Біочіп, Біологічний мікрочіп, Біологічний чіп
Біочип (біологічний мікрочіп, біологічний чіп)(від англійського слова - Biochip) - дане поняття включає кілька моментів:
- матриця з нанесеними молекулами білків або нуклеїнових кислот для одночасного проведення великої кількості аналізів в одному зразку;
- електронний пристрій, що містить біологічні молекули;
- мініатюрний датчик, здатний виявити зниклі малі концентрації білків, гормонів, ДНК чи РНК.
Біочип складає крихітну платівку – платформу, на яку можна нанести до кількох тисяч мікротестів. Найчастіше використовують скляні або пластикові платформи, на які завдають біологічні макромолекули (ДНК, білки, ферменти), здатні вибірково зв'язувати речовини, що містяться в аналізованому розчині. Залежно від природи молекул виділяють види біологічних мікрочіпів, орієнтовані різні цілі. Основна частка сучасних біочіпів припадає на ДНК-чіпи (94%) та білкові чіпи (6%). Пристрій дозволяє за короткий час визначити кілька тисяч алергенів, онкогенів, різноманітних біологічно активних речовин та навіть генетичні дефекти.
В наш час для виробництва біологічних мікрочіпів використовується складне обладнання та нанотехнології, що дозволяє «пришивати» лазерним випромінюванням аналізатори прямо до гелевої підкладки, принцип дії яких ґрунтується на методі одномолекулярної мас-спектрометрії (проведення досліджень на окремих молекулах). На сьогодні створено біочіпи на основі наноструктур (польового кремній-алюмінієвих нанотранзисторів, що містить одностінні нанотрубки) на основі графену та наночастинок платини; сенсори на основі нанозондів, які приєднані до полімернихвекторів, і мають будову та функції вірусів (призначені для проникнення в клітини людського організму та аналізу клітин) сенсори, складають нанотрубки, покриті ДНК; біологічні чіпи на ДНК-основі, з використанням технології нанодрукування та супрамолекулярного нанодрукування (в основі дії яких лежить існуюча в природі технологія копіювання ДНК та РНК).
Біологічні мікрочіпи широко використовують у in vitro-діагностиці. В основі механізму дії таких біочіпів є молекулярне розпізнавання молекул, які взаємодіють із біополімерами, нанесеними на чіп.
Так, біочіпи використовують для діагностики туберкульозу, кліщових інфекцій, лейкемії, СНІДу, онкозахворювань, а також для експрес-діагностики вірусу грипу та стафілококової інфекції для раннього виявлення хвороби Альцгеймера, яка відрізняється від хвороби Паркінсона.
Біологічні мікрочіпиідентифікують за лічені хвилини сполуки різної хімічної природи від білків, вітамінів, вірусів, ДНК живих клітин у біологічному матеріалі, що дозволяє проводити діагностику захворювань на ранніх стадіях. ДНК-діагностика допомагає виявляти певну послідовність ДНК, розшифровувати генетичну інформацію, визначати функції всіх білків організму, виявляти гени, що несуть мутацію, а також дає можливість визначати генетичну схильність людини до раку, діабету, наркоманії тощо, виявляти хромосомні порушення.
Існують біологічні мікрочіпи для вимірювання рівня глюкози шляхом швидкого та надчутливого аналізу зразків слини, сечі чи сліз. Біочипи на базі біосенсорів з флуоресцентною фарбою придатні для використання в польових умовах з метою виявлення навіть незначної концентрації сальмонели в харчових продуктах.короткий час. Біологічні чіпи забезпечують виявлення молекулярної взаємодії між білками вірусів (ВІЛ, гепатиту та ін.) та білками, які синтезуються клітинами людського організму, що піддається інфекції – це важливо при розробці нових методів боротьби з вірусами.
Біочипи використовують у криміналістиці(для експрес-ДНК-дактилоскопії за межами лабораторії також визначають колір очей з точністю 94%). Особливу групу складають імунологічні біочіпи (ІБ), які використовують для створення діагностичних тест-систем з метою визначення імунофенотипу для діагностики захворювань, пов'язаних із порушенням клітинної ланки імунітету. Імунологічні біочіпи (ІБ) призначені для використання в гематології (для дослідження клітин пухлин лімфатичної системи та клітин мієлоїдних пухлин, дозволяє визначити не просто наявність захворювання, але і його тип).
Отже, технологія біологічних чіпів, що замінюють цілі імунологічні лабораторії, дає можливість на кілька порядків підвищити продуктивність більшості діагностичних методів та значно знизити собівартість аналізів їх використання робить аналіз більш швидким, точним та якісним.
Стаття присвячена биочипам (синоніми – біологічний чіп, біологічний мікрочіп).