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近年来,生物芯片技术已逐步发展成为现代科学技术的热点研究领域。目前国内外已研发的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片和细胞芯片、电子芯片、三维芯片、流过式芯片和缩微芯片、寡核苷酸芯片(又称ONA芯片)、cDNA芯片(又称CDA芯片)、多肽芯片、质谱芯片等。上述生物芯片技术在分子生物学,疾病的预防、诊断和治疗,新药开发,环境污染监测和食品卫生监督等诸多领域均有应用,特别是近年来在药物研发领域的应用,越来越引起人们的高度关注。 本文主要根据压电生物芯片的技术原理,利用频率信号变化的检测实现对基因杂交过程的原位和实时定量监测,并对压电生物传感器芯片在抗肺癌药物的筛选中的应用进行了初步探讨。P53基因是基因研究最为广泛深入的抑癌基因,是肿瘤突变率最高的基因,对药物敏感性影响研究国外已有报道。对于耐药性预测、治疗方案实施都有潜在临床指导和治疗应用价值。因此我们选用P53基因做探针,人类肺癌细胞系801-D做筛选模型,将设计好的DNA探针修饰在传感器上,然后把提取的特异性基因片段经PCR扩增后配成适当浓度的溶液,在一定的环境条件下让其杂交,根据是否发生杂交反应和杂交信号的强弱即可进行定性和定量分析。并将配方药物作用于药物筛选模型,然后检测P53基因。实验结论显示:①在液相条件下,所使用的压电生物芯片实时分析仪较为稳定,谐振频率能稳定在±3Hz左右。在1h左右的时间内,能满足探针在金电极表面的自组装,探针的固定达到比较好的效果;②从Sauerbrey方程式及实验可以看出,石英晶片在气相和适当的液相中振荡时,△F与△m呈简单的线性关系,因此石英晶片可用来做非常敏感的质量检测器(质量微天平),其检测限可以达到ng级,甚至pg级水平;③三个配方药物作用于肺癌细胞后,p53基因分析分析测试的实时图像用压电芯片(核心是压电生物传感器)检测肺癌细胞经过肺癌配方药物作用后,其p53基因的变化,来考查药物是否有效,收到显著效果,压电基因检测结果与PCR扩增方法结果基本一致。 随着药物筛选在分子水平上不断深入,本文所介绍的压电传感器芯片技术是一种有益的尝试,压电芯片不仅可实现基因杂交过程的原位和实时监测,而且可同时检测多组标本,大大地缩短了样品分析时间、不需对探针标记,降低了成本,但仍有许多不足。因此,蛋白质芯片、细胞芯片在药物筛选领域将成为有广阔应用前景的未来发展趋势。总之,生物芯片技术在药物靶点发现与药物作用机制研究、超高通量药物筛选、毒理学研究、药物基因组学研究以及药物分析中的应用必将推动药业发展。