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生物芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況與趨勢(shì)第一頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Sequencingcostshavedropped100-foldoverthelast10years,correspondingtoaroughlytwofolddecreaseevery18months.Thisrateissimilarto`Moore'slaw'concerningimprovementsinsemiconductormanufacture.Inbothsequencingandsemiconductors,suchimprovementdoesnothappenautomatically,butrequiresaggressivetechnologicalinnovationfuelledbymajorinvestment.Nature409,860-921(15February2001)第二頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三
Proteomesizesandnumberofgenessharedwitheachofthehumanproteinsets
(withaBlastcutoffof1010)SCIENCEVOL2928JUNE2001,MicrobialGenesintheHumanGenome:LateralTransferorGeneLoss?,p1903第三頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三基因序列的特性是一種信息。所有生物具有共通的語(yǔ)法。具有跨平臺(tái)執(zhí)行的能力。具有自我演化、自我繁殖、自我擴(kuò)充的能力。第四頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三生物芯片
是「微小化」、「整合化」
之風(fēng)潮,表現(xiàn)在生技領(lǐng)域之結(jié)果。運(yùn)用分子生物學(xué)、分析化學(xué)、生化反應(yīng)等原理;以硅芯片、玻璃或高分子為基材;配合微機(jī)電、自動(dòng)化或其他精密加工技術(shù),所制作之高科技元件與系統(tǒng);用于進(jìn)行快速之生化分析檢驗(yàn)。第五頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三生物芯片范疇mTAS
microTotalAnalysisSystemLab-on-a-ChipcDNA/DNA
microarrayGene
ChipMicrofluidicChipBioMEMS(BioNEMS)Protein
ChipHighThroughputScreening
Chip第六頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三生物芯片(Biochips)基因芯片(genechip)
蛋白質(zhì)芯片(proteinchip)
細(xì)胞芯片(cellchip)
組織芯片(tissuechip)
人類芯片(humanchip)
電泳分析芯片(electrophresischip)
檢體前處理芯片(samplepreparationchip)
組合化學(xué)芯片(combinatorychemistryonachip)
第七頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三生物芯片應(yīng)用范圍基礎(chǔ)研究、新藥開(kāi)發(fā)醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測(cè)
食品安全、軍事預(yù)警法醫(yī)鑒定、制程控制第八頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三改變相關(guān)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力改變生活方式生物芯片的重要性第九頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三未來(lái)的生技研發(fā),是整合
「知識(shí)」、「信息」與「工具」的競(jìng)爭(zhēng)?!腹ぞ摺沟母屡c應(yīng)用,將直接影響實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)力。傳統(tǒng)仰賴高級(jí)人力,以「超工時(shí)」努力換取成果之方式,將喪失競(jìng)爭(zhēng)力。第十頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三分子檢測(cè)與治療
(MolecularDiagnosticsandTherapy)個(gè)人化醫(yī)療
(PersonalizedMedicine)預(yù)防醫(yī)學(xué)
(PreventiveHealthcare)檢測(cè)「工具」將由配角地位,
成為產(chǎn)業(yè)「主角」之一。生物芯片將是新世代醫(yī)療之基礎(chǔ)!第十一頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三DNAMicroarray/GeneChip/DNAChipAAACCTCGTTTCGGGAAAACCTCGTTTCGGGA第十二頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、新藥開(kāi)發(fā)與篩選、生技研發(fā)基因表現(xiàn)程度監(jiān)測(cè)基因型鑒定毒理、藥理、治療標(biāo)的與機(jī)制醫(yī)療診斷個(gè)人醫(yī)藥、預(yù)防醫(yī)學(xué)食品安全、環(huán)境檢測(cè)法醫(yī)鑒定農(nóng)漁畜牧居家生活第十三頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三基因表現(xiàn)程度檢測(cè)GeneExpressionProfilingDNARNAProteinBiochemicalReactionsDNAReplication復(fù)制Transcription轉(zhuǎn)錄Translation轉(zhuǎn)譯Reverse
Transcription逆轉(zhuǎn)錄cDNA第十四頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三個(gè)人化醫(yī)療未來(lái)
血壓膽固醇運(yùn)動(dòng)習(xí)慣+基因型(SNPprofile)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估藥物反應(yīng)+基因表現(xiàn)(Expressionprofile)生理狀態(tài)目前
血壓膽固醇運(yùn)動(dòng)習(xí)慣+家族病史基因型疾病第十五頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三AffymetrixGlaxoWellcomeAffymaxGlaxoSmithKlineAffymetrix1988成立,新藥開(kāi)發(fā)1995-2001,并購(gòu)隸屬于GlaxoWellcome2001,再度成為獨(dú)立公司核心技術(shù)Combinatorialsolidphasechemistry1993成立,研發(fā)生物芯片
GlaxoWellcome占有30%以上股權(quán),于1996IPO核心技術(shù):Photolithography第十六頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三ATCAATTCCACTTTCATCGADNAchipAAAAAAAAAAAACAAAC132456AAAC7AAAC8AAAAC9AAffymetrix第十七頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三AffymaxTechnologyUSP5,571,639,November5,1996(May24,1994)Computer-aidedengineeringsystemfordesignofsequencearraysandlithographicmasksAffymetrixUnitedStatesPatent5,744,305,April28,1998(June6,1995)ArraysofmaterialsattachedtoasubstrateAffymetrix重要專利分析第十八頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三UnitedStatesPatent5,744,305Anarrayofoligonucleotides,thearraycomprising:aplanar,non-poroussolidsupporthavingatleastafirstsurface;andapluralityofdifferentoligonucleotidesattachedtothefirstsurfaceofthesolidsupportatadensityexceeding400differentoligonucleotides/cm2,whereineachofthedifferentoligonucleotidesisattachedtothesurfaceofthesolidsupportinadifferentpredefinedregion,hasadifferentdeterminablesequence,andisatleast4nucleotidesinlength.Affymetrix重要專利分析第十九頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三AffymetrixR&DExpanses(inthousands,exceptpershareamounts)第二十頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Affymetrix,1998-2000核心技術(shù):光罩法/Oligonucleotide4-20bases重點(diǎn)產(chǎn)品:感染性疾病、新藥開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)策略:封閉系統(tǒng)重要客戶:EasyAccess?專案Warner-LambertCompanyAmericanHomeProducts/GeneticsInstituteEosBiotechnology,Inc.Hoffmann-LaRocheLtd.HoechstMarionRoussel,Inc.HowardHughesMedicalInstituteRhone-PoulencRorer第二十一頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三基因芯片專利訴訟HighDensity
Array,1998/15,445,9345,744,3055,800,992Sequenceby
Hybridization5,202,2315,525,4645,695,940ChemicalSynthesis2000/7SouthernDNAArrayAffymetrixOxfordGene
Tech.PEHyseqIncyte/SynteniSequenceby
Hybridization5,795,716HighDensity
Array5,744,305侵權(quán)
抵觸
無(wú)效侵權(quán)無(wú)效侵權(quán)第二十二頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三基因芯片量產(chǎn)制程原位合成
in-situ
synthesis微影光罩法Photolithography(Light-directedin-situsynthesis)四色印刷法4-baseink-jetin-situsynthesis預(yù)先合成ex-situ
synthesis噴墨法Ink-jetprinting點(diǎn)陣法Blot-printing/Spotting探針密度高(>50,000/cm2)低(<6,000/cm2)探針長(zhǎng)度短(10-50mers)長(zhǎng)(10-100mers)
orhigher第二十三頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Affymetrix,2001-專利訴訟互有勝負(fù)。Affymetrix-OxfordGenetechnology,負(fù)Affymetrix-Hyseq,和Affymetrix-Incyte,未定市場(chǎng)成長(zhǎng)緩慢,且占有率蠶食鯨吞,節(jié)節(jié)下滑。制程技術(shù)瓶頸無(wú)法突破,成本居高不下。產(chǎn)品設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,造成客戶損失。封閉系統(tǒng),客戶群有限。無(wú)法與客戶分享信息,抱怨連連。第二十四頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Affymetrix,2000-購(gòu)入GeneticMicroSystems(GMS),提供客戶自制芯片服務(wù)努力改善客戶關(guān)系。轉(zhuǎn)移公司運(yùn)行方向成立PerlegenSciences建立SNP資料庫(kù)與Hyseq和解,并成立CallidaGenomics,Inc專責(zé)芯片業(yè)務(wù)Ayymetrix可能轉(zhuǎn)型成為新藥開(kāi)發(fā)公司第二十五頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三4-BaseInk-Jetin-situSynthesis富有彈性適合小量試產(chǎn)可以發(fā)展成實(shí)驗(yàn)室使用之產(chǎn)品RosettaInphamatics+AgilentFlexJetTMDNAMicroarraysChangearraydesignatwill.Synthesizedifferentlengtholigonucleotidesonthesamearray.Movefromdesigntoarrayinhours.Workonnewlycharacterizedorganismsandhavethearraydesignchangeandgrowwithyourknowledgeofthegenome.第二十六頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三4-baseInkjetin-situSynthesisACGATCGATCGATCGATCGATCGAACATCGATCGATCGATCGATCGA第二十七頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三微流體生物芯片
mTAS/Lab-on-a-ChipsBiochipSystemInformationSpecimensReagents/
SubstratesInformation平行檢測(cè):提供完整信息。迅速正確:節(jié)省時(shí)間,降低人為錯(cuò)誤。降低成本:容易普及化?!皊ample-in-answer-our"第二十八頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三mTAS1990
AndreasManz,Novartis
MiniaturizedTotalAnalysisSystems:ANovelConceptforChemicalSensors,SensorsandActuatorsB1,244-248,19901995
InternationalSymposiumonMiniaturisedTotalAnalysisSystemsμTAS952001
Sep.2001,LabonaChip
MiniaturisationforChemistryandBiology,PublishedquarterlybytheRoyalSocietyofChemistry.第二十九頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Mixer/Separator/valve第三十頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三PCR-CapillaryElectrophoresisChipMicro-PCRElectrophoresis第三十一頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Separatingviamobility,t=01000mm50mm第三十二頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Separatingviamobility,t=t1100cm5cm第三十三頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三聚合脢連鎖反應(yīng)PCR(DNAAmplification:105X)60oC70oC90oCThermalcyclePCRBioReactor第三十四頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Mixer/Separator/valve++++++------Electrophoresisthemovementofachargedparticlerelativetotheliquidititsuspendedinundertheinfluenceofanappliedelectricfield第三十五頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Mixer/Separator/valve++++++------ElectroosmosisThewallsofthecapillarycellcarryasurfacechargesotheapplicationoftheelectricfieldcausestheliquidtoflowalongthecellwalls.Thisiscalledelectroosmosis---++++++++---+++++++++++++++++------第三十六頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Mixer/Separator/valveDielectrophoresisThetranslationalmotioninducedwhenparticlesareexposedtostationaryelectricalfields.++++++------+++++++-----第三十七頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向孕育萌芽研發(fā)整合成長(zhǎng)穩(wěn)定衰退同業(yè)合并、并購(gòu)產(chǎn)能集中研發(fā)公司數(shù)量增加智權(quán)紛爭(zhēng)增加產(chǎn)業(yè)策略聯(lián)盟談判密集合并、并購(gòu)集中智權(quán)市場(chǎng)規(guī)??焖俪砷L(zhǎng)產(chǎn)品世代發(fā)展迅速主要研發(fā)能量集中于學(xué)術(shù)、國(guó)防、能源、太空等研究機(jī)構(gòu)革命性技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)生物芯片合作研究共同開(kāi)發(fā)策略聯(lián)盟分工整合技術(shù)轉(zhuǎn)讓代工代銷時(shí)間產(chǎn)業(yè)活動(dòng)第三十八頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三1994
MichaelRamsey,U.S.DOE'sOakRidgeNationalLab.
6,001,229(19940801-19991214)Molecular
ToollicensedOrchid
BioSciencesacquiredCaliperTechnologiessub-licensed第三十九頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三CaliperTechnologies專利(60)6267858Highthroughputscreeningassaysystemsinmicroscalefluidicdevices6274089Microfluidicdevices,systemsandmethodsforperformingintegratedreactionsandseparations6274337Highthroughputscreeningassaysystemsinmicroscalefluidicdevices6287520Electropipettorandcompensationmeansforelectrophoreticbias6287774Assaymethodsandsystem6251343Microfluidicdevicesandsystemsincorporatingcoverlayers6235175Microfluidicdevicesincorporatingimprovedchannelgeometries6235471Closed-loopbiochemicalanalyzers6238538Controlledfluidtransportinmicrofabricatedpolymericsubstrates6233048Fourierdetectionofspeciesmigratinginamicrochannel6221226Methodsandsystemsformonitoringandcontrollingfluidflowratesinmicrofluidicsystems61710676012902Micropump6171850Integrateddevicesandsystemsforperformingtemperaturecontrolledreactionsandanalyses6172353Systemandmethodformeasuringlowpowersignals6174675Electricalcurrentforcontrollingfluidparametersinmicrochannels6182733Methodsofmanufacturingmicrofabricatedsubstrates6186660Microfluidicsystemsincorporatingvariedchanneldimensions6011252Methodandapparatusfordetectinglowlightlevels6042709Microfluidicsamplingsystemandmethods6042710Methodsandcompositionsforperformingmolecularseparations第四十頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三1994
ZoyaSoane,
5,750,015(19960313-19980512)SoaneTechnologiesAclaraBioSciencesSpun-off第四十一頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三Aclara專利6284113Apparatusandmethodfortransferringliquids6176962Methodsforfabricatingenclosedmicrochannelstructures6054034Acrylicmicrochannelsandtheiruseinelectrophoreticapplications6056860Surfacemodifiedelectrophoreticchambers6074827Microfluidicmethodfornucleicacidpurificationandprocessing6093296Methodanddeviceformovingmoleculesbytheapplicationofa pluralityofelectricalfields6103199Capillaryelectroflowapparatusandmethod6103537Capillaryassaysinvolvingseparationoffreeandboundspecies5858188Acrylicmicrochannelsandtheiruseinelectrophoreticapplications5883211Thermoreversiblehydrogelscomprisinglinearcopolymersandtheir useinelectrophoresis6007690Integratedmicrofluidicdevices5858188Acrylicmicrochannelsandtheiruseinelectrophoreticapplications第四十二頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三微流體芯片公司各家公司,各有獨(dú)門絕活Caliper(Agilent):電泳分離、microPCRAclara(ABS):電泳分離Nanogen:電場(chǎng)分離,電場(chǎng)雜交控制、電場(chǎng)探針固定化Cepheid:microPCRAffymetrix:Systemintegration各家皆推出產(chǎn)品,但仍以技術(shù)研發(fā)為重心。第四十三頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三October2125,2001
MontereyConferenceCenter
Monterey,CaliforniaMicrofluidics&NanotechnologyWorld-to-chipInterfacing FluidDispensing FluidMechanicsandModelingToolsNanofluidicComponents NanoengineeredMaterialsMaterialsSurfaceModification ChemicalandBiochemicalArraysInterfacialCharacterizationApplicationClinicalDiagnostics GenomicsandProteomicsEnvironmentalAssays SeparationScienceCellularAnalysis DrugDiscoveryMicromachiningMicropumpsandValves MicrofluidicComponentsMicromachiningMethods PlasticsMachiningDetectionTechnologiesMicro-opticalSystems ElectrochemicalDetectionMassSpectrometry NovelQuantificationStrategies第四十四頁(yè),共五十三頁(yè),編輯于2023年,星期三策略聯(lián)盟案例Nanogen于2000年推出NanoChip?MolecularBiologyWorkstation/NanoChip?Cartridge
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