Desarrollo mundial de biochips

En el siglo XXI, con el rápido desarrollo de la biotecnología, la combinación de tecnología electrónica y biotecnología dio origen al hermano de los chips semiconductores: los biochips, que traerán una profunda revolución a nuestras vidas. Esta revolución hará una contribución inconmensurable al desarrollo sostenible en todo el mundo.

El desarrollo de la tecnología de biochips se benefició inicialmente de la teoría de la hibridación de ácidos nucleicos propuesta por Edwin Mellor Southern, es decir, las moléculas de ácido nucleico marcadas pueden ser complementarias a las que están solidificadas por hibridación de moléculas de ácido nucleico emparejadas. Desde esta perspectiva, la hibridación Southern puede considerarse como el prototipo de los biochips. Fred Sanger y Walter Gilbert inventaron el método de secuenciación del ADN, ahora ampliamente utilizado, por el que ganaron el Premio Nobel en 1980. Otro premio Nobel, Kary Mullis, inventó por primera vez la PCR en 1983, y una serie de estudios posteriores basados ​​en ella permitieron amplificar pequeñas cantidades de ADN y detectarlo experimentalmente.

El término biochip se propuso por primera vez a principios de los años 80, cuando se refería principalmente a dispositivos electrónicos moleculares. Es una tecnología de alta tecnología en rápido desarrollo en el campo de las ciencias biológicas. Se refiere principalmente a un sistema de análisis bioquímico en miniatura construido en la superficie de un chip sólido mediante tecnología de micromecanizado y tecnología microelectrónica para lograr análisis de células, proteínas y ADN. y otros Detección precisa, rápida e informativa de componentes biológicos. Carter, un investigador del Laboratorio Naval de EE. UU., y otros están tratando de ensamblar moléculas orgánicas funcionales o moléculas bioactivas para construir unidades microfuncionales para lograr funciones tales como adquisición, almacenamiento, procesamiento y transmisión de información. Se utilizó para desarrollar sistemas biónicos de procesamiento de información y biocomputadoras, dando lugar así a la "electrónica molecular". Al mismo tiempo, se lograron algunos avances importantes: dispositivos moleculares como interruptores moleculares, dispositivos de almacenamiento molecular, cables moleculares y neuronas moleculares. lo que llamó la atención de la comunidad científica. Se han establecido modelos de laboratorio basados ​​en cálculos moleculares como el ADN o las proteínas.

En la década de 1990, el desarrollo del Proyecto Genoma Humano (PGH) y disciplinas relacionadas de la biología molecular también proporcionaron condiciones favorables para el surgimiento y desarrollo de la tecnología de chips genéticos. Al mismo tiempo, otro tipo de "biochip" ha atraído la atención de la gente: los microarrays de biomoléculas se fabrican en obleas de silicio, vidrio, geles o membranas de nailon mediante impresión automática por robot o tecnología de síntesis química guiada por luz para lograr una detección precisa de compuestos. detección o detección rápida y rica en información de proteínas, ácidos nucleicos, células u otros componentes biológicos.

●En 1991, la empresa Fodor de Affymatrix organizó a expertos en semiconductores y expertos en biología molecular para desarrollar conjuntamente el uso de la fotolitografía para sintetizar péptidos;

●En 1992, se utilizaron semiconductores para sintetizar péptidos. Tecnología de placas fotográficas, el primer informe sobre chips de ADN sintetizados in situ, que fue el primer chip genético del mundo;

●Se diseñó un biochip de oligonucleótidos en 1993;

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●En 1994, se propuso utilizar chips de oligonucleótidos sintetizados fotoconductivamente para un análisis rápido de secuencias de ADN;

●En 1996, se utilizaron de manera flexible fotolitografía, computadoras, semiconductores y láseres. Tecnologías multidisciplinarias como escaneo enfocado, oligonucleótidos La síntesis y la hibridación de sondas marcadas con fluorescencia crearon el primer biochip comercial del mundo;

●En 1995, P. Brown de la Universidad de Stanford El laboratorio inventó el primer chip de micromatriz genética utilizando vidrio como soporte.

●En 2001, el mercado mundial de biochips alcanzó los 17 mil millones de dólares, y el uso de biochips para la investigación farmacogenética y farmacogenómica implica un mercado mundial de medicamentos de aproximadamente 180 mil millones de dólares por año;

●En los cinco años comprendidos entre 2000 y 2004, las ventas en el mercado de biochips aplicados alcanzaron aproximadamente 20 mil millones de dólares.

●En 2005, las ventas de chips utilizados para la investigación genómica sólo en los Estados Unidos alcanzaron los 5 mil millones de dólares, y pueden aumentar a 40 mil millones de dólares en 2010. Esto no incluye la prevención de enfermedades, el diagnóstico y Se espera que algunos de los chips genéticos utilizados en la investigación sean cientos de veces más grandes que los utilizados en la investigación del genoma. Por lo tanto, la industria de chips genéticos y productos relacionados reemplazará a la industria de chips microelectrónicos y se convertirá en la industria más grande del siglo XXI.

●En marzo de 2004, Frost & Sullivan, una conocida empresa consultora británica, publicó un informe de análisis sobre el mercado mundial de chips, "Análisis estratégico del mercado mundial de chips de ADN". El informe cree que el mercado mundial de biochips de ADN tiene una tasa de crecimiento anual promedio del 6,7%. El valor total del mercado en 2003 fue de 596 millones de dólares y alcanzará los 9,37 mil millones de dólares en 2010. La compañía de investigación NanoMarkets predice que la tecnología médica que utiliza nanodispositivos como soluciones alcanzará los 1.300 millones de dólares en 2009 y aumentará a 25.000 millones de dólares en 2012, entre los cuales el laboratorio en un chip tiene el mayor potencial de desarrollo.

●En diciembre de 2012, la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos (US PTO) concedió a tres científicos estadounidenses una patente sobre un chip informático neurodinámico de nivel cuántico. El chip es potente y puede superar altas velocidades. Computación no lineal. La resolución de problemas de simulación informática estándar desempeñará un papel muy importante en la promoción del desarrollo futuro de la computación cuántica. Este chip de computadora es una combinación de procesos biológicos y procesos físicos. Al imitar sistemas biológicos y utilizar conexiones neuronales sinápticas y aprendizaje por retroalimentación en la interfaz, tiene el potencial de brindar a las computadoras una potencia de computación súper rápida y puede usarse ampliamente en. para uso militar y civil, y la patente cubre varias formas diferentes de producir el chip de computadora.