-21摘要:Rice大学的纳米光学实验室将一种被称为“纳米星”的微小黄金颗粒制成有效的化学感应器。这一研究成果将在《纳米通讯》杂志上发表。纳米光学实验室副主任JasonHafner助理教授说:“以往的研究集中在纳米颗...
06-12-21摘要:美国研究人员通过实验发现,鼠类体内有75个基因最可能与过量饮酒有关,其中第9号染色体上就有20个基因可能与酗酒有关。美国得克萨斯大学的助理教授苏珊·伯格森等人用选育的实验鼠来研究基因与酗酒的关系。他...
06-12-21摘要:最近科学家发明了一种新型的能量转换装置,目标是用它将身体运动产生的能量转换后来提供未来纳米元件所需要的能量。这些被称为“纳米发生器”的元件,能够大大减小传统能源的体积,例如电池。乔治亚理工学院的王钟...
06-12-21摘要:以色列科学研制出新型生物传感器http://www。id=20480以色列TelAviv大学的研究人员日前宣布,开发出一种称为缩氨酸分子的氨基酸链,能自行组装成微小的立方体,这些立方体可用银填充制成纳米级线。这些研究人员称...
06-12-21摘要:近日,西安交通大学第二医院检验科何谦博士等在一项陕西省科学技术研究发展计划项目基金课题研究中,成功研发出丙型肝炎病毒(HCV)不同片段抗体蛋白芯片检测新技术。该技术的问世,为丙型肝炎患者的确诊、献血人...
06-12-21摘要:科学家们正在积极研究十亿分之一米的金原子团簇(金纳米粒子),因为它能够在从癌症药物携带者到数字资料存储器的很广泛的领域内得到应用。但是很多应用,尤其是电子学上的应用都需要把金纳米粒子排列成有序阵...
06-12-21摘要:目前,天津生物芯片技术有限公司成为国内惟一致力于微生物检测生物芯片研发的产业化基地。作为国家科技部专项资助的全国5个生物芯片研发基地之一,天津生物芯片技术有限公司一直致力于生物芯片研发,并在微生物检...
06-12-21摘要:如果违法犯罪分子走私象牙,并且已将象牙制成工艺品,却声称是由其它动物的骨头制成的,那海关该怎样判断。工商管理部门如果发现饭店的餐桌上有来历不明的肉类,但已经被烧成一盘菜了,怎么鉴别是何种动物身上的肉...
06-12-21摘要:“中国将绘制更加精密的蛋白指纹图谱,拥有自主知识产权的纳米磁性微球芯片已经可以商用。”日前,第三届临床蛋白指纹图谱技术研讨会的牵头人许洋博士透露。纳米磁性微球芯片将商用日前,许洋在第三届临床蛋白指纹...
06-12-21摘要:据Physorg网站2006年3月16日报道,欧盟决定为为期三年的生物纳米发动机的研发提供230万欧元的科研资金,以支持那些有应用前景的纳米研究项目。德国马克斯普朗克生物物理与化学研究所的海尔马特-格卢姆勒教授带领...
06-12-21摘要:据美国最新一期《科学》杂志、英国《观察家报》19日报道,美国科学家目前已经研制出一种以酒精和氢为动力的超强“人造肌肉”,它的力量比人类天然肌肉至少要强100倍,将来甚至可用来塑造“外骨骼”,让消防员、战...
06-12-21摘要:这玩意儿并非交警用来测试肇事司机是否酒后驾车的酒精检测仪之类的东西,而是用来检测你可能患了什么疾病的“电子鼻子”。当气味分子被吸入时,对这些气味很敏感的嗅觉感受器细胞就会将信息传给充当鼻子与大脑中转...
06-12-21摘要:美国科罗拉多大学波尔德分校(UniversityofColoradoatBoulder-CU-Boulder)的科研人员最近研制成功一种能够测定病样中特异流感毒株基因标记的新型流感芯片。实验表明CU-Boulder流感芯片在11个小时内能测定类流感病...
06-12-21摘要:据《新科学家》杂志报道,最近,以色列科学家成功研制出一种微型分子计算机,该计算机是由生物酶分子完成运算,甚至它还可以装配在人体内,对危害人体健康的病毒进行有效监控。在此之前,科学研究领域中曾用酶分子...
06-12-21