生物芯片:充满科幻色彩的未来技术——另辟蹊径:研发聚集新方向
陈思进(科幻作家,著有《超时空拯救》)
2022年8月9日,美国总统拜登签署了总额高达2800亿美元的《芯片和科学法案》,旨在通过巨额产业补贴来遏制竞争,推动芯片制造“回流”美国本土,面对这样的国际形势,中国的芯片专家正在探索一条不同的道路——生物芯片。
何为生物芯片呢?生物芯片是一项运用多学科交叉的前沿技术,如微电子学、分子生物学等,以硅晶圆、玻璃或高分子为基材,配合微机电自动化等精密加工技术所制作的高科技元件,它具有快速、精确和低成本之生物分析检验能力,更可能在未来成为探索生命奥秘的主要工具。
发展中的生物芯片主要包括蛋白质芯片、基因芯片和实验室芯片三类,其发展趋势是向微型化、数字化和智能化发展,未来还将解决生物兼容性问题,即实现可以植入人类体内的目标。
基因芯片是生物芯片中发展最快的一种,能够在数平方公分的面积上安装数千或数万个核酸探针,一次测验即可提供大量基因序列相关信息,而实验室芯片则是其主要发展方向,最新的进展已经能够在单个芯片上容纳超越10000个生物传感器,并用于检测人体标志物。
除此之外,还有半导体纳米线生物芯片这一领域,虽然半导体产业和生物产业看似没有交集,但在纳米层次上,它们通过电子作为沟通的媒介,生物芯片作为载体,形成了跨界合作,中国掌握了一种核心技术——半导体纳米线技术,这是一个前途光明的蓝海市场。
这种完整的生物芯片可以全自动地分析所需要的生物项目,其好处是成本低、检测项目多样、速度快,根据生物芯片表面纳米线修饰的抗体不同,还可以有不同的应用,如食品安全检测、生物医疗的体外诊断等。
展望未来,如果以蛋白质为基材去融合,以生物计算机技术制造的生物芯片,未来可能像搭积木一样去软件定义、设计组织和合成生命,这些应用也涉及到一些伦理问题,但无论如何,生物芯片技术与未来的你息息相关,前途光明,大有可为。
本文于2022年11月20日写于多伦多安大略湖畔。