生物芯片研究分析进展

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1、...页眉《自然辩证法概论》课程论文论文标题：生物芯片的研究进展学生姓名：刘金平学号：1108391003专业：生物工程学院：生命科学与技术学院导师姓名：韦宇拓学期：2011-2012/上任课老师：严建新诚信声明我郑重声明：本人提交的《自然辩证法概论》课程论文是由本人独立完成的，在正文中和在文末的参考文献中已全部标注并列出了文中所引用的他人的学术成果、观点、图表或论述，保证此文符合学术道德规范的要求。声明人签名：日期：....页脚...页眉生物芯片的研究展望刘金平（生命科学与技术学院生物工程专业2011级；学号：1108391003）摘要：生物芯片技术涉及分子生

2、物学、生物材料学、微加工技术学、化学、物理、计算机等多学科和领域。它针对DNA、RNA、蛋白质及其他生物分子,将不连续的、离散的分析过程集成在一起,完成样品预处理、亲和结合反应以及信号检测等过程,实现对成千上万种生物分子的高通量检测分析[1],在蛋白质组学及基因组学科研、疾病诊断和预警、药物或手术疗效判断以及新药开发、司法鉴定和食品安全等领域,均有广阔的应用前景[2]。本文将从食品安全、生物医学等方面对生物芯片技术和产品进行综述以及对生物芯片研究的展望。关键词：生物芯片；食品安全；生物医学；展望。1、生物芯片综述随着人类基因组计划（HGP）的完成，蛋白质组计划也

3、已经启动，基因序列数据、蛋白序列和功能数据以惊人的速度增长，而传统的生物技术已经不能满足数据倍增的要求，生命科学需要更快捷、更准确的自动化的生物技术，而生物芯片在这种情况下应运而生。生物芯片的最初构想来源于Affymetrix公司的前身Affymax公司里的一次即兴的建议。由Fodor组织半导体专家和分子生物学专家共同研制出来的。1991年利用光蚀刻光导合成多肽[3]。1993年设计了一种寡核苷酸生物芯片[4]。1994年又提出用光导合成的寡核苷酸芯片进行DNA序列快速分析[5]。到1996年制造出世界上第一块商业化的生物芯片。新兴的生物芯片技术层出不穷，生物芯

4、片的应用领域也在不断扩展，生物芯片发挥的作用也越来越大，特别是在2003年人类与SARS病毒的决战中发挥了至关重要的作用：科学家借助基因芯片技术迅速而及时地发现了病原体，并查明病原体的本质，为最终战胜SARS奠定了基础。生物芯片是根据生物大分子间具有特异相互识别的能力,利用微电子、微机械、微加工技术,在玻璃、硅片或尼龙膜等各种固体支持物上构建的微型生化分析系统,通过计算机对反应信号搜集处理,可对细胞、糖、脂、核酸、蛋白质以及其它小分子物质进行准确、快速、大信息量的检测。生物芯片使样品检测、分析过程高通量、连续化、集成化、微型化、自动化。与传统方法相比，生物芯片能

5、够将生命科学和生物医学中一些不连续、离散的分析检测过程，包括样品制备、生化反应和结果检测三个主要步骤，缩微到一组微小的芯片上，实现连续、快速和自动地操作，从而大大提高检测效率、减少人为误差、降低平均检测成本，如图1-1所示。....页脚...页眉图1-1传统生物实验室与“生物芯片实验室”功能比较示意图生物芯片技术是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。经过十多年发展，生物芯片技术已日臻完善，其应用前景非常广阔，因其具有技术操作简易、自动化程度高、检测目的分子数量多、高通量等特点，为“

6、后基因组计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具。1、生物芯片的分类生物芯片的范围很广,分类的标准也有很多。按片基可分为无机片基和有机合成物片基:无机片基主要包括半导体硅片、塑料和玻璃片;有机合成物片基主要包括特定孔径的滤膜,如硝酸纤维膜、尼龙膜、聚偏二氟乙烯膜。按工作原理可分为杂交型、合成型、连接型、亲和识别型等。按分析过程可分为样品制作芯片、生物化学反应芯片、检测芯片、芯片实验室(labonchip,LOC)。按芯片上微排列的探针种类可分为:以DNA为探针的DNA芯片;以cDNA为探针的cDNA芯片(又称基因芯片);以多肽为

7、探针的蛋白芯片。按以各种微结构为基础的微流控芯片种类可分为：毛细管电泳芯片；PCR反应芯片；介电电泳芯片。生物芯片按照其上所进行的生物化学反应有无外加场力的干预，分为主动式和被动式两大类。被动式芯片是指芯片上进行的生物化学反应在无外加场力的情况下，通过分子的扩散运动完成，如已在研究和临床应用的微阵列芯片，包括DNA芯片，蛋白质芯片等。这也是目前最普遍的生物芯片，但这类芯片存在如下缺点：生产和检测过程人为干扰因素多、难以标准化，生化反应条件和过程不可控、反应效率较低，检测结果重复性较差等。主动式芯片是在芯片的构建和生化反应中直接引入外力或场的作用，它具有快速、高效

8、、自动化和重复性好的特点