生物芯片技术的应用与展望

生物芯片技术是20世纪90年代中期发展起来的一项尖端技术,已经成为科学界的研究热点之一。简述了生物芯片的概念与主要分类,主要介绍了生物芯片技术在基因测序与基因表达分析、基因突变和多态性检测、转基因食品的检测、食品中微生物的检测、临床医学、疫苗研制等方面的最新应用,并对其在中药研究以及农业、环保、司法鉴定、基因武器等领域的发展前景作了预测及展望。     

PCR生物芯片/微装置在微生物检测中应用研究

聚合酶链式反应(PCR)技术已经在分子生物学、生物化学、临床医学、遗传以及法医等领域得到广泛的应用.基于微电子机械系统技术开发而成的PCR生物芯片由于具有所需样品和反应混合物体积小、反应时间短、轻便等优点而日益受到人们的重视.介绍PCR生物芯片/微装置(包括反应池内固定扩增式和连续流动式)在微生物埃希氏大肠杆菌(E.coli)和微生物战剂检测中的应用.     

表面等离子体共振生物芯片无标记实时检测虾血蓝蛋白

利用自行研制的便携式表面等离子体共振生物芯片检测系统,在生物芯片表面分别固定虾血蓝蛋白、虾血蓝蛋白的单克隆抗体、虾血蓝蛋白的单克隆抗体腹水作为生物探针,利用免疫反应的特异性,研究虾血蓝蛋白与其单克隆抗体的相互作用,分析动力学反应过程,建立标准曲线。用同一个生物芯片检测了8个抗体样品、7个未纯化的抗体腹水,为现场检测大量食品中过敏原、检测临床血清中过敏原特异性抗体进行基础研究。表面等离子体共振生物芯片检测过敏原,仪器便携、操作简便、无需标记、无污染、成本低,可进行现场大量样品的实时连续检测和快速筛选,适用于超市、集市、工厂等需要实时快速检测和质量监控的场所,也可以应用于临床上患者血清样品的过敏原抗体检测。     

PCR生物芯片微加工技术的研究

聚合酶链式反应（PCR）在生命科学研究及诸多相关领域已经得到了广泛应用。PCR生物芯片是利用微加工技术制作的能够实现PCR扩增反应的微装置。文中给出了基于MEMS技术的PCR生物芯片的微加工技术及加工方法，特别对集成在芯片上的加热器及温度传感器的微加工方法进行了重点介绍，并对它们的特性进行了分析比较。最后预测了PCR生物芯片微加工技术的发展方向及要克服的主要难题。     

生物芯片研发中的电分析及纳米技术

生物芯片的研发重心正由被动式芯片转向主动式生物芯片领域,电化学分析方法在主动式生物芯片的研发中已展现出巨大的技术优势。纳米材料具有巨大的比表面积和界面,对外部环境的变化十分敏感,温度、光、湿度和气氛的变化均会引起表面或界面粒子价态或电子传递的改变,且响应快、灵敏度高,所以,纳米材料是制备高效生物传感器和生物芯片最佳固定材料之一。以纳米复合材料构筑仿生膜,既有利于蛋白质(酶)生物活性的保持,又有利于发挥纳米材料和蛋白质相互作用过程中电子传递响应快、检测灵敏度高的优势,因此,电分析和纳米技术必将在生物芯片的发展中有所作为。     

生物样品富集微芯片

微全分析系统(micrototalanalyticalsystem,μTAS)是一个快速发展的领域,生物样品的富集和提取是样品分析的重要环节。由于生物样品种类多、成分复杂,在微芯片上富集和分离较为困难,是微全分析系统发展需要突破的瓶颈之一。介绍了不同类型的生物样品微富集芯片工作的原理、近来的研究进展情况以及存在的问题。     

Determination of surface-induced platelet activation by applying time-dependency dissipation factor versus frequency using quartz crystal microbalance with dissipation

Platelet adhesion and activation rates are frequently used to assess the thrombogenicity of biomaterials, which is a crucial step for the development of blood-contacting devices. Until now, electron and confocal microscopes have been used to investigate platelet activation but they failed to characterize this activation quantitatively and in real time. In order to overcome these limitations, quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D) was employed and an explicit time scale introduced in the dissipation versus frequency plots (Df–t) provided us with quantitative data at different stages of platelet activation. The QCM-D chips were coated with thrombogenic and non-thrombogenic model proteins to develop the methodology, further extended to investigate polymer thrombogenicity. Electron microscopy and immunofluorescence labelling were used to validate the QCM-D data and confirmed the relevance of Df–t plots to discriminate the activation rate among protein-modified surfaces. The responses showed the predominant role of surface hydrophobicity and roughness towards platelet activation and thereby towards polymer thrombogenicity. Modelling experimental data obtained with QCM-D with a Matlab code allowed us to define the rate at which mass change occurs (A/B), to obtain an A/B value for each polymer and correlate this value with polymer thrombogenicity.     

上转换荧光材料在生物芯片技术中的应用

介绍了上转换荧光材料的特点、应用和发展状况,特别是上转换荧光材料在生物芯片技术中的应用前景.分析了在生物芯片技术中理想荧光探针应具有的特性,并总结了上转换荧光探针比目前正在使用的荧光探针的优点.提出了把上转换荧光材料应用于生物芯片技术中的实施方案和需要解决的问题.     

基因芯片及其应用

基因芯片技术作为一种新的技术平台 ,已广泛地应用于生命科学研究的领域 ,如基因表达分析、单核苷酸多态性分析、基因突变检测及临床诊断等。随着该技术的不断完善 ,它将在生命科学研究中发挥越来越重要的作用。就基因芯片技术基本原理、分类、检测过程、存在的问题、研究进展和应用作一介绍。