什么是生物芯片？也許很多人還沒有聽說過這個東西，也許很多人會把它與電子芯片等半導體芯片聯(lián)系起來。

我們可以知道的是，生物芯片在中國，已經(jīng)的的確確出現(xiàn)了一支初見規(guī)模的尖端科研隊伍。盡管它離普通百姓的日常生活還遠，但可以預料在將來，生物芯片將隨著技術(shù)的成熟，如同現(xiàn)今的計算機芯片一樣，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計劃的推動，我們國家無論在生物芯片專利上還是在科研領(lǐng)域的運用上，都已經(jīng)形成了一定規(guī)模。生物芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 像花布一樣五彩斑斕的生物芯片。核心概念在于集成 什么是生物芯片呢？簡單說，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，用計算機分析數(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，生物芯片和電子芯片有著千絲萬縷的聯(lián)系，但是完全不同的兩種東西。 “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镄酒谝恢圃焐?，博奧生物的蛋白質(zhì)組學領(lǐng)域首席科學家楊衛(wèi)平博士介紹，“生物芯片也是集成，不過是生物材料的集成?！痹谀壳俺Ｓ玫纳餀z測中，一般的容器都是試管，如同我們在化學實驗室中所見，而生物芯片把這些試驗縮小，濃縮到一張小小的模板上。 像實驗室檢測一樣，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原理?！靶酒皇且粋€載體。做什么東西、檢測什么，還是靠生物學家來完成。 所以生物芯片就是一個載體平臺。“楊衛(wèi)平說。 而這個平臺的材料則有很多種，如硅，玻璃，膜（纖維素膜）等，還有一些三維結(jié)構(gòu)的多聚體，平臺上則密密麻麻地擺滿了各種生物材料。 “就像一個棋盤一樣，”上海生物芯片有限公司基因部副總經(jīng)理韓俊松說，“比如19行乘以19列，非常整齊、有規(guī)律地排列，每個行列里擺著不同的生物材料，如核酸溶液，它們的每個點就像一個試管，發(fā)生不同的反應?！薄捌鋵嵣镄酒⒉坏韧陔娮有酒皇墙栌酶拍?，它的原名叫‘核酸微陣列’，因為它上面的反應是在交叉的縱列中所發(fā)生?！币簿褪钦f，原來要在很大的實驗室中需要很多個試管的反應，現(xiàn)在被移至一張芯片上同時發(fā)生了。與電子芯片既遠又近 電子芯片其實和生物芯片有著既遠又近的關(guān)系?！八鼈兿嗤牡胤皆谟?，都用很小的元件，儲藏很大的信息量，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1百萬個化學分子的反應信號，“一行一行地掃，小到0.5微米的地方也全部會被掃到，一百萬個反應一個都不會漏?！睆南嗤c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，因為材料使用不同，因此功能也不一樣。 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。“人類基因組工程初衷是為了弄清人類為何會得癌癥，”楊說，“但即使在計劃完成之后，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劃所想象的更復雜。”這時，生物芯片的提出就成了研究病理的強有力工具。目前國外在生物芯片的醫(yī)學應用上主要還是對癌癥和藥物的研究。 生物芯片從上世紀90年代開始發(fā)展，一直屬于尖端科學，同樣參與了人類基因組的我國在這方面沒有落后，出現(xiàn)了不少研究生物芯片的廠商和科研機構(gòu)，并在國際上有了一定的影響。最大用途在于疾病檢測 “生物芯片將來是能像電腦芯片一樣大規(guī)模運用的”。楊衛(wèi)平說，他稱生物芯片將來是不可代替的平臺，目前只是處于早期階段而已。 因為芯片的分類根據(jù)檢測對象而分，所以有著很多不同的種類。“蛋白質(zhì)芯片是在檢測模板上擺上蛋白質(zhì)，如抗體、抗原、酶類等蛋白質(zhì)，還有一種以檢測對象為蛋白質(zhì)的也叫蛋白質(zhì)芯片。 DNA芯片主要用于核酸的檢測，檢測DNA，RNA，小RNA等，小分子芯片比較特殊，是一些小的化學物品，如抗生素、農(nóng)藥等，這些在食品安全中非常重要，因為它的分子非常小，但又不屬于蛋白質(zhì)，所以是根據(jù)檢測對象來劃分的?！皸钚l(wèi)平介紹道。 韓俊松表示，生物芯片會根據(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、食品安全檢測領(lǐng)域都有很大的發(fā)展空問。 目前在中國國內(nèi)，如清華大學等幾家單位辦的博奧生物和南開大學辦的天津生物芯片有限公司都屬于國內(nèi)頂尖的生物芯片公司。中國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)。 “中國的生物芯片，應該來說是有成績的?！睏詈椴ㄕf，在產(chǎn)業(yè)化的道路上，美國也先行掌握了最原始的知識產(chǎn)權(quán)，“但是我們可以發(fā)展其他方面的知識產(chǎn)權(quán)，比如每個不同的病菌單獨打出知識產(chǎn)權(quán)來，這樣才可以和外國交換?！睂ｎ}撰文/本報記者金煜■新知補丁 生物芯片 生物芯片的概念取之于集成的概念，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。目前常用的生物檢測都是些大的用品，大的試劑?？s小了之后，變成非常小的東西，如同電子材料、生物材料的集成，變成生物芯片。 芯片實驗室 所謂實驗室就是一種功能的集成。在普通實驗室里，檢測、分析等是分成不同步驟進行的，芯片實驗室就是把所有的步驟聚在一起，也是有形的，只是把這些功能微縮到一個小的平臺上，生物檢測三大步驟樣品的處理、生物反應、反應的檢測之前由不同的機器做，最后才得出結(jié)果，而芯片實驗室是把這三大步驟濃縮到一個平臺上做，對用戶來說無需知道中間步驟，是一個微型的自動化的過程。這是目前全世界都在主攻的方向，我國也不落后。■對話 博奧生物楊衛(wèi)平博士 市場需求推動生物芯片技術(shù)攻關(guān)記者： 生物芯片應該建立在許多學科基礎(chǔ)上吧？楊衛(wèi)平 ：綜合了很多學科，光、機、電、生物、化學、信息，主要是微加工技術(shù)。微電子技術(shù)是最早的原型，要在芯片上做各種各樣的槽、小的反應區(qū)等，這需要微加工技術(shù)來實現(xiàn)，當然不需要微加工技術(shù)也可以實現(xiàn)，每個檢測點是一個試管，一般的試管可能是以毫升為單位的，芯片里面卻是以納升為單位的。比微電子技術(shù)更復雜，微電子技術(shù)還只是做一些晶體管、半導體等，相對來說比較成熟、而且只是在物理領(lǐng)域，而生物芯片則有生物反應在里面。 除了微加工技術(shù)外，也離不開如化學、生命科學等學科。記者： 我國政府似乎相當重視生物芯片？楊衛(wèi)平： 是的。生物芯片這個領(lǐng)域非常新，在上世紀90年代中期以后才發(fā)展起來。我們國家的發(fā)展并不落后。 中國生物芯片產(chǎn)業(yè)化和計算機比還是小零頭，但是已經(jīng)開始在多個領(lǐng)域中運用，如食品衛(wèi)生檢測，像雞蛋、豬肉中有沒有致病菌等，而像小分子研究是用于檢測有沒有抗生素的殘留等。在診斷方面我們也已經(jīng)有了運用，如病原微生物，自身免疫性疾病等的檢查。但目前大多數(shù)的運用主要還是在科研領(lǐng)域。記者： 生物芯片有可能像計算機芯片一樣突然出現(xiàn)在老百姓生活中嗎？楊衛(wèi)平： 電子芯片可不是一下子就出來的，它發(fā)展了四十年，是一個慢慢發(fā)展的過程。在生物芯片目前的發(fā)展中，技術(shù)上是存在難度的，如何將單一指標變成多指標，在開放上、新產(chǎn)品推出上會有很多的困難，但這些困難不是不能解決的，市場有這個需求，會慢慢解決的，只是現(xiàn)在還處于早期階段。 多指標檢測同時進行，必然導致了成本的上升，因為單向檢測上，普通的檢測成本要低得多，多項指標在普通檢測中，也會增加很多成本，所以作為一門新興的技術(shù)，特別在醫(yī)院的診斷市場上，大家的接受和認識需要一段過程。不過我相信隨著需求的增加，大家會逐步接受多指標檢測，從而使人們對疾病的監(jiān)控越來越精確。