生物芯片技術的研究現狀及發(fā)展前景

題目：生物芯片技術的研究現狀及發(fā)展前景院系專業(yè)：生命科學院生物工程學生：學號：生物芯片技術的概念及類型生物芯片技術的概念

生物芯片，又稱DNA芯片或基因芯片，它們是DNA雜交探針技術與半導體工業(yè)技術相結合的結晶。生物芯片（biochip或bioarray）是根據生物分子間特異相互作用的原理，將生化分析過程集成于芯片表面，從而實現對DNA、RNA、多肽、蛋白質以及其他生物成分的高通量快速檢測。狹義的生物芯片概念是指通過不同方法將生物分子（寡核苷酸、cDNA、genomicDNA、多肽、抗體、抗原等）固著于硅片、玻璃片（珠）、塑料片（珠）、凝膠、尼龍膜等固相遞質上形成的生物分子點陣。因此生物芯片技術又稱微陳列（microarray）技術，含有大量生物信息的固相基質稱為微陣列，又稱生物芯片。生物芯片在此類芯片的基礎上又發(fā)展出微流體芯片（microfluidicschip），亦稱微電子芯片（microelectronicchip），也就是縮微實驗室芯片該技生物芯片技術的概念及類型術是指將大量探針分子固定于支持物上后與帶熒光標記的DNA樣品分子進行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度進而獲取樣品分子的數量和序列信息。。廣義的生物芯片指一切采用生物技術制備或應用于生物技術的微處理器。包括用于研制生物計算機的生物芯片，將健康細胞與電子集成電路結合起來的仿生芯片，縮微化的實驗室即芯片實驗室以及利用生物分子相互間的特異識別作用進行生物信號處理的基因芯片、蛋白質芯片、細胞芯片和組織芯片等。狹義的生物芯片就是微陣列，包括基因芯片、蛋白質芯片、細胞芯片和組織芯片等。生物芯片技術的的概念及分類生物芯片技術的分類根據作用方式可分為：主動式芯片、被動式芯片；根據用途可分為：生物電子芯片、生物分析芯片；根據固定在載體上的物質成分可分為：基因芯片(genechip)、蛋白質芯片(proteinchip或proteinmicroarray)、細胞芯片(cellchip)、組織芯片(tissuechip)、芯片實驗室(Labonchip)。根據作用方式分類：(1)主動式芯片：是指把生物實驗中的樣本處理純化、反應標記及檢測等多個實驗步驟集成，通過一步反應就可主動完成。其特點是快速、操作簡單，因此有人又將它稱為功能生物芯片。主要包括微流體芯片(microftuidicchip)和縮微芯片實驗室(labchip，也叫“芯片實驗室”，是生物芯片技術的高境界)。(2)被動式芯片：即各種微陣列芯片，是指把生物實驗中的多個實驗集成，但操作步驟不變。其特點是高度的并行性，目前的大部分芯片屬于此類。由于這類芯片主要是獲得大量的生物大分子信息，最終通過生物信息學進行數據挖掘分析，因此這類芯片又稱為信息生物芯片。包括基因芯片、蛋白芯片、細胞芯片和組織芯片。生物芯片技術的概念及分類根據用途分類：

(1)生物電子芯片：用于生物計算機等生物電子產品的制造。(2)生物分析芯片：用于各種生物大分子、細胞、組織的操作以及生物化學反應的檢測。前一類目前在技術和應用上很不成熟，一般情況下所指的生物芯片主要為生物分析芯片。生物芯片技術的概念及分類

根據固定在載體上的物質成分分類：(1)基因芯片(genechip)：又稱DNA芯片(DNAchip)或DNA微陣列(DNAmicroarray)，是將cDNA或寡核苷酸按微陣列方式固定在微型載體上制成。(2)蛋白質芯片(proteinchip或proteinmicroarray)：是將蛋白質或抗原等一些非核酸生命物質按微陣列方式固定在微型載體上獲得。(3)細胞芯片(cellchip)：是將細胞按照特定的方式固定在載體上，用來檢測細胞間相互影響或相互作用。(4)組織芯片(tissuechip)：是將組織切片等按照特定的方式固定在載體上，用來進行免疫組織化學等組織內成分差異研究。(5)芯片實驗室(Labonchip)：用于生命物質的分離、檢測的微型化芯片。現在，已經有不少的研究人員試圖將整個生化檢測分析過程縮微到芯片上，形成所謂的“芯片實驗室”(Labonchip）。生物芯片技術的概念及分類國外概況

生物芯片的設想最早起始于80年代中期，90年代美國Affymetrix公司實現了DNA探針分子的高密度集成，即將特定序列的寡核苷酸片段以很高的密度有序地固定在一塊玻璃、硅等固體片基上，作為核酸信息的載體，通過與樣品的雜交反應獲取其核酸序列信息。生物芯片由于采用了微電子學的并行處理和高密度集成的概念，因此具有高效、高信息量等突出優(yōu)點。生物芯片技術的發(fā)展狀況國內概況中國生物芯片研究始于1997~1998年間，在此之前生物芯片技術在中國還是空白。盡管起步較晚，但是中國生物芯片技術和產業(yè)發(fā)展迅速，實現了從無到有的階段性突破，并逐步發(fā)展壯大。截止到2006年，中國生物芯片的產值已達到2億多元，生物芯片研究已經從實驗室進入應用階段。據有關資料表明，在市場銷售方面，2004年國內市場分額為2億元，約占全球市場的2%左右。其中主要由863計劃支持的幾家國內企業(yè)出售的生物芯片以及提供的相關服務累計銷售收入約1.1億元人民幣，所有代理國外產品及服務總計為9000萬。生物芯片技術存在的問題及發(fā)展方向生物芯片技術存在的問題盡管生物芯片技術目前得到了很大的支持與發(fā)展，但是在實際的研究、操作、生產過程中仍然存在著問題：生物芯片的重復利用：生物芯片技術是現代的前沿科學，針對性強。生物芯片的多重用途：如果將生物芯片更多更廣泛的應用到實踐生活，幫助人類切實的解決問題。統(tǒng)一的行業(yè)標準：目前國際上沒有一個統(tǒng)一、規(guī)范的行業(yè)標準體系。降低檢測生物芯片的儀器的價格：生物芯片技術是一項高端的科學技術，目前多數在實驗室研發(fā)，投入到生產中得為少數，價格昂貴。生物芯片技術存在的問題及發(fā)展方向對于中國生物芯片工業(yè)來講。關鍵問題有3個：

(1)制作技術：芯片制作技術原理并不復雜，就制作涉及的每項技術而言，中國已具有實際能力，中國發(fā)展生物芯片的難點是如何實現各種相關技術的整合集成。(2)基因、蛋白質等前沿研究：除去制作技術外，關鍵就是芯片上放置的基因和蛋白質等物質了。(3)專利和產權：以生物芯片技術為核心的各相關產業(yè)正在全球崛起，一個不容忽視的問題就是專利和產權的問題。

生物芯片技術存在的問題及發(fā)展方向生物芯片技術的發(fā)展方向、

技術進展與市場動態(tài),生物芯片是一個新興的科學領域，具有良好的發(fā)展前景?，F在生物芯片主要向以下幾個方向發(fā)展。

一是產業(yè)化。對于現在技術已經相對成熟的生物芯片，如基因芯片，產業(yè)化是發(fā)揮生物芯片作用的最好途徑。

二是微型化。由于微加工技術，生物芯片的尺寸范圍已經從微米尺寸向納米尺寸發(fā)展。

三是集成化。對生物芯片研究人員來說最終的研究目標是對分析的全過程實現全集成，即制造微型全分析系統(tǒng)或微芯片實驗室，在芯片上實現生化檢測的全部功能。

四是信息化。生物芯片可以檢測到的信息量是傳統(tǒng)檢測技術無可比擬的，特別是大規(guī)模陣列芯片一次可以采集大量數據。

結語雖然生物芯片技術是一項新興的技術,但是由于其巨大的應用前景，它已經成為各國工業(yè)界和學術界競相研究的熱點。隨著生物芯片制作工藝和檢測分析手段的不斷進步，可以預期在不遠的將來，生物芯片技術將滲透到生命科學研究、