通常的生物化学反应过程包括三步，即样品的制备，生化反应、结果的检测和分析。可将这三步不同步骤集成为不同用途的生物芯片，所以据此可将生物芯片分为不同的类型。例如用于样品制备的生物芯片，生化反应生物芯片及各种检测用生物芯片等。现在，已经有不少的研究人员试图将整个生化检测分析过程缩微到芯片上，形成所谓的“芯片实验室”(Lab-on-chip)。“芯片实验室”通过微细加工工艺制作的微滤器、微反应器、微泵、微阀门、微电极等以实现对生物样品从制备、生化反应到检测和分析的全过程，从而极大地缩短的检测和分析时间，节省了实验材料。

　　样品制备芯片的目的是将通常需要在实验室进行的多个操作步骤集成于微芯片上。目前，样品制备芯片主要通过升温、变压脉冲以及化学裂解等方式对细胞进行破碎，通过微滤器、介电电泳等手段实现生物大分子的分离。

　　生化反应芯片即在芯片上完成生物化学反应。与传统生化反应过程的区别主要在于它可以高效、快速地完成生物化学反应。例如，在芯片上进行PCR反应[1,2]，可以节约实验试剂，提高反应速度，并可完成多个片段的扩增反应。当前，由于检测和分析的灵敏度所限，通常在对微量核酸样品进行检测时必需事先对其进行一定程度的扩增。所以用于PCR的芯片无疑为快速大量扩增样品多个DNA片段提供了有力的工具。

　　检测芯片顾名思义是用来检测生物样品的。例如用毛细管电泳芯片进行DNA突变的检测，用于表达谱检测、突变分析、多态性测定的DNA微点阵芯片（也称DNA芯片、基因芯片?）[3]，用于大量不同蛋白检测和表位分析的蛋白或多肽微点阵芯片（也称蛋白或多肽芯片）[4]。

　　芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。它将样品的制备、生化反应到检测分析的整个过程集约化形成微型分析系统。现在，已经有由加热器、微泵、微阀、微流量控制器、微电极、电子化学和电子发光探测器等组成的芯片实验室问世，并出现了将生化反应、样品制备、检测和分析等部分集成的芯片。例如可以将样品的制备和PCR扩增反应同时完成于一块小小的芯片之上[5]。再如Gene Logic公司设计制造的生物芯片可以从待检样品中分离出DNA或RNA，并对其进行荧光标记，然后当样品流过固定于栅栏状微通道内的寡核苷酸探针时便可捕获与之互补的靶核酸序列。应用其自己开发的检测设备即可实现对杂交结果的检测与分析。这种芯片由于寡核苷酸探针具有较大的吸附表面积，所以可以灵敏地检测到稀有基因的变化。同时，由于该芯片设计的微通道具有浓缩和富集作用，所以可以加速杂交反应，缩短测试时间，从而降低了测试成本[6]。

　　综观生物芯片的发展，检测用生物芯片的发展最为迅猛。目前，检测用生物芯片主要为微点阵技术，所以本文仅就微点阵芯片做以简要的描述。

［参考文献］

1. Cheng J, Waters LC, Fortina P, et al.Degenerate oligonucleotide primed- polymerase chain reaction and capillaryelectrophoretic analysis of human DNA on microchip-based devices. Anal Biochem,1998;257(2):101-6.

2. Cheng J, Shoffner MA, Hvichia GE, et al.Chip PCR. II. Investigation of different PCR amplification systems inmicrobabricated silicon-glass chips. Nucleic Acids Res, 1996;24(2):380-5.

3. Hacia JG. Resequencing and mutationalanalysis using oligonucleotide microarrays. Nat Genet, 1999;21(1 Suppl):42-7.

4. Lueking A, Horn M, Eickhoff H, et al.Protein microarrays for gene expression and antibody screening. Anal Biochem,1999;270(1):103-11.

5. Wilding P, Kricka LJ, Cheng J, et al.Integrated cell isolation and polymerase chain reaction analysis using siliconmicrofilter chambers. Anal Biochem, 1998; 257 (2):95-100.

6. Yang HJ, Gene Logic’s Flow-throw Chip?,

人类基因组科学与生物医药的发展研讨会资料汇编，北京，1998，28-35.

摘自：8837c8888