关键要点
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基因芯片技术在生命科学研究中应用广泛，但探针设计对其灵敏度和特异性至关重要。
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探针设计包括序列、样品背景等因素的影响，需要考虑最佳杂交条件。
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探针设计方法包括寡核苷酸芯片探针设计、PM-MM探针优化设计、肽核酸探针设计和纳米金属微粒探针设计。
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目前仍存在探针灵敏度和特异性较低等问题，需要继续研究和发展新技术。
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新兴技术如分支探针技术和分子信标技术有望提高探针的灵敏度和特异性，促进基因芯片在生命科学各领域的应用。
基因芯片探针设计及其优化策略
这一章节主要介绍了基因芯片探针设计的重要性和优化策略。基因芯片技术已经成为生命科学领域的重点研究方向，而探针的设计将直接影响到基因芯片检测的灵敏度和特异性。因此，对于探针的设计和优化有着重要的意义。本章节从基因芯片技术的原理入手，介绍了核酸杂交技术的发展历程和限制因素。最后，针对探针设计的重要性、探针的设计和探针的优化等方面进行了综述。
基因芯片探针设计及其应用
这一章节主要讲述了基因芯片探针设计的重要性。分子杂交技术作为基因芯片技术中最基本、最重要的技术，分子杂交的优劣将直接影响到基因芯片检测的效果。因此，作为分子杂交的决定因素之一――探针将突显出在基因芯片技术应用
基因芯片探针设计及其影响因素分析
这一章节主要介绍了影响基因芯片探针杂交效率的因素。其中，序列长度、互补序列长度、序列碱基成分等因素会影响核酸链的杂交效率，进而影响基因芯片检测的灵敏度和特异性。此外，非序列因素如探针和靶序列浓度、时间、温度、阳离子浓度、PH值等也会影响杂交效率。同时，样品背景的影响因素也不能忽略，即使在以上因素优化的条件下，也可能出现特异性的背景，降低检测的特异性和灵敏度。因此，在设计基因芯片探针时需要综合考虑多种因素来优化杂交效率。
基因芯片探针设计的原则及注意事项
这一章节主要讲述了基因芯片探针设计的原则。探针设计的目的是为了达到最佳的杂交条件，呈现出最佳的杂交效果，提高检测的灵敏度和特异性。在杂交过程中，很容易出现假阳性、假阴性、错配和杂交不稳定的情况，因此，确定探针对策设计的基本原则显得尤为重要。cDNA芯片探针的设计原则包括必须经过纯化，以避免细胞污染物点到芯片上，产生真假阳性或阴性的情况；作为内参比的管家基因常选用与检测的目的基因亲缘性很远的基因做阴性对照，以发现是否污染；cDNA探针应避免长片段重复序列的出现，并且长度一般不要太长。寡核苷酸芯片探针的设计原则包括探针序列应为特异性强和灵敏度高的寡核苷酸，一般16~25bp；探针的选择应避免选择与rRNAs、tRNAs等在样品中的含量十分丰富的RNA互补序列或相近序列作为探针；探针碱基组成中(G+C)%应在40%一60%以内，超过此范围，非特异性杂交将增加；探针内部应无互补序列区域存在，即不应有远远大于4bp的碱基反向互补配对序列，否则会形成探针内部的“发卡”状结构；探针应避免同一碱基的连续出现，一般不要大于4bp。为了提高信号检测的信噪比，对于每一个探针可以通过设置多个序列相近的参考寡核苷酸探针来检测同一基因因。
基因芯片探针优化设计及其应用
这一章节主要介绍了基因芯片探针的设计方法，特别是PM-MM探针的优化设计。这种设计方法可以提高探针的灵敏度和特异性，特别是在复杂背景下的样品中低丰度表达产物的检测。PM-MM探针设计可以区分特异性结合与非特异性结合的靶片段，并且可以提高在复杂情况下检测的特异性，使得灵敏度和特异性之间达到一个优化的平衡。此外，对于两个有同源性的基因序列而言，设计多个短的探针片段，可将这两个基因的差异区分开。最后，25-mer长的寡核苷酸信号强度和相关序列分辨之间提供了有效的平衡，使得对上千种靶序列的检测成为现实。