导读：基因芯片又名DNA芯片，之所以叫基因芯片是因为该芯片是担任检测和剖析基因的，本文将叙述基因芯片的作业原理以及使用。
基因芯片(gene chip)的原型是80年代中期提出的。基因芯片的测序原理是杂交测序办法，即经过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的办法。
如上图：在一块基片外表固定了序列已知的八核苷酸的探针。当溶液中带有荧光符号的核酸序列TATGCAATCTAG，与基因芯片上对应方位的核酸探针发生互补匹配时，经过确认荧光强度最强的探针方位，取得一组序列彻底互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。
使用杂交的原理，即DNA依据碱基配对准则，在常温下和中性条件下构成双链DNA分子，但在高温、碱性或有机溶剂等条件下，双螺旋之间的氢键开裂，双螺旋解开，构成单链分子(称为DNA变性，DNA变性时的温度称Tm值)。变性的DNA黏度下降，沉降速度添加，浮力上升，紫外吸收添加。当消除变性条件后，变性DNA两条互补链能够从头结合，康复本来的双螺旋结构，这一进程称为复性。复性后的DNA，其理化性质能得到康复。
使用DNA这一重要理化特性，将两个以上不同来历的多核苷酸链之间因为互补性而使它们在复性进程中构成异源杂合分子的进程称为杂交(hydridization)。杂交体中的分子不是来自同一个二聚体分子。因为温度比其他变性办法更简单操控，当双链的核酸在高于其变性温度(Tm值)时，解螺旋成单链分子;当温度降到低于Tm值时，单链分子依据碱基的配对准则再度复性成双链分子。因而一般使用温度的改动使DNA在变性和复性的进程中进行核酸杂交。
核酸分子单链之间有互补的碱基次序.经过碱基对之间非共价键的构成即呈现安稳的双链区，这是核酸分子杂交的根底。杂交分子的构成并不要求两条单链的碱基次序彻底互补，所以不同来历的核酸单链彼此之间只需有必定程度的互补/顷序就能够构成杂交双链，分子杂交可在DNA与DNA、RNA与RNA或RNA与DNA的两条单链之间。使用分子杂交这一特性，先将杂交链中的一条用某种能够检测的办法进行符号，再与另一种核酸(待测样本)进行分子杂交，然后对待测核酸序列进行定性或定量检测，剖析待测样本中是否存在该基因或该基因的表达有无改动。一般称被检测的核酸为靶序列(target)，用于勘探靶DNA的互补序列被称为探针(probe)。在传统杂交技能如DNA印迹(Southern bloting)和RNA印迹(Northern bloting)中一般符号探针，被称为正向杂交办法;而基因芯片一般选用反向杂交办法，行将多个探针分子点在芯片上，样本的核酸靶标进行符号后与芯片进行杂交。这样的长处是一同能够研讨不计其数的靶标乃至全基因组作为靶序列。
详细地讲，使用核酸的杂交原理，基因芯片能够完成两大类的检测：RNA水平的大规模基因表达谱的研讨和检测DNA的结构及组成。
Ⅰ 固定在聚合物基片(尼龙膜，硝酸纤维膜等)外表上的核酸探针或cDNA片段，一般用同位素符号的靶基因与其杂交，经过放射显影技能进行检测。这种办法的长处是所需检测设备与现在分子生物学所用的放射显影技能相共同,相对比较老练。但芯片上探针密度不高，样品和试剂的需求量大，定量检测存在较多问题。
Ⅱ 用点样法固定在玻璃板上的DNA探针阵列，经过与荧光符号的靶基因杂交进行检测。这种办法点阵密度可有较大的进步，各个探针在外表上的结合量也比较共同，但在标准化和批量化出产方面仍有不易战胜的困难。
Ⅲ 在玻璃等硬质外表上直接组成的寡核苷酸探针阵列,与荧光符号的靶基因杂交进行检测。该办法把微电子光刻技能与DNA化学组成技能相结合，能够使基因芯片的探针密度大大进步，削减试剂的用量，完成标准化和批量化大规模出产，有着十分重要的开展潜力。
它是在基因探针的根底上研制出的，所谓基因探针仅仅一段人工组成的碱基序列，在探针上衔接一些可检测的物质，依据碱基互补的原理，使用基因探针到基因混合物中辨认特定基因。它将很多探针分子固定于支持物上，然后与符号的样品进行杂交，经过检测杂交信号的强度及散布来进行剖析。基因芯片经过使用平面微细加工技能和超分子自拼装技能，把很多分子检测单元集成在一个细小的固体基片外表，可一同对很多的核酸和蛋白质等生物分子完成高效、快速、低成本的检测和剖析。
因为没有构成干流技能，生物芯片的方式十分多，以基质资料分，有尼龙膜、玻璃片、塑料、硅胶晶片、微型磁珠等;以所检测的生物信号品种分，有核酸、蛋白质、生物安排碎片乃至完好的活细胞;按作业原理分类，有杂交型、组成型、衔接型、亲和辨认型等。
因为生物芯片概念是跟着人类基因组的开展一同建立起来的，所以至今停止生物信号平行剖析最成功的方式是以一种尼龙膜为基质的“cDNA阵列”，用于检测生物样品中基因表达谱的改动。
