生物芯片的世界发展
生物芯片技术的发展最初得益于埃德温·迈勒·萨瑟恩提出的核酸杂交理论,即被标记的核酸分子可以与固化的互补核酸分子杂交。从这个角度来说,Southern杂交可以看作是生物芯片的雏形。弗雷德里克·桑格和沃特·吉尔伯特发明了广泛使用的DNA测序方法,并以1980获得了诺贝尔奖。另一位诺贝尔奖获得者Kary Mullis在1983年首先发明了PCR,随后基于它的一系列研究使得少量的DNA能够被放大,并通过实验方法检测出来。
生物芯片一词最早是在20世纪80年代初提出的,当时主要指分子电子器件。它是在生命科学领域迅速发展起来的高新技术,主要是指通过微加工技术和微电子技术,在固体芯片表面构建一个微型生化分析系统,实现对细胞、蛋白质、DNA等生物成分的准确、快速、信息化检测。美国海军实验室研究人员卡特尝试组装有机功能分子或生物活性分子,想构建微功能单元,实现信息获取、存储、处理和传输的功能。它被用于开发仿生信息处理系统和生物计算机,从而产生了“分子电子学”。同时取得了一些重要进展:分子开关、分子存储器件、分子导线、分子神经元等分子器件。引起科学界关注的是基于DNA或蛋白质等分子计算的实验室模型的建立。
20世纪90年代,人类基因组计划(HGP)和分子生物学相关学科的发展也为基因芯片技术的产生和发展提供了有利条件。与此同时,另一种“生物芯片”引起了人们的关注。通过机器人自动打印或光导化学合成技术在硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制作的生物分子微阵列,可以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞或其他生物成分的准确、快速、信息化的筛选或检测。
●1991年,Affymatrix公司福多尔组织半导体专家和分子生物学专家* * *用光刻法研制出一种光导合成肽;
●1992年,利用半导体感光板技术首次报道了原位合成制备的DNA芯片,这是世界上第一个基因芯片;
●1993设计了寡核苷酸生物芯片;
●1994中提出光导合成的寡核苷酸芯片,用于快速DNA序列分析;
●1996年,灵活运用光刻、计算机、半导体、激光扫描、寡核苷酸合成、荧光探针杂交等多学科技术,创造了世界上第一个商用生物芯片。
●1995,第一个以玻璃为载体的基因微阵列芯片由斯坦福大学P. Brown实验室发明。
●2006 54 38+0年,世界生物芯片市场已经达到6543.8+0.7亿美元,用生物芯片参与药理遗传学和药物基因组学研究的世界药物市场每年约为6543.8+0.8亿美元;
●从2000年到2004年的五年间,应用生物芯片的市场销售额达到了200亿美元左右。
●2005年,仅美国用于基因组研究的芯片销售额就达50亿美元,2010年很可能上升到400亿美元。这还不包括用于疾病预防、诊断和治疗等领域的基因芯片,其中一些芯片预计比基因组研究的消耗量大几百倍。因此,基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业,成为21世纪的第一大产业。
2004年3月,英国著名咨询公司约斯特·沙利文(Frost & amp;Sulivan)发表了全球芯片市场分析报告《世界DNA芯片市场战略分析》。报告显示,全球DNA生物芯片市场正以年均6.7%的速度增长,2003年总市值为5.96亿美元,2010年为93.7亿美元。研究公司NanoMarkets预测,以纳米仪器为解决方案的医疗技术2009年将达到6543.8+03亿美元,2065.438+02年将增至250亿美元,其中芯片实验室最具发展潜力,市场增速最快。
●2012 12 2月,三位美国科学家获得了美国专利商标局(US PTO)授予的量子级神经动力学计算芯片专利。这款芯片功能强大,可以通过高速非标准运算模拟来解决问题,对未来量子计算的发展有很大的推动作用。这个电脑芯片是生物过程和物理过程的结合。通过模仿生物系统,利用突触神经元在接口处进行连接和反馈学习,具有赋予计算机超强计算能力和超快的速度的潜力,可广泛应用于军事和民用领域。这项专利涉及生产这种计算机芯片的几种不同方法。