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“生物芯片”是上世紀(jì)90年代迅猛發(fā)展起來(lái)的科學(xué)技術(shù)之一。是得益于生物芯片雜交探針技術(shù)與大規(guī)模集成電路的微陣列技術(shù)的結(jié)合而起源。

生物芯片最早在1990年科學(xué)家A.Manz博士發(fā)表的研究論文中被提出。研究者于1994年在荷蘭召開(kāi)了首屆u-TAS國(guó)際會(huì)議，正式成立生物芯片“學(xué)術(shù)圈”。自此之后這個(gè)學(xué)界國(guó)際性大會(huì)每隔1-2年就會(huì)召開(kāi)一次，直至今日。1998年Burns等提出的將多種生物、化學(xué)分析功能整合在一張微小芯片上的“芯片實(shí)驗(yàn)室”(lab-on-a-chip，LOC)的概念，展示了生物芯片技術(shù)應(yīng)用于臨床檢測(cè)、精準(zhǔn)醫(yī)療的美好前景。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)“芯片實(shí)驗(yàn)室”，又稱“微型全分析系統(tǒng)”，已經(jīng)發(fā)展為一個(gè)物理、微電子、材料、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉的新型研究領(lǐng)域。

DNA是 “生物芯片”的核心元素。因DNA的核苷酸中的堿基，排列順序是固定、重復(fù)、還有極其規(guī)則的方向，生物芯片正是在基于DNA特性上，用DNA探針雜交技術(shù)原理而研發(fā)的。

制備生物芯片的方法：是將大量探針?lè)肿佑行?、高密度的排列在載玻片等載體上，與用同位素或熒光等方法進(jìn)行標(biāo)記的其它樣品分子進(jìn)行雜交，然后通過(guò)檢測(cè)每個(gè)探針?lè)肿拥碾s交信號(hào)強(qiáng)度，用電腦分析、讀取樣品分子的數(shù)量和序列信息的一種技術(shù)。

生物芯片也可稱為 “蛋白芯片”或者是“基因芯片”，但都屬于 DNA微陣列芯片，是目前采用合成生物學(xué)制備芯片的主流技術(shù)之一。它融合交匯了多項(xiàng)前沿學(xué)科的新技術(shù)，因采用了微電子學(xué)的并行計(jì)算、處理和高密度集成的慨念，因此也具有高效運(yùn)算、高容量存儲(chǔ)信息的特點(diǎn)。

雖然生物芯片和微電子芯片，都是在很微小的載體上賦有海量的數(shù)據(jù)信息，但卻是兩種性質(zhì)完全不同的芯片。微電子芯片上集成的是半導(dǎo)體電子單元、生物芯片上布列的是生物探針?lè)肿?。兩者相比，生物芯片輸送信息時(shí)阻抗更小、耗能比較低，還具有生物自我組織修復(fù)的功能。在可集成度、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)智能吞吐等功能上也不亞于微電子芯片，所以能受到需進(jìn)行信息探測(cè)采集、分析運(yùn)算、處理使用者的青睞。

囿于原位材料組織和采集、合成制備技術(shù)、設(shè)施等因素，生物芯片雖然 “名氣”很大，應(yīng)用卻不廣。僅被一些科研單位、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等單位有限使用。

生物芯片技術(shù)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用被認(rèn)為是在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究、農(nóng)業(yè)、疾病診斷、新藥開(kāi)發(fā)、食品、環(huán)境保護(hù)等廣泛領(lǐng)域進(jìn)行的。 正如分子DNA技術(shù)成為現(xiàn)代生物學(xué)的象征，生物芯片技術(shù)作為下一代生物技術(shù)，從根本上改變了當(dāng)前生物學(xué)和生物技術(shù)的觀念和效率，成為繼大規(guī)模集成電路之后的新的深層科學(xué)技術(shù)。

在生物芯片前沿研發(fā)和專利方面：生物芯片學(xué)術(shù)論文呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，可間接反映出生物芯片前沿研發(fā)熱度不斷上升。美國(guó)擁有較多的學(xué)術(shù)論文和發(fā)明專利，中國(guó)生物芯片競(jìng)爭(zhēng)力有待加強(qiáng);全球生物芯片的發(fā)明專利呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且以生物芯片相關(guān)研究為主。生物芯片研發(fā)壁壘高、工程化困難，中國(guó)的生物芯片研究存在科研成果轉(zhuǎn)換率低的問(wèn)題。

生物芯片的迅速發(fā)展引起了世界各國(guó)的關(guān)注和重視。 1998年6月29日美國(guó)正式發(fā)布生物芯片計(jì)劃，世界各國(guó)也開(kāi)始增加投入，以生物芯片為中心的相關(guān)產(chǎn)業(yè)正在全球興起?，F(xiàn)在美國(guó)有8家生物芯片公司的股票上市，平均股價(jià)每年上漲75%。專家統(tǒng)計(jì):目前，全球生物芯片工業(yè)產(chǎn)值在10億美元左右，未來(lái)5年，生物芯片市場(chǎng)銷售預(yù)計(jì)將超過(guò)200億美元。

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