Mikrominiaturyzacja jest jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin w naukach analitycznych, która umożliwia miniaturyzację złożonych badań klinicznych i przeniesienie ich do warunków pozalaboratoryjnych. Te nowe mikrominiaturowe urządzenia analityczne obejmują biochipy, mikrochipy i chipy genowe. Zakres zastosowań tych urządzeń obejmuje nauki biomedyczne i chemię analityczną. Są one wykorzystywane do rozwiązywania różnorodnych problemów analitycznych w medycynie i badaniach biomedycznych, odkrywaniu leków, bezpieczeństwie i obronie oraz przemyśle spożywczym i przetwórczym.
Co to jest Biochip?
Biochip jest zbiorem mikrominiaturowych miejsc testowych rozmieszczonych na stałym podłożu, które mogą wykonywać wiele reakcji biochemicznych jednocześnie. Jest to zminiaturyzowane laboratorium, które umożliwia naukowcom przeprowadzanie wielkoskalowych analiz genomowych, proteomowych i funkcjonalnych dla różnych celów. Jest to urządzenie typu bio-microarray, które zawiera miliony elementów sensorycznych zwanych biosensorami do wykrywania analitów. Biosensory stanowią elastyczną alternatywę i wyrafinowaną alternatywę dla konwencjonalnych technologii analitycznych. Zakres zastosowań biochipów rozciąga się na chemię analityczną i nauki biomedyczne. Są one zaprojektowane do szybkiego i taniego wykonywania procedur biochemicznych dla zastosowań biomedycznych. Pełnią rolę osobistych laboratoriów, które mogą być wykorzystywane do szerokiego zakresu badań domowych. Jeden z istotnych wpływów technologii biochipów jest w połączeniu z bioinformatyką, która umożliwia zupełnie nowe podejście do badań biomedycznych i biologicznych.
Co to jest Microchip?
Mikroprocesor to mały moduł półprzewodnikowy o wielkości paznokcia lub mniejszy od niego. Jest to jednostka spakowanego obwodu komputerowego, zwykle nazywana układem scalonym, która służy jakiemuś celowi w stosunku do innych mikroprocesorów w systemie sprzętu komputerowego. Mikrochipy są prawie niewidoczną częścią naszego nowoczesnego życia, które są wszędzie, od dzisiejszych samochodów do skanerów medycznych, urządzeń elektronicznych, telefonów komórkowych i urządzeń śledzących GPS. Obecnie nawet zwierzętom domowym wszczepia się pod skórę mikroczipy jako środek identyfikacji i śledzenia. W komputerze każdy mikroczip zawiera dziesiątki milionów tranzystorów, które tworzą procesor. Telefony komórkowe zawierają mikrochipy, które pozwalają ludziom korzystać z Internetu i aplikacji do połączeń wideo. Rewolucyjna technologia mikroprocesorów została wynaleziona przez laureata Nagrody Nobla Jacka Kilby’ego i założyciela firmy Intel Roberta Noyce’a. Korzystając z tej samej technologii, Jack zaprojektował pierwszy ręczny, oparty na układzie scalonym kalkulator elektroniczny o nazwie „Pocketronic”.
Różnica między Biochipem a Microchipem
Terminologia
-Termin „biochip” odnosi się do urządzenia typu bio-microarray, które zawiera miliony elementów sensorycznych zwanych biosensorami rozmieszczonych na stałym podłożu, zaprojektowanych do funkcjonowania w środowisku biologicznym, w szczególności w żywych organizmach w celu analizy cząsteczek organicznych. Termin biochip został ukuty w analogii do sformułowania chipy komputerowe. Zatem w bardziej ogólnym sensie biochipy opierają się na koncepcji układów scalonych. Z kolei mikroprocesor to mały moduł półprzewodnikowy wykorzystywany do tworzenia układu scalonego. Często nazywa się go po prostu „chipem”, co odnosi się do zestawu elementów elektronicznych na jednym urządzeniu.
Zasada działania
– Biochipy są zbiorem pomniejszonych mikromacierzy ułożonych na stałym podłożu, które umożliwiają naukowcom wykonywanie wielu testów w tym samym czasie w celu osiągnięcia większej przepustowości w krótszym czasie. Działają one na zasadzie hybrydyzacji cząsteczek kwasów nukleinowych, a występowanie jest wykrywane przez detekcję fluorescencyjną, po czym otrzymuje się wyniki. Z kolei mikrochipy to układy scalone wytrawione na czystych krzemowych chipach lub maleńkich płytkach w skomplikowanym procesie warstwa po warstwie. Układy scalone przekazują sygnały elektryczne do urządzenia odbiorczego, które następnie przekształca sygnały w instrukcje.
Funkcja
– Biochipy wiążą się zarówno z miniaturyzacją, zwykle w formatach mikromacierzy, jak i z możliwością taniej produkcji masowej. Biochipy są zasadniczo zminiaturyzowanymi miejscami testowymi, które umożliwiają naukowcom przeprowadzanie analiz genomicznych, proteomicznych i funkcjonalnych na dużą skalę w różnych celach, od diagnozowania chorób do wykrywania czynników bioterrorystycznych. Mikroprocesory są produkowane dla logiki programowania i dla pamięci komputerowej. Mikroprocesory są stosowane w telefonach komórkowych, aby umożliwić ludziom korzystanie z Internetu i funkcji połączeń wideo. Są one również używane do śledzenia działań i informacji oraz pomagają w identyfikacji i śledzeniu zaginionych zwierząt domowych.
Aplikacje
– Biochipy odgrywają fundamentalną rolę w dziedzinie badań biologicznych. Technologia biochipów może być wykorzystywana w szerokim zakresie zastosowań, takich jak biologia systemów, diagnostyka chorób, odkrywanie i rozwój leków, diagnostyka molekularna, genetyka populacji, kryminalistyka, zarządzanie jakością wody, eksploatacja przestrzeni kosmicznej itp. Mikrochipy są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak telefony komórkowe, samochody, przetwarzanie materiałów, aplikacje medyczne, systemy dostarczania leków, znakowanie laserowe, śledzenie GPS, telewizory, karty identyfikacyjne, radia, światła drogowe, odkrywanie i diagnozowanie raka, itp.
Podsumowanie Biochip vs. Microchip
W przeciwieństwie do mikrochipów, biochipy nie są urządzeniami elektronicznymi. Biochip jest rodzajem mikroreaktora, który zawiera miliony elementów sensorycznych zwanych biosensorami, które są przeznaczone do wykrywania analitów. Biochipy są przeznaczone do szybkiego i taniego wykonywania procedur biochemicznych dla zastosowań biomedycznych. Chociaż biochipy i mikrochipy zarówno są mikro urządzeniami analitycznymi, zakres mikrochipów nie jest ograniczony do medycyny i badań biomedycznych; w rzeczywistości mikrochipy są używane w szerokim zakresie zastosowań, takich jak samochody, telewizja i radio, urządzenia śledzące GPS, przetwarzanie materiałów, urządzenia elektroniczne, telefony komórkowe i inne. Zakres zastosowań biochipów obejmuje chemię analityczną i nauki biomedyczne.