生物芯片采用工程基底作为"微型实验室"，为研究人员和临床人员提供便携式的有效诊断解决方案。新型硅基光学生物芯片的功能远不止于此。发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的一项新研究描述了一种用于快速基因筛选的生物芯片技术，这是一种潜在的革命性解决方案，可将病毒和疾病检测变成一种廉价而快速的事情。

研究人员已经成立了一家新公司（Pumpkinseed Bio），以便早日将上述技术推向市场。

该技术由斯坦福大学的科学家开发，用于快速检测 COVID-19 病毒（SARS-CoV-2）的基因片段，采用了由微型硅盒阵列制成的"元表面"。这些盒子高 500 纳米，长 600 纳米，宽 160 纳米，可以在其表面聚焦近红外电磁辐射。

这种聚焦光为光学显微镜检测来自每个盒子的波长偏移提供了一种更简便的方法，而波长偏移会因"坐在"上面的分子不同而变化。研究人员将含有 22 个核苷酸的基因片段系在硅盒上，将阵列浸泡在缓冲溶液中，以此测试他们的元表面。

被拴住的基因片段随后能与加入溶液中的"互补"DNA片段结合。这些DNA链通过影响每个硅盒表面的电磁波长来显示它们的存在。

斯坦福大学应用物理学家詹妮弗-迪昂（Jennifer Dionne）说，这种新型生物芯片可以检测到每微升中只有 4000 个拷贝的目标基因。研究人员说，这种装置不需要像众所周知的聚合酶链反应（PCR）那样耗时的复制技术，因为它的灵敏度足以检测到鼻腔样本中典型浓度的 SARS-CoV-2 病毒片段。

这种生物芯片能在几分钟内检测出 DNA 链和蛋白质，还能提供有关感染强度的信息。研究人员说，这项技术既可用于临床诊断，也可用于实验室外的分子追踪，为环境科学家提供了一种"改变游戏规则"的基因探测解决方案。

迪翁和同事们成立的Pumpkinseed Bio计划迅速将他们的研究成果商业化，目标是制造出一种能同时检测多种疾病生物标志物的生物芯片。据分子生物学家、蒙特雷湾水族馆研究所首席执行官克里斯-肖林（Chris Scholin）说，这项技术可以在环境探测方面发挥更大的作用，而在临床诊断方面，它还需要与几种竞争解决方案进行斗争。