生物晶片是什麼？運作原理為何？4大特性、種類、應用領域全解析
- Molsentech
- 5月13日
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生物晶片是什麼？本篇將帶您認識生物晶片的原理，分析4大生物晶片特性，也會帶你用不同的分類方式了解生物晶片種類有哪些，最後說明6種生物晶片應用。更靈敏、更快速的生物晶片技術首選「矽基分子電測」！
一、生物晶片是什麼？微小而強大的生物晶片原理解析
生物晶片（Biochip）是一種由矽晶圓、玻璃或塑膠等高分子材料，搭配微機電、自動化等技術所製成的微小檢測裝置。核心優勢包含檢測精確度高、速度快、樣本需求低，使其成為現今臨床診斷、基因檢測、醫學研究等領域的一項重要利器。
過去在研究基因表現時，一次只能檢測一個基因或少數個基因，若需要檢測多種樣本時，就會耗費較長的研究時間與大量的人力資源。如今，生物晶片成為檢測的一大助力，能夠快速檢測大量樣本並降低成本，檢測結果也十分精準。
生物晶片的運作原理是利用晶片上的探針及檢測點，和樣本中的目標分子（如 DNA、RNA、蛋白質等）相互結合，當樣本中含有特定的生物分子時，就會引發物理或化學反應（如電流、光學、顏色變化），最後經過系統的分析、轉化成為數據，即可幫助醫生或研究者掌握樣本中的目標分子狀態及濃度等。
二、帶您從 4 大生物晶片特性，揭開生物醫學的無限可能
生物晶片能夠在短時間內完成大量的分析，比傳統的檢測方式更有效率、更精確，也能降低樣本的使用數量。以下是生物晶片的 4 大核心特性：
1. 精確度、靈敏度高
生物晶片上具有大量且高密度的檢測點，每個檢測點都能與特定的目標分子發生反應，即使樣本中的生物分子濃度很低，也能有效識別出目標基因或病原體，靈敏度極高，可大幅降低偽陽性、偽陰性的機率，提升診斷準確率。
2. 體積小、樣本需求低
傳統的檢測技術通常需要大量的樣本才能檢測到目標分子，而生物晶片採「微型化結構」設計，可在極小的檢測平台上完成複雜的生物分析，大幅縮短了反應物之間的距離，因此只需極少量的樣本即可完成檢測，從而減少檢體浪費，並降低實驗與檢測的成本。
3. 檢測時間短
生物晶片具備高通量檢測能力，能夠同時分析數千個至數萬個生物標記，解決了傳統檢測一次只能檢測一個或少數生物標記的困境，幫助醫療院所加速了解疾病的發展並推進研究進程。
4. 反應速度快
生物晶片的核心特性之一就是擁有高速的反應能力，能夠在短時間內完成生物分子偵測與數據分析，大幅提升檢測效率，有助於實現更高效的生物醫學研究、疾病診斷與臨床決策。
三、生物晶片種類有哪些？帶您用 2 種分類方式認識生醫晶片
以下將根據「結構」與「功能」2 種不同的分類方式來介紹生物晶片種類，讓您更深入了解生物晶片的特性與潛能。
（一）依「結構」分類：是否含半導體元件
1. 包含半導體元件
含半導體元件的生物晶片會結合半導體技術與生物檢測技術，藉此提高檢測的靈敏度及數據處理能力，常見的應用包含基因檢測、蛋白質分析、疾病診斷等。
像是矽基分子電測的生物晶片就是藉由半導體元件（場效電晶體 FET）來感測晶片表面的電流變化，只要生物分子（如 DNA、蛋白質等）接觸到晶片上的探針就會影響電場分布，使電流訊號產生變化，最終生成檢測報告，實現高靈敏與快速檢測的目標。
2. 不含半導體元件
這類生物晶片不會使用半導體電子元件，而是透過微流體技術或仿生結構來模擬生物系統，以達到生物分析或診斷目的，如微流體晶片、器官晶片等，應用範圍包含新藥開發和測試、個人化醫療等。
（二）依「功能」分類：微陣列晶片、微流體晶片
1. 微陣列晶片
微陣列晶片具有結構單純且排列整齊的特點，核心技術是在一塊微小的晶片上，放置大量具有專一性的生物探針（如 DNA、RNA 或蛋白質分子），探針密度越高，精準度越高。當待測樣本中的目標分子與晶片上的探針結合時，會進一步引發螢光訊號反應，並透過光學掃描裝置進行量化分析，快速獲得大量數據，最終達成精準檢測的目的。
微陣列晶片的主要優勢包括檢測速度快、操作便利、可同時分析數千到上萬筆資料，且相較於傳統檢測方法，成本更低並具有高度自動化的潛力，因此在生物醫學研究與臨床應用中越來越受到重視。
目前微陣列晶片多屬於檢測型晶片，如基因晶片、蛋白質晶片等，廣泛應用於病原體檢測、基因檢測及藥物開發、疫苗研究等領域，是目前常見的生物晶片。
2. 微流體晶片
微流體晶片是在晶片上方刻蝕出微小的通道，並利用這些通道來精準控制液態檢體的流動，以便進行複雜的處理和分析。這類晶片屬於處理型晶片，大多應用在基因表現分析、藥物篩選、疾病診斷及食品安全等。微流體晶片的優勢包括成本便宜、精確度高及反應時間非常短。
不過，這類型的生物晶片容易因通道狹小而面臨檢體堵塞的問題，技術門檻也比較高，目前尚未被大規模應用。為了解決此項問題，矽基分子電測的生物晶片採用異質堆疊封裝技術，能夠大幅降低檢體流動過程中因黏附造成的堵塞風險，減少樣本損失，從而提升檢測效率與可靠性。
四、生物晶片產品有哪些用途？快速掌握 6 大生物晶片應用
生物晶片的應用範圍十分廣泛，包含醫學研究、疾病檢驗、食品及環境監測等，以下將逐一介紹，帶您一窺這項前瞻技術的無限潛能。
生物醫學研究／檢測：生物晶片能夠幫助醫療院所掌握個體的基因及蛋白質表現，在疾病研究及篩檢上具有廣泛的應用價值，包含癌症基因檢測、失智症及多種傳染病，可快速檢測個體感染狀況，避免疾病擴散，同時還能辨識病原類型，幫助醫師採取對應的醫療措施。
基因檢測：生物晶片是基因檢測中的重要工具，可以識別出個體潛在的健康風險或家族遺傳疾病（如地中海型貧血、高血壓），幫助個體加強日後的健康監測。此外，生物晶片也能針對藥物反應進行預測，降低副作用的發生率，實現個人化用藥。
藥物開發：生物晶片可以提供大量的生物資訊，幫助藥物開發人員更了解藥物的作用機制與潛在問題，從而提高新藥研發的成功率。
醫療用品檢驗：生物晶片可以快速檢測醫療用品中是否含有病原體，幫助及早發現污染並採取措施的目的。像是在細胞治療和生物製藥產業中常見的「黴漿菌污染」，就可以透過生物晶片檢測來降低產品報銷率。
寵物檢測：生物晶片也可以應用在動物身上，幫助飼主、獸醫了解寵物的潛在疾病風險，並及早規劃保健與醫療措施。
食品安全與環境監測：生物晶片可以用來監測食品與環境生態的有害物質，如農藥殘留、重金屬污染、過敏原等，提高公共衛生與食品安全。
五、精準檢測新利器！生物晶片技術推薦「矽基分子電測」
在傳統的生物檢測和分析領域中，「高精準度」往往會伴隨著漫長的檢測時間與複雜的流程，不僅容易延誤治療時間、增加檢測成本，同時也會增加病患等待時的心理負擔。
隨著科技不斷發展與進步，矽基分子電測成功開發出兼具檢測速度與精準度的生物晶片，能夠在短時間內提供檢測結果，幫助醫療院所快速做出診斷，且我們的生物晶片只需微量樣本即可做到高靈敏檢測，能夠最大化您的樣本利用價值。以下是我們的 3 大技術優勢：
✨ 提高診斷準確率
我們的生物晶片結合先進的製程技術，實現高密度的檢測點分布，將檢測點數量提升至上萬個，且同時可搭載多種生物探針，大幅提升基因檢測結果的精準度。
✨ 節省人力與時間成本
我們自主開發全球首創整合電流訊號與流體自動化系統的檢測儀，每秒能處理上萬個檢測點的生物電流訊號，可即時生成準確的檢測結果，讓醫療院所更快給予患者分析報告，大幅節省人力與時間成本，創造更大的醫療效能。
✨ 晶片品質穩定
我們的生物晶片具有獨家生物覆膜技術，能夠提高分子排列的穩定性，提高檢測的可靠性及靈敏度。此外，檢測生物樣本需要高度的穩定性與效率，我們運用異質堆疊封裝技術，能夠降低檢體在流動過程中黏附堵塞的風險。我們的 COVID-19 核酸檢測晶片已通過 TFDA 的 EUA 認證，超越市場現有的競爭品牌。
矽基分子電測（Molsentech）成立於 2014 年，以「讓精準檢測更簡單」為願景，致力於開發以奈米元件為感測基礎的半導體生物晶片檢測平台，對於開發生物晶片及檢測設備軟硬體具有豐富的經驗及專業。期盼未來能讓精密檢測變得更即時和普及化，為國內醫療技術帶來更多發展潛力，也為國人健康帶來更多希望。
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