En biochip är i grunden ett biomedicinskt laboratorium som har miniatyriserats och ryms på en enda chip. Tekniken ökar dramatiskt takten i biomedicinsk analys genom att utföra tusentals biokemiska reaktioner samtidigt. Biochips är mest kända för att snabba upp DNA-analyser, men de kan också förkorta tiden det tar att få resultat från en rad kemiska tester. I framtiden kommer de dessutom att kunna implanteras i människokroppen, vilket gör det möjligt att genomföra laboratorietester inifrån kroppen. Utvecklingen av biochippet har drivits fram av framsteg inom både biomedicinska detekteringsmetoder och mikrominiaturisering av komponenter från halvledarindustrin.
Biochips måste kunna känna av kemiska egenskaper hos de prover de analyserar. Utvecklingen av kemiska sensorer som gick att miniatyrisera blev det första steget mot biochippet. År 1922 uppfann W.S. Hughes den första sensorn av detta slag, en så kallad glas-pH-elektrod, som utnyttjade kemiska utbyten i ett tunt glasmembran för att mäta ett ämnes pH-värde. Under de följande decennierna utvecklades kemiska sensorer för att även detektera syre, glukos och andra viktiga ämnen.
År 1953 gjorde Watson och Crick sin berömda upptäckt av DNA:s dubbelhelixstruktur. År 1977 hade forskare utvecklat de första teknikerna för DNA-sekvensering. År 1983 uppfann Kary Mullis polymeraskedjereaktionen (PCR), en metod som förstärker DNA-koncentrationer och gör det möjligt för forskare att detektera DNA i mycket små mängder i ett prov.
Den efterföljande utvecklingen av biochips med inbyggda DNA-sensorer gjorde tekniken till en avgörande del i kartläggningen av det fullständiga mänskliga genomet. Idag används biochips regelbundet inte bara för att sekvensera enskilda DNA-prover, utan också för att snabbt analysera bakteriers och virus arvsmassa – något som är avgörande för att snabbt kunna ta fram vacciner vid utbrott av sjukdomar.
Biochips bygger i hög grad på miniatyriseringstekniker som utvecklats av halvledarindustrin. En biochip är i princip en matris av kemiska sensorer som är sammankopplade och kan omvandla data till ett datorläsbart format. Tekniker för att miniatyrisera både de kretsar som kopplar samman sensorerna och de som omvandlar data utvecklades under 1980-talet och kommersialiserades under 1990-talet.
Forskning under 2000-talets första decennium vid Clemson University har öppnat möjligheten för implanterbara biochips. Chippet, som är ungefär lika stort som ett sandkorn, beläggs med en speciell gel för att hindra kroppens immunsystem från att stöta bort det. Det är designat för att omedelbart leverera data om skadade soldaters syre- och glukosnivåer direkt på slagfältet, vilket kan rädda liv i kritiska situationer.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online