半导体芯片的兄弟——生物芯片

 

 

可能大家都知道“因特网”和“计算机”是当今最流行的名词。计算机已经成为我们日常生活中的必备工具，那请问一句“你的计算机CPU用的是什么芯片呢？”是“Intel”，还是“AMD”呢？其实无论是“Intel”还是“AMD”，它们在本质上都是一样的，都属于半导体芯片。可以这样说半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举，它开创了信息时代的先河。进入二十一世纪，随着生物技术的迅速发展，电子技术和生物技术相结合诞生了半导体芯片的兄弟——生物芯片，同样也将给我们的生活带来一场深刻的革命。这种革命对于我国，乃至全世界的可持续发展都会起到不可估量的贡献。

那么什么是生物芯片呢？简单地说，生物芯片就是在一块指甲大小的玻片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种 仪器 收集信号，用计算机分析数据结果。目前制备芯片的固相材料有玻片、硅片、金属片、尼龙膜等。目前较为常用的支持材料是玻片，因为玻片适合多种合成方法，而且在制备芯片前对玻片的预处理也相对简单易行。为了便于理解，还是看一看芯片的外观形貌吧，见图1。

初步了解了 生物 芯片的概念，下面我们来了解一下 生物 芯片的制备方法。目前用于生物芯片的制备方法主要有三种。第一种是机械点样法，这种方法就是利用机械手把生物样品点在玻璃片上，而且点上的样品是有规律排列的，就像种树一样，这样可以在每3.6cm2上打一万个点(相当于种一万棵树)，此方法的最大优点是保持样品原型，操作迅速，成本低廉，用途广泛。图2是机械点样法的过程图。

第二种方法是喷墨法，利用一种喷墨装置，就像喷墨打印机一样，将生物样品喷在玻璃表面上。这种方法可以在指甲盖(1cm2大小)上喷一万个点。第三种方法是在位合成法，此方法是在玻璃上构建一些微结构(比如说微孔，微通道)，然后在这些结构上合成生物样品，再用一种膜盖上，最后，生物样品也有规则地放在玻璃上了。这种方法的优点是密度高，可以在指甲盖上放四十万个点。

当然，任何一种新技术，我们关键得看它的用途。生物芯片的用途有很多方面，涉及到农、林、医等等。首先是医疗和制药方面，生物芯片投入市场以后，我们再感到不舒服，可直接在家里用生物芯片诊断一下，在几分钟之内就会知道你得的是什么病；哪些药物可以吃，哪些药物不可以吃；有些药物吃了以后，你会不会有很大的反应，或者没有反应。这样，治疗就完全可以达到对症下药的目的。同时，在制药方面，指甲盖大小的生物芯片上就相当于几百个制药工厂，而且它可以快速地生产。其次，在农林业方面，生物芯片可以选出优良的种子，以提高农作物抗病虫害和抗干旱的能力，这样可以少使用农药，减少对环境的污染。同时，还可以对农作物进行改良，使水果更甜，蔬菜更有营养等等。再次，可以检测食品是否变质，例如从市场上买回来的肉、菜、饮料是否有过量的农药污染？是否有微生物？是否细菌超标？是不是已经腐败了？都可以用生物芯片进行检测。

总之，生物芯片对我们的作用不能用一两句话可以说完的。这种作用是无法估量的，大力发展生物芯片，将会对社会的可持续发展提供有力的帮助。