论文 生物芯片技术
生物芯片技术在生物研究中的应用及其发展趋势
生物芯片技术在生物研究中的应用及其发展趋势近年来，生物芯片技术在生命科学领域中得到了广泛的应用和发展。
生物芯片技术是一种高通量、高灵敏度、高通用性、高信息密度的分子生物学工具，它可以用来扩展我们对基因、蛋白质等分子信息的认识，从而为生物研究提供了更多的资源和手段。
本文将介绍生物芯片技术在生物研究中的应用及其发展趋势。
一、生物芯片技术的原理及优势生物芯片技术是利用微加工、微纳米技术、生物化学等多种技术手段将DNA、RNA、蛋白质等生物分子在芯片上制成高密度的纵向和横向排布的点阵，实现了对生物样品大规模同步检测、分析和图像显示的高通量技术。
相对于传统的生物分析技术，生物芯片技术具有高通量、高速、高精度、高灵敏度、高可靠性、高标准化、数据库集成化等优势。
例如对作为靶标的核酸序列进行嵌入芯片前可进行多重连接修饰，防止化学结构上的错误或拓扑结构上的复杂性，从而避免芯片制造和样品检测中的假阳性结果。
此外，其大规模、高分析速度、多维度、多参数的多芯片并行检测方式使其对未知微生物、生命信号及病理学研究等领域具有重要意义。
二、生物芯片技术在生物研究中的应用生物芯片技术极大地推动了分子生物学、生物信息学、系统生物学、基因组学、疾病诊断与治疗等领域的迅速发展。
下面我们将列举生物芯片在生物研究中的应用，包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片等。
1. 基因芯片基因芯片是指以DNA序列为靶标，在芯片上制成一组包含上万种DNA或RNA探针的高密度阵列，适用于高通量基因的表达型、信号通路、基因型分析等。
基因芯片可以向研究人员提供在较短时间内对大量基因进行全面、准确、高分辨率的测量和监测，帮助研究者快速了解生物个体的基因表达与功能，解析基因调控及信号传导机制的变化，以及发现和研究由基因突变引起的遗传性疾病，为疾病的诊断和治疗提供更多思路和方法，应用范围广泛。
2. 蛋白质芯片蛋白质芯片是生物芯片的衍生产品，是以蛋白质为靶标，在芯片上制成一组包含上百种或上千种抗体或其他受体的高密度阵列。
生物芯片技术
生物芯片技术一、引言生物芯片技术是一个将生物学、物理学、化学和计算机科学相结合的新兴领域。
它的出现使得大量的高通量实验可以在相对短的时间内完成，并且提供了面对高维度问题的工具和策略。
本文将会详细介绍生物芯片技术的原理、种类、应用和研究进展等方面。
二、生物芯片技术的原理生物芯片技术是一项将不同生物学实验方法集成在一起的新技术。
它包括制备芯片、检测芯片以及分析芯片的过程。
其中，制备芯片是将不同类别的生物分子（如DNA、蛋白质、RNA等）以固定的顺序固定在芯片表面上；检测芯片则是将样品添加到芯片表面，以检测目标分子的存在与否；分析芯片是对检测芯片进行数据分析以取得最终结果。
三、生物芯片技术的种类根据使用的生物分子不同，生物芯片技术可以分为DNA芯片、RNA芯片、蛋白芯片等。
另外，虽然微阵列芯片受到了很高的关注，但是由于其成本高昂以及瓶颈问题存在，其在实际应用中尚未得到普及。
四、生物芯片技术的应用生物芯片技术在许多领域中得到了广泛的应用，比如生物医学领域、农业领域和环境监测等方面。
其中，生物医学领域是其应用最为广泛的领域。
例如，对于肿瘤的诊断、治疗和预后分析等方面，生物芯片技术已经发挥了重要的作用。
五、生物芯片技术的研究进展随着生物芯片技术应用的不断扩展，其研究领域也在逐步拓宽。
目前，一些新技术和新方法已经被用于生物芯片技术领域，比如单细胞芯片技术、小RNA芯片技术、微流控芯片技术等都已经成为生物芯片技术领域中重要的技术。
六、总结本文介绍了生物芯片技术的原理、种类、应用和研究进展等方面。
虽然生物芯片技术仍然面临很多挑战，如成本高昂、技术局限和标准化缺失等问题，但是其在实际应用中已经得到了广泛的认可，并且具有很大的发展前景。
生物芯片技术的研究与应用
生物芯片技术的研究与应用一、引言生物芯片技术是近年来兴起的一种高科技生物学研究工具，其在生物学、化学、医学等领域中的应用愈来愈受到重视。
生物芯片技术的出现，不仅对生物学领域的研究带来了革命性的变化，同时也具有着非常重要的临床应用前景。
本文将对生物芯片技术的研究和应用进行探讨。
二、生物芯片技术概述生物芯片技术是基于生物分子与表面物理化学交互作用的研究和应用，主要通过微米纳米级的表面处理和微流控技术，将生物分子在芯片表面上进行快速、高效的检测和分析。
生物芯片技术有多种类型，其中较为常见的包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片等。
1、基因芯片技术基因芯片技术是运用高通量和高灵敏度的检测技术对基因表达水平进行分析的一种方法。
利用基因芯片技术，人们可以全面分析各种基因的表达情况，包括众多潜在的新基因，从而为科学家提供了大量的信息和思路。
2、蛋白质芯片技术蛋白芯片是一种能够在一个芯片上同时检测多个蛋白质的技术。
有别于传统蛋白质检测方法需要单一蛋白质检测的缺点，蛋白质芯片可以在同一时间内检测到成千上万的蛋白质，可以大大提高蛋白质研究的效率和速度。
3、细胞芯片技术细胞芯片是一种可将细胞与芯片直接结合的技术，可以通过芯片上的微流控系统对单个细胞进行检测和观测。
这项技术可以对单个细胞的功能进行研究，提高对生物细胞行为的理解，促进人类疾病的预防和治疗。
三、生物芯片技术在医学研究应用生物芯片技术在医学方面的应用可谓广泛而深入，主要体现在以下几个方面：1、癌症的诊断和治疗癌症是当今世界公认的高发疾病之一，针对不同类型的癌细胞，使用细胞芯片技术对癌症的原因和发病机制进行了深入探讨。
利用老年人口中的DNA样本，可以把预测癌症的某些基因与备选标志关联起来，找到一些突出的特征从而发现肿瘤早期调查的可能性。
2、药物筛选和剂量调节生物芯片技术也可用于对药物的筛选和剂量调节。
此项技术允许研究者在一个芯片上同时测试多种药物或不同剂量的同一药物，进而寻找对于不同患者具有最好疗效的药物。
生物芯片技术
生物芯片技术生物芯片技术是一种集成了多种生物学功能的微型芯片，被广泛应用于医学、生物学研究和临床诊断等领域。
本文将探讨生物芯片技术的原理、应用和未来发展方向。
一、生物芯片技术的原理生物芯片技术基于生物与微电子学的交叉领域，使用微纳米加工技术在芯片上集成生物分子、细胞或组织等生物学实体。
生物芯片的核心是传感器，可以对复杂的生物过程进行高效、高通量的检测和分析。
在生物芯片中，常见的传感器包括光学传感器、电化学传感器和生物分子互作传感器等。
光学传感器利用光的特性进行信号检测，电化学传感器则基于电流和电位的变化，而生物分子互作传感器通过生物分子之间的互作反应来获得信号。
这些传感器与微流控系统等结合，实现了对样品的灵敏检测和操控。
二、生物芯片技术的应用1. 医学领域生物芯片技术可以应用于疾病的早期诊断、治疗监测和个性化医疗等方面。
例如，基于生物芯片的癌症早期诊断可以通过检测微量的肿瘤标志物来实现，提高了癌症的早期发现率。
另外，生物芯片还可用于药物筛选和临床药物监测，帮助医生选择合适的药物治疗方案。
2. 生物学研究生物芯片技术在基因组学、蛋白质组学和细胞生物学等领域也有广泛应用。
通过生物芯片可以快速高通量地检测上千个基因或蛋白质的表达水平，帮助揭示细胞信号传导、基因调控和蛋白质互作等机制。
此外，生物芯片还可以应用于病毒检测、疫苗研发和转基因技术等领域。
3. 环境监测生物芯片技术在环境监测中也有广泛应用。
通过将特定的生物传感器集成到芯片上，可以对水质、空气质量和土壤污染等进行实时监测和分析。
生物芯片的高灵敏度和高速度使得环境监测更加准确和高效。
三、生物芯片技术的未来发展随着技术的不断进步，生物芯片技术有望在以下几个方面得到进一步发展。
1. 单细胞分析目前的生物芯片多数是基于大量样本的分析，而随着单细胞技术的不断完善，未来的生物芯片有望实现对单个细胞进行高通量的分析。
这将有助于我们更好地了解细胞的异质性和发展过程。
生物芯片技术论文
生物芯片技术论文生物芯片是便携式生物化学分析器的核心技术。
下面是小编精心推荐的生物芯片技术论文，希望你能有所感触!生物芯片技术论文篇一生物芯片研究进展摘要生物芯片是便携式生物化学分析器的核心技术。
通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。
采用生物芯片可进行生命科学和医学中所涉及的各种生物化学反应，从而达到对基因、抗原和活体细胞等进行测试分析的目的。
生物芯片发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统(micro total analytical system)或称缩微芯片实验室(laboratory on a chip)。
生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。
本文阐述了生物芯片技术在加工制备、功能和应用方面的近期研究进展。
关键词：生物芯片，缩微芯片实验室，疾病诊断，基因表达人类基因组计划的目标是在2005年完成对30亿个人体基因组DNA碱基的序列测定，现在通过使用更高级的毛细管阵列测序仪和商业操作，使该计划有望提前完成。
因此，人们现已开始利用人类基因组计划中所发现的已知基因对其功能进行研究，亦即把已知基因的序列与功能联系在一起的功能基因组学研究。
另外，与疾病相关的研究已从研究疾病的起因向探索发病机理方面转移，并从疾病诊断向疾病易感性研究转移。
由于所有上述这些研究都与DNA结构、病理和生理等因素密切相关，因此许多国家现已开始考虑在后基因组时期，研究人员是否能用有效的硬体技术来对如此庞大的DNA信息以及蛋白质信息加以利用。
为此，先后已有多种解决方案问世，如DNA的质谱分析法[1]、荧光单分子分析法[2]、阵列式毛细管电泳[3]、杂交分析[4]等。
但到目前为止，在对DNA和蛋白质进行分析的各种技术中，发展最快和应用前景最好看的技术当数以生物芯片技术为基础的亲和结合分析、毛细管电泳分析法[5]和质谱分析法。
生物芯片技术在生命科学中的应用
生物芯片技术在生命科学中的应用随着生命科学的不断发展，越来越多的科学家开始使用新的技术和工具来深入研究生物过程。
其中，生物芯片技术成为一个非常重要的研究工具，可以帮助科学家们更好地了解生命现象，加速新药研发和疾病治疗。
本文将讨论生物芯片技术在生命科学中的应用，分为以下四个方面。
一、基因芯片技术基因芯片技术也被称为DNA微阵列技术。
它是一种用于研究基因表达的高通量技术。
通过将大量的DNA序列固定在芯片上，科学家们可以同时检测成千上万个基因的表达水平。
这种技术可以帮助科学家们更好地了解基因表达在不同发育阶段和疾病状态下的变化，加速新药研发和疾病治疗。
以乳腺癌为例，科学家们可以使用基因芯片技术来分析癌细胞和正常细胞的基因表达差异。
这可以帮助他们了解乳腺癌具体的表达模式，进一步筛选相关治疗药物，并为疾病的早期诊断提供依据。
二、蛋白质芯片技术蛋白质芯片技术可以用于检测成千上万的蛋白质，是高通量蛋白质研究的一种重要工具。
蛋白质芯片技术的工作原理与基因芯片技术相似，只不过使用的是蛋白质而不是DNA。
蛋白质芯片技术可以用于诊断和治疗许多疾病。
例如，科学家们可以利用这种技术来检测某些癌症患者体内的癌细胞表面的蛋白质。
这些蛋白质可以被用作治疗的靶点，从而开发出更有针对性的癌症药物。
三、细胞芯片技术细胞芯片技术可以应用于细胞级别的生物学研究。
细胞芯片技术可以用于检测细胞的质量和数量，并可以通过细胞工程来控制细胞的行为。
这种技术可以帮助科学家们研究细胞分裂、细胞代谢、细胞死亡等生物学过程。
例如，在药物发现方面，科学家们可以使用这种技术来筛选合适的药物。
如果药物能够与目标细胞结合并产生积极的响应，那么该药物就会被认为是有潜力的候选药物。
四、病毒芯片技术病毒芯片技术可以用于检测病毒的存在和类型。
这种技术适用于检测许多病毒性疾病。
例如，通过检测病人的体液，科学家们可以确定病毒的类型和数量，并根据这些信息制定治疗方案。
同时，病毒芯片技术也可以帮助科学家们了解病毒的工作原理，从而进一步研究治疗和预防这些疾病的方案。
生物芯片研究进展分子生物学论文
生物芯片研究进展摘要生物芯片是切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器是便携式生物化学分析器的核心技术。
通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。
生物芯片发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室。
生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。
本文主要阐述了生物芯片技术种类和应用方面的近期研究进展。
关键词生物芯片，疾病诊断，研究运用，基因表达基因芯片的种类基因芯片产生的基础则是分子生物学、微电子技术、高分子化学合成技术、激光技术和计算机科学的发展及其有机结合。
根据基因芯片制造过程中主要技术的区别，下面主要介绍四类基因芯片。
一、光引导原位合成技术生产寡聚核苷酸微阵列开发并掌握这一技术的是Affymetrix公司，Affymetrix采用了照相平板印刷技术技术结合光引导原位寡聚核苷酸合成技术制作DNA芯片，生产过程同电子芯片的生产过程十分相似。
采用这种技术生产的基因芯片可以达到1×106/cm2的微探针排列密度，能够在一片1厘米多见方的片基上排列几百万个寡聚核苷酸探针。
原位合成法主要为光引导聚合技术（Light-directed synthesis），它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。
光引导聚合技术是照相平板印刷技术（photolithography）与传统的核酸、多肽固相合成技术相结合的产物。
半导体技术中曾使用照相平板技术法在半导体硅片上制作微型电子线路。
固相合成技术是当前多肽、核酸人工合成中普遍使用的方法，技术成熟且已实现自动化。
二者的结合为合成高密度核酸探针及短肽列阵提供了一条快捷的途径。
Affymetrix公司已有诊断用基因芯片成品上市，根据用途可以分为三大类，分别为基因表达芯片、基因多态性分析芯片和疾病诊断芯片，基因表达分析芯片和基因多态性分析芯片主要用于研究机构和生物制药公司，可以用来寻找新基因、基因测序、疾病基因研究、基因制药研究、新药筛选等许多领域，Affymetrix公司主要生产通用寡聚核苷酸芯片；疾病诊断芯片则主要用于医学临床诊断，包括各种遗传病和肿瘤等，目前Affymetrix公司生产三种商品化诊断芯片，分别为p53基因突变诊断芯片、艾滋病病毒基因基因突变诊断芯片和细胞色素P450基因突变诊断芯片。
微生物学中的生物芯片技术研究
微生物学中的生物芯片技术研究生物芯片技术是一种应用于生物学和医学领域的高新技术，已经在生物医学和检测领域得到广泛的应用。
生物芯片技术通过纳米技术、微机电系统技术和生物化学等多种技术手段，将荧光标记法、凝胶电泳法、DNA芯片技术、PCR技术等多种技术手段结合起来，用于快速、高效地检测、诊断和治疗各种疾病。
其中，微生物学中的生物芯片技术研究，是目前生物芯片技术研究中最具挑战性和前沿性的领域之一。
一、微生物学中的生物芯片技术概述微生物学中的生物芯片技术是指利用微芯片、纳米技术和分子生物学等手段，对微生物进行检测、鉴定和定量分析的技术。
通过荧光标记和探针结合等方式，能够快速、高效地检测出微生物的种类和数量，为临床医学、生产业和环境监测等提供了很多便利。
早在1994年，美国加利福尼亚大学的科学家就通过生物芯片技术成功地鉴定出了一种极其复杂的细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
这一项研究的成功，标志着生物芯片技术在微生物学领域的出色表现，也为今后微生物学研究中的生物芯片技术奠定了基础。
二、微生物学中的生物芯片技术原理与应用（一）原理：微生物学中的生物芯片技术原理是利用适当的技术手段，构建出一张含有特定微生物的DNA序列信息的生物芯片，然后将微生物样本中的DNA与生物芯片上的DNA进行配对，从而得出特定微生物的种类和数量。
（二）应用：微生物学中的生物芯片技术应用广泛，主要包括：1. 环境监测中的应用。
生物芯片技术可以检测到空气、水、土壤等环境中的微生物的数量和种类，对环境污染的监测、控制和治理提供了很大的帮助。
2. 食品检验中的应用。
生物芯片技术可以检测出食品中的微生物数量和种类，对食品质量的保障、卫生监督和工艺控制起到了重要的作用。
3. 医学检测中的应用。
生物芯片技术可以检测出医学样本中的微生物的数量和种类，对疾病的诊断和治疗有很重要的作用。
三、微生物学中的生物芯片技术研究现状和发展趋势随着生物芯片技术的不断发展和完善，微生物学中的生物芯片技术也在不断地拓展与完善，在微生物鉴定和分类、细胞信号传递、基因调控、药物筛选等方面得到了广泛的应用。
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生物芯片技术——生物化学分析论文08应化2江小乔温雪燕袁伟豪张若琦2011-5-3一、摘要：生物芯片技术，被喻为21世纪生命科学的支撑技术，是便携式生化分析仪器的技术核心，是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。
由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting 等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量(low through-put)等不足。
二、关键词生物芯片；检测；基因三、正文（一）、生物芯片的简介生物芯片技术是一种高通量检测技术，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization, SBH）等，为"后基因组计划"时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。
该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。
（1）它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。
基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。
它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。
它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。
蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。
蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体)，这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。
芯片实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统，它最终的目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化，属未来生物芯片的发展方向。
（2）（二）、生物芯片的制作对于一些实验室来说，如果现成的商品化芯片不能满足研究需要，而自行设计向厂家定做芯片也不能满足时间的需要时，就需要自制芯片。
要成功的制作芯片，需要准备3大材料：准备固定在芯片上的生物分子样品、芯片片基和的制作芯片的仪器。
研究目的不同，期望制作的芯片类型不同，制备芯片方法也不尽相同，以DNA芯片为例，基本上可分为两大类：一类是原位合成（即在支持物表面原位合成寡核苷酸探针），适用于寡核苷酸；一类是预合成后直接点样多用于大片段DNA，有时也用于寡核苷酸，甚至mRNA。
原位合成有两种途径，一是原位光刻合成，该方法的主要优点是可以用很少的步骤合成极其大量的探针阵列。
某一含N个核苷酸的寡聚核苷酸，通过4×N 个化学步骤能合成出4N个可能结构。
例如合成想要8核苷酸探针，通过32个化学步骤，8个小时可合成65，536个探针。
而如果用传统方法合成然后点样，那么工作量的巨大将是不可思议的。
同时，用该方法合成的探针阵列密度可高达到106/cm2。
另一种原位合成是压电打印法(Piezoelectric printing)。
原理与普通的彩色喷墨打印机相似，所用技术也是常规的固相合成方法。
不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装的是四种碱基合成试剂。
喷印头可在整个芯片上移动。
支持物经过包被后，根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。
冲洗、去保护、偶联等则同于一般的固相合成技术。
该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制定备的化学试剂。
每步产率可达到99%以上，可以合成出长度为40到50个碱基的探针。
尽管如此，原位合成方法仍然比较复杂，除了在基因芯片研究方面享有盛誉的Affymetrix等公司使用该技术合成探针外，其它中小型公司大多使用合成点样法。
点样法是将预先通过液相化学合成好的探针，或PCR技术扩增cDNA或基因组DNA经纯化、定量分析后，通过由阵列复制器（arraying and replicating device ARD）或阵列点样机（arrayer）及电脑控制的机器人，准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上（支持物应事先进行特定处理，例如包被以带正电荷的多聚赖酸或氨基硅烷），再由紫外线交联固定后即得到DNA微阵列或芯片。
如下图所示。
点样的方式分两种，其一为接触式点样，即点样针直接与固相支持物表面接触，将DNA样品留在固相支持物上；其二为非接触式点样，即喷点，它是以压电原理将DNA样品通过毛细管直接喷至固相支持物表面。
打印法的优点是探针密度高，通常1平方厘米可打印2,500个探针；缺点是定量准确性及重现性不好，打印针易堵塞且使用寿命有限。
喷印法的优点是定量准确，重现性好，使用寿命长；缺点是喷印的斑点大，因此探针密度低，通常只有1平方厘米400点。
点样机器人有一套计算机控制三维移动装置、多个打印/喷印头、一个减震底座，上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。
根据需要还可以有温度和湿度控制装置、针洗涤装置。
打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。
检验点样仪是否优秀的指标包括点样精度、点样速度、一次点样的芯片容量、样点的均一性、样品是否有交叉污染及设备操作的灵活性、简便性等等。
（3）生物分析芯片按功能微结构在载体上分布的不同又可以分为二维分析芯片和三维分析芯片。
二维分析芯片依赖固定在载体表面的生物分子完成生化反应检测。
最常见的二维芯片是二维阵列芯片(Microarray)，包括基因芯片、蛋白芯片和其它微阵列芯片。
基因芯片是目前发展最为成熟的生物芯片，通过表面上固定的高密度DNA探针(现在单片基因芯片上的探针总数已达数十万个)与待测溶液中互补DNA片断的杂交反应来识别未知样品。
根据用途的不同，基因芯片又可以分为测序芯片，表达芯片等等。
三维芯片又称芯片实验室(1ab On a chip，LOAC)，是在载体内部加工微通道、样品池、反应仓、以及各种控制和检测元件的具有一定空间结构的微芯片。
三维芯片种类比较多，常见的有微电泳芯片、三维阵列芯片、PCR芯片等等。
二维芯片相对比较简单，容易加工，检测技术也比较成熟，现在已经逐步产业化。
三维芯片相对比较复杂，还主要处于研究阶段。
但是由于二维芯片通常需要体积庞大的辅助检测工具，因而在芯片上可以整合控制和检测结构的三维芯片相对更有发展的空间。
最完整的芯片实验室可以完成样本的预处理、分离、稀释、混合、化学反应、检测以及产品的提取，它们也可以称为微全分析系统(μ-TAS)。
与传统的生物分析工具相比，生物芯片可以在载体表面集成成千上万的分子探针，在单一芯片中完成从样本的预处理、分离、稀释、混合、化学反应、检测到产物提取的全过程。
因而生物芯片可以大大提高检测速度和分析效率、减少样本试剂消耗、排除人为干扰、防止污染以及高度自动化。
1．二维芯片的制作二维芯片制作是在载体表面固定上生物分子阵列。
常用的载体是玻璃，也可以使用硅、塑料或者薄膜。
以二维DNA芯片的制作方法为例，通常DNA的固定方法有原位合成和微量点样两种。
原位合成主要是光引导寡核苷酸合成技术，是照相平板印刷术与传统的核酸固相合成技术相结合的产物，在经过处理的玻璃载片表面定点合成寡核苷酸链。
1991年，Fodor等首先利用光引导寡核苷酸合成技术在固相表面上原位合成了高密度寡核苷酸阵列。
这一方法的要点是首先在玻璃载片表面修饰光敏保护基团(X)，然后通过掩膜使要反应部位受光产生活化的羟基。
加入3’端活化，5’端用(X)基团保护的脱氧核苷酸，在光照条件下与表面的活化基团反应。
清洗反应后的表面，利用第二个掩膜重复以上的过程，在不同的光照区域完成合成反应。
不断进行这样的光去保护和偶联反应循环，利用不同的掩膜得到设计的寡核苷酸阵列。
由于利用了照相平板印刷术这一精密的光学方法，该方法合成的探针阵列密度极高，分辨率可达10微米。
原位合成方法借鉴半导体芯片制作中的光刻方法，合成具有并行性和高效性，可以设计每个点的DNA序列，点密度较高。
缺点是工艺复杂，需要较多的掩膜，DNA的长度比较短，合成成本高，合成时间长，对设备要求高，较难推广。
微量点样是利用点样仪把制备好的cDNA片段喷射或者迅速接触滴加到衍生处理的玻璃载片表面。
与原位合成法的思路相反，微量点样方法是先合成探针分子，然后用高速阵列点样仪点样，形成微阵列。
该方法虽然产生的分子阵列密度没有光导原位合成法高，但它不仅可固定小片段核酸，还可固定长达500—5000个碱基的基因片段，甚至蛋白质等其它生物材料，因而用途更加广泛。
微量点样的方式还可分为接触滴加和非接触式喷射两种。
接触滴加利用针头阵列在预先设定的样品阵列中蘸取样品，然后转移到芯片表面，与之接触后使DNA 样品吸附和固定。
喷射方法在把吸入点样针管中的样品喷印到芯片表面。
相对来说，接触点样方法比较简单，成本也低。
喷射的优点是对精细表面无损伤且分配机制与片基表面性质无关。
制作工艺如下图所示。
2．三维芯片的制作相对而言，由于三维芯片的种类比较多，使用的材料和制作工艺也各有不同。
在三维芯片制作中最常用的是光刻和化学蚀刻联用的方法。
这种方法常用于硅、石英和玻璃等质地比较坚硬，韧性差的无机材料的加工中。
这种方法的主要过程是先在清洗干净或者表面处理过的玻璃等基底材料表面离心覆盖一层光刻胶，紫外光透过接触掩膜照射光刻胶进行曝光，接着用有机溶剂处理去掉曝光过的光刻胶，化学蚀刻去掉一定深度的无光刻胶保护的基底材料产生所需要的各种三维结构。
其优点是加工精度很高，可以得到微米水平的微结构。
但是缺点也相当明显，就是工艺比较复杂，设备要求很高，制作效率低，成本高。
另一种常用的三维芯片加工方法是软印刷术，它是一大类，包括所有的用于微结构成型的非蚀刻技术，这类方法广泛用于聚合材料的三维芯片制作中。
其中比较常用的是印刻法和微接触印制法。
两种方法的原理正好相反，印刻法是使被加工材料凹陷形成所要求的结构，而印制法是在基底材料表面结合上凸出的结构而达到设计要求。
早期印刻法使用小直径的金属丝在低温加热变软的塑料上压制成型。
通过这种方法得到的产品只限于简单的线性通道设计，但是造价低廉。
发展后的印刻法可以产生更复杂的微通道阵列，它先在硅片上蚀刻出微通道的凸版三维结构，然后在塑料上印制得到设计的微通道结构，模板可以多次重复使用。