什么是生物芯片什么是生物芯片技术？

什么是生物芯片时间:2021-08-24 阅读:()

什么是生物计算机

人们惊叹于钱钟书先生超凡的记忆力。

据说有人从图书馆随便翻出什么古典文集来，钱钟书都能准确无误地复述其内容。

20世纪的人，只能为之兴叹，称之为天才；但是，生活在21世纪的人们就有可能与钱钟书在记忆力上一试高低。

这种可能性来自即将成为21世纪人类生活新伙伴的生物电脑。

中国科学院计算机研究所的专家胡伟武告诉记者，目前以集成电路为基础的传统计算机已经快要发展到极限。

按照目前的速度，计算机发展遵循的“摩尔定律”（每18个月芯片速度翻一番，价格降低一半）将在2007年失效。

生物技术与计算机技术联姻的生物电脑成为计算机发展的一个新的突破口。

生物电脑就是利用生物分子代替硅，实现更大规模的高度集成。

传统计算机的芯片是用半导体材料制成的，1毫米见方的硅片上最多不能超过25万个。

而生物芯片上生物计算机的元件密度比人的神经密度还要高100万倍，传递信息的速度也比人脑的思维速度快100万倍。

生物电脑的另一个显著特点就是存储量极大。

单个的细菌细胞，大小只有1微米见方，与一个硅晶体管的尺寸差不多，但是却能成为容纳超过1M字节的DNA存储器。

生物芯片快捷而准确，可以直接接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，它以从人体细胞吸收营养的方式来补充能量。

生物电脑将能用来改善和增强人的记忆力。

英国电信研究所所长科克伦甚至感慨道：“想想拥有一个真正快速处理数据和记忆的大脑吧，它不会曲解，不会老化。

我们将不会忘掉任何东西，也可以加工一切信息……” 生物电脑最终会促使电脑与人脑的融合。

目前最新一代实验计算机正在模拟人类的大脑。

英国剑桥大学研究发现了“生物电路”，一些蛋白质的主要功能不是构成生物的某些结构，而是用于传输和处理信息。

人们正努力寻找神经原与硅芯片之间的相似处，研制基于神经网络的计算机。

尽管目前研制出来的最先进的神经网络拥有的智力还非常有限，但大多数科学家认为，仿生计算机是未来发展之路。

国外有科学家预言，到2020年，运算速度更快的生物将取代硅芯片。

生物计算机能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以成为人们生活中最好的伙伴，担任各种工作，如可应用于通讯设备、卫星导航、工业控制领域，发挥它重要的作用。

美国贝尔实验室生物计算机部的物理学家们正在研制由芯片构成的人造耳朵和人造视网膜，这项技术的成功有望使聋盲人康复。

生物电脑的成熟应用还需要一段时间，但是目前科学家已研制出生物电脑的主要部件———生物芯片。

美国明尼苏达州立大学已经研制成世界上第一个“分子电路”，由“分子导线”组成的显微电路只有目前计算机电路的千分之一。

生物电脑电脑的性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。

科学家发现，蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件制成的集成电路，称为生物芯片。

使用生物芯片的计算机称为蛋白质电脑，或称为生物电脑。

已经研制出利用蛋白质团来制造的开关装置有：合成蛋白芯片、遗传生成芯片、红血素芯片等。

用蛋白质制造的电脑芯片，在1平方毫米面积上可容纳数亿个电路。

因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以存储容量可达到普通电脑的10亿倍。

蛋白质构成的集成电路大小只相当于硅片集成电路的10万分之一，而且运转速度更快，只有10－11秒，大大超过人脑的思维速度；生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息速度也比人脑思维速度快100万倍。

生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有自我组织和自我修复的功能。

它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。

把生物电脑植入人的脑内，可以使盲人复明，使人脑的记忆力成千上万倍地提高；若是植入血管中，则可以监视人体内的化学变化，使人的体质增强，使残疾人重新站立起来美国已研究出可以用于生物电脑的分子电路，它由有机物质的分子组成，只有现代电脑电路的千分之一大小。

生物芯片属于生物传感器么

展开全部不是生物传感器！生物芯片指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。

包括用于研制生物计算机的生物芯片，将健康细胞与电子集成电路结合起来的仿生芯片，缩微化的实验室即芯片实验室以及利用生物分子相互间的特异识别作用进行生物信号处理的基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。

狭义的生物芯片就是微阵列，包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。

生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。

是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能结构器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。

生物传感器具有接受器与转换器的功能。

对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。

生物传感器具有接受器与转换器的功能！

生物芯片的分类

生物芯片虽然只有10多年的历史，但包含的种类较多，分类方式和种类也没有完全的统一。

(1)生物电子芯片：用于生物计算机等生物电子产品的制造。

(2)生物分析芯片：用于各种生物大分子、细胞、组织的操作以及生物化学反应的检测。

前一类目前在技术和应用上很不成熟，一般情况下所指的生物芯片主要为生物分析芯片。

(1)主动式芯片：是指把生物实验中的样本处理纯化、反应标记及检测等多个实验步骤集成，通过一步反应就可主动完成。

其特点是快速、操作简单，因此有人又将它称为功能生物芯片。

主要包括微流体芯片(microftuidic chip)和缩微芯片实验室(lab on chip，也叫“芯片实验室”，是生物芯片技术的高境界)。

(2)被动式芯片：即各种微阵列芯片，是指把生物实验中的多个实验集成，但操作步骤不变。

其特点是高度的并行性，目前的大部分芯片属于此类。

由于这类芯片主要是获得大量的生物大分子信息，最终通过生物信息学进行数据挖掘分析，因此这类芯片又称为信息生物芯片。

包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片。

(1)基因芯片(gene chip)：又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray)，是将cDNA或寡核苷酸按微阵列方式固定在微型载体上制成。

(2)蛋白质芯片(protein chip或protein microarray)：是将蛋白质或抗原等一些非核酸生命物质按微阵列方式固定在微型载体上获得。

芯片上的探针构成为蛋白质或芯片作用对象为蛋白质者统称为蛋白质芯片。

(3)细胞芯片(cell chip)：是将细胞按照特定的方式固定在载体上，用来检测细胞间相互影响或相互作用。

(4)组织芯片(tissue chip)：是将组织切片等按照特定的方式固定在载体上，用来进行免疫组织化学等组织内成分差异研究。

(5)其他：如芯片实验室(Lab on chip)，用于生命物质的分离、检测的微型化芯片。

现在，已经有不少的研究人员试图将整个生化检测分析过程缩微到芯片上，形成所谓的“芯片实验室”(Lab on chip）。

芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。

它将样品的制备、生化反应到检测分析的整个过程集约化形成微型分析系统。

由加热器、微泵、微阀、微流量控制器、微电极、电子化学和电子发光探测器等组成的芯片实验室已经问世，并出现了将生化反应、样品制备、检测和分析等部分集成的芯片）。

“芯片实验室”可以完成诸如样品制备、试剂输送、生化反应、结果检测、信息处理和传递等一系列复杂工作。

这些微型集成化分析系统携带方便，可用于紧急场合、野外操作甚至放在航天器上。

例如可以将样品的制备和PCR扩增反应同时完成于一块小小的芯片之上。

再如Gene Logic公司设计制造的生物芯片可以从待检样品中分离出DNA或RNA，并对其进行荧光标记，然后当样品流过固定于栅栏状微通道内的寡核苷酸探针时便可捕获与之互补的靶核酸序列。

应用其自己开发的检测设备即可实现对杂交结果的检测与分析。

这种芯片由于寡核苷酸探针具有较大的吸附表面积，所以可以灵敏地检测到稀有基因的变化。

同时，由于该芯片设计的微通道具有浓缩和富集作用，所以可以加速杂交反应，缩短测试时间，从而降低了测试成本。