芯片数字系统

2023年12月12日，应用材料公司（Applied Materials， Inc.）和牛尾公司（Ushio， Inc.）宣布建立战略合作伙伴关系，以加速将小芯片异构集成到3D封装中的行业路线图。两家公司正在联合向市场推出首款数字光刻系统，该系统专为人工智能（AI）计算时代所需的先进基板图案化而设计。快速增长的 AI 工作负载推动了对具有更强大功能的更大芯片的需求。随着 AI 的性能要求超过了传统的摩尔定律扩展，芯片制造商越来越多地采用异构集成（HI）技术，将多个小芯片组合在一个先进的封装中，以提供与单片芯片相似或更高的性能和带宽。该行业需要基于玻璃等新材料的更大封装基板，以实现极细间距的互连和卓越的电气和机械性能。应用材料公司和 Ushio 之间的战略合作伙伴关系将两家行业领导者聚集在一起，以加速这一转变。应用材料集团副总裁兼半导体产品事业部HI、ICAPS和外延总经理Sundar Ramamurthy博士表示：“应用材料公司的新型数字光刻技术（DLT）是首款直接满足客户先进基板线路图需求的图形化系统。“我们正在利用我们在大型基板加工方面无与伦比的专业知识、业界最广泛的HI技术组合以及深厚的研发资源，在高性能计算领域实现新一代创新。Ushio集团执行官兼光子学解决方案全球业务部总经理William F. Mackenzie表示：“Ushio在为封装应用构建光刻系统方面拥有20多年的经验，在全球交付了4000多种工具。通过这种新的合作伙伴关系，我们可以通过可扩展的制造生态系统和强大的现场服务基础设施加速DLT的采用，并扩大我们的产品组合，为包装技术快速发展的挑战提供更多解决方案。新的DLT系统是唯一能够实现先进基板应用所需分辨率的光刻技术，同时提供大批量生产所需的吞吐量水平。该系统能够形成小于 2 微米的线宽，可在任何基板上实现最高的小芯片架构面积密度，包括由玻璃或有机材料制成的晶圆或大型面板。DLT系统经过独特设计，可解决不可预测的基板翘曲问题并实现覆盖精度。生产系统已经交付给多个客户，并且已经在玻璃和其他先进的封装基板上展示了 2 微米图案化。应用材料公司开创了DLT系统背后的技术，并将与Ushio一起负责研发和定义可扩展的路线图，以实现1微米线宽及以上先进封装的持续创新。Ushio将利用其成熟的制造和面向客户的基础设施来加速DLT的采用。此次合作将共同为客户提供最广泛的光刻解决方案组合，用于先进封装应用。[来源：仪器信息网译] 未经授权不得转载[align=right][/align]

数字测量芯片PS081的一个应用方向为太阳能衡器。与传统的电子衡器相比，采用acam公司的数字测量芯片PS081的太阳能衡器方案有着许多的竞争优势。由于传统的电子衡器的竞争点仅仅在于价格，导致中国的衡器厂商为价格战而拼尽了利润，很多厂商赔本赚吆喝，仅仅是为了维持生产线的运转。而采用PS081的太阳能衡器方案将给客户带来不同的竞争优势--创新的产品理念、环保的产品内涵和极具竞争力的价格。在节能环保理念越来越深入人心的今天，谁的产品更节能环保，谁就占据了这个市场的主流。因此，PS081在太阳能衡器上的方案绝对是中国衡器厂商的最优选择，也是中国衡器厂商的新希望。 数字测量芯片PS081的另一个应用方向为高精度、高性能数字传感器。相对于生产技术成熟，应用广泛的模拟传感器来说，数字传感器目前还仅仅处于技术发展阶段。虽然目前数字传感器已经可以应用标准的生产流程来生产，然而在同等的生产流程下，数字传感器和模拟传感器相比较，并没有多大的优势。而采用数字测量芯片PS081的数字传感器方案，却能为数字传感器带来一个新的方向。通过全新的测量技术，来改进现有的生产流程，带来意想不到的效费比，使得无论在商业角度还是技术角度都将为数字传感器的应用打开一个新的篇章。

GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]是最可靠的临床研究平台,也是唯一被FDA批准/ SFDA,试管和CE标志芯片系统,适用于临床检测基于RNA和DNA。　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000 dx v . 2是扩大Affymetrix临床的基础装备,装备还包括FDA批准,试管和CE标志Affymetrix基因分析试剂和人类基因组U133 v2.0芯片,即利用人类基因组U133 v2.0 cGMP制造芯片的版本。　　Affymetrix的临床工具包提供了一种进入市场的有效方法，使测试开发人员能够节省时间、金钱和监管风险。　　Affymetrix的基因芯片技术已经得到了成千上万的研究人员的信任，在芯片应用中产生了高度可重复的结果。[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统1]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102HW11.jpg[/img]　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000Dx v.2 基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]适用于：　　[b]科研[/b] 自信地分析或研究宝贵的人类样品　　[b]诊断检测的开发[/b] Affymetrix合作伙伴已经开发并商业化了一些获得FDA批准的体外诊断和符合CE-IVD的诊断检测　　[b]常规检测[/b] 一个系统，多种应用[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统2]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102JYW.jpg[/img]　　[b]功能/应用范围：[/b]　　1.基因功能研究 　　2.基因表达谱分析、基因诊断、序列分析 　　3.药物筛选与新药开发 　　4.基因多态位点及基因突变检测 　　5.其他方面的应用，如环境保护、农业和蓄牧业等领域的应用。　　[b]主要附件：[/b]　　专用芯片杂交箱640 全自动洗涤工作站 电脑　　[b]主要技术指标：[/b]　　扫描分辨率2.5微米，存储16bit图象，固态绿色激光器，检测波长570纳米。　　[b]技术特色：[/b]　　一、　　1.强大的类比性 　　2.巨大的信息产出率 　　3.高度敏感性和专一性 　　4.高度重复性 　　5.微型化、自动化 　　6.哺育新的实验方法。　　二、全基因组表达谱，基因组SNP检测。

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。

一篇讨论集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器的综述文章，很不错，是清华大学罗国安教授小组写的，大家可以看看！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=25688]集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器研究和应用[/url]

[b]液态悬浮芯片系统[/b]是基于xMAP技术的新一代多检测能力，具有更快的结果获取时间和自动化能力，是高通量核酸和蛋白质的首选。 [img=液态悬浮芯片系统1]http://www.celll.cn/uploads/allimg/180724/1-1PH4103205543.jpg[/img]液态悬浮芯片系统，在国内也被称为“多功能流格”、“液体芯片分析系统”、“液体芯片”和“流动荧光探测器”、“多功能并行指标分析系统”、“(微)悬架阵列技术”等，是Luminex专利技术产品，是目前最高的高通量测试平台。 应用领域包括HLA组合、自身免疫性疾病检测、过敏原检测、基因突变检测、肿瘤标志物检测、HPV分型等诸多领域。 [b]技术原理：[/b]1. 用两种不同比例的荧光染料将直径5.6微米的聚苯乙烯微球染成不同的荧光色。目前已获得的荧光编码微球不超过100种。2. 针对不同对象的抗体分子或基因探针与特定编码微球共价交联，每个编码微球对应相应的检测项目。3. 首先对不同对象的荧光编码进行混合，然后将形成的复合物与标记荧光素结合，加入待测材料或待测扩增片段。4. 用两束激光对微球进行测序，一束激光确定微球的荧光编码，另一束激光测量微球上报告分子的荧光强度。 [img=液态悬浮芯片系统2]http://www.celll.cn/uploads/allimg/180724/1-1PH4103221Z8.jpg[/img][b]特点：[/b]1.[b]高通量、高速度:[/b]每一个微球都可以作为一个检测体，同时进行大量的生物检测。每次可检测到100个指标，样本量为10-20l。达到每小时10,000个测试，真正实现“高吞吐量”和“高速度”。2. [b]多功能性:[/b]xMAP技术可用于多种生物测试，包括免疫分析、基因分型、基因表达、酶分析等，可检测蛋白质和核酸。除临床应用外，还可用于科研、疾控中心、血站、农牧业、生物制药等领域3.[b]高灵活性:[/b]微球可与特定的探针、抗原或抗体连接，以满足不同客户的需求。4.[b]灵敏度高:[/b]检测极限可达0.01pg/ml。5.[b]重复性好:[/b]类都有相反的响应模式，每个指标都有1000-5000个反应单元，分析100次取中值。6.[b]高精度:[/b]检测范围为3.5 ~ 6个数量级，与ELISA和质谱高度一致。7.[b]低成本:[/b]低试剂用量的流动荧光可以有效降低临床应用的成本。 [b]产品介绍：[/b]1．采用50种微珠检测系统2．与普通ELISA检测相比，成本大大降低3．大大减小了设备尺寸，减少了实验台的占用 截至2009年1月，基于该技术平台开发的产品共计48种，[b]液态悬浮芯片系统[/b]指标约300项，通过了FDA的严格认证并进入临床应用。近20种用于宫颈癌筛查的肿瘤标志物和人乳头瘤病毒(HPV)已通过国家SFDA认证并进入临床应用。

有人了解蛋白质芯片-飞行质谱系统吗？

问题描述：微滴式数字[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url]与芯片式数字[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url]的主要区别？解答：[align=left][font=宋体][color=black]常见的数字[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]主要有两种：微滴式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]（[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]droplet d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]，[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]dd[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]）和芯片式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]（[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]chip d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]，[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]cd[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]），微滴式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]是以伯乐公司产品为代表的，其原里是在[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]反应体系中加入微滴生成油，在微滴生成仪的作用下，将反应体系分割成几万到十几万个油包水的微滴，其目的是将模板[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]DNA[/color][/font][font=宋体][color=black]分散到微滴中，使得[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]DNA[/color][/font][font=宋体][color=black]模板在微滴中呈单个分子存在；芯片式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]是采用微流控芯片，将芯片分割成几万个[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]反应单元，将[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]反应液注入到芯片中，[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]DNA[/color][/font][font=宋体][color=black]模板分散到[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]反应单元中，同样使反应单元内的[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]DNA[/color][/font][font=宋体][color=black]模板呈单分子存在。微滴式和芯片式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]都是通过检测扩增后荧光信号呈阳性的反应单元的数量对起始模板进行定量，两种方法都具有可绝对定量、灵敏度高等优点。所不同的是芯片式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]体积均一，具有较高的稳定性，反应单元之间影响较小；其不足之处在于操作过程较复杂，由于芯片体积的限制，通量有限；由于芯片为一次性使用的耗材，实验成本较高。微滴式[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black]d[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/color][/font][font=宋体][color=black]操作较为简单，可实现多重数字[/color][/font][font='Times New Roman','serif'][color=black][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url] [/color][/font][font=宋体][color=black]技术的检测。[/color][/font][/align]以上内容来自仪器信息网《PCR实战宝典》

荧光芯片扫描仪 　　由于杂交时产生序列重叠，会有成百上千的杂交点出现在图谱上，形成极为复杂的杂交图谱。序列重叠虽然可为每个碱基的正确读出提供足够的信息，可提高序列分析的可靠性，但同时信息处理量也大大增加了。一般说来，这些图谱的多态性处理与存储都由专门设计的软件来完成，而不是通过对比进行人工读谱。用计算机处理即可给出目的基因的结构或表达信息。扫描一张10cm2的芯片大概需要2-6分种的时间。目前专用于荧光扫描的扫描仪根据原理不同大致分为两类：一是激光共聚焦显微镜的原理, 是基于PMT（photomultiplier tube，光电倍增管）的检测系统（另文介绍）；另一种是CCD（charge-coupled devices，电荷偶合装置）摄像原理检测光子。CCD一次可成像很大面积的区域，而以PMT为基础的荧光扫描仪则是以单束固定波长的激光来扫描，因此或者需要激光头，或者需要目的芯片的机械运动来使激光扫到整个面积，这样就需要耗费较多的时间来扫描；但是CCD有其缺点：目前性能最优越的CCD数字相机的成像面积只有16×12mm（像素为10μm），因此要达到整个芯片的面积20×60mm的话，需要数个数码相机同时工作，或者也可以以降低分辨率为代价来获得扫描精度不是很高的图像。由于灵敏度和分辩率较低，比较适合临床诊断用。 　　生产商业化扫描仪的公司包括：Genomic Solutions公司、Packard公司、GSI公司、Molecular Dynamics、Genetic Microsystems公司、Axon ?Instruments公司等。其中GSI Lumonics 公司ScanArray 系列一直是生物芯片扫描检测系统中的领头产品。2000GSI并入著名的Parkard公司后ScanArray的软、硬件都得到进一步加强。 　 ScanArray利用其专利的激光共聚焦光学系统，通过计算机控制，对生物芯片的荧光杂交信号进行全自动的扫描采集，并通过分析软件对数据结果进行定量分析。 　最高灵敏度高：0.1荧光分子/μm 　扫描精度可从5μm-50μm分级调整 　全范围扫描时间仅需5分钟，快速方便 　多达十种检测滤光片，涵盖所有生物芯片荧光染料的检测，适用于多种荧光标记探针 　　不同波长依次扫描避免交叉光污染　　扫描后的图像还需要进一步的处理，这要求一定的软件支持。现有的分析软件包括：Biodiscovery的ImaGene系列，Axon Instruments的GenePix系列，GSI的QuantArray等　　3. 基因芯片上各克隆荧光信号的分析原理 　　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）（2），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，得到到有关基因图谱。美国GSI ?Lumonics 公司开发出专专业基因芯片检测系统(ScanArray 系列),采用激光共聚焦扫描原理进行荧光信号采集，由计算机处理荧光信号，并对每个点的荧光强度数字化后进行分析。利用QuantArray软件包对扫描的荧光信号进行分析，比　　较每个克隆在不同组织间表达水平的差别。软件具体分析步骤如下： 　　首先，同时导入同一区域两个channel扫描的图像文件；将两个channel扫描的图像用不同的颜色显示并重叠；选择拟分析的区域，输入矩阵的行数及列数以及矩阵的个数等参数；在计算机给出的该区域信号图片上标定网格，使得网格中所包含的横线和竖线的交点个数同每个区域点样的克隆数相同，调整网格，使每个交点均位于点样克隆信号的中心；信号的中心确定后，计算机将自动以交点为中心，按照设定的半径圈定各克隆，并将其内部区域作为待分析的信号，同时在圈定的各克隆周围再按照预设的值圈定一定范围的区域，将该区域内的信号作为背景噪音；计算机分析每个克隆扣除背景噪音后的信号强度，并按照不同的要求对数据进行分析；利用GenePie方式对两个channel信号的进行定量比较分析，此时计算机根据各克隆两个channel扫描的信号，以饼图的形式给出两个channel信号强度的相对比例，同时可以逐个克隆读取计算机分析出的两个channel信号的值及所占的比例，进而确定各克隆在两种组织间的表达差异。　　4. Microarray数据分析 　　Microarray数据分析简单来说就是对Microarray高密度杂交点阵图象处理并从中提取杂交点的荧光强度信号进行定量分析，通过有效数据的筛选和相关基因表达谱的聚类，最终整合杂交点的生物学信息，发现基因的表达谱与功能可能存在的联系。 　　Microarray数据分析主要包括图象分析(Biodiscovery Imagene 4.0\Quantarray分析软件)、标准化处理（normalization）、Ratio值分析、基因聚类分析（Gene Clustering）。 　　1. 图象分析：激光扫描仪Scaner得到的Cy3/Cy5图象文件通过划格（Griding），确定杂交点范围，过滤背景噪音，提取得到基因表达的荧光信号强度值，最后以列表形式输出。 　　2. 标准化处理（Normalization）：由于样本差异、荧光标记效率和检出率的不平衡，需对cy3和cy5的原始提取信号进行均衡和修正才能进一步分析实验数据，Normalization正是基于此种目的。Normalization的方法有多种：一组内参照基因（如一组看家基因）校正Microarray所有的基因、阳性基因、阴性基因、单个基因。 　　3. Ratio分析(Ratio Analysis)：cy3/cy5的比值，又称R/G值。一般0.5-2.0范围内的基因不存在显著表达差异，该范围之外则认为基因的表达出现显著改变。由于实验条件的不同，此域值范围会根据可信区间有所调整。处理后得到的信息再根据不同要求以各种形式输出，如柱形图、饼形图、点图、原始图象拼图等。将每个Spot的所有相关信息如位标、基因名称、克隆号、PCR结果、信号强度、Ratio值等自动关联并根据需要筛选数据。每个Spot的原始图象另存文件，可根据需要任意排序，得到原始图象的拼图，对于结果分析十分有利。 　　4. 聚类分析(Clustering Analysis)：实际是一种数据统计分析。通过建立各种不同的数学模型，可以得到各种统计分析结果，确定不同基因在表达上的相关性，从而找到未知基因的功能信息或已知基因的未知功能。Gene Clustering就是根据统计分析原理，对具有相同统计行为的多个基因进行归类的分析方法，归为一个簇的基因在功能上可能相似或关联。目前以直观图形显示GeneCluster结果的程序已有人开发出来，可将抽象的数据结果转化成直观的树形图，便于研究人员理解和分析。　　尽管基因芯片技术受到了广泛关注，但在基因表达谱分析中起着关键作用的生物信息学却没能引起大家的足够重视，认为简单人工处理一下原始数据就可以得到有价值的生物学信息，大量有价值的信息就这样被浪费和湮没了。可以肯定地说，没有生物信息学的有效参与，基因芯片技术就不能发挥最大效能。加大基因芯片技术中生物信息学的研究开发力度已成为当务之急。国内外已经进行了有益的尝试，初步开发出供芯片平台管理实验数据的软件包，就目前实际情况来看，生物信息学在基因芯片研究开发中介入的程度已经越来越深，主要涉及基因表达信息分析管理系统及其分析工具和分析方法，简单概括为以下几个方面：

当说到存储信息，硬盘设备绝对无法同脱氧核糖核酸（DNA）相提并论。我们的遗传密码将数以亿计的千兆字节塞进重达1克的分子中，而仅仅1毫克的分子在将美国国会图书馆中的每一本藏书完全编码后还能够留下很多空地。当然迄今为止，这一切都仅仅停留在理论的层面上。然而在一项新的研究中，研究人员在不足1微微克（1克的一万亿分之一）的DNA中存储了一本遗传学教科书的内容——这一进展将使我们存储数据的能力发生革命性的变化。有一些研究团队一直尝试在活体细胞的基因组中书写数据。但这种方法存在着两个最大的不利条件。首先，细胞会死亡——你绝对不会想让自己的期末论文就这么烟消云散；其次，细胞会复制，进而引入新的突变以改变数据。为了绕开这些问题，由美国波士顿市哈佛医学院的合成生物学家George Church领导的一个研究小组，根本没有使用细胞便创建了一个DNA信息存档系统。事实上，研究人员用一台喷墨式打印机将化学合成的DNA短链嵌入到一个玻璃微芯片的表面。为了编码一个数字文件，研究人员将其分割为小的数据块，并将这些数据转化为DNA的“4字母表”，A、C、G和T——而非典型的数字存储媒介1和0。每个DNA片段同时包含有一个数字“条形码”，它记录了前者在原始文件中的位置。阅读这些数据需要一部DNA定序器和一台计算机以重新按顺序装配所有的片段，并将它们转化回数字格式。计算机同时还具有纠错功能——每块数据都将被复制上千次，通过将其与其他拷贝进行比对，任何小故障都能够得到识别与修复。为了验证这套系统，研究小组利用DNA芯片编码了Church曾参与编纂的一部遗传学教科书。结果很成功。研究人员在8月16日的《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。（来源：中国科学报 赵熙熙）

万通水分滴定仪因漏液将交换单元的芯片腐蚀坏了，买一个价格特别高，能在系统中设置交换单元的体积吗？原来老的电位滴定仪是不需要芯片的。

高速数字电路中，经常看到在两个芯片的引脚之间串连一个电阻，是为了避免信号产生振铃（即信号的上升或下降沿附近的跳动）。原理是该电阻消耗了振铃功率，也可以认为它降低了传输线路的Q值。通常在数字电路设计中要真正做到阻抗匹配是比较困难的，原因有二：1、实际的印制板上连线的阻抗受到面积等设计方面的限制；2、数字电路的输入阻抗和输出阻抗不象模拟电路那样基本固定，而是一个非线性的东西。实际设计时，我们常用22到33欧姆的电阻，实践证明，在此范围内的电阻能够较好地抑制振铃。但是事物总是两面的，该电阻在抑制振铃的同时，也使得信号延时增加，所以通常只用在频率几兆到几十兆赫兹的场合。频率过低无此必要，而频率过高则此法的延时会严重影响信号传输。另外，该电阻也往往只用在对信号完整性要求比较高的信号线上，例如读写线等，而对于一般的地址线和数据线，由于芯片设计总有一个稳定时间和保持时间，所以即使有点振铃，只要真正发生读写的时刻已经在振铃以后，就无甚大影响。

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。

问题描述：微流控芯片的组成部件有哪些？解答：[font=宋体]微流控芯片主要包括进样系统、控制系统、芯片及分析系统。进样系统常用注射泵、蠕动泵、气动泵、压力驱动泵和电场驱动，各类泵往往还需配备传感器。控制系统主要作用是监测流速，常用的包括流量计、流量平台、其它测量微流体流速的仪器。生物芯片本身一般的材质是石英、玻璃、聚合物（如[/font]PDMS[font=宋体]、[/font]PMMA[font=宋体]）。芯片上设计有流体微通道，通道表面一般会进行特殊处理以满足不同应用需求。根据需求可选用不同分析系统。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》

在两线智能变送器中，仪表本身耗电较大，不能使用4-20mA传送信号。需要将数字信号载波到DC24V电源上，有什么芯片可以使用？

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。[/

1、基因芯片综合分析软件ArrayVision 7.0 一种功能强大的商业版基因芯片分析软件，不仅可以进行图像分析，还可以进行数据处理，方便protocol的管理功能强大，商业版正式版：6900美元。 Arraypro 4.0 Media Cybernetics公司的产品，该公司的gelpro, imagepro一直以精确成为同类产品中的佼佼者，相信arraypro也不会差。phoretix™ Array Nonlinear Dynamics公司的基因片综合分析软件。J-express 挪威Bergen大学编写，是一个用JAVA语言写的应用程序，界面清晰漂亮，用来分析微矩阵（microarray）实验获得的基因表达数据，需要下载安装JAVA运行环境JRE1.2后(5.1M)后，才能运行。2、 基因芯片阅读图像分析软件 ScanAlyze 2.44 斯坦福的基因芯片基因芯片阅读软件，进行微矩阵荧光图像分析，包括半自动定义格栅与像素点分析。输出为分隔的文本格式，可很容易地转化为任何数据库。 3、 基因芯片数据分析软件 Cluster 斯坦福的对大量微矩阵数据组进行各种簇（Cluster)分析与其它各种处理的软件。 SAM Significance Analysis of Microarrays 的缩写，微矩阵显著性分析软件，EXCEL软件的插件，由Stanford大学编制。4．基因芯片聚类图形显示 TreeView 1.5 斯坦福开发的用来显示Cluster软件分析的图形化结果。现已和Cluster成为了基因芯片处理的标准软件。FreeView 是基于JAVA语言的系统树生成软件，接收Cluster生成的数据，比Treeview增强了某些功能。 5．基因芯片引物设计 Array Designer 2.00 DNA微矩阵（microarray）软件，批量设计DNA和寡核苷酸引物工具。

半导体芯片失效分析实验室汇总随着半导体技术的发展，芯片已经成为现代电子产品中不可缺少的部分。然而，芯片在长时间运行后可能会出现失效或故障，这将导致电子产品无法正常使用。为了解决这个问题，半导体芯片失效分析实验室应运而生。半导体芯片失效分析实验室是一种专门用于分析芯片故障原因和找出解决方案的实验室。它主要由多种设备和技术组成，包括光学显微镜、扫描电子显微镜、离子注入系统、穿透电子显微镜、电子束刻蚀机等。半导体芯片失效分析实验室可以用于以下方面的分析：1.失效分析如果芯片出现了故障，失效分析可以用来找出导致问题的原因。分析的过程通常包括对芯片进行非常规测试，如X射线衍射、扫描探针显微镜和热分析等，以找出故障根源，如堆积缺陷、擦除缺陷、漏电等。2.质量控制半导体芯片失效分析实验室也可以用于质量控制，以确保每个芯片都符合准确的规格和标准。质量控制分析通常包括对芯片进行成品检验，如外观检查、电性能测量和可靠性测试等。半导体芯片失效分析实验室汇总1.北京软件产品质量检测检验中心芯片失效分析实验室（简称：北软检测）成立于2002 年7月。北软芯片失效分析实验室可以进行全流程的失效分析，可靠性测试，安全验证等。主要包括点针工作站（Probe Station）、反应离子刻蚀（RIE）、微漏电侦测系统（EMMI）、X-Ray检测（2D X-ray，3D X-ray）、超声波扫描显微就（SAT）、缺陷切割观察系统（FIB系统）、体式显微镜、金相显微镜、研磨台（定点研磨，非定点研磨，封装研磨）、激光黑胶层取出系统（自动decap，laser decap）、自动曲线追踪仪（IV）、切割制样模块、扫描电镜（SEM）、能谱成分分析（EDX）、交变温湿度试验箱、高温储存试验、低温存储试验、温湿度存储试验等。通讯地址：北京市海淀区东北旺西路8号中关村软件园3A楼联系人：赵工?2.南京微电子技术研究所半导体芯片失效分析实验室南京微电子技术研究所半导体芯片失效分析实验室是国内最早成立的芯片失效分析实验室之一。实验室配备有先进的设备和技术，可对芯片的物理结构、器件参数、芯片性能、线路连接等方面进行全面的分析和测试。3.上海半导体研究所失效分析实验室上海半导体研究所失效分析实验室成立于2005年，是一家具备IC生产能力的高新技术企业。实验室在芯片失效分析领域积累了丰富的经验和成果，并不断引入先进的设备和技术，为客户提供高水平的技术支持和服务。4.北京中科微电子有限公司失效分析实验室北京中科微电子有限公司是一家专业从事半导体封装测试与分析的公司。实验室配备有一批优秀的专业技术人员和一流的设备，能够为客户提供全面、高效的失效分析服务。5.惠州半导体失效分析中心惠州半导体失效分析中心是惠州市政府支持的创新创业平台，依托留学海归、国内外知名院校科研机构等优势资源，致力于半导体失效分析领域的研发和服务。6.中国电子科技集团公司第十四研究所该实验室成立于20世纪80年代，针对集成电路芯片的失效问题，建立了先进的实验室设备和完整的芯片失效分析技术流程。这些技术流程包括非常规样品处理、样品制备、分析测试和故障分析定位等。该实验室能够对各种类型的芯片进行失效分析，如DRAM、NOR FLASH、SRAM、Flip Chip等。7.中国电子科技集团公司第五十五研究所该实验室成立于20世纪90年代，主要研究领域是空间电子电路可靠性和失效分析。在芯片失效分析方面，该实验室研究了很多芯片失效的根本原因和解决办法。例如，该实验室率先提出了在高温下检测集成电路失效的方法，推出了系列失效分析和故障定位技术。8.中国航天科工集团有限公司第六十所该实验室成立于20世纪90年代初期，由中国第一位半导体芯片设计师胡启恒教授领导，主要研究集成电路的失效分析和检测。该实验室在失效分析方面的主要技术包括侵入式和非侵入式技术、信号分析、快速失效分析以及优化分析等。此外，该实验室还开创了集成电路失效分析的新技术领域。9.南京微米尺度材料分析与应用国家级实验室该实验室拥有完整的半导体芯片失效分析实验平台及技术团队，能够进行芯片性能评估、芯片分析、缺陷定位和失效机理研究等多方面的工作，可为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务。10.北京微电子所半导体芯片失效分析实验室该实验室依托于北京微电子所，能够利用所拥有的半导体芯片分析技术和完善的实验平台，提供专业的半导体芯片失效分析服务，包括芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。11.武汉微纳电子制造国家工程研究中心半导体芯片失效分析实验室武汉微纳电子制造国家工程研究中心依托于华中科技大学，其半导体芯片失效分析实验室拥有全套高端的半导体芯片失效分析仪器，为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务，涉及芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。12.上海微电子设备有限公司半导体芯片失效分析实验室该实验室作为上海微电子设备有限公司的技术支持，结合上海微电子设备有限公司的芯片检测与分析设备，可为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务，包括芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。以上仅是部分中国半导体芯片失效分析实验室，随着技术的不断更新和进步，相信未来将会涌现更多实验室，并且实验室之间也将进行更多的协作与交流，加速半导体芯片失效分析技术的发展和普及。国内较为知名的半导体芯片失效分析实验室还有中芯国际、台积电、联芯科技等。这些实验室拥有一流的实验设备和技术人才，可以开展多种类型的半导体芯片失效分析工作，并为客户提供专业的技术支持和服务。此外，在国际上也有多家著名的半导体芯片失效分析实验室，如SiliconExpert、IEEE Components Partitioning and Analysis Center等。这些实验室不仅具备高水平的技术装备和技术人才，还通过与多家知名公司合作，积累了丰富的经验和数据资源。同时，这些实验室还开展了大量的研究工作，不断推动半导体芯片失效分析领域的发展。总之，半导体芯片失效分析实验室在提高半导体芯片可靠性方面起着至关重要的作用。希望通过本文的介绍，可以帮助大家了解半导体芯片失效分析实验室的相关情况，为半导体芯片失效分析工作提供参考和支持。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305240713065889_2888_3233403_3.png[/img]

http://img.dxycdn.com/cms/upload/userfiles/image/2012/02/19/1329475333_small.jpg将微芯片植入皮下控制释放药物似乎是属于未来时代的异想天开，而新近发表在科学转化医学杂志(Science Translational Medicine)上的一个研究告诉我们，芯片植入給药时代正离我们的生活越来越近。芯片药物核心技术已有15年的研发历史，而该研究是首次在人体内进行无线控制释放给药系统的测试。研究人员为罹患骨质疏松症的女性腰部植入芯片，药物释放经远程控制激活。研究结果表明，芯片药可控制释放正确的药量，而且没有副作用。该创新项目曾在美国科学促进协会(AAAS)年会中进行交流讨论。美国麻省理工学院(MIT)Robert Langer教授为设计人员之一，他认为药物芯片的可编程性将为人类医学的发展开辟新纪元。本研究芯片药物被用于治疗骨质疏松症，但其应用远不止于此，还可用于改善其他诸多疾病的治疗，比如多发性硬化症，疫苗给药，以及用于肿瘤治疗和疼痛管理等。程序化给药系统合作著作人Robert Farra博士介绍称，芯片药采用了生物相容性材料，内部包括电子元件及载药芯片，总体积大约为5cm*3cm*1cm，与一台心脏起搏器的大小相仿。指甲盖大小的芯片与一系列微小的、被单独密封的药物“小井”相连，小井中所盛的药物为甲状旁腺激素制剂特立帕肽(一种对抗骨质疏松的药物)。药物小井的顶端由一层铂钛合金所制的薄膜覆盖，在一股小电流作用下，薄膜破裂，一次用药所需药量便释放出来。因具有可编程性，给药时间可以控制，剂量亦可提前设定，给药及相应剂量亦可由无线电信号远程触发。Michael Cima教授说，当芯片药中的微处理器发出发射电流的指令，被电流击中的薄膜会在25微秒内分解，然后药物可选择性进入其周围的毛细血管最后入血。该芯片药在丹麦7名65-70岁妇女中进行测试。研究结果表明，芯片药释放特立帕肽同现行通用的注射笔给药方式一样有效，虽然没有正式评估药物疗效，但使用者已有骨形成改善的迹象。同时，没有发现相关的副作用。该研究起始于麻省理工学院，目前由一家独立出的公司Microchips Inc负责开发。公司正致力于扩大系统容量以便装载更多的药物。本研究中每个芯片药中仅有20个药物小井，公司认为未来药物小井装载量可达数百个，但产品上市至少还需要五年时间。应用前景看好加州大学圣迭戈分校生物工程系的John Watson教授对此研究发表评论并指出了设备需要改进之处。他说，本研究中有一例患者体内的芯片药发生了故障，该患者为第8名患者，未纳入研究分析中，其芯片仅释放出20个药物井中的一个。好在其他7名患者体内的芯片药全部释放。但芯片药通过美国国家食品药品监督管理局(FDA)的批准并达到本研究所提到的临床应用前景可能还需要多年时间。英国国立骨质疏松症学会的护士Julia Thomson认为，虽然这个研究很小，但成果却非常令人兴奋，甲状旁腺激素治疗方法的缺陷在于患者需要每天自己注射用药，依从性差，很多患者会因为繁琐的每日注射用药而放弃，这种植入设备开创了一种全新的甲状旁腺激素的给药方法，无疑会改善患者的用药依从性。目前自我管理式日注射设备深受欢迎，相信未来自动给药系统也会大行其道。马萨诸塞州的研究人员称，最终的设想是，开发一种将装载多种不同药物的芯片与敏感元器件结合的设备，可感知机体状况的变化并给于相应的药物治疗。

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。

GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因[b]芯片扫描系统[/b]是最可靠的临床研究平台,也是唯一被FDA批准/ SFDA,试管和CE标志芯片系统,适用于临床检测基于RNA和DNA。　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000 dx v . 2是扩大Affymetrix临床的基础装备,装备还包括FDA批准,试管和CE标志Affymetrix基因分析试剂和人类基因组U133 v2.0芯片,即利用人类基因组U133 v2.0 cGMP制造芯片的版本。　　Affymetrix的临床工具包提供了一种进入市场的有效方法，使测试开发人员能够节省时间、金钱和监管风险。　　Affymetrix的基因芯片技术已经得到了成千上万的研究人员的信任，在芯片应用中产生了高度可重复的结果。[img=GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统1]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102HW11.jpg[/img]　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000Dx v.2 基因[b]芯片扫描系统[/b]适用于：　　[b]科研[/b] 自信地分析或研究宝贵的人类样品　　[b]诊断检测的开发[/b] Affymetrix合作伙伴已经开发并商业化了一些获得FDA批准的体外诊断和符合CE-IVD的诊断检测　　[b]常规检测[/b] 一个系统，多种应用[img=GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统2]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102JYW.jpg[/img]　　[b]功能/应用范围：[/b]　　1.基因功能研究 　　2.基因表达谱分析、基因诊断、序列分析 　　3.药物筛选与新药开发 　　4.基因多态位点及基因突变检测 　　5.其他方面的应用，如环境保护、农业和蓄牧业等领域的应用。　　[b]主要附件：[/b]　　专用芯片杂交箱640 全自动洗涤工作站 电脑　　[b]主要技术指标：[/b]　　扫描分辨率2.5微米，存储16bit图象，固态绿色激光器，检测波长570纳米。　　[b]技术特色：[/b]　　一、　　1.强大的类比性 　　2.巨大的信息产出率 　　3.高度敏感性和专一性 　　4.高度重复性 　　5.微型化、自动化 　　6.哺育新的实验方法。　　二、全基因组表达谱，基因组SNP检测。

中国在微流控芯片领域的水平和国外相差不大，而且中国已经有微流控芯片研发生产企业，在网上直接搜索“微流控芯片”便可以找到生产企业和微流控芯片相关资料文章。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技术（Microfluidics）实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等 。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ， CE） 比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （ 生化分析仪，Aglient） ，可提供用于核酸及蛋白质分析的微流控芯片产品。 微流控芯片的特点　　芯片集成的单元部件越来越多，且集成的规模也归来越大，使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以 大量平行处理样品，具有高通量的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。　　廉价，安全，因此，微流控分析系统在微型化。集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。 　我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年，但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势，我国具有世界上最大的微流控芯片市场，用中国的芯片产品占领这一市场是我国科学家责无旁贷的使命。3月26日多名微流控领域的专家也将参加在上海举办的2015（第三届）先进体外诊断技术峰会，共同对微流控的先进技术进行总结和分析，对我国的微流控芯片研究领域进行更多的解读。相信经过不懈的努力，微流控芯片蓬勃的发展在我国很快将会到来。

生物芯片技术在药物R&D中的应用(上)( 邓沱，宁志强，周玉祥，程京 )摘自“生物引擎”　　　1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国Pennsylvania大学问世。在随后的50年里，以美国的硅谷为摇篮，计算机技术不断飞速发展，给我们的生活带来了巨大的变革。无独有偶，1991年又是在美国硅谷，Affymax公司开始了生物芯片的研制，他们将芯片光刻技术与光化学合成技术相结合制作了寡核苷酸阵列芯片。近年来，以DNA芯片为代表的生物芯片技术，得到了迅猛发展，已有多种不同功用的生物芯片问世。目前生物芯片技术已应用于分子生物学、疾病的预防、诊断和治疗、新药开发、生物武器的研制、司法鉴定、环境污染监测和食品卫生监督等诸多领域，已成为各国学术界和工业界所瞩目并研究的一个热点。 生物芯片的概念源自于计算机芯片，狭义的生物芯片即微阵列芯片，主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列和小分子化合物微阵列。分析的基本单位是在一定尺寸的基片（如硅片、玻璃、塑料等）表面以点阵方式固定的一系列可寻址的识别分子，点阵中每一个点都可以视为一个传感器的探头。芯片表面固定的分子在一定的条件下与被检测物进行反应，其结果利用化学荧光法、酶标法、同位素法或电化学法显示，再用扫描仪等仪器记录，最后通过专门的计算机软件进行分析。广义的生物芯片是指能对生物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固体薄型器件，其主要种类有微阵列芯片、过滤分离芯片、介电电泳分离芯片、生化反应芯片和毛细管电泳芯片等。 随着二十一世纪的到来，制药公司正面临着一次严峻的市场挑战。这些公司为了保持或增强在市场上的竞争力，不得不寻求发展新的药物开发技术以提高药物发现的速度，缩短新药上市的时间，减少药物开发的成本。近年来生物芯片技术的飞速发展，引起了制药业的极大兴趣，使得生物芯片技术在药物研究与开发领域得到越来越广泛的应用，已逐渐渗入到药物研发过程中的各个步骤。本文将主要讨论生物芯片技术在药物靶点发现与药物作用机制研究、超高通量药物筛选、毒理学研究、药物基因组学研究以及药物分析中的应用。一、 生物芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用 药物靶点发现与药物作用机制研究是生物芯片技术在药物研发中应用最为广泛的一个领域。在药物靶点发现和药物作用机制研究中所使用的生物芯片主要是指DNA芯片。在DNA芯片的表面，以微阵列的方式固定有寡核苷酸或cDNA。使用DNA芯片可以对研究者感兴趣的基因或生物体整个基因组的基因表达进行测定。在当代药物开发过程中发现和选择合适的药物靶点是药物开发的第一步，也是药物筛选及药物定向合成的关键因素之一。人体是一个复杂的网络系统，疾病的发生和发展必然牵涉到网络中的诸多环节。当今严重威胁人类健康的心脑血管疾病、恶性肿瘤、老年性痴呆症和一些代谢紊乱疾病都是多因素作用的结果，往往不能归结于单一因素的变化。应用一些基因寻找策略如DD-PCR等虽然为发现新的功能基因提供了一些线索，但还是有相当的局限性。而DNA芯片可以从疾病及药物2个角度对生物体的多个参量同时进行研究以发掘药物靶点并同时获取大量其他相关信息。因此可以说，在这种情况下，任何一元化的分析方法均不及DNA芯片这种集成化的分析手段更具有优势。 DNA芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用具体表现在以下几个方面。（一） 比较正常不同组织细胞中基因的表达模式 基因的表达模式给它的功能提供了间接的信息。例如只在肾脏中表达的基因就不大可能与精神分裂症有关。一些药物的靶点是在整个身体中分布广泛的蛋白质，这类药物的副作用往往比较大。而选择只在特异组织中才表达的蛋白作为药物筛选的靶点，可以减少药物对整体产生的副作用，因而更引起人们的关注。例如骨质疏松症（osteoporosis）与破骨细胞（osteoclasts）的功能有关，破骨细胞可以破坏并吸收骨质，当骨质的形成与破坏出现不平衡的时候，就会导致骨质疏松症。如果破骨细胞的功能得到抑制，那么就可以控制骨质疏松症的发生和发展。利用已有的人类EST序列和DNA芯片技术，可以容易地得到只在破骨细胞中进行表达的基因如cathepsink基因，它编码半胱氨酸蛋白酶。以cathepsink基因作为靶标，筛选对它有抑制作用的药物，就有可能得到治疗骨质疏松症的药物。但是这种方法也有其局限性，它只能得到mRNA水平的表达谱，另外组织一般由多种细胞组成，而要将这些细胞分离很困难。（二） 研究正常组织与病理组织基因表达差异 正常组织在病变的过程中，往往伴随着基因表达模式的变化。基因表达水平的升高或降低，可能是病变的原因，也可能是病变的结果。若基因表达的变化是病变的原因，则以此基因为靶点的药物就可能逆转病变；若基因表达的变化是病变的结果，则以此基因为靶点的药物就可能减轻病变的症状。DNA芯片技术可以在病理组织与正常组织之间一次比较成千上万个基因的表达变化，找出病理组织中表达异常的基因。Heller等人提取正常及诱发病变的巨噬细胞、软骨细胞系、原代软骨细胞和滑膜细胞的mRNA，用包含细胞因子、趋化因子、DNA结合蛋白及基质降解金属蛋白酶等几大类基因的cDNA芯片进行筛选，发现了数种变化明显的基因。其中除了有已知与类风湿关节炎有关的TNF、IL-1、IL-6、IL-8、G-CSF、RANTES、VCAM的基因外，还有编码基质金属弹性蛋白酶HME、IL-3、ICE、趋化因子Groα等的基因。而以前认为金属弹性蛋白酶只存在于肺泡巨噬细胞和胎盘细胞中。弹性蛋白酶可以破坏胶原纤维及组织基底膜层，它在类风湿关节炎病理组织中的出现，为治疗该病提供了新的药物靶点。 利用DNA芯片来寻找疾病相关基因的策略尤其适用于病因复杂的情况。例如，恶性肿瘤的发生常常是多基因共同作用的结果，DNA芯片技术在肿瘤细胞基因表达模式及肿瘤相关基因发掘中具有重要的作用。Wang等人将一些看家基因、细胞因子及受体基因、细胞分裂相关基因及其他一些癌基因共5766个基因的cDNA探针固定在芯片上，对正常卵巢组织及卵巢癌组织的mRNA进行分析，发现两者之间30%基因表达相差两倍以上，9%相差3倍以上，其中上调较为明显的有CD9、上皮糖蛋白（epithelial glycoprotein）、p27及HE蛋白激酶抑制物等。这些结果不仅进一步证实了以前用其他方法获得的结果，还提供了一些新的信息。再如，Kapp等人用包含950个DNA探针的DNA芯片分析比较霍奇金病细胞系L428及KMH2与EB病毒永生化的B淋巴细胞系LGL-GK的基因表达谱，发现霍奇金病源的细胞系中白细胞介素-13（IL-13）及白细胞介素-5（IL-5）表达异常增高；用IL-13抗体处理霍奇金病源的细胞系可显著抑制其增殖。此发现提示，IL-13可能以自分泌形式促进霍奇金病相关细胞增殖。IL-13及其信号转导途径可能成为霍奇金病治疗及药物筛选的新靶点。（三） 建立模式生物细胞中的基因表达模型 采用模式生物细胞进行试验，条件容易控制，对模式生物基因表达的研究将启发人们发现和确认新的药物作用靶点。目前，已有多种模式生物（如酵母）的基因组计划已经完成。 酿酒酵母（saccharomyces cerevisiae）就是一种可用来进行药物筛选的较为理想的模式生物。它是真核生物而且基因组已全部测序，细胞繁殖快，易于培养，与哺乳动物细胞有许多共同的生化机制。现在已经发现，在酵母细

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。

[b]芯片毛细管电泳[/b][i]陈相，方禹之[/i] 摘 要：芯片毛细管电泳( ICEC) 是一种新型的微全分析系统 (μ-TAS)，具有被分析的样品用量少、分析速度快、灵敏度高、体积小易携带、成本低等优点。文中介绍了芯片毛细管电泳的材料、结构、进样方式、检测手段、主要应用等方面的研究进展，并展望了其发展前景。 关键词：芯片毛细管电泳( ICEC) 芯片 进展　　微型全化学分析系统“μ-TAS”自20世纪90年代初兴起以来，就以微型、快速、高效和高通量等特点而成为目前分析化学领域的研究热点之一，Harrison 和 Manz等开展了早期芯片毛细管电泳的开拓性研究工作，而毛细管电泳具有体积小，分离效率高，分析用样品少，分析速度快，分析过程易自动化等特点，所谓芯片毛细管电泳技术就是将样品处理、进样、分离、检测均集成在一块几平方厘米的芯片上的一项微型实验室技术，又称集成毛细管电 泳 芯 片 ( Integrated Capillary Electrophoresis Chips，ICE 芯片) 。这项技术可望发展成微全分析系统和芯片实验室的主流技术。它的研究和广泛应用，将使疾病诊断和治疗、环境监测、新药研究开发、食品安全检测等许多领域产生革命性的变化，已成为当今化学、生命科学、微机械、物理、计算机、微电子技术等领域的重要研究课题之一。到目前为止，芯片毛细管电泳已经用于糖类化合物的分离检测、氨基酸对映体的拆分、蛋白质、多肽分析、神经递质类物质的分离检测、寡核苷酸的分离、DNA 测序和 DNA 限制性片段分离等分离分析研究。1 　毛细管电泳芯片的材料和结构 毛细管电泳芯片的基体材料有玻璃片、硅片、塑料、陶瓷和硅橡胶等几种，玻璃是目前使用最多的芯片材料，这是因为它的成功应用主要与其所具有的良好的光学性质、散热性和绝缘性以及已研究透彻的表面性质，在过去40年这些材料的微加工方法在微电子领域得到了成熟发展。ICE 芯片技术是在半导体的微制造技术基础上发展起来的。以玻璃为基片的毛细管电泳芯片制造过程，一般经过沉积、光刻、刻蚀和键合四步工艺。虽然采用干法刻蚀可以在玻璃上获得高深宽比的微管道，但管道的表面比较粗糙，从而降低了电泳的分离效率。所以一般采用湿法刻蚀的方法在玻璃上制作光滑的微管通道。用塑料材料来做基体材料价格便宜，有良好的绝缘性，可施加高电场实现快速分离，成形容易，批量生产成本低，易获得高深宽比的微结构，且电渗流与溶液的 p H 基本无关，具有广阔的应用前景。硅橡胶中最常用的是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，它有如下优点:价格便宜、可大规模生产，制备容易、耗时短、容易封装。而且耐用性好可重复使用，具有良好的生物适应性和气体通透性，良好的绝缘性和热学稳定性，良好的柔韧性、化学惰性和光学特性等优点。这些优点使它成为近年来新兴的理想微流体芯片材料。[color=red]最后有全文的下载[/color]

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！

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。用于制作微流控芯片的加工技术大多继承自半导体工业，其加工过程工序繁多，且依赖价格高昂的先进设备。采用3D打印技术，可以显著简化微流控芯片的加工过程，在打印材料的选择上也非常灵活。http://www.whchip.com/upload/201702/1487123319960727.jpg3D打印基于毛细驱动的微流控芯片 浙江大学贺永及其研究团队提出了一种基于毛细驱动的3D打印微流控芯片（μ3DPADs），其无泵驱动的特点与现有的纸基微流控芯片类似。对于纸基微流控芯片来说，毛细驱动的优点是不需要外界泵驱动，体积小，成本低，非常适合于Point-of-Care（POC）系统等资源紧缺的应用场合。但毛细驱动的缺点是流动场都被动的由毛细力控制，无法实现复杂的流动控制及流场的可编程。通过3D打印可以将2D的纸基微流控芯片扩展到3D尺度。维数的增大带来的优势是我们可通过调控其流道深度来实现流速的可控（流场的可编程）。一系列的实验证实该微流控芯片是目前2D纸基微流控芯片的有效补充，该微流控芯片适合于希望以无驱方式简化流体驱动的同时又希望能实现一些复杂的流动控制。3D打印结合微流控芯片加速药物检测 弗吉尼亚理工大学-维克森林大学生物医学工程学院和科学研究所以及再生医学机构的助理教授Aleksander Skardal博士和Adam R Hall博士通过3D打印结合微流控芯片加速药物检测。具体来说，研究人员建立了一个三维装置，将肝细胞包围在一个可以模仿ECM的生物聚合物中。肝细胞被UV交联水凝胶溶液混合在一起，放入装置内，实施定域光聚合技术，在原位生成组织结构。使用水凝胶是因为它能“特殊模仿自然ECM的特性，”根据研究显示。该结构在装置内可保持7天稳定。研究人员随后用0-500mM的乙醇，与上述结构混合进行毒理学分析。研究人员发现，乙醇的量对细胞活力有系统的影响。此外，对肝功能的分析评估表明，增加乙醇暴露后，人体血清白蛋白和尿素的输出量有显着减少。3D打印“器官芯片”此外，生物3D打印技术在制造复杂3D人体组织结构方面具有潜力。微流控系统可以为3D 组织提供营养、氧气和生长因子，在实验室环境下重现各种疾病的微环境，可广泛应用于药物研发、致病机理研究、细胞发育机制探讨等领域。未来，先进的生物3D打印机不仅可以打印微流控平台，还可以同时在微流控平台中直接打印出定制化的微观人体组织。美国康涅狄格大学等机构的科学家在Towards Single-Step Biofabrication of Organs on a Chip via 3D Printing（通过3D打印技术进行器官生物芯片的一步制造）一文中描述到，传统的微流控芯片制造技术是劳动密集型的产业，不利于实验室进行芯片设计的快速迭代和快速制造。将3D打印技术用于制造微流控生物芯片则可以在几个小时内实现微型流体通道的快速制造，有利于设计的快速迭代，提高了基于微流控研究的跨学科性，并加速创新。

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。