生物芯片技术在检测中的应用

       前言 
　　随着我国科技的不断进步和发展，生物芯片技术也随之出现了，在应用生物芯片技术的过程中，检测已经成为了一个重要的工作，如何让检测更加的有效果，这就需要依靠技术的支持。 
　　1、生物检测技术概述 
　　随着社会经济的发展，我国的文明成果越来越多，更多的科技成果被运用到社会生产的各个环节当中。生物技术作为科学技术的重要组成部分，在近几年得到了快速的发展。我国的生物检测技术也在不断完善，支持相关产业快速发展。生物技术具有无毒无副作用的特点，可以提高食品检测工作的精准度，所以被广大食品检测工作单位积极采用。 
　　2、生物芯片技术在食品检测中的应用 
　　在社会不断发展的进程当中，人们对于养生这一话题的关注度越来越高，如何实现身体健康，保障生命健康权利已经成为社会大众的要事。这就使得社会对于食品安全的关注度不断上升，食品检测工作的质量倍受关注。 
　　生物芯片技术利用光导原位合成及微量点样的方式，把大量生物大分子，如多肽分子、核酸片段、细胞或组织切片等生物样品有序固化至硅片、玻璃片、尼龙膜或聚丙烯酰胺凝胶等载体的表面，二者结合成为排列密集的二维分子，和已标记的待检测样品的靶分子进行杂交，采用电荷偶联摄像机、激光共聚焦扫描设备等特定仪器对杂交信号强度进行高效、并行、快速检测分析，确定样品中靶分子的实际数量并和标准样品进行对比，达到分析比较的目的。由于该检测技术需要由硅片、玻璃片等作为支持物，在制备过程中需要由模拟计算机的制备技术，因此称为生物芯片技术。 
　　2.1 生物芯片技术在食品微生物检测中的应用 
　　食品卫生检测中的一个重要方面是及时准确地检测出食品中的病原性微生物，这些致病微生物的存在会严重威胁人类的健康。传统的生化培养检测方法需要经过几天的微生物培养和复杂的计数，操作繁杂，不能及时反映生产过程或销售过程中的污染情况，且灵敏度不高，使得食品的安全检测潜在一定的危险，给消费者带来很大的威胁；PCR法快速，比前者灵敏，但成本高，假阳性多，也不是很好的检测食品微生物污染的方法。基因芯片可广泛的应用于各种导致食品腐败的致病菌的检测，该技术具有快速、准确、灵敏等优点，可以及时反映食品中微生物的污染情况。近年来许多研究者对生物芯片分析检测食品中常见致病菌进行了一系列探讨。 
　　2.2 生物芯片技术在转基因食品检测中的应用 
　　随着基因工程技术的迅速发展，转基因食品越来越多的出现在人们面前。基于人们对转基因食品发展过猛而可能导致不可预期结果的担忧和对消费者的知情权及选择权的维护，不论是生产商还是监督部门都需要一种准确高效的转基因食品检测手段。1999年10月，欧共体公布的转基因食品检测方法有酶联免疫吸附检测法和PCR法，前者存在加热可能使某些成分变性的缺点，后者受多种因素的影响，而且容易交叉感染，造成假阳性等缺点，使得这两种方法的应用受到一定的限制，检测结果不准确，效率低，周期长，不适合于对食品中大量不同转基因成分的快速检测。基因芯片具有高通量能并行检测的优点，仅靠一个实验就能筛选出大量的各种转基因食品，被认为是最具潜力的检测手段之一。 
　　2.3 在食品毒理学研究中的应用 
　　傳统的食品毒理学研究必须通过动物实验模式来进行模糊评判，它们在研究毒物的整体毒性效应和毒物代谢方面具有不可替代的作用。但是，这不仅需要消耗大量的动物，而且往往费时费力。另外，所用的动物模型由于种属差异，得出的结果往往并不具备普适性，而且动物实验中所给予的毒物剂量远远大于人的暴露水平，并不能反映真实的暴露情况。所以，传统的动物实验仅仅是一种粗糙的、不精确的方法。Agshau等（1999）报道生物芯片技术的应用将在毒理学领域带来一场革命。生物芯片可以同时对几千个基因的表达进行分析，为研究新型食品资源对人体免疫系统影响机理提供完整的技术资料。并通过对单个或多个混合体有害成分进行分析，确定该化学物质在低剂量条件下的毒性，并且分析推断出该物质的最低限量。 
　　最近，美国环境卫生科学研究所的科学家小组开发了一种革命性的工具：毒理芯片（Toxchip）。虽然Toxchip不能完全取代动物实验，但它可以提供有价值的信息，以免做许多不必要的生物试验，大大降低动物消耗、经费和时间；由于基因表达对低剂量也很敏感，所以Toxchip用于生物学试验时，可在近似于人暴露的低剂量水平进行研究，这样就可以避免误差，更真实地反映暴露水平下人体对化学物的反应。 
　　3、生物芯片应用的技术障碍 
　　鉴于生物芯片所显示出的巨大潜力和诱人的商业前景，目前世界上许多国家和地区已经相继开展了生物芯片的研制工作。但由于生物芯片的应用性能不够理想，因此限制了对其的使用。 
　　3.1 灵敏度 
　　限制生物芯片临床应用的1个很大障碍是其检测灵敏度较低。虽然通过借鉴医学免疫领域的荧光标记技术可以提高灵敏度，但是传统的免疫检测技术需将所有的检测程序一体化，而目前生物芯片技术却很难做到完全统一，其复杂的检测程序造成检测灵敏度较低；另外，在样品目标物放大反应的过程中容易造成样品污染，从而影响检测信噪比；同时采用荧光标记技术，使得生物芯片检测不仅需要昂贵的芯片制作系统，而且需要昂贵的激光共聚焦扫描仪，其高昂的价格严重限制了芯片技术的普及应用。研究者试图通过生物传感器吸附样品，并结合半导体技术、纳米技术和生物发光技术提高其灵敏度。 
　　3.2 微细制备技术 
　　提高生物芯片微阵列的密度是需攻克的技术障碍之一。微阵列密度越高，检测信息越丰富。目前生物芯片技术可以达到单片片基上3000个微阱，每个微阱可容纳100纳升溶液。但理论上讲，可以达到1cm2芯片上分布100万个微阵列，这样检测通量会大大提高，因此对生物芯片的微细制备技术提出了更高的要求。微细制备技术作为生物芯片技术的关键，近年来也取得很大发展。目前研究人员正在研究纳升阱微室技术。对纳米设备的研究，应用到1000多种微细制备技术的先进工艺，并结合分子生物技术、半导体技术和分子结构工程技术作为支持。 
　　结语 
　　综上所述，只有做好了生物芯片技术的应用工作，明确应用过程中的技术方案，找到应用的思路，做好应用过程中的质量控制，才能够让检测工作更加富有质量，更加符合检测要求。 
　　参考文献 
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