生物芯片的观点
生物芯片是将大量的生物信息分子以阵列形式固定于构造膜的表面,阵列中每个生物信息分子的序列及位置都是已知,然后与已标记的待测生物样品进行杂交或相互浸染,通过仪器对检测进行剖析,从而判断样品中待测物的种类与数量。

生物芯片的分类

生物芯片可分为两大类,一类是微点阵芯片又叫信息芯片,其特色是没有微流利道,不存在液体流动,而只是利用生物分子的静态杂交的高密度点阵,如DNA芯片和蛋白质芯片等。另一类是微流控芯片又叫功能芯片,其特色是在芯片上利用微流利道构建各种功能性的单元,又叫芯片实验室,旨在完成样品预处理、反应、分离、检测、细胞培养等多个步骤,如生化合成的聚合酶链式反应(PCR)和链置换扩增(SDA)、电泳分离、细胞组织培养等,实现传统生归天学实验室的各种功能。
生物芯片常用材料
根据运用的须要,制作芯片的材料多种多样,如硅、玻璃、塑料以及陶瓷等。个中,硅是最常用的材料,由于传统的微加工技能人们已经摸索出了一整套成熟的硅加工工艺。对付须要温度掌握的生物反应,例如聚合酶链式反应(PCR) ,链置换扩增(SDA)等,由于硅类材料具有良好的导热性,在生物芯片制备中成为人们的首选。但是硅的缺陷是不透明,不利于光学检测,并且具有一定的导电性,尤其是具有比较强的表面非特异性吸附。因此在制作毛细管电泳芯片时,人们会选用玻璃或者塑料等材料。同时在利用生物芯片时,必须考虑到生物相容性问题,玻璃和塑料在这方面的表现非常优胜,由于玻璃和塑料的表面有各种功能基团,随意马虎进行化学润色。再加上玻璃和塑料的价格相对较便宜,加工也很方便,因此根据须要许多种芯片会选用玻璃或者塑料制作基底层的。
微点阵芯片的制备
微点阵芯片制备的方法紧张有原位合成法(光刻原位合成,分子印章原位合成等)和合成点样法(点打仗法,喷墨法等)。
原位合成法
美国Affymetrix公司采取的半导体光刻原位合成法,是生产高密度寡核苷酸基因芯片的核心关键技能。它把半导体工业中的光刻技能和DNA的化学合成方法相结合,把光不稳定保护基团保护的四种DNA模块固定在玻片上,通过光脱保护,由少量的保护寡核苷酸和试剂按照设计的序列进行DNA合成。该方法的紧张优点是可以用很少的步骤合成大量的探针阵列,合成速率快。例如: 一段8个碱基的寡核苷酸有65536种排列的可能,通过32个化学步骤,8个小时就能合成65536个探针。该方法的紧张优点是可以用很少的步骤合成极其大量的探针阵列。而如果用传统方法合成然后点样,则事情量的巨大到不可思议的程度。
合成点样法
Stanford大学创始的打仗式点涂法是用传统的DNA或多肽固相合成仪完成,合成后通过利用高速精密机器手所带的移液头与玻璃芯片表面打仗而将探针定位点滴到芯片上的。紧张优点是保持样品原型,操作迅速,本钱低廉,用场广泛。缺陷是样品必须预先合成,须要一系列的纯化及储存等后续过程,密度达不到类似摄影平板印刷术的水平。不过经由改进的话,终极可在6.5cm^2的范围内容纳100000个核酸位点,从而为从事根本研究的实验室广泛采取。
与原位合成比较,合成点样法所需的DNA探针需事先合成、纯化,且需将如此大量且具有眇小差别的片断分别保存。但是合成的探针长度可达500-5000碱基,以是杂交错配的可能性也便是选择性有较大的改进,可以逐句破译序列密码而不是逐字阅读序列。
微流控芯片的制备
制作微流控芯片的材料紧张有单晶硅、无定形硅材料、玻璃、石英材料以及高分子聚合物质料(如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷和光敏聚合物)等。目前,高分子聚合物质料是微流控系统的主流选材,由于它具有种类丰富、价格低、加工随意马虎,同时大多具有良好的透光性,便于光学检测,工艺稳定等优点,最常压的是聚二甲基硅氧烷。
浇注成膜法制作微流控芯片:事先准备一个制作好的阳膜,模具常日采取硅模具,一样平常用光刻——刻蚀的方法来制得。将液态的聚合物质料胶体均匀浇注在阳膜上,待其固化后剥离,就可以得到一个带有微通道的基片,将此基片与盖片的表面均经由改性处理后键合,就形成了所须要的微流控芯片。
纵不雅观生物芯片发展的几十年,其步伐是大步向前,未来发展之路也将不会平坦,但随着生物芯片技能研究的不断深入和更加完善,一定能够在生命科学研究领域发挥其卓越的浸染,生物芯片及干系家当将成为本世纪最大的家当。






