生物芯片综述报告.ppt

1、A、1、生物芯片、药学大学、A、2、定义、广泛的生物芯片是指通过生物技术制造或用于生物技术的所有微处理器。包括用于开发生物计算机的生物芯片、将健康细胞和电子集成电路结合在一起的生物芯片、微型实验室芯片实验室、利用生物分子之间的特定识别作用进行生物信号处理的基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片等。窄生物芯片就是基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片等微阵列。A，3，特性，高吞吐量：有助于改进实验过程，快速控制和读取显示图，小型化3360减少试剂的使用量和反应液的体积，提高样品浓度和反应速度自动化：降低成本和质量保证，A，4，分类，矢量固定的物质成分分类(1)基因(2)蛋白质芯片(prote

2、in chip或protein microarray):通过以微阵列固定某些郑智薰核酸生命物质(例如蛋白质或抗原)来获得。芯片的探针将蛋白质或芯片作用对象统称为蛋白质者，称为蛋白质芯片。(3)细胞芯片(cell chip):通过特定的方式将细胞固定在矢量上，用于检测细胞间的相互作用或相互作用。(4)组织芯片(tissue chip):将组织切片等固定在载体上，用于免疫组织化学等组织内成分差异研究。(5)芯片实验室，A，5，历史简介，生物芯片技术起源于核酸分子杂交。生物芯片(生物芯片或生物阵列)根据生物分子间特定相互作用的原理，将生化分析过程集成到芯片表面，快速检测DNA、RNA、多肽、蛋白质和

3、其他生物成分的高吞吐量。窄生物芯片的概念是将生物分子(寡核苷酸、cDNA、基因组DNA、多肽、抗体、抗原等)固定在硅片、玻璃片(珠子)、塑料片(珠子)、凝胶、尼龙膜等固相神经递质上，A，6，历史介绍，因此被称为微显示技术的生物芯片技术，包含大量生物信息的固体相矩阵也被称为微阵列，生物芯片。生物芯片也被称为微流体芯片、微型电子芯片和微型电子实验室芯片。A，7，研究公司，1991年，Affymatrix fordor (Fodor)组织半导体专家和分子生物学专家共同开发了光蚀刻的光导合成多肽；1992年，第一个利用半导体照相板技术合成in situ制造的DNA芯片的报告是世界上第一个基因芯片；19

4、93年设计了寡核苷酸生物芯片。1994年还提出了用光纤合成的寡核苷酸芯片对DNA序列进行快速分析。1996年，利用照相平板印刷、计算机、半导体、激光共焦扫描、寡核苷酸合成和荧光标记探针杂交等多领域技术，制造了世界上第一个商业化的生物芯片。1995年，斯坦福大学布朗实验室发明了第一个以玻璃为媒介的基因微矩阵芯片。2001年，世界生物芯片市场达到170亿美元，与利用生物芯片的药理遗传学和药理基因组学研究所相关的世界药物市场每年约达到1800亿美元。生物芯片巨头affysymmetrix，a，8，研究历史，在2000-2004年5年应用生物芯片的市场上销售了约200亿美元。据预测，仅在美国，2005

5、年芯片销售额就将增加到50亿美元，到2010年将增加到400亿美元。这将排除疾病预防和诊断等领域的基因芯片，部分数量将比基因组研究多100倍以上。因此，基因芯片和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frostsul ivn发表了对全球芯片市场的分析报告对世界DNA芯片市场的战略分析。全球DNA生物芯片市场平均每年6.7%，2003年市场总额为5.96亿美元，2010年为93.7亿美元。据NanoMarkets研究公司预测，以纳米设备作为解决方案的医疗技术将在2009年达到13亿美元，2012年增长到250亿美元，其中芯片研究所最有发展潜力，

6、市场增长率最快。A，9，研究价值，最大的用途是疾病检测基因表达水平的检测基因诊断(将正常人的基因组中的DNA和DNA芯片的杂交分离，可以制作标准地图)。患者基因组中的DNA和DNA芯片分离后，就会形成病变图。比较分析这两种地图，可以得到病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术将以快速、高效、敏感、经济、并行、自动化等特点成为现代诊断新技术。例如，Affymetrix公司将知道p53基因的全长序列和突变的探针集成到芯片中，制作p53基因芯片，将对癌症的早期诊断起作用。海勒等正在为风湿性关节炎(RA)相关基因分析构建96个基因的cDNA微阵列，探讨DNA芯片在感染病诊断中的应用。)，A，10，研究价

7、值，药物筛选个性化医疗测序生物信息学研究，A，11，对制造方法的简要说明，光刘涛原位合成适用于寡核苷酸和寡肽微格芯片制造，具有合成速度，相对成本，大规模生产简便等优点。照相平板打印技术是平板打印技术与DNA及多肽固相化学合成技术相结合的产品，可以在预设部位轻松快速地合成大量寡核苷酸或多肽分子。美国Affymetrix在生物芯片开发方面享有盛誉，它使用此技术构建大规模集成Genechip。原位合成后，寡核苷酸或多肽分子以幻灯片孔刘价格连接。用预先制作的面膜和经过修饰的4种碱，通过光激活，固化合成微光栅。合成前提前制作幻灯片胺化，用光不稳定保护剂激活氨基保护。聚合激活单体分子的一端，另一端受光敏剂

8、的保护。选取适当的扣环，以确保需要聚合的部分透过，从而避免发生聚合。这样，光线通过保持器照射到支撑物上，在光部分的氨基溶液的保护下，与单体分子发生耦合反应。每个反应在数千个基因座中添加特定的碱基。在反应发生后，也受到保护剂的保护，因此，通过调节挂件的透射和口罩图案，以及每个反应单体分子的种类，可以在特定部位提高很多预定的序列，合成核苷酸和寡肽。照相排版技术每阶段合成效率(95%)低，合成30nt的最终产率只有20%，因此该技术只能合成约30nt长的寡核苷酸。在此基础上，结合了光诱导合成器技术和半导体产业中使用的光敏抗蚀剂技术，将酸作为脱保护剂，每阶段合成产率提高了99%，但制造过程的复杂性增加

9、了3%。因此，轻松提高合成产率的方法是光刘涛in situ合成器技术需要解决的问题。A，12，简要说明制造方法。打印输出in situ合成压电打印in situ合成与传统核酸或寡肽固相合成技术类似，类似于喷墨打印机。合成过程是以类似合成前光诱导in situ合成的方法预处理芯片基板，使其具有像博氨基这样的反应活性组。与此同时，将合成前体分子(DNA合成碱、cDNA和其他分子)放入打印墨盒中，计算机必须按照预定的程序在XYZ方向自动控制打印喷嘴，使其在芯片支撑物上移动，并按照芯片的不同部位探测顺序将特定碱合成前体试剂(低处)喷射到特定部位。印刷的试剂利用固相合成原理，在这里与支撑物发生结合反应。

10、采用脱保护方式保护酸，每一步可获得高达99%的合成产率和4050nt的合成探针长度。此后，每轮耦合反应以相同的方式将需要连接的分子喷射到预定的部位，进行后续耦合反应。类似地重复这项工作，在特定部位按每个部位预定的顺序合成了大量的寡核苷酸探针。A，13，制造方法简述，点样方法在聚合物设计方面类似于原位合成技术。但是合成工作是通过现有的DNA、多肽合成器、PCR扩增或体内克隆等进行的。大量制造好的核酸探针、多肽、蛋白质等生物分子，使用特殊的自动微量点样品装置进行特殊处理的幻灯片、尼龙薄膜、硝化纤维素膜高密度、不相互干扰打印，与支撑物牢固结合。支撑物必须经过诸如聚赖氨酸或氨基硅烷等特殊处理。也可以用

11、其他孔刘结合方法将这些生物大分子牢牢地附着在支撑物上。美国Biodot公司的“打印”装置和Cartesian Technologies的Pix-Sys NQ/PA系列“打印”等相对成型的点式设备正在销售。本自动化设备根据安装的“打印”或“打印”针，将生物分子直接“打印”或“打印”在多孔板上，并放在芯片上。“打印”时，针与基于芯片的表面接触，“打印”时，针与基于胶片的表面保持一定距离。因此，“打印”设备适于生成高密度微阵列(例如2500点/cm2)，由于“打印”方法具有“打印”的斑点大小，因此通常只能形成密度低的探针阵列(例如400点/cm2)。点样方法芯片制作过程比较简单易懂，分析设备易于使用，适合用户根据自己的需要灵活设计可用于科研和实践工作的微格。A，14，我国的研究现状“15”期间，中国的生物芯片研究共申请了国内专利356项，国外专利62项。2005年4月，科技部实施的国家主要科学技术领域“功能基因组与生物芯片”取得了生物芯片产业的阶段成果，并推出了诊断检测芯片产品、高密度基因芯片产品、食品安全检测芯片、创立具有独特知识产权的生物芯片创新技术等一系列成果。A，15，我国的研究现状，2006年7月，中国科学院力学研究所国家微重力研究所晋江研究