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如果说,20世纪属于微电子芯片,那么21世纪则是生物芯片的时代

生物芯片在我国离产业化还有多远

王薇 经济日报 2002.09.02

  20世纪以来的科技史上有两项发明影响深远,一是微电子芯片,它是计算机和诸多电器的心脏,改变了人类经济和社会生活的方式;另一项就是生物芯片,它革新了医学诊断和治疗的准确性,改变了生命科学的研究方式。有人认为,从某种意义上说,如果20世纪属于微电子芯片的话,21世纪则是生物芯片的时代。

  生物芯片诞生于上世纪90年代初,它是一种能对生物分子进行快速并行处理和分析的薄型固体器件。它只有指甲盖大小,材料一般为玻片、硅片、尼龙膜、塑料等。就像计算机芯片是为了制作计算机一样,生物芯片技术是为了制作能够把样品制备、生化反应和结果检测三步集成在一起的微型全分析系统,也称作芯片实验室系统。

  生物芯片上集成有成千上万密集排列的分子微阵列,通过自动化的检测软件,能够在短时间内分析大量的生物分子,使人们快速准确地获取样品中的生物信息,效率是传统检测手段的成百上千倍。

  生物芯片

  能给我们带来什么

  清华大学生物芯片研究中心主任程京博士认为,未来生物芯片可高速检测出我们所处空间的生物状况。无论在什么地方,只要我们将周围环境,如水、空气、唾液、尿液等通过生物芯片进行分析,就能知晓我们周围的水是否干净,我们自身的健康情况是否良好,当地的环境有否污染等等。生物芯片还会促进远程医疗的发展。一个医生即使在欧洲,他也能通过卫星传输系统和生物芯片技术,了解远在中国的一位病人的病史,并通过远程医疗技术对其进行手术。

  在农业上它同样神通广大,通过生物芯片可以对农作物基因进行逐个筛选,找出最为优良的品种,从而提高农作物的单产、品质及其抗旱、抗病虫能力;也可以使水果味道香、果实大。利用生物芯片还可以检测市场上出售的肉、菜、瓜果是否有农药污染,是否细菌超标等。

  目前美国已研制出一种可植入人体的只有米粒大小的生物芯片,上面记录着个人的身份、病历等信息。芯片可以对外发射无线电信号,当附近的仪器对其进行扫描时,芯片就会在仪器上显示出数据。人体芯片植入人体的过程非常简单,消毒麻醉后几分钟便可完成。伤口愈合后,从外面根本看不出芯片在哪里,即使是受试者本人也感觉不到芯片的存在。当你遭遇了一场意外,已无法说话时,医生可以通过你体内的人体芯片了解你的病史或身体状况,采取合理的治疗措施。如果在芯片中加入传感装置,还可以随时读取人体的脉搏、血糖和体温等指数。医生通过全球卫星定位系统便可随时观察被监护人的位置及他们的健康状况。

  生物芯片有着极为诱人的市场前景,相关的产业也正在崛起。去年全球生物芯片市场已达170亿美元,用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元。到2005年,仅美国用于基因组研究的芯片销售额将达50亿美元,2010年有可能上升为400亿美元。这还不包括用于疾病预防及诊治等其他领域中的基因芯片,这部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。有关专家预计,基因芯片及相关产业将取代微电子芯片产业,成为本世纪最大的产业。

  要有自己的知识产权

  早在1997年,国家科委就专门讨论了生物芯片的发展大计。科技界和商业界几乎同时意识到生物芯片技术的重大战略意义和蕴藏的无限商机。中国工程院的科学家也发出呼吁,我国应迅速制定适合中国国情的对策,以避免出现像计算机产业那样因没有自己的芯片专利和技术而受制于人的被动局面。同年,由国内从事生物芯片技术研究的多家单位联合成立了国家生物芯片工程技术中心。

  目前中国科学院、军事医学科学院等多家单位已率先开展了生物芯片技术的研究,建立了生物芯片技术体系,并已在生物芯片技术和产品开发方面取得突破。上海细胞生物学研究所于1999年8月开发成功了生物芯片的初级形式“cDNA阵列”。我国科学家采用新的技术路径,在不到一年的时间里还研制成功了具有自主知识产权的电磁式生物芯片。其中,可单点选通的电磁阵列技术、电旋转检测技术等均为世界首创。

  产业化之路关隘重重

  然而,生物芯片产业化进程却不如料想中那样迅速。由于生物芯片技术研发难度大,生产周期长,成本高,难以形成规模。美国虽然已有多个生物芯片上市公司,产品也五花八门,但至今没有一家公司的产品获得美国医疗卫生部门的认证。

  据统计,目前我国生物芯片企业不少于50家,但获得SDA认证的只有两家,目前,70%—80%的生物芯片还只是用在研发上,离完全商业化还有一段不短的距离。由于研发成本高,其产品价格也较高。即使目前在此领域最具实力的美国Affymetrix公司,产品单价也高达上千美元,难以向市场推广。业内人士认为,未来生物芯片的最大市场是诊断药剂领域。

  北京博奥生物芯片有限责任公司在国内生物芯片产业中被公认为是最好的企业之一。注册资本达3.46亿元,但据透露,目前“博奥”每年仍有些亏损,

  有关专家认为,生物芯片的产业优势集中体现在芯片技术本身和芯片所加载的生物材料,以及附属于二者的知识产权产品上。在此前提下,只有紧紧围绕市场需求研究开发芯片产品,依靠先进的管理理念组织生产高质量产品,建立良好的运行机制,保障知识资本与货币资本投资者的利益,才能确保取得产业的胜势。   文/王 薇

2002年09月04日 11:50:39  清华新闻网

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