纳米芯片器

在纳米传感器上，每平方厘米阵列能同时并连续监控数千个蛋白结合事件。这种新的传感器芯片比现有芯片有着更高的灵敏度，且能更快提供结果。文章的通讯作者，斯坦福大学材料科学和工程学王善祥教授表示：“你可以在单个芯片上放上数千甚至数万个不同蛋白，并运行蛋白结合实验。” 纳米传感器芯片的优势在于两方面。首先，磁性纳米标签（nanotag）与待研究的蛋白结合，大大提高了监控的灵敏度。其次，研究人员开发出一种分析模型，能够帮助他们根据仅仅几分钟的监控数据来监控相互作用的最终结果。目前的技术一般同时监控不超过4个相互作用，且过程需要几小时。 此研究小组在几年前曾开发出磁性纳米传感器技术，并在微量的小鼠血液中检测到癌症相关的生物标志物。此技术所能检测的血液浓度为其他技术的千分之一，显示出它的灵敏度。 研究人员将纳米标签与待研究的特定蛋白结合。当带标签的蛋白与纳米传感器上固定的其他蛋白结合时，磁性纳米标签改变了纳米传感器周围的磁场，这可被检测器检测到。

传统的硅基芯片是建立在微纳米加工技术基础之上的，现在让我们看看DNA芯片是怎样的技术模式。本附件是英文原文，我希望大家能够认真的看看，科普一下！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=21075]DNA芯片技术[/url]

日前，中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、王亚教授等人在量子精密测量领域取得重要进展，提出基于信号关联的新量子传感范式，实现对金刚石内点缺陷的高精度成像，并实时观测了点缺陷的电荷动力学。相关研究成果近日在线发表于《自然光子学》。此次工作中，研究团队提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，材料中点缺陷的电荷动力学会带来随机的电场噪声。研究团队成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，他们还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。研究人员介绍，这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，甚至在一千亿个正常原子中出现一个缺陷也能探测到。这要比目前最灵敏方法的探测极限提升两个数量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。[来源：光明日报][align=right][/align]

近期生物芯片和生物传感器相关的新闻还真不少，下面就是本论坛关于生物芯片的最新新闻。感谢“仪器信息网”提供的生物芯片方面最新消息。我国生物芯片企业正迈入国际领先者行列，已有500余种生物芯片及相关产品问世，主要用于自身免疫性疾病检测、病原微生物检测、食品安全检测、HLA分型检测（骨髓配型）、健康筛查。 　　未来五年，生物芯片在临床检测、生物安全检测、进出口检疫检测、司法鉴定、健康筛查等领域的前景会越来越好。到2010年，全球生物芯片市场产值将达到42亿美元。 　　“2006年国际生物—纳米—信息融合大会暨国际生物芯片技术论坛”10月12日在京闭幕。会议透出的最新信息表明——

信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。 纳米是一个长度计量单位，它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内，通过操纵原子、分子、原子团和分子团，使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化，使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性，制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小，一般的显微镜是不能观察到的，所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后，才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式，实现生产方式的飞跃， 是新工业革命的核心。纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说，七十年代搞微米技术的国 家，现在已成为发达国家；现在从事纳米技术研究的国家，将是二 十一世纪的先进国家。 纳米材料粒度非常微小，具有良好的表面效应，一克纳米材料的表 面积达到几百平方米，因此用纳米材料制成的产品，其强度、柔韧 度、延展性都十分优越，就象一种有成千上万对脚的毛毛虫，当它 吸附在光滑的玻璃面上时，由于接触面积大，12级台风也吹不掉 它。因此，在化纤中加入少量的金属纳米颗粒，就可摆脱磨擦引起的静电现象；在食品中采用纳米技术，可提高肠胃的吸收功能；在 涂料中运用纳米技术，可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次，老化时间延长两倍多；许多化妆品因为加入纳米微粒， 而具备防紫外线功能；利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎；利用纳米粉末，可使废水变清。另外，纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管，是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管，管的直径一般为几个纳米到几十纳米，管壁厚度仅几个纳米，象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来，才有人的一根头发丝那么宽，长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管的韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍，比重只有钢的1/6，称之 为未来的超级纤维，成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能，并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻，将在纳米电子学中扮演极重要角色，并引发计算机行业的革命。不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本，不但体积小，重量轻，而且显示质量好，从-45℃~80℃皆能正常工 作，而耗电只有现在的显示器的1%。 另外，作为纳米技术的应用之一，在我国西安已研制出的“纳米服 装”，不仅能阻隔95%以上的紫外线，还能阻隔同量的电磁波，且无毒、无刺激，不受洗涤、着色、磨损的影响，能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机，就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生，无论使用多长时间，都能够保持“净水洗涤”的状态。 目前，纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想，能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能，从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能，减少电缆的外径，减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点，制成超细电磁线，使微型 电机的体积象米粒那样大，甚至更小。 现在“纳米热”已遍及全球，从大西洋到太平洋，从日本到欧洲，各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话，提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”，投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元，预计到2010年，市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线，以此为基础的企业已达100多家。预计在今后二、三十年内，它将远远超过计算机工业，并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境，从而引起二十一世纪的又一次产业革命。

纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。纳米科技的研究内容 创造和制备优异性能的纳米材料 设计、制备各种纳米器件和装置 探测和分析纳米区域的性质和现象　什么是纳米？　　纳米是尺寸或大小的度量单位：千米（103 ）→米→厘米→毫米→微米→纳米（ 10-9） 4倍原子大小，万分之一头发粗细　纳米科技研究什么问题？　　生物科学技术、信息科学技术、纳米科学技术是下一世纪内科学技术发展的主流。生物科学技术中对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物；信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网几乎可以改变人们的生活方式。　　纳米科学是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。 还原论：把物质的运动都还原到原子、分子这一层面上。原子论和量子力学取得了巨大的成功。有机合成；分子生物学；转基因食品、克隆羊；原子光谱和激光；固体电子论和IC；几何光学到光纤通讯。 宏观世界上经典物理、化学、力学的巨大成就：计算机和网络、宇宙飞船、飞机、汽车、机器人等改变了人们的生活方式　　科学技术有认识上的盲区或人类知识大厦上的裂缝。裂缝的一边是以原子、分子为主体的微观世界，另一岸是人类活动的宏观世界。两个世界之间不是直接而简单的联结，存在一个过渡区--纳米世界。例：分子合成 ≤１.5nm, →活体 微电子技术在0.2μm,显微外科只能连接大、小、微血管≤　PM10和PM1.5的微粒几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于大块物体的性质。这种“组合”被称为“超分子”或“人工分子”。“超分子”性质，如熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和染、颜色及水溶性有重大变化。当“超分子”继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时，奇特的性质又会失去，像真是一些长不大的孩子。　　在10nm尺度内，由数量不多的电子、原子或分子组成的体系中新规律的认识和如何操纵或组合及探测、应用它们---纳米科学技术的主要问题。 原子和分子的微观世界和宏观世界的过渡区内的新现象和新规律 探测纳米长度内物理、化学生物信息的新原理和新方法 新概念和新理论：强关联、强场、快过程、少粒子的量子体系 应用　新科学还是老理论的翻版？历史悠久的新科学技术西汉铜镜和黑漆鼓徽墨漆器催化剂材料感光材料和彩色胶片含有高岭土颗粒的轮胎WHY？不清楚近十年，计算机和材料设计；探测技术STM、AFM、SNOM；IC和生命科学的推动；制备技术发展；理论的发展高强度和高韧性、可自修复、有智能、可再生→新一代纳米材料　为什么小尺寸会有如此重要的影响？ 表面效应 小尺寸效应 量子限域效应　研究目标和可能的应用 材料和制备：更轻、更强和可设计；长寿命和低维修费；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复； 微电子和计算机技术：2010年实现线条为100nm的芯片，纳米技术的目标为：纳米结构的微处理器，效率提高一百万倍；10倍带宽的高频网络系统；兆兆比特的存储器（提高1000倍）；集成纳米传感器系统； 医学与健康快速、高效的基因团测序和基因诊断和基因治疗技术；用药的新方法和药物“导弹”技术；耐用的人体友好的人工组织和器官；复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统 航天和航空低能耗、抗辐照、高性能计算机；微型航天器用纳米测试、控制和电子设备；抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料 环境和能源发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境；孔径为1nm的纳孔材料作为催化剂的载体；MCM-41有序纳孔材料（孔径10-100nm）用来祛除污物；纳米颗粒修饰的高分子材料 生物技术和农业在纳米尺度上，按照预定的大小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋白质、核糖、核酸等。在纳米材料和器件中植入生物材料产生具有生物功能和其他功能的综合性能。，生物仿生化学药品和生物可降解材料，动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等

[b]微流控芯片光刻机[/b]专业为[b]微流控芯片制作[/b]而设计，用于[b]刻画制作微结构[/b]表面，全自动化和可编程操作，适合几乎所有常用材料。[b]微流控芯片光刻机[/b]采用多功能一体化设计理念，一台光刻机具有六个传统单一的表面刻划机器的功能，而且不需要无尘环境，用户安装使用不再需要单独建设超净间，从而大大提高用户的使用经济性和方便性。[b][url=http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html]微流控芯片光刻机[/url]特色[/b]可以根据用户的芯片衬底基片尺寸，形状和厚度进行调节。是一种无掩模光刻系统，具有两个易操作的软件，用户可以创建个人微结构图案，从单个微通道到复杂的微观结构都可以创建。具有技术突破性设计和灵活性优势，非常适合加工微纳结构用于MEMS，BioMEMS，微流控系统，传感器，光学元件，MicroPatterning微图案化，实验室单芯片，CMOS传感器和所有其他需要微结构的应用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/photolithography-MS10.JPG[/img]无掩模光刻系统可以快速而轻松地做出许多种微图案结构，从最简单到非常复杂的都可以。它的写入磁头装备有一个激光二极管（波长405纳米- 50毫瓦），光学扫描器和F-θ透镜（405纳米）。激光束根据设定微结构图案而运动。为了方便使用，较好的再现性和较高的质量，焦距是可以根据基片厚度进行调节的。图像采集期间可以使用控制面板调节焦距。几个基片厚度都可以使用。编程参数被保存以供以后使用，修改或其他用户使用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/microcontact-printing.JPG[/img]微流控芯片光刻机：[url]http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html[/url]

[url=https://www.szcxwdz.com]芯片[/url]解密是从已加密的芯片之上复制代码。嵌入程序代码的芯片有很多种，单片机只是其中的一种。微控制器(。MCU&＃41。通常有一个外部的EEPROM/FLASH供用户存储程序和工作数据。为了防止未经授权访问或复制的单片机计算机程序，大多数单片机都有加密锁定位或加密字节来保护片之上程序。如果在编程过程之中启用了加密锁定位(。Lock)。不能用一般程序员间接读取单片机之中的程序，这叫单片机加密或芯片加密。单片机攻击者用专用设备或自制设备，利用单片机设计之上的漏洞或软件之上的缺陷，通过各种技术手段，可以从芯片之中提取关键信息，获取单片机程序这就是所谓的芯片解密。目前，芯片破解的方法主要有：利用软件进行攻击、利用电子检测攻击、采用故障产生技术、利用探针技术进行解密。[url=https://www.szcxwdz.com]创芯为电?[/url]要从事各类电?元器件的销售。提供 [url=https://www.szcxwdz.com]BOM配单[/url]服务，减少采购物料的时间成本，在售商品超60万种，原?或代理货源直供，绝对保证原装正品，并满?客??站式采购要求，当天订单，当天发货，免费供样！

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[color=#000000]原位电镜（in situ transmission electron microscopy）是一种在电子显微镜下实时高空间分辨率观察和记录材料或样品在不同条件下变化的技术，这种技术的应用涵盖了多个领域，包括材料科学、纳米科技、生物学等。特别是得益于气体和液体环境的引入，大大的拓展了原位电镜技术的应用范畴，如腐蚀科学和催化反应等。电子显微镜本身具有非常高的真空工作环境，因此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]反应介质通常被密封在一个非常小的纳米反应器里面。由于氮化硅（SiNx）具有易于微纳米制造且在一定厚度下仍有可靠的力学特性及适度的电子透明度等优点，被广泛应用于原位电镜中芯片用的密封膜材料。[/color][color=#000000]在过去20年，基于像差校正器、单色器及直接探测器等硬件技术的发展，电子显微镜本身的性能包括空间和能量分辨率都得到显著提升。但是原位电子显微学直到目前为止，在空间分辨率上并无显著突破。关键原因是作为密封的SiNx膜材料限制了电镜本身及原位实验的品质因子。目前商用的SiNx膜的厚度一般为50 nm，而[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]电子显微学一般需要用两个原位芯片，这样仅密封膜的厚度就高达100 nm。如此厚的密封膜会造成非常高的有害电子散射，大大降低了原位电子显微学实验中采集的各种数据的信噪比。在原位电子显微学领域，学者们都一直认为降低SiNx膜的厚度非常必要，但是直到目前仍很难实现，因为仅通过刻蚀降低SiNx膜厚度，会造成力学性能的显著恶化。[/color][color=#000000]针对此问题，[b]美国西北大学的Xiaobing Hu[/b]和[b]Vinayak Dravid教授[/b]研究团队从自然界蜂窝结构稳定性获得灵感，巧妙利用[b]掺杂浓度对Si的刻蚀速率影响，在观察窗口区域引入了额外的微米尺度Si支撑图案，成功的将SiNx膜的厚度从50 nm降至10 nm以下。[/b]这种在窗口区域具有支撑图案的超薄原位芯片具有很多优点，如优异的力学性能、耐电子束辐照、充分大的可观察区域，保证了该超薄芯片在原位电子显微学上的广泛应用。基于Pd的储氢特性，作者系统了探索了超薄芯片对原位实验测量品质因子的影响，及Pd纳米颗粒的吸/析氢行为。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/c12df4c5-8db9-4fce-8ddf-16d17cfd42fd.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图1. 超薄原位电镜用芯片的制备及其优异的力学稳定性和电子束耐辐照性能，插图A、C中标尺分别为10 mm, 100 μm[/color][/size][/align][color=#000000]图1A显示超薄芯片的制备过程，图1B显示了具有不同厚度的SiNx窗口的原位芯片。图1C的扫描透射模式下的暗场和明场像显示出超薄芯片窗口区域的蜂窝状特征。图1D显示出这种超薄芯片优异的力学特性，即使在5 nm厚的情况下，仍能承受1个大气压，完全满足绝大多数的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]原位实验。图1E显示出超薄芯片非常好的耐电子束辐照特性，当厚度从50 nm降到10 nm时，临界电子束剂量几乎没有改变。图1E为用光学方法和电子能量损失谱测量的不同厚度的SiNx膜数据。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6f3b49eb-f7b1-4f8f-8a5f-362aa1e61846.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图2. 基于超薄原位芯片的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]电子显微学实验品质因数的显著提升[/color][/size][/align][color=#000000]图2A为理论模拟不同厚度的SiNx对Au纳米颗粒明场像信噪比的影响，对于超薄原位芯片而言，即使在电子剂量比较低的情况下，仍可以拥有很好的信噪比，成像质量比较高。图2B、C显示出在一个大气压的Ar环境不同SiNx膜厚度下的高分辨像对比。可以看出与常规50 nm厚的原位芯片相比，超薄芯片的应用不仅提高了图像的信噪比，分辨率也从2.3 ?提高到1.0 ?。图2C显示出了能谱对比结果，可以看出在一个大气压的Ar环境下，当原位芯片窗口区域膜厚度从50 nm 降低到10 nm时，Ar/Si峰值比从0.59%升到8.3%，提高了14倍以上。图2E-G数据显示了超薄原位芯片显著提高了电子能量损失谱分析的灵敏度。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6d6e2657-12c9-4711-80d5-725e65b1eeb9.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图3. 基于超薄原位芯片电子显微学在储氢材料中应用[/color][/size][/align][color=#000000]图3A、3B为在不同支撑载体下纳米Pd颗粒的电子衍射对比图，可以看出超薄芯片显著压制了膜材料本身的有害电子散射，提高的电子衍射的信噪比。而这也允许研究人员在原位[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]实验中进行定量衍射分析。图3C-D的原位电子衍射，显示出Pd纳米颗粒在原位充氢、放氢过程中的相变行为。图3E的电子能量损失谱分析确认了相变产物PdHx的产生。[/color][color=#000000]基于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]超薄原位芯片的设计与探索实验，作者提出这种超薄芯片的设计策略可大规模推广到[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]原位及其它基于SiNx的原位芯片上，大大提高原位电子显微学实验的品质因子，从而允许研究人员在原位实验过程中不单单观察形貌变化，可将其它先进电子显微学方法应用到原位实验上来。更进一步，这种超薄芯片也可拓展到原位X射线领域。可以说，超薄芯片的概念提出，将大大的影响整个原位实验领域。[/color][color=#000000]这一成果近期发表在[b][i]Science Advances[/i][/b]上，美国西北大学[b]胡肖兵研究副教授[/b]，[/color][color=#000000][b]Vinayak Dravid讲席教授[/b][/color][color=#000000]为文章的通讯作者，[b]Kunmo Koo博士[/b]为文章的第一作者。[/color][来源：材料学网][align=right][/align]

DNA 芯片的制备与应用DNA 芯片的出现，是生物技术领域的一次革命，虽然现在无法预知它带给我们的变化。但由于它在人类基因组计划，基因表达和药物筛选等方面的潜在用途。目前已有越来越多的公司和研究机构加入到DNA芯片的设计与开发。DNA芯片技术集成了集成电路制造，照相平板印刷，DNA合成，探针的荧光标记, 激光共聚焦扫描和计算机等技术. 体现了生物学技术与其他学科和技术的相互交叉和渗透。DNA芯片的基本原理DNA 芯片的基本原理将不同序列的小片段DNA分子有序地排列在一块玻璃，硅或滤膜等固体载体上，以此作为生物信息的的存贮载体，运用荧光检测和计算机软件进行数据的比较和处理，可以进行如基因表达分析、 基因的多态性（polymorphism）检测、DNA 测序和在基因组范围内进行基因型分析等.具有高效和高信息量的优点。荧光的检测技术包括共聚焦激光扫描和CCD 图象处理技术。即由激光共聚焦显微镜或光电倍管进行激光诱导荧光扫描，得到不同辉度的荧光图像，用杂交后的荧光强度表示核酸的量。由计算机进行数据的自动化处理和定量分析。由于DNA分子在载体上面按列和行整齐地排列，因此，DNA芯片也叫做微排列或微矩阵(micro-array). DNA 芯片的分子杂交原理与Southern 和 Northern 的分子杂交是相同的。都遵循DNA 的碱基配对和序列互补原理。尽管这一技术的基本原理和以前的滤膜杂交相同。但其精度、规模，速度和自动化程度都是经典的杂交技术不能比拟的。它能够在七英寸的玻璃片上排列千百万个DNA探针,一次杂交即可完成数据的收集和分析。DNA芯片技术将使传统的基因表达，基因作图，序列测定，突变和多态性检测发生革命性的变化，从而大大加快人类基因组计划研究的进度。同时这项技术也在植物基因组的研究和农业育种方面带来革命性的变化。随着后基因组时代的到来，DNA芯片技术将显示出巨大的潜力和优人的前景。根据芯片中核苷酸分子的种类，DNA芯片可以分为寡聚核苷酸芯片和cDNA芯片。这两种芯片在制作和应用上都有很大的不同。

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[B][center]什么是纳米技术 [/center][/B] 纳米是长度单位，原称"毫微米"，就是10-9（10亿分之一米）。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。　　从具体的物质说来，人们往往用"细如发丝"来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。　　纳米技术包含下列四个主要方面： 　　第一方面是纳米材料，包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。用超微粒子烧成的陶瓷硬度可以更高，但不舱裂：无机的超微粒子灰分在加入橡胶后，将粘在聚合物分子的端点上，所做成的轮胎将大大减小磨损和处长寿命。 　　第二方面是纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。 　　第三方面是纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定 DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。 　　第四方面是纳米电子学，包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。"更小"是指响应速度要快。"更冷"是指单个器件的功耗要小。但是"更小"并非没有限度。　　纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的　　在1998年的四月，总统科学技术顾问，Neal Lane 博士评论到，如果有人问我哪个科学和工程领域将会对未来产生突破性的影响，我会说该个启动计划建立一个名为纳米科技。"大挑战"机构，资助进行跨学科研究和教育的队伍，包括为长远目标而建立的中心和网络。一些潜在的可能实现的突破包括： 　　把整个美国国会图书馆的资料压缩到一块像方糖一样大小的设备中，这通过提高单位表面储存能力1000倍使大存储电子设备储存能力扩大到几兆兆字节的水平来实现。　　由自小到大的方法制造材料和产品，即从一个原子、一个分子开始制造它们。这种方法将节约原材料和降低污染。　　生产出比钢强度大10倍，而重量只有其几分之一的材料来制造各种更轻便，更省燃料的陆上、水上和航空用的交通工具。　　通过极小的晶体管和记忆芯片几百万倍的提高电脑速度和效率，使今天的奔腾Ⅲ 处理器已经显得十分慢了。 　　运用基因和药物传送纳米级的MRI对照剂来发现癌细胞或定位人体组织器官 　　去除在水和空气中最细微的污染物，得到更清洁的环境和可以饮用的水。　　提高太阳能电池能量效率两倍。

一、简介生物芯片（biochip）是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已经被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量（low through-put）等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization，SBH）等，为“后基因组计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。二、应用领域1、基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列,31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。2、基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3、药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再cDNA表达文库得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。还有，利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。4、个体化医疗临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态性，SNP），导致对药物产生不同的反应。例如细胞色素P450酶与大约25%广泛使用的药物的代谢有关，如果病人该酶的基因发生突变就会对降压药异喹胍产生明显的副作用，大约5%~10%的高加索人缺乏该酶基因的活性。现已弄清楚这类基因存在广泛变异，这些变异除对药物产生不同反应外，还与易犯各种疾病如肿瘤、自身免疫病和帕金森病有关。如果利用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中，很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV基因的多个位点如S、P及C基因区易发生变异。若用乙肝病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。又如，现用于治疗AIDS的药物主要是病毒逆转录酶RT和蛋白酶PRO的抑制剂，但在用药3～12月后常出现耐药，其原因是rt、pro基因产生一个或多个点突变。Rt基因四个常见突变位点是Asp67→Asn、Lys70→Arg、Thr215→Phe、Tyr和Lys219→Glu，四个位点均突变较单一位点突变后对药物的耐受能力成百倍增加。如将这些基因突变部位的全部序列构建为DNA芯片，则可快速地检测病人是这一个或那一个或多个基因发生突变，从而可对症下药，所以对指导治疗和预后有很大的意义。5、测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。据未经证实的报道，近年有一种不成熟的生物芯片在15分钟内完成了1.6万个碱基对的测定,96个这样的生物芯片的平行工作，就相当于每天1.47亿个碱基对的分析能力！

据报道，无线电和真空管问世以来，电子计算和通信有了很大发展。今天，消费设备的处理能力和内存等级在几十年前是无法想象的。但是，随着计算和信息处理设备的体积越来越小、功能越来越强，量子物理定律强加的一些基本限制正在出现，这一领域未来的发展前景可能与光子学密切相关。光子学是与电子平行的光学基本概念，光子学理论上类似于电子，但如果用光子代替电子，光子装置处理数据的速度比电子装置快得多。量子计算机。 　　目前，光子学领域的基础研究仍然非常活跃，但由于缺乏重要的设备，无法进行实际应用。美国 加州在理工大学开发新的光子芯片，延迟线特别是光子量子信息处理器，可以生成和测量光量子态。 　　根据光子的基本特性，不同种类的光子被分为能量、动量、偏振等特征，由这些不同特征决定的光子状态称为光量子态。 　　这种新的光子芯片基于在光学领域广泛使用的铌酸锂材料，在芯片一侧产生所谓的光压缩状态，在另一侧测量。时钟和数据恢复/重定时光压缩状态，简单地说，据悉在量子等级中降低“噪音”的光，近年来光压缩状态技术被用于加强激光干涉引力波天文台(LIGO)的灵敏度测量，LIGO天文台是利用激光束探测引力波的探测装置，如果科学家使用基于光的量子装置处理数据，低噪音照明状态也很重要。 　　加州理工大学电子工程与应用物理学副教授阿尔雷扎马兰迪 (Alireza Marandi)说：“我们可以利用它突破许多传统非线性光学研究的局限，甚至打破许多传统假设。” 　　另一方面，据马兰迪介绍，光子芯片技术显示了以太赫兹主频运行量子光学处理器的最终发展方向，专用时钟/计时比苹果笔记本电脑MacBook Pro的计算处理器快上千倍，未来5年内可以通信。据合著者、博士后学者拉杰维尔奈尔拉 (Rajveer Nehra)介绍，该研究报告指出：“光学一直是实现量子计算最有希望的方法之一。因为在可扩展性和室温下的超高速逻辑操作中有内在的优点。但是，可扩展性应用的主要课题之一是在纳米光子学中生成和测量足够的量子状态。 电子元器件是信息技术产业发展的基石，也是保障产业链供应链安全稳定的关键。面对成千上万种功能迥异的电子元器件，以及复杂的供应渠道和货源，往往一个器件的品质就可能影响到整个产品设计，加上近期电子元器件价格大涨，如何提升采购效率降低采购成本对于控制企业产品成本，提高产品竞争力有着极其现实的意义。 随着互联网的发展，用户都在便捷地通过型号搜索并比较渠道。[b]创芯为电子[/b]为不同规模的企业提供电子元器件采购的平台。主要产品包括电源管理[url=https://www.szcxwdz.com]芯片[/url]、处理器及微控制器、接口芯片、放大器、[url=https://www.szcxwdz.com]存储器[/url] 、逻辑器件、数据转换芯片、电容、二极管、三极管 、电阻、电感、晶振等，并提供相关的技术咨询。在售商品超60万种，原?或代理货源直供，绝对保证原装正品，并满?客??站式采购要求，当天订单，当天发货，还可免费供样！

生物芯片及应用简介一、简介 生物芯片（biochip)是指采用逛到原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（比如玻璃、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与标记的待检测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分心，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有原件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片、如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量的探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。 生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将及其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting和Northern Blotting等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量（low through-put）等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization,SBH）等，为“后基因计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给要个性等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。

基因芯片及其在病原微生物检测中的应用基因芯片是近年来迅速发展的一门生物高新技术，它以其能够快速、高效、大规模地同步检测生物遗传信息的卓越功能而得到发展。在基因测序、基因表达分析、药物筛选、基因诊断等领域显示出重要的理论和实用价值。基因芯片是指应用大规模集成电路的微阵列技术。在固相支持物表面（常用的固相支持物有玻璃、硅片、尼龙膜等载体）有规律地合成数万个代表不同基因的寡核苷酸“探针”或液相合成探针后由点样器有规律地点样于固相支持物表面；然后将要研究的目的材料中的DNA、RNA或用cDNA同位素或荧光物标记后，与固相支持物表面的探针进行杂交，通过放射自显影或荧光共聚焦显微镜扫描，对这些杂交图谱进行检测；再利用计算机对每一个探针上的杂交信号作分析处理，便可得到目的材料中有关基因表达信息。该技术可将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可对大量核酸分子进行检测分析。基因芯片分类基因芯片按其片基不同可分为无机片基芯片和有机合成片基芯片：如果按其应用不同，可分为表达谱芯片、诊断芯片、检测芯片；如果按其结构不同可分为DNA阵列和寡核苷酸芯片；如果按其制备方法不同可分为原位合成芯片和合成后交联芯片。目前，常用于基因芯片制作的固相支持物主要包括半导体硅片、普通玻璃片、尼龙膜等基质。它们各有优缺点，可根据不同的用途和目的选择使用。用硅片制作的芯片，其DNA探针排列的密度高，在1.28cm芯片上，可达40万点阵。检测灵敏度高但专一性差。用玻璃制作的芯片，可用于双色荧光标记杂交，便于杂交信号的检测，但其灵敏度低，而且对玻璃片的处理要求高。尼龙膜主要用于制作eDNA芯片，即将不同的eDNA片断点阵于尼龙膜上，它可用同位素标记检测，灵敏度高，专一性好，但是DNA阵列的密度低。DNA探针的制备及固化探针的制备及固化有2种方法：①在片基上原位合成寡核苷酸；②在片基以外制备DNA探针，并以显微打印等手段将其固化于片基上。作者介绍了待测DNA样品的制备、标记样品与基因芯片杂交、杂交信息的检测与分析、操作过程中存在的问题及解决办法。基因芯片可以对病原细菌检测、病毒的检测及其他方面如支原体检测等。问题和展望基因芯片在病原微生物检测中具有快速、灵敏、高通量、自动化等特点。但目前仍面临一些问题有待解决，这些问题主要体现在硬件和软件2个方面。在硬件方面，DNA芯片技术需要昂贵的尖端仪器，如生产原位合成芯片需要光刻机器和寡核苷酸合成仪；构建DNA微集阵列的自动仪器约需8万美元以上，而检测芯片则要激光共聚焦显微镜、落射荧光显微镜等设备，费用较高。在软件（即技术）上也存在一些问题。首先，探针制备的环节上，原位合成寡核苷酸技术复杂，且有专利保护，合成过程中有可能插入错误核苷酸或混入杂质，降低了特异性和信噪比；显微打印技术较灵活，易实现，但需收集或合成大量探针，且阵列的集成度不高。其次，在样品和芯片杂交的环节上 ，因为杂交在固相上进行，空间因素会对杂交造成不利影响；还有，在一个芯片上存在多种探针，这对杂交条件是个挑战，因为这种探针的最适条件未必适合另一种探针；而且，复杂的探针如长寡核苷酸容易自身形成二 、三级结构，影响与靶序列的杂交或给出错误的阴性信号，当然在其它技术环节上也存在着一些难题，如样品准备复杂、检测的灵敏度低等。虽然基因芯片技术在多个环节上有待提高，但它在生命科学及相关领域中已呈现出广阔的应用前景，相信随着研究的不断深入和技术的更加完善，基因芯片会成为基础研究和临床应用的强有力工具。

现在做生物传感器的，生物芯片的，微流控芯片的人非常多，有的时候觉得大家对于这些东西的界限似乎不是分得很开，希望自己对于这个领域的小小体会能够给大家帮助！生物传感器：利用生物元件（酶、核酸、细胞、组织等）对特定物质的生物识别功能，通过将这种识别转化成声光电磁信号，对该物质进行分析的器件。个人感觉现在做生物传感器大部分局限在电化学上面，可能是因为电化学的仪器比较容易集成。生物芯片/微流控芯片：似乎现在有的人对于生物芯片与微流控芯片的区别不是很明白，特此将比较一下两者的区别：生物芯片和微阵列芯片的意思应该是一样的，但是生物芯片并不是一个被广大学者认同的名词，主要是一些媒体在报道的时候为了简单和通俗使用了这个词，所以专业上来讲，生物芯片应该叫做微阵列芯片。其发展历史比较悠久，而且现在已经有商品化的产品。微流控芯片是通过微加工的方法制作出微米级别的通道，通过通道的设计将分析的各种基本过程如样品前处理，分离，分析检出集成在一个小小的基片上，她也叫做芯片实验室。这个的发展要晚于微阵列芯片，现在有很多的研究不仅仅局限在分析化学领域。对于微尺度上的流体行为，流体的操作也是物理学研究的热点，是一个交叉了物理、化学、生物、计算机、微加工等领域的学科。国内做的比较好的是浙江大学的方肇伦院士，国外有很多组，以后我会不断增加！

1 原位光刻合成寡聚核苷酸原位光刻合成技术是由Affymetrix公司开发的，采用的技术原理是在合成碱基单体的5'羟基末端连上一个光敏保护基。合成的第一步是利用光照射使羟基端脱保护，然后一个5'端保护的核苷酸单体连接上去，这个过程反复进行直至合成完毕。使用多种掩盖物能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循环中探针数目呈指数增长。某一含n个核苷酸的寡聚核苷酸，通过4×n个化学步骤能合成出4n个可能结构。例如：一个完整的十核苷酸通过32个化学步骤，8个小时可能合成65,536个探针。　　2 原位喷印合成 芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似，不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制备的化学试剂。　　3 点样法 点样法是将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。采用的机器人有一套计算机控制三维移动装置；多个打印/喷印针的打印/喷印头；一个减震底座，上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置；针洗涤装置。打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。直接打印时针头与芯片接触，而在喷印时针头与芯片保持一定距离。打印法的优点是探针密度高，通常1平方厘米可打印2,500个探针。缺点是定量准确性及重现性不好, 打印针易堵塞且使用寿命有限。喷印法的优点是定量准确，重现性好，使用寿命长。缺点是喷印的斑点大，因此探针密度低，通常只有1平方厘米400点。国外有多家实验室和公司研究开发打印/喷印设备，目前有一些已经商品化。军事医学科学院目前正在利用打印/喷印技术进行生物芯片的研究和开发，预计2年内将有用于实验室研究或临床诊断的基因芯片产品问世。　　4 电子芯片电子芯片是由美国Nanogen公司开发的，目前国内清华大学和复旦大学也在开发这一技术。这种芯片为带有阳电荷的硅芯片、芯片经热氧化，制成1mm(1mm的阵列、每个阵列含多个微电极，在每个电极上通过氮化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将链连接亲和素的琼脂糖覆盖在电极上，在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。电子芯片的最大特点是杂交速度快，可大大缩短分析时间。制备复杂、成本高是其不足。　　5 三维芯片三维芯片是由美国的Packard、摩托罗拉、Argonne国家实验室三家机构与俄罗斯Engelhardt分子生物学研究所合作开发的一种芯片技术。三维生物芯片的实质上是一块显微镜载玻片，其上有10,000个微小聚乙烯酰胺凝胶条，每个凝胶条可用于靶DNA，RNA和蛋白质的分析。先把已知化合物加在凝胶条上，用3cm长的微型玻璃毛细管将待测样品加到凝胶条上。每个毛细管能把小到0.2nl的体积打到凝胶上。以上几家机构构合作研究的生物芯片系统具有其它生物芯片系统不具有的几个优点。一是凝胶条的三维化能加进更多的已知物质，增加了敏感性。二是可以在芯片上同时进行扩增与检测。一般情况下，必须在微量多孔板上先进行PCR扩增，再把样品加到芯片上，因此需要进行许多额外操作。本芯片所用凝胶体积很小，使PCR扩增体系的体积减小1,000倍(总体积约纳升级)，从而节约了每个反应所用的PCR酶(约减少100倍)。三是以三维构象形式存在的蛋白和基因材料可以其天然状态在凝胶条上分析，可以进行免疫测定，受体-配体研究和蛋白组分析。　　6 流过式芯片(flow-thru chip) Gene Logic 正在开发一种在芯片片基上制成格栅状微通道，Gene Logic设计及合成特定的寡核苷酸探针，结合于微通道内芯片的特定区域。从待测样品中分离DNA或RNA并对其进行荧光标记，然后，该样品流过芯片，固定的寡核苷酸探针捕获与之相互补的核酸，采用Gene Logic's信号检测系统分析结果。流通式芯片用于高通量分析已知基因的变化，其特点在于(1)敏感性高：由于寡核苷酸吸咐表面的增大，流过式芯片可监测稀有基因表达的变化；(2)速度快：微通道加速了杂交反应，减少了每次检测所需时间；(3)价格降低：由于采用了特殊的共价化学技术将寡核苷酸吸咐于微通道内，使每一种流过式芯片可反复使用多次，从而使其成本降低。

——国家863计划纳米生物技术主题专家张阳德教授访谈录编者按：岁末年初，我国纳米生物领域出现了几件大事：2007年12月31日，中国医药生物技术协会纳米生物技术分会在深圳宣告成立。工程院院士何继善、科学院院士姚开泰等全国近百名专家参加。2008年2月，中国纳米生物技术分会在北京举行第一届委员大会，卫生部纳米生物技术重点实验室主任、卫生部肝胆肠外科研究中心主任、中南大学生物医学工程研究院院长张阳德教授，选举为首届主任委员。大会选举了中国工程院陈志南院士、中国科学院曾益新、魏于全、姚开泰院士、江雷教授5位专家为副主任委员。郭应禄院士等35名业内专家为常务委员。这个汇集我国纳米生物领域的医学、化学、微电子、精密机械加工的专家组成的强大团队，将整合科技界、产业界纳米生物技术的资源，开展国家“863计划”纳米生物技术研究的攻关和实施。为此，我们邀请张阳德教授阐述了我国开发纳米生物技术尤其是在医学应用的战略和关键问题。先发制人，后发制于人记者：科学的交叉与融合，产生了一些新兴的领域。其中纳米生物技术与医用材料，就属于这样的领域。作为国家863计划纳米生物技术的主题专家，你如何看待当今纳米生物技术的发展现状？张阳德：即使你比刘翔跑得还要快，你也得与对手站在同一条起跑线上。我们在现代科技与产业的一些方面，落后于西方发达国家，这并不是我们跑得不够快，而是因为没能站在同一个起点。纳米生物技术是纳米科技与当代生物医学多学科结合的产物，是当代生物技术的前沿和热点。尤其在医药卫生领域有着广泛的应用和巨大的产业化前景。当今国际，由纳米药物载体，纳米生物传感器，纳米生物临床检测诊疗手段引发的新技术革命方兴未艾。据预测，到2010年，纳米生物技术对美国GDP的贡献将达到万亿美元，在日本的市场规模也将达到30万亿日元。在中国这样的人口大国，市场前景更加不可限量。纳米生物技术在医学临床应用，将成为我国重要的战略高技术领域，直接影响着国民经济和社会发展，关系到国家安全和人民健康。记者：目前这一领域中各国的竞争趋势如何？张阳德：先发制人，后发制于人。抢占战略制高点，向来是发达国家发展战略高技术的一个原则。从2000年开始的美国国家纳米技术行动计划，将纳米生物医疗列为突破重点。美国国家卫生研究院（NIH）2001年专门组织了“纳米科技与生物医学”的研讨会，提出了“纳米科技将导致新的生物学和生物工程”的结论。美国NIH在2002年度科研项目计划中，超过50%%的经费是针对生物反恐怖的，其中多数项目的完成希望借助纳米科学技术。美国国家癌症研究所（NIC）的计划是希望借助纳米科学技术，主要包括纳米颗粒材料技术以及纳米传感器技术，形成一些新的、针对恶性肿瘤的早期诊断与治疗技术。欧盟2002年正式推出了第6框架计划（2002～2006年），旨在将科学发展的成果转化为产业界的实际竞争优势。纳米生物技术的研究重点包括先进的药物传递方式、具有生物实体的纳米电子学、生物实体的界面、生物实体的电子探测、生物分子或复合物的处理操纵和探测。

基因芯片技术及其研究现状和应用前景生物芯片技术是随着“人类基因组计划”（human genome project，HGP）的进展而发展起来的，它是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，它融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。生物芯片技术包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片、以及元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。本文主要讨论基因芯片技术，它为“后基因组计划”时期基因功能的研究提供了强有力的工具，将会使基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。1、基本概念基因芯片（gene chip）也叫DNA芯片、DNA微阵列（DNA microarray）、寡核苷酸阵列（oligonucleotide array），是指采用原位合成（in situ synthesis）或显微打印手段，将数以万计的DNA探针固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测或医学诊断，由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程运用了计算机芯片的制备技术，所以称之为基因芯片技术。2、技术基本过程2．1 DNA方阵的构建选择硅片、玻璃片、瓷片或聚丙烯膜、尼龙膜等支持物，并作相应处理，然后采用光导化学合成和照相平板印刷技术可在硅片等表面合成寡核苷酸探针；或者通过液相化学合成寡核苷酸链探针，或PCR技术扩增基因序列，再纯化、定量分析，由阵列复制器（arraying and replicating device ARD），或阵列机（arrayer）及电脑控制的机器人，准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上，再由紫外线交联固定后即得到DNA微阵列或芯片。2．2 样品DNA或mRNA的准备从血液或活组织中获取的DNA/mRNA样品在标记成为探针以前必须进行扩增提高阅读灵敏度。Mosaic Technologies公司发展了一种固相PCR系统，好于传统PCR技术，他们在靶DNA上设计一对双向引物，将其排列在丙烯酰胺薄膜上，这种方法无交叉污染且省去液相处理的繁锁；Lynx Therapeutics公司提出另一个革新的方法，即大规模平行固相克隆（massively parallel solid-phase cloning）这个方法可以对一个样品中数以万计的DNA片段同时进行克隆，且不必分离和单独处理每个克隆，使样品扩增更为有效快速。在PCR扩增过程中，必须同时进行样品标记，标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等。2．3 分子杂交样品DNA与探针DNA互补杂交要根据探针的类型和长度以及芯片的应用来选择、优化杂交条件。如用于基因表达监测，杂交的严格性较低、低温、时间长、盐浓度高；若用于突变检测，则杂交条件相反。芯片分子杂交的特点是探针固化，样品荧光标记，一次可以对大量生物样品进行检测分析，杂交过程只要30min。美国Nangon公司采用控制电场的方式，使分子杂交速度缩到1min，甚至几秒钟。德国癌症研究院的Jorg Hoheisel等认为以肽核酸（PNA）为探针效果更好。2．4 杂交图谱的检测和分析用激光激发芯片上的样品发射荧光，严格配对的杂交分子，其热力学稳定性较高，荧光强；不完全杂交的双键分子热力学稳定性低，荧光信号弱（不到前者的1/35～1/5），不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜，或落射荧光显微镜等检测到，由计算机软件处理分析，得到有关基因图谱。目前，如质谱法、化学发光法、光导纤维法等更灵敏、快速，有取代荧光法的趋势。3、应用3．1 测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。3．2 基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列，31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。3．3 基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如，Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3．4 药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再用mRNA 构建cDNA表达文库，然后用得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。或者,利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。[/

[font=微软雅黑][size=10.5000pt]由于纳米单元层都是一个动力学独立的片状颗粒，其空间位阻被降到最低，因此可以与任意大小的微粒同纳米层实现组装，进而合成一系列利用常规方法不能抽取的插层化合物，特别是插入体积非常大的客体分子。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]此外，剥离得到的纳米层通过剥离[/font]/重组技术可以制备新的纳米功能薄膜、纳米功能积层材料、有效高比表面积的催化材料材料以及有机-无机复合材料等。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]期待合成的纳米材料在磁性材料、选择性催化剂、选择性吸附剂，锂离子二次电池正极材料等方面得到广泛应用。[/size][/font][align=left][b][font=微软雅黑][size=12pt]层状化合物及分类[/size][/font][/b][/align][font=微软雅黑][size=10.5000pt]随着纳米复合材料的深入研究，另一类多功能的无机层状化合物已成为合成功能性复合材料重要的前驱物或基本组成单元。无机层状化合物的各类繁多，一般以层状主体是否带电来进行分类。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]阴离子型层状化学物：是指层间具有可交换阴离子或中性分子的层状结构主体，且层状主体构架是带正电荷的。其中比较有代表性的主要是：水滑石、类水滑石。它们的主体成份一般是由两种金属的氢氧化物构成，因此又称其为双金属氢氧化物。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]阳离子型层状化合物：是由带负电结构单元通过共用边、角、面形成的层状框架或网络。片层电荷补偿是通过层间可移动的阳离子如钾离子或者纳离子等或中性分子来实现。其中比较有代表性的是蒙脱土、绿土、磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐和砷酸盐和铌酸盐。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]中性层状化合物：即层状主体结构是电中性的。这类化合物层与层之间是范德华力维持，研究较多的是石墨、层状双硫氧化物、[/font]V[/size][/font][sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]2[/size][/font][/sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]O[/size][/font][sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]5[/size][/font][/sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]等。[/size][/font]

给使用拉曼光谱的兄弟们传递一个信息。我们公司的研发部门采用一种创新的纳米技术，在直径为4mm的黄金基片上成功的建立了数十万个微结构，为拉曼光谱在各行各业的应用打开了大门。日前，第三方检测机构已经完成了对表面增强拉曼芯片样片的100亿倍测试。预计，5月初会完成1000亿倍的测试，若通过，将进行10000亿倍测试。估计5月中旬会生产第一批小试产品。到时候我会把谍照第一时间放出来。有图有真相哈。另外，我也有办法以应用测试的理由搞一点小试产品出来，数量肯定多不了。坛子里的朋友有兴趣可以联系我，要给我一个使用的理由哦。当然是免费的啦。

现代航空航天系统内电子设备越来越多、越来越复杂，武器系统的数字化、信息化程度也在迅速提高，系统内各种设备之间非常需要获得具有高传输速率，高管理效率和高可靠性的数据互联方式。MIL-STD-1553B总线作为一种具有较高数据传输性能和管理效率、传输可靠的数据总线，已经发展为十分成熟并被广泛应用的通用化数据传输技术，在航空航天、武器装备等系统中广泛应用。　　航天测控公司已掌握了1553B总线控制器数据链路层芯片内核技术，研制出了具有自主知识产权的1553B总线控制器芯片。该芯片能够工作在BC、RT、BM三种模式下，主要功能与DDC公司的BU-61580芯片兼容，但其数据传输速率比国外芯片大幅度提高，大大提高了数据传输性能和系统实时性，应用范围更加广阔。该芯片的研制成功将彻底改变1553B芯片及控制器产品依赖进口的局面，为建立新型武器装备机内高效率、高可靠总线信息传输与控制提供了技术支撑和保障。

基因芯片技术进展及应用 作者：刘炎 [关键词] 基因芯片；核酸探针序列；杂交 1　基因芯片概述　　随着人类基因组计划( Human Genome Project)即全部核苷酸测序的即将完成，人类基因组研究的重心逐渐进入后基因组时代（ Postgenome Era）向基因的功能及基因的多样性倾斜［1，2］。通过对个体在不同生长发育阶段或不同生理状态下大量基因表达的平行分析，研究相应基因在生物体内的功能，阐明不同层次多基因协同作用的机理，进而在人类重大疾病如癌症、心血管疾病的发病机理、诊断治疗、药物开发等方面的研究发挥巨大的作用。它将大大推动人类结构基因组及功能基因组的各项基因组研究计划。　　基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法（southern 、northern）是一致的，都是应用已知核酸序列作为探针与互补的靶核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析，基因芯片在一微小的基片（硅片、玻片、塑料片等）表面集成了大量的分子识别探针，能够在同一时间内平行分析大量的基因，进行大信息量的筛选与检测分析［3，4］。基因芯片主要技术流程包括：芯片的设计与制备；靶基因的标记；芯片杂交与杂交信号检测。　　基因芯片的设计实际上是指芯片上核酸探针序列的选择以及排布，设计方法取决于其应用目的，目前的应用范围主要包括基因表达和转录图谱分析及靶序列中单碱基多态位点（single nucleotide polymorphism，SNP）或突变点的检测，表达型芯片的目的是在杂交实验中对多个不同状态样品(不同组织或不同发育阶段、不同药物刺激)中数千基因的表达差异进行定量检测，探针序列一般来自于已知基因的cDNA 或EST库，设计时序列的特异性应放在首要位置，以保证与待测目的基因的特异结合，对于同一目的基因可设计多个序列不相重复的探针，使最终的数据更为可靠。基因单碱基多态检测的芯片一般采用等长移位设计法［5］，即按靶序列从头到尾依次取一定长度的互补的核苷酸序列形成一探针组合，这组探针是与靶序列完全匹配的野生型探针，然后对于每一野生型探针，将其中间位置的某一碱基分别用其它三种碱基替换，形成三种不同的单碱基变化的核苷酸探针，这种设计可以对某一段核酸序列所有可能的SNPs位点进行扫描。　　芯片制备方法主要包括两种类型：(1)点样法：首先是探针库的制备, 根据基因芯片的分析目标从相关的基因数据库中选取特异的序列进行PCR扩增或直接人工合成寡核苷酸序列［6］，然后通过计算机控制的三坐标工作平台用特殊的针头和微喷头分别把不同的探针溶液逐点分配在玻璃、尼龙以及其它固相基片表面的不同位点上，通过物理和化学的方法使之固定，该方法各技术环节均较成熟，且灵活性大，适合于研究单位根据需要自行制备点阵规模适中的基因芯片。(2)原位合成法［7～10］：该法是在玻璃等硬质表面上直接合成寡核苷酸探针阵列，目前应用的主要有光去保护并行合成法，压电打印合成法等，其关键是高空间分辨率的模板定位技术和高合成产率的DNA化学合成技术，适合制作大规模DNA探针芯片，实现高密度芯片的标准化和规模化生产。待分析样品的制备是基因芯片实验流程的一个重要环节, 靶基因在与芯片探针结合杂交之前必需进行分离、扩增及标记。标记方法根据样品来源、芯片类型和研究目的的不同而有所差异。通常是在待测样品的PCR扩增、逆转录或体外转录过程中实现对靶基因的标记。对于检测细胞内mRNA表达水平的芯片，一般需要从细胞和组织中提取RNA，进行逆转录，并加入偶联有标记物的dNTP，从而完成对靶基因的标记过程［11］，对于阵列密度较小的芯片可以用同位素，所需仪器均为实验室常规使用设备，易于开展相关工作，但是在信号检测时，一些杂交信号强的点阵容易产生光晕，干扰周围信号的分析。高密度芯片的分析一般采用荧光素标记靶基因，通过适当内参的设置及对荧光信号强度的标化可对细胞内mRNA的表达进行定量检测。近年来运用的多色荧光标记技术可更直观地比较不同来源样品的基因表达差异，即把不同来源的靶基因用不同激发波长的荧光素标记，并使它们同时与基因芯片杂交，通过比较芯片上不同波长荧光的分布图获得不同样品间差异表达基因的图谱［12，13］，常用的双色荧光试剂有Cy3- dNTP和Cy5- dNTP。对多态性和突变检测型基因芯片采用多色荧光技术可以大大提高芯片的准确性和检测范围，例如用不同的荧光素分别标记靶序列及单碱基失配的参考序列，使它们同时与芯片杂交，通过不同荧光强弱的比较得出靶序列中碱基失配的信息［14］。　　基因芯片与靶基因的杂交过程与一般的分子杂交过程基本相同，杂交反应的条件要根据探针的长度、GC碱基含量及芯片的类型来优化，如用于基因表达检测，杂交的严格性较低，而用于突变检测的芯片的杂交温度高，杂交时间短，条件相对严格。如果是用同位素标记靶基因，其后的信号检测即是放射自显影，若用荧光标记，则需要一套荧光扫描及分析系统，对相应探针阵列上的荧光强度进行分析比较，从而得到待测样品的相应信息。由于基因芯片获取的信息量大，对于基因芯片杂交数据的分析、处理、查询、比较等需要一个标准的数据格式，目前，一个大型的基因芯片的数据库正在构建中，将各实验室获得的基因芯片的结果集中起来，以利于数据的交流及结果的评估与分析。