未来生物芯片技术的开发难点和重点

生物谷

生物芯片技术仍然存在着许多难以解决的问题，例如技术成本昂贵、复杂、检测灵敏度较低、重复性差、分析泛围较狭窄等问题。这些问题主要表现在样品的制备、探针合成与固定、分子的标记、数据的读取与分析等几个方面。同时如何实现制备的机械化、标准化、规模化、低成本化也是下一步技术先机争夺的热点。相关学科的发展和学科间的协作也是生物芯片技术下一步取得重大进展的关键所在。

蛋白质芯片还面临着诸多挑战，未来的发展重点集中在以下几个方面：（1）建立快速、廉价、高通量的蛋白质表达和纯化方法，高通量制备抗体并定义每种抗体的亲和特异性；第一代蛋白检测芯片将主要依赖于抗体和其他大分子，显然，用这些材料制备复杂的芯片，尤其是规模生产会存在很多实际问题，理想的解决办法是采用化学合成的方法大规模制备抗体。(2) 改进基质材料的表面处理技术以减少蛋白质的非特异性结合。(3) 提高芯片制作的点阵速度；提供合适的温度和湿度以保持芯片表面蛋白质的稳定性及生物活性。(4) 研究通用的高灵敏度、高分辨率检测方法，实现成像与数据分析一体化。

另外，微流路芯片、芯片实验室与微阵列芯片技术并驾齐驱，是生物芯片技术的三驾马车，并逐步实现产业化。目前已经商品化的生物芯片多为微阵列芯片，而微流路芯片和芯片实验室正处于研究阶段。

据专业人士称，目前国外生物芯片的研究重心已经转移到微流路芯片，微流路芯片是相对于微阵列芯片而言的，核心是在片基上刻出若干根微通道作为一系列生物检测反应的发生地。随着微型机电技术（MEMS）、X光深层曝光微电铸复制LIGA技术和纳米技术的引入和应用，微流路芯片的集成化程度越来越高，已有在一块片基上刻出96根微通道的报道和产品（www.aclara.com）。芯片上的多系统集成（样品处理、PCR、电用分离、片上监测自动化与计算机化）与阵列生物芯片共同形成了生物微芯片的发展趋势，并逐步形成了Bio-MEMS、Bio-LIGA等概念。