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1、生物芯片技術(shù)在檢測中的應(yīng)用
前言 隨著我國科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展,生物芯片技術(shù)也隨之出現(xiàn)了,在應(yīng)用生物芯片技術(shù)的過程中,檢測已經(jīng)成為了一個重要的工作,如何讓檢測更加的有效果,這就需要依靠技術(shù)的支持?! ?、生物檢測技術(shù)概述 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國的文明成果越來越多,更多的科技成果被運(yùn)用到社會生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中。生物技術(shù)作為科學(xué)技術(shù)的重要組成部分,在近幾年得到了快速的發(fā)展。我國的生物檢測技術(shù)也在不斷完善,支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。生物技術(shù)具有無毒無副作用的特點,可以提高食品檢測工作的精準(zhǔn)度,所以被廣大食品檢測工作單位積極采用。 2、生物芯片技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用 在社會不斷發(fā)展的進(jìn)程當(dāng)中,
2、人們對于養(yǎng)生這一話題的關(guān)注度越來越高,如何實現(xiàn)身體健康,保障生命健康權(quán)利已經(jīng)成為社會大眾的要事。這就使得社會對于食品安全的關(guān)注度不斷上升,食品檢測工作的質(zhì)量倍受關(guān)注?! ∩镄酒夹g(shù)利用光導(dǎo)原位合成及微量點樣的方式,把大量生物大分子,如多肽分子、核酸片段、細(xì)胞或組織切片等生物樣品有序固化至硅片、玻璃片、尼龍膜或聚丙烯酰胺凝膠等載體的表面,二者結(jié)合成為排列密集的二維分子,和已標(biāo)記的待檢測樣品的靶分子進(jìn)行雜交,采用電荷偶聯(lián)攝像機(jī)、激光共聚焦掃描設(shè)備等特定儀器對雜交信號強(qiáng)度進(jìn)行高效、并行、快速檢測分析,確定樣品中靶分子的實際數(shù)量并和標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對比,達(dá)到分析比較的目的。由于該檢測技術(shù)需要由硅片、玻璃
3、片等作為支持物,在制備過程中需要由模擬計算機(jī)的制備技術(shù),因此稱為生物芯片技術(shù)?! ?.1 生物芯片技術(shù)在食品微生物檢測中的應(yīng)用 食品衛(wèi)生檢測中的一個重要方面是及時準(zhǔn)確地檢測出食品中的病原性微生物,這些致病微生物的存在會嚴(yán)重威脅人類的健康。傳統(tǒng)的生化培養(yǎng)檢測方法需要經(jīng)過幾天的微生物培養(yǎng)和復(fù)雜的計數(shù),操作繁雜,不能及時反映生產(chǎn)過程或銷售過程中的污染情況,且靈敏度不高,使得食品的安全檢測潛在一定的危險,給消費(fèi)者帶來很大的威脅;PCR法快速,比前者靈敏,但成本高,假陽性多,也不是很好的檢測食品微生物污染的方法。基因芯片可廣泛的應(yīng)用于各種導(dǎo)致食品腐敗的致病菌的檢測,該技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點,可
4、以及時反映食品中微生物的污染情況。近年來許多研究者對生物芯片分析檢測食品中常見致病菌進(jìn)行了一系列探討?! ?.2 生物芯片技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測中的應(yīng)用 隨著基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)基因食品越來越多的出現(xiàn)在人們面前?;谌藗儗D(zhuǎn)基因食品發(fā)展過猛而可能導(dǎo)致不可預(yù)期結(jié)果的擔(dān)憂和對消費(fèi)者的知情權(quán)及選擇權(quán)的維護(hù),不論是生產(chǎn)商還是監(jiān)督部門都需要一種準(zhǔn)確高效的轉(zhuǎn)基因食品檢測手段。1999年10月,歐共體公布的轉(zhuǎn)基因食品檢測方法有酶聯(lián)免疫吸附檢測法和PCR法,前者存在加熱可能使某些成分變性的缺點,后者受多種因素的影響,而且容易交叉感染,造成假陽性等缺點,使得這兩種方法的應(yīng)用受到一定的限制,檢測結(jié)果不準(zhǔn)確,
5、效率低,周期長,不適合于對食品中大量不同轉(zhuǎn)基因成分的快速檢測?;蛐酒哂懈咄磕懿⑿袡z測的優(yōu)點,僅靠一個實驗就能篩選出大量的各種轉(zhuǎn)基因食品,被認(rèn)為是最具潛力的檢測手段之一。 2.3 在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用 傳統(tǒng)的食品毒理學(xué)研究必須通過動物實驗?zāi)J絹磉M(jìn)行模糊評判,它們在研究毒物的整體毒性效應(yīng)和毒物代謝方面具有不可替代的作用。但是,這不僅需要消耗大量的動物,而且往往費(fèi)時費(fèi)力。另外,所用的動物模型由于種屬差異,得出的結(jié)果往往并不具備普適性,而且動物實驗中所給予的毒物劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人的暴露水平,并不能反映真實的暴露情況。所以,傳統(tǒng)的動物實驗僅僅是一種粗糙的、不精確的方法。Agshau等(1999
6、)報道生物芯片技術(shù)的應(yīng)用將在毒理學(xué)領(lǐng)域帶來一場革命。生物芯片可以同時對幾千個基因的表達(dá)進(jìn)行分析,為研究新型食品資源對人體免疫系統(tǒng)影響機(jī)理提供完整的技術(shù)資料。并通過對單個或多個混合體有害成分進(jìn)行分析,確定該化學(xué)物質(zhì)在低劑量條件下的毒性,并且分析推斷出該物質(zhì)的最低限量。 最近,美國環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所的科學(xué)家小組開發(fā)了一種革命性的工具:毒理芯片(Toxchip)。雖然Toxchip不能完全取代動物實驗,但它可以提供有價值的信息,以免做許多不必要的生物試驗,大大降低動物消耗、經(jīng)費(fèi)和時間;由于基因表達(dá)對低劑量也很敏感,所以Toxchip用于生物學(xué)試驗時,可在近似于人暴露的低劑量水平進(jìn)行研究,這樣就可以
7、避免誤差,更真實地反映暴露水平下人體對化學(xué)物的反應(yīng)?! ?、生物芯片應(yīng)用的技術(shù)障礙 鑒于生物芯片所顯示出的巨大潛力和誘人的商業(yè)前景,目前世界上許多國家和地區(qū)已經(jīng)相繼開展了生物芯片的研制工作。但由于生物芯片的應(yīng)用性能不夠理想,因此限制了對其的使用。 3.1 靈敏度 限制生物芯片臨床應(yīng)用的1個很大障礙是其檢測靈敏度較低。雖然通過借鑒醫(yī)學(xué)免疫領(lǐng)域的熒光標(biāo)記技術(shù)可以提高靈敏度,但是傳統(tǒng)的免疫檢測技術(shù)需將所有的檢測程序一體化,而目前生物芯片技術(shù)卻很難做到完全統(tǒng)一,其復(fù)雜的檢測程序造成檢測靈敏度較低;另外,在樣品目標(biāo)物放大反應(yīng)的過程中容易造成樣品污染,從而影響檢測信噪比;同時采用熒光標(biāo)記技術(shù),使得生
8、物芯片檢測不僅需要昂貴的芯片制作系統(tǒng),而且需要昂貴的激光共聚焦掃描儀,其高昂的價格嚴(yán)重限制了芯片技術(shù)的普及應(yīng)用。研究者試圖通過生物傳感器吸附樣品,并結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)、納米技術(shù)和生物發(fā)光技術(shù)提高其靈敏度?! ?.2 微細(xì)制備技術(shù) 提高生物芯片微陣列的密度是需攻克的技術(shù)障礙之一。微陣列密度越高,檢測信息越豐富。目前生物芯片技術(shù)可以達(dá)到單片片基上3000個微阱,每個微阱可容納100納升溶液。但理論上講,可以達(dá)到1cm2芯片上分布100萬個微陣列,這樣檢測通量會大大提高,因此對生物芯片的微細(xì)制備技術(shù)提出了更高的要求。微細(xì)制備技術(shù)作為生物芯片技術(shù)的關(guān)鍵,近年來也取得很大發(fā)展。目前研究人員正在研究納升阱微
9、室技術(shù)。對納米設(shè)備的研究,應(yīng)用到1000多種微細(xì)制備技術(shù)的先進(jìn)工藝,并結(jié)合分子生物技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和分子結(jié)構(gòu)工程技術(shù)作為支持?! 〗Y(jié)語 綜上所述,只有做好了生物芯片技術(shù)的應(yīng)用工作,明確應(yīng)用過程中的技術(shù)方案,找到應(yīng)用的思路,做好應(yīng)用過程中的質(zhì)量控制,才能夠讓檢測工作更加富有質(zhì)量,更加符合檢測要求?! ⒖嘉墨I(xiàn) [1] 杜艷艷.生物芯片技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用前景[J].現(xiàn)代儀器,2009,04:10-12. [2] 沈紅,李煥榮,陳葵,馬俊云,吳國娟.生物芯片技術(shù)在藥理學(xué)和毒理學(xué)研究中的應(yīng)用[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2004,04:77-80. [3] 陳萬義,游春蘋,劉振民.生物芯片及其在乳品檢測中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].乳業(yè)科學(xué)與技術(shù),2016,01:28-32. [4] 徐曉麗,邵蓬,丁子元,包海巖,任涵瑋,宋昀鵬,張勤.生物芯片技術(shù)及其在水產(chǎn)動物病原檢測中的應(yīng)用[J].河北漁業(yè),2013,04:59-63. [5] 王云峰,馬淑青.生物芯片技術(shù)及其在TORCH檢測中的應(yīng)用[J].中國優(yōu)生與遺傳雜志,2010,11:1-2+16.