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生物芯片技术发展和应用概述 报告人 李子颖 部门 医学二部  美国《财富》 杂志曾载文指出，在20 世纪科 技史上有两种芯片深刻改造了人类的生活。  一个是微电子芯片，作为计算机和许多家电的 心脏，它丰富和改变了人类的经济和文化生 活 ；  另一件事件则是生物芯片，它将改变生命科学 的研究方式，进而影响到人类延续生命的方式。 新技术——生物芯片 生物芯片：生物芯片技术是近十年发展起 来的以高度并行性、高通量、微型化和自动化 为特点的一项新的分子生物学技术, 在生命科 学研究、医学科研及临床、药物设计、环境保 护、农业、军事等各个领域有着广泛的应用前 景, 1998 年底美国科学促进会将此项技术列 为1998年度自然科学领域十大进展之一 生物芯片简介  “芯片”—源于计算机芯片  分析过程是将大量生物识别分子固定于面积不 大的基片（硅片，载玻片及高聚物载体）表面， 利用生物分子的特异性亲和作用（核酸杂交反 应，抗原抗体反应等）来分析生物分子存在量。  分析结果用同位素法，化学荧光法，化学发光 法和酶标法及光学特性法显示，然后用精密扫 描仪或CCD摄像技术记录。通过计算机软件分 析综合成可读信息 。 生物芯片的分类  按载体材料：玻璃芯片、硅芯片、陶瓷芯片  按点样方式：原位合成芯片、微矩阵芯片、电 定位芯片  芯片固定的生物分子：基因芯片、蛋白质芯片、 芯片实验室  无需标记的生物芯片：表面等离子体共振 （Surface Plasmon Resonance, SPR ） 详细介绍 基因芯片 蛋白质芯片 芯片实验室 表面等离子体共振 量子点标记技术 基因芯片——简介  基因芯片或DNA 芯片:基因芯片 ( Genechip) 又称DNA 芯片 (DNAchip) ,或DNA 阵列 (DNAarray)。  DNA技术使用了DNA双螺旋链中A-T和G-C这样的 Watson-Crick对的的典型的性质以及对互补序 列识别的性质。 基因芯片——简介  将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探 针，有规律地排列固定于支持物上，样品 DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧 光标记分子，然后按碱基配对原理进行杂交， 再通过荧光检测系统等对芯片进行扫描，并配 以计算机系统对每一探针上的荧光信号作出比 较和检测，从而迅速得出所要的信息。 基因芯片——制备及检测流程简介 探针的固定—是使用化学合成(照相平版 术)逐步累积单个低聚物 探针的固定—在芯片上(多针排列)点现成 的样品 样品的获得与标记  由于目前的检测体系还不能检测出未扩增的标 记样品, 所以待测样品DNA 在杂交前一般都要 进行聚合酶链反应 (PCR ) , 同时在扩增的过 程中, 对靶DNA 进行标记。  样品的标记主要为荧光标记. 荧光标记分为2 种 : 一种是荧光标记引物, 另一种是荧光标记 的三磷酸脱氧核糖核苷酸。  常用的荧光物质有: 荧光素、罗丹明、Cy3、 Cy5 等。 杂交图谱的检测和读出  常用的是激光共聚荧光检测系统, 检测到的荧 光信号通过计算机处理后就可直接读出杂交图 谱, 此法灵敏度和精确度较高, 但是扫描所需 时间较长。  另一种检测系统采用CCD 摄相原理, 它虽然灵 敏度和精确度较低, 但所需的扫描时间较短, 因而更适用于临床诊断。 基因芯片—发展历史  1996 年,美国Affymatrix 公司的Fodor等将硅技术、 半导体技术、分子生物学技术融合在一起创造了世界 上第一块DNA 芯片  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，目前达到的密度为40万探 针/芯片  目前世界上有超过2000家公司从事基因芯片的研究和 开发。必威体育精装版芯片包括：微电子芯片，三维芯片，毛细 管微流泵芯片 基因芯片—应用 DNA 测序 基因诊断 基因表达的研究 毒理学研究  药物安全性研究 基因芯片—应用  美国