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半导体芯片的兄弟——生物芯片
  文章来源: 发布时间:2003-07-04 【字号: 小  中  大   


图2 生物芯片机械点样图



图1 用于DNA分析的生物芯片


    可能大家都知道“因特网”和“计算机”是当今最流行的名词。计算机已经成为我们日常生活中的必备工具,那请问一句“你的计算机CPU用的是什么芯片呢?”是“Intel”,还是“AMD”呢?其实无论是“Intel”还是“AMD”,它们在本质上都是一样的,都属于半导体芯片。可以这样说半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举,它开创了信息时代的先河。进入二十一世纪,随着生物技术的迅速发展,电子技术和生物技术相结合诞生了半导体芯片的兄弟——生物芯片,同样也将给我们的生活带来一场深刻的革命。这种革命对于我国,乃至全世界的可持续发展都会起到不可估量的贡献。

    那么什么是生物芯片呢?简单地说,生物芯片就是在一块指甲大小的玻片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品,然后由一种仪器收集信号,用计算机分析数据结果。目前制备芯片的固相材料有玻片、硅片、金属片、尼龙膜等。目前较为常用的支持材料是玻片,因为玻片适合多种合成方法,而且在制备芯片前对玻片的预处理也相对简单易行。为了便于理解,还是看一看芯片的外观形貌吧,见图1。

    初步了解了生物芯片的概念,下面我们来了解一下生物芯片的制备方法。目前用于生物芯片的制备方法主要有三种。第一种是机械点样法,这种方法就是利用机械手把生物样品点在玻璃片上,而且点上的样品是有规律排列的,就像种树一样,这样可以在每3.6cm2上打一万个点(相当于种一万棵树),此方法的最大优点是保持样品原型,操作迅速,成本低廉,用途广泛。图2是机械点样法的过程图。

    第二种方法是喷墨法,利用一种喷墨装置,就像喷墨打印机一样,将生物样品喷在玻璃表面上。这种方法可以在指甲盖(1cm2大小)上喷一万个点。第三种方法是在位合成法,此方法是在玻璃上构建一些微结构(比如说微孔,微通道),然后在这些结构上合成生物样品,再用一种膜盖上,最后,生物样品也有规则地放在玻璃上了。这种方法的优点是密度高,可以在指甲盖上放四十万个点。

    当然,任何一种新技术,我们关键得看它的用途。生物芯片的用途有很多方面,涉及到农、林、医等等。首先是医疗和制药方面,生物芯片投入市场以后,我们再感到不舒服,可直接在家里用生物芯片诊断一下,在几分钟之内就会知道你得的是什么病;哪些药物可以吃,哪些药物不可以吃;有些药物吃了以后,你会不会有很大的反应,或者没有反应。这样,治疗就完全可以达到对症下药的目的。同时,在制药方面,指甲盖大小的生物芯片上就相当于几百个制药工厂,而且它可以快速地生产。其次,在农林业方面,生物芯片可以选出优良的种子,以提高农作物抗病虫害和抗干旱的能力,这样可以少使用农药,减少对环境的污染。同时,还可以对农作物进行改良,使水果更甜,蔬菜更有营养等等。再次,可以检测食品是否变质,例如从市场上买回来的肉、菜、饮料是否有过量的农药污染?是否有微生物?是否细菌超标?是不是已经腐败了?都可以用生物芯片进行检测。

    总之,生物芯片对我们的作用不能用一两句话可以说完的。这种作用是无法估量的,大力发展生物芯片,将会对社会的可持续发展提供有力的帮助。

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