指導老師：李文瑞 老師 組 別：二十三組 組 員：4960L047王玉霏 4960L067吳姿慧 科技管理報告　　　生物晶片 指導老師：李文瑞　老師 組　　別：二十三組 組　　員：4960L047王玉霏 　　　　　4960L067吳姿慧

目錄 一、前言 二、何謂生物晶片 三、生物晶片之應用 四、生物晶片之用途 五、生物晶片的優缺點 六、生物晶片之演進 七、生物晶片在台灣發展 八、結論 九、資料來源

前言 生物晶片是融合生物、物理、化學、電子、機械、電腦科學等領域為一體。 全球生物晶片產業的市場發展,預估至2020年的全球市場值預估將可達410億美元。 用來研究基因功能及生命科學與現代醫療診斷發展的重要工具。 生物晶片備受各界重視，因其具有體積輕巧、使用樣品（試劑）量少、反應速度快、大量平行處理及可拋棄式等優點。 在生物技術研究上的應用範圍非常廣泛，如：基因表現分析與治療、疾病與病毒檢測、藥物篩選與開發以及個人化醫療等方面。

何謂生物晶片 生物晶片是結合生物、化學、電腦、機械等領域，所發展出來的最新生物科技，具有快速分析、準確率高以及帶動了人類基因功能的自動化分析。 DNA晶片對於基因的檢測具有快速分析、準確率高以及可以同時大量檢測基因的優點，因此改變了從前研究人員終其一生只鑽研一種基因的研究方式。

生物晶片之應用 開拓新藥方面 醫療診斷方面 利用 DNA 晶片來比較經新藥物處理的細胞與未經處理的細胞中基因的表現，能迅速了解藥物功能 製造可放置於醫生診所的微型診斷器，進行現場即時化驗診斷。 醫療診斷方面

生物晶片之用途 生物晶片之用途 基因表現的藍圖 毒理學上的分析 基因的定序 單一核醣核酸的多形性的檢定 法醫學上的應用 免疫反應分析 蛋白質晶片 生物武器的偵測 藥物的篩選 電話硬體上的應用

生物晶片之用途 基因表現的藍圖 經由這許多時間點上基因表現的形式，研究人員可以去了解我們複雜的人體如何去產生各種不同類型的蛋白，這種用途的生物晶片就是類似電流的示波器之功用。 毒理學上的分析 DNA晶片可以用來檢測有機毒物對某些特定基因的表現。 基因的 定序 把所有可能的核醣核酸基的可能排列放在晶片上，然後將未知的基因放在晶片上，應該只有順序完全相同的探針可以與之互補，因而得知未知基因的定序。

生物晶片之用途 單一核醣核酸的多形性的檢定 要找到個體的基因型態以期知道個體的多形性是許多晶片公司的目標。但是為了要做這類型的工作，第一步就是需要做大量的基因定序的工作，並建立自己的基因多形性的資料庫。 法醫學上的應用 DNA晶片的檢定快速，準確且易於攜帶，不久的將來或許可以成為法醫現場辦案的工具之一。 免疫反應分析 有些晶片公司發展的技術是可以將DNA以外的東西放在晶片上，例如：利用抗原、抗體之間的緊密結合，用來做一些免疫反應上的分析。

生物晶片之用途 如同抗原、抗體可以放在晶片上，蛋白質也可以放在晶片上，並藉此實行範圍廣大的蛋白生物學上的研究。 生物武器的偵測 各國都在研發希望找出對付生物武器的工具。首先必備的是如何偵測和檢定它，而生物晶片則剛好可以用來檢測出對人體有害的生物武器且攜帶方便。 藥物的 篩選 藥品和它的接受器之間的結合也可以被應用上晶片，就類似DNA和互補探針之間的緊密結合一般。這種晶片的推出後可以達到節省藥品篩選所耗費許多的時間和經費。 電話硬體上的應用 DNA的特性，將這些物質帶到特定的位置上，而達成將DNA晶片技術應用到電腦及硬體上的目標。

可以用來檢測基因的表現，將基因的片段製成生物晶片, 再和螢光標示的已知ＣDNA或RNA反應來獲得這些未知片段的資訊。 生物晶片的優缺點 尺寸小，所以它所需要的生物樣 品量相當的少。 密度大，所以它能提供快且大的檢測。 可以用來檢測基因的表現，將基因的片段製成生物晶片, 再和螢光標示的已知ＣDNA或RNA反應來獲得這些未知片段的資訊。 藥物的篩選(Screening)，將所有天然或合成的藥物候選者製成生物晶片， 在和特定的病毒或細菌(通常是他們的部分特定醣類或蛋白質)反應，以篩選出少數的可能有效藥物。 　　　　　基因晶片就是將幾十萬個序列不同的DNA片段，以高密度的方點，點製在拇指般大的晶片上。不同的DNA片段固定在晶片上，來研究細胞內基因的表現。DNA晶片的問世，將開拓新藥物及醫療診斷帶到一個新紀元。 優點

生物晶片的優缺點 缺點 「品質不穩定」 「產品單價高」。 阻礙生物晶片商品化的原因，也和消費者的習慣有關。 重大疾病檢驗上，病患即使以生物晶片檢驗後，通常還是會要求醫生用傳統方式再做一次檢驗。 　對醫病雙方而言，這都是非常沒有成本效益的。 缺點

生物晶片之演進 第一代生物晶片 第二代生物晶片(微流體晶片、蛋白質晶片) 結合奈米科技的生物晶片

生物晶片之演進 第一代生物晶片 結合微電子、微機械、生命科學和生物訊息等的綜合產物---「生物晶片」，正是加速基因解碼的工具。 台灣的研究發展或生技產業所指的生物晶片大都是指基因晶片( Gene Chip )，又稱為DNA微陣列。 運用微陣列晶片人類衰老、藥物反應、激素反應、腦疾病及其他臨床相關研究，可大量提供分析資訊。 微陣列技術也用來檢測基因序列的變異，在遺傳篩檢與診斷領域建立新的方法。

生物晶片之演進 第二代生物晶片(微流體晶片) 微流體晶片的特點是將檢測程序中所需利用的種種元件，都集中在同一晶片上製作。 流體晶片可溯自一九九○年代初期。 這種一體成型的多功能晶片，也稱之為「實驗室平台晶片」最早期的微。 在新藥開發、臨床醫學檢測與鑑識科學上，都有廣泛的用途。

生物晶片之演進 第二代生物晶片(蛋白質晶片) 蛋白質微陣列晶片的設計與製作，與DNA晶片頗為類似。 成千上萬種蛋白質植入固定在數微米見方的格子中，檢測樣品中的各種蛋白質，會與固定在微陣列的特定蛋白質反應。 到目前為止，對於所有關於疾病發生與進展的蛋白質，其抗原對抗體的辨識反應並非都已充分了解。 這些抗體的合成與純化技術，亦非完全純熟。因此，必須等到抗原蛋白質研究與抗體製備技術獲得突破性進展後，微陣列蛋白質晶片的技術才會廣泛應用於多種新藥的研究上。

生物晶片之演進 結合奈米科技的生物晶片 繼DNA微陣列晶片技術對生化分析產生的深遠影響後，各種新一代晶片裝置的研發工作，有著日新月異的進展。 近年來有越來越多科學家將奈米科技應用在其他新型生物晶片的開發上。 可預期在不久的將來，其進展必將突飛猛進而有更多新型生物晶片問世。

生物晶片在台灣發展 近幾年，結合半導體和醫學領域的生物晶片研究，是科技界最熱門的研究領域之一而台灣才剛開始起步。 未來，晶片能幫你止痛、治療心臟病、癲癇，用腦波控制機械手臂，眼睛內植入人造視網膜晶片，都已經是可能實現的技術。 這種技術，叫作生物晶片，已經把生物晶片等醫療電子納入計畫。有許多大學都投入生物晶片的研發。

生物晶片在台灣發展 用腦波控制器 在發病時自動給藥 立刻發現癌病變

生物晶片在台灣發展 立刻發現癌病變 在美國早已打開能植入人體的生物晶片市場，已被美國食品暨藥物管理局（FDA）核准可植入腦部，用來治療腦部病變。 要研發生物晶片，必須結合醫學和IC設計的知識。過去這是冷門的領域，但在台灣，開始有團隊在這個領域開花結果。 這一顆小小的晶片，植入人體後，這顆晶片就能二十四小時偵測你的血糖、血壓和脈搏，再把資料傳到你的手機或電腦裡，一有異常，馬上自動通知醫院。 如果癌細胞相關的蛋白質大增，不用等到去醫院檢查，晶片就會馬上傳訊息到你的手機，「小心，癌細胞來了。」

生物晶片在台灣發展 發病時自動給藥 當晶片偵測到病人發病時，還能自動釋出藏在晶片裡的藥物急救。 未來的情況是，病人才剛覺得身體不舒服，不用等病人下令，裝在身體裡的晶片已經自動偵測出心臟異常狀況，釋出藥物急救。 研發出新型的止痛晶片，利用微量電流刺激神經止痛。 病人疼痛發作，只要用手機輕輕刷一下，就能隔著皮膚，啟動藏在身體裡的晶片刺激神經，止痛三到五天。

生物晶片在台灣發展 用腦波控制機器 現在最熱門的研究，叫Brain machine interface 現在全球半導體學界，搶著研發的是能植入大腦和大腦「連線」的生物晶片。 現在最熱門的研究，叫Brain machine interface （人腦－機器介面）。 研究成熟後，人也可以靠腦波，控制身邊的物體。 台大和交大，都在研究能植入大腦的晶片，也就是植入後，能控制大腦不正常放電（癲癇）的生物晶片。

結論 在全球世界各地中，擁有許多不同的生物晶片類型，在每一項都有自己獨特的功能，能夠大量的運用，是未來社會發展的最新動向，因為它的用處良多，在此我們可以猜測生物晶片這項產業將會是繼現在半導體產業之後，能夠蓬勃發展的新行業，它所帶來的益處是無可限量的，值得我們去做有效的利用與發展。

資料來源 http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=7954&ctNode=40&mp=1(行政院國家科學委員會) http://library.ndmctsgh.edu.tw/ttsweb/piggy/ttsweb/Document/000001640/327002e/9.pdf http://www.businessweekly.com.tw/webarticle.php?id=39630&p=1(商業週刊第1166期2010-03-29) http://www.thco.com.tw/ezfiles/thco1/img/img/68759/THLSchipVol22.pdf

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