生物晶片閱讀儀

生物晶片閱讀儀是用於對生物晶片進行檢測分析的儀器，通過生物晶片閱讀儀可以將晶片上測定的結果轉變成可供分析處理的圖像數據，正確、有效地獲取晶片上的生物信息。

基本介紹

• 中文名：生物晶片閱讀儀
• 外文名：Biochip Reader
• 管理類別：Ⅱ類醫療器械
• 分類名稱：基因和生命科學儀器

發展歷史及研究現狀

自從1996年美國Affymetrix公司成功的製作出世界上首批用於藥物篩選和實驗室試驗用的生物晶片，並製作出晶片系統，此後世界各國在晶片研究方面突飛猛進，不斷有新的突破。進而推動了國外的生物晶片及其檢測儀器的發展，各生物晶片公司或相關儀器公司均推出了各自的生物晶片閱讀儀。

我國生物晶片技術的發展相對較晚，但伴隨著國際生物晶片技術發展的步伐，國內研發生物晶片閱讀儀也取得了一定成果。2017年底，國家食品藥品監督管理總局（CFDA）正式批准國內生產的生物晶片閱讀儀上市。使得國內多家醫院、科研機構使用生物晶片閱讀儀套用於腫瘤基因檢測試劑的開發和科學研究。

分類及優缺點

生物晶片閱讀儀主要有兩種：CCD系統生物晶片閱讀儀和雷射共聚焦生物晶片閱讀儀。前者通過螢光檢測物鏡對整個生物晶片或晶片的一部分進行一次成像，收集螢光信號。具有結構簡單、體積小、檢測速度快、成本低等優點，已逐漸成為生物晶片閱讀儀的主流研究方向；後者具有檢測靈敏度高、動態範圍寬、信噪比好、測量精度高等優點，但一次只能檢測生物晶片的一個點所發出的螢光信號，因此要實現對整個生物晶片的檢測，就需要一個快速、精密的檢測裝置，這使得整個系統結構較複雜，且開發成本高。

基本組成及工作原理

生物晶片閱讀儀的結構如圖1所示，生物晶片放置在暗盒內進行測量。其工作原理是：攝像系統獲取樣品台上生物晶片微弱的光信號，經圖像採集卡將採集到的光強信號（即圖像）傳入計算機，通過軟體對圖像進行分析，最後給出病人的濃度報告單。

圖1 生物晶片閱讀儀示意圖

特點

晶片檢測技術簡便快速、省時，結果由閱讀儀自動分析，減少了肉眼觀察的誤差，提高了靈敏度，結果可保存列印，為臨床提供了更多的方便。

臨床套用

生物晶片閱讀儀是伴隨著生物晶片的產生而產生的，需要利用生物晶片技術的地方就需要利用到生物晶片閱讀儀，所以生物晶片閱讀儀的臨床套用與生物晶片的臨床套用息息相關。“生物晶片閱讀儀”是生命科學研究尤其是生物晶片技術的支撐平台，廣泛套用於分子生物學、醫學基礎工程，疾病基因診斷、臨床治療、藥物開發、農作物優育優選、環境檢測和防治、食品衛生監督、司法鑑定和生物武器等領域，對生命科學領域許多研究方法與途徑的實現有著重要的影響。

1．腫瘤檢測

腫瘤一直以來是醫學界關注的焦點，從眾多公開文獻資料及醫學專家研究來看，基因變異是腫瘤形成的最根本原因（如圖2所示），是否能找到抗腫瘤新藥，一直是人們試圖解決此類問題的關鍵。腫瘤標誌物是檢測患者是否患有癌症的主要依據，傳統的臨床腫瘤檢測方法需要對多個腫瘤標誌物項目進行檢測，費力費時，不僅會給患者增添較大的經濟壓力，更重要的是由於時間較長還可能延誤最佳治療時期。而生物晶片的出現為檢測腫瘤的發生、發展的相關基因及表達程度提供了便利，因為由腫瘤標誌物構建的蛋白晶片能夠同時準確而高效的檢測多種標誌物，為腫瘤患者帶來了福音，讓他們能夠早發現早治療，而且能節省大量的資金，減輕就醫的壓力。

圖2 生物晶片閱讀儀可檢測的基因位點和相關癌種

2．藥物篩選

如何分離和鑑定藥物的有效成分是中藥產業和傳統的西藥開發遇到的重大障礙，基因晶片是解決這一難題的有效手段，它能夠進行大規模的篩選，並且通用性強，能夠從基因水平解釋藥物的作用機制，即可以利用基因晶片分析用藥前後機體的不同組織、器官基因表達的差異。國外幾乎所有的主要製藥公司都不同程度地採用了生物晶片技術，來尋找藥物靶標，檢測藥物的毒性或不良反應。用生物晶片作大規模的篩選研究可以省略大量的動物試驗，縮短藥物篩選所用時間，從而帶動創新藥物的研究和開發。

3．個體化醫療

種族、個體等因素都會導致遺傳背景的差異，臨床上，同樣劑量的藥物對於不同患者在藥物療效與副作用方面會有很大差異，如果利用基因晶片技術對患者進行診斷再開處方，就可以對患者實施個體化治療。疾病一般不是由單個基因引起的，在治療中很多同種疾病的具體病因是因人而異的，所以用藥也因人而異。

拓展閱讀

[1]周強,宗光華,畢樹生.生物晶片掃瞄器研究進展[J].光學技術,2004(02):225-228.

[2]蔣益新.生物晶片共聚焦掃瞄器關鍵技術研究[D].南京理工大學,2010.