基因芯片能夠在科研，生物制藥，醫學診斷方面發揮作用，同時，研究基因芯片技術實現具有實際應用意義。今天為大家介紹一下基因芯片的技術原理和具體的制備技術類型。

　　基因芯片的技術原理介紹

　　基因芯片又稱為 DNA 微陣列(DNA microarray)，基因芯片的測序原理是雜交測序方法，即通過與一組已知序列的核酸探針雜交進行核酸序列測定的方法。它是在基因探針的基礎上研制出的。所謂基因探針是一段堿基序列，由人工合成，大量的探針分子固定于支持物的探針上。連接一些如熒光等物質，以便于信號捕捉。根據堿基互補的原理，待測的基因混合物就能識別這些人工合成的基因探針，然后通過檢測雜交信號的強度及分布來進行分析。基因芯片通過應用平面微細加工技術和超分子自組裝技術，把大量分子檢測單元集成在一個微小的固體基片表面，可同時對大量的核酸和蛋白質等生物分子實現高效、快速、低成本的檢測和分析。基因芯片因為其探針的不同，可以應用于許多檢測領域。最常用的芯片應用是DNA/寡核苷酸芯片用于基因表達譜的檢測。這個技術中，來自兩個不同樣本的 RNA 用兩種不同的熒光標記(通常是 Cy3 和 Cy5)，然后再將這些 RNA 雜交到由成百上千個 DNA/寡核苷酸順序排列的玻璃載體上，熒光信號的強弱正好反映了轉錄水平，然后用特定的熒光波長掃描芯片得到這些基因在不同組織或細胞中的表達譜。最后可以用特定的分析軟件將這些差異表達的基因進行聚類分析，表明他們具有共有的生物學功能。

　　傳統基因芯片制備技術類型介紹

　　傳統的制備方法主要有兩種：一是原位合成，二是直接點樣。原位合成是用于寡氨基酸，直接點樣多用于大片段DNA，有時也用于寡核苷酸甚至mRNA。原位合成主要有光刻法和壓電打印法兩種途徑。

　　新的基因芯片制備技術介紹

　　1. 微電子芯片

　　利用微電子工業常用的光刻技術，芯片被設計構建在硅/二氧化硅等基底材料上，經熱氧化，制成1mm×1mm的陣列，每個陣列含有多個微電極，在每個電極上通過氧化硅沉積和蝕刻制備出樣品池。將連接鏈親和素的瓊脂糖覆蓋在電極上，在電場作用下生物素標記的探針即可結合在特定電極上。電子芯片最大特點是雜交速度快，可大大縮短分析時間，但制備復雜、成本高。

　　2. 三維生物芯片

　　這種芯片技術是利用官能團化的聚丙酰氨凝膠塊作為基質來固定寡氨基酸。通常的制備方法是將有活性基團的物質或丙烯酰胺衍生物與丙烯酰胺單體在玻璃板上聚合，機械切割出三維凝膠微塊，使每塊玻璃片上有10 000個微小的聚乙烯酰胺凝膠條，每個凝膠條可用于靶DNA、RNA或蛋白質的分析，光刻或激光蒸發除去凝膠塊之間的凝膠，再將帶有活性基團(氨基、醛基等)的DNA點，加到凝膠上進行交聯，再將DNA樣品轉移到凝膠塊上。

　　3. 流過式芯片

　　即在芯片片基上制成格柵狀微通道，設計及合成特定的寡氨基酸探針，結合于微通道內芯片特定區域。從待檢測樣品中分離DNA或RNA，并對其進行熒光標記，然后該樣品流過芯片，固定的寡氨基酸探針捕獲與之相互補的核酸，再用信號檢測系統分析結果。其特點是敏感度高、速度快、價格較低。

　　基因芯片在進行疾病檢查方面也能發揮很大作用，比如產前遺傳病檢查，對病原微生物感染診斷和一些新血管等重大疾病方面都能提高診斷率。