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- 微陣列
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微陣列
微陣列
微陣列（DNA Microarray）也叫寡核苷酸陣列（Oligonucleitide array），是人類基因組計劃（Human Geneome Project，HGP）的逐步實施和分子生物學的迅猛發展及運用的產物，它是生物學家受到計算機晶元製造和廣為應用的啟迪，融微電子學、生命科學、計算機科學和光電化學為一體，在原來核酸雜交（Northern、Southern）的基礎上發展起來的一項新技術，它是第三次革命（基因組革命）中的主要技術之一，是生物晶元中的一種。該技術的原理是在固體表面上集成已知序列的基因探針，被測生物細胞或組織中大量標記的核酸序列與上述探針陣列進行雜交，通過檢測相應位置雜交探針，實現基因信息的快速檢測。
DNA微陣列技術的主要流程：
①晶元的製備：DNA晶元的製備方法有光引導原位合成法、化學噴射法、接觸式點塗法、原位DNA控制合成、非接觸微機械印刷法TOPSPOT和軟光刻複製等。目前已能將40萬種不同的DNA分子放在1 cm2的晶元上。
②樣品的製備：包括樣品DNA或RNA的分離提純和用PCR技術對靶基因片段擴增以及對靶基因標記。
③雜交反應：選擇合適的反應條件使生物分子間的反應處於最適反應條件。晶元雜交屬固-液相雜交，影響雜交的有諸多因素，其中包括：靶標濃度、探針濃度、雜交雙方的序列組成、鹽濃度、溫度及洗滌條件。
④晶元信號的檢測與分析：樣品中靶基因與固定在晶元上的探針發生特異性雜交而結合在晶元上的不同點，熒光素分子受特定波長的激發光照射出特定波長的熒光。通過特定的掃描儀獲取雜交后的信號，目前用於晶元掃描的晶元掃描儀有：激光共聚焦掃描晶元和CCD晶元掃描儀，得到的數據用一個專門處理系統來對其進行處理，包括晶元數據的統計分析和生物學分析、晶元資料庫積累和管理、晶元表達基因的國際網際網路上檢索和表達基因資料庫分析等。
DNA微陣列技術最突出的特點就是可一次性檢測多種樣品，獲得多種基因的差別表達圖譜，已成功地運用cDNA微陣列同時檢測l萬多個基因的表達。因此，DNA微陣列是對不同材料中的多個基因表達模式進行平行對比分析的一種高產出的、新的基因分析方法。與傳統研究基因差異表達的方法相比，它具有微型化、快速、準確、靈敏度高，以及在同一晶元上同時大信息量平行檢測的優勢。DNA微陣列技術在基因表達圖譜的繪製、尋找目的基因和功能基因等研究方面已取得了顯著的成績。但其不足之處在於所點樣的序列並不都是試驗需要檢測的，且試驗所需要的分析儀器比較複雜。另外，DNA微陣列技術在分析低丰度轉錄體方面比較有限，要確保某種低丰度轉錄體包含於DNA微陣列上，需挑選非常大量的克隆進行擴增點樣.
將一維納米材料按一定方式排列起來構成陣列體系，是當今納米材料和納米結構研究的前沿和熱點，它是下一代納米結構器件設計的材料基礎。
有序陣列體系的構築對於規模化功能器件例如掃描探針、場發射器、感測器等的研製具用特別重要的意義。通常的自下而上技術包括氣相法、膠體化學的自(組織)組裝技術等，國際上已有大量的文獻和專利報道，其最大的優點是成本低、方法簡便、易於規模化，然而，大面積實現高規格化仍是一大挑戰。近年來，發展了基於氧化鋁有序孔模板的納米結構陣列的構建技術，藉助這類技術，很容易構建量子點、納米孔、納米線及納米管等陣列體系，並能實現大面積和高規格化。
微陣列在材料科學研究中的國內主要發展：
(1)陣列構築技術
基於氧化鋁模板，通過氣相法、電沉積、原位溶膠－凝膠等技術，構築了各種納米線、納米管、異質結納米線等的有序排列的陣列體系。發展了催化誘導CVD技術，在孔內預先置入金屬納米顆粒作為催化劑，通過CVD過程沿孔內生長出單晶Si，GaN,等納米線陣列體系；發展了基於模板的電沉積技術，成功地獲得了一系列鐵磁－非鐵磁合金納米線陣列、Bi異性結納米線陣列；進而發展了脈衝電沉積方法，獲得了金屬單晶納米線陣列；發展了“兩步法”構築氧化物納米線陣列的技術，即：基於模板的電沉積與隨後的氧化處理技術，獲得了一系列金屬氧化物納米線有序陣列體系(ZnO等)；提出基於模板孔通道內原位溶膠－凝膠合成納米管陣列的策略，藉助孔壁與孔內膠體顆粒的帶電特性，可使膠體顆粒沿孔壁沉積出納米管有序陣列，我們已成功地獲得高度均勻的有序排列的Eu2O3納米管陣列體系。
(2)納米結構光偏振器件
納米陣列中納米線的定向排列，可對入射光的垂直和平行振動分量具有選擇吸收。以此為出發點，系統地研究了金屬納米線陣列的光偏振性能，發現了在1000至2200nm的近紅外波段具有很好的光偏振特性，並製成微型光偏振器件，從而使得這種納米線陣列體系可用於1.06um的光通訊微型器件以及軍事目標的識別。同時，還成功地設計完成了國內第一台納米線柵光偏振測量裝置，系列結果已在Adv. Funct. Mater等刊物上發表了7篇學術論文。到目前為止國際上尚未見類似的報道。
(3) 陣列的奇異特性
在銳鈦相TiO2納米線有序陣列中觀察到室溫條件下三個新的熒光帶，峰位分別為425nm, 465nm和525nm。揭示三個熒光帶產生的來自於自束縛激子、氧空位和F+中心。利用電沉積法成功地在氧化鋁模板中製備了不同直徑 Bi 納米線陣列。發現20nm 的Bi納米線電阻曲線在50 K出現最大值，50nm 的Bi納米線電阻曲線在258K出現最小值。且當T>50K時， 20nm 和50nm 樣品的電阻曲線是負溫度依賴，而70nm樣品是正溫度依賴，這表明在50—70nm附近Bi納米線可能發生了半導體—半金屬轉變。磁電阻研究結果表明，在100K, 50nm樣品的巨磁電阻達到45%，在4.2K附近, 20nm直徑 Bi 納米線陣列的磁電阻出現異常。
