芯片实验室促生命科学大发展

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在科学技术迅猛发展的今天，毛细管电泳作为主流测序技术，已对人类基因组工程的提前完成起到极大的促进作用，并被视为当前正在迅速发展的芯片实验室，又称微全分析系统（μ－TAS）的重要组成部分。而以芯片毛细管电泳为核心技术之一的芯片实验室技术正以强劲的势头向生命科学的各个相关领域渗透。那么，芯片实验室在国际上已发展到什么程度，我国在这一领域的工作又处于什么状态？趁近日在上海召开第四届亚太国际微分离分析学术报告会（APCE’2002）之际，记者采访了芯片实验室研究的开拓者之一、英国帝国理工学院教授A.Manz和本次大会主席、中科院大连化物所教授林炳承。

记者：以芯片毛细管电泳作为核心技术的芯片实验室已被很多人认为是21世纪最重要的前沿技术之一，请谈谈这项高新技术目前在国际和中国国内的发展状况及其深远意义。

A.Manz：芯片实验室把化学或生物化学的实验过程微缩到一块几平方厘米的芯片上，是一个微而全的系统。它用量极微，速度极快，得到的信息量可以比常规实验室多几个数量级，它不仅用于分析，也可用于反应，甚至细胞培养，在临床诊断、药物筛选和生命科学的其他领域都有广泛应用。这一技术已经引起世界各国科学家们的密切关注，美国的橡树岭国家实验室、加州大学Berkley分校和英国帝国理工学院等都有这方面的课题研究组，日本在这方面工作开展得也比较好。不过，由于成本高，欧美与日本的产业化进程都比较缓慢，仅在极其有限的方面实现了产业化。中国的芯片实验室研究发展很快，因为经济情况好，产业化的速度可能会更快一些。

林炳承：我国的毛细管电泳研究与国际发展基本同步，由于有这一方面的基础，在芯片实验室研究中显示了很好的势头。目前，我国科学家正与世界各国科学家一起推动这一领域的发展，中科院和高校中已经有不少课题组开展这一方面的工作。我们实验室已先后研制出激光诱导荧光芯片分析仪、电化学芯片分析仪和可规模生产的不同种类的注塑塑料芯片，并成功地实现了芯片上核酸片段、糖蛋白、多肽、氨基酸和手性分子的分离分析。与此同时，我们还正在开展芯片平台上的单分子、单细胞检测研究工作。相信在不太长的时间内，我国在这一领域的研究将会进入世界先进行列。

记者：你们认为芯片实验室的发展前景如何？会有哪些难点？

A.Manz：芯片实验室的发展前景很广阔，但现有的芯片实验室的研究水平比理论上所要达到的水平还相差很多。研究工作的难点有几方面，一是微量样品与检测准确度的矛盾，芯片体积小，样品微量，分析速度快，这给检测的准确度带来难度；二是芯片的小尺寸与检测器等相对较大体积的外部世界的连接有难度；三是如何拓宽应用，要寻找最需要的、有应用前景的课题开展深入的研究工作。

林炳承：芯片发展的前景是使其功能化。只有功能化才能产业化、商业化。功能化即每一种芯片实现一种功能，如乙肝病毒测试、糖尿病诊断、食物保鲜测量、司法鉴定等。功能芯片系统包括三个方面：芯片、信号检测装置和使芯片实现某种功能的试剂盒。

记者：在芯片实验室领域如何开展国际合作？

A.Manz：与中国合作进行芯片研究是很好的选择。这次参加在上海举办的第四届亚太微分离分析学术报告会是个很好的机会，可以广泛地交流和洽谈，为建立国际合作打下良好基础。中国经济发展很快，有可能推动芯片领域迅速发展，实现研究成果产业化。我的中国学生毕业后可以回到中国大学或研究所开展研究工作，会与我们建立密切的合作关系。

林炳承：开展国际合作和学术交流是我国推动科学研究发展的一条重要渠道。在开展毛细管电泳和芯片实验室研究中，我们先后与很多国家和地区建立了实质性的合作关系，并多次共同组织、主持国际学术报告会，编辑杂志专辑，这些都已经并将继续有利地促进我国毛细管电泳学科和芯片实验室学科的发展，也显著提高了我国在国际学术界的地位。

摘自 科学时报