有一種神奇的技術，能夠幫助我們探索微觀世界，從數以萬計的分子中尋找疾病的線索，幫我們從基因層面認識生命，這就是生物晶片——一種將生物科學與高科技完美結合的創新工具。
（圖源《知識就是力量》雜誌）
電子晶片與生物晶片
當提到“晶片”，大多數人的第一反應往往是積體電路，即電子晶片，它是現代電子技術和資訊科技的核心。電子晶片是一種微型化的電子電路，透過將電晶體、電阻、電容和連線等電子元件整合在一塊半導體材料（通常是矽）上，實現特定的電子功能。
不同於電子晶片，生物晶片並不依賴電流或電訊號傳輸，它利用的是生物分子之間的特異相互作用，將本來需要在實驗室內進行的生化分析，整合到玻璃片、矽片、尼龍膜等載體上。而且，在面對電子晶片最大的剋星——液體時，生物晶片也能表現得如魚得水，甚至很多生物晶片上處理的樣品都是在液體中提取，或直接使用了血液、唾液等液體。
微縮實驗室
生物晶片就像一個微縮實驗室，它將以前需要科研人員在實驗室的瓶瓶罐罐裡完成的反應操作，都集中到小小的晶片上。透過它，人們可以快速完成基因、蛋白質等分子的檢測。
在生物晶片的使用過程中，科研人員需要在晶片表面精確地定位和固定生物分子，這就像是在一張微型地圖上，精準地放置數以萬計的地標；當待檢測的樣品（例如血液、組織等）與晶片接觸時，樣品中的生物分子就會與晶片上早已固定好的分子發生特異性結合，形成一個個生物訊號；透過能將生物訊號視覺化的特定檢測裝置，科研人員可以讀取這些訊號，從而分析出樣品中各種生物分子的資料。
例如，在基因晶片上，科研人員會放置成千上萬個基因探針，每個探針對應一個特定的基因序列。當加入經過標記的基因序列樣品時，這些基因序列就會與相應的探針結合，透過檢測標記訊號的有無和強度，就能得知樣品中各個基因序列的變異或表達水平等資訊。
全自動行動式DNA快速檢驗晶片（圖源《知識就是力量》雜誌）
神奇且多樣的生物晶片
不同型別的生物晶片能讓我們從不同分子層面更快速、深入地探索生命的奧秘，為醫學、生物學研究帶來更多便利和可能。目前，生物晶片主要包括以下幾個型別：
基因晶片：這種晶片就像一個小型的DNA圖書館，能快速檢測樣品中的DNA序列，還可以根據與參照序列比對的結果，來判斷一個人是否患有某種基因疾病以及適合何種藥物等。
現如今，我國很多地區都會藉助生物晶片，用基因篩查方式檢測新生兒是否攜帶藥物性耳聾基因。這種檢測操作非常簡單，可以快速出具結果，進而實現早發現、早干預。
微陣列晶片（圖源《知識就是力量》雜誌）
蛋白晶片：蛋白晶片可以檢測樣品中不同類的蛋白質，幫助科研人員瞭解細胞如何工作，甚至發明新藥物。
細胞晶片：細胞晶片可以培養和觀察細胞在不同條件下的反應，有助於研究細胞行為和疾病機制。
組織晶片：是一種特殊型別的生物晶片，將組織切片按照特定的方式固定在載體上，用來模擬和研究人體或動植物體內的組織和器官，可以幫助我們深入理解疾病的發生機制等。
微流控晶片（圖源《知識就是力量》雜誌）
生物晶片作為生物技術與微電子技術的結合體，實現了生物學研究的微型化、自動化和高通量化。它的發展，也使得生命科學研究和臨床應用達到了前所未有的精度和速度，推動了精準醫療、疾病早期診斷、藥物研發等領域的發展。
用於耳聾基因檢測的生物晶片（圖源《知識就是力量》雜誌）
展望未來，隨著微電子技術、奈米技術、材料科學等領域的發展，生物晶片技術將會繼續發揮“小晶片，大智慧”的優勢，為人類健康提供更大的幫助。
撰文 | 蘇曉
責任編輯 | 王佳璇 張麗涵
運營編輯 | 張麗涵
質量稽核 | 業蕾
❖ 來源：《知識就是力量》雜誌
《生物晶片探索微觀世界的生物實驗室》❖
現訂購2024年
定價360元
