1 原位光刻合成寡聚核苷酸原位光刻合成技術(shù)是由Affymetrix公司開發(fā)的，采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5'羥基末端連上一個(gè)光敏保護(hù)基。合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護(hù)，然后一個(gè)5'端保護(hù)的核苷酸單體連接上去，這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行直至合成完畢。使用多種掩蓋物能以更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長(zhǎng)。某一含n個(gè)核苷酸的寡聚核苷酸，通過4×n個(gè)化學(xué)步驟能合成出4n個(gè)可能結(jié)構(gòu)。例如：一個(gè)完整的十核苷酸通過32個(gè)化學(xué)步驟，8個(gè)小時(shí)可能合成65,536個(gè)探針。
2 原位噴印合成 芯片原位噴印合成原理與噴墨打印類似，不過芯片噴印頭和墨盒有多個(gè)，墨盒中裝的是四種堿基等液體而不是碳粉。噴印頭可在整個(gè)芯片上移動(dòng)并根據(jù)芯片上不同位點(diǎn)探針的序列需要將特定的堿基噴印在芯片上特定位置。該技術(shù)采用的化學(xué)原理與傳統(tǒng)的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制備的化學(xué)試劑。
3 點(diǎn)樣法 點(diǎn)樣法是將合成好的探針、cDNA或基因組DNA通過特定的高速點(diǎn)樣機(jī)器人直接點(diǎn)在芯片上。采用的機(jī)器人有一套計(jì)算機(jī)控制三維移動(dòng)裝置；多個(gè)打印/噴印針的打印/噴印頭；一個(gè)減震底座，上面可放內(nèi)盛探針的多孔板和多個(gè)芯片。根據(jù)需要還可以有溫度和濕度控制裝置；針洗滌裝置。打印/噴印針將探針從多孔板取出直接打印或噴印于芯片上。直接打印時(shí)針頭與芯片接觸，而在噴印時(shí)針頭與芯片保持一定距離。打印法的優(yōu)點(diǎn)是探針密度高，通常1平方厘米可打印2,500個(gè)探針。缺點(diǎn)是定量準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性不好, 打印針易堵塞且使用壽命有限。噴印法的優(yōu)點(diǎn)是定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是噴印的斑點(diǎn)大，因此探針密度低，通常只有1平方厘米400點(diǎn)。國(guó)外有多家實(shí)驗(yàn)室和公司研究開發(fā)打印/噴印設(shè)備，目前有一些已經(jīng)商品化。軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院目前正在利用打印/噴印技術(shù)進(jìn)行生物芯片的研究和開發(fā)，預(yù)計(jì)2年內(nèi)將有用于實(shí)驗(yàn)室研究或臨床診斷的基因芯片產(chǎn)品問世。
4 電子芯片電子芯片是由美國(guó)Nanogen公司開發(fā)的，目前國(guó)內(nèi)清華大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)也在開發(fā)這一技術(shù)。這種芯片為帶有陽(yáng)電荷的硅芯片、芯片經(jīng)熱氧化，制成1mm(1mm的陣列、每個(gè)陣列含多個(gè)微電極，在每個(gè)電極上通過氮化硅沉積和蝕刻制備出樣品池。將鏈連接親和素的瓊脂糖覆蓋在電極上，在電場(chǎng)作用下生物素標(biāo)記的探針即可結(jié)合在特定電極上。電子芯片的最大特點(diǎn)是雜交速度快，可大大縮短分析時(shí)間。制備復(fù)雜、成本高是其不足。
5 三維芯片三維芯片是由美國(guó)的Packard、摩托羅拉、Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室三家機(jī)構(gòu)與俄羅斯Engelhardt分子生物學(xué)研究所合作開發(fā)的一種芯片技術(shù)。三維生物芯片的實(shí)質(zhì)上是一塊顯微鏡載玻片，其上有10,000個(gè)微小聚乙烯酰胺凝膠條，每個(gè)凝膠條可用于靶DNA，RNA和蛋白質(zhì)的分析。先把已知化合物加在凝膠條上，用3cm長(zhǎng)的微型玻璃毛細(xì)管將待測(cè)樣品加到凝膠條上。每個(gè)毛細(xì)管能把小到0.2nl的體積打到凝膠上。以上幾家機(jī)構(gòu)構(gòu)合作研究的生物芯片系統(tǒng)具有其它生物芯片系統(tǒng)不具有的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一是凝膠條的三維化能加進(jìn)更多的已知物質(zhì)，增加了敏感性。二是可以在芯片上同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)增與檢測(cè)。一般情況下，必須在微量多孔板上先進(jìn)行PCR擴(kuò)增，再把樣品加到芯片上，因此需要進(jìn)行許多額外操作。本芯片所用凝膠體積很小，使PCR擴(kuò)增體系的體積減小1,000倍(總體積約納升級(jí))，從而節(jié)約了每個(gè)反應(yīng)所用的PCR酶(約減少100倍)。三是以三維構(gòu)象形式存在的蛋白和基因材料可以其天然狀態(tài)在凝膠條上分析，可以進(jìn)行免疫測(cè)定，受體-配體研究和蛋白組分析。
6 流過式芯片(flow-thru chip) Gene Logic 正在開發(fā)一種在芯片片基上制成格柵狀微通道，Gene Logic設(shè)計(jì)及合成特定的寡核苷酸探針，結(jié)合于微通道內(nèi)芯片的特定區(qū)域。從待測(cè)樣品中分離DNA或RNA并對(duì)其進(jìn)行熒光標(biāo)記，然后，該樣品流過芯片，固定的寡核苷酸探針捕獲與之相互補(bǔ)的核酸，采用Gene Logic's信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)分析結(jié)果。流通式芯片用于高通量分析已知基因的變化，其特點(diǎn)在于(1)敏感性高：由于寡核苷酸吸咐表面的增大，流過式芯片可監(jiān)測(cè)稀有基因表達(dá)的變化；(2)速度快：微通道加速了雜交反應(yīng)，減少了每次檢測(cè)所需時(shí)間；(3)價(jià)格降低：由于采用了特殊的共價(jià)化學(xué)技術(shù)將寡核苷酸吸咐于微通道內(nèi)，使每一種流過式芯片可反復(fù)使用多次，從而使其成本降低。
