生物芯片的基本概念及特点是什么，生物芯片分类及应用

很多朋友对生物芯片的基本概念及特点是什么，生物芯片分类及应用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

生物芯片是指利用光电导原位合成或微点样的方法，将大量的核酸片段、肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品等生物大分子固化在载体表面。有序推进。然后，密集的二维分子排列与待测试的标记生物样品中的目标分子杂交。通过特定仪器快速、并行、高效地检测和分析杂交信号的强度，从而确定样品中目标分子的数量。由于常用硅片作为固体载体，其制备过程模拟计算机芯片的制备技术，因此被称为生物芯片技术。

生物芯片的分类生物芯片虽然只有十多年的历史，但其包含的种类很多，分类方法和种类也不完全统一。

1、 用途分类

(1)生物电子芯片：用于生物计算机等生物电子产品的制造。

(2)生物分析芯片：用于各种生物大分子、细胞、组织的操作和生化反应的检测。

前一类目前在技术和应用上都非常不成熟，一般所指的生物芯片主要是生物分析芯片。

2、 作用方式分类

（1）主动芯片：是指生物实验中样品处理纯化、反应标记、检测等多个实验步骤的集成，可以通过一步反应主动完成。它的特点是快速、操作简单，因此有人称其为功能生物芯片。主要包括微流控芯片（microftuidicchip）和微芯片实验室（labonchip，也称“labonchip”，是生物芯片技术的高水平）。

(2)无源芯片：各种微阵列芯片，在生物实验中集成了多种实验，但操作步骤不变。它的特点是并行度高，目前大多数芯片都属于这一类。由于这类芯片主要获取大量的生物大分子信息，最终通过生物信息学进行数据挖掘和分析，因此这类芯片也被称为信息生物芯片。包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片。

3、成分分类

(1)基因芯片：又称DNA芯片或DNA微阵列，是将cDNA或寡核苷酸以微阵列的方式固定在微载体上制成的。

（2）蛋白质芯片（蛋白质芯片或蛋白质微阵列）：是将蛋白质或抗原等一些非核酸生物物质以微阵列的方式固定在微载体上而得到的。芯片上的探针由蛋白质组成或芯片靶标蛋白质统称为蛋白质芯片。

(3)细胞芯片：将细胞以特定方式固定在载体上，检测细胞之间的影响或相互作用。

（4）组织芯片：将组织切片以特定方式固定在载体上，用于对组织内成分差异进行免疫组化等研究。

(5)其他：如Lab on Chip，用于活体物质分离检测的小型化芯片。现在，许多研究人员试图将整个生化检测和分析过程缩小到芯片上，形成所谓的“芯片实验室”。芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。它强化了从样品制备、生化反应到检测分析的整个过程，形成微量分析系统。由加热器、微泵、微阀、微流量控制器、微电极、电化学和电致发光检测器组成的片上实验室已经出现，生化反应、样品制备、检测和分析一体化的出现。芯片）。 “芯片实验室”可以完成样品制备、试剂运输、生化反应、结果检测、信息处理和传输等一系列复杂的任务。这些微型集成分析系统便于携带，可在紧急情况下使用情况、现场行动甚至航天器上。

例如，样品制备和PCR扩增反应可以在小芯片上同时完成。另一个例子是Gene Logic公司设计和制造的生物芯片，它可以从待测样本中分离出DNA或RNA，并对其进行荧光标记。然后，当样品流过固定在栅栏状微通道中的寡核苷酸探针时，就可以捕获互补的目标核酸序列。利用自主研发的检测设备可以实现杂交结果的检测和分析。该芯片由于寡核苷酸探针的吸附表面积大，可以灵敏地检测稀有基因的变化。同时，由于该芯片中设计的微通道具有浓缩和富集作用，可以加速杂交反应，缩短测试时间，从而降低测试成本。

生物芯片应用领域1、 生物制药领域

各大制药公司和生物技术公司将利用基因芯片来发现和筛选新药。利用基因芯片技术可以大大加快人类基因组计划的进展，如进行基因测序、基因表达检测以及新的遗传标记如SNP作图等，这对于寻找新的功能基因、发现新药靶点和新基因药物的开发具有重要意义。基因芯片可以以超乎想象的工作量检测不同物种、不同组织、不同疾病、不同处理条件下的基因表达变化，从而开发出不同用途的诊断试剂盒。新药在实验阶段必须通过人体安全性测试，并且必须观察药物对人体基因表达的影响。由于尚不清楚药物作用于哪个基因，因此必须测试所有或某些范围的已知基因的表达。检测，利用基因芯片可以快速、准确地完成这项任务。

2、医疗诊断

2.1、 优生学方面，目前已知600多种遗传病与基因有关。女性在妊娠早期利用DNA芯片进行基因诊断，可以避免多种遗传病的发生。

2.2、 在疾病诊断方面，由于大多数疾病都与基因有关，而且往往与多个基因有关，因此可以利用DNA芯片来寻找基因与疾病之间的相关性，从而开发相应的药物并提出新的建议。那些。治疗方法。 DNA芯片的高密度信息内容和并行处理器的优势不仅使多基因分析成为可能，而且保证了诊断的高效、廉价、快速和简单。

2. 3、用于器官移植、组织移植、细胞移植中的基因配型，如HLA分型。

2.4、 病原诊断，如细菌和病毒的鉴定，耐药基因的鉴定。

2.5、 就环境对人体的影响而言，已知花粉过敏等人体对环境的反应与基因有关。如果对200多个与环境污染相关的基因进行全面监测，将对生态环境治理和人类健康具有重要意义。

2.6、 在法医学领域，DNA芯片比早期的DNA指纹识别更进了一步。它不仅可以进行基因鉴定，还可以通过DNA中包含的生命信息来描述生命体的面部容貌和外貌特征。此类测试常用于识别灾难后的尸体以及确定父母与子女之间的血缘关系。

光纤生物芯片检测血糖水平

3、 生物芯片在食品安全中的应用

食品是食品，安全第一。充足的营养和安全的食品是人类生存的基本需求。生物芯片在生物安全和食品安全检测方面的应用刚刚开始，但已显示出优势。

3.1、 食品中致病菌检测基因芯片

基于PCR的病毒核酸检测技术是目前病毒检测的主要方法，但难以满足同时检测多个亚型或多病毒的要求，且该技术存在易污染、假阳性率高等缺点。基因芯片技术可以同时检测多种病毒。指标并行检测，即同时检测多种病毒、多种病毒亚型，是目前病毒检测的热点研究方法。

3.2、 食源性病毒基因芯片检测

传统的食源性病毒检测方法大多采用血清免疫学或荧光定量PCR来检测单一病毒。当某种食品需要检测多种病毒时，传统方法的效率很低。王林等人。北京出入境检验检疫局[9]搭建了植物源性食品植物病毒及早期损伤基因芯片检测技术平台，在国内首次用于植物病毒早期损伤检疫。该技术成本低且唯一标准。反应系统节省7%，每个反应节省100元，突破基因芯片的应用瓶颈，实现高通量快速检测。

3.3、 基因芯片在转基因食品检测中的应用

2007年，天津出入境检验检疫局的郑文杰等人研制出了目前已商品化的7种转基因作物基因组核酸的纯化试剂盒，可以同时完成多种作物、多种基因的检测。鉴于商业化的转基因产品涉及5个以上的基因。因此，应用基因芯片技术建立高通量检测方法在检测方面具有明显优势。课题组研发了广谱筛选芯片、物种筛选芯片、毒株检测芯片和综合筛选芯片等四类转基因产品检测基因芯片。检测到的基因主要分为三类，共计46个，可以覆盖所有商业化的转基因基因。植物及其产品解决了当前国际上转基因产品检测难题。

摘要：生物芯片作为一种新兴的分子生物学技术，具有快速、高通量、高特异性等优点。将该技术应用到食品安全领域，必然会给生物芯片的应用和食品安全检测水平的提升带来新的机遇。这个契机让生物芯片技术走出了实验室，从研究领域进入到与老百姓生活息息相关的食品安全领域。这项技术的推广应用，必然会带来侦查速度的加快、侦查成本的降低，从而大大加强执法机构的力量。例如，食品安全检测机构、出入境检验检疫局、商检局的执法力度，保障了食品安全，创造了良好的社会效益。

以上知识分享希望能够帮助到大家！