生物芯片的技術(shù)來源追朔到一個(gè)多世紀(jì)之前,，EdSouthern先生發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的核酸分子能夠與另一被固化的核酸分子配對雜交,。因此，Southernblot可被看做是最早的生物芯片,。在八十年代,，BainsW.等人就將短的DNA片斷固定到支持物上，借助雜交方式進(jìn)行序列測定,。但基因芯片從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化卻是直接得益于探針固相原位合成技術(shù)和照相平板印刷技術(shù)
的有機(jī)結(jié)合以及激光共聚焦顯微技術(shù)的引入,。它使得合成、固定高密度的數(shù)以萬計(jì)的探針分子切實(shí)可行,，而且借助激光共聚焦顯微掃描技術(shù)使得可以對雜交信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí),、靈敏、準(zhǔn)確的檢測和分析,。
--何為生物芯片
生物芯片是將生命科學(xué)研究中所涉及的不連續(xù)的分析過程(如樣品制備,、化學(xué)反應(yīng)和分析檢測)，利用微電子,、微機(jī)械,、化學(xué)、物理技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，使之連續(xù)化,、集成化,、微型化。生物芯片技術(shù)有四大要點(diǎn)：芯片方陣的構(gòu)建,、樣品的制備,、生物分子反應(yīng)和信號(hào)的檢測。
--生物芯片的主要類型
生物芯片技術(shù)是一種高通量檢測技術(shù),，它包括基因芯片,、蛋白芯片及芯片實(shí)驗(yàn)室三大領(lǐng)域。
1,、基因芯片(Genechip)又稱DNA芯片(DNAChip),。它是在基因探針的基礎(chǔ)上研制出的，所謂基因探針只是一段人工合成的堿基序列,，在探針上連接一些可檢測的物質(zhì),，根據(jù)堿基互補(bǔ)的原理,，利用基因探針到基因混合物中識(shí)別特定基因。它將大量探針分子固定于支持物上,，然后與標(biāo)記的樣品進(jìn)行雜交,，通過檢測雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布來進(jìn)行分析。
2,、蛋白質(zhì)芯片與基因芯片的基本原理相同,，但它利用的不是堿基配對而是抗體與抗原結(jié)合的特異性即免疫反應(yīng)來檢測。蛋白質(zhì)芯片構(gòu)建的簡化模型為：選擇一種固相載體能夠牢固地結(jié)合蛋白質(zhì)分子(抗原或抗體),，這樣形成蛋白質(zhì)的微陣列,，即蛋白質(zhì)芯片。
3,、芯片實(shí)驗(yàn)室為高度集成化的集樣品制備,、基因擴(kuò)增、核酸標(biāo)記及檢測為一體的便攜式生物分析系統(tǒng),，它最終的目的是實(shí)現(xiàn)生化分析全過程全部集成在一片芯片上完成,，從而使現(xiàn)有的許多煩瑣、費(fèi)時(shí),、不連續(xù),、不精確和難以重復(fù)的生物分析過程自動(dòng)化、連續(xù)化和微縮化,，屬未來生物芯片的發(fā)展方向,。
--生物芯片的應(yīng)用前景展望
生物芯片的成熟和應(yīng)用一方面將為本世紀(jì)的疾病診斷和治療、新藥開發(fā),、分子生物學(xué),、航空航天、司法鑒定,、食品衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域帶來一場革命,；另一方面生物芯片的出現(xiàn)為人類提供了能夠?qū)€(gè)體生物信息進(jìn)行高速、并行采集和分析的強(qiáng)有力的技術(shù)手段,，故必將成為未來生物信息學(xué)研究中的一個(gè)重要信息采集和處理平臺(tái),。
關(guān)于生物芯片的市場狀況，到2001年,，全世界生物芯片的市場已達(dá)170億美元,，用生物芯片進(jìn)行藥理遺傳學(xué)和藥理基因組學(xué)研究所涉及的世界藥物市場每年約1800億美元。在最近的5年之內(nèi),，應(yīng)用生物芯片的市場銷售將達(dá)到200億美元左右,。根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)：全球目前生物芯片工業(yè)產(chǎn)值最近5年的市場銷售可達(dá)到200億美元以上。到2005年，僅美國用于基因組研究的芯片銷售額將達(dá)50億美元,，2010年有可能上升為400億美元,。這還不包括用于疾病預(yù)防及診治及其它領(lǐng)域中的基因芯片，這部分預(yù)計(jì)比基因組研究用量還要大上百倍,。因此,，基因芯片及相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)將取代微電子芯片產(chǎn)業(yè)，成為本世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè),。
--我國生物芯片的市場前景
1,、藥物篩選和新藥開發(fā)：由于所有藥物(或獸藥)都是直接或間接地通過修飾、改變?nèi)祟?或相關(guān)動(dòng)物)基因的表達(dá)及表達(dá)產(chǎn)物的功能而生效,，而芯片技術(shù)具有高通量,、大規(guī)模、平行性地分析基因表達(dá)或蛋白質(zhì)狀況(蛋白質(zhì)芯片)的能力,，芯片作大規(guī)模的藥物篩選研究可以省略大量的動(dòng)物試驗(yàn)甚至臨床,，縮短藥物篩選所用時(shí)間，提高效率,，降低風(fēng)險(xiǎn),。
2、中藥基因組學(xué)研究和我國的中藥現(xiàn)代化：中藥基因組學(xué)的含義是通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段結(jié)合傳統(tǒng)中藥理論和現(xiàn)代科學(xué)理論,，將中藥的藥性,、功能及主治與其對特定疾病相關(guān)基因表達(dá)調(diào)控的影響關(guān)聯(lián)起來，在分子水平上用現(xiàn)代基因組學(xué),，特別是功能或疾病基因組學(xué)的理論來詮釋傳統(tǒng)中藥理論及作用機(jī)理,。能夠做到這一點(diǎn)，將極大地推動(dòng)我國幾千年悠久深厚的中藥文化資源得到進(jìn)一步的發(fā)展和弘揚(yáng),。
3,、疾病診斷：基因芯片作為一種先進(jìn)的、大規(guī)模,、高通量檢測技術(shù),，應(yīng)用于疾病的診斷，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：一是高度的靈敏性和準(zhǔn)確性,；二是快速簡便,；三是可同時(shí)檢測多種疾病,。
4,、環(huán)境保護(hù)及其他：在環(huán)境保護(hù)上，基因芯片也廣泛的用途,，一方面可以快速檢測污染微生物或有機(jī)化合物對環(huán)境,、人體、動(dòng)植物的污染和危害,，同時(shí)還可用于農(nóng)業(yè),、商檢,、司法等領(lǐng)域的實(shí)用化芯片開發(fā)出來。
--將生物芯片的產(chǎn)業(yè)化
1,、制造技術(shù)：基因芯片從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化卻是直接得益于探針固相原位合成技術(shù)和照相平板印刷技術(shù)的有機(jī)結(jié)合以及激光共聚焦顯微技術(shù)的引入,。它使得合成、固定高密度的數(shù)以萬計(jì)的探針分子切實(shí)可行,，而且借助激光共聚焦顯微掃描技術(shù)使得可以對雜交信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí),、靈敏、準(zhǔn)確的檢測和分析,。芯片技術(shù)原理并不復(fù)雜,，就其制作涉及的每項(xiàng)技術(shù)而言，我國已具有實(shí)際能力,。芯片如何實(shí)現(xiàn)各種相關(guān)技術(shù)的整合集成,，是我國發(fā)展生物芯片的難點(diǎn)。
2,、基因,、蛋白質(zhì)等前沿研究：對生物芯片工業(yè)來講，除去制作技術(shù)外,，關(guān)鍵就是芯片上放置的基因和蛋白質(zhì)等物質(zhì)了,。如果制作用于檢測某人核苷酸多態(tài)性以診斷某種遺傳病，或者用于基因測序,，那么芯片探針上一般放置的是有8個(gè)堿基的寡聚核苷酸片段,，基因芯片和蛋白質(zhì)芯片則相應(yīng)放置的是基因標(biāo)志性片段EST(可表達(dá)的基因標(biāo)志性cDNA序列片段，可以通過對mRNA的雙端尾側(cè)的幾百個(gè)堿基進(jìn)行測序得到),、全長基因或蛋白質(zhì),。因此制作生物芯片首先要解決的是DNA探針、基因以及蛋白質(zhì)的盡可能全面和快速的收集問題,。
(據(jù)中國科技在線網(wǎng))
