生物芯片採用工程基底作為”微型實驗室”，為研究人員和臨床人員提供便攜式的有效診斷解決方案。新型矽基光學生物芯片的功能遠不止於此。發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上的一項新研究描述了一種用於快速基因篩選的生物芯片技術，這是一種潛在的革命性解決方案，可將病毒和疾病檢測變成一種廉價而快速的事情。

研究人員已經成立了一家新公司（Pumpkinseed Bio），以便早日將上述技術推向市場。

該技術由斯坦福大學的科學家開發，用於快速檢測COVID-19 病毒（SARS-CoV-2）的基因片段，採用了由微型矽盒陣列製成的”元表面”。這些盒子高500 納米，長600 納米，寬160 納米，可以在其表面聚焦近紅外電磁輻射。

這種聚焦光為光學顯微鏡檢測來自每個盒子的波長偏移提供了一種更簡便的方法，而波長偏移會因”坐在”上面的分子不同而變化。研究人員將含有22 個核苷酸的基因片段系在矽盒上，將陣列浸泡在緩衝溶液中，以此測試他們的元表面。

被拴住的基因片段隨後能與加入溶液中的”互補”DNA片段結合。這些DNA鏈通過影響每個矽盒表面的電磁波長來顯示它們的存在。

斯坦福大學應用物理學家詹妮弗-迪昂（Jennifer Dionne）說，這種新型生物芯片可以檢測到每微升中只有4000 個拷貝的目標基因。研究人員說，這種裝置不需要像眾所周知的聚合酶鏈反應（PCR）那樣耗時的複制技術，因為它的靈敏度足以檢測到鼻腔樣本中典型濃度的SARS-CoV-2 病毒片段。

這種生物芯片能在幾分鐘內檢測出DNA 鍊和蛋白質，還能提供有關感染強度的信息。研究人員說，這項技術既可用於臨床診斷，也可用於實驗室外的分子追踪，為環境科學家提供了一種”改變遊戲規則”的基因探測解決方案。

迪翁和同事們成立的Pumpkinseed Bio計劃迅速將他們的研究成果商業化，目標是製造出一種能同時檢測多種疾病生物標誌物的生物芯片。據分子生物學家、蒙特雷灣水族館研究所首席執行官克里斯-肖林（Chris Scholin）說，這項技術可以在環境探測方面發揮更大的作用，而在臨床診斷方面，它還需要與幾種競爭解決方案進行鬥爭。