生物檢驗晶片技術及發展 -台灣第一個量產檢驗晶片實例
病原菌檢驗發展 免疫系統 分子生物 檢驗 免疫檢驗 生化檢驗 病毒 病毒核酸 的檢測 抗原抗體 的檢驗 目的器官 生化代謝物 或酵素的檢驗 技術困難度高但正確性最高 可作為醫生治療的依據 無法判定處於發病期或痊癒期 有空窗期誤判的危險 抗原抗體 的檢驗 目的器官 免疫系統 生化代謝物 或酵素的檢驗 需已發病且代謝物不具 唯一性容易造成誤判
不同的檢驗介紹 技術層次 分子生物檢驗 $ Profit Margin 免疫檢驗 發展歷程 生化檢驗 1970 1980 1990 2000 HAV、HBV、HCV等 技術層次 分子生物檢驗 檢測對象：DNA、RNA 檢驗成本：約NT1000元 靈敏度： 10-9g 專一性：高 PCR檢驗法、生物檢驗晶片 $ Profit Margin 表面 e 抗原等 免疫檢驗 檢測對象：抗原、抗體 檢驗成本：約NT100元 靈敏度： 10-6 g 專一性：普通 檢驗試紙、 ELISA檢驗法 Main player 前期為Roche 生物檢驗晶片出現 現在為Affymetrix 、Nanogen等 GOT、GBT等 生化檢驗 檢測對象：生化代謝物 檢驗成本：約NT10元 靈敏度： 10-3 g 專一性：差 檢驗試劑及儀器 Main player ABBOT 1970 1980 1990 2000 2010 發展歷程
病毒/分子生物檢驗流程 費用貴的原因 速率決定步驟 Money is Here! 4~8 小時 1~2 小時 4~12 小時 0.5~2 臨床 檢體 核酸 萃取 目標核酸 放大 核酸 雜交反應 螢光/呈色 監測 結果 判讀 核酸萃取套組 核酸處理試劑 生物檢驗晶片 核酸快速雜交箱 費用貴的原因 人工耗時長 技術要求高 提供資訊多 自動化程度低 生物晶片 及 相關產品 速率決定步驟 Money is Here!
基因介紹 生物的組成為細胞 細胞組成：細胞核、細胞質、細胞膜 細胞壁（植物） 細胞核含有染色體 染色體由捲曲的核酸（DNA）序列組成 DNA由ATCG鹼基組成，為雙螺旋結構 基因位於核酸序列上控制生物的表現
基因介紹（續） DNA序列 細胞核 鹼基 細胞 染色體 (圖片來源 : 牛頓雜誌)
生物晶片將所有的定序DNA序列分段種在晶片上….. (圖片來源 : 牛頓雜誌)
使用微機電技術分析或製備的微小化裝置，以從事生物性之反應與分析 生物晶片 使用微機電技術分析或製備的微小化裝置，以從事生物性之反應與分析
晶片材質
生物晶片的種類 微處理型生物晶片：Lab-on-a- chip 微陣列型晶片：Microarray
微處理型生物晶片：Lab-on-a- chip 需應用微機電(MEMS)之製成技術，構造遠較微陣列型晶片複雜 又稱為程序型晶片 在晶片上從事生化反應、程序控制或分析
微處理型生物晶片之應用 樣品前處理晶片：例如處理血液、組織、植物樣本的晶片或PCR晶片 反應型晶片：從事微量化有機化學反應、生化反應、或酵素反應等的晶片 分析型晶片：例如毛細管電泳(CE)晶片、高速篩檢晶片
微處理型生物晶片之特點 朝向微小化工廠概念邁進 技術層次及複雜度較高 成本高，商業化較困難 目前除HP之CE Chip 外，尚無其他商業化產品上市
微處理型生物晶片設計舉例 CE and PCR chip 樣本或原料 管路 偵測或產物
微陣列型晶片 在微小面積的基質上種植高密度的生物探針
微陣列晶片的特色 高密度 500 probes 以上 / cm2 中、低密度 < 500 probes / cm2 生物探針可分為較短鍊的合成寡核柑 酸或ｃＤＮＡ兩種 nail size 體積小 試劑使用經濟 反應速度快 多工平行處理 高密度 500 probes 以上 / cm2 中、低密度 < 500 probes / cm2
微陣列晶片應用 檢驗用生物晶片及相關產品應用市場領域上包括 研發實驗室的研究發展 醫療檢驗市場的樣品檢驗分析 藥物 其它 動植物 Human 法醫鑑定 基因資料庫 生命科學 …etc. 藥物 新藥開發 藥物合成 藥效評估 藥物分析 …etc. 其它 國防應用 環保應用 工安應用 …etc. 動植物 食品檢驗 動物檢疫 植物品種 病蟲害鑑定 …etc.
生物晶片的專利障礙 Syteni(Incyte) Affymetrix 半導體光罩法 1,000 probes 以上 / cm2 Nanogen APEX (Active Programmable Electronic Matrix) Chip Orchid Biocomputer 高效率篩選及合成的生物晶片 Cepheid PCR Chip
Affymetrix
Synteni 作業平台及界面
Orchid Biocomputer Early Devices The "144" Synthesizer
Cepheid
Nanogen
晶宇生技 王獻煌 Tel: 03-5639900 fax: 03-5643400 email: wang5412@mail.bio-drchip.com.tw 網址： www.Bio-Drchip.com.tw