由于最初的生物芯片的主要目標(biāo)是用于DNA序列的測定、基因表達(dá)譜鑒定和基因突變體的檢測和分析，所以有時生物芯片又被稱為基因芯片（genechip）或DNA芯片。

      1、生物芯片概述

      隨著世界人口進(jìn)入老齡化社會，高齡者的健康問題日益引起全世界范圍內(nèi)的研究人員的關(guān)注。同時，由于工業(yè)化的發(fā)展和生活水平的提高，人們的生活環(huán)境和飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。近二十年來，糖尿病、心血管疾病和惡性腫瘤的發(fā)病率逐漸提高。人口年齡結(jié)構(gòu)的變化與健康水平迅速改善提高，對臨床醫(yī)學(xué)科學(xué)提出了更高的要求。專家指出，為遏制此類疾病的發(fā)病率并有效降低其死亡率，今后醫(yī)療手段的發(fā)展方向，必將由現(xiàn)在的治療醫(yī)療向?qū)淼念A(yù)防醫(yī)療轉(zhuǎn)變。同時實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期治療。因此，對一些疾病的先期預(yù)兆，如血糖、蛋白質(zhì)等生化指標(biāo)的變化，以及某些基因的突變進(jìn)行有效、簡便、快速、準(zhǔn)確地測定，愈發(fā)引起醫(yī)療業(yè)界的關(guān)注。

      以上這些說明，隨著現(xiàn)代儀器科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，對人體的生化指標(biāo)檢測將不斷提出新的要求。因此，運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展新的分析原理并研究建立有效而實用的原位（in situ）、在體（in vivo）、實時（real time）、在線（on line）和高靈敏度、高選擇性的生物分析儀器已成為21世紀(jì)生命科學(xué)、化學(xué)和微電子學(xué)等領(lǐng)域研究和開發(fā)的主要目標(biāo)。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，微型化、集成化和智能化必將分析儀器發(fā)展的主流方向。分析儀器的微型化、集成化和智能化所帶來的優(yōu)點首先是顯著降低制造成本、易于運輸和搬運，同時也必然帶來能源和實際消耗的節(jié)省。除此之外，集成化還將帶來儀器操作的簡單化，適于高通量實驗的開展。

      生物傳感器具有集信息采集、轉(zhuǎn)換、傳輸、表達(dá)于一身的特點，且測定簡便、快速、裝置簡單、價格低廉、選擇性優(yōu)異、應(yīng)用面廣，因而深受研究者的青睞。同時，生物傳感器易于組成生物傳感器陣列，通過與微型流路、微型泵和微型閥的配合，構(gòu)成生物分析芯片，從而可實現(xiàn)對多個參數(shù)同時進(jìn)行檢測。由此可見，基于生物傳感器的生物分析芯片的應(yīng)用，將成為醫(yī)療檢測儀器的一個重要發(fā)展方向。

      生物芯片技術(shù)被譽為21世紀(jì)生命科學(xué)的支撐技術(shù)，是半導(dǎo)體技術(shù)和生物技術(shù)聯(lián)姻的結(jié)果，是便攜式生化分析儀器的技術(shù)核心。該技術(shù)利用微電子工業(yè)技術(shù)，將現(xiàn)在生命科學(xué)研究中“各自為陣”的分析過程集成在一塊指甲大小的生物芯片上。使生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)工作者可以在方寸之上進(jìn)行和完成一系列實驗程序，專家們因此將其稱之為“微縮芯片實驗室”。它的發(fā)展同當(dāng)年需要數(shù)間房屋放置的分離元件計算機被微縮成現(xiàn)在只有筆記本大小的電腦有異曲同工之效。采用該技術(shù)可進(jìn)行生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)所涉及的各種生物化學(xué)反應(yīng)實驗，從而達(dá)到對各項生化指標(biāo)進(jìn)行測試分析的目的。

生物芯片技術(shù)的出現(xiàn)將會給生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、化學(xué)、新藥開發(fā)、生物武器研制、外太空探索、司法鑒定、食品和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域帶來一場革命。正是由于生物芯片技術(shù)對科學(xué)研究的發(fā)展具有極其重要的意義，以及它的廣泛的應(yīng)用前景及巨大的商業(yè)利益，世界上許多國家和地區(qū)以高額投入和大量的人力對此領(lǐng)域開展了大量的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，并形成了一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

      美國《財富》雜志曾撰文指出“微處理器使我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)生了根本變化，給人類帶來了巨大的財富，改變了我們的生活方式。然而，生物芯片給人類帶來的影響可能更大。”事實已經(jīng)表明，生物芯片技術(shù)已經(jīng)成為全球科學(xué)界矚目的“熱點”，是繼微電子技術(shù)之后，高科技領(lǐng)域的又一場決戰(zhàn)。

      2 基本概念

      生物芯片（biochip）的概念來自于計算機芯片，發(fā)展至今不過二十年左右，但進(jìn)展迅速。迄今為止已有一百多家公司從事生物芯片相關(guān)工藝、設(shè)備及檢測手段和軟件研究開發(fā)。由于最初的生物芯片的主要目標(biāo)是用于DNA序列的測定、基因表達(dá)譜鑒定和基因突變體的檢測和分析，所以有時生物芯片又被稱為基因芯片（genechip）或DNA芯片。但目前這一技術(shù)已擴(kuò)展至很多領(lǐng)域。

     目前，國內(nèi)外研究單位所研發(fā)的生物芯片，如果按應(yīng)用領(lǐng)域分類，可以分為基因芯片、蛋白質(zhì)分析用生物芯片、PCR芯片，以及血液分析用生物芯片等幾類；如果按內(nèi)在集成功能分類，可以分為主動式生物芯片和被動式生物芯片兩類。

     被動式生物芯片的實質(zhì)是在面積不大的基片上有序地點陣排列了一系列固定于一定位置的可尋址的敏感物質(zhì)，結(jié)合或反應(yīng)在相同條件下進(jìn)行。反應(yīng)結(jié)果用各種物理或化學(xué)手段進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電信號，通過計算機進(jìn)行分析處理，綜合成可讀的數(shù)據(jù)信息。利用被動式生物芯片進(jìn)行芯片分析可以大大提高檢測效率，減少工作量，增加可比性。但實驗人員無法對芯片上的生物及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行動力學(xué)以及反應(yīng)特異性的人為控制。被動式生物芯片構(gòu)成簡單，目前，國內(nèi)外大多數(shù)研究單位所研發(fā)的多是這類芯片。在人類基因組計劃中發(fā)揮重要作用的基因芯片就屬于被動式生物芯片。

      主動式生物芯片的實質(zhì)是在被動式生物芯片的基礎(chǔ)上，在基片上同時集成有微型流路、微型閥和微型泵等部分，利用他們對發(fā)生在芯片上的生物及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行人為控制。主動式生物芯片又被稱為芯片型實驗室（lab on a chip），它是20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)的一個新的研究領(lǐng)域。顧名思義，它是以芯片分析為基礎(chǔ)，其功能已從單一分析測定發(fā)展為集各種分析化。