作為上個(gè)世紀(jì)末生命科學(xué)領(lǐng)域中迅速崛起的一項(xiàng)高新技術(shù)，生物芯片將原本需要占據(jù)幾層樓的生物實(shí)驗(yàn)室，微縮到一平方厘米大小的芯片上，實(shí)現(xiàn)分析過(guò)程全自動(dòng)，分析速度也得到成千上萬(wàn)倍的提高。
 
近幾年，我國(guó)生物芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)階段走向技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品銷售階段，生物芯片被廣泛應(yīng)用于人類基因研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥開發(fā)、農(nóng)作物的優(yōu)育優(yōu)選、環(huán)境檢測(cè)等諸多領(lǐng)域。但是，將生物芯片實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化卻并非一樁簡(jiǎn)單的事情。
 
9月18日，在由中國(guó)醫(yī)藥教育協(xié)會(huì)主辦的“2011基因芯片技術(shù)與創(chuàng)新藥物應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)”上，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所高級(jí)工程師傅仲華為大家展示的飛行噴點(diǎn)生物芯片制備技術(shù)，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，該技術(shù)驚人的點(diǎn)樣速度，加快了研究工作的進(jìn)展，提高了科研成果轉(zhuǎn)化效率，成功實(shí)現(xiàn)生物芯片的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

我國(guó)引進(jìn)的首臺(tái)飛行噴點(diǎn)生物芯片制備平臺(tái)
 
點(diǎn)樣速度驚人
 
生物芯片的發(fā)展與制備技術(shù)研發(fā)平臺(tái)的發(fā)展密切相關(guān)，據(jù)傅仲華介紹，飛行噴點(diǎn)制備技術(shù)是由英國(guó)Arraet公司研制的成果，目前，Arraet已在全球發(fā)展了57個(gè)應(yīng)用制備平臺(tái)，我國(guó)也在今年的6月份將這一制備平臺(tái)成功引進(jìn)，并取得了很好的成效。
 
“飛行噴點(diǎn)技術(shù)是生物芯片平臺(tái)的突破和創(chuàng)新，這一最新的制備平臺(tái)，取代任何同類產(chǎn)品那是大勢(shì)所趨。”傅仲華很肯定地說(shuō)，“它驚人的點(diǎn)樣速度，使得一臺(tái)機(jī)器可以代替過(guò)去的三臺(tái)或更多。”
以系列產(chǎn)品“馬拉松”為例，點(diǎn)樣平臺(tái)一次可放置100張玻片，在每張玻片點(diǎn)50000點(diǎn)以上的密度要求下，該點(diǎn)樣儀可以達(dá)到每分鐘點(diǎn)8.3張玻片的速度；而另一系列產(chǎn)品“超級(jí)馬拉松”，點(diǎn)樣平臺(tái)有十層玻片制備自動(dòng)提升步進(jìn)系統(tǒng)，十層平臺(tái)上可一次放置1000張玻片，達(dá)到每分鐘連續(xù)點(diǎn)樣25張玻片。
 
為什么飛行噴點(diǎn)的點(diǎn)樣速度如此驚人？傅仲華解釋，其關(guān)鍵在于點(diǎn)樣噴頭精致的設(shè)計(jì)。據(jù)介紹，該點(diǎn)樣噴樣頭一共有128個(gè)噴頭位置，根據(jù)點(diǎn)樣陣列的要求，實(shí)際選用了96個(gè)作為噴樣頭進(jìn)行使用；進(jìn)樣的吸樣針有12個(gè)和32個(gè)兩種結(jié)構(gòu)，一次可吸12個(gè)或32個(gè)樣品，同時(shí)，一個(gè)吸樣針一次吸樣后可以點(diǎn)500點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)為2納升。
 
不僅如此，根據(jù)軟件的控制，以及在精確的步進(jìn)電機(jī)和優(yōu)異滑軌的結(jié)合下，飛行點(diǎn)樣的移動(dòng)速度可達(dá)到0.2m/s，每個(gè)點(diǎn)在飛行中不僅可以進(jìn)行一滴或多滴的點(diǎn)、梯度點(diǎn)樣，每個(gè)點(diǎn)的體積也能得到很好的控制，對(duì)研究和產(chǎn)業(yè)化可以找到更加優(yōu)化的方法，實(shí)現(xiàn)樣品制備的目的，同時(shí)在制備當(dāng)中也解決了漏點(diǎn)的問(wèn)題。 突破性功能顯著。
 
點(diǎn)樣平臺(tái)的另一亮點(diǎn)是它的微孔板儲(chǔ)存器和玻片存擴(kuò)展功能，據(jù)傅仲華介紹，如果樣品較多，微孔板儲(chǔ)存器的儲(chǔ)存功能可以把更多的樣品保留，并且根據(jù)實(shí)際需求自動(dòng)更換孔板的位置進(jìn)行自動(dòng)取樣、點(diǎn)樣；而玻片存擴(kuò)展功能使得制備平臺(tái)可以一次性疊放十層，以每層100張玻片計(jì)算，可以機(jī)械化的進(jìn)行1000張玻片的點(diǎn)樣。
 
為了提高點(diǎn)樣環(huán)境，飛行噴點(diǎn)制備平臺(tái)除了配有低溫、加濕系統(tǒng)外，還特別增加了超凈空間控制系統(tǒng)，在運(yùn)行速度極快的空間下依然擁有非常好的凈化條件，這也是其他同類產(chǎn)品所沒(méi)有的。
 
“由于這種優(yōu)化和良好的制備空間，使得于平臺(tái)適合點(diǎn)蛋白、DNA等多種樣品。”傅仲華說(shuō)，“特別是對(duì)于蛋白樣品的點(diǎn)樣，由于要保持蛋白樣品的活性，因此對(duì)點(diǎn)樣速度要求較高，而這一制備平臺(tái)正好滿足了蛋白點(diǎn)樣的速度要求。”
 
控制污染也是制備芯片最為關(guān)注的問(wèn)題，飛行噴點(diǎn)制備平臺(tái)采用負(fù)壓進(jìn)樣的清洗方式，將緩沖液從管道內(nèi)部和外部同時(shí)清洗，可以多次清洗12個(gè)進(jìn)樣、點(diǎn)樣裝置，保證樣品不受污染。
 
“因?yàn)橛辛诉@些突破性功能，完全滿足和解決了生物芯片規(guī)?；a(chǎn)的需求。”傅仲華說(shuō)。

 
推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
 
芯片制作技術(shù)原理其實(shí)并不復(fù)雜，就制作設(shè)計(jì)的每項(xiàng)技術(shù)而言，我國(guó)已具有實(shí)際能力。從2000年開始，國(guó)家就陸續(xù)投入了大筆資金對(duì)生物芯片的系統(tǒng)研發(fā)給予了支持，建立了北京國(guó)家芯片工程中心、上海國(guó)家芯片工程中心、西安微檢驗(yàn)工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片中的實(shí)驗(yàn)室等研發(fā)機(jī)構(gòu)。
 
近幾年，隨著對(duì)人才和項(xiàng)目的引進(jìn)，我國(guó)出現(xiàn)了一些新型的有生命力的企業(yè)，比如廣州瑞博奧生物、昆明寰基生物、上海百傲科技、上海裕隆生物、福建龍巖九健生物芯片技術(shù)研究所等。但是，由于受各種條件的限制，生物芯片在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程道路上，特別是在產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)上仍存在技術(shù)缺陷。
 
傅仲華表示，與國(guó)外產(chǎn)品比較，我國(guó)在系列產(chǎn)品、點(diǎn)樣功能上，以及點(diǎn)樣精確度、重復(fù)性、點(diǎn)樣速度和產(chǎn)業(yè)化上還存在差距，產(chǎn)品要形成研究、中試、規(guī)?；a(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈，顯然我國(guó)還沒(méi)有解決好產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題。
 
“研究和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)會(huì)加快和推動(dòng)我國(guó)生物芯片產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”傅仲華說(shuō)，“我國(guó)發(fā)展生物芯片的難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的整合集成，而引進(jìn)的這一新的技術(shù)平臺(tái)將這一難點(diǎn)成功克服了。”
 
傅仲華建議，我國(guó)在發(fā)展生物芯片產(chǎn)業(yè)的過(guò)程中，除了引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，還應(yīng)該建立一支穩(wěn)定的專業(yè)化服務(wù)團(tuán)隊(duì)，及時(shí)跟進(jìn)和解決生物芯片技術(shù)的服務(wù)問(wèn)題。
 
“Arraet專家團(tuán)隊(duì)的技術(shù)服務(wù)模式就值得我們借鑒。”傅仲華說(shuō)，“Arraet專家團(tuán)隊(duì)用多年積累的經(jīng)驗(yàn)，免費(fèi)為需要幫助的人提供服務(wù)，將樣品提供給Arraet專家團(tuán)隊(duì)，他們就會(huì)提供最佳的制作技術(shù)方案，提供最完整的技術(shù)報(bào)告。”