生物芯片技术.ppt

生物芯片技术.ppt生物芯片技术生物芯片的定义生物芯片(biochip)是将大量的生物大分子,如核苷酸片段、多肽分子、组织切片和细胞等生物样品制成探针,以预先设计的方式有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上,构成二维分子阵列,然后与已标记的待测生物样品靶分子杂交,通过检测杂交信号实现对样品的检测,因此该技术一次能检测大量的目标分子,从而实现了快速、高效、大规模、高通量、高度并行性的技术要求;并且芯片技术的研究成果具有高度的特异性、敏感性和可重复性。因常用玻片/硅片等材料作为固相支持物,且在制备过程中模拟计算机芯片的制备技术,所以称之为生物芯片技术。特点高通量效率高,成本也低并能防污染大量的生命活动信息以及许多不连续的分析过程集成在一小片载体片上,从而实现对DNA、蛋白质、细胞以及其他生物组分的准确、快速、并行和大信息量的检测和分析。能在秒计时间内并行完成成千上万次的生物化学反应,众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程中完成的,自动化程度高,数据客观可靠。发展历史1991年Affymatrix公司福德(Fodor)组织半导体专家和分子生物学专家共同研制出利用光蚀刻光导合成多肽;1992年运用半导体照相平板技术,对原位合成制备的DNA芯片作了首次报道,这是世界上第一块基因芯片;1993年设计了一种寡核苷酸生物芯片;1994年又提出用光导合成的寡核苷酸芯片进行DNA序列快速分析;1995年,斯坦福大学布朗()实验室发明了第一块以玻璃为载体的基因微矩阵芯片。1996年灵活运用了照相平板印刷、计算机、半导体、激光共聚焦扫描、寡核苷酸合成及荧光标记探针杂交等多学科技术创造了世界上第一块商业化的生物芯片;发展历史2001年,全世界生物芯片市场已达170亿美元,用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元;2000-2004年的五年内,在应用生物芯片的市场销售达到200亿美元左右。2005年,仅美国用于基因组研究的芯片销售额即达50亿美元,2010年有可能上升为400亿美元,这还不包括用于疾病预防及诊治及其它领域中的基因芯片,部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。因此,基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业,成为21世纪最大的产业。2004年3月,英国著名咨询公司弗若斯特·沙利文(Frost&Sulivan)公司出版了关于全球芯片市场的分析报告《世界DNA芯片市场的战略分析》。报告认为,%,,。纳侬市场(NanoMarkets)调研公司预测,以纳米器械作为解决方案的医疗技术将在2009年达到13亿美元,并在2012年增加到250亿美元,而其中以芯片实验室最具发展潜力,市场增长率最快。分类生物芯片技术是一种高通量检测技术,其主要类型包括基因芯片(gene-chip)、蛋白质芯片(protein-chip)、组织芯片(tissue-chip)和芯片实验室(lab-on-chip)等。基因芯片基因芯片又称为DNA芯片(DNA-chip),是基于核酸探针互补杂交技术原理研制的。它是将大量的寡核苷酸片段按预先设计的排列方式固化在载体表面如硅片或玻片上,并以此为探针,在一定的条件下与样品中待测的靶基因片段杂交,通过检测杂交信号的强度及分布来实现对靶基因信息的快速检测和分析。蛋白质芯片蛋白质芯片与基因芯片的原理类似,它是将大量预先设计的蛋白质分子(如抗原或抗体等)或检测探针固定在芯片上组成密集的阵列,利用抗原与抗体、受体与配体、蛋白与其它分子的相互作用进行检测。组织芯片组织芯片技术则是一种不同于基因芯片和蛋白芯片的新型生物芯片。它是将许多不同个体小组织整齐地排布于一张载玻片上而制成的微缩组织切片,从而进行同一指标(基因、蛋白)的原位组织学的研究。芯片实验室所谓实验室就是一种功能的集成。在普通实验室,检侧、分析等是分成不同步骤进行的,芯片实验室就是把所有的步骤聚在一起,也是有形的,只是把这些功能微缩到一个小的平台上。生物检测三大步骤:样品的处理、生物反应、反应的检测,在以前,是由不同的机器做,最后才得出结果。芯片实验室则是把这三大步骤浓缩到一个平台上做,对用户来说无需知道中间步骤,是一个微型的自动化过程。