生物芯片在系统生物学和疾病生物学等生物学研究领域中起着至关重要的作用，而临床应用的数量正在不断增加。它是一组微阵列，放置在基底的坚固表面上，以便在更短的时间内执行数千个反应。生物芯片的发展主要包括分子生物学、生物化学和遗传学的结合。生物芯片用于分析与活生物体相关的有机分子。本文讨论了什么是生物芯片、类型、生物芯片及其用途、缺点及其应用。

　　什么是生物芯片?

　　生物芯片是一组小型微阵列，放置在坚固的基片上，允许同时执行许多实验，从而在更短的时间内获得高通量。该设备包含数百万个传感器元件或 生物传感器。与微芯片不同，它们不是电子设备。每个生物芯片都可以被视为一个微反应器，可以检测特定的分析物，如酶、蛋白质、DNA、生物分子或抗体。该芯片的主要功能是在几秒钟内执行数百个生物反应，如解码基因(DNA序列)。

　　生物芯片的工作原理：

　　生物芯片的工作原理主要包括以下步骤：

　　步骤1：操作员通过无线电信号产生低功率电磁场

　　步骤2：固定生物芯片启动

　　步骤3：激活的芯片通过无线电信号将识别码反向传送给操作员

　　步骤4：读写器对接收到的代码进行强化，转换成数字形式，最后显示在LCD上。

　　生物芯片的组成部分

　　生物芯片由两个部分组成，即应答器和读取器。

　　1)应答器

　　应答器有两种类型，即主动应答器和被动应答器。被动应答器是指它不包含任何自身能量或电池，而被动应答器是指它不处于主动状态，直到操作员通过给它注入低电荷来激活它。该应答器由四部分组成，例如天线线圈、计算机微芯片、玻璃胶囊和调谐电容器。

　　计算机微芯片存储了长度从 10 位到 15 位的识别 (UID) 号。

　　天线线圈非常小、原始，这种类型的天线用于发送和接收来自扫描仪或阅读器的信号。

　　调谐电容器的充电可以通过操作员发送的小信号(即 1/1000 瓦)来完成。

　　玻璃胶囊中装有天线线圈、电容器和微芯片，由一种生物相容性材料即钠钙玻璃制成。

　　2)读取器

　　读取器由一个线圈(即“激励器”)组成，它通过无线电信号形成电磁场。它提供激活生物芯片所需的能量(<1/1000 瓦)。读取器带有一个接收线圈，用于接收从被激励的植入生物芯片发回的 ID 号或传输代码。

　　生物芯片的类型

　　有三种类型的生物芯片，即 DNA 微阵列、微流控芯片和蛋白质微阵列。

　　1)DNA微阵列

　　DNA 微阵列或 DNA 生物芯片是一组固定在坚固表面上的微小 DNA 点。研究人员用它来计算大量基因的表达水平。每个 DNA 标记都包含特定基因的皮摩尔，这些基因被称为探针。在高刚性情况下，它们可能是遗传物质的短片段。通常，通过识别荧光团或化学发光标记的靶标来观察和计数探针-靶标杂交，以确定靶标中核酸序列的相对数量。创新的核酸阵列是约 9 厘米 X 12 厘米的宏阵列，最初的基于图标的自动化分析于 1981 年发布。

　　2)微流控芯片

　　微流控生物芯片或芯片实验室是传统生化实验室的一种选择，正在改变许多应用，如 DNA 分析、分子生物学程序、蛋白质组学(即蛋白质研究)和疾病诊断(临床病理学)。这些芯片通过使用数千个组件变得更加复杂，但这些组件的物理设计被称为自下而上的全定制计划，这是一个非常庞大的劳动力。

　　3)蛋白质微阵列

　　蛋白质微阵列或蛋白质芯片方法用于跟踪蛋白质的活动和连接，并大规模地了解它们的功能。蛋白质微阵列的主要优点是我们可以同时跟踪大量蛋白质。这种蛋白质芯片由微量滴定板或珠子、硝酸纤维素膜、玻璃载玻片等支撑表面组成。它们是自动化的、快速的、经济的、非常敏感的，消耗的样本量较少。蛋白质芯片的一个方法是在 1983 年的科学出版物中引入的抗体微阵列。这种芯片背后的技术很容易为 DNA 微阵列开发，DNA 微阵列已成为常用的微阵列。

　　生物芯片的优点和缺点

　　生物芯片的优点如下：

　　生物芯片用于救治病人；

　　体积非常小，功能强大，速度更快；

　　生物芯片有助于寻找失踪人员；

　　生物芯片可用于单独识别个人；

　　生物芯片在几秒钟内进行数千种生物反应。

　　生物芯片应用

　　生物芯片的应用包括以下内容：

　　通过使用该芯片，我们可以追踪世界任何地方的人或动物。

　　该芯片用于存储和更新个人的信息，如医疗财务和人口统计信息。

　　生物芯片助力打造安全的电子商务系统

　　这些芯片可以有效恢复医疗、现金、护照等记录。

　　该生物芯片可作为血压传感器、血糖检测器和氧气传感器应用于医疗领域。

　　从以上讨论的信息中，我们可以得出结论，生物芯片准确、快速、小型化。生物芯片领域位于芯片制造、分子生物学、基因组学和信号处理的交叉点。生物芯片及其应用的市场在许多核心研究领域都有所增长。