إن الازدياد الهائل لاستعمال رقائق الـ DNA خلال السنوات الأخيرة ما هو إلا دليل على أهميتها في تطور الطب الحديث. نظرياً، على الأقل، ستكون رقائق الـ DNA قادرة على تحديد المورثات المسؤولة في كل إمراضية وبشكل دقيق، وبذلك تفتح إمكانية تحديد الأهداف غير المحددة سابقاً لأدوية جديدة. وبطريقة مماثلة، فإن حلم تخصيص علاج المريض بناء على مستوى تعبير المورثات المسؤولة عن استقلاب الدواء لديه لا يمكن إدراكه إلا من خلال الاستخدام الروتيني لرقائق الـ DNA. إن تباينات وتطبيقات رقائق الـ DNA في تزايد مستمر. ليس فقط بناء على أسس علم الحياة الجزيئي الأساسي وإنما على وضع أنظمة محددة لهيكلية التحليل والتصنيع الدقيق أيضاً.
مع النشاط الكثيف في حقل المجموعة الوراثية وما يتعلق بها للفترة ما بعد دراسة التسلسل الوراثي، فقد شهدت السنوات الأخيرة اهتماماً هائلاً في مجال تطوير وتطبيق تقنيات الرقاقة الحيوية Biochip . تعتمد تقنية الرقاقة الحيوية في جوهرها على التقاط العينة المستهدفة بواسطة مسابر لمستقبل حيوي Biorecpetor probes . تتألف هذه المسابير من أنواع مختلفة من أصناف جزيئية (مثل الصادات، الإنزيمات، البروتينات أو الأحماض النووية) أو من أنظمة حيوية كاملة (مثل الخلايا، النسج أو كائنات حية بكاملها). يكمن دور المستقبلات الحيوية في ربط العينة المراد تحليلها إلى الأجسام الحسية للرقاقة الحيوية وبالتالي مقايستها بطريقة كشف ما. تستعمل جميع المستقبلات الحيوية آليات كيماوية حيوية معينة كي تتعرف على العينة الخاضعة للتحليل وهي بذلك تشكل مفتاح النوعية للرقائق الحيوية. يمكن استخدام أنواع مختلفة من طرق الكشف في تقنية الرقائق الحيوية مثل: القياسات البصرية (كاللمعان، الامتصاص، رنين السطح والمواد الوراثية خارج النواة- البلاسمون Plasmon) بالإضافة إلى القياسات الكيميائية الكهربائية والقياسات الحساسة للكتلة (مثل موجة السطح الصوتية والتوازن الدقيق الصوتي للسطح).

تعتمد آلية التعرف الحيوي في رقائق الـ DNA الحيوية على تهجين Hybridization الحمض الريبي النووي منـزوع الأوكسجين (DNA) أو الحمض الريبي النووي (RNA) باستخدام ما هو مثبت في قواعد ازدواج للأسس ما بين أسس الأحماض النووية. إذا كان تسلسل جزء معين من جزيء الـ DNA معروفاً، فإنه من الممكن تصنيع تسلسل متمم وتنميطه بواسطة مركبات واسمة كالمواد المشعة أو المتألقة. ويتم الحصول على منمطات كهذه ضمن عينة الـ DNA عادة عن طريق تضخيم تفاعل سلسلة عديد البوليمراز (PCR) لعينة الـ DNA. وفي حال وجود عينات متضمنة أكثر من نوع، فإنه يتم تنميط كل منها بواسمة معينة. عندما تتم إضافة أجزاء من عينات الـ DNA وحيدة السلسلة إلى المسابير على الرقاقة فإنه يتم تشكيل أجزاء من عينات DNA نموذجية مضاعفة السلسلة فقط عندما تكون العينة المستهدفة والمسبار متممين لبعضهما البعض وفقاً لقاعدة ازدواج الأسس. وهكذا تخدم المنظومات الدقيقة Microarrays للمسابر على رقائق الـ DNA الحيوية كمواقع للتفاعل، ويوجد في كل موقع تفاعل وحيدات سلسلة لجزء من DNA ذو تسلسل معين. هذه الأجزاء قد تكون إما تسلسلات لقليل نكليوتيد Oligonucleotide قصيرة (منهجياً حوالي 18-24 أساس) أو خيوط أطول من DNA متممة (cDNA-complementary DNA). ويتم تحري العينة المنمطة المهجنة إلى المنظومات الدقيقة بعد ذلك بواسطة مقايسة وجود التنميط.
وعلى مر السنوات القليلة الماضية، كانت هذه الأجسام الحيوية الحساسة المعتمدة على الحمض النووي بالإضافة إلى الرقائق الحيوية مركز الاهتمام المتزايد للباحثين في حقل المجموعة الوراثية وبشكل متنوع وواسع، وتم تطوير أعداد متنوعة اعتماداً على أسس نظام الحمض النووي. على سبيل المثال، تم استخدام عناصر تعرف حيوية صنعية تدعى الأحماض النووية البروتينية (PNA). هذه الأحماض النووية البروتينية عبارة عن قليل أميدات صنعية Oligoamides، عادة تملك ثبوتية عالية في السوائل الحيوية، وذات مقدرة على الارتباط بقوة بتسلسلات قليلة النكليوتيد المتممة وفقاً لقواعد ازدواج الأسس. ومن التطورات نذكر أيضاً نوع جديد نسبياً من منمط طيفي لمسابر الـ DNA والذي يمكن تحريه بواسطة: .Surface-enhaced Raman scattering (SERS)
وفي حقل التشخيص المعتمد على الـ DNA فهناك تقارير حول تطوير جسم حيوي حسي يستخدم صبغات مرئية وقرب تحت الحمراء.

على عكس منظومات رقاقة الـ DNA، تتضمن الرقائق الحيوية المدمجة رقاقة مدمجة مع دارة حسية صغيرة، مما يجعل هذه الأجهزة قابلة للحمل بسهولة بالإضافة إلى أنها غير باهظة الثمن نسبياً. تتكون هذه الأجهزة عادة من منظومات مسابير ذات كثافة متوسطة (10-100 مسبار) وهي ملائمة وبشكل خاص للقياسات في حقل العمل (Field measurements) أو للتشخيص الطبي في عيادة الطبيب أو قرب السرير. لقد تم إنتاج الرقائق الحيوية بالاعتماد على التقنية الحيوية التقليدية المدمجة والمعالَجة بواسطة أنصاف النواقل، الأنظمة الآلية الكهربائية الدقيقة، الالكترونيات البصرية، والحصول على تصوير الإشارة الرقمية المعالَجة. وتم تطوير الرقائق الحيوية كي تتضمن ليس فقط رقائق دقيقة من دارات مدمجة لترانزيستورات ضوئية؛ بل لتشمل أنظمة من طبيعة سائلة حيوية أيضاً.
يصف الشكل 2 رسم تخطيطي لرقاقة حيوية مدمجة ذات منظومـات حسية حيوية بصرية موضوعة على دارة مدمجة. في هذه الرقاقة المدمجة تثبَّت كل من الأجسام الحسية والمضخمات والمفارقات والدارة الكهربائية المنطقية على رقاقة كهرضوئية. يتألف كل عنصر من العناصر الحسية في كل نظام رقاقة حيوية من 220 خلية ترانزيستور ضوئية مفردة موصولة على التوازي كي تزيد من حساسية الجهاز. وكعنصر جديد ومهم في مجال تطور رقائق الـ DNA الحيوية المدمجة تم استعمال تقنية أكسيد السيليكون المعدني المتمم ضمن نظام كهربائي بصري لدارة مدمجة كعنصر من عناصر كشف الرقاقة الدقيقة. تمكن هذه التقنية من تصنيع عناصر حسية بصرية متعددة، كذلك من استعمال الإلكترونيات الدقيقة في نظام وحيد، وبالتالي إمكان توفير رقائق حيوية مدمجة متطورة. ومن تطبيقات هذه الرقائق نذكر التحري عن أجزاء من مورثة فيروس الإيدز، جرثومة المتفطرات السلية، المورثة السرطانية p53، الاشريكية القولونية (E. Coli) ذلك بواسطة استخدام مسابير ذات تسلسل معين.

أضحت تقنية رقائق الـ DNA الحيوية وبشكل سريع مفتاح خطة العمل في مجال واسع ومتباين من التطبيقات. نذكر منها:
- الدراسة التحليلية في التعبير والتسلسل المورثي والخريطة الوراثية.
- الاكتشاف المورثي والشكل الجزيئي.
- وصف العقاقير والسموم على المستوى الجزيئي Pharmacogenomics & Toxicogenomics.
- المسح الطبي الحيوي للأمراض الوراثية.
- حماية الصحة العامة.
- التشخيص الطبي قرب السرير.
تم استخدام رقائق الـ DNA عالية الكثافة من أجل تحديد التسلسلات (طفرة مورثة/ مورثة) وكذلك مستوى تعبير المورثات. ففي المادة الوراثية البشرية، أصبحت معلومات تسلسل القطع الرقعية من التسلسل البشري المعبر عنه متوافرة الآن وتم استخدامها في تقييم التعبير المورثي في أنماط مختلفة من الخلايا، أو ضمن ظروف وأوساط مختلفة. إن قوة تقنية رقاقة DNA الحيوية تكمن في مقدرتها على إنجاز تنميط تعبيري مورثي expressed sequence tag (EST) واسع لآلاف المورثات في تجربة واحدة. لقد تم تمثيل هذا الأمر في الدراسات على تعدد شكلياء النكليوتيد الوحيد Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) الذي يعتبر أكثر أنماط التباينات في المادة الوراثية البشرية انتشاراً, وكذلك كأدوات فعالة في دراسة التباين في حالات وراثية طبية. تم استخدام الجمع ما بين التسلسل المعتمد على أساس هلامي والمنظومات الدقيقة عالية الكثافة في مسح ذو تدريج واسع للـ SNPs حيث تم فحص 2.3 ميغا كاملة من الأسس في مادة DNA الوراثية البشرية.
يمكن مراقبة التغيرات المعقدة في أنماط التعبير المورثي خلال تطور وتقدم السرطان وكذلك في الإبطال التجريبي لعملية توليد الأورام Tumourigenicity. إذاً، تؤمن منظومات الـ DNA المتمم الدقيقة أداة فعالة لدراسة هذه الظاهرة المعقدة. فعلى سبيل المثال، إن منظومة دقيقة عالية الكثافة ذات 1.161 عنصر DNA يمكن استخدامها في البحث عن الاختلافات بين التعبير المورثي المترافق للتثبيط الورمي. تسمح رقائق منظومات الـ DNA عالية الكثافة بإنجاز عمليات الاكتشاف المورثي وعمليات التعبير المورثي المتوازي بشكل كبير كما أنها تؤمن معلومات حول آلاف المورثات بشكل متزامن. يمكن استخدام هذه المنظومات لفحص كامل مورثات الشخص الواحد على طولها أو لفحص جزء من طولها من أجل التغيرات في أساس واحد عن التسلسل الطبيعي للمورثات. فعلى سبيل المثال، تتوفر رقائق الـ DNA بشكل تجاري من أجل تحري التغيرات في أساس واحد لمورثات BRCA1 و BRCA2 البشرية (المتعلقة بسرطان الثدي)، p53 (مورثة المثبط الورمي والطافرة في الأشكال العديدة من السرطان)، P450 (شيفرة مفتاح نظام الإنزيمات الكبدي الذي يستقلب الأدوية).