生物芯片是什么？很多人或許還沒有聽說過這個(gè)東西，也許很多人會(huì)對(duì)它與電子芯片等半導(dǎo)體芯片的區(qū)別和聯(lián)系感興趣。我們可以知道的是，生物芯片在中國(guó)，已經(jīng)的的確確出現(xiàn)了一支初見規(guī)模的尖端科研隊(duì)伍。盡管它離普通百姓的日常生活還遠(yuǎn)，但可以預(yù)料在將來，生物芯片將隨著技術(shù)的成熟，如同現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)芯片一樣，呈井噴狀出現(xiàn)在人們生活的方方面面。隨著博奧生物有限公司等依附高校的企業(yè)和863計(jì)劃的推動(dòng)，我們國(guó)家無論在生物芯片專利上還是在科研領(lǐng)域的運(yùn)用上，都已經(jīng)形成了一定規(guī)模。

“芯片的概念取之于集成的概念，如電子芯片的意思就是把大的東西變成小的東西，集成在一起?！敝袊?guó)生物芯片第一制造商，博奧生物的蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域首席科學(xué)家楊衛(wèi)平博士介紹，“生物芯片也是集成，不過是生物材料的集成。”在目前常用的生物檢測(cè)中，一般的容器都是試管，如同我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中所見，而生物芯片把這些試驗(yàn)縮小，濃縮到一張小小的模板上。中國(guó)生物芯片第一制造商，博奧生物的蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域首席科學(xué)家楊衛(wèi)平博士介紹到。

什么是生物芯片呢？簡(jiǎn)單說，生物芯片就是在一塊玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品，然后由一種儀器收集信號(hào)，用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果。人們可能很容易把生物芯片與電子芯片聯(lián)系起來，其實(shí)，生物芯片和電子芯片有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，但是完全不同的兩種東西。

像實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)一樣，在生物芯片上檢查血糖、蛋白、酶活性等，是基于同樣的生物反應(yīng)原理。“芯片只是一個(gè)載體。做什么東西、檢測(cè)什么，還是靠生物學(xué)家來完成。所以生物芯片就是一個(gè)載體平臺(tái)。

而這個(gè)平臺(tái)的材料則有很多種，如硅、玻璃、膜（纖維素膜）等，還有一些三維結(jié)構(gòu)的多聚體，平臺(tái)上則密密麻麻地?cái)[滿了各種生物材料。

生物芯片就像一個(gè)棋盤一樣，比如19行乘以19列，非常整齊、有規(guī)律地排列，每個(gè)行列里擺著不同的生物材料，如核酸溶液，它們的每個(gè)點(diǎn)就像一個(gè)試管，發(fā)生不同的反應(yīng)。其實(shí)生物芯片并不等同于電子芯片，只是借用概念，它的原名叫‘核酸微陣列’，因?yàn)樗厦娴姆磻?yīng)是在交叉的縱列中所發(fā)生?！币簿褪钦f，原來要在很大的實(shí)驗(yàn)室中需要很多個(gè)試管的反應(yīng)，現(xiàn)在被移至一張芯片上同時(shí)發(fā)生了。

生物芯片和電子芯片有什么區(qū)別呢？其實(shí)電子芯片和生物芯片有著既遠(yuǎn)又近的關(guān)系?！八鼈兿嗤牡胤皆谟?，都用很小的元件，儲(chǔ)藏很大的信息量，輸入輸出也很大?！睏詈椴ㄕf。所謂的生物芯片輸出，就是在平方厘米大的芯片上，用特制的掃描儀掃出1百萬(wàn)個(gè)化學(xué)分子的反應(yīng)信號(hào)，“一行一行地掃，小到0.5微米的地方也全部會(huì)被掃到，一百萬(wàn)個(gè)反應(yīng)一個(gè)都不會(huì)漏。”從相同點(diǎn)來說，生物芯片就是“用電子方法生產(chǎn)，使用生物材料”的技術(shù)。

而兩者不同的地方則在于，因?yàn)椴牧鲜褂貌煌?，因此功能也不一樣?/p>

生物芯片最初產(chǎn)生的初衷還是伴隨著人類基因組工程而來的?！叭祟惢蚪M工程初衷是為了弄清人類為何會(huì)得癌癥，”楊說，“但即使在計(jì)劃完成之后，人類也還是沒有辦法解決癌癥根源，由此可見疾病比人類基因組計(jì)劃所想象的更復(fù)雜。”這時(shí)，生物芯片的提出就成了研究病理的強(qiáng)有力工具。目前國(guó)外在生物芯片的醫(yī)學(xué)應(yīng)用上主要還是對(duì)癌癥和藥物的研究。

生物芯片從上世紀(jì)90年代開始發(fā)展，一直屬于尖端科學(xué)，同樣參與了人類基因組的我國(guó)在這方面沒有落后，出現(xiàn)了不少研究生物芯片的廠商和科研機(jī)構(gòu)，并在國(guó)際上有了一定的影響。

在醫(yī)藥設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，基因芯片均有很多用武之地，成為人類造福自身的工具。生物芯片將來是不可代替的平臺(tái)，目前只是處于早期階段而已。

DNA芯片主要用于核酸的檢測(cè)，檢測(cè)DNA，RNA，小RNA等，小分子芯片比較特殊，是一些小的化學(xué)物品，如抗生素、農(nóng)藥等，這些在食品安全中非常重要，因?yàn)樗姆肿臃浅Ｐ。植粚儆诘鞍踪|(zhì)，所以是根據(jù)檢測(cè)對(duì)象來劃分的?！皸钚l(wèi)平介紹道。

因?yàn)樾酒姆诸惛鶕?jù)檢測(cè)對(duì)象而分，所以有著很多不同的種類。“蛋白質(zhì)芯片是在檢測(cè)模板上擺上蛋白質(zhì)，如抗體、抗原、酶類等蛋白質(zhì)，還有一種以檢測(cè)對(duì)象為蛋白質(zhì)的也叫蛋白質(zhì)芯片。

另外，生物芯片會(huì)根據(jù)不同的需要擺上不同的材料，但目前生物芯片最大的用途還是疾病檢測(cè)方面。楊洪波也表示，目前生物芯片在農(nóng)業(yè)如改種、基因改造、畜種等領(lǐng)域上有很大的發(fā)展前途，同樣，在公共衛(wèi)生領(lǐng)域、食品安全檢測(cè)領(lǐng)域都有很大的發(fā)展空問。

“中國(guó)的生物芯片，應(yīng)該來說是有成績(jī)的?！睏詈椴ㄕf，在產(chǎn)業(yè)化的道路上，美國(guó)也先行掌握了最原始的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，“但是我們可以發(fā)展其他方面的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，比如每個(gè)不同的病菌單獨(dú)打出知識(shí)產(chǎn)權(quán)來，這樣才可以和外國(guó)交換?！?/p>

目前在中國(guó)國(guó)內(nèi)，如清華大學(xué)等幾家單位辦的博奧生物和南開大學(xué)辦的天津生物芯片有限公司都屬于國(guó)內(nèi)頂尖的生物芯片公司。中國(guó)的生物芯片主要研發(fā)力量集中在與高校聯(lián)合的企業(yè)。