生物芯片技術(shù)在檢測(cè)中的應(yīng)用

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1、生物芯片技術(shù)在檢測(cè)中的應(yīng)用 前言　　隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，生物芯片技術(shù)也隨之出現(xiàn)了，在應(yīng)用生物芯片技術(shù)的過(guò)程中，檢測(cè)已經(jīng)成為了一個(gè)重要的工作，如何讓檢測(cè)更加的有效果，這就需要依靠技術(shù)的支持?！　?、生物檢測(cè)技術(shù)概述　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的文明成果越來(lái)越多，更多的科技成果被運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。生物技術(shù)作為科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，在近幾年得到了快速的發(fā)展。我國(guó)的生物檢測(cè)技術(shù)也在不斷完善，支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。生物技術(shù)具有無(wú)毒無(wú)副作用的特點(diǎn)，可以提高食品檢測(cè)工作的精準(zhǔn)度，所以被廣大食品檢測(cè)工作單位積極采用?！　?、生物芯片技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用　　在社會(huì)不斷發(fā)展的進(jìn)程當(dāng)中，

2、人們對(duì)于養(yǎng)生這一話題的關(guān)注度越來(lái)越高，如何實(shí)現(xiàn)身體健康，保障生命健康權(quán)利已經(jīng)成為社會(huì)大眾的要事。這就使得社會(huì)對(duì)于食品安全的關(guān)注度不斷上升，食品檢測(cè)工作的質(zhì)量倍受關(guān)注?！　∩镄酒夹g(shù)利用光導(dǎo)原位合成及微量點(diǎn)樣的方式，把大量生物大分子，如多肽分子、核酸片段、細(xì)胞或組織切片等生物樣品有序固化至硅片、玻璃片、尼龍膜或聚丙烯酰胺凝膠等載體的表面，二者結(jié)合成為排列密集的二維分子，和已標(biāo)記的待檢測(cè)樣品的靶分子進(jìn)行雜交，采用電荷偶聯(lián)攝像機(jī)、激光共聚焦掃描設(shè)備等特定儀器對(duì)雜交信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行高效、并行、快速檢測(cè)分析，確定樣品中靶分子的實(shí)際數(shù)量并和標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到分析比較的目的。由于該檢測(cè)技術(shù)需要由硅片、玻璃

3、片等作為支持物，在制備過(guò)程中需要由模擬計(jì)算機(jī)的制備技術(shù)，因此稱(chēng)為生物芯片技術(shù)?！　?.1 生物芯片技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用　　食品衛(wèi)生檢測(cè)中的一個(gè)重要方面是及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出食品中的病原性微生物，這些致病微生物的存在會(huì)嚴(yán)重威脅人類(lèi)的健康。傳統(tǒng)的生化培養(yǎng)檢測(cè)方法需要經(jīng)過(guò)幾天的微生物培養(yǎng)和復(fù)雜的計(jì)數(shù)，操作繁雜，不能及時(shí)反映生產(chǎn)過(guò)程或銷(xiāo)售過(guò)程中的污染情況，且靈敏度不高，使得食品的安全檢測(cè)潛在一定的危險(xiǎn)，給消費(fèi)者帶來(lái)很大的威脅；PCR法快速，比前者靈敏，但成本高，假陽(yáng)性多，也不是很好的檢測(cè)食品微生物污染的方法?；蛐酒蓮V泛的應(yīng)用于各種導(dǎo)致食品腐敗的致病菌的檢測(cè)，該技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，可

4、以及時(shí)反映食品中微生物的污染情況。近年來(lái)許多研究者對(duì)生物芯片分析檢測(cè)食品中常見(jiàn)致病菌進(jìn)行了一系列探討?！　?.2 生物芯片技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中的應(yīng)用　　隨著基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們面前?；谌藗儗?duì)轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展過(guò)猛而可能導(dǎo)致不可預(yù)期結(jié)果的擔(dān)憂和對(duì)消費(fèi)者的知情權(quán)及選擇權(quán)的維護(hù)，不論是生產(chǎn)商還是監(jiān)督部門(mén)都需要一種準(zhǔn)確高效的轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)手段。1999年10月，歐共體公布的轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)方法有酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)法和PCR法，前者存在加熱可能使某些成分變性的缺點(diǎn)，后者受多種因素的影響，而且容易交叉感染，造成假陽(yáng)性等缺點(diǎn)，使得這兩種方法的應(yīng)用受到一定的限制，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，

5、效率低，周期長(zhǎng)，不適合于對(duì)食品中大量不同轉(zhuǎn)基因成分的快速檢測(cè)。基因芯片具有高通量能并行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，僅靠一個(gè)實(shí)驗(yàn)就能篩選出大量的各種轉(zhuǎn)基因食品，被認(rèn)為是最具潛力的檢測(cè)手段之一?！　?.3 在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用　　傳統(tǒng)的食品毒理學(xué)研究必須通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絹?lái)進(jìn)行模糊評(píng)判，它們?cè)谘芯慷疚锏恼w毒性效應(yīng)和毒物代謝方面具有不可替代的作用。但是，這不僅需要消耗大量的動(dòng)物，而且往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，所用的動(dòng)物模型由于種屬差異，得出的結(jié)果往往并不具備普適性，而且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中所給予的毒物劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人的暴露水平，并不能反映真實(shí)的暴露情況。所以，傳統(tǒng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)僅僅是一種粗糙的、不精確的方法。Agshau等（1999

6、）報(bào)道生物芯片技術(shù)的應(yīng)用將在毒理學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。生物芯片可以同時(shí)對(duì)幾千個(gè)基因的表達(dá)進(jìn)行分析，為研究新型食品資源對(duì)人體免疫系統(tǒng)影響機(jī)理提供完整的技術(shù)資料。并通過(guò)對(duì)單個(gè)或多個(gè)混合體有害成分進(jìn)行分析，確定該化學(xué)物質(zhì)在低劑量條件下的毒性，并且分析推斷出該物質(zhì)的最低限量?！　∽罱?，美國(guó)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所的科學(xué)家小組開(kāi)發(fā)了一種革命性的工具：毒理芯片（Toxchip）。雖然Toxchip不能完全取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但它可以提供有價(jià)值的信息，以免做許多不必要的生物試驗(yàn)，大大降低動(dòng)物消耗、經(jīng)費(fèi)和時(shí)間；由于基因表達(dá)對(duì)低劑量也很敏感，所以Toxchip用于生物學(xué)試驗(yàn)時(shí)，可在近似于人暴露的低劑量水平進(jìn)行研究，這樣就可以

7、避免誤差，更真實(shí)地反映暴露水平下人體對(duì)化學(xué)物的反應(yīng)。　　3、生物芯片應(yīng)用的技術(shù)障礙　　鑒于生物芯片所顯示出的巨大潛力和誘人的商業(yè)前景，目前世界上許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)相繼開(kāi)展了生物芯片的研制工作。但由于生物芯片的應(yīng)用性能不夠理想，因此限制了對(duì)其的使用?！　?.1 靈敏度　　限制生物芯片臨床應(yīng)用的1個(gè)很大障礙是其檢測(cè)靈敏度較低。雖然通過(guò)借鑒醫(yī)學(xué)免疫領(lǐng)域的熒光標(biāo)記技術(shù)可以提高靈敏度，但是傳統(tǒng)的免疫檢測(cè)技術(shù)需將所有的檢測(cè)程序一體化，而目前生物芯片技術(shù)卻很難做到完全統(tǒng)一，其復(fù)雜的檢測(cè)程序造成檢測(cè)靈敏度較低；另外，在樣品目標(biāo)物放大反應(yīng)的過(guò)程中容易造成樣品污染，從而影響檢測(cè)信噪比；同時(shí)采用熒光標(biāo)記技術(shù)，使得生

8、物芯片檢測(cè)不僅需要昂貴的芯片制作系統(tǒng)，而且需要昂貴的激光共聚焦掃描儀，其高昂的價(jià)格嚴(yán)重限制了芯片技術(shù)的普及應(yīng)用。研究者試圖通過(guò)生物傳感器吸附樣品，并結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)、納米技術(shù)和生物發(fā)光技術(shù)提高其靈敏度?！　?.2 微細(xì)制備技術(shù)　　提高生物芯片微陣列的密度是需攻克的技術(shù)障礙之一。微陣列密度越高，檢測(cè)信息越豐富。目前生物芯片技術(shù)可以達(dá)到單片片基上3000個(gè)微阱，每個(gè)微阱可容納100納升溶液。但理論上講，可以達(dá)到1cm2芯片上分布100萬(wàn)個(gè)微陣列，這樣檢測(cè)通量會(huì)大大提高，因此對(duì)生物芯片的微細(xì)制備技術(shù)提出了更高的要求。微細(xì)制備技術(shù)作為生物芯片技術(shù)的關(guān)鍵，近年來(lái)也取得很大發(fā)展。目前研究人員正在研究納升阱微

9、室技術(shù)。對(duì)納米設(shè)備的研究，應(yīng)用到1000多種微細(xì)制備技術(shù)的先進(jìn)工藝，并結(jié)合分子生物技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和分子結(jié)構(gòu)工程技術(shù)作為支持?！　〗Y(jié)語(yǔ)　　綜上所述，只有做好了生物芯片技術(shù)的應(yīng)用工作，明確應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)方案，找到應(yīng)用的思路，做好應(yīng)用過(guò)程中的質(zhì)量控制，才能夠讓檢測(cè)工作更加富有質(zhì)量，更加符合檢測(cè)要求?！　⒖嘉墨I(xiàn)　　[1] 杜艷艷.生物芯片技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用前景[J].現(xiàn)代儀器，2009，04：10-12.　　[2] 沈紅，李煥榮，陳葵，馬俊云，吳國(guó)娟.生物芯片技術(shù)在藥理學(xué)和毒理學(xué)研究中的應(yīng)用[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，04：77-80.　　[3] 陳萬(wàn)義，游春蘋(píng)，劉振民.生物芯片及其在乳品檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].乳業(yè)科學(xué)與技術(shù)，2016，01：28-32.　　[4] 徐曉麗，邵蓬，丁子元，包海巖，任涵瑋，宋昀鵬，張勤.生物芯片技術(shù)及其在水產(chǎn)動(dòng)物病原檢測(cè)中的應(yīng)用[J].河北漁業(yè)，2013，04：59-63.　　[5] 王云峰，馬淑青.生物芯片技術(shù)及其在TORCH檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2010，11：1-2+16.