莊博士化妝品研發中心 Dr.Chuang Cosmetic Research Center

標靶(Target)與探針(Probe)是真正應用在生物晶片上最重要的二個材料, 首先這二個材料必須有相互作用力,或是結合力, 才可達到偵測的目的, 簡單的例子如兩段互補的DNA分子, 或是蛋白質與其配位子(Ligand), 或是抗體(Antibody)與抗原(Antigen)等等, 當然還有許多的例子不限於此範圍, 如中草藥晶片說的是標靶蛋白質與其藥物分子(為植物中的活性成份)都是可以被利用在生物晶片上的例子, 較白話的說法是如果你要找到一種長生不了藥,你必須先了解生不老的生理機制以及作用的蛋白質(標靶)是哪一種, 然後將此蛋白質固定在晶片上, 接著用各種不同的藥物去進行偵測, 若此蛋白質與其中的一種藥物有作用力,可能就表示這種藥有潛力成為長生不老藥, 接下來當然要經過動物實驗及人體臨床試驗的階段才能確定.

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生物晶片表面的意思是晶片上的規格要求, 因為讀取生物晶片的訊號為光學儀器, 因此有一定的限制, 另外一個原因是生物晶片作用的原理是靠二個分子間作用力而達成的, 一方面必須將探針分子固定在晶片上, 這個部分稱為固定化作用, 而標靶分子再與探針分子進行作用力的結合, 之後才以儀器進行偵測與讀取訊號, 所以晶片表面十分重要, 該如何使這一些階段都順利進行, 必須依賴穩定的晶片表面與固定化技術, 才能使晶片的靈敏度與解析度提高, 這部分與化學基礎較相關, 但生物基礎也必須有一點概念.

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延續上一章的生物化學基礎, 基因是一段更長的DNA序列, 基因上存有遺傳訊息, 幾年前的基因體計畫就是在解開人體基因的訊息, 希望徹底了解基因所帶有的訊息與功能, 對生物晶片而言, 了解基因與基因組是解開基因訊息快速的方法, 不必刻意去了解所有的關係, 因為許多研究文獻已經慢慢的解開這些訊息了, 只要知道該如何運用就行.

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生物化學基礎在生物晶片上的重要性不亞於化學基礎, 化學基礎說明了分子的基礎, 生物化學則說明生物原料如蛋白質,DNA,RNA等基礎與作用方式, 生物化學基礎等於是生物晶片上的原料(標靶與探針)一般, 所以必須大概了解這些原料間的分子特性與作用力, 如此在設計生物晶片上才不會失敗或出錯.

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要了解生物晶片的原理及應用, 化學基礎十分重要, 其實在生物科技業中, 化學基礎是相當重要的, 沒有化學的基礎很難克服產品或技術開發中所遇到的瓶頸, 若有此基礎在生物科技業將會無往不利, 而在產業界中所用到的化學其實都相當的基礎, 沒有太高深的化學知識, 但原理很重要, 在我的經驗中, 許多瓶頸或問題用簡單的原理就能解決, 但必須要熟悉此原理及背後代表的意義, 至於能否解決面臨到的研發問題, 真的是靠人與經驗, 所以人才是潛力無窮的資產, 我很幸運是純化學出身的, 對於產業界的化學問題我很輕易就能解決, 除了深厚的知識與基礎外, 當然還是必須靠自己的努力, 我建議不要將化學以複雜的方式困難化, 我記得以前的部下許多不是化學背景出身的, 但若用簡單的方法教他們學習或吸收化學知識, 還是可以入門甚至超越我想像的表現, 教育與學習的方法真的很重要, 對的教育與學習方法可以將一個人徹底改變甚至快速接收知識, 這點真的使我體悟很深.

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要了解生物晶片的產品及應用, 首先必須先了解相關的入門知識, 我先將我在大學授課期間的生物晶片基礎課程內容貼上, 然後漸漸的引入生物科技業應用面的技術, 由淺入深的方式說明產品技術背景及原理, 若有空我會在每一張投影片上作簡短說明, 僅量以較白話的方式使大家了解生物晶片的原理及應用, 期望與大家共同分享此領域的技術.

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