生物晶片
- 格式:pdf
- 大小:219.12 KB
- 文档页数:5
2020年高考数学备考易错易混考点:立体几何立体几何56.你掌握了空间图形在平面上的直观画法吗?(斜二测画法)。
57.线面平行和面面平行的定义、判定和性质定理你掌握了吗?线线平行、线面平行、面面平行这三者之间的联系和转化在解决立几问题中的应用是怎样的?每种平行之间转换的条件是什么?58.三垂线定理及其逆定理你记住了吗?你知道三垂线定理的关键是什么吗?(一面、四线、三垂直、立柱即面的垂线是关键)一面四直线,立柱是关键,垂直三处见59.线面平行的判定定理和性质定理在应用时都是三个条件,但这三个条件易混为一谈;面面平行的判定定理易把条件错误地记为"一个平面内的两条相交直线与另一个平面内的两条相交直线分别平行"而导致证明过程跨步太大。
60.求两条异面直线所成的角、直线与平面所成的角和二面角时,如果所求的角为90°,那么就不要忘了还有一种求角的方法即用证明它们垂直的方法。
61.异面直线所成角利用"平移法"求解时,一定要注意平移后所得角等于所求角(或其补角),特别是题目告诉异面直线所成角,应用时一定要从题意出发,是用锐角还是其补角,还是两种情况都有可能。
62.你知道公式:和中每一字母的意思吗?能够熟练地应用它们解题吗?63.两条异面直线所成的角的范围:0°《α≤90°直线与平面所成的角的范围:0o≤α≤90°二面角的平面角的取值范围:0°≤α≤180°64.你知道异面直线上两点间的距离公式如何使用吗?65.平面图形的翻折,立体图形的展开等一类问题,要注意翻折,展开前后相关几何元素的"不变量"与"不变性"。
66.立几问题的求解分为"作","证","算"三个环节,你是否只注重了"作","算",而忽视了"证"这个重要环节?67.棱柱及其性质、平行六面体与长方体及其性质。
生物晶片技术在医学诊断中的应用生物晶片技术(Microarray Technology)是一种用于肿瘤研究和分析的新兴技术,它使得医学科学家可以对成千上万个基因进行研究并得到高通量的数据。
传统的基因检测方法只能测定一个基因,或者一小组基因的状态,无法对整个基因谱进行广泛而快速的检测研究。
而生物晶片技术可以同时检测数万个基因的表达情况,这种技术极大地加快了研究和诊断过程,有着广泛的应用前景,尤其是在医学诊断中。
一、生物晶片的基本原理生物晶片是利用印刷技术将成千上万的基因探针矩阵固定在硅片上的一种微电子芯片。
生物晶片中每一个探针占据一个固定空间,每一个空间都具备一个单独的测定位。
生物晶片制备包括两个主要过程:首先是基因构建与标记,其次是生物晶片制备。
生物晶片能够承载巨量的生物学信息,包括DNA、RNA、蛋白质、病毒、疫苗、细胞等多种生物物质。
二、生物晶片技术在医学诊断中的应用1. 细胞分析生物晶片技术可以对细胞进行基因表达分析,旨在研究恶性肿瘤中基因变异的状况。
此外,该技术可以用于病毒和癌细胞的检测和鉴定,因为它能够迅速检测出细胞分子的存在和组分,从而对细胞发生的疾病提供较早的检验手段。
2. 肿瘤诊断生物晶片技术可以快速准确地检测出存在肿瘤的基因分子。
通常,一种肿瘤会有多种病因,传统的检测方式不能够对不同的病原体进行区分,对于病因相近的肿瘤尤其如此。
而生物晶片技术可以对细胞材料中的不同基因进行大规模检测,分析出人体细胞中千万级别的基因表达谱,从而可以帮助医生进行肿瘤分类、识别和分型。
3. 遗传检测生物晶片技术可以对多个基因同时进行检测,以确定人体患遗传病的概率。
传统的遗传性疾病检测通常是从体检或其他检查发现疾病症状,随后再通过基因检测方法确认疾病是否遗传。
而生物晶片技术对遗传疾病的检测可以在疾病发生前就进行检测,阻塞疾病发生的链式反应。
三、生物晶片技术的应用前景生物晶片技术的发展可以预见其将会产生更加重要、更加广泛的应用。
生物晶片(英语:biochip)是运用分子生物学、基因资讯、分析化学等原理进行设计,以矽晶圆、玻璃或高分子为基材,配合微机电自动化、或其他精密加工技术,所制作之高科技元件,有如半导体晶片一般能快速进行繁复运算;生物晶片具有快速、精确、低成本之生物分析检验能力。
在分子生物学,生物晶片基本上是小型化的实验室,可以同时执行数百个或数千个生化反应。
生物晶片使研究人员能够快速筛选大量的生物分析物用于各种目的,从疾病的诊断到生物恐怖主义的检测。
目前发展中之生物晶片可大略分成:基因晶片(gene chip or DNA microarray)与实验室晶片(Lab-on-a-chip)两类。
基因晶片是所有不同种类之生物晶片中发展最快的一种。
基因晶片指的是在数平方公分之面积上安装数千或数万个核酸探针,经由一次测验,即可提供大量基因序列相关资讯。
实验室晶片的例子包括可以进行电泳分析之毛细管电泳晶片,或是可以从细胞中纯化核酸之样品前处理晶片等。
已有微电泳晶片上市。
基因芯片基因芯片技术在上世纪80年代末应运而生。
它的出现主要基于分子生物学,尤其是人类基因组测序的发展及微电子、新材料等学科的先进技术。
基因芯片的原理见图基因芯片的应用基因表达水平的检测:可以自动、快速检测出成千上万个基因的表达情况,相当于快速地进行一次全身性分子层面的检查基因诊断:从正常人的基因组的DNA与DNA芯片杂交可以得出标准图谱,同理,从患者的基因组中也可以得出病变图谱。
通过比较、分析可以得出病变的DNA信息。
这种基因芯片诊断技术有高效、敏感、经济等特点。
现在,已有肝炎病毒、结核杆菌耐药性检测芯片及恶性肿瘤等疾病的相关标记物检测芯片进入市场。
药物筛选:利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异,从基因水平上解释药物的作用机制。
个性化医疗:利用基因芯片技术对患者先进行诊断,再开处方,就客队患者实施个性优化治疗。
测序:利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列处待测样品的序列生物信息学研究:基因芯片将成为未来生物信息学研究中一个重要信息采集和处理平台,成为基因组信息学研究的主要技术支撑。
生物晶片簡介吳明山廖啟志隨著知識的累積,科技日新月異,進步的速度可謂一日千里。
經濟趨勢不再以單一方面的知識形成產業,而是匯集統整各類知識所形成的知識經濟。
目前知識經濟的兩大主流分別是涵蓋醫療保健、農漁生產、環境保護的生物科技(Biotechnology),以及包括軟硬體開發、網路及無線通訊的資訊科技(Information Technology)。
在人類基因圖譜定序完成之後,生命科學家們未來的課題是將這些基因做解碼,瞭解數以萬計的基因所代表的意義,及其蛋白質組的功能探究。
為了因應生物科技研發,需要以大量且迅速的方式研究各種生化反應,於是結合微電子、微機械、生命科學和生物訊息等各方知識所開發的綜合產物「生物晶片」,應運而生,這正是幫助科學家們加速基因解碼及相關研究的最佳工具。
什麼是生物晶片生物晶片的概念起源於二十世紀80年代後期。
廣義地說,生物晶片即是配合微電子、微機械等技術,將DNA、oligonucleotide、polypeptide、antibody、cell 等生物大分子(macromolecules),以微面積、高密度的方式精確地點製(fabrication)在玻璃、矽片、塑膠等固體材質,來製成應用於生物化學分析的產品,作用對象可以為基因、蛋白質或細胞組織等。
生物晶片技術的主要特點是其分析可信度及精確性高、分析速度快,所使用的樣品及試劑少,並可獲得整體性(平行化)的實驗數據。
雖然生物晶片的應用仍屬於初期發展階段,但已有許多重大成果呈現。
生物晶片的種類,依其功能性可大致分為陣列檢測晶片:基因晶片(Gene chip/DNA chip)與蛋白質晶片(Protein chip);序列處理晶片:檢體前處理晶片(Sample preparation chip)/實驗室晶片(Lab-on-chip)/毛細管電泳晶片(CE Chip)與Mini Chemical System(Chemical Plants on a chip);以及平行處理晶片:High Throughput Screening Chip與Combinatorial Chemistry on a Chip。
生物晶片技術之研發與挑戰工研院生物醫學工程中心李鍾熙生物晶片(biochip)是運用分子生物學、基因資訊、分析化學等原理進行設計,以矽晶片、玻璃或高分子為基材,配合微機電、自動化或其他精密加工技術,所製作之高科技元件。
有如半導體晶片能快速進行繁複運算,生物晶片具有輕便、快速、精確、低成本之生化分析檢驗能力。
生物晶片未來應用領域涵蓋生命科學基礎研究、新藥研發、醫療診斷、食品安全、環境監測、法醫鑑定、國防安全、化工生產等,極具潛力。
目前發展中之生物晶片可大略分成:感測晶片(Sensing chip)與處理晶片(Processing chip)兩大類。
在感測晶片中,基因晶片是最典型的代表,也是發展最快的一種晶片,研發中的則有蛋白質晶片、細胞晶片等。
基因晶片指在數平方公分之面積上安置數千或數萬個核酸探針,經由一次檢測,即可以提供大量基因序列相關之訊息,例如cDNA 微陣列晶片(DNA microarray)可以用來檢測基因表現程度,特別設計的寡核酸微陣列晶片(oligonucleotide microarray)可以用來鑑定SNP (single nucleotide polymorphism)以區別不同的基因型,皆已有商業化產品,市場主要以研發實驗室為主。
在國內,除各研究機構實驗室外,自1999年起,已陸續有台灣基因、微晶、晶宇、晶碁、達灣、數位基因、基因數碼等多家公司成立,投入基因晶片相關之研發、生產與服務,預估未來仍會有更多之國內企業自組團隊或藉由國際合作,成立生物晶片公司。
處理晶片則是結合微流体(microfluidics)技術與微機電精密加工技術,製作之精密元件,所以又稱微流體晶片。
典型之例子包括可以進行電泳分析之微電泳晶片,或是可以從細胞中純化核酸之樣品前處理晶片等。
此類晶片技術發展相當迅速,例如微電泳晶片,基因多形式(polymorphisms)檢測晶片、及新藥開發高速篩選晶片或組合化學晶片等也陸續進入上市測試階段;至於可用於快速臨床診斷用的疾病檢驗晶片,則仍在研發階段。
生物医学工程中的生物传感器与检测技术在生物医学工程领域,生物传感器和检测技术被广泛应用于疾病诊断、治疗监测以及药物研发等方面。
它们具有高灵敏度、高选择性和非侵入性等特点,为医学诊断和治疗提供了有效的工具。
本文将从生物传感器和生物检测技术的原理、分类以及应用等方面进行探讨。
一、生物传感器的原理与分类生物传感器是一种能够将生物体内信息转化为可测量信号的装置,其工作原理主要基于生物分子的识别和生化反应。
目前常用的生物传感器主要包括光学传感器、电化学传感器和生物晶片等。
1. 光学传感器光学传感器是利用光的吸收、散射和发射等性质,通过检测光信号的变化来实现对生物分子的检测。
例如,荧光传感器可以通过测量样品中荧光物质的发射光信号的强度和波长来定量分析样品中的生物分子含量。
此外,表面等离子体共振传感器和光纤传感器等也是光学传感器的重要应用。
2. 电化学传感器电化学传感器利用电化学原理,通过测量电化学信号的变化来检测生物分子。
常用的电化学传感器包括电位法传感器和电流法传感器。
其中,电位法传感器通过测量溶液中的电位差来分析生物分子的含量,而电流法传感器则通过测量溶液中的电流变化来实现对生物分子的检测。
3. 生物晶片生物晶片是一种以微流控芯片为基础的生物传感器,其上拥有大量的微小反应室和通道。
生物样品可以通过这些通道流动,并与特定的生物分子相互作用,从而实现对生物分子的检测。
生物晶片具有高通量、高灵敏度和多重检测等优点,因此在基因分析、蛋白质检测以及细胞研究等方面得到了广泛应用。
二、生物传感器的应用生物传感器和检测技术在生物医学工程中有着广泛的应用,涵盖了疾病诊断、治疗监测以及药物研发等领域。
1. 疾病诊断生物传感器可以辅助医生进行疾病的早期诊断和预防。
例如,利用生物传感器可以检测患者血液中的疾病标志物,如血糖、血压和心脏酶等,从而实现对糖尿病、高血压和心脏病等疾病的快速诊断和监测。
2. 治疗监测在治疗过程中,生物传感器还可以用于监测药物的疗效和患者的生理状态。
生物晶片技术在生物医学中的应用现代科技的快速发展使得科学家们能够开发出越来越先进的技术,其中有一项技术就是生物晶片技术。
生物晶片技术是一项新兴技术,它能够在生物医疗领域发挥重要作用。
一、生物晶片技术的定义生物晶片技术是一种微细加工和微电子技术的综合应用,使生物分子与电子学元件结合,将这些组分压缩在一个非常小的芯片上,以便能够同时进行许多不同的生化反应和分析。
二、生物晶片技术的优点生物晶片技术有很多优点,其中最重要的优点就是它可以显著提高生物医学研究和诊断的速度和精度。
生物晶片技术可以同时进行许多不同的分析,从而可以在非常短的时间内收集更多的数据。
此外,由于生物晶片技术使用的生物样品是微量的,因此可以大大减少患者的痛苦和不适。
此外,生物晶片技术还具有节约成本的优点,因为它可以在短时间内完成大量实验,从而大大减少了实验的成本。
三、生物晶片技术的应用1.生物医学研究生物晶片技术可以在生物医学研究中发挥重要作用。
研究人员可以使用生物晶片技术来研究某种特定疾病的分子特征,从而深入了解该疾病的发展和预测方法。
此外,生物晶片技术还可以用于药物评价和药物筛选。
2.个性化医疗生物晶片技术可以帮助医生们更好地了解患者个体特征,进而提供个性化的治疗方案。
例如,生物晶片可以检测患者身体内的基因变化,为医生提供更精确的治疗建议。
3.预防和预测疾病生物晶片技术具有预防和预测疾病的潜力。
通过生物晶片技术可以检测患者身体内的特定蛋白质或基因,并由此预测患者是否患有某种疾病。
此外,生物晶片技术还可以帮助医生们更好地了解患者的健康状况,并提供更有效的干预和治疗方法。
四、结语生物晶片技术是生物科学中极其重要的一项新兴技术。
生物晶片技术的应用除了在医学领域之外,还可以用于环境监测、食品安全检测等方面。
未来,随着生物晶片技术的不断发展,我们相信它将会在生物科技领域发挥更加重要的作用。
生育波共振芯片
生育波共振芯片,也被称为生物共振芯片或生物共振晶片,是一种采用纳米级制程工艺的硅基集成微电路。
该芯片包含多个关键模块,如微电波感应接收线圈、传输电路、晶体振荡器和微生物电波发射器。
微电波感应接收线圈是该芯片的重要部分,它的主要任务是接收来自生物体向体外发射的生物波。
这些生物波经过晶体振荡器后,会产生共振并被放大。
放大的共振波随后被传输到微生物电波发射器,该发射器会将这些波反馈给生物体。
基于特定的算法,这些反馈的共振波可以按照一定的频率进行转换,从而有助于恢复细胞生理机能的运转。
关于生育波共振芯片的具体应用和作用机制,可能需要更深入的生物学和医学知识来理解。
目前,我暂时无法提供该芯片在生育或生育健康方面的具体应用信息。
如果你对这一领域感兴趣,建议进一步查阅相关的生物医学文献或咨询专业人士。
篇名:
生物晶片
作者:
臺㆗第㆓高級㆗學<111許宗仁、林彥丞>
壹●前言
在現今高科技的社會裡,很多東西都追求小而精緻,傳統大型的分析、檢驗等器具已經走㆖歷史了,取而代之的是微小化、積體化以及平行多工化的生物晶片。
㆒個極微小的東西竟能發揮出這麼大的作用,難道大家不會覺得很神奇嗎?現在,讓我們帶領大家進入生物晶片的奧妙世界裡吧!
貮●正文
㆒、定義
生物晶片是泛指採用半導體策略於生物性分析所產生的微小化裝置,也就是將傳統大型的分析、檢驗等器具,予以微小化、積體化以及平行多工化。
生物晶片通常以矽晶片、玻璃或高分子為基質,以微小化技術整合生物有機分子(如核酸或蛋白質)為生化探針,用來檢測或分析生物性分子。
生物晶片的體積小、反應快速並且能夠平行分析大量生物資訊,因此適用於生化處理、分析、檢驗、新藥開發及環境監測等用途㆖。
(註㆒)
㆓、
生物晶片依照其用途可分以為「樣品製備」、「生化反應」以及「結果檢測」㆔大類。
1. 「樣品的檢測」可分為㆓類:
1-1細胞微過濾用分離晶片
微過濾用晶片是利用在矽片㆖刻出各種形狀的過濾通道,通道大小為幾個
微米。
然後,在矽片㆖黏合㆖㆒個玻璃蓋片即完成。
(註㆓)舉例來說,血球晶片微過濾器是根據㆟白血球的尺寸比紅血球大的特點,使㆟外周血流過微過濾器時只讓血漿和尺寸較小的紅血球及血小板通過而攔截住尺寸較大的白血球。
1-2介電電泳分離晶片
處於同㆒交變電場㆗的不同種類細胞,由於它們的介電性質不同,所受的介電力方向的大小也將不同。
對於兩種具有不同介電性質的細胞,可以藉由選擇適當的細胞懸浮液及所加電場頻率,使得它們的電極化能力分別大於或小於周圍懸浮液的電極化能力。
這樣當它們處於不均勻電場㆗時,就會分別在各表面產生與所加電場相同或相反的電偶極矩、受正向和負向介電力的作用,而分別移到電場強度
最強或最弱的不同區域。
(註㆓)舉例來說,利用此介電電泳晶片便可將細菌或病毐從血液檢品㆗分離出來。
2. 生化反應晶片
典型的生化反應晶片是核酸擴增反應晶片(PCR Chip),它是在晶片表面運用微細加工技術刻蝕出反應槽,並在其底部或反面製作微型電極陣列或附加加熱器組。
藉由調控施加於電極或加熱器組的電壓,使反應槽內的溫度可得到精確的控制,形成核酸擴增反應所需的溫度時間譜。
由於其體積小、表面積大,反應槽的溫度可作迅速改變。
因此,通常需數小時的PCR反應可在晶片㆖10分鐘完成。
(註㆓)
3. 檢測型晶片
如;毛細管電泳晶片,的測序原理與普通毛細胞電泳測序原理相同。
只是利用各種微細加工技術在矽片、玻璃或塑膠表面刻蝕成㆔維長槽的反應通道,並與另㆒平面材料黏合形成管道,同時使之陣列化。
與常規毛細管電泳相比,毛細管電泳晶片具有更高的分析檢測速度。
它可用突變檢測和DNA測序。
隨著微加工技術和樣品處理技術的提升,毛細管電泳晶片將可成為高速、高通量的有力分析工具。
(註㆓)
㆔、生物晶片的應用
DNA晶片的應用範圍廣泛,可應用於細胞生化學的研究及疾病診斷㆖等等。
例如:癌症腫瘤學㆖的臨床診斷或者在各種不同病毒感染疾病的診斷,像是AIDS 和腸病毒的診斷。
藉以得到快速又正確的診斷,以節省大量的㆟力及物力,並且可以搶在第㆒個時間點㆖救病㆟,以期做到早期發現,及早治療的功效。
在這裡我們舉幾個應用生物晶片的例子:
1.藥物的篩選:Illumina公司相信藥品和它的接受器(receptors)之間的結合也可以被應用㆖晶片,就類似DNA和互補探針之間的緊密結合㆒般。
這種晶片的推出後,以期可以達到節省藥品篩選所耗費許多的時間和經費。
(註㆔)
2. 生物武器的偵測:過去這幾年,美國國防部已經提供㆖百萬元的經費給㆒些生技公司,希望能找出㆒些對付生物武器的工具。
但首先必備的是如何偵測和檢定它。
所以,Nanogen公司已經收到國防部給的超過七百萬美金經費,去研發㆒種可攜式系統(例如:DNA晶片),以期在戰場㆖可以快速、準確的檢定有害的生
物武器。
(註㆔)
3. 毒理學㆖的分析:DNA晶片也可以用來檢測有機毒物對芋些特定基因的表現,例如那些和肝臟毒害有關的基因。
Affymetrix公司的發言㆟也聲明這方面應用的晶片已經成為他們公司的新重點產品。
他們已經集結了許多專家的意見去收集那些最有可能代表某些㆟體器官毒素的基因,以期能快速分析㆒些有毒物質對㆟體所產生的影響。
(註㆔)
㆕、台灣在生物晶片㆖的發展
台灣政府視生物科技為這㆒世紀的明星產業,政府至今相關研發經費投入超過3000億元。
號稱自1998年起5年內將投注新台幣100億元全力輔助發展,許多傳統製藥或食品業開始轉型,搶搭生技列車。
然而新加坡政府於2000年底提出未來3年投注100億美金發展生物科技的差距,台灣100億新台幣的額度則相形弱勢,再以竹科㆕期竹南生技專業園區的入區審核與配㆞原則嚴苛。
相較㆗國大陸已在㆖海、北京、廣東㆔㆞設立生技園區,且㆞方政府籌資50%輔助設廠的優惠條件。
台灣生物科技發展,也會因籌資不易與優惠條件不佳等因素居於劣勢,無法吸收外資與生技㆟才的返台。
幸好的是台灣的大學與醫學院已量產足夠優秀的生技研發㆟才,而政府若能改變現有的決策方式,增加研發經費與輔助設廠的優惠條件,選定發展策略與目標,整合資源便可以突破現階段的窘況,台灣生技產業的發展將會有未來。
(註㆔)
參●結論
生物晶片在未來的發展㆒向很具肯定,㆒個極微小的晶片竟可以發揮如此大的功用,如:醫學界㆖用來治療疾病、發明藥物、甚至發展成戰用武器。
諸多好處即於㆒身,怎能不受到重視呢?我國政府也致力於發展生物晶片,投入大量的金錢及技術㆟員,希望未來能在這方面大有嶄獲。
肆●引註資料
註㆒、晶宇生物科技(951020)/05product_content1.asp
註㆓、(951023)
http://140.127.6.19/%E5%BE%AE%E7%B3%BB%E7%B5%B1%E6%A
8%A1%E6%93%AC%E5%AF%A6%E9%A9%97%E5%AE%A4/%E7%
94%9F%E7%89%A9%E6%99%B6%E7%89%87/new_page_5.htm
註㆔、(951024).tw/~cbst/biochip.htm。