界面探针的特点是什么? 爱问知识人
“微处理器在本世纪使我们的经济结构发生了根本改变,给人类带来了巨大的财富,改变了我们的生活方式。
然而,生物芯片给人类带来的影响可能会更大,它可能从根本上改变医学行为和我们的生活质量,从而改变世界的面貌 ”。
一、生物芯片与基因芯片 生物芯片技术是通过缩微技术,根据分子间特异性地相互作用的原理,将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统,以实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。
按照芯片上固化的生物材料的不同,可以将生物芯片划分为基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片。
生物芯片技术与传统的仪器检测方法相比具有高通量、微型化、自动化、成本低、防污染等特点。
按照生物芯片的制作技术,可以将生物芯片划分为微矩阵和原位合成芯片。
鉴于生物芯片技术领域的飞速发展,美国科学促进会将生物芯片评为1998年的十大科技突破之一,认为生物芯片技术将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。
目前,最成功的生物芯片形式是以基因序列为分析对象的“微阵列(microarray)”,也被称为基因芯片(Gene chip)DNA芯片(DNA chip)。
按照载体上点的DNA种类的不同,基因芯片可分为寡核苷酸和cDNA两种芯片。
按照基因芯片的用途可分为表达谱芯片、诊断芯片、指纹图谱芯片、测序芯片、毒理芯片等等。
早在八十年代初期,Bains等人就用杂交的方法对固定在支持物上的短DNA片段进行序列测定。
基因芯片技术从实验阶段走向工业化是得益于其他技术的引入,如激光共聚焦显微技术、探针固相原位合成技术与照相平板印刷技术的结合和双色荧光探针杂交系统的建立。
90年代初期人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)和分子生物学相关学科的发展也为基因芯片技术的出现和发展提供了有利条件。
1992年,Affymatrix公司Fodor领导的小组运用半导体照相平板技术,对原位合成制备的DNA芯片作了首次报道,这是世界上第一块基因芯片。
1995年,Stanford大学的P.Brown实验室发明了第一块以玻璃为载体的基因微矩阵芯片。
标志着基因芯片技术进入了广泛研究和应用的时期。
二、制备基因芯片的必要条件 1、靶基因 用于芯片点样的是靶基因。
靶基因可分为染色体DNA(或基因组DNA)、cDNA(或人工合成DNA)。
目前,以cDNA的研究为主,因为cDNA是染色体上编码蛋白质的DNA序列,有医疗和其他领域的研究价值和商业价值。
2、制备技术 基因芯片的制备综合了生命科学、化学染料、微电子技术、激光、统计学等领域的前沿技术,主要包括芯片的制备(选择点样仪和玻片、靶基因的扩增和固定)、杂交探针的制备(mRNA的抽提、mRNA的逆转录、PCR和探针荧光标记)、杂交条件的优化技术(杂交液、杂交条件和洗涤条件的选择)和数据分析技术。
其中,基因芯片的制备主要依赖于微细加工(microfabrication)、自动化(automatism)及化学合成技术。
通常比较典型的DNA芯片制备方法有3种:(1)原位合成法(in situ synthesis) 以Affymetrix公司开发的光引导原位合成法为代表(2)合成点样法 又根据是否与芯片的表面接触分为化学喷射法和接触式点涂法,分别以Incyte Pharmaceutical公司和Stanford大学为代表(3)压电法 通过使用4支分别装有A、T、G、C核苷的压电喷头在芯片上作原位DNA探针合成。
三、基因芯片技术简介 基因芯片技术主要包括四个主要步骤:芯片制备、样品制备、杂交反应和信号检测和结果分析。
1、芯片制备-目前制备芯片主要以玻璃片或硅片为载体,采用原位合成和微矩阵的方法将寡核苷酸片段或cDNA作为探针按顺序排列在载体上。
芯片的制备除了用到微加工工艺外,还需要使用机器人技术。
以便能快速、准确地将探针放置到芯片上的指定位置。
2、样品制备-生物样品往往是复杂的生物分子混合体,除少数特殊样品外,一般不能直接与芯片反应,有时样品的量很小。
所以,必须将样品进行提取、扩增,获取其中的蛋白质或DNA、RNA,然后用荧光标记,以提高检测的灵敏度和使用者的安全性。
3、杂交反应-杂交反应是荧光标记的样品与芯片上的探针进行的反应产生一系列信息的过程。
选择合适的反应条件能使生物分子间反应处于最佳状况中,减少生物分子之间的错配率。
4、信号检测和结果分析-杂交反应后的芯片上各个反应点的荧光位置、荧光强弱经过芯片扫描仪和相关软件可以分析图像,将荧光转换成数据,即可以获得有关生物信息。
基因芯片技术发展的最终目标是将从样品制备、杂交反应到信号检测的整个分析过程集成化以获得微型全分析系统(micro total analytical system)或称缩微芯片实验室(laboratory on a chip)。
使用缩微芯片实验室,就可以在一个封闭的系统内以很短的时间完成从原始样品到获取所需分析结果的全套操作。
四、基因芯片的应用及其商业价值 目前,基因芯片技术应用领域主要有基因表达谱分析、新基因发现、基因突变及多态性分析、基因组文库作图、疾病诊断和预测、药物筛选、基因测序等。
另外基因芯片在农业、食...
120项生物医学新技术有哪些?
生物医学新技术是医学生物学发展的支撑和基础.现代医学生物学的发展离不开生物医学技术的进展.从显微镜、离心机、电泳仪、同位素、X-Ray到现在的高通量、高灵敏的分析、测序、重组、克隆、转移、芯片、荧光、成像、纳米、合成、信息技术的发展,无一不引领着现在医学生物学的进步.没有生物医学技术的创新和进步,就不会有现在和未来医学生物学的发展.这里我们从Science,Nature,PNAS,Cell 以及国内外生物医学网站上摘录了近年120多项生物医学的新技术,供大家参考.此外,我们在CMBI特别报道专栏中也全文报道了新技术(379)、心血管成像(368)、彗星测定(366)、荧光蛋白(363)、人工生命(331)、代谢修复技术(376)、方法学(303)、系统生物学(272)、纳米医学(271)、生物标记(267)、抗体工程(251)、细胞与分子生物学方法(240)、活细胞成像(226)、组合化学(216)、虚拟细胞(199)、组织工 程(186)、DNA疫苗(176)、生物芯片(122)等近20项做了专题报道,约有7000篇文献. 人工生命(AL:Artificial life)是通过人工模拟生命系统,来研究生命的领域.人工生命的概念,包括两个方面内容:1)、属于计算机科学领域的虚拟生命系统,涉及计算机软件工程与人工智能技术,以及2)、基因工程技术人工改造生物的工程生物系统,涉及合成生物学技术.AL是首先由计算机科学家Christopher Langton在1987年在Los Alamos National Laboratory召开的"生成以及模拟生命系统的国际会议"上提出. 代谢修复技术:在调动泛素-蛋白体酶系统充分代谢、分解病原性蛋白质的同时,引导代谢产生的巨大能量释放细胞自我复制的潜能,最终通过细胞自我复制的方式完成组织、器官的自我修复,从而使系统功能恢复正常、机体重新获得健康的前沿生命科学.代谢修复技术发端于2004年诺贝尔化学奖成果. 虚拟细胞(virtualcell)亦称电子细胞(e2cell)"它是应用信息科学的原理和技术,通过数学的计算和分析,对细胞的结构和功能进行分析!整合和应用,以模拟和再现细胞和生命的现象的一门新兴学科"因此,虚拟细胞亦称人工细胞或人工生命" 生物芯片,又称DNA芯片或基因芯片,它们是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶.该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息.
数据库审计产品技术最牛的是哪家?
目前以市场占有率、产品性能来看,中安威士(原中安比特)依旧是最牛的公司。
了解行业的都知道,中安威士在数据库审计领域,是国内名副其实的老大,这一点毋庸置疑。
单纯从数据库审计系统本身来说,卓越的性能也足矣傲视群雄,该系统通过监控数据库的多重状态和通信内容,准确评估数据库所面临的风险,并通过日志记录提供事后追查机制。
主要功能包括:敏感数据发现、性能审计、风险评估、数据活动监控等。
支持旁路、直连、软件探针等多种部署方式。
该系统具有性能卓越、报表完善和审计全面等优势,能有效帮助企业提高数据安全管理能力,并快速且经济地满足合规要求。
探针根据电子测试用途可以怎么分类?
包括Sanger测序,STR亲子鉴定、法医鉴定,SnaPshot测序技术,实时荧光定量PCR。
上个世纪末90年代,与“曼哈顿原子弹计划”和“阿波罗登月计划”具有同样划时代意义的“人类基因组计划”启动,这是人类第一次在分子水平上全面地认识自我。
随着人类基因组计划的开展,人们对基因与疾病的关系认识更加深入,有机会通过对基因缺陷的检测分析来判断各种疾病发生的风险,并由此衍生出一种新的健康服务项目—基因测序。
Sanger测序经过38年的发展已相当完善,成本也降低了10倍以上,现在国际上仍然是基因测序行业的金标准和主力军。
sanger测序是目前所有基因测序的国际金标准,是包括荧光定量PCRTaqman探针法、普通PCR法、芯片法、二代测序法、质谱法等方法的金标准。
2010年以来,出现了很多新一代测序仪产品,新一代测序成本低、数据大、速度快,但都有待成熟,准确度不够高。
(一)、Sanger测序被检测的DNA碱基顺序依次读出800bp以上,是一代所有测序和新一代所有测序的金标准。
代表仪器美国ABI3730XL,Sanger测序一般医院很少开展,开展的都发公司做。
耗时长达 13年之久的人类基因组计划也是依靠Sanger测序法才得以最终完成的。
Sanger 测序是针对已知致病基因的突变位点设计引物,进行PCR 扩增直接测序。
单个突变点的扩增(包括该位点在内的外显子部分片段的扩增),不必将该点所在基因的全部外显子都扩增。
所以单基因或部分基因控制的疾病样本检测,Sanger 测序可以发挥精准和成本低的优势。
(二)、STR亲子鉴定、法医鉴定通过测定DNA片段的长度和颜色,来确定遗传关系。
是sanger测序技术基础上,发展起来的一个技术,所用仪器与sanger测序所用仪器一样,检测原理一样,一台设备装两套检测软件,一台仪器具有三个功能。
代表仪器美国ABI 3130、3130XL、3730仪器,一般司法机构和sanger测序公司拥有该仪器,医院没有。
亲子鉴定就是通过对DNA遗传片段检测,判定父母与子女之间的亲缘关系。
(三)、SnaPshot测序技术SNaPshot技术是美国应用生物公司(ABI)开发,是荧光标记单碱基延伸的分型技术,也称小测序,主要针对中等通量的SNP突变分型项目检测。
通常用于10~30个SNP突变位点分析。
是sanger测序技术基础上,发展起来的一个技术,和sanger测序仪器一样,检测原理一样,一台设备装有两套检测软件,一台仪器具有三个功能。
代表仪器美国ABI3130、3130XL、3730仪器,一般sanger测序公司拥该有仪器。
优势:1、分型准确,2、通量高,3、检测速度快,4、不受SNP位点多态性特性限制,5、不受样本个数限制。
SNaPshot技术是新一代测序技术(包括二代测序和芯片测序)SNP突变检测的金标准,sanger测序技术又是SNaPshot技术突变检测的金标准。
(四)、实时荧光定量PCR利用荧光信号积累实时监测整个PCR过程,最后通过标准曲线(或者与内参对照)对未知模板进行定量分析。
代表仪器美国ABI 7500荧光定量PCR仪等,一般三甲医院都有该类仪器,普及较好。
使用方便维护简单。
1、突变寻找:定量PCR TaqMan探针杂交。
2、基因定量:相对荧光定量PCR,医学上用来检测细菌或病毒RNA的表达量。
荧光定量PCR是1996 年由美国ABI 公司推出的一种新定量实验技术。
实时荧光定量PCR应用领域:临床疾病诊断:各型肝炎、艾滋病、禽流感、结核、性病等传染病诊断和疗效评价,地中海贫血、血友病、性别发育异常、智力低下综合症、胎儿畸形等优生优育检测,肿瘤标志物及瘤基因测序,遗传基因测序。
单片机解密原理
单片机解密又叫单片机破解,芯片解密,IC解密,但是这严格说来这几种称呼都不科学,但已经成了习惯叫法,我们把CPLD解密,DSP解密都习惯称为单片机解密。
单片机只是能装载程序芯片的其中一个类。
能烧录程序并能加密的芯片还有DSP,CPLD,PLD,AVR,ARM等。
当然具存储功能的存储器芯片也能加密,比如DS2401 DS2501 AT88S0104 DM2602 AT88SC0104D等,当中也有专门设计有加密算法用于专业加密的芯片或设计验证厂家代码工作等功能芯片,该类芯片业能实现防止电子产品复制的目的。
解密过程:揭去芯片封装侵入型攻击的第一步是揭去芯片封装(简称“开盖”有时候称“开封”,英文为“DECAP”,decapsulation)。
有两种方法可以达到这一目的:第一种是完全溶解掉芯片封装,暴露金属连线。
第二种是只移掉硅核上面的塑料封装。
第一种方法需要将芯片绑定到测试夹具上,借助绑定台来操作;第二种方法除了需要具备攻击者一定的知识和必要的技能外,还需要个人的智慧和耐心,但操作起来相对比较方便,完全家庭中操作。
芯片上面的塑料可以用小刀揭开,芯片周围的环氧树脂可以用浓硝酸腐蚀掉。
热的浓硝酸会溶解掉芯片封装而不会影响芯片及连线。
该过程一般在非常干燥的条件下进行,因为水的存在可能会侵蚀已暴露的铝线连接 (这就可能造成解密失败)。
清洗芯片接着在超声池里先用丙酮清洗该芯片以除去残余硝酸,并浸泡。
寻找保护熔丝的位置并破坏最后一步是寻找保护熔丝的位置并将保护熔丝暴露在紫外光下。
一般用一台放大倍数至少100倍的显微镜,从编程电压输入脚的连线跟踪进去,来寻找保护熔丝。
若没有显微镜,则采用将芯片的不同部分暴露到紫外光下并观察结果的方式进行简单的搜索。
操作时应用不透明的纸片覆盖芯片以保护程序存储器不被紫外光擦除。
将保护熔丝暴露在紫外光下5~10分钟就能破坏掉保护位的保护作用,之后,使用简单的编程器就可直接读出程序存储器的内容。
对于使用了防护层来保护EEPROM单元的单片机来说,使用紫外光复位保护电路是不可行的。
对于这种类型的单片机,一般使用微探针技术来读取存储器内容。
在芯片封装打开后,将芯片置于显微镜下就能够很容易的找到从存储器连到电路其它部分的数据总线。
由于某种原因,芯片锁定位在编程模式下并不锁定对存储器的访问。
利用这一缺陷将探针放在数据线的上面就能读到所有想要的数据。
在编程模式下,重启读过程并连接探针到另外的数据线上就可以读出程序和数据存储器中的所有信息。
借助显微镜和激光切割机破坏保护熔丝还有一种可能的攻击手段是借助显微镜和激光切割机等设备来寻找保护熔丝,从而寻查和这部分电路相联系的所有信号线。
由于设计有缺陷,因此,只要切断从保护熔丝到其它电路的某一根信号线(或切割掉整个加密电路)或连接1~3根金线(通常称FIB:focused ion beam),就能禁止整个保护功能,这样,使用简单的编程器就能直接读出程序存储器的内容。
虽然大多数普通单片机都具有熔丝烧断保护单片机内代码的功能,但由于通用低档的单片机并非定位于制作安全类产品,因此,它们往往没有提供有针对性的防范措施且安全级别较低。
加上单片机应用场合广泛,销售量大,厂商间委托加工与技术转让频繁,大量技术资料外泻,使得利用该类芯片的设计漏洞和厂商的测试接口,并通过修改熔丝保护位等侵入型攻击或非侵入型攻击手段来读取单片机的内部程序变得比较容易。
深情不及久伴w