生物芯片技术的研究现状及发展前景

学士学位论文(设计) 文献综述

题目

生物芯片技术的研究现状及发展前景Biological Chip Technology The Present Research Situation and Development Prospect

姓名学号

院系专业生命科学院生物工程指导教师职称

中国·武汉

二○一二年三月

目录

摘要 ................................................................................................................................................ I 关键词 .............................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II Key words ........................................................................................................................................ II 1 生物芯片技术的概念及类型. (1)

1.1生物芯片技术的概念 (1)

1.2生物芯片技术的分类 (1)

2生物新品技术的发展状况 (2)

2.1生物芯片技术国外状况 (2)

2.2生物芯片技术国内状况 (3)

3生物芯片技术的问题及发展方向 (3)

3.1生物芯片技术存在的问题 (3)

3.2生物芯片技术的发展方向 (4)

4结语 (4)

参考文献 (6)

致谢 (7)

生物芯片技术的研究现状及发展前景

摘要

简单介绍生物芯片技术及分类，了解生物芯片技术的国内外的发展状况，指出生物芯片技术行业存在的问题和未来的发展方向。

关键词

生物芯片技术；研究现状；用途分类；存在问题；未来方向

Biological chip technology the present research situation and

development prospect

Abstract

Simple introduction biological chip technology and the classification, understand the biological chip technology at home and abroad, the development situation of biochip technology industry points out the existing problems and future development direction.

Key words

Biochip technique；SituationofStudy；Natural grouping object classification；Problems；Future Direction

1 生物芯片技术的概念及类型

1.1生物芯片技术的概念

生物芯片，又称DNA芯片或基因芯片，它们是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。生物芯片（biochip或bioarray）是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子（寡核苷酸、cDNA、genomic DNA、多肽、抗体、抗原等）固着于硅片、玻璃片（珠）、塑料片（珠）、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术又称微陈列（microarray）技术，含有大量生物信息的固相基质称为微阵列，又称生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上又发展出微流体芯片（microfluidics chip），亦称微电子芯片（microelectronic chip），也就是缩微实验室芯片该技术是指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。。广义的生物芯片指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。包括用于研制生物计算机的生物芯片，将健康细胞与电子集成电路结合起来的仿生芯片，缩微化的实验室即芯片实验室以及利用生物分子相互间的特异识别作用进行生物信号处理的基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。狭义的生物芯片就是微阵列，包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。

1.2生物芯片技术的分类

根据作用方式可分为：主动式芯片、被动式芯片；根据用途可分为：生物电子芯片、生物分析芯片；根据固定在载体上的物质成分可分为：基因芯片(gene chip)、蛋白质芯片(protein chip或protein microarray)、细胞芯片(cell chip)、组织芯片(tissue chip)、芯片实验室(Lab on chip)。

根据作用方式分类：

(1)主动式芯片：是指把生物实验中的样本处理纯化、反应标记及检测等多个实验步骤集成，通过一步反应就可主动完成。其特点是快速、操作简单，因此有人又将它称为功能生物芯片。主要包括微流体芯片(microftuidic chip)和缩微芯片实验室(labchip，也叫“芯片实验室”，是生物芯片技术的高境界)。

(2)被动式芯片：即各种微阵列芯片，是指把生物实验中的多个实验集成，但操作步骤不变。其特点是高度的并行性，目前的大部分芯片属于此类。由于这类芯片主要是获得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分析，因此这类芯片又称为信息生物芯片。包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片。

根据用途分类：

(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、组织的操作以及生物化学反应的检测。前一类目前在技术和应用上很不成熟，一般情况下所指的生物芯片主要为生物分析芯片。根据固定在载体上的物质成分分类：

(1)基因芯片(gene chip)：又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray)，是将cDNA或寡核苷酸按微阵列方式固定在微型载体上制成。

(2)蛋白质芯片(protein chip或protein microarray)：是将蛋白质或抗原等一些非核酸生命物质按微阵列方式固定在微型载体上获得。

(3)细胞芯片(cell chip)：是将细胞按照特定的方式固定在载体上，用来检测细胞间相互影响或相互作用。

(4)组织芯片(tissue chip)：是将组织切片等按照特定的方式固定在载体上，用来进