ThinkpadCUserS-863双层镶嵌式电可寻址基因芯片1.DOC

国家高技术研究发展计划 （八六三计划） 委托研究与开发合同书 领 域 名 称： 生物芯片技术 课 题 名 称： 双层镶嵌式电可寻址基因芯片 课 题 编 号： 研究开发单位：生物芯片北京国家工程研究中心 通 讯 地 址： 北京市清华西路甲2号，邮编100084 课题 负责人： 联 系 电 话： 责 任 专 家： 联 系 电 话： 国家科学技术委员会 二零零一年 月  目 录 与课题有关的国内外技术现状及发展趋势以及该领域的国内外专利申请和授权的情况 (一) 国际现状 自从1991年Fodor等人提出DNA芯片的概念后，近年来以DNA芯片微代表的生物芯片技术得到了迅猛的发展。目前已有多种不同功用的生物芯片问世，而且有的已经在生命科学研究中开始发挥重要作用。美国政府和产业界在过去的10年共投入近20亿美元用于以基因芯片为主的生物芯片研究开发与产业化，欧洲与日本的投入强度也越来越大。摩托罗拉、惠普、IBM以及日立公司都在开发基因芯片技术，几乎所有的跨国制药公司都投入巨资利用基因芯片开展新药的超高通量筛选和对药理遗传学、药理基因组学等进行研究。美国Affymetrix公司是世界上最有影响的基因芯片开发制造商，该公司聚集有多位计算机、数学和分子生物学专家，其每年的研究经费在一千万美元以上，且已历时六七年之久，拥有多项专例。公司的第一种产品用于研究艾滋病毒的抗药性，第二种产品将检查在多种癌症中发生突变的一种基因,1998年生产出带有13.5万个基因探针的芯片，使人类DNA解码速度提高了25倍。目前，该公司正在努力提高其芯片探针阵列的“密集度”，它的原型芯片能容纳6.5万个探针，最近又推出了有40万个探针的芯片。公司总裁希望能生产出有100万个探针的DNA芯片。该公司的基因组研究主任正在设计能够同时监测5万个人体基因的芯片。 目前，国际上已经有许多从事生物芯片研究的公司，每家公司的芯片技术都各具特色，应用目的也不尽相同，如加福尼亚州森尼维尔的Hyseq公司,声称拥有最快的基因分析器,它们由机器人制造,机器人把DNA探针滴到过滤纸上,其DNA阵具有优势,破译DNA的速度最快。帕洛阿尔托的Syntenl公司声称它的芯片衡量细胞中基因活动最有效，公司正在利用基因芯片研究前列腺癌等疾病。圣迭戈的Nanogen公司。Incyte制药公司与Affymetrix公司合作生产针对各种疾病的基因分析芯片供药品研究使用。同时斯坦福大学、麻省理工学院及部分国立实验室如Argonne?Oakridge也参与了该项目的研究和开发。英国剑桥大学、欧亚公司还有俄罗斯恩格尔哈特分子生物学研究所正在从事该领域的研究。 () 国内现状 我国的生物芯片的研究开始于1997年第80次香山科学会议首次研究论证我国是否应进入世界生物芯片研发的角逐。而我国科学家正式涉及基因芯片领域是从1998年开始的。国内现有20家大学和研究所开始生物芯片的研发工作，主要单位上海联合基因科技集团、军事医学科学院等7家单位。国家级研究经费从1998年至今共投入约700万元人民币。清华大学从1999年开始3年内用于生物芯片研制的支持经费为2750万人民币。全国范围内用于生物芯片研发的民间风险资本投入约为1．6亿元人民币。 中国工程院2000年1月6日在京举办首次工程科技论坛，专题就是生物芯片技术，科学家提出：以生物芯片技术为核心的各相关产业正在全球崛起，世界工业发达国家已开始有计划、大投入、争先恐后地对该领域知识产权进行保护。我国应迅速制定适合中国国情的对策，以避免出现像计算机产业那样因没有自己的芯片专利和技术而受制于人的被动局面。最近国务院已决定成立国家生物芯片工程中心，对生物芯片的系统研发作倾斜性支持。近期，各研究单位纷纷传来好消息：中国基因芯片研究取得了突破性进展，基因表达谱芯片，转基因农产品检测芯片，新孕儿基因缺陷监测芯片，乙病毒、丙肝病毒和艾滋病病毒基因检测芯片等都已到了临床应用和商业开发阶段。 但是，基因芯片要成为实验室研究或临床可以普遍采用的技术仍有一些关键问题亟待解决如(1)基因芯片的特异性的提高；(2)样品制备和标记操作的简化；(3)增加信号检测的灵敏度；(4)高度集成化样品制备、基因扩增、核酸标记及检测仪器的研制和开发。 CMOS硅基工艺，基因芯片制备技术的基础上，改进现有芯片设计概念，将芯片的功能控制电路以及整个系统的逻辑功能电路全部由可编程逻辑器件来实现，在硅片上仅制作微电极阵列及边缘压焊盘，从而实现制作基因芯片的技术平台。 2、研究内容 1）抗干扰、电屏蔽技术研究。采用上述设计思路制备基因芯片，在探针制备、电子杂交以及电信号施加和读取过程中，均涉及微弱信号抗干扰问题。这是本课题的难点所在。 可寻址有源微电极矩阵的设计和制备。拟分两部分实现：（1