生物芯片的简介与分类

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-05-16 10:15:30】【打印】【关闭】

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生物芯片技术是近年发展起来的分子生物学与微电子技术相结合的核酸分析检测技术，是运用分子生物学、基因信息、分析化学等原理进行设计，以硅晶圆、玻璃或高分子为基材，配合微机电自动化或其他精密加工技术，所制作的高科技元件，具有快速、精确、低成本之生物分析检验能力。生物芯片样品处理能力强、用途广泛、自动化程度高等特点，具有广阔的应用前景和商业价值，是分子诊断领域的一大热点。

生物芯片根据原理不同，可分为微阵列芯片（Microarrays）和微流控芯片（Microfluidicchip）两类。

1.微阵列芯片

最初的生物芯片技术主要目标是用于DNA序列测定、基因表达谱鉴定和基因突变体检测和分析，所以又称为DNA微阵列或基因芯片技术。微阵列芯片的作用原理是在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将大量探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交，通过对杂交的检测分析，得出样品的遗传信息。

微阵列芯片在数平方厘米之面积上布放数千或数万个核酸探针,检体中的DNA、cDNA、RNA等与探
针结合后，借由荧光或电流等方式侦测，一次测验即可提供大量基因序列相关信息，具有快速、精确、低成本之生物分析检验能力。

2.微流控芯片

现阶段，生物芯片已经朝着一个高度自动化、集成化的方向发展，核心理念就是建立一个“芯片上的实验室”（Lab-on-a-chip），微流控技术的发展使得这个理念得到实现。微流控芯片是指通过微电子机械系统(Micro-electro-mechanicalSystems，MEMS)技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析单元和系统，以实现对无机离子、有机物质、蛋白质、核酸以及其他生化组分的准确、快速和大信息量的检测。

在微流控技术用于核酸诊断的应用过程中，将核酸提取、扩增及检测过程等基本操作单元集成到一块几平方厘米大小的芯片上，并以微通道网络贯穿各个实验环节，从而实现对整个实验系统的灵活操控，承载核酸诊断的各项功能。微流控芯片技术将核酸诊断过程全面整合，只需加入样本即可，大大简化了检测过程的操作难度，排除了不同操作者实验技能的影响，并解决了外源核酸对检测结果的干扰问题。

微流控芯片是一个完整的微型实验室

微流控芯片样品体积只需几微升，加热器直接集成在芯片上，与传统的PCR相比，在相同扩增效率下，芯片的热循环效率快2-10倍。同时连续流动式PCR、热对流驱动PCR等技术的使用，使得扩增过程加快，现有的微流控芯片能够将诊断检测过程缩短至最低10-15分钟。

微流控芯片PCR技术

微流控芯片中具有很多微管道，可对不同的反应室进行隔离。微流控芯片中不同反应互不干扰，从而具有多重检测的功能，可同时检测多个样本，或同一样本的不同指标。由此，通过在微流控芯片中设置多个反应室，最多可同时进行数十个检测，实现高通量检测。

微流控可实现多重检测

微流控芯片所使用的材质为玻璃、硅片、聚合物等，成本不高；制作方法包括光刻、蚀刻、模塑法、注塑法、激光烧蚀法等，制作工艺也较为成熟；对液体流动过程的控制也有电动流控制、数字化微流控、压力驱动流体控制、被动毛细力流体控制等多种控制方式。微流控芯片的生产具有较为成熟的工艺，已经被用于电化学血气分析、心肌标志物免疫检测、病原体核酸诊断等多个方面。

微流控芯片可作为合适的POCT产品