زیست‌شناسی کوانتومی
دی اکسی ریبونوکلئیک اسید، دی ان ای، به عنوان دستورالعمل ساخت پروتئین در بدن است. از ۴ نوکلئوتید گوانین، تیمین، سیتوزین و آدنین تشکیل شده‌است. ترتیب این نوکلئوتیدها «دستور العمل» پروتئین‌های مختلف را می‌دهد. هر زمان که سلول تولید مثل می‌کند، باید این رشته‌های DNA را کپی کند. با این وجود، گاهی اوقات در طی مراحل کپی کردن رشته DNA یک جهش یا خطایی در کد DNA ایجاد می‌شود. یک تئوری برای استدلال جهش DNA در مدل جهش DNA Lowdin توضیح داده شده‌است. در این مدل، نوکلئوتید ممکن است شکل خود را از طریق فرایند تونل سازی کوانتومی تغییر دهد. به همین دلیل، نوکلئوتید تغییر یافته توانایی جفت شدن با جفت پایه اصلی خود و در نتیجه تغییر ساختار و ترتیب رشته DNA را از دست می‌دهد. قرار گرفتن در معرض چراغهای ماوراء بنفش و انواع دیگر اشعه می‌تواند باعث جهش و آسیب DNA شود. تشعشعات همچنین می‌توانند پیوندها را در امتداد رشته DNA در پیریمیدینها تغییر داده و باعث ایجاد پیوند آنها با خود و ایجاد یک دیمر شوند. در بسیاری از پروکاریوتها و گیاهان، این پیوندها توسط یک آنزیم ترمیم DNA به آنزیم اصلی ترمیم می‌شوند. همان‌طور که پیشوند آن نشان می‌دهد، برای ترمیم رشته، فتولیاز به نور متکی است. فتولیاز ضمن ترمیم DNA با کوفاکتور FADH، فلاوین آدنین دینوکلئوتید کار می‌کند. فتولیاز با نور مرئی هیجان زده می‌شود و یک الکترون را به کوفاکتور FADH- منتقل می‌کند. FADH- اکنون در اختیار داشتن یک الکترون اضافی، الکترون را به دیمر می‌دهد تا پیوند را بشکند و DNA را ترمیم کند. این انتقال الکترون از طریق تونل کردن الکترون از FADH به دیمر انجام می‌شود. اگرچه دامنه تونلینگ بسیار بزرگتر از حد ممکن در خلأ است، گفته می‌شود که تونلینگ در این سناریو «تونل سازی با واسطه فوق العاده» است، و به دلیل توانایی پروتئین در افزایش نرخ تونل زنی الکترون امکان‌پذیر است.
زیست‌تراشه
ریز تراشه زیستی در اولین بررسی یک دستگاه نیمه‌رسانا است که برپایه ساختار DNA تولید می‌شود. در بدن انسان DNA زنجیره مولکول‌های به یکدیگر متصلند که عامل انتقال وراثت و نشانه‌گذاری محسوب می‌شوند. تراشه سازان به یک ماده‌ای نیاز دارند که سرعت زیادی داشته باشد. DNA خیلی شبیه به یک سخت دیسک کامپیوتر است که اطلاعات ثابت را ذخیره می‌کند. DNA با تراشه کامپیوتر ترکیب شده و سرعت محاسبه را زیاد می‌کند. از لحاظ سرعت جدا از کامپیوترهایی هستند که تراشه آن از سیلیکون است. با مقدار کم DNA، کامپیوتر می‌تواند ۱۰ تریلـون بایت اطلاعات نگه دارد و در هر زمان۱۰ تریلیون محاسبه انجام دهد. این دستگاه کوچک در تعاریف نظری شامل مدارات مجتمع (IC) بر پایه (زیرساختار) مولکول‌های آلی یا ارگان‌های حیاتی هستند. دو گروه عمده برای ریزتراشه‌های زیستی در نظر گرفته می‌شود: گروه اول، یک دستگاه کوچک متشکل از مولکول‌های آلی بزرگ (مانند پروتئین‌ها) هستند که قدرت و توان اجرایی انجـام عملیات (ذخیره داده‌ها، کنترل فرایند) همانند یک کامپیوتر الکترونیکی را دارند و گروه دیگر، یک دستگاه ظریف با توانایی اجرایی سریع و فوری، برای واکنش شیمیایی در ابعاد کوچک در راستای دستیابی و تشخیص زنجیره‌های ژن، آلودگی محیطی، مسمومیت‌های هوایی یا سایر مشتقات بیوشیمی به کار می‌رود. پیشرفت‌های ریزتراشه‌ها عامل اصلی رشد سریع صنایع بیوتکنولوژی است که باعث گسترش تحقیقات علمی در زمینه ژن شناسی و پروتئین‌شناسی و... شده‌است. از دیگر مزایای این تولیدات، دستیابی دانشمندان به روش‌های جدید برای درک صحیح از تولیدات بیوشیمی پیچیده، اتفاقات و واکنش‌های داخل سلولی و نیز درک و درمان بیماری‌های انسان است. این امر باعث رونق بازار و صنعت تولیدات ریز تراشه‌های زیستی شده‌است. تاریخچه ریزتراشه‌های زیستی پیشرفت و ترقی ریز تراشه‌ها دارای تاریخ طولانی است. از اوایل شناخت فناوری حسـگرها، یکی از اولین حسگرهای قابل حمل حسگرهای شیمیای بودند. از آن جمله، الکترود شیشه‌ای PH که در سال ۱۹۲۲ توسط هاگس [�]، ۱۹۲۲ اختراع شد و برای اندازه گیـری میـزان PH بر اساس اختلاف پتانسیل یون هیدروژن طراحی شده بود. سال‌ها بعد حسگرهای یون پتاسیم و اکسیژن نیز اختراع شد. اما DNA در سال ۱۹۵۳ مورد توجه واتسون و کریک قرار گرفت و مسیر جدیدی در حسگرها ایجاد کرد. رشد سریع در دو شاخه بیوشیمی و نیمه رساناها باعث تولید ریزتراشه زیستی در سال ۱۹۹۰ شد. هرچند که با تولیدات امروزی فاصله زیادی داشت اما شروع یک حرکت جدید در تولید DNA چیپ‌ها و ژن چیپ‌ها شد. امروزه انواع بسـیاری از فنـاوری ریزتراشه‌های زیستی وجود دارد که در حال پیشرفت یا آغاز نسل نوین هستند. در این نسل DNA، RNA، پروتئین‌ها و حتی سلول‌های زنده به عنوان حسگر در ریز تراشه‌های زیستی به کار گرفته می‌شوند. ارزش‌های مادی و کاربردهای این حسگرهای کوچک باعث رونق بازار آن‌ها شده‌است.