進(jìn)入21世紀(jì)，隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，電子技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合誕生了半導(dǎo)體芯片的兄弟——生物芯片，這將給我們的生活帶來(lái)一場(chǎng)深刻的革命。這場(chǎng)革命對(duì)于全世界的可持續(xù)發(fā)展都會(huì)起到不可估量的貢獻(xiàn)。

生物芯片技術(shù)的發(fā)展最初得益于埃德溫·邁勒·薩瑟恩（Edwin Mellor Southern）提出的核酸雜交理論，即標(biāo)記的核酸分子能夠與被固化的與之互補(bǔ)配對(duì)的核酸分子雜交。從這一角度而言，Southern雜交可以被看作是生物芯片的雛形。弗雷德里克·桑格（Fred Sanger）和吉爾伯特（Walter Gilbert）發(fā)明了現(xiàn)在廣泛使用的DNA測(cè)序方法，并由此在1980年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。另一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡里·穆利斯（Kary Mullis）在1983年首先發(fā)明了PCR，以及后來(lái)在此基礎(chǔ)上的一系列研究使得微量的DNA可以放大，并能用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。

生物芯片這一名詞最早是在二十世紀(jì)八十年代初提出的，當(dāng)時(shí)主要指分子電子器件。它是生命科學(xué)領(lǐng)域中迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，主要是指通過(guò)微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固格體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室研究員卡特（Carter） 等試圖把有機(jī)功能分子或生物活性分子進(jìn)行組裝，想構(gòu)建微功能單元，實(shí)現(xiàn)信息的獲取、貯存、處理和傳輸?shù)裙δ堋Ｓ靡匝兄品律畔⑻幚硐到y(tǒng)和生物計(jì)算機(jī)，從而產(chǎn)生了"分子電子學(xué)"，同時(shí)取得了一些重要進(jìn)展：如分子開關(guān)、分子貯存器、分子導(dǎo)線和分子神經(jīng)元等分子器件，更引起科學(xué)界關(guān)注的是建立了基于DNA或蛋白質(zhì)等分子計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室模型。

進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，人類基因組計(jì)劃(Human Genome Project，HGP)和分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展也為基因芯片技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展提供了有利條件。與此同時(shí)，另一類"生物芯片"引起了人們的關(guān)注，通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)打印或光引導(dǎo)化學(xué)合成技術(shù)在硅片、玻璃、凝膠或尼龍膜上制造的生物分子微陣列，實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞或其它生物組分準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測(cè)。

●1991年Affymatrix公司福德（Fodor）組織半導(dǎo)體專家和分子生物學(xué)專家共同研制出利用光蝕刻光導(dǎo)合成多肽；

●1992年運(yùn)用半導(dǎo)體照相平板技術(shù)，對(duì)原位合成制備的DNA芯片作了首次報(bào)道，這是世界上第一塊基因芯片；

●1993年設(shè)計(jì)了一種寡核苷酸生物芯片；

●1994年又提出用光導(dǎo)合成的寡核苷酸芯片進(jìn)行DNA序列快速分析；

●1996年靈活運(yùn)用了照相平板印刷、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、激光共聚焦掃描、寡核苷酸合成及熒光標(biāo)記探針雜交等多學(xué)科技術(shù)創(chuàng)造了世界上第一塊商業(yè)化的生物芯片；

●1995年，斯坦福大學(xué)布朗（P．Brown）實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一塊以玻璃為載體的基因微矩陣芯片。

●2001年，全世界生物芯片市場(chǎng)已達(dá)170億美元，用生物芯片進(jìn)行藥理遺傳學(xué)和藥理基因組學(xué)研究所涉及的世界藥物市場(chǎng)每年約1800億美元；

●2000-2004年的五年內(nèi)，在應(yīng)用生物芯片的市場(chǎng)銷售達(dá)到200億美元左右。

●2005年，僅美國(guó)用于基因組研究的芯片銷售額即達(dá)50億美元，2010年有可能上升為400億美元，這還不包括用于疾病預(yù)防及診治及其它領(lǐng)域中的基因芯片，部分預(yù)計(jì)比基因組研究用量還要大上百倍。因此，基因芯片及相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)將取代微電子芯片產(chǎn)業(yè)，成為21世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)。

●2004年3月，英國(guó)著名咨詢公司弗若斯特·沙利文(Frost & Sulivan)公司出版了關(guān)于全球芯片市場(chǎng)的分析報(bào)告《世界DNA芯片市場(chǎng)的戰(zhàn)略分析》。報(bào)告認(rèn)為，全球DNA生物芯片市場(chǎng)每年平均增長(zhǎng)6.7%，2003年的市場(chǎng)總值是5.96億美元，2010年將達(dá)到93.7億美元。納儂市場(chǎng)（NanoMarkets）調(diào)研公司預(yù)測(cè)，以納米器械作為解決方案的醫(yī)療技術(shù)將在2009年達(dá)到13億美元，并在2012年增加到250億美元，而其中以芯片實(shí)驗(yàn)室最具發(fā)展?jié)摿Γ袌?chǎng)增長(zhǎng)率最快。

●2012年12月，三位美國(guó)科學(xué)家獲得了美國(guó)專利與商標(biāo)辦公室（ US PTO）授予的一項(xiàng)關(guān)于量子級(jí)神經(jīng)動(dòng)態(tài)計(jì)算芯片專利，該芯片功能強(qiáng)大，能夠通過(guò)高速非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算模擬解決問(wèn)題，將為未來(lái)量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。該電腦芯片是生物過(guò)程和物理過(guò)程的結(jié)合，通過(guò)模仿生物系統(tǒng)在接口界面運(yùn)用突觸神經(jīng)元連接并反饋學(xué)習(xí)，有潛力賦予計(jì)算機(jī)超強(qiáng)的運(yùn)算能力和超快的速度，可廣泛運(yùn)用于軍用和民用領(lǐng)域，而該專利則涉及生產(chǎn)該電腦芯片的幾種不同途徑。

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