Piccoli dispositivi che combinano le risorse dell’elettronica, delle nanotecnologie, della biologia molecolare e della bioinformatica per svolgere compiti diversi in campo genetico, biologico, diagnostico, farmacologico, persino alimentare.

Sostanzialmente i biochip, in virtù di opportune reazioni biochimiche, possono rivelare la presenza in un campione di determinate molecole, batteri, virus. La reazione, altamente specifica, può avvenire per esempio tra l’enzima e il substrato, tra l’anticorpo e l’antigene, tra il recettore e l’ormone e si trasforma in un segnale elettrico facilmente rilevabile, elaborato da un microprocessore. I biochip permettono così di automatizzare esperimenti fondamentali della genomica e della farmacologia, eseguire prove diagnostiche istantanee e possono diventare dispositivi impiantabili per il rilascio programmato dei farmaci (ad esempio insulina). Sono chiamati anche lab-on-a-chip quando integrano su uno stesso dispositivo un vero e proprio laboratorio in miniatura, capace di svolgere in parallelo diverse fasi di un lavoro.

I biochip più avanzati sono i DNA microarray (o GeneChip), usati per rilevare la presenza di specifiche sequenze, geni o porzioni di geni, in un campione di materiale genetico. Quando entrano in contatto con il campione da analizzare, i frammenti di DNA si legano spontaneamente ai corrispondenti segmenti del filamento opposto. Per esempio possono rivelare il livello di espressione di un RNA messaggero precedentemente reso fluorescente: un laser capta le diverse intensità di fluorescenza e «fotografa» così un tumore a livello molecolare. Questi dispositivi permettono di caratterizzare i vari tipi di tumore, che sebbene si manifestino negli stessi organi o tessuti, possono essere causati da alterazioni genetiche diverse. Analogo è il funzionamento dei protein microarray, che impiegano griglie di anticorpi progettati e sintetizzati per legarsi a specifiche proteine. I DNA microarray possono anche essere usati dai medici per diagnosticare eventuali malattie genetiche dei pazienti direttamente in ambulatorio. Altre applicazioni riguardano i test sui nuovi farmaci o la ricerca di malattie genetiche negli animali da allevamento. Il ritorno potenziale di questi progressi è enorme: disponendo di piastrine usa e getta prodotte in quantità industriale, si potrebbero effettuare diagnosi semplici e immediate delle malattie infettive più comuni, anche in paesi poveri e carenti di strutture sanitarie e di personale specializzato. Alcuni biosensori sono già in uso e commercializzati (kit di diagnosi immunologica, biosensori per monitorare la qualità delle acque). I dispositivi del futuro si affideranno sempre più alle nanotecnologie.