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生物芯片在生物医学中的作用

2012-11-08 15:34 泉源:生物医学论文 人到场在线征询

本文作者:王占科 雷万生 常津 单元:天津大学精细仪器与光电子工程学院生物医学工程系 天津大学资料迷信与工程学院纳米生物技能研讨所

生物芯片技能触及分子生物学、生物资料学、微加工技能学、化学、物理、盘算机等多学科和范畴。它针对DNA、RNA、卵白质及其他生物分子,将不延续的、团圆的剖析进程集成在一同,完成样品预处置、亲和联合反响以及信号检测等进程,完成对不计其数种生物分子的高通量检测剖析[1],在卵白质组学及基因组学科研、疾病诊断和预警、药物或手术疗效判别以及新药开辟、法律判定和食品平安等范畴,均有宽广的使用远景[2]。

1生物芯片分类

按生物芯片资料和支持物范例可分为固态生物芯片和液态生物芯片等。固态生物芯片按待测物质品种,又可分为卵白质芯片和基因芯片。液态生物芯片技能,又称Luminex技能[3],因此微球外表为支持物,最早的微球荧光颜色编码液态生物芯片由美国Luminex公司消费开辟。按生物芯片构造和制造特性,可分为微点阵(阵列)生物芯片、微流路生物芯片和芯片实行室(lab-on-a-chip)。依照生物芯片编码原理可分为固态立体坐标编码生物芯片、微球颜色编码液态生物芯片和微球阻抗编码液态生物芯片。

2生物芯片研讨近况

2•1固态生物芯片研讨近况

固态生物芯片原理复杂,技能绝对成熟,国际外的研讨次要会合在使用范畴的产物开辟方面,并获得了肯定的社会效益[2]。由中国博奥生物无限公司研发的多重等位基因特异性PCR通用芯片(allele-specificPCR-baseduni-versalarray,ASPUA),可在5h内完成与遗传性耳聋相干的4种基因的检测[4]。美国Sandia国度实行室正在应用微流控芯片研制生化战剂检测仪器,已进入实验阶段[5]。

2•2液态生物芯片研讨近况

传统液态生物芯片技能(微球荧光颜色编码的液态生物芯片技能)将流式技能、荧光颜色编码微球、激光、数字信号处置和传统化学技能交融在一同,取得了“2005年国际临床诊断技能改造大奖”。基于此项技能平台的美国Luminex公司制造的Luminex系列产物和由荷兰控股QIA-GEN跨国公司消费的BioRobotLiquichip系列产物,曾经经过该国的食品药品办理局(FDA)认证。随着比年来全天下迷信家的不时深化研讨,微球荧光颜色编码液态生物芯片技能功能越来越成熟,使用范畴越来越广[6-7],是国际外研讨的重点和热门。2004年微球阻抗编码液态生物芯片技能办法请求专利,2007年取得中国创造专利[8],但其研讨和开辟现在简直是空缺[9-10]。

3微球荧光颜色编码液态生物芯片

3•1微球荧光颜色编码液态生物芯片任务原理

微球荧光颜色编码液态生物芯片包罗诊断芯片试剂盒和芯片检测设置装备摆设两局部[11],其任务原理为差别荧光颜色微球编码差别待测物质,差别荧光颜色的微球外表携带的探针荧光强度代表差别待测物质的含量,经过颜色判读和探针荧光强度检测安装以及软件剖析零碎,主动剖析统一份样品中的差别待测物质含量。

3•2微球荧光颜色编码液态生物芯片在生物医学中的使用

3•2•1抗原类物质定量检测种种微生物体、激素、肿瘤标志物、细胞因子等都属于抗原类物质,Bellisario等[12]用液相芯片技能对重生儿血游离甲状腺素4(T4)和促甲状腺素(TSH)同时停止检测,获得称心结果。deJager等[13]基于液相芯片技能,检测安慰后的人类外周血单核细胞排泄的15种细胞因子,表现与ELISA法有较好的相干性。

3•2•2抗体类物质检测检测某些本身抗体对诊断本身免疫性疾病具有紧张意义。Wong等[14]用液相芯片技能检测人血清和脑积液中的抗西尼罗河病毒囊膜糖卵白E的IgG和IgM抗体,血清和脑脊液用量分明比ELISA法少,且测定速率分明放慢。Avaniss-Aghajani等[15]将液态生物芯片用于检测984份标本的抗SSA、SSB、Sm、RNP、Scl270、dsDNA和抗着丝粒卵白B(centromereproteinB,CENP-B)抗体,后果表现与免疫荧光技能(immunofluores-cenceassay,IFA)和ELISA技能具有可比性。

3•2•3核酸类物质检测检测某种微生物特异的DNA或RNA,可以提示机体熏染了某种微生物。别的,检测机体某些基因(如SNP位点)改动以及这些基因的表达状况,可以对人体某种疾病停止预警和诊断。Diaz等[16]设计了16种针对马拉色菌差别种属的特异性捕捉DNA探针,辨别共价联合在16种荧光颜色微球上,制造液态生物芯片用于马拉色菌属的精确判定。Lud等[17]将液态生物芯片技能用于差别分类癌症的巨大RNA(microRNA)表达谱检测,后果标明在精确性、抗穿插反响性、线性范畴等方面均分明优于固相芯片。

3•3微球荧光颜色编码液态生物芯片的功能评价

微球荧光颜色编码液态生物芯片具有反复性好,线性范畴宽,高通量,速率快,敏捷度高,特异性强,实用范畴广,灵敏性好等长处,其缺陷包罗:①检测人血清特异性抗体时,检测配景信号过高;②检测通量尚无法满意临床诊断和科研需求;③检测设置装备摆设技能要求高;④差别荧光颜色微球不克不及永世保管;⑤价钱昂贵。

4微球阻抗编码液态生物芯片原理及研讨远景

微球阻抗编码液态生物芯片的设计原理包罗:①差别阻抗微球编码差别待测物质;②差别阻抗外表荧光强度代表差别待测物质的含量;③颠末反响后的微球经过微球阻抗检测(品种)和微球外表光信号强度检测(定量)安装,借助预存差别微球阻抗编码与待测物质的对应干系以及已知浓度规范品与微球荧光强度的对应干系,实际上可对不计其数种(趋于有限多)的待测物质停止平行检测。除了可以对微球的荧光颜色停止编码,还可对微球的其他特性停止编码。微球阻抗编码技能因其原创性,曾经取得中国知识产权维护,微球阻抗编码液态生物芯片在编码原理、检测通量、敏捷度以及检测安装功能等方面,实际上能够优于微球荧光颜色编码液态生物芯片,但需求人们停止不时深化研讨和开辟,并赐与确证[10]。有几多种差别阻抗的微球,就能编码几多种差别的待测物质。微球从超导体到绝缘体,阻抗作为延续变量具有有限性,其巨细信息实际上趋于有限多,这意味着微球阻抗编码液态生物芯片检测通量会远宏大于微球荧光颜色编码液态生物芯片。随着差别阻抗微球研制技能和检测技能的不时开展,有限制通量微球阻抗编码将成为能够,从而为研讨生物医学范畴以及卵白质组学触及的不计其数种卵白质提供超弱小的检测东西[10]。

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