基因芯片能夠在科研，生物制藥，醫(yī)學(xué)診斷方面發(fā)揮作用，同時，研究基因芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際應(yīng)用意義。今天為大家介紹一下基因芯片的技術(shù)原理和具體的制備技術(shù)類型。

　　基因芯片的技術(shù)原理介紹

　　基因芯片又稱為 DNA 微陣列(DNA microarray)，基因芯片的測序原理是雜交測序方法，即通過與一組已知序列的核酸探針雜交進(jìn)行核酸序列測定的方法。它是在基因探針的基礎(chǔ)上研制出的。所謂基因探針是一段堿基序列，由人工合成，大量的探針分子固定于支持物的探針上。連接一些如熒光等物質(zhì)，以便于信號捕捉。根據(jù)堿基互補(bǔ)的原理，待測的基因混合物就能識別這些人工合成的基因探針，然后通過檢測雜交信號的強(qiáng)度及分布來進(jìn)行分析。基因芯片通過應(yīng)用平面微細(xì)加工技術(shù)和超分子自組裝技術(shù)，把大量分子檢測單元集成在一個微小的固體基片表面，可同時對大量的核酸和蛋白質(zhì)等生物分子實(shí)現(xiàn)高效、快速、低成本的檢測和分析。基因芯片因?yàn)槠涮结樀牟煌梢詰?yīng)用于許多檢測領(lǐng)域。最常用的芯片應(yīng)用是DNA/寡核苷酸芯片用于基因表達(dá)譜的檢測。這個技術(shù)中，來自兩個不同樣本的 RNA 用兩種不同的熒光標(biāo)記(通常是 Cy3 和 Cy5)，然后再將這些 RNA 雜交到由成百上千個 DNA/寡核苷酸順序排列的玻璃載體上，熒光信號的強(qiáng)弱正好反映了轉(zhuǎn)錄水平，然后用特定的熒光波長掃描芯片得到這些基因在不同組織或細(xì)胞中的表達(dá)譜。最后可以用特定的分析軟件將這些差異表達(dá)的基因進(jìn)行聚類分析，表明他們具有共有的生物學(xué)功能。

　　傳統(tǒng)基因芯片制備技術(shù)類型介紹

　　傳統(tǒng)的制備方法主要有兩種：一是原位合成，二是直接點(diǎn)樣。原位合成是用于寡氨基酸，直接點(diǎn)樣多用于大片段DNA，有時也用于寡核苷酸甚至mRNA。原位合成主要有光刻法和壓電打印法兩種途徑。

　　新的基因芯片制備技術(shù)介紹

　　1. 微電子芯片

　　利用微電子工業(yè)常用的光刻技術(shù)，芯片被設(shè)計構(gòu)建在硅/二氧化硅等基底材料上，經(jīng)熱氧化，制成1mm×1mm的陣列，每個陣列含有多個微電極，在每個電極上通過氧化硅沉積和蝕刻制備出樣品池。將連接鏈親和素的瓊脂糖覆蓋在電極上，在電場作用下生物素標(biāo)記的探針即可結(jié)合在特定電極上。電子芯片最大特點(diǎn)是雜交速度快，可大大縮短分析時間，但制備復(fù)雜、成本高。

　　2. 三維生物芯片

　　這種芯片技術(shù)是利用官能團(tuán)化的聚丙酰氨凝膠塊作為基質(zhì)來固定寡氨基酸。通常的制備方法是將有活性基團(tuán)的物質(zhì)或丙烯酰胺衍生物與丙烯酰胺單體在玻璃板上聚合，機(jī)械切割出三維凝膠微塊，使每塊玻璃片上有10 000個微小的聚乙烯酰胺凝膠條，每個凝膠條可用于靶DNA、RNA或蛋白質(zhì)的分析，光刻或激光蒸發(fā)除去凝膠塊之間的凝膠，再將帶有活性基團(tuán)(氨基、醛基等)的DNA點(diǎn)，加到凝膠上進(jìn)行交聯(lián)，再將DNA樣品轉(zhuǎn)移到凝膠塊上。

　　3. 流過式芯片

　　即在芯片片基上制成格柵狀微通道，設(shè)計及合成特定的寡氨基酸探針，結(jié)合于微通道內(nèi)芯片特定區(qū)域。從待檢測樣品中分離DNA或RNA，并對其進(jìn)行熒光標(biāo)記，然后該樣品流過芯片，固定的寡氨基酸探針捕獲與之相互補(bǔ)的核酸，再用信號檢測系統(tǒng)分析結(jié)果。其特點(diǎn)是敏感度高、速度快、價格較低。

　　基因芯片在進(jìn)行疾病檢查方面也能發(fā)揮很大作用，比如產(chǎn)前遺傳病檢查，對病原微生物感染診斷和一些新血管等重大疾病方面都能提高診斷率。