流過式晶片

流過式晶片簡介

流過式晶片(flow—thru chips)是由Gene Logic公司1998年開發的一種晶片。他們在晶片載體上製成格柵狀的微通道，將寡核苷酸探針以共價鍵結合於微通道內壁的特定區域。讓分離並標記好的DNA或RNA樣本流過晶片上的微通道，固定的寡聚核苷酸探針就可以捕獲互補的靶序列，再通過相應的信號分析系統分析結果。這種晶片大大提高了和寡核苷酸探針接觸的表面積，所以其靈敏度足以探測稀有基因表達上的變化。晶片上的微通道加快了雜交反應的速度，減少了每次檢測的時間。寡核苷酸探針與通道壁是共價結合，晶片可以重複使用。每次探測後，可以洗去雜交物質，這樣可以大幅度地節省測試費用。

其他新型生物晶片

生物感測器

生物感測器(biosensor)是伴隨著生物晶片技術而發展起來的新興技術。是一種能將目的生物大分子的存在轉變為可檢測分析的電、光等信號的感測裝置。依據結構，生物感測器可分為2個組成部分：分子識別元件和信號換能元件。前者是一種含有能夠識別某種特定生物分子的裝置，如識別酶蛋白、抗原抗體蛋白、細菌及核酸分子。後者主要是電化學或光學檢測元件，如電位計、熱敏電阻、壓電晶體以及光纖等。當待測物與識別元件特異性結合後，所產生的複合物或所發生的化學反應可引起一系列理化因素的改變，如光、熱和電位的改變，這些信號經換能器轉變成可測量、分析的電信號或光信號，從而達到分析檢測的目的。感測器與晶片的不同在於前者的套用El的比較專一，後者著重於高通量、高集成度的分析大量信息。

根據分子識別元件的種類不同，可將生物感測器分為酶感測器、抗原抗體感測器、受體感測器、DNA感測器等。不同感測器識別目的分子的機制不同，如酶感測器是利用酶的專一性和催化性，檢測識別過再根據檢測手段或者說換能元件性質，又可將生物感測器分為電化學感測器、光學感測器、壓電式感測器等。以DNA感測器為例，就有電化學DNA感測器、光纖DNA感測器、螢光DNA感測器、壓電晶體式DNA感測器。它們都是用類似於DNA晶片的固定方法將DNA探針同定於感測器探頭表面，然後與待測物中互補序列進行雜交，雜交信號可通過加入一定的雜交指示劑對信號進行轉換和放大，把雜交上的DNA含量顯示出來。雜交指示劑是一種可與單鏈DNA和雙鏈DNA以不同方式結合的物質。如在電化學DNA感測器中套用的有電化學活性的指示劑道諾黴素(daunomycin)等，可嵌入到雙鏈DNA分子的大、小溝槽內，但對單鏈DNA分子只有靜電作用，無法嵌入。這2種結合方式在電場的作用下會產生不同的電流變化，從而可判斷出探頭上的雜交狀態。檢測靈敏度可達10—3∥ml數量級。生物感測器與生物晶片一樣呈現出廣闊的發展前景。

電子晶片

Nanogen公司於1996年研製出的一種新型電子晶片(electronic chip)。這種微晶片同時利用了微加工工藝和微電子技術，由電場快速引發雜交反應，被稱做主動微電子裝置。晶片一般以矽/二氧化矽等作為載體材料。在載體內埋置有整齊的微電極陣列。每個微電極表面鋪有滲透層，內含一些活性基團如鏈酶親和素。通過對加在不同微電極上的電壓的改變，微電子晶片能調控帶電試劑和待分析分子(如DNA、蛋白質和細胞等)轉運至裝置晶片表面的特定位點處或從該處轉運出來。比如，DNA分子在溶液中帶負電荷，若我們在某微位點加以正電壓，那么，DNA分子就可以定向轉移到該位點。若該DNA分子是生物素標記的寡核苷酸探針，則在電場的作用下探針可到達晶片上指定的位點，電極表面滲透層內的鏈酶親和素就能與生物素標記探針結合，從而將探針固定在該位點。未導入電壓或導入負電壓的位點則不能結合捕獲探針。在進行雜交反應時，微電子DNA晶片能以主動和被動2種方式進行雜交反應。當樣本中靶序列濃度較低時，應採用主動電子過程以加速雜交速度，減少整個實驗所需時間。具體方法是：當在微電極陣列上某待檢位點下方的微電極導入一個正電壓後，它將使帶負電荷的核酸分子向該位點處快速轉運和濃縮，樣本中可能存在的靶序列就會被轉運至該位點並被濃縮。接下來，靶序列就可雜交到該位點的核酸探針上。與被動雜交反應需要幾小時相比，電場產生的這種濃縮效應促進雜交反應的進行，在微檢測位點處靶DNA的快速濃縮大大減少了雜交反應時間，它僅需幾秒鐘。DNA的轉運和定位過程在含不同DNA捕獲探針的榆測位點處相繼進行，並允許對單個樣品進行多次而快速的分析。反過來，當逆轉電極表面的電場極性時，就能使該位點已形成的雜交異源二聚體發生解鏈，脫下的單鏈DNA片段可從檢測位點脫離，這個過程叫做電子嚴謹性控制，對整個雜交反應的特異性和靈敏性非常重要。

流過式晶片

基本介紹