生物芯片主体是什么（生物芯片是什么）

生物芯片的分类

生物芯片可分为两大类，一类是微点阵芯片又叫信息芯片，其特征是没有微流通道，不存在液体流动，而只是利用生物分子的静态杂交的高密度点阵，如DNA芯片和蛋白质芯片等。另一类是微流控芯片又叫功能芯片，其特征是在芯片上利用微流通道构建各种功能性的单元，又叫芯片实验室，旨在完成样品预处理、反应、分离、检测、细胞培养等多个步骤，如生化合成的聚合酶链式反应(PCR)和链置换扩增(SDA)、电泳分离、细胞组织培养等，实现传统生物化学实验室的各种功能。

生物芯片常用材料

根据应用的需要，制作芯片的材料多种多样，如硅、玻璃、塑料以及陶瓷等。其中，硅是最常用的材料，因为传统的微加工技术人们已经摸索出了一整套成熟的硅加工工艺。对于需要温度控制的生物反应，例如聚合酶链式反应(PCR) ，链置换扩增(SDA)等，由于硅类材料具有良好的导热性，在生物芯片制备中成为人们的首选。但是硅的缺点是不透明，不利于光学检测，并且具有一定的导电性，尤其是具有比较强的表面非特异性吸附。因此在制作毛细管电泳芯片时，人们会选用玻璃或者塑料等材料。同时在使用生物芯片时，必须考虑到生物相容性问题，玻璃和塑料在这方面的表现异常优越，因为玻璃和塑料的表面有各种功能基团，容易进行化学修饰。再加上玻璃和塑料的价格相对较便宜，加工也很方便，因此根据需要许多种芯片会选用玻璃或者塑料制作基底层的。

微点阵芯片的制备

微点阵芯片制备的方法主要有原位合成法(光刻原位合成，分子印章原位合成等)和合成点样法(点接触法，喷墨法等)。

原位合成法

美国Affymetrix公司采用的半导体光刻原位合成法，是生产高密度寡核苷酸基因芯片的核心关键技术。它把半导体工业中的光刻技术和DNA的化学合成方法相结合，把光不稳定保护基团保护的四种DNA模块固定在玻片上，通过光脱保护，由少量的保护寡核苷酸和试剂按照设计的序列进行DNA合成。该方法的主要优点是可以用很少的步骤合成大量的探针阵列，合成速度快。例如: 一段8个碱基的寡核苷酸有65536种排列的可能，通过32个化学步骤，8个小时就能合成65536个探针。该方法的主要优点是可以用很少的步骤合成极其大量的探针阵列。而如果用传统方法合成然后点样，则工作量的巨大到不可思议的程度。

合成点样法

Stanford大学首创的接触式点涂法是用传统的DNA或多肽固相合成仪完成，合成后通过使用高速精密机械手所带的移液头与玻璃芯片表面接触而将探针定位点滴到芯片上的。主要优点是保持样品原型，操作迅速，成本低廉，用途广泛。缺点是样品必须预先合成，需要一系列的纯化及储存等后续过程，密度达不到类似照相平板印刷术的水平。不过经过改进的话，最终可在6.5cm^2的范围内容纳100000个核酸位点，从而为从事基础研究的实验室广泛采用。

与原位合成相比，合成点样法所需的DNA探针需事先合成、纯化，且需将如此大量且具有微小差别的片断分别保存。但是合成的探针长度可达500－5000碱基，所以杂交错配的可能性也就是选择性有较大的改善，可以逐句破译序列密码而不是逐字阅读序列。

微流控芯片的制备

制作微流控芯片的材料主要有单晶硅、无定形硅材料、玻璃、石英材料以及高分子聚合物材料(如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷和光敏聚合物)等。目前，高分子聚合物材料是微流控系统的主流选材，因为它具有种类丰富、价格低、加工容易，同时大多具有良好的透光性，便于光学检测，工艺稳定等优点，最常压的是聚二甲基硅氧烷。

浇注成膜法制作微流控芯片：事先准备一个制作好的阳膜，模具通常采用硅模具，一般用光刻——刻蚀的方法来制得。将液态的聚合物材料胶体均匀浇注在阳膜上，待其固化后剥离，就可以得到一个带有微通道的基片，将此基片与盖片的表面均经过改性处理后键合，就形成了所需要的微流控芯片。

纵观生物芯片发展的几十年，其步伐是大步向前，未来发展之路也将不会平坦，但随着生物芯片技术研究的不断深入和更加完善，一定能够在生命科学研究领域发挥其卓越的作用，生物芯片及相关产业将成为本世纪最大的产业。