飛行噴點生物芯片期待產(chǎn)業(yè)突圍

作為上個世紀末生命科學領(lǐng)域中迅速崛起的一項高新技術(shù)，生物芯片將原本需要占據(jù)幾層樓的生物實驗室，微縮到一平方厘米大小的芯片上，實現(xiàn)分析過程全自動，分析速度也得到成千上萬倍的提高。
 
近幾年，我國生物芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)階段走向技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品銷售階段，生物芯片被廣泛應(yīng)用于人類基因研究、醫(yī)學診斷、新藥開發(fā)、農(nóng)作物的優(yōu)育優(yōu)選、環(huán)境檢測等諸多領(lǐng)域。但是，將生物芯片實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化卻并非一樁簡單的事情。
 
9月18日，在由中國醫(yī)藥教育協(xié)會主辦的“2011基因芯片技術(shù)與創(chuàng)新藥物應(yīng)用高級研討會”上，中國科學院遺傳與發(fā)育研究所高級工程師傅仲華為大家展示的飛行噴點生物芯片制備技術(shù)，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，該技術(shù)驚人的點樣速度，加快了研究工作的進展，提高了科研成果轉(zhuǎn)化效率，成功實現(xiàn)生物芯片的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

我國引進的首臺飛行噴點生物芯片制備平臺
 
點樣速度驚人
 
生物芯片的發(fā)展與制備技術(shù)研發(fā)平臺的發(fā)展密切相關(guān)，據(jù)傅仲華介紹，飛行噴點制備技術(shù)是由英國Arraet公司研制的成果，目前，Arraet已在全球發(fā)展了57個應(yīng)用制備平臺，我國也在今年的6月份將這一制備平臺成功引進，并取得了很好的成效。
 
“飛行噴點技術(shù)是生物芯片平臺的突破和創(chuàng)新，這一最新的制備平臺，取代任何同類產(chǎn)品那是大勢所趨。”傅仲華很肯定地說，“它驚人的點樣速度，使得一臺機器可以代替過去的三臺或更多。”
以系列產(chǎn)品“馬拉松”為例，點樣平臺一次可放置100張玻片，在每張玻片點50000點以上的密度要求下，該點樣儀可以達到每分鐘點8.3張玻片的速度；而另一系列產(chǎn)品“超級馬拉松”，點樣平臺有十層玻片制備自動提升步進系統(tǒng)，十層平臺上可一次放置1000張玻片，達到每分鐘連續(xù)點樣25張玻片。
 
為什么飛行噴點的點樣速度如此驚人？傅仲華解釋，其關(guān)鍵在于點樣噴頭精致的設(shè)計。據(jù)介紹，該點樣噴樣頭一共有128個噴頭位置，根據(jù)點樣陣列的要求，實際選用了96個作為噴樣頭進行使用；進樣的吸樣針有12個和32個兩種結(jié)構(gòu)，一次可吸12個或32個樣品，同時，一個吸樣針一次吸樣后可以點500點，每個點為2納升。
 
不僅如此，根據(jù)軟件的控制，以及在精確的步進電機和優(yōu)異滑軌的結(jié)合下，飛行點樣的移動速度可達到0.2m/s，每個點在飛行中不僅可以進行一滴或多滴的點、梯度點樣，每個點的體積也能得到很好的控制，對研究和產(chǎn)業(yè)化可以找到更加優(yōu)化的方法，實現(xiàn)樣品制備的目的，同時在制備當中也解決了漏點的問題。 突破性功能顯著。
 
點樣平臺的另一亮點是它的微孔板儲存器和玻片存擴展功能，據(jù)傅仲華介紹，如果樣品較多，微孔板儲存器的儲存功能可以把更多的樣品保留，并且根據(jù)實際需求自動更換孔板的位置進行自動取樣、點樣；而玻片存擴展功能使得制備平臺可以一次性疊放十層，以每層100張玻片計算，可以機械化的進行1000張玻片的點樣。
 
為了提高點樣環(huán)境，飛行噴點制備平臺除了配有低溫、加濕系統(tǒng)外，還特別增加了超凈空間控制系統(tǒng)，在運行速度極快的空間下依然擁有非常好的凈化條件，這也是其他同類產(chǎn)品所沒有的。
 
“由于這種優(yōu)化和良好的制備空間，使得于平臺適合點蛋白、DNA等多種樣品。”傅仲華說，“特別是對于蛋白樣品的點樣，由于要保持蛋白樣品的活性，因此對點樣速度要求較高，而這一制備平臺正好滿足了蛋白點樣的速度要求。”
 
控制污染也是制備芯片最為關(guān)注的問題，飛行噴點制備平臺采用負壓進樣的清洗方式，將緩沖液從管道內(nèi)部和外部同時清洗，可以多次清洗12個進樣、點樣裝置，保證樣品不受污染。
 
“因為有了這些突破性功能，完全滿足和解決了生物芯片規(guī)?；a(chǎn)的需求。”傅仲華說。

 
推動產(chǎn)業(yè)化進程
 
芯片制作技術(shù)原理其實并不復雜，就制作設(shè)計的每項技術(shù)而言，我國已具有實際能力。從2000年開始，國家就陸續(xù)投入了大筆資金對生物芯片的系統(tǒng)研發(fā)給予了支持，建立了北京國家芯片工程中心、上海國家芯片工程中心、西安微檢驗工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片中的實驗室等研發(fā)機構(gòu)。
 
近幾年，隨著對人才和項目的引進，我國出現(xiàn)了一些新型的有生命力的企業(yè)，比如廣州瑞博奧生物、昆明寰基生物、上海百傲科技、上海裕隆生物、福建龍巖九健生物芯片技術(shù)研究所等。但是，由于受各種條件的限制，生物芯片在我國的產(chǎn)業(yè)化進程道路上，特別是在產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)上仍存在技術(shù)缺陷。
 
傅仲華表示，與國外產(chǎn)品比較，我國在系列產(chǎn)品、點樣功能上，以及點樣精確度、重復性、點樣速度和產(chǎn)業(yè)化上還存在差距，產(chǎn)品要形成研究、中試、規(guī)?；a(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈，顯然我國還沒有解決好產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸問題。
 
“研究和引進國外先進的技術(shù)會加快和推動我國生物芯片產(chǎn)業(yè)化進程。”傅仲華說，“我國發(fā)展生物芯片的難點是如何實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的整合集成，而引進的這一新的技術(shù)平臺將這一難點成功克服了。”
 
傅仲華建議，我國在發(fā)展生物芯片產(chǎn)業(yè)的過程中，除了引進國外的先進技術(shù)，還應(yīng)該建立一支穩(wěn)定的專業(yè)化服務(wù)團隊，及時跟進和解決生物芯片技術(shù)的服務(wù)問題。
 
“Arraet專家團隊的技術(shù)服務(wù)模式就值得我們借鑒。”傅仲華說，“Arraet專家團隊用多年積累的經(jīng)驗，免費為需要幫助的人提供服務(wù)，將樣品提供給Arraet專家團隊，他們就會提供最佳的制作技術(shù)方案，提供最完整的技術(shù)報告。”