始終堅持“四個面向”為服務國家戰略需求貢獻科技力量，從先有臨床醫學，再到預防醫學和康復醫學布局，組建了以五大研究院為核心的研發艦隊，具備持續的技術創新能力和成果轉化能力。
2000年9月30日，博奧生物集團有限公司（簡稱“博奧生物”）在國務院、發改委、科技部、教育部、衛生部及北京市領導的大力支持下注冊成立。同年，生物芯片北京國家工程研究中心依托博奧生物成立。博奧生物集團有限公司暨生物芯片北京國家工程研究中心，是我國醫療健康產業的國有創新型高科技企業，同時也是我國首個以企業化方式運作的國家級生物芯片工程研究中心。
2000年2月29日，在中南海召開的“國務院辦公廳第十次科技講座”上，中心主任程京院士為國務院及各部委領導作了題為《生物芯片-下個世紀革命性的技術》專題報告，呼吁“中國應加大在生物芯片研發方面的投入，實施強強結合，盡快建立國家級工程研究中心，迅速研究開發出一批具有我國自主知識產權的技術，積極參與到國際競爭的行列中去”。這次報告推動黨和國家當機立斷，將生物芯片產業的發展作為我國科技戰略布局之一，并獲批復“特事特辦”推進生物芯片北京國家工程研究中心建設。
中心自成立以來，率先在國內建立了自主的生物芯片核心技術平臺，擁有臨床診斷產品研發、生產、銷售以及全國第三方獨立醫學實驗室服務于一體的大醫學完整產業鏈，開發了具有自主知識產權的生物芯片和全線配套設備產品，實現了生物芯片及全線配套產品的國產化，并在科研和臨床診斷領域得到廣泛應用；同時，響應國家關于“預防為主，中西醫并重”的衛生健康方針，推動健康中國建設，中心將現代醫學與中國傳統醫學緊密結合，打造出了集健康產品、健康管理和醫療康復于一體的大健康產業板塊。作為基因診斷和健康管理產業的“排頭兵”，中心產業技術持續升級，不斷推動核心技術平臺的創新研發，包括微陣列芯片技術平臺、微流控芯片技術平臺、中醫現代化硬件與人工智能平臺、中藥現代化分子本草高通量篩選平臺等。多年來，中心構建起了中國的生物芯片產業鏈，培養了一批技術產業復合型人才，實現了中國生物芯片行業的跨越式發展。
在國家“十五”至“十四五”期間，中心牽頭和參與了近130項國家和省部級科研項目；2007年，中心承擔的“系統化生物芯片和相關儀器設備的研制及其應用項目”榮獲國家技術發明獎二等獎，2018年，“遺傳性耳聾基因診斷芯片系統的研制及應用項目”榮獲國家技術發明獎二等獎，2023年，“中醫體質辨識體系建立及應用”項目榮獲國家科技進步獎二等獎，三次榮膺國家科學技術獎勵，彰顯了國家工程研究中心在中、西醫領域科技創新方面的強勁實力。中心已獲境內外專利累計授權超850項，專利轉化率超50%。作為生物芯片標準化技術委員會的承擔單位，公司主導制定的18項國家標準、9項行業標準獲得頒布。在Nature Biotechnology、Nature Communications、Journal of Human Genetics、Clinical Chemistry等科學雜志上發表SCI論文 240 余篇，編著中英文專著11部。
自成立以來，中心始終堅持自主創新，使我國在國際生物芯片領域掌握了話語權：世界首創電磁式生物芯片、國際上第一張轉錄因子活性譜芯片、國際上第一張用于SARS病毒早期檢測的基因芯片、全球第一張獲批用于臨床的遺傳性耳聾基因檢測芯片、全球第一張獲批用于臨床的新冠病毒核酸檢測的全集成芯片實驗室、全球第一個無空間隔離要求的車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室，并開創了中國高端精密生物分析儀器出口發達國家的先例。
在黨和國家的關懷下、北京市政府的支持下，鑒于中心在生命科學與集成醫療的突出貢獻，陸續獲批國家發改委生物芯片北京國家工程研究中心、國家企業技術中心、北京市企業技術中心、科技部國家863計劃成果產業化基地、國家生命科學人才培養基地、國家衛生計生委個體化醫學檢測試點單位（獲批的三家單位中唯一可盈利性單位）、國家衛生計生委第一批高通量基因測序技術臨床應用試點單位（腫瘤診斷與治療、遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷）、國家基因檢測技術應用示范中心、中國合格評定國家認可委員會實驗室認證、美國組織相容性及遺傳學協會（ASHI）認證、中國醫藥生物技術協會生物芯片分會主任委員單位、全國生物芯片標準化技術委員會主任委員及秘書處單位等多項殊榮。
中心2001年利用獨創的生物芯片藥物篩選專有技術發起成立深圳微芯生物科技股份有限公司，2019年作為全國首家醫藥企業在科創板成功上市，以發行市盈率467.51倍創下科創板記錄；2012年利用獨創的一批診斷生物芯片專利技術，成立產業公司北京博奧晶典生物技術有限公司，其在生物芯片與基因檢測領域始終處于國內領先地位，獲評全國獨角獸企業；2021年利用獨創的分子本草相關專利技術，創立北京博奧晶方生物科技有限公司，基于現代生命科學和AI技術首創世界超大規模的中藥分子功能基因表達譜數據庫，用數字化、標準化、規范化的方式開展中藥創新藥的開發及中藥藥效分析服務，致力于為中醫藥的現代化和國際化開創全新的科學發展路徑；2024年利用獨創的一批中醫藥智能診斷專利技術，成立北京博奧晶準生物科技有限公司，利用現代工程科學技術融合人工智能、生物信息學、大數據分析等現代科技手段，致力于實現數字化、標準化、智能化中醫診療技術的突破。中心形成了“中西醫并重”的西醫診斷（博奧晶典）、西藥研發（微芯生物）、中醫診斷（博奧晶準）和中藥研發（博奧晶方）四大產業化平臺。此外，在大健康板塊，布局集健康產品、健康技術、健康管理、康復養老于一體的產業平臺博奧健康，形成精準檢測、科學評估、依測而調、身心并重的健康管理 “測-調/診-療”一體化閉環解決方案。
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