生物晶片 - 概述

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關鍵詞

微陣列、生物感測器、基因組分析、臨床試驗、微反應器。

簡介

生物晶片是一組縮小的微陣列，放置在堅固的基底上，允許同時執行許多實驗，從而在更短的時間內獲得高通量。該裝置包含數百萬個感測器元件或生物感測器。

這些不是電子裝置。生物晶片可以被認為是一種微反應器，可以檢測特定的分析物，例如酶、蛋白質、DNA、生物分子或抗體。生物晶片，一種生物微陣列裝置，已被廣泛研究和開發，以實現大規模的基因組、蛋白質組和功能基因組分析。

由於成本低、通量高和小型化的優勢，這項技術具有巨大的潛力，可以成為臨床研究、診斷、藥物開發、毒理學研究和臨床試驗患者選擇的重要而強大的工具。生物晶片的表面積不超過指甲蓋，可以在幾秒鐘內執行數千種生物反應，例如解碼基因。

生物晶片的工作原理

生物晶片的工作主要包括以下步驟。

• 操作員透過無線電訊號產生低功率電磁場。
• 固定的生物晶片被啟用。
• 啟用的晶片透過無線電訊號將識別碼反向傳輸給操作員。
• 讀取器增強接收到的程式碼，將其轉換為數字形式，最後在 LCD 上顯示。

生物晶片的組成部分

應答器

應答器有兩種型別，即有源應答器和無源應答器。這是一種無源應答器，這意味著它不包含任何自身的能量或電池，而在無源中，它在操作員透過給予其低電荷啟用它之前不處於活動狀態。該應答器由四個部分組成，例如天線線圈、計算機微晶片、玻璃膠囊和調諧電容器。

• 計算機微晶片儲存一個唯一的識別 (UID) 號碼，其長度從 10 位到 15 位不等。
• 天線線圈非常小，原始，並且這種型別的天線用於傳送和接收來自掃描器或讀取器的訊號。
• 調諧電容器的充電可以使用操作員傳送的小訊號（即 1/1000 瓦）來完成。
• 玻璃膠囊容納天線線圈、電容器和微晶片，它由生物相容材料（即鈉鈣玻璃）製成。

讀取器

讀取器包括一個稱為“激勵器”的線圈，它透過無線電訊號形成電磁場。它提供啟用生物晶片所需的能量（<1/1000 瓦）。讀取器帶有接收線圈，用於接收從激發的植入生物晶片傳送回的 ID 號碼或傳輸程式碼。

生物晶片的型別

DNA 微陣列

DNA 微陣列或 DNA 生物晶片是一組固定在堅固表面上的微小 DNA 點。每個 DNA 標記包含稱為探針的皮摩爾基因。透過識別熒光團或化學發光標記的靶標來觀察和計數探針-靶標雜交，以確定靶標中核酸序列的相對數量。

微流控晶片

微流控生物晶片或晶片實驗室是傳統生化實驗室的一種選擇，並且正在改變多種應用，例如 DNA 分析、分子生物學程式、蛋白質組學（稱為蛋白質的研究）和疾病診斷（臨床病理學）。這些晶片透過使用數千個元件變得越來越複雜。

蛋白質微陣列

蛋白質微陣列或蛋白質晶片方法是為了大規模地找出蛋白質的功能。蛋白質微陣列用於平行跟蹤多種蛋白質。它們自動化、快速、經濟、非常靈敏，並且消耗的樣品量少。這種晶片背後的技術對於 DNA 微陣列來說非常容易開發，DNA 微陣列已成為最常用的微陣列。

優點

一些優點如下

• 生物晶片用於挽救病人。
• 體積小，功能強大且速度快。
• 生物晶片可用於查詢失蹤人員。
• 生物晶片可用於單獨識別人員。
• 生物晶片可以在幾秒鐘內執行數千種生物反應。

缺點

除了優點之外，還存在一些缺點，如下所示

• 生物芯片價格昂貴。
• 生物晶片引發了個人隱私的危險問題。
• 生物晶片標誌著人類自由和自尊的終結。
• 每個人都有可能變成受控的人。
• 生物晶片可以在未經他們干預的情況下固定在人體內。

應用

• 使用這種晶片，我們可以追蹤世界上任何地方的人或動物。
• 該晶片用於儲存和更新個人資訊，例如醫療、財務和人口統計資訊。
• 生物晶片導致安全的電子商務系統。
• 這些晶片有效地恢復了醫療、現金、護照等的記錄。
• 生物晶片可應用於醫療領域，作為血壓感測器、葡萄糖檢測儀和氧氣感測器。

結論

生物晶片速度快、準確、小型化，預計將成為經濟上有利的屬性，使其類似於計算機晶片。人們期望看到超小型化的加速趨勢，可能涉及全新的介質，以及不僅能夠分析遺傳物質，還能夠分析其他型別生物分子的能力增強。

生物晶片及其應用的市場在幾個核心研究領域有所增長。由於潛在的應用非常廣泛，無論是在研究領域還是在臨床應用領域，生物晶片的潛在市場都將非常巨大，成為其持續發展的強大驅動力。