Biochip

Als Biochip oder auch Microarray wird ein Trägermaterial bezeichnet, auf dem sich eine große Zahl biologischer oder biochemischer Nachweise oder Tests auf engstem, meist nur fingernagelgroßem, Raum befinden. Es ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl unterschiedlichster Testmethoden und technischer Verfahren. Die im Jahr 2006 gängigen Biochip-Typen basieren nicht auf Halbleitern, weshalb Biochips im Allgemeinen keine integrierten Schaltkreise ("Chips") sind.

Formen von Biochips

Als Trägermaterial wird unter anderem speziell beschichteter Kunststoff oder beschichtetes Glas verwendet, auf das mit Hilfe von Maschinen die oft nur einige Mikrometer großen Tests befestigt (immobilisiert) werden. Vom Aussehen ähneln besonders die auf Glas basierenden Biochips den Objektträgern der Mikroskopie.

Häufig werden Biochips nach den Substanzen unterteilt, die in den Test bestimmt werden: Bei DNA-Chips werden DNA- und RNA-Fragmente nachgewiesen, bei Protein-Chips werden bestimmte Proteine - oft mit Hilfe von Antikörpern - erkannt.

Auf Halbleitern basierende Biochips sind auch 10 Jahre nach dem Durchbruch anderer Verfahren immer noch im Forschungsstadium. Denn im Vergleich zu DNA-Chips oder Protein-Chips, die lediglich bewährte Verfahren vor ihrer Zeit miniaturisiert haben, benötigen Halbleiter-Biochips neue Verfahren die erst intensiv erforscht werden müssen. Der Vorteil der Halbleiter-Technologie ist, dass die Elektronik für die Signalverstärkung und die Signalauswertung im Chip integriert werden kann. Zusätzliche Arbeitsschritte mit teuren Zusatzapparaturen, wie beispielsweise Fluoreszenz-Scannern bei optischen Detektionsverfahren, entfallen.

Begriffserweiterung

Manchmal wird der Begriff Biochip von der Detektion biochemischer Substanzen auf die Ausschüttung und Beeinflussung derselben erweitert. Ein solcher Biochip könnte die Umwelt über Biosensoren wahrnehmen und dann nach eingebauten Algorithmen bestimmte Reaktionen im Organismus oder einer technischen Anlage veranlassen. Implantiert in einen Menschen entstünde ein Cyborg.

Geschichte

Die Technologie der Biochips ist erst in den 1990er Jahren entstanden. Wegen der hohen Anzahl an Tests pro Zeiteinheit, der vergleichsweise geringen Probenmenge und der guten Automatisierbarkeit hat sie sich jedoch rasch als wichtiger Bestandteil in der Forschung für die Bereiche Pharmazie, Medizin, Biochemie, Genetik und Mikrobiologie durchgesetzt.

Davor wurden in diesen Forschungsfeldern für die gleiche Aufgabe auf Gelen basierende elektrophoretische Methoden oder chromatographische Verfahren eingesetzt, die um vieles zeitaufwändiger waren.

Siehe auch