生物芯片技术及在兽医诊断上的应用

生物芯片技术是一种结合生物学和工程学的先进技术,通过微型化的芯片平台实现多种生物分子的检测与分析。在兽医诊断领域,生物芯片技术的应用正逐渐展现其巨大潜力。这些芯片可以快速、精准地检测动物体内的病原体、基因组序列以及蛋白质表达水平,从而提高疾病的早期诊断和监测效率。此外,生物芯片技术的高通量特性使其能够同时检测多种指标,有助于提升兽医医疗服务的效率和质量。生物芯片技术的应用为兽医诊断带来了革命性的变革,为提升动物健康管理水平提供了新的可能性,本文对生物芯片的基本原理,类型以及抗体芯片和基因芯片技术在兽医诊断上的应用和发展前景进行了介绍。

基于B^(*)-树的连续微流控生物芯片流层物理设计方法

作为连续微流控生物芯片设计中的关键步骤,流层物理设计是一个复杂的多目标优化问题,传统方法通常将其分为布局和布线2个阶段。为弥补这2个阶段之间的交互不足,提出了一种基于B^(*)-树的流层物理设计方法,以提高解的质量和求解效率。在布局阶段,采用Memetic算法更高效地搜索解空间。在布线阶段,使用考虑通道顺序的基于协商的算法,同时将布线信息反馈给布局阶段,以调整布局并减少拥挤区域和通道交叉。实验结果表明,与现有算法相比,所提算法在芯片面积、通道总长度以及通道交叉数量等方面取得了更优的效果。

生物芯片技术在食品检验中的应用研究

随着食品安全问题日益受到关注,生物芯片技术作为一种高效、高通量的检测方法,在食品检验中展现出广阔的应用前景。本文综述了生物芯片技术的原理及其在食品检验中的应用,并探讨了其面临的挑战与未来发展前景。

动物源性食品中5类兽药残留的生物芯片试剂盒检测准确性评估

该研究基于微阵列生物芯片试剂盒法评估了动物源性食品中多种兽药残留检测的结果准确性。使用微阵列生物芯片试剂盒法分别对鸡肉、鱼肉、猪肉、乳制品、蜂蜜5种动物源性食品基质中的喹诺酮类、四环素类、氟苯尼考、磺胺类和甲氧苄啶残留量进行测定,考察生物芯片试剂盒法的检出限和定量限,对结果进行准确性评估。结果显示,该方法对5种食品基质中5类兽药残留的检出限和定量限均满足要求,选用鱼肉、蜂蜜和乳制品3种基质加标进行检测,5类兽药残留的加标回收率结果均在72.58%~119.87%之间,RSD均在0.21%~22.49%内,与确证方法进行比较,未出现假阳性或假阴性结果,准确性较好。结果表明,生物芯片试剂盒法检测速度快、成本低、结果准确可靠,在动物源性食品多兽药残留同时筛检中具有广阔应用前景。

新医科背景下生物芯片技术课程教学改革与实践

新医科是构筑健康中国的重要基础,需要不断推进理念创新和实践创新。生物芯片技术是典型的新医科课程,教学内容丰富,包含表达谱芯片、甲基化芯片、单核苷酸多态芯片和拷贝数变异芯片等高通量生物医学大数据的处理和应用,在产前诊断、肿瘤检测及抗肿瘤药物筛选、感染性疾病诊断和抗药机制等方面具有重要的应用。同时,生物芯片技术具有前沿性和交叉性的特点。因此,对生物芯片技术课程的教学,既要强基固本,又要守正创新,这样才能培养适应和服务于现代医学研究的人才。南京医科大学生物芯片技术课程教学团队在现有教学模式基础上,从融入课程思政、明确课程目标、分析学情、完善课程内容、优化课程教学方式和完善考核方式六个维度进行教学改革和实践,相关研究可为医学院校生物芯片技术教学提供借鉴与参考。

基于生物芯片技术的生乳中兽药检测方法验证及其应用

为验证生物芯片技术在生乳兽药检测方面的效果并进行推广应用,针对80种常见兽药,采用生物芯片快速检测法对生乳样品进行检测,并同时采用高效液相色谱-串联质谱(high performance liquid chromatographytandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS)法确认。结果表明:生物芯片法检出限符合国家标准检出限要求,且部分优于国家标准;该方法线性范围较宽,相关系数均>0.99,线性范围内呈良好的相关性;通过阴性样品加标回收实验,对加入2倍与4倍检出限的标准样品进行测定,加标回收率为70%~130%,变异系数为5%~10%;该方法前处理简单、检测周期短、灵敏度高、通量大,适合大批量样品的快速筛查。利用以上方法对2022—2023年采自上海辖区内的100批次生乳进行检测发现,含有兽药残留的生乳共10批,其中链霉素检出4批(检出值5.86~10.26μg/kg),磺胺吡啶检出3批(检出值1.09~1.42μg/kg),磺胺间二甲氧嘧啶检出2批(检出值1.38~1.46μg/kg),阿维菌素检出1批(检出值1.75μg/kg),经过国标方法确证,以上检出值均远低于国际组织、农业农村部公告或国家标准限量规定。生物芯片法相较于传统的HPLC-MS/MS法具有灵敏度高、线性范围宽和检测速度快等优势,可作为生乳兽药残留快速检测的补充手段,具有较高的应用价值。

基于STM32F4+OV2640的HPV生物芯片阅读装置设计

定期开展HPV分型筛查,对提高妇女健康水平、预防宫颈癌发生的意义重大。为提高检测的自动化水平,减少人工介入和人为误判,设计HPV生物芯片阅读装置的重要性显著。采用STM32F429处理器结合OV2640CMOS传感器,配备M12镜头和可移动30 mm的载物台,可充分发挥可见光显色的TIB-23型HPV生物芯片的筛查优势。结果表明,所设计的HPV生物芯片阅读装置可直接使用HPV芯片杂交仪生化反应托盘,成功阅读四联装TIB-23型HPV生物芯片。该装置对提高HPV分型筛查自动化水平具有重要意义。

连续微流控生物芯片下一种多阶段启发式的流层物理协同设计算法

为了提高连续微流控生物芯片(CFMBs)中的流层物理协同设计质量和效率,该文分3阶段实现布局布线协同设计。(1)布局预处理阶段:通过提出的逻辑布局和组件方向布局调整方法,得到组件优异的逻辑位置和逻辑方向。(2)组件映射和包围盒间隙布局调整阶段:基于包围盒策略,把布局预处理结果映射到实际物理设计空间中,并通过包围盒间隙布局调整,获得最佳包围盒间隙。(3)收缩布局调整阶段:基于组件间的连通图关系,提出了沿流通道收缩和多图收缩两种新的布局调整方法。实验结果表明,与现有最佳的启发式算法对比,该文算法在芯片流层整体面积、流通道交叉点数和流通道总长度上分别优化20.22%,54.66%和71.62%,加速比为177.12,显著提升了设计质量和效率。

生物芯片技术在生物医学研究中的应用进展

生物芯片技术源于Southern印迹技术,是一项基于生物分子间特异性相互作用原理的高通量的微量分析技术。从单纯地将生物组分集成以降低成本、提高效率,到结合微刻技术及多种微流结构对实验步骤进行优化、集成,再到对组织、器官自然状态的模拟,生物芯片技术发展迅猛,且在医学生物研究领域展现出巨大的应用前景。本文简述生物芯片技术的概念、发展与分类,并对近年来不同类型生物芯片在生物医学研究中的最新应用进展进行综述。

考虑流端口数量约束下的连续微流控生物芯片流路径规划算法

连续微流控生物芯片通常需要构建复杂交错的流路径来支持样本/试剂的运输,也需要大量的流端口来推动液体的有序流动,这阻碍了生物芯片的进一步发展。因此,该文考虑了有限流端口驱动下的流路径规划问题,并提出一个流路径驱动下的连续微流控生物芯片的架构综合设计流程。首先采用基于列表调度算法实现操作的绑定与调度,通过时间窗对调度进行调整,从而满足给定的流端口数量约束;然后采用基于序列对表示的遗传算法求得芯片的布局设计,通过考虑并行任务之间的冲突以及组件之间的连接关系,进一步优化了布局解的质量;最后采用基于A^(*)寻路的优化布线算法规划所需的流路径,以有效减少流通道总长度和交叉点数量,生成具有高执行效率的芯片架构。实验结果表明,该方法在严格满足给定的流端口数量约束条件下,极大地避免了各种液体运输任务的冲突,同时也优化了流通道的总长度以及交叉点的数量,降低了芯片的构造成本。

全自动生物芯片加样检测系统设计

目的:介绍一种全自动生物芯片加样检测系统。方法:采用计算机控制,根据操作流程进行系统功能的模块化设计。结果:该系统可自动完成生物芯片的加样、反应、检测等一系列功能。结论:提高了生物芯片的检测效率,确保了生物芯片检测的稳定性和准确性。

iPDMS多肽微阵列技术多重生物芯片在猪病抗体检测中的应用展望

由中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研发的基于固相载体iPDMS(聚合物涂层聚二甲基硅氧烷)多肽微阵列的多重生物芯片检测技术,其在微阵列蛋白质芯片技术上做了重要的提升与改进,主要解决了固相载体上蛋白质连接不牢固以及随着样本浓度的扩增产生背景噪音太大干扰检测精确度的问题,适用于临床大样本量检测以及现场快速检测。该技术应用于动物疫病防控中猪病多种抗体同时检测,是一个重要突破。本文以此为基础展开了论述,并对此技术日后的发展和创新做出了展望,给动物疫病多病种抗体同时检测领域工作者以启示作用。

荧光定量PCR与全自动生物芯片法检测人乳头瘤病毒的一致性研究

背景 人乳头瘤病毒(human papillomaviruses,HPV)分型检测是宫颈癌筛查的重要手段之一,但技术人员短缺及实验室硬件设施不足对其应用造成了不利影响。目的 以荧光定量聚合酶链式反应(PCR)为参考,考察全自动生物芯片法在HPV分型检测中的诊断性能。方法 针对常规进行荧光定量PCR检测的临床样本,每一种型别均采用抽签法进行简单随机抽样,选中的样本使用全自动生物芯片法检测,采用Kappa检验比较两种方法的检测结果是否存在差异。针对不一致结果,通过E6/E7区的扩增产物测序进行确认。结果 从4 589例样本中选择124例,其中HPV阴性50例,HPV阳性74例,按照阳性型别计算共99个测试。按照样本阴性、阳性计算,两种方法的结果完全一致,Kappa值为1.000(P<0.000 1)。按照样本型别计算,全自动生物芯片法的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和总体符合率分别为98.0%、92.6%、96.0%、96.2%和96.1%,Kappa值为0.913(P<0.000 1),提示两种方法的结果一致性良好。两种方法不一致的结果集中在6例阳性样本之中,39型和59型各1例,52型和68型各2例,在重复验证及测序分析中均得到了确认。此外,全自动生物芯片法还发现了18例不被荧光定量PCR方法涵盖的型别,能够为临床治疗提供更丰富的信息。结论 全自动生物芯片法与荧光定量PCR法在HPV的分型检测中具有很好的一致性,对于技术人员短缺及不具备标准PCR实验室的医疗机构,全自动生物芯片法具有良好的应用前景。

生物芯片扫描仪CCD背景噪声研究

冷CCD(Cool CCD)是生物芯片扫描仪的核心检测器件,其背景噪声直接影响到检测精度。CCD背景噪声可分为光子噪声、热噪声、读出噪声和量化噪声。其中热噪声Hn与读出噪声Rn最为核心,采用拍摄暗场帧的方法对其进行实验研究。实验表明对于某一指定曝光时刻,背景噪声图像各像素的强度可认为符合正态分布,并可将均值与标准方差的估计值即■与■作为其相应正态分布的表征参数。■与■的95%置信区间较小,最大区间长度分别占■与■的0.16%和28.36%。在此基础上讨论了温度、曝光时间对均值与方差的影响。

安徽丰原集团有限公司党委书记、董事长 李荣杰:开发“生物芯片”,改写行业历史

他攻克了“玉米粉清液发酵生产柠檬酸专利技术”,改写了全球柠檬酸行业发展历史,荣获安徽省科技进步一等奖、国家科技成果奖、中国专利金奖等荣誉,实现我国发酵行业重大技术革命。以振兴民族工业、发展实体经济为己任--在安徽丰原集团有限公司党委书记、董事长李荣杰的带领下,丰原集团先后承担了国家科技支撑计划项目、国家“863”项目、省级重点攻关项目等十余项,拥有授权发明专利500余项,主持或参与编制国家(行业)标准64项。“所谓创新,就是与时俱进、锐意进取、勤于探索、勇于实践。”李荣杰如是说。

生物芯片技术在生物医学研究中的应用进展

生物芯片是20世纪80年代发展起来的一种高密度、高通量、微型化和自动化的分析技术,它是把样品经各种处理后,用特制的芯片来进行检测。该技术的特点是将样品处理、分离、检测和分析等各步骤集成于一块芯片上,用计算机程序控制和管理。该技术使样品处理、分离纯化和检测等实验过程快速、准确、高效,可以大大缩短实验周期,节省人力物力,并且可以同时对大量样品进行分析。因此,生物芯片技术在科研领域的应用前景极为广阔。

生物芯片技术在食品营养与安全检测中的运用分析

随着社会进步,食品健康理念深入人心,食品营养与安全检测逐渐受到关注,在多项检测技术中,生物芯片技术优势突出,可以进行高效、安全检测,备受业界好评。本文将站在食品营养、安全角度,综合分析生物芯片技术的应用优势和原理,具体涵盖食源性微生物监测、在饮料等液体安全检测中的应用、食源性病毒的检测、转基因食品的检测等方面,旨在为食品工业作出贡献,进一步推动高新检测技术发展。

数字微流控生物芯片测试诊断过程分析和优化

针对数字微流控生物芯片的测试和诊断过程进行建模和分析,并根据并行测试的分块数和单元出错概率为相应的测试和诊断成本建立函数。通过Matlab对测试诊断成本函数的分析表明:随着并行测试分块数的增大,测试诊断成本的变化趋势不明显,也就是说,并行测试的分块数对测试诊断成本的影响不大;而随着单元出错概率p的增加,测试成本呈明显的增加趋势,且增加的幅度较大。另外,诊断过程中,根据单元出错概率对出错的子阵列再进行诊断,诊断过程必须持续若干次,直到所有故障定位后才能结束。在这些诊断中,针对最后一次定位的诊断成本是最大的,而且与其他次的诊断过程的成本相差几十个数量级,决定了总成本的大小。这些结论为数字微流控生物芯片的测试和诊断过程优化提供重要的理论依据,并为测试诊断方法的设计提供指导。

生物芯片及其应用

生物芯片技术是随着人类基因组计划的进展而发展起来的具有广泛应用前景的先进技术。文章主要介绍生物芯片技术的基本概念、应用领域、研究现状和前景。