Το πρώτο βιοτσίπ εφευρέθηκε από μια αμερικανική εταιρεία, την Affymetrix, και το προϊόν αυτής της εταιρείας είναι GeneChip (DNA microarrays). Αυτά τα προϊόντα περιλαμβάνουν τον αριθμό των μεμονωμένων αισθητήρων DNA που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ελαττωμάτων. Το Biochip διαδραματίζει ουσιαστικό ρόλο στον τομέα της βιολογίας έρευνας όπως η βιολογία συστημάτων καθώς και η βιολογία των ασθενειών, ενώ ο αριθμός των κλινικών εφαρμογών αυξάνεται. Είναι ένα σύνολο μικροσυστοιχιών που τοποθετούνται σε μια ισχυρή επιφάνεια ενός υποστρώματος για να επιτρέψουν την εκτέλεση χιλιάδων αντιδράσεων σε λιγότερο χρόνο. Η ανάπτυξη του βιοτσίπ περιλαμβάνει κυρίως το συνδυασμό μοριακής βιολογίας, βιοχημείας και γενετικής. Τα βιοτσίπ χρησιμοποιούνται για την ανάλυση οργανικών μορίων που συνδέονται με έναν ζωντανό οργανισμό. Αυτό το άρθρο περιγράφει τι είναι το Biochip, τύποι, βιοτσίπ και τις χρήσεις τους , μειονεκτήματα και τις εφαρμογές του.

Τι είναι το Biochip;

Το βιοτσίπ είναι ένα σύνολο μειωμένων μικροσυστοιχιών που τοποθετούνται σε ένα ισχυρό υπόστρωμα που επιτρέπει την εκτέλεση πολλών πειραμάτων ταυτόχρονα για να επιτευχθεί υψηλή απόδοση σε λιγότερο χρόνο. Αυτή η συσκευή περιέχει εκατομμύρια στοιχεία αισθητήρα ή βιοαισθητήρες . Όχι σαν μικροτσίπ, αυτά δεν είναι ηλεκτρονικές συσκευές. Κάθε βιοτσίπ μπορεί να θεωρηθεί μικροαντιδραστήρας που μπορεί να ανιχνεύσει έναν συγκεκριμένο αναλύτη όπως ένα ένζυμο, πρωτεΐνη, DNA, βιολογικό μόριο ή αντίσωμα. Η κύρια λειτουργία αυτού του τσιπ είναι να εκτελεί εκατοντάδες βιολογικές αντιδράσεις σε λίγα δευτερόλεπτα, όπως γονίδια αποκωδικοποίησης (μια ακολουθία DNA).

Βιοτσίπ

Αρχή εργασίας ενός βιοτσίπ:

Η εργασία του Biochip περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα βήματα.

Βήμα 1: Ο χειριστής παράγει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο χαμηλής ισχύος μέσω ραδιοσημάτων
Βήμα 2: Το σταθερό βιοτσίπ ενεργοποιείται
Βήμα 3: Το ενεργοποιημένο τσιπ μεταδίδει τον κωδικό αναγνώρισης αντίστροφα στον χειριστή μέσω ραδιοφωνικών σημάτων
Βήμα 4: Ο αναγνώστης ενισχύει τον ληφθέντα κώδικα για να τον αλλάξει σε ψηφιακή μορφή και τελικά τον εκθέτει σε LCD.

Συστατικά της BioChips

Το Biochip περιλαμβάνει δύο συστατικά, τον αναμεταδότη καθώς και τον αναγνώστη.

Συστατικά της BioChips

1) Αναμεταδότης

Οι αναμεταδότες είναι δύο τύποι, δηλαδή ο ενεργός αναμεταδότης και ο παθητικός αναμεταδότης. Πρόκειται για έναν παθητικό πομποδέκτη που σημαίνει ότι δεν περιέχει καμία ενέργεια ή μπαταρία, ενώ σε παθητικό, δεν είναι ενεργό έως ότου ο χειριστής το ενεργοποιήσει δίνοντάς του ένα χαμηλό ηλεκτρικό φορτίο. Αυτός ο αναμεταδότης αποτελείται από τέσσερα μέρη όπως πηνίο κεραίας, μικροτσίπ υπολογιστή, γυάλινη κάψουλα και πυκνωτή συντονισμού.

Το μικροτσίπ του υπολογιστή αποθηκεύει έναν μοναδικό αριθμό αναγνώρισης (UID) που κυμαίνεται από 10 ψηφία έως 15 ψηφία.
Το πηνίο κεραίας είναι πολύ μικρό, πρωτόγονο και αυτού του τύπου κεραία χρησιμοποιείται για την αποστολή και λήψη σημάτων από το σαρωτή ή τη συσκευή ανάγνωσης.
Η φόρτιση του πυκνωτή συντονισμού μπορεί να γίνει με το μικρό σήμα, δηλαδή 1/1000 ενός watt που αποστέλλεται από τον χειριστή.
Η γυάλινη κάψουλα συγκρατεί το πηνίο κεραίας, πυκνωτής , και μικροτσίπ, και είναι κατασκευασμένο με βιοσυμβατό υλικό, δηλαδή γυαλί σόδας.

2) Αναγνώστης

Ο αναγνώστης αποτελείται από ένα πηνίο που ονομάζεται «διεγέρτης» και σχηματίζει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο μέσω ραδιοσημάτων. Προσφέρει την απαιτούμενη ενέργεια (<1/1000 of a watt) to activate the biochip. The reader carries a receiving coil for receiving the ID number or transmitted code sent back from the excited implanted biochip.

Τύποι BioChips

Υπάρχουν τρεις διαθέσιμοι τύποι Biochips, δηλαδή μικροσυστοιχία DNA, μικρορευστό τσιπ και μικροσυστοιχία πρωτεϊνών.

Τύποι BioChips

1) Μικροσυστοιχία DNA

Μια μικροσυστοιχία DNA ή ένα βιοτσίπ DNA είναι ένα σύνολο μικροσκοπικών κηλίδων DNA στερεωμένων σε μια ισχυρή επιφάνεια. Ένας ερευνητής χρησιμοποιεί για να υπολογίσει τα επίπεδα έκφρασης για μεγάλο αριθμό γονιδίων. Κάθε σήμα DNA περιλαμβάνει picomoles συγκεκριμένων γονιδίων που ονομάζονται ανιχνευτές. Αυτά μπορεί να είναι ένα μικρό τμήμα ενός γενετικού υλικού υπό συνθήκες υψηλής ακαμψίας. Συνήθως, η υβριδοποίηση-στόχος ανιχνευτή παρατηρείται και μετράται με αναγνώριση των στόχων που επισημαίνονται με φθοροφόρο ή χημειοφωταύγεια για να αποφασιστεί η σχετική ποσότητα σειράς νουκλεϊκών οξέων στον στόχο. Καινοτόμες συστοιχίες νουκλεϊκού οξέος ήταν μακρο συστοιχίες περίπου 9 cm X 12 cm και η αρχικά αυτοματοποιημένη ανάλυση βάσει εικονιδίων δημοσιεύθηκε το έτος 1981.

2) Μικρο-ρευστό τσιπ

Τα μικρορευστό βιοτσίπ ή το εργαστήριο σε ένα τσιπ είναι επιλογή των συνηθισμένων βιοχημικών εργαστηρίων και μετασχηματίζουν διάφορες εφαρμογές όπως ανάλυση DNA, διαδικασίες μοριακής βιολογίας, πρωτεωμική που είναι γνωστή ως μελέτη πρωτεϊνών και διάγνωση ασθενειών (κλινική παθολογία). Αυτά τα τσιπ γίνονται πιο περίπλοκα χρησιμοποιώντας 1000's συστατικών στοιχείων, αλλά αυτά τα στοιχεία έχουν σχεδιαστεί φυσικά ως full-custom full-up, το οποίο είναι ένα πολύ μεγάλο εργατικό δυναμικό.

3) Πρωτεΐνη Microarray

Μια μέθοδος πρωτεϊνικής μικροσυστοιχίας ή πρωτεϊνικού τσιπ χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση των δράσεων καθώς και των συνδέσεων πρωτεϊνών και για την εύρεση της λειτουργίας τους σε μεγάλη κλίμακα. Το κύριο πλεονέκτημα της πρωτεϊνικής μικροσυστοιχίας είναι ότι μπορούμε να παρακολουθούμε παράλληλα μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών. Αυτό το πρωτεϊνικό τσιπ αποτελείται από μια επιφάνεια για στήριξη όπως πλάκα μικροτιτλοδότησης ή σφαιρίδιο, μεμβράνη νιτροκυτταρίνης, το γυάλινο πλακίδιο. Αυτά είναι αυτοματοποιημένα, γρήγορα, οικονομικά, πολύ ευαίσθητα, καταναλώνουν λιγότερη ποσότητα δειγμάτων. Η πρώτη μεθοδολογία πρωτεϊνικών τσιπ εισήχθη σε μικροσυστοιχίες αντισωμάτων επιστημονικής δημοσίευσης το έτος 1983. Η τεχνολογία πίσω από αυτό το τσιπ ήταν αρκετά εύκολο να αναπτυχθεί για μικροσυστοιχίες DNA, οι οποίες έχουν μετατραπεί σε πιο συνηθισμένες μικροσυστοιχίες.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της Biochips

Τα πλεονεκτήματα του βιοτσίπ συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

Το βιοτσίπ χρησιμοποιείται για τη διάσωση των ασθενών
Πολύ μικρό σε μέγεθος, ισχυρό και γρηγορότερο.
Τα βιοτσίπ είναι χρήσιμα για την εύρεση των χαμένων ανθρώπων
Τα βιοτσίπ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση των ατόμων ξεχωριστά
Τα βιοτσίπ εκτελούν χιλιάδες βιολογικές αντιδράσεις σε λίγα δευτερόλεπτα.

Τα μειονεκτήματα του βιοτσίπ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Τα βιοτσίπ είναι ακριβά
Το Biochip εγείρει επικίνδυνα προβλήματα της ιδιωτικής ζωής.
Το βιοτσίπ σηματοδοτεί το τέλος της ελευθερίας και του αυτοσεβασμού του ανθρώπου.
Θα υπάρχει πιθανότητα να μετατραπεί κάθε άτομο σε ελεγχόμενο άτομο
Τα βιοτσίπ μπορούν να στερεωθούν στο σώμα του ανθρώπου χωρίς παρέμβαση.

Εφαρμογές Biochips

Οι εφαρμογές του βιοτσίπ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Χρησιμοποιώντας αυτό το τσιπ μπορούμε να εντοπίσουμε ένα άτομο ή ζώο οπουδήποτε στον κόσμο.
Αυτό το τσιπ χρησιμοποιείται για την αποθήκευση και την ενημέρωση των πληροφοριών ενός ατόμου όπως ιατρικών οικονομικών και δημογραφικών στοιχείων.
Ένα βιοτσίπ οδηγεί σε ασφαλή συστήματα ηλεκτρονικού εμπορίου
Αυτές οι μάρκες είναι αποτελεσματικές στην αποκατάσταση των ιατρικών αρχείων, μετρητών, διαβατηρίου κ.λπ.
Το βιοτσίπ μπορεί να εφαρμοστεί στον ιατρικό τομέα ως αισθητήρας BP, ανιχνευτής γλυκόζης και αισθητήρας οξυγόνου.

Από τις παραπάνω αναφερόμενες πληροφορίες, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα βιοτσίπ είναι ακριβή, γρήγορα και μικροσκοπικά. Ο χώρος βιοτσίπ βρίσκεται στη διασταύρωση μεταξύ κατασκευής τσιπ, βιολογίας μορίων, γονιδιωματικής και επεξεργασία σήματος . Η αγορά Biochips και οι εφαρμογές της έχουν αυξηθεί σε ορισμένες βασικές ερευνητικές περιοχές. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ορισμός βιοτσίπ ;