松下開發出1小時即可完成檢測的基因檢測晶片

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【日經BP社報導】松下與比利時微電子研究中心（IMEC）共同開發出了1小時即可完成檢測的全自動小型基因檢測晶片。該晶片可利用數μL血液來檢測SNP（Single Nucleotide Polymorphism，單核苷酸多性態）等基因資訊。SNP是指不同個體的基因組存在不同種類的鹼基，通過檢測SNP，可診斷有無遺傳病及將來患遺傳病的危險率，並可確定與疾病相關的基因。


此次開發的基因檢測晶片的外觀照片以前的全自動基因檢測裝置大都是大型裝置，大多采取將檢體送到專門的檢測機構進行分析的方法。因此，檢測結果要等待數天到1周左右的時間才能得知。而此次開發的晶片則不同，包括前處理程序在內只需1個小時即可完成檢測，因此在臨床現場，醫生可當場對患者用藥及發病風險做出判斷。


此次開發的晶片集成了從微量血液中提取並放大DNA，進行SNP判斷的功能。具體而言，在約9cm2的晶片上集成了輸送血液及藥液的超小型泵、DNA提取及放大部分、高精度濾膜以及高靈敏度感測器等。



此次開發的基因檢測系統試製機的外觀照片
（沿箭頭方向安裝基因晶片）為實現該晶片而新開發的必要技術大致有以下三項。

（1）使用導電性聚合物致動器的超小型高壓泵
通過在矽基板上層積聚合物薄膜，開發出了可在層積方向大幅伸縮的聚合物致動器，實現了通過移動隔膜來輸送液體的隔膜泵。該聚合物致動器可產生最大超過300個大氣壓的壓力，能夠在微流路中輕鬆實現包括向篩選DNA的高精度濾膜注入液體在內的溶液移動。此外還實現了可用電池驅動的低電壓（1.5V）工作。

（2）高速PCR技術
進行基因診斷時，需要從DNA上取出含SNP的區域，並使其增至一定數量，一般使用名為PCR（Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式反應）的方法來放大DNA，但是，原來的PCR法放大DNA需要2個小時。因此，研究人員使用導熱性好的矽基板，優化了隔離周圍熱量的手段，提高了升降溫的溫度追隨性，同時還實現了通過小液量來引起PCR反應的構造。通過這些措施將放大DNA所需要的時間縮短到了15分鐘以內。

（3）高精度、高靈敏度的電化學感測器
以電氣方式識別SNP時，需要使用在電極上固定有識別用人造DNA的昂貴的特殊電極。此次憑藉新開發的感測器，無需在電極上固定識別用人造DNA，能夠以溶解在微量（約0.5μL）藥液中的狀態，電氣性地識別SNP。

（記者：小谷卓也，《日經電子》兼數位健康Online）

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/medi/64735-20130218.html?ref=ML

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