未來潛力無限的生物晶片

2020-08-13

     

隨著生活水準的提高,人們對於健康的意識也越來越強。事實上,積體電路在生物醫藥領域也扮演著重要角色,且隨著新的生物技術的普及,積體電路在這些新生物醫療技術中的地位也會越來越高,生物晶片也將成為半導體中的一個重要細分市場。目前,在每年的頂級半導體會議ISSCC中,生物晶片相關的議程已經能到2-3個,已經接近或超過一些傳統的方向(例如射頻電路和類比放大器電路設計)的議程數量,可見半導體晶片行業對於生物晶片的重視程度。

   

什麼是生物晶片

      

生物晶片是一個非常大的概念。從廣義上來說,生物晶片可以指任何檢測生物信號的晶片,例如目前已經在許多可穿戴設備上得到應用的心率檢測等。

     

廣義的生物晶片事實上目前已經得到了許多應用,本文則將更多地關注狹義的生物晶片。狹義的生物晶片是指晶片直接參與生物化學反應並讀取相關信號的晶片。這一點可以說是生物晶片和傳統半導體晶片的區別——傳統晶片主要是做資料讀取和處理,而生物晶片則需要參與化學反應獲取信號。由於生物晶片的這一特點,其使用的半導體器件也會和傳統半導體晶片有所不同,而這也是生物晶片最有趣的地方。

       
生物晶片的應用領域將會是傳統半導體晶片沒有涉足的地方。首先,快速化學指標檢測將是一個重要的應用領域。隨著現代人對於健康重視程度的提升,對於各種生化指標的持續監測需求量也在快速提升,使用傳統實驗室方法去做化學分析的速度很難跟上人群的需求,而生物晶片可以大大降低這些指標檢測的難度並提升檢測速度。舉例來說,這次新冠疫情對於病毒檢測的需求就大大超出了傳統實驗室的能力,而英國初創公司DNANudge推出的基於生物晶片的解決方案可以把精確檢測新冠病毒時間降低到90分鐘,能解決新冠檢測輸送量的燃眉之急,並因此獲得了英國政府超過一億英鎊的訂單。其次,可穿戴設備上的持續生化信號檢測也將滿足人們對於慢病管理等領域的需求。例如,使用生物晶片檢測淚液內的血糖指數可以幫助糖尿病患者更好地管理血糖,同時生物晶片也可以通過檢測汗液中的尿酸水準來幫助痛風患者。