本期摘要

生物芯片技术的应用作者：张文毓,候世忠单位：中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471023摘要：生物芯片技术是国际上近年来发展起来的一门高新技术。本文综述了国内外生物芯片技术的研究现状及发展前景。主要内容有基本概念、生物芯片制作及其应用、国内外发展现状、生物芯片的研究开发方向等方面,以达到对生物芯片技术的发展有一个全面了解的目的。     

第二届生物芯片应用大会召开，彰显生物芯片重要作用

由科技部中国生物技术发展中心、农业部中国动物卫生与流行病学中心、清华大学、宁波大学、全国生物芯片标准化技术委员会等单位联合举办的“第二届生物芯片应用大会一食品安全、农林与环保”近日在宁波闭幕。来自国内外的200多名代表就生物芯片技术在食品安全、农林与环保领域的发展现状和应用前景进行了深入的探讨和交流。     

后基因组时代的微阵列生物芯片技术

生物芯片是近十年来迅速发展起来的一种高通量生物信息检测和分析器件.微阵列生物芯片是一类发展较早、技术比较成熟、应用面较广的生物芯片,目前主要用于基因表达谱、基因突变和基因组多态性研究.随着现代生命科学和现代医学的快速发展,生物芯片的性能将会不断提高,应用范围不断扩大,芯片技术也将不断完善和发展.论文将围绕功能基因组研究及生物医学检测的实际需求,结合该实验室的研究工作,对于微阵列芯片的研究现状、面临的技术瓶颈以及未来可能的发展方向等进行讨论.     

半导体光刻技术在生物芯片制作中的应用

以生物芯片及其制作过程来重点介绍采用半导体光刻技术制作基因芯片，通过与传统光引导合成法的比较，表明了这种方法在制作高密度寡聚核苷酸上的优越性，其探针特征尺寸可望达到1μm ，并阐明了其原因。     

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。     

基于低频振荡的微点阵阵列/图案化制备系统制备生物芯片

生物芯片是生物分子相互作用研究的主要高通量手段,生物芯片技术具有高通量、样品消耗量少、灵敏度较高、自动化等优势。生物芯片仪器系统通常包括芯片制作单元和检测单元两个独立部分。目前商品用生物芯片制作系统大多采用基于机械手的合成后点样法。因制备工艺复杂,价格非常昂贵,使用成本较高。     

生物芯片扫描仪硬件电路设计

介绍了自行设计的生物芯片扫描仪的硬件电路及其配套软件的设计。该电路以DSP为核心处理器,以单片机为从处理器,并结合CPLD、USB、A/D、D/A等各种芯片构成。生物芯片扫描仪的研制成功,将推动我国生物芯片技术的发展。     

本期摘要

生物芯片产业发展现状及展望作者：张文毓摘要：本文对全球生物芯片产业现状，包括全球生物芯片产量分布、全球生物芯片产值情况、全球生物芯片市场，以及中国生物芯片产业现状，包括中国生物芯片产量分布、中国生物芯片产值情况、中国生物芯片市场等方面进行了综述，对生物芯片产业的前景进行了展望。     

生物芯片微阵列分配机器人系统的研制和开发

生物芯片是21世纪的前沿研究领域，高密度微阵列技术是生物芯片的技术基础之一 ，而接触式机器人点涂技术作为最重要的微阵列分配技术之一，越来越为全世界所重视．本 文介绍了清华大学研制的集成化生物芯片微阵列分配机器人系统，以及用这套系统制作生物 芯片微阵列的点涂实验及其结果分析．微阵列分配机器人系统开辟机器人技术新的应用领域 ，为我国在生命科学领域的研究提供新的自动化装备．     

基于MEMS的生物微传感技术

微电子机械系统(MEMS)技术为生物微传感器和生物芯片的研制以及实现小型化、便携式、低成本,高灵敏度的生化片上系统提供了有力的技术支持。综述了基于MEMS的生物微传感技术,介绍了生物微传感器和生物芯片的原理、结构、分类及应用,并探讨了其发展和应用前景。     

生物芯片的原理和制作方法

生物芯片是用微加工技术（光刻、光化学合成、激光立体化学刻蚀等）并结合分子生物学技术制成的具有一定分子生物学分析检测功能的微型器件。它可用于完成生物样品的分离、制备、生化反应及产物的检测等一系列过程。本文综述了生物芯片概念的形成，生物芯片的特点、功能和分类，以及毛细管电泳型和探针列型两类生物芯片的几种制作方法。     

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。     

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。     

嵌入式生物芯片检测分析系统设计*

提出一种嵌入式生物芯片检测分析系统设计方法。根据样点、噪声和背景特征的关系提出适合嵌入式系统的软件算法,并设计出通过CCD采集芯片图像、DSP进行图像信息处理的生物芯片检测分析系统硬件。多种生物芯片实验结果表明系统操作简便,可以稳定地对生物芯片进行自动的检测分析,对目前生物芯片检测分析系统的自动性和集成性方面有很大的提升。     

应用于电旋转芯片中电场分析的快速解析算法

电旋转技术目前已经成为相对成熟的生物芯片测量技术手段,但是其测量自动程度和测量精度一直是个需要解决的问题。基于许瓦兹-克里斯托（Schwarz-Christoffel Mapping,SCM）映射方法,一种用于电旋转电场分析的快速解析算法被提出。通过该算法的计算结果,电旋转测量的最佳区域被精确地定义。同时,由于该计算方法的精确度较高,而且相对于传统的有限元方法占用更少的计算资源且具有更快的计算速度,可用于电旋转测量数据的实时校正。最后,对该算法计算的结果和有限元方法计算的结果进行比较,两者的数据能够很好地吻合。     

MEDA芯片菊花链的自动容错设计

微点阵生物芯片MEDA biochip将微电子和微流体结合,是最近出现的一种新型数字微流控芯片,它基于微点阵思想,每个微点阵单元都包含驱动电路和检测电路,从而实现对生化实验的实时监测。为减少外部引脚,MEDA芯片的所有微单元由菊花链串联,以实现对芯片的准确控制。作为MEDA芯片的关键数据通路,菊花链上即使只有一个单元发生故障,也会导致整条链失效,因此必须对菊花链进行有效的容错设计。为MEDA芯片设计了具有自测试和容错功能的菊花链结构,该结构由测试响应触发菊花链故障单元的自动容错。当菊花链的某个单元出现故障时,其测试响应产生异常,从而触发故障单元的自动修复,若修复失败,则异常的测试响应会再次触发该单元的旁路,从而实现自动容错。实验结果表明,该结构可以在测试和诊断故障的同时进行有效的容错,并在容错失败时将其永久旁路。     

基于SOM的不同胰岛素敏感状态下基因数据处理

胰岛素抵抗是目前众多老年慢性疾病发病的共同途径,其发生机制的研究对于寻找与制定疾病的防治策略最有重要的意义,但传统的研究方案往往局限于一个器官、一种代谢产物,或某一、两种基因参与的条件,得出的结论多为描述性,难于进行规律上的探索。基于两种组织(肌肉和肝脏)三种不同胰岛素敏感状态下(限食、对照、肥胖)的12组4040条基因芯片数据,通过SOM聚类分析的方法,发现不同胰岛素敏感状态下的大鼠基因表达变化下所隐藏的表达模式,从而为进一步分析胰岛素抵抗发生的分子机理提供了可能。     

生物芯片荧光图像样点自动定位的实现

生物芯片在微小的基片上集成了成千上万个样点，每个样点对应一个基因或生物信息。因此，生物芯片图像分析的自动化在生物芯片软件系统中显得尤为重要．而生物芯片样点自动定位是实现生物芯片图像分析自动化的关键一步。本文提出并实现了一种生物芯片荧光图像样点自动定位的算法。运行结果表明，对于样点像素值明显比背景像素值大的样点，样点检测率可以达到95％以上，而且荧光图像的倾斜、荧光图像中大的污染块并不影响本程序的样点检测率。