日前，记者从在大连召开的“第十三次中国科学院大连化学物理研究所科学论坛——芯片实验室”和“第四届全国微全分析系统会议”上获悉，被科学界和产业界认为是21世纪最重要前沿技术之一的芯片实验室技术，将作为沟通生命科学和信息科学的桥梁，在未来15年内发展成为一种举足轻重的产业，大幅改善人类生活的质量。

芯片实验室到底是一种怎样的技术？在国际上发展到什么程度？我国在这一领域的进展如何？近日，上述两次会议主席、Electrophoresis 杂志副主编、中科院大连化物所研究员林炳承接受了《科学时报》专访。

《科学时报》：什么是芯片实验室？作为一种被普遍看好的21世纪重要的前沿技术，它在国际和我国的发展状况如何？

林炳承：芯片实验室又称微流控芯片或微流控芯片实验室，是一种可在一枚邮票或一张信用卡大小的芯片上完成生物或化学实验室各种功能的技术。它把生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统。当芯片实验室被应用于生化分析领域时，被称作微全分析系统。芯片实验室的基本特征和最大优势是，多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。

有个概念我想澄清一下：媒体常常提到的“生物芯片”，实际上是一种在国外已经较深程度产业化的微孔板芯片，这种芯片上集成的只有亲和杂交反应一种单元技术，相互之间不形成网络，没有可控流体贯穿整个系统。从某种意义上说，微孔板芯片是一种非常简单、初级的芯片实验室。就科学意义和应用前景而言，和我们所讨论的芯片实验室都是难以比拟的。

芯片实验室的开创性工作在20世纪90年代初以芯片毛细管电泳的形式开始，20世纪90年代中后期，美国、日本和欧洲的一批科学家在各自政府的支持下开展了大量研究。在同一时期，中国科学院和国内一些大学的研究小组从不同角度进入芯片实验室研究领域，包括中科院大连化物所、长春应化所和浙江大学、南京大学、清华大学、武汉大学等。

中国相关课题组的研究水平在世界范围内已处于一个比较靠前的位置，近两年发表的SCI文章数量已居世界第二，得到国际同行学者的广泛承认。我们课题组经过8年努力，已经建立了具有自主知识产权和核心竞争力的芯片实验室系统，已能自行设计研制不同材料、不同结构的微流控芯片，不同检测器的微流控芯片仪，并在芯片上完成各种单元操作及其集成、开展疾病诊断和药物筛选的研究，实现了微流控芯片系统的初级功能化。

《科学时报》：你认为芯片实验室未来发展如何？还要开展哪些深入研究？

林炳承：微流控芯片实验室的研究从总体上分为3个层次，一是理论，二是技术和方法发展，三是应用。无论从哪一个层面讲，微型化是一个总的趋势。微流控芯片构件的尺度在微量级，在这一量级下，生物化学反应、混合等过程和常规尺度下相比有很大差异，这给微流控芯片的理论研究带来很大挑战。

就平台技术和方法发展而言，下一阶段的研究重点应当是集成化和功能化。集成化是大势所趋，其目的是实现某种功能、满足社会的某种需求。我们正在推进芯片设计及操作单元集成化方面的研究，已研制成一个集成有144个微阀、48个微泵和18个平等分析单元和相应检测装置的免疫测定系统，可把包被、染色、反应等过程集成在一块芯片上；把细胞培养、分选、裂解、内涵物检测等单元操作集成到一起，观察不同细胞在相同药物作用下的不同反应，测定其某种成分在不同作用下的变化等。

作为一个科技平台，芯片实验室的主要出口是应用。芯片实验室的第一批应用对象集中于生物分析、化学合成和细胞生物学研究等方面，首先波及到生物医学等生命科学的各个领域，特别是临床检验和药物筛选,其中尤以现场即时检测最受关注。

在比尔·盖茨基金会支持下，美国西雅图的华盛顿大学正着手研究以芯片实验室为基础、唾液为对象的现场实时检测系统；我们实验室也在中科院支持下，开展了以芯片实验室为基础的血清DNA检测系统的研制。实际上，无论是西雅图还是中科院的科学家，想做的都是一样的事，即把一块信用卡大小的芯片实验室插入一台体积小至手机、大至提款机的检测装置上，用来读出人体健康的各种相关信息，并传输到医疗中心的中央控制机构。现在，这样一种装置的轮廓已清晰可见，这种系统的初级形式也即将面世。我们还研制了一个微流控芯片药物筛选系统，以8种临床抗癌药物诱导肿瘤细胞凋亡为模型，能在一次运行中得到64个条件×5个参数共320个数据的信息，实现了高通量的药物筛选。

在全球范围内，芯片上进行的应用研究还包括细胞研究、组合化学和昂贵蛋白质结晶等。这样一种势头还将迅速向环境检测、食品安全、司法鉴定、体育竞技、反恐、航天等领域渗透。

《科学时报》：微流控芯片技术的产业化进程如何？

林炳承：确保大规模应用得以实现的基本途径是产业化。芯片实验室的产业化进程已经开始。《芯片实验室》（Lab on a chip）杂志2006年8月发表的一篇综述列出了100余个已介入这一领域的欧美公司，其中大部分是近几年发展起来的小公司，也不乏Caliper这种实力雄厚的芯片实验室专业大户、Angilent这种开展芯片实验室业务的大型仪器公司。与此同时，IBM、SAMSUNG等也都设立了与生命科学相关的研究部门，芯片实验室研究自然成为其重要组成部分。一个新兴的芯片实验室产业正在形成之中。

在芯片实验室的研究领域，我国一些研究小组已经达到国际先进水平，和国际主流学术界同步，但是在产业化问题上我们明显滞后。严格地说，芯片实验室在中国的产业化尚未真正开始，迄今为止，还不能在互联网上查到任何一家以芯片实验室为主体业务的中国公司。原因是：中国高新技术产业化的大环境不够成熟，新兴的民营企业对涉足高新技术领域缺乏经验和勇气，中国研究人员产业化意识不强、能力不足，高新技术本身还没有显示出具有“杀伤力”的优势，等等。

我认为，微流控芯片实验室已经到了迫切需要实现产业化的阶段，我希望有远见的企业家尽快介入这一技术的发展过程，一起改进技术、培育市场，共同发展。从某种意义上说，这对中国企业也是一种机会，如果市场完全成熟了再介入，就为时已晚。

目前，世界正处在一个重大产业和学科调整期，生命科学已进入一个非常重要的发展阶段，生命科学和信息科学等领域的结合已是大势所趋。在这样一个可能影响人类未来生存质量的重大调整中，存在的几个有限的连结点会被学术界和产业界中越来越多的人认识到，芯片实验室正是其中一座很好的桥梁。