生醫芯片可以為DNA的定序、人類各式疾病的檢驗、新藥的篩檢及開發、藥物的定量釋放控制,以及食物、環境檢測等提供一個快速、精確、大量且自動化的操作平臺。因此,使用生醫芯片,可以完成傳統生醫檢測上所無法達成的目標。例如目前的癌癥檢測方式,往往需要等到病人有相當程度的癥狀,甚至病入膏肓時,才能夠檢測出來;然而利用生醫芯片的技術,可幫助醫生在短短數分鐘內,檢測出初期的各種癌癥,更可進一步了解病人的癌癥遺傳因子,以作先期的防范。
直接取自人體的生醫檢體,如血液、組織或體液等,如果所含的待檢成分并不存在于外部的液體中時,就無法直接檢驗出來,必須將檢體加以處理并分離出待檢物,才可以進行檢測。因此,檢體處理與分離的自動化,是生醫檢測技術提升的首要目標。例如細胞內的DNA或蛋白質的檢驗,須先行將細胞破碎,取出胞內物質,再將所需檢測的目標分離、純化以利檢測。若采傳統方法,從細胞破碎分離至檢體純化,所使用的儀器設備不但占空間,需要的操作人力也相當可觀。生醫芯片則采完全自動化的操作方式,可節省大量的檢體處理空間與人力。
由于生醫檢測是靠擴散與隨機碰撞來達成生醫反應,因此往往需經數小時至數日才能完成某一種檢測,對于需要多種檢測交叉比對的生醫反應,處理過程就相當費時,又因為是由人來操作,不易精確定量。生醫芯片能精確定量,且可同時平行處理大量檢體,因此能大幅縮短檢測時間。此外,借著外力或微流體系統的幫助,生醫反應的速率可增加數倍至數百倍以上,因此使得傳統上曠日費時的生醫檢體處理與反應時程得以大幅縮短。
當檢體體積減少,反應面積與檢體體積的比率相對增加,檢體的反應速率可以加快。且生醫芯片使用的檢體量甚少,對于昂貴或微量的生醫檢體,利用生醫芯片檢測,可以以較少的量獲得相同的檢測結果,故可減少檢測成本及檢體用量,發揮生醫反應的微量檢測功能。一旦待檢物含量過低時,可采用微量的檢測技術,如光學干涉及表面電漿共振技術,或檢體放大技術,如DNA聚合酶鏈鎖反應技術,此種技術可將數量極少的DNA放大數十至數百萬倍,能夠大幅增加檢測靈敏度。
從上述開發芯片的目的來看,生醫芯片有朝一日必能將傳統大型的生醫實驗室的功能,包括從試樣準備到生醫反應檢測,縮小集中在一個芯片上。其所能達成的檢測成果,不但在定量上優于傳統方式,在速度及精確度上也頗占優勢。是以此類芯片也稱為實驗室芯片(lab on a chip, LOC)或微全分析系統 (micro total analysis system, μTAS)。
直接取自人體的生醫檢體,如血液、組織或體液等,如果所含的待檢成分并不存在于外部的液體中時,就無法直接檢驗出來,必須將檢體加以處理并分離出待檢物,才可以進行檢測。因此,檢體處理與分離的自動化,是生醫檢測技術提升的首要目標。例如細胞內的DNA或蛋白質的檢驗,須先行將細胞破碎,取出胞內物質,再將所需檢測的目標分離、純化以利檢測。若采傳統方法,從細胞破碎分離至檢體純化,所使用的儀器設備不但占空間,需要的操作人力也相當可觀。生醫芯片則采完全自動化的操作方式,可節省大量的檢體處理空間與人力。
由于生醫檢測是靠擴散與隨機碰撞來達成生醫反應,因此往往需經數小時至數日才能完成某一種檢測,對于需要多種檢測交叉比對的生醫反應,處理過程就相當費時,又因為是由人來操作,不易精確定量。生醫芯片能精確定量,且可同時平行處理大量檢體,因此能大幅縮短檢測時間。此外,借著外力或微流體系統的幫助,生醫反應的速率可增加數倍至數百倍以上,因此使得傳統上曠日費時的生醫檢體處理與反應時程得以大幅縮短。
當檢體體積減少,反應面積與檢體體積的比率相對增加,檢體的反應速率可以加快。且生醫芯片使用的檢體量甚少,對于昂貴或微量的生醫檢體,利用生醫芯片檢測,可以以較少的量獲得相同的檢測結果,故可減少檢測成本及檢體用量,發揮生醫反應的微量檢測功能。一旦待檢物含量過低時,可采用微量的檢測技術,如光學干涉及表面電漿共振技術,或檢體放大技術,如DNA聚合酶鏈鎖反應技術,此種技術可將數量極少的DNA放大數十至數百萬倍,能夠大幅增加檢測靈敏度。
從上述開發芯片的目的來看,生醫芯片有朝一日必能將傳統大型的生醫實驗室的功能,包括從試樣準備到生醫反應檢測,縮小集中在一個芯片上。其所能達成的檢測成果,不但在定量上優于傳統方式,在速度及精確度上也頗占優勢。是以此類芯片也稱為實驗室芯片(lab on a chip, LOC)或微全分析系統 (micro total analysis system, μTAS)。