MEMS生物芯片 PCR芯片技术

MEMS生物芯片 PCR芯片技术

mems生物芯片--pcr芯片技术

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mems生物芯片技术

――pcr芯片技术

搓海波22021325

近年来,科学家们在微机电系统(mems)、纳米技术和分子生物学领域取得了无可争议的进步和突破,将这些技术结合起来形成功能更强大的分析系统成为目前人们科学探索的目标。生物mems(biomems)将mems技术应用在生物、医学领域,研究适合于生物领域的微器件和微制造系统,是最具吸引力的。特别是在寻找新基因、dna测序、疾病诊断、药物筛选等方面,是最有应用前途的研究方向。

biomems的研究内容主要包含在生物体外展开生物医学确诊的微系统和在生物体内展开生物医学化疗的微系统。微机械制造技术并使biomems具备微米量级的特征尺寸,以求同时实现器件和系统的微型化,并使生物医学的确诊和化疗可以快速、自动化、高通量、较小受损地顺利完成。biomems技术批量生产能力更很大地减少了生物医学确诊和化疗的成本,因此biomems技术已沦为21世纪科学研究和商品化的主要研究目标。

生物微机电系统(biomems)是在生物医学工程中使用的mems,其中最典型的就是生物芯片。由尺度效应可以知道,mems可以灵敏、准确、低成本和微创地应用于生物芯片领域。通过mems的微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统,可以实现对生命机体的生物组分进行准确、快速、大信息量的检测。

生物芯片实际上就是一种低复杂程度的生物传感器。目前比较顺利的生物芯片就是蛋白质芯片生物传感器,这种传感器采用微加工技术,在传感器的表面紧固数量非常大的生物活性探针,与试样的蛋白质展开反应后,把获得的信号转化成电信号,再意见反馈给微型计算机。蛋白质芯片生物传感器主要采用在生物检测上,它的灵敏度低,能够实时直观地表明结果。比如一种实时光学蛋白质芯片生物传感器,这种传感器把大量具备生物活性的生物分子(配基)做为感应器试剂紧固在芯片的

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表面上做为生物活性探针,并使芯片构成感应器面。当芯片的感应器表面与所含试样蛋白质的溶液碰触时,溶液中的待测蛋白质就能与适当的生物活性探针上的配基出现促进作用,构成特异性融合,从而分解成生物分子复合物,使感应器表面的生物分子面密度产生适当的变化。这个变化可以通过全内散射椭偏光学光学系统去展开观测,把观测的结果(灰度的变化)转化成电信号输入然后展开处置。根据观测的结果就可以认定溶液中与否所含

能与生物活性探针上的配基出现特异性融合的待测蛋白质,从而测量试样溶液的成分,出现

促进作用的整个动态过程同时也能被记录下来,可以用以进一步分析生物活性探针和试样

蛋白之间相互作用的动态参数。通过这样的测量手段,能灵敏且存有针对性地(生物探针只

对专门的蛋白起至反应),快速地(反应过程快速),直观地(反应过程可以随时监测)测量试

样的蛋白质,具有了以前检测手段无法比拟的优势。

据报道,stanford和affymetrix公司的研究人员目前已实现在指甲盖大小的硅片或玻璃片上制造出含有大概6000个基因片段的mems芯片,而且已成功应用于动物的基因测试

实验。

在生产生物传感器的过程中,利用mems加工技术,可以在微小的生物芯片上加工出来

大至毫米至微米尺度的容器、泵、阀、管道等,将整个生物传感器的功能内置至微芯片上。目前以酶传感器的研究较为明朗,dan传感器的研究在不断的深入细致,免疫系统传感器的

研究应用领域则就是处在研究阶段。生物传感器所使用的信号切换器件中,以微悬梁,微电极、微型体声波谐振器和生物敏场晶体管最为典型。微悬梁臂结构的好处就像是物理天平

一样,对促进作用于悬梁臂上面的微小重量的变化都会引发微悬梁臂结构的非常大的摆幅

变化。所以可以制作微悬臂梁去检测微观领域中微小物质的重量变化,例如对人体中各种

各样的dna、酶、抗体等微小物质展开微量检测。

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由于mems技术和生物技术的飞速发展，做为两个领域结合物的biomems技术自然收

益颇多。如今各式各样生物芯片相继问世，例如生物传感芯片，pcr芯片，凝胶元件微阵

列芯片，药物除草剂芯片和毛细管电泳或层析芯片等等。在这些生物芯片当中，以pcr芯

片最为典型。

聚合酶链式反应(polymerasechainreaction)，简称pcr，是一种分子生物学技术，用于放大特定的dna片段。可看作生物体外的特殊dna复制。

生物芯片发展至今天，也不过短短十多年时间，mems将不断促进生物芯片技术趋向健全，其最终目标的微全分析系统，可能会像是今天的微型计算机一样普及。随着研究的不

断深入和技术的更加健全，生物芯片将对21世纪人类生活身心健康、社会经济产生极其

深刻的影响。而pcr芯片，必将在生物芯片这个先锋领域中扛起一杆大旗，为我们的生活

贡献越来越多的力量。