生物芯片閲讀儀

自從1996年美國Affymetrix公司成功的製作出世界上首批用於藥物篩選和實驗室試驗用的生物芯片，並製作出芯片系統，此後世界各國在芯片研究方面突飛猛進，不斷有新的突破。進而推動了國外的生物芯片及其檢測儀器的發展，各生物芯片公司或相關儀器公司均推出了各自的生物芯片閲讀儀。

我國生物芯片技術的發展相對較晚，但伴隨着國際生物芯片技術發展的步伐，國內研發生物芯片閲讀儀也取得了一定成果。2017年底，國家食品藥品監督管理總局（CFDA）正式批准國內生產的生物芯片閲讀儀上市。使得國內多家醫院、科研機構使用生物芯片閲讀儀應用於腫瘤基因檢測試劑的開發和科學研究。

生物芯片閲讀儀主要有兩種：CCD系統生物芯片閲讀儀和激光共聚焦生物芯片閲讀儀。前者通過熒光檢測物鏡對整個生物芯片或芯片的一部分進行一次成像，收集熒光信號。具有結構簡單、體積小、檢測速度快、成本低等優點，已逐漸成為生物芯片閲讀儀的主流研究方向；後者具有檢測靈敏度高、動態範圍寬、信噪比好、測量精度高等優點，但一次只能檢測生物芯片的一個點所發出的熒光信號，因此要實現對整個生物芯片的檢測，就需要一個快速、精密的檢測裝置，這使得整個系統結構較複雜，且開發成本高 ^[2]  。

生物芯片閲讀儀的結構如圖1所示 ^[3]  ，生物芯片放置在暗盒內進行測量。其工作原理是：攝像系統獲取樣品台上生物芯片微弱的光信號，經圖像採集卡將採集到的光強信號（即圖像）傳入計算機，通過軟件對圖像進行分析，最後給出病人的濃度報告單。

芯片檢測技術簡便快速、省時，結果由閲讀儀自動分析，減少了肉眼觀察的誤差，提高了靈敏度，結果可保存打印，為臨牀提供了更多的方便 ^[4]  。

生物芯片閲讀儀是伴隨着生物芯片的產生而產生的，需要利用生物芯片技術的地方就需要利用到生物芯片閲讀儀，所以生物芯片閲讀儀的臨牀應用與生物芯片的臨牀應用息息相關。“生物芯片閲讀儀”是生命科學研究尤其是生物芯片技術的支撐平台，廣泛應用於分子生物學、醫學基礎工程，疾病基因診斷、臨牀治療、藥物開發、農作物優育優選、環境檢測和防治、食品衞生監督、司法鑑定和生物武器等領域，對生命科學領域許多研究方法與途徑的實現有着重要的影響 ^[5]  。

1．腫瘤檢測

腫瘤一直以來是醫學界關注的焦點，從眾多公開文獻資料及醫學專家研究來看，基因變異是腫瘤形成的最根本原因（如圖2所示），是否能找到抗腫瘤新藥，一直是人們試圖解決此類問題的關鍵。腫瘤標誌物是檢測患者是否患有癌症的主要依據，傳統的臨牀腫瘤檢測方法需要對多個腫瘤標誌物項目進行檢測，費力費時，不僅會給患者增添較大的經濟壓力，更重要的是由於時間較長還可能延誤最佳治療時期。而生物芯片的出現為檢測腫瘤的發生、發展的相關基因及表達程度提供了便利，因為由腫瘤標誌物構建的蛋白芯片能夠同時準確而高效的檢測多種標誌物，為腫瘤患者帶來了福音，讓他們能夠早發現早治療，而且能節省大量的資金，減輕就醫的壓力 ^[6]  。

2．藥物篩選

如何分離和鑑定藥物的有效成分是中藥產業和傳統的西藥開發遇到的重大障礙，基因芯片是解決這一難題的有效手段，它能夠進行大規模的篩選，並且通用性強，能夠從基因水平解釋藥物的作用機制，即可以利用基因芯片分析用藥前後機體的不同組織、器官基因表達的差異。國外幾乎所有的主要製藥公司都不同程度地採用了生物芯片技術，來尋找藥物靶標，檢測藥物的毒性或不良反應。用生物芯片作大規模的篩選研究可以省略大量的動物試驗，縮短藥物篩選所用時間，從而帶動創新藥物的研究和開發。

3．個體化醫療

種族、個體等因素都會導致遺傳背景的差異，臨牀上，同樣劑量的藥物對於不同患者在藥物療效與副作用方面會有很大差異，如果利用基因芯片技術對患者進行診斷再開處方，就可以對患者實施個體化治療。疾病一般不是由單個基因引起的，在治療中很多同種疾病的具體病因是因人而異的，所以用藥也因人而異。

拓展閲讀

[1]周強,宗光華,畢樹生.生物芯片掃描儀研究進展[J].光學技術,2004(02):225-228.

[2]蔣益新.生物芯片共聚焦掃描儀關鍵技術研究[D].南京理工大學,2010.