生物芯片的研究.pdfVIP

维普资讯 物芯片的研 究、发展和应用 i 陆祖宏 (东南太学) 』 [摘要] 生物芯片是运用大规模集成 电路光直4技术以及生枷铲子的 自组装技术．在一微小芯片上组装 成千上万个不 同的 DNA或蛋 白质 的生物 分子微车列，实现 以基 因为王的分子信 大规模检测。该项技 术有可能成为21世纪重要的高新挂术 产业 翔 型 雌 言 ， 堡 移 ～ 用。生物芯片这一概念的产生和演化，可以很 L———jI L— 井子计算 l 维普资讯 用层次”(第三阶段医学)过渡，使之 陕速进八实 际应用～在预防医学方面，可使人们尽早地 』、 识 自身潜在 的疾病，并实施有效 的防治措施 另外，在医药设计、环境保护 、农业等荇个领域， 基因芯片均有很多的用武之地。这些无疑将会 产牛巨大 的社会和经济效益一 目际 一些著名 的政治家，投资者和科学家均看好这一技术前 景。基 囤芯片 及相关产品产值有可能超过微 电子芯片，成为下一世纪最大 的高技术产业． 本文将主要综述生物分析徽芯H的研究、 发展和应用，以及东南大学吴健雄实验室在生 物芯片技术方面的进展。 2 生物芯片的概念和特点 生物芯片主要指通过乎面徽细加 l：技术在 固体芯片表面构建的徽流体分析单庀搴l系统， 以实现对细胞 、蛋 白质、核酸以及其 生物组分 的准确 、快速 、丈信息量 的检测 基困芯 i是最 2 生 特 茁 片的温 程 难 重要的一种生物芯片，芯片f：集成的成 1万 实现靶细胞的分离、破碎和蛋白质 、基Iqti-J分离 的阿络状密集排列的基因探针，能够任吲 一时 提取 间内分析大量的基固，使人们叮迅速地读取生 (2)对于基因有时有必要进行 I)＼A(RNA) 命的篇章，准确高效地破译遗传密码 这将是 扩增 在芯片的微反惠泣 巾进行 PCR(Poly— 继大规模集成 电路之后的又一次具 深远意义 meraseC~ainReaclion)更 lCR (LigaseChain 的科学技术革命 Reaction)。 生物芯片的主要优点包括 ：(I)采用了半面 (3)对处理过 的生物分子逆行分析 』定 微细加工技术，wJ实现大批量生产．．通过挺 高 利羽毛细管电泳法或杂交分析法进行检测 艰 集成度，降低单个芯片的成本 (2)vffll装大蛀 据检测方法的 I司，生物芯片被分为两类，即毛 的(10～10种)牛物分子探针，获取信息量大， 细管 电泳型生物芯片和 DNA探钊阵 0型生物 效率高，特别适合 J基阿信息的采集 (3)笫台 芯片 微机械技术 (MEMS)，可把生物样品的顶处理 ， 1．DNA芯片 基固物质的提取、扩增，以及杂交后的信 息检测 DNA探针阵列是将一组寡核 皆酸探针有 集成为芯片实验室，制备成徽刊、全 自动 陀、尢 序地同定在硅、玻璃等基片表面，组成一个二维 污染、可用于微量试样检删的高度集成的智能 阵列，与待猁DNA进行杂交反J互，冲冼去非特 化生物芯片 异性的DNA，然后检测在邢些位点 卜有杂交信 生物芯片实验室的结构如 图2所示，包括 号，再通过 定‘的算法就町以得到待洲的 DNA 生物分子信息检测所必需的步骤。 序列。DNA探钟阵列的构建仃如 l两种 LI击： (1)样品制备，即生物分子(包括培习、蚩白 (1)