生醫芯片

生物醫學

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心氣虛,則脈細;肺氣虛,則皮寒;肝氣虛,則氣少;腎氣虛,則泄利前後;脾氣虛,則飲食不入。
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1 拼音

shēng yī xīn piàn

2 註解

生醫芯片可以爲DNA的定序、人類各式疾病的檢驗、新藥的篩檢及開發、藥物的定量釋放控制,以及食物、環境檢測等提供一個快速、精確、大量且自動化的操作平臺。因此,使用生醫芯片,可以完成傳統生醫檢測上所無法達成的目標。例如目前的癌症檢測方式,往往需要等到病人有相當程度的症狀,甚至病入膏肓時,才能夠檢測出來;然而利用生醫芯片的技術,可幫助醫生在短短數分鐘內,檢測出初期的各種癌症,更可進一步瞭解病人的癌症遺傳因子,以作先期的防範。

直接取自人體的生醫檢體,如血液組織體液等,如果所含的待檢成分並不存在於外部的液體中時,就無法直接檢驗出來,必須將檢體加以處理並分離出待檢物,纔可以進行檢測。因此,檢體處理與分離的自動化,是生醫檢測技術提升的首要目標。例如細胞內的DNA或蛋白質檢驗,須先行將細胞破碎,取出胞內物質,再將所需檢測的目標分離、純化以利檢測。若採傳統方法,從細胞破碎分離至檢體純化,所使用的儀器設備不但佔空間,需要的操作人力也相當可觀。生醫芯片則採完全自動化的操作方式,可節省大量的檢體處理空間與人力。

由於生醫檢測是靠擴散隨機碰撞來達成生醫反應,因此往往需經數小時至數日才能完成某一種檢測,對於需要多種檢測交叉比對的生醫反應,處理過程就相當費時,又因爲是由人來操作,不易精確定量。生醫芯片能精確定量,且可同時平行處理大量檢體,因此能大幅縮短檢測時間。此外,藉着外力或微流體系統的幫助,生醫反應的速率可增加數倍至數百倍以上,因此使得傳統上曠日費時的生醫檢體處理與反應時程得以大幅縮短。

當檢體體積減少,反應面積與檢體體積的比率相對增加,檢體的反應速率可以加快。且生醫芯片使用的檢體量甚少,對於昂貴或微量的生醫檢體,利用生醫芯片檢測,可以以較少的量獲得相同的檢測結果,故可減少檢測成本及檢體用量,發揮生醫反應的微量檢測功能。一旦待檢物含量過低時,可採用微量的檢測技術,如光學干涉及表面電漿共振技術,或檢體放大技術,如DNA聚合酶鏈鎖反應技術,此種技術可將數量極少的DNA放大數十至數百萬倍,能夠大幅增加檢測靈敏度

從上述開發芯片的目的來看,生醫芯片有朝一日必能將傳統大型的生醫實驗室的功能,包括從試樣準備到生醫反應檢測,縮小集中在一個芯片上。其所能達成的檢測成果,不但在定量上優於傳統方式,在速度及精確度上也頗佔優勢。是以此類芯片也稱爲實驗室芯片(lab on a chip, LOC)或微全分析系統 (micro total analysis system, μTAS)。

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