以下內容中,小編將對生物芯片的相關內容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對生物芯片的了解,和小編一起來看看吧。
一、生物芯片
生物芯片是將生命科學研究中所涉及的不連續(xù)的分析過程(如樣品制備、化學反應和分析檢測),利用微電子、微機械、化學、物理技術、計算機技術在固體芯片表面構建的微流體分析單元和系統(tǒng),使之連續(xù)化、集成化、微型化。
生物芯片技術主要包括四個基本要點:芯片方陣的構建、樣品的制備、生物分子反應和信號的檢測。1、芯片制備,先將玻璃片或硅片進行表面處理,然后使DNA片段或蛋白質分子按順序排列在芯片上。2、樣品制備,生物樣品往往是非常復雜的生物分子混合體,除少數(shù)特殊樣品外,一般不能直接與芯片反應??蓪悠愤M行生物處理,獲取其中的蛋白質或DNA、RNA,并且加以標記,以提高檢測的靈敏度。3、生物分子反應,芯片上的生物分子之間的反應是芯片檢測的關鍵一步。通過選擇合適的反應條件使生物分子間反應處于最佳狀況中,減少生物分子之間的錯配比率。4、芯片信號檢測,常用的芯片信號檢測方法是將芯片置入芯片掃描儀中,通過掃描以獲得有關生物信息。
1、芯片制備
目前制備芯片主要以玻璃片或硅片為載體,采用原位合成和微矩陣的方法將寡核苷酸片段或cDNA作為探針按順序排列在載體上。芯片的制備除了用到微加工工藝外,還需要使用機器人技術。以便能快速、準確地將探針放置到芯片上的指定位置。
2、樣品制備
生物樣品往往是復雜的生物分子混合體,除少數(shù)特殊樣品外,一般不能直接與芯片反應,有時樣品的量很小。所以,必須將樣品進行提取、擴增,獲取其中的蛋白質或DNA、RNA,然后用熒光標記,以提高檢測的靈敏度和使用者的安全性。
3、雜交反應
雜交反應是熒光標記的樣品與芯片上的探針進行的反應產生一系列信息的過程。選擇合適的反應條件能使生物分子間反應處于最佳狀況中,減少生物分子之間的錯配率。
4、信號檢測和結果分析
雜交反應后的芯片上各個反應點的熒光位置、熒光強弱經過芯片掃描儀和相關軟件可以分析圖像,將熒光轉換成數(shù)據,即可以獲得有關生物信息。基因芯片技術發(fā)展的最終目標是將從樣品制備、雜交反應到信號檢測的整個分析過程集成化以獲得微型全分析系統(tǒng)(micro total analytical system)或稱縮微芯片實驗室(laboratory on a chip)。使用縮微芯片實驗室,就可以在一個封閉的系統(tǒng)內以很短的時間完成從原始樣品到獲取所需分析結果的全套操作。
二、生物芯片作用方式分類
在這部分,我們來看看生物芯片依據作用方式分類,有哪些類別。
(1)主動式芯片:是指把生物實驗中的樣本處理純化、反應標記及檢測等多個實驗步驟集成,通過一步反應就可主動完成。其特點是快速、操作簡單,因此有人又將它稱為功能生物芯片。主要包括微流體芯片(microftuidic chip)和縮微芯片實驗室(lab on chip,也叫“芯片實驗室”,是生物芯片技術的高境界)。
(2)被動式芯片:即各種微陣列芯片,是指把生物實驗中的多個實驗集成,但操作步驟不變。其特點是高度的并行性,目前的大部分芯片屬于此類。由于這類芯片主要是獲得大量的生物大分子信息,最終通過生物信息學進行數(shù)據挖掘分析,因此這類芯片又稱為信息生物芯片。包括基因芯片、蛋白芯片、細胞芯片和組織芯片。
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