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'羥基末端連上一個光敏保護基。合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護，然后一個5'端保護的核苷酸單體連接上去，這個過程反復(fù)進行直至合成完畢。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。某一含n個核苷酸的寡聚核苷酸，通過4×n個化學(xué)步驟能合成出4n個可能結(jié)構(gòu)。例如：一個完整的十核苷酸通過32個化學(xué)步驟，8個小時可能合成65,536個探針。
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，墨盒中裝的是四種堿基等液體而不是碳粉。噴印頭可在整個芯片上移動并根據(jù)芯片上不同位點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 點樣法 點樣法是將合成好的探針、cDNA或基因組DNA通過特定的高速點樣機器人直接點在芯片上。采用的機器人有一套計算機控制三維移動裝置；多個打印/噴印針的打印/噴印頭；一個減震底座，上面可放內(nèi)盛探針的多孔板和多個芯片。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。直接打印時針頭與芯片接觸，而在噴印時針頭與芯片保持一定距離。打印法的優(yōu)點是探針密度高，通常1平方厘米可打印2,500個探針。缺點是定量準(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)點是定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，使用壽命長。缺點是噴印的斑點大，因此探針密度低，通常只有1平方厘米400點。國外有多家實驗室和公司研究開發(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)進行生物芯片的研究和開發(fā)，預(yù)計2年內(nèi)將有用于實驗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Nanogen公司開發(fā)的，目前國內(nèi)清華大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)也在開發(fā)這一技術(shù)。這種芯片為帶有陽電荷的硅芯片、芯片經(jīng)熱氧化，制成1mm(1mm的陣列、每個陣列含多個微電極，在每個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是雜交速度快，可大大縮短分析時間。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的Packard、摩托羅拉、Argonne國家實驗室三家機構(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)。三維生物芯片的實質(zhì)上是一塊顯微鏡載玻片，其上有10,000個微小聚乙烯酰胺凝膠條，每個凝膠條可用于靶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長的微型玻璃毛細(xì)管將待測樣品加到凝膠條上。每個毛細(xì)管能把小到0.2nl的體積打到凝膠上。以上幾家機構(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)不具有的幾個優(yōu)點。一是凝膠條的三維化能加進更多的已知物質(zhì)，增加了敏感性。二是可以在芯片上同時進行擴增與檢測。一般情況下，必須在微量多孔板上先進行PCR擴增，再把樣品加到芯片上，因此需要進行許多額外操作。本芯片所用凝膠體積很小，使PCR擴增體系的體積減小1,000倍(總體積約納升級)，從而節(jié)約了每個反應(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，可以進行免疫測定，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。從待測樣品中分離DNA或RNA并對其進行熒光標(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的核酸，采用Gene Logic's信號檢測系統(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)，減少了每次檢測所需時間；(3)價格降低：由于采用了特殊的共價化學(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。
