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技术样品平台飞行喷点生物芯片期待产业突围

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作为上个世纪末生命科学领域中迅速崛起的一项高新技术生物芯片将原本需要占据几层楼的生物实验室,微缩到一平方厘米大小的芯片上,实现分析过程全自动,分析速度也得到成千上万倍的提高。

近几年,我国生物芯片产业已经从技术研究和产品开发阶段走向技术应用和产品销售阶段,生物芯片被广泛应用于人类基因研究、医学诊断、新药开发、农作物的优育优选、环境检测等诸多领域。但是,将生物芯片实现规模产业化却并非一桩简单的事情。

9月18日,在由中国医药教育协会主办的“2011基因芯片技术与创新药物应用高级研讨会”上,中国科学院遗传与发育研究所高级工程师傅仲华为大家展示的飞行喷点生物芯片制备技术,受到业界的广泛关注,该技术惊人的点样速度,加快了研究工作的进展,提高了科研成果转化效率,成功实现生物芯片的规模产业化。

点样速度惊人

生物芯片的发展与制备技术研发平台的发展密切相关,据傅仲华介绍,飞行喷点制备技术是由英国Arraet公司研制的成果,目前,Arraet已在全球发展了57个应用制备平台,我国也在今年的6月份将这一制备平台成功引进,并取得了很好的成效。

“飞行喷点技术是生物芯片平台的突破和创新,这一最新的制备平台,取代任何同类产品那是大势所趋。”傅仲华很肯定地说,“它惊人的点样速度,使得一台机器可以代替过去的三台或更多。”

以系列产品“马拉松”为例,点样平台一次可放置100张玻片,在每张玻片点50000点以上的密度要求下,该点样仪可以达到每分钟点8.3张玻片的速度;而另一系列产品“超级马拉松”,点样平台有十层玻片制备自动提升步进系统,十层平台上可一次放置1000张玻片,达到每分钟连续点样25张玻片。

为什么飞行喷点的点样速度如此惊人?傅仲华解释,其关键在于点样喷头精致的设计。据介绍,该点样喷样头一共有128个喷头位置,根据点样阵列的要求,实际选用了96个作为喷样头进行使用;进样的吸样针有12个和32个两种结构,一次可吸12个或32个样品,同时,一个吸样针一次吸样后可以点500点,每个点为2纳升。

不仅如此,根据软件的控制,以及在精确的步进电机和优异滑轨的结合下,飞行点样的移动速度可达到0.2m/s,每个点在飞行中不仅可以进行一滴或多滴的点、梯度点样,每个点的体积也能得到很好的控制,对研究和产业化可以找到更加优化的方法,实现样品制备的目的,同时在制备当中也解决了漏点的问题。 突破性功能显著。

点样平台的另一亮点是它的微孔板储存器和玻片存扩展功能,据傅仲华介绍,如果样品较多,微孔板储存器的储存功能可以把更多的样品保留,并且根据实际需求自动更换孔板的位置进行自动取样、点样;而玻片存扩展功能使得制备平台可以一次性叠放十层,以每层100张玻片计算,可以机械化的进行1000张玻片的点样。

为了提高点样环境,飞行喷点制备平台除了配有低温、加湿系统外,还特别增加了超净空间控制系统,在运行速度极快的空间下依然拥有非常好的净化条件,这也是其他同类产品所没有的。

“由于这种优化和良好的制备空间,使得于平台适合点蛋白、DNA等多种样品。”傅仲华说,“特别是对于蛋白样品的点样,由于要保持蛋白样品的活性,因此对点样速度要求较高,而这一制备平台正好满足了蛋白点样的速度要求。”

控制污染也是制备芯片最为关注的问题,飞行喷点制备平台采用负压进样的清洗方式,将缓冲液从管道内部和外部同时清洗,可以多次清洗12个进样、点样装置,保证样品不受污染。

“因为有了这些突破性功能,完全满足和解决了生物芯片规模化生产的需求。”傅仲华说。

推动产业化进程

芯片制作技术原理其实并不复杂,就制作设计的每项技术而言,我国已具有实际能力。从2000年开始,国家就陆续投入了大笔资金对生物芯片的系统研发给予了支持,建立了北京国家芯片工程中心、上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片中的实验室等研发机构。

近几年,随着对人才和项目的引进,我国出现了一些新型的有生命力的企业,比如广州瑞博奥生物、昆明寰基生物、上海百傲科技、上海裕隆生物、福建龙岩九健生物芯片技术研究所等。但是,由于受各种条件的限制,生物芯片在我国的产业化进程道路上,特别是在产业化制备技术上仍存在技术缺陷。

傅仲华表示,与国外产品比较,我国在系列产品、点样功能上,以及点样精确度、重复性、点样速度和产业化上还存在差距,产品要形成研究、中试、规模化生产的产业链,显然我国还没有解决好产业化生产的瓶颈问题。

“研究和引进国外先进的技术会加快和推动我国生物芯片产业化进程。”傅仲华说,“我国发展生物芯片的难点是如何实现相关技术的整合集成,而引进的这一新的技术平台将这一难点成功克服了。”

傅仲华建议,我国在发展生物芯片产业的过程中,除了引进国外的先进技术,还应该建立一支稳定的专业化服务团队,及时跟进和解决生物芯片技术的服务问题。

“Arraet专家团队的技术服务模式就值得我们借鉴。”傅仲华说,“Arraet专家团队用多年积累的经验,免费为需要帮助的人提供服务,将样品提供给Arraet专家团队,他们就会提供最佳的制作技术方案,提供最完整的技术报告。”


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