PCR生物芯片研究进展
pcr微流控技术生物芯片制备
pcr微流控技术生物芯片制备
PCR微流控技术，是一种把复杂的获得特异性，精确和可靠的诊断结果带入生物分析的新技术，该技术使得芯片实验既简单又快捷，可用于检测复杂的微生物组成，特别是viral和疾病的检测。
在生物芯片制备方面，PCR微流控技术利用PCR反应产物制备相应的DNA核多聚体，并在芯片表面形成反应介质，以实现基因分析。
业界使用该技术，已有越来越多。
与PCR诊断扩增技术相比，PCR募流控技术更简单有效。
此外，PCR微流控技术芯片应用的使用成本低，耗材的配置更为灵活，检测结果的准确性更高。
PCR微流控技术生物芯片制备的步骤主要包括：1）实施PCR扩增，通常需要几个小时完成；2）将扩增的DNA衍生物分离，通常采用电泳来分离目标产物；3）将分离出的目标产物分离，然后与芯片上特定的反应介质形成反应物，使芯片上分子生物学反应可反映实验条件；4）将制备好的芯片放置在专业的检测仪器上，进行检测，以得到生物芯片上DNA 核多聚体分子的精确分析结果。
此外，生物芯片技术在微生物检测中具有极高的敏感性和特异性，开发这种技术的目的是为了某些特定疾病的快速诊断。
芯片的反应介质和反应条件也可以调整，以适应不断变化的患者需求，为添加新的反应介质和反应条件提供更多的可能性。
总的来说，PCR与微流控技术是一种有效快捷的技术，可以确保高分辩率、准确度和灵敏度，为复杂芯片应用提供更多灵活性，是一种检测系统。
PCR技术的新进展
基因组学研究
基因组测序
PCR技术是基因组测序的关键步骤之一，用 于合成更长的DNA片段，提高测序的准确 性和覆盖率。
基因组编辑
基于PCR技术的基因组编辑技术如CRISPRCas9，能够实现对特定基因的敲除、插入 和修复，为遗传疾病治疗和农作物改良提供 可能。
05
pcr技术的未来展望
pcr技术的改进与创新
02
新一代pcr技术
数字pcr
数字PCR是一种高灵敏度和高特异性的绝对定量技术，通过将待测样本分成大量独立的反应单元，每 个单元中包含一个或多个起始分子，进行独立扩增，通过计数每个反应单元中阳性与阴性结果的个数 ，计算出待测样本中目标分子的数目。
数字PCR具有高灵敏度、高分辨率和高准确性的特点，能够检测单拷贝基因，适用于稀有基因变异、 低丰度基因表达以及突变负荷的检测等。
基因表达
PCR技术可用于检测基因在不同组织或发育阶段的表达情况，有助于理解基因在生命过 程中的作用。
基因突变研究
突变检测
PCR技术能够检测DNA序列中的突 变，包括点突变、插入和缺失等，为 遗传病研究和药物研发提供有力工具 。
突变定位
通过PCR扩增和测序，可以精确定位 突变位点，为遗传咨询和产前诊断提 供依据。
实时PCR是一种实时监测PCR扩增过程的检测技术，通过在 反应体系中加入荧光染料或荧光探针，利用荧光信号的变化 实时监测PCR扩增过程。
实时PCR具有高灵敏度、高特异性和可重复性强的特点，能 够实现自动化操作，广泛应用于基因表达分析、病原体检测 和基因突变研究等领域。
逆转录pcr
逆转录PCR是一种将RNA逆转录为 cDNA再进行PCR扩增的技术，用于 检测细胞或组织中特定基因的表达水 平。
生物芯片中PCR温控系统的研究
领域 中显示 出 巨大 的应 用 价值 和广 阔 的发 展前景 ．
１ Ｐ Ｒ 温 控 特性 Ｃ
Ｐ Ｒ 扩增 Ｄ Ｃ ＮＡ 的原 理是先 将 含有所 需扩增 分析 序列 的靶 ＤＮＡ双链 经 “ 热变性 ” 理解 开为 两个 寡 聚 处
２０ ０ ６年 ５月
Ｍ ａｖ ００ ．２ ６
文 章 编 号 ：００ １０
生 物芯 片 中 Ｐ Ｒ温 控 系统 的研究 Ｃ
王 芳 ， 吴慎 山 ， 雷兵 ， 闫 王 旭
（ 南 师 范 大 学 物理 与信 息工 程学 院 ， 南 新 乡 ４ ３ ０ ） 河 河 ５ ０ ７
摘 要 ｉ 酶链 反应在温度控制系统（Ｃ 聚合 Ｐ Ｒ温控系统） 中对反应 时阃和集成化设 计提出 了严 格的要求 ， 因此
维普资讯 http:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/
第３ ４卷 第 ２期
河 南 师 范 大 学 学报 （ 自然 科 学版 ）
Ｊｏ ｒ ａｌ Ｈ ｅ ａ ｏ ｍａ ｉ ｅｓｔ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ） ｕｎ ０ ｎ ｎＮ ｒ ｌＵｎｖ ｒｉｙ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅ Ｓ
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聚合酶链 反 应 （ｏｙ ｒ ｈｉ ｅｃｉ ｐ ｌｍｅｓｃａ ｒａｔ ｎ简称 Ｐ Ｒ） 称无 细 胞分 子 克隆 系 统或 特异 性 ＤＮＡ序 列 体外 ｎ ｏ Ｃ 又 引物定 向酶促 扩增 法ｎ ， 可将 极微 量 的靶 Ｄ ＮＡ特 异地 扩增 上百 万倍 ， 能检 测单 分子 Ｄ ＮＡ 或每 １ ｏ万个 细胞
无锡微流控芯片数字pcr原理
无锡微流控芯片数字pcr原理无锡微流控芯片数字PCR原理随着基因工程和生物学的不断发展，PCR技术已经成为了这一领域中不可或缺的一种技术手段。
而数字PCR作为PCR的新分支，能够更加准确地定量分析复杂的DNA样本。
无锡微流控芯片数字PCR原理旨在利用微流控技术和数字PCR技术相结合，对生物样品进行快速精确的分析和检测。
1. 微流控技术微流控技术是一种利用微细管道和微小组件实现液体精确控制，进行微分析和微处理的技术。
该技术可以将复杂的分析流程缩小到微小的尺度，实现高通量、高灵敏度、高精度和小样本分析。
2. 数字PCR技术数字PCR技术是一种基于单分子PCR反应的新型PCR技术，能够更准确地定量分析复杂的DNA样本。
数字PCR技术不仅能够避免PCR 反应的扩增性失真，还能够提高检测的灵敏度和特异性。
3. 无锡微流控芯片数字PCR原理基于微流控芯片技术，将数字PCR技术应用到芯片上，可以实现对生物样品的快速精确分析和检测。
具体原理如下：（1）样品进样：生物样品通过微流道进入芯片，由于微流道的尺寸非常小，所以可以避免样品的浪费和排放。
（2）单分子分析：样品在微流道内进行单分子PCR反应，每一条DNA分子被隔离并进行PCR扩增，数字PCR可以精确地测量每一个PCR产物的数量。
（3）信号检测：数字PCR反应产生的信号通过光学检测系统进行检测，并转化为数字信号，从而实现对生物样品的快速、准确定量分析。
（4）数据分析：对数字信号进行数据采集、处理和分析，能够得到样品中每一个DNA分子的绝对数量。
总之，无锡微流控芯片数字PCR技术是一种高通量、高灵敏度、高精度并且小样本分析的技术手段，将微流控技术和数字PCR技术相结合，为生物样品的快速、准确定量分析提供了一条新的途径。
生物芯片实验报告
实验名称：基因表达水平检测实验目的：1. 学习和掌握生物芯片技术的基本原理和操作流程。
2. 通过基因芯片技术检测特定基因在不同样本中的表达水平。
3. 分析实验数据，验证实验结果的可靠性。
实验材料：1. 基因芯片：包含待检测基因和对照基因。
2. 样本：待检测的组织或细胞。
3. 标准品：已知表达水平的对照样本。
4. 实验试剂：包括核酸提取试剂、PCR扩增试剂、杂交试剂、洗涤液等。
5. 仪器设备：PCR仪、杂交仪、荧光显微镜、凝胶成像系统等。
实验步骤：1. 样本处理：- 提取待检测样本的总RNA。
- 使用DNase I去除DNA污染。
- 通过RNeasy Mini Kit进行纯化。
2. cDNA合成：- 使用Oligo(dT) primers进行第一链合成。
- 使用Reverse Transcriptase进行第二链合成。
3. PCR扩增：- 使用PCR试剂进行目的基因的扩增。
- 通过琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物。
4. 标记：- 将扩增产物与荧光标记的寡核苷酸探针杂交。
5. 杂交与洗涤：- 将杂交后的芯片放入杂交仪中进行杂交。
- 使用洗涤液进行洗涤。
6. 扫描与分析：- 使用荧光显微镜或凝胶成像系统扫描芯片。
- 使用软件分析杂交信号，计算基因表达水平。
实验结果：通过实验，成功地将待检测基因的cDNA与荧光标记的探针杂交，并在芯片上得到了清晰的信号。
通过比较待检测样本与标准品的结果，可以判断待检测基因在不同样本中的表达水平。
数据分析：1. 对比待检测样本与标准品的信号强度，计算基因表达水平的相对值。
2. 分析不同样本之间基因表达水平的差异。
3. 对比实验结果与已知文献报道的结果，验证实验结果的可靠性。
结论：本次实验成功利用生物芯片技术检测了待检测基因在不同样本中的表达水平。
实验结果表明，生物芯片技术在基因表达水平检测方面具有高效、准确、高通量的特点，为基因功能研究和疾病诊断提供了有力工具。
实验讨论：1. 实验过程中可能存在的误差来源，如RNA提取、PCR扩增、杂交等步骤的误差。
新型微生物检测技术的研究及应用探索
新型微生物检测技术的研究及应用探索近年来，随着生物学、化学、医学等领域技术的不断发展，新型微生物检测技术也随之不断更新和升级。
这些新技术已被广泛应用于食品安全、公共卫生、环境监测等领域，并为人类的健康保驾护航。
本文将深入探讨新型微生物检测技术的研究进展及应用探索。
一、PCR技术PCR技术是近年来最常用的微生物检测技术之一。
该技术通过特异性引物和逆转录酶，将DNA反转录成cDNA，并不断复制使其达到可检测的浓度，并通过标记和杂交基准序列，检测目的物。
该技术拥有操作简单、准确灵敏、检测结果迅速等优点，性价比较高，是目前最为广泛应用的技术之一。
二、NGS技术NGS (Next Generation Sequencing) 技术又称下一代测序技术，是现代微生物学研究中的一项革命性技术，可快速测序目标DNA或RNA，并产生大量序列信息。
NGS技术在微生物检测中广泛应用，尤其是在分子流行病学中具有很大潜力。
通过分析微生物遗传信息的变异，该技术可以快速鉴定、分类和定量目标微生物，甚至是获得新物种的信息。
三、微流控芯片技术微流控芯片技术 (Microfluidic Chip Technology) 是一种高度微型化的综合技术，可以将操作和分析过程集成在一个芯片中进行。
该技术主要通过微管道、阀门、泵等微结构实现微小液滴的移动和合并，从而逐渐完成一系列的检测工作。
微流控芯片技术在微生物检测中应用广泛，可以快速检测微生物数量、鉴别不同的微生物、检测细胞的表型、功能以及微生物群落的结构等。
四、质谱技术质谱技术是一种现代分析技术，可以通过质量测量和分析，将物质分子与碎片分子通过质谱仪进行分离，获得目标物质的分子信息。
该技术在微生物检测领域广泛应用，可以提供微生物分子特征的定性和定量信息、测量生物分子的相对丰度、结构、分子量等。
五、生物芯片技术生物芯片技术又称 microarray 技术，是一种用来检测RNA、DNA、蛋白质及代谢产物等的先进技术。
生物芯片技术在基因检测与诊断中的应用
生物芯片技术在基因检测与诊断中的应用随着生物技术的不断发展，生物芯片技术也逐渐成为了基因检测与诊断领域中重要的工具。
这项技术利用芯片上的微小反应室，能够同时检测多个基因、蛋白质等生物分子的表达和变异情况，从而为相关疾病的诊断和治疗提供更加精确的依据。
一、生物芯片技术的基本原理生物芯片技术的基本原理是依靠芯片上的微小反应室，通过聚合酶链式反应技术（PCR技术）或荧光标记技术，检测样本中所含有的基因序列、蛋白质等生物分子的表达和变异情况。
当样本加入反应室中时，反应室内的探针会与样本中的目标序列结合，并发生相应的化学反应。
通过观察反应室内反应产生的荧光信号或PCR产品、RNA等物质，就能够确定样本中所含有的基因序列或蛋白质的表达和变异情况。
二、生物芯片技术在基因检测中的应用生物芯片技术在基因检测与诊断中的应用范围十分广泛，可以用于遗传病的筛查、癌症的早期诊断和预后判断等方面。
1.遗传病的筛查利用生物芯片技术可以同时检测多个基因序列的表达和变异情况，从而在短时间内对遗传病进行全面的筛查。
例如，利用芯片上特定的基因探针，可以检测新生儿中是否存在染色体不平衡和染色体缺失等异常情况，从而提高其健康状况。
2.癌症的早期诊断和预后判断生物芯片技术在癌症的早期诊断和预后判断方面具有重要的应用价值。
例如，在肺癌筛查中，利用芯片上的探针，可以检测肺癌相关基因序列的表达和变异情况，辅助医生进行早期诊断和治疗。
此外，生物芯片技术还可以检测治疗相关基因序列的变异情况，辅助医生预判患者的治疗效果。
三、生物芯片技术在诊断中的应用生物芯片技术在诊断中的应用也十分广泛，可以用于疾病分类、药物敏感性检测等方面。
1.疾病分类利用生物芯片技术可以对疾病进行精确的分类。
例如，在肝癌诊断中，利用芯片上的探针，可以检测肝癌相关基因序列的表达和变异情况，辅助医生对具体的肝癌类型进行分类。
2.药物敏感性检测生物芯片技术也可以用于药物敏感性检测。
例如，在癌症治疗中，利用芯片上的探针，可以检测患者治疗时药物相关的基因序列的变异情况，进而准确预测患者的药物敏感性和耐药性，从而辅助医生选择合适的治疗方案。
分子生物学技术在医学诊断中的进展
分子生物学技术在医学诊断中的进展近年来，随着科学技术的不断进步，分子生物学技术在医学诊断中的应用得到了广泛关注和迅速发展。
这种技术以其高灵敏度、高特异性和快速性等优势而成为现代医学领域的重要工具，为疾病的早期诊断和个体化治疗提供了新的可能性。
一、PCR技术在医学诊断中的应用聚合酶链反应（PCR）是一种能够在体外迅速扩增DNA特定片段的技术。
在医学诊断中，PCR技术可以用于检测病原体的DNA，以便迅速准确地诊断疾病。
例如，PCR技术可以应用于感染性疾病的诊断，如结核病、肺炎等。
通过检测患者体内病原体的DNA，可以快速准确地确定患者是否感染了特定的病原体，从而指导治疗方案的选择和调整。
此外，PCR技术还可以用于检测遗传病的基因突变。
许多遗传病是由特定基因突变引起的，通过PCR技术可以检测这些基因突变，及早发现遗传病的存在，为患者提供个体化的治疗方案。
例如，PCR技术在近年来的肿瘤诊断中发挥了重要作用。
通过检测肿瘤细胞中的突变基因，可以选择针对性的靶向治疗，并提高治疗效果。
二、基因芯片在医学诊断中的应用基因芯片是一种能够在一个芯片上同时检测大量基因表达水平的技术。
基因芯片通过固定在芯片上的DNA探针与待测样本中的DNA结合，并利用荧光信号进行检测。
这种技术可以快速、准确地分析大量基因的表达水平，从而为疾病的诊断和治疗提供有力的支持。
基因芯片在肿瘤诊断中的应用是其中的一个热点领域。
通过检测肿瘤细胞中大量基因的表达水平，可以确定患者的肿瘤类型、预测其预后以及选择最佳的治疗方案。
此外，基因芯片还可以用于监测药物的疗效和预测药物的耐药性。
通过对患者肿瘤细胞中基因表达的动态变化进行监测，可以及早发现并预测肿瘤对药物的耐药性，从而及时调整治疗方案。
三、下一代测序技术在医学诊断中的应用下一代测序技术是一种高通量测序技术，能够同时对大量DNA或RNA分子进行测序，大大提高了测序的速度和效率。
这种技术在医学诊断中的应用已经取得了显著的进展。
分子生物学技术的研究进展及应用
分子生物学技术的研究进展及应用随着科技的不断进步和发展，分子生物学技术成为了人类研究生命学科的一大利器。
分子生物学技术通过对生物分子及其相互作用的研究，为解释生命现象及其发生机制提供了新的思路和方法。
分子生物学技术的应用涵盖了基础科研和应用领域的各个方面，如医学、农业、环境科学等，为人类提供了更好的生活品质。
1. PCR技术PCR技术是目前分子生物学领域最具代表性的技术之一。
PCR技术可以在短时间内扩增生物样本中的DNA序列，从而将其放大到足够的数量进行研究和分析。
PCR技术操作简便，准确性高，可用于研究基因的发生、发展、多态性和演化等过程。
除了在生物学领域中的广泛应用，PCR技术还常用于医学诊断、药物筛选等方面。
2. 基因芯片技术基因芯片技术是一种高通量的基因分析方法，可以同时识别和量化数百至数万个基因。
它基于表达谱学，通过对不同阶段基因表达的比较，实现基因的鉴定与分析。
基因芯片技术的应用范围非常广泛，包括癌症、心血管疾病、神经退行性疾病、肝病、肾病等多种疾病的基因诊断和治疗。
3. 基因编辑技术基因编辑技术是近年来兴起的一项分子生物学技术。
它可以修改细胞的基因序列，使其具有某种特定的性质或功能。
目前基因编辑技术最重要的平台是CRISPR/Cas9。
CRISPR/Cas9是一种靶向基因编辑工具，可以对任何基因进行编辑，而且精度较高。
基因编辑技术的应用涵盖了很多领域，如基因治疗、重要作物品种改进、疾病研究等。
4. 基因组学和蛋白质组学基因组学和蛋白质组学为解码生命信息提供了强大的工具。
基因组学研究的是组成基因组的DNA分子，而蛋白质组学研究的是蛋白质。
它们在各自领域里扮演着重要的角色。
例如，基因组学研究可以揭示生物的遗传信息，蛋白质组学则可以更深入地了解生物的功能和进化。
5. 二代测序技术二代测序技术是分子生物学领域的一项重要技术。
它可以快速地进行DNA测序，从而加速对生物结构和功能的理解和研究。
微滴式数字PCR技术的研究进展
微滴式数字PCR技术的研究进展聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是Kary Mullis等人提出的一种人工扩增DNA的方法，从一开始就在生物技术、细胞生物学、分子生物学等各个领域得到了广泛应用[1]。
在第一代PCR技术中，模板DNA、引物、DNA 聚合酶、脱氧核糖核苷酸三磷酸(dNTPs)和缓冲溶液被混合在一起，经历变性、退火、延伸一系列热循环，产生数百万个模板DNA拷贝，通过扩增子的片段大小对靶基因进行定性检测。
随着PCR方法的不断改进，PCR也由定性分析发展到定量分析。
数字PCR(digital PCR，dPCR)将传统PCR的指数信号转换成线性数字信号，并在仪器中利用统计学方法分析PCR产物，在DNA定量分析方面有着显著优势。
伴随微流控领域的不断发展，与数字PCR技术结合所衍生出的微滴式、微孔式、微腔式数字PCR等，相比于传统数字PCR，其灵敏度和精准度有了很大提升，且操作简单，样品消耗量少。
因此，自数字PCR问世以来，已在精准医疗[2–4]、微生物检测[5–8]、食品安全[9-10]等多个领域获得广泛应用。
1 数字PCR技术“数字PCR”一词由Vogelstein和Kinzler在1999年创造[11]。
他们的开创性论文报道了一种将PCR的指数型函数转换为线性函数的新方法。
在市售的384孔板上对结、直肠癌患者的粪便样本进行了实验，实验成功地证明了在患有结、直肠癌患者的粪便样本中存在突变的KRAS基因。
在dPCR中，含有PCR反应混合物以及必要荧光团的反应溶液，被有限稀释为数以万计的较小单元，每个单元经历着与传统PCR相同的热循环。
通过荧光染料可以识别出PCR反应阳性的单元，将含有正荧光的独立单元被认为是“1”，而没有荧光或负荧光的独立单元被认为是“0”，类似于数字电子学中的信号，根据相对比例和反应器的体积，利用泊松分布统计原理可以推算出原始溶液的核酸浓度[12-13]。
生物芯片研究进展分子生物学论文
生物芯片研究进展摘要生物芯片是切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器是便携式生物化学分析器的核心技术。
通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。
生物芯片发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室。
生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。
本文主要阐述了生物芯片技术种类和应用方面的近期研究进展。
关键词生物芯片，疾病诊断，研究运用，基因表达基因芯片的种类基因芯片产生的基础则是分子生物学、微电子技术、高分子化学合成技术、激光技术和计算机科学的发展及其有机结合。
根据基因芯片制造过程中主要技术的区别，下面主要介绍四类基因芯片。
一、光引导原位合成技术生产寡聚核苷酸微阵列开发并掌握这一技术的是Affymetrix公司，Affymetrix采用了照相平板印刷技术技术结合光引导原位寡聚核苷酸合成技术制作DNA芯片，生产过程同电子芯片的生产过程十分相似。
采用这种技术生产的基因芯片可以达到1×106/cm2的微探针排列密度，能够在一片1厘米多见方的片基上排列几百万个寡聚核苷酸探针。
原位合成法主要为光引导聚合技术（Light-directed synthesis），它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。
光引导聚合技术是照相平板印刷技术（photolithography）与传统的核酸、多肽固相合成技术相结合的产物。
半导体技术中曾使用照相平板技术法在半导体硅片上制作微型电子线路。
固相合成技术是当前多肽、核酸人工合成中普遍使用的方法，技术成熟且已实现自动化。
二者的结合为合成高密度核酸探针及短肽列阵提供了一条快捷的途径。
Affymetrix公司已有诊断用基因芯片成品上市，根据用途可以分为三大类，分别为基因表达芯片、基因多态性分析芯片和疾病诊断芯片，基因表达分析芯片和基因多态性分析芯片主要用于研究机构和生物制药公司，可以用来寻找新基因、基因测序、疾病基因研究、基因制药研究、新药筛选等许多领域，Affymetrix公司主要生产通用寡聚核苷酸芯片；疾病诊断芯片则主要用于医学临床诊断，包括各种遗传病和肿瘤等，目前Affymetrix公司生产三种商品化诊断芯片，分别为p53基因突变诊断芯片、艾滋病病毒基因基因突变诊断芯片和细胞色素P450基因突变诊断芯片。
微流控PCR生物芯片及其检测技术的研究
算机控 制反应室 温度，５～３ ２ Ｏ秒完成一 次扩增循环 。扩增 与分离全过 程在 ２ Ｏ分钟 内完成 。 连续 流式芯 片 Ｐ Ｒ反应器基 本结构 如图 ２ Ｃ 所示 ， 通过微 加工形成 逶迤 形流路 。在一定 的推动力作用 下 ， Ｃ 反应混合 液流经三个不 当Ｐ Ｒ 同温 区时 ， 自动变温 ， 在流动 中实现变性 、 退火和延伸反应 ， 完室 进 行 Ｐ Ｒ扩 增 与 和 毛 细 管 电泳 联 用 。反 应 物 加 入 Ｐ Ｒ 反 应 室 后 ， Ｃ Ｃ 计
微流控芯片早期 是从 Ｍ Ｍ 技 术发展 而来的 ， Ｅ Ｓ 是作 为 １ ９ 年提 出 ９０ 的 “Ｔ Ｓ Ａ 主要发展方 向 ， ２ 世纪 ９ 年代 中期迅速 崛起 的 。它主要是 在 ０ Ｏ 在分析化学的学科领域发展起来 的。微流控芯片的 目标是把整个化验 室的功能 ， 包括采样 、 释 、 稀 加试 剂 、 反应 、 离和检测等集 成在可多次 分
上实现 了高速 Ｄ Ａ测序 ， 流控芯 片的商业开发 价值开始 显现 ， Ｎ 微 而此 时微 阵列型 的生物芯片 已进 入实质 性的商 品开 发阶段 。同年 ９月 ， 首 家微 流控芯 片企业 ， ａｐ ｒ ｅｈ ｏ ｇ ｓ 司在美 成立 ， 然只有 三十 Ｃ ｌ ｅ Ｔ ｃｎ ｌ ｉ 公 ｉ ｏｅ 虽 多名 雇员 ， 一年 即集 资近千万 美元 。１９ 年 Ｍ ｔ ｅ 等 但 ９６ ａｉ ｈ ｓ 又将基 因分 析 中有重要意 义的聚合酶链 反应（ Ｃ ） Ｐ Ｒ 扩增 与毛细管电泳集成在一起， 展示 了微全分 析系统在试样 处理方 面的潜力 ， 次年 他们又实现 了微流 控芯 片上的多通道毛细管 电泳 Ｄ Ａ测序 ， 而为微 流控 芯片在基因分 Ｎ 从 析 中的实 际应 用提供 了重 要基础 。与此 同时 ， 有关 企业 中的微 流控芯 片研究 开发工作也在加紧进行 ，８ ９ 年之后专利之战 日益激烈 ， 一些微流 控 芯片开 发企业 纷纷 与世界 著名分 析仪器 生产厂 家（ 中包括 惠普 、 其 Ｐ Ｅ、 — 岛津 、 立 等 ） 日 合作 ， 利用各 自的优势技 术平 台抢先推出首 台微流 控 分析 仪器 。１９ ９ ９年 ９月 惠普 与 Ｃ ｉｅ 联合 研制 的首 台微流 控芯 片 ｌ ａｐ ｒ 商品化仪 器开始在 欧美市场 销售 ， 至今 年 ８ 已可提供用 于核酸及蛋 月 白质分析 的５ ６ － 种芯片 。其他几家厂商也 于今年开始将其产 品推 向市 场。 微流控 芯片在装 置上的 主要 特征是其容 纳流体 的有效 结构 （ 括 包 通道 、 应室和其 他某些功能 部件 ） 少 在一个维度上 为微米级尺度 。 反 至 与宏观 尺度的试验 装置相 比， 微流控芯片 的微米级结构 显著增大 了流 体的面积／ 体积 比例。这一变化在微流控系统中导致一系列与物体表面 有关 的， 决定 其特 殊性能的特有效应 ， 中影响 的分析性 能主要 包括 ： 其 ①层流效应 ； ②表 面张力及 毛细效应 ； ③快速热传导效应 ； ④扩散效应 。 这些效应 大多数使微流控芯片 的分析性能显著超过宏 观条件下的 分析体 系 ， 一般说 性能 的改善 主要包括 ： ①分析装备 的体积减小 ； 分 ② 析 装备更加集 成化 、 自动 化 ； ③分析效 率显著提高 ； ④试样和试 剂消耗 显著下 降。 微 流控芯 片可 成为微 阵列芯片 的进 样与试样前 处理系统 ， 而微阵 列芯片可成 为微 流控 系统的专用传感 器。 １Ｐ Ｒ微流控芯 片系统 的构成 ）Ｃ Ｐ Ｒ微流 控芯片系统的总体结构 主要 由进样单元 ， Ｃ Ｃ Ｐ Ｒ反应单元 、 温控单 元和检测单元组成 ， 如图 ｌ 所示 ：
pcr微流控技术生物芯片加工
pcr微流控技术生物芯片加工
PCR微流控技术生物芯片加工是一种利用PCR技术（聚合酶链反应）对生物芯片的加工方法。
PCR微流控技术能够在同一个芯片上，高效地
实现体积小、成本低廉、单元数量大以及复杂反应。
相比于储存液体
样品，PCR微流控技术可以实时地将反应体系写入芯片，实现快速诊断
和生物芯片加工。
PCR微流控技术生物芯片加工步骤如下：1.将样品引物与模板DNA
进行对合反应，使其形成互补的双链DNA；2.将双链DNA放入微流控芯
片中，并加入Taq DNA聚合酶及必要配件，进行PCR反应；3.通过微
流控的方式，不断将放入的反应体系供给给要反应的小区域，实现各
个小单元的反应；4.加工完成后，将反应体系通过放射式离心，再配
合便携式仪器进行定量检测。
PCR微流控技术生物芯片加工的优点可总结如下：1.可同时进行多
种反应，实现高效的生物芯片加工，并能提高实验的准确性及精确性；
2.体积小、成本低廉，使用也十分方便，大大提升了实验的效率；
3.
反应时间短，诊断和检测成果的准确性更高；4.可以实现对千种体系
及反应的同步检测，大大提高了实验的可靠性。
PCR微流控技术生物芯片加工目前应用范围越来越广泛，并受到广
大研究者们广泛的关注，不断发展出更先进、更高效的技术。
除了在
常见的诊断检测及生物芯片加工中的应用外，它也可以应用在数据挖掘、抗菌药物的研发评价等领域，为人类的医疗和科研等方面的发展
作出重要贡献。
pcr纳米微流道生物芯片制备
pcr纳米微流道生物芯片制备纳米微流道生物芯片由多个纳米微通道组成，每个通道的宽度仅仅几十纳米，在其中可以进行多种生物学应用或医学实验，具有检测敏感度高、分析效率快等特点，是一种快速分析和检测微小量生物物质的卓越工具。
PCR-原位纳米流道生物芯片（PCR-NMF）是基于PCR（polymerase chain reaction）理论和纳米技术领域，采用原位技术将PCR反应与疏水芯片的纳米格局相结合的新型生物芯片技术。
PCR-原位纳米流道生物芯片中的芯片大部分由玻璃或矽介质和微型排水线组成，其上表面覆盖有一层薄的消解膜，芯片最小的纳米微通道约为30nm宽，其甲基化端可以很容易地以很容易以特有的序列形式排列成一排层。
普通的PCR-NMF芯片可以容纳大约84个PCR终端，每块芯片中含有4个微流终端，每个终端可以容纳21个序列特异性polymerase，当需要大量复制及几乎瞬间完成的时候，其增幅效率能够达到94%以上。
PCR-原位纳米流道生物芯片制备大致分为标本准备、原位PCR反应、纳米溶液（reactants）喷射、排水线设计，芯片制备，PCR消化膜层制备及灭菌步骤等步骤。
具体制备过程在标本准备方面，需要将检测样品封装在结囊中，然后可以使用光学显微镜或扫描电子显微镜对封装细胞进行检测，PDMS膜层加工及装载，以确保结构尺寸均良好，并进行一系列操作，如微通道的封装、样本的取样等，从而实现靶标物质的检测和鉴定。
在原位PCR反应步骤中，首先使用聚合酶链反应（PCR）的方法，分别用建库和下游剪切序列混合温和的反应溶液，建立好反应物的序列，接着使用空芯片对样品进行结构复制，形成反应溶液和空芯片，再将反应混合物滴加到PCR芯片上，使其注入到芯片的微通道中，PCR反应温度分批加热反应，就可以完成PCR反应。
随后，纳米溶液（reactants）和PCR反应液滴射，利用滴射设备，我们可以将一定量的两种溶液（reactants和PCR反应液）喷射到PCR芯片的微通道中，从而形成相应的微通溶胶，其中的溶质或荧光探针的溶质会在通溶胶中进行固定、回收和检测，从而形成相应的反应产物。
基于PCR技术的微生物检测方法研究
基于PCR技术的微生物检测方法研究随着生物技术的进步，越来越多的微生物检测方法被开发出来，其中基于PCR 技术的微生物检测方法得到了广泛应用。
PCR技术是一种基于DNA复制的技术，是一种高敏感性和特异性的DNA检测方法。
本文将介绍PCR技术的原理及应用，以及PCR技术在微生物检测中的研究进展。
一、PCR技术原理及应用PCR技术是一种体外重复DNA放大技术，可以扩增极少量的DNA。
PCR技术的基本原理是，将待检测DNA片段进行体外扩增，通过PCR循环反应，将DNA片段反复复制。
PCR技术具有高效、快速、敏感、特异和准确的特点，广泛应用于DNA检测、基因组学研究、药物研发等领域。
在医疗领域中，PCR技术可以用于诊断各种感染病原体，如病毒、细菌、真菌等。
在食品安全领域中，PCR技术也可以检测食品中的病菌和毒素，保障公众健康。
另外，PCR技术还可以应用于人类学研究、环境监测等领域。
二、PCR技术在微生物检测中的应用PCR技术在微生物检测中的应用十分广泛，可用于检测食品中的病原微生物、水中的细菌、空气中的真菌等。
其中，PCR技术在食品安全领域的应用最为广泛。
在食品安全领域中，PCR技术可以用于检测食品中的细菌、真菌和病毒等。
例如，可以使用PCR技术检测食品中的大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等肠道致病菌。
此外，PCR技术也可以检测食品中的真菌、霉菌和其毒素。
例如，可以利用PCR技术检测食品中的赭曲霉毒素、黄曲霉毒素等。
另外，PCR技术可以结合其他检测方法来提高检测的敏感性和特异性。
例如，PCR技术可以与荧光定量PCR技术结合使用，提高检测的灵敏度。
此外，PCR技术还可以与生物芯片技术结合使用，可以一次检测多种病原体，提高检测效率。
三、PCR技术在微生物检测中的研究进展近年来，随着生物技术的发展，PCR技术在微生物检测中的研究进展也越来越快速。
其中，实时荧光定量PCR技术是PCR技术在微生物检测中的一个重要进展。
微生物学中的生物芯片技术研究
微生物学中的生物芯片技术研究生物芯片技术是一种应用于生物学和医学领域的高新技术，已经在生物医学和检测领域得到广泛的应用。
生物芯片技术通过纳米技术、微机电系统技术和生物化学等多种技术手段，将荧光标记法、凝胶电泳法、DNA芯片技术、PCR技术等多种技术手段结合起来，用于快速、高效地检测、诊断和治疗各种疾病。
其中，微生物学中的生物芯片技术研究，是目前生物芯片技术研究中最具挑战性和前沿性的领域之一。
一、微生物学中的生物芯片技术概述微生物学中的生物芯片技术是指利用微芯片、纳米技术和分子生物学等手段，对微生物进行检测、鉴定和定量分析的技术。
通过荧光标记和探针结合等方式，能够快速、高效地检测出微生物的种类和数量，为临床医学、生产业和环境监测等提供了很多便利。
早在1994年，美国加利福尼亚大学的科学家就通过生物芯片技术成功地鉴定出了一种极其复杂的细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
这一项研究的成功，标志着生物芯片技术在微生物学领域的出色表现，也为今后微生物学研究中的生物芯片技术奠定了基础。
二、微生物学中的生物芯片技术原理与应用（一）原理：微生物学中的生物芯片技术原理是利用适当的技术手段，构建出一张含有特定微生物的DNA序列信息的生物芯片，然后将微生物样本中的DNA与生物芯片上的DNA进行配对，从而得出特定微生物的种类和数量。
（二）应用：微生物学中的生物芯片技术应用广泛，主要包括：1. 环境监测中的应用。
生物芯片技术可以检测到空气、水、土壤等环境中的微生物的数量和种类，对环境污染的监测、控制和治理提供了很大的帮助。
2. 食品检验中的应用。
生物芯片技术可以检测出食品中的微生物数量和种类，对食品质量的保障、卫生监督和工艺控制起到了重要的作用。
3. 医学检测中的应用。
生物芯片技术可以检测出医学样本中的微生物的数量和种类，对疾病的诊断和治疗有很重要的作用。
三、微生物学中的生物芯片技术研究现状和发展趋势随着生物芯片技术的不断发展和完善，微生物学中的生物芯片技术也在不断地拓展与完善，在微生物鉴定和分类、细胞信号传递、基因调控、药物筛选等方面得到了广泛的应用。
实时PCR检验与生物芯片法在高危型人乳头瘤病毒中的诊断价值及准确性分析
实时PCR检验与生物芯片法在高危型人乳头瘤病毒中的诊断价值及准确性分析张利江内蒙古林业总医院邮箱****************电话150****2970摘要：目的分析高危型人乳头瘤病毒诊断时应用实时PCR检验及生物芯片法检测的价值，完成准确性计算。
方法以患者签署知情同意书为前提，抽取我院于2021年2月至10月收治的100例人乳头瘤病毒（HPV）感染的患者作为研究对象，为形成对照研究，分别运用实时PCR检验与生物芯片法完成样本取样，结合临床资料与检测结果完成诊断价值评估与准确性分析。
结果在CIN I、CIN II、CIN III三种病变类型检测时，生物芯片法检测HPV检出率略高于实时PCR检测（P＞0.05），而在鳞状上皮病变和慢性宫颈炎诊断时，生物芯片法效果显著高于实时PCR检测（P＜0.05）；从阳性检出率来看，生物芯片法检测要远高于实时PCR检测（P＜0.05），两种方法总符合率高达82.00%。
结论生物芯片法检测与实时PCR检验符合率较高，但生物芯片法准确度更高，阳性检出率更好，应用价值高，值得推广。
关键词：实时PCR检验；生物芯片法；高危型人乳头瘤病毒；诊断价值；准确性受诸多因素影响，宫颈癌发病率有所提高，成为威胁女性健康的重要杀手，属于恶性肿瘤，多发于中年女性，病死率较高。
流行病学调查结果显示，约有90%的宫颈癌患者出现人乳头瘤病毒感染问题，这也为后续宫颈癌诊疗与防治提供了指导【1】。
目前，临床已知的HPV病毒种类较多，其中常见的高危病毒组如HPV16、HPV58等，如何精准检测成为临床诊疗关键。
本文将围绕100例HPV患者展开研究，分析实时PCR检验及生物芯片法的应用价值，现做如下报道。
1 资料与方法1.1一般资料抽取我院于2021年2月至10月收治的100例人乳头瘤病毒（HPV）感染的患者作为研究对象，其中最大年龄患者为59岁，最小年龄患者为27岁，年龄均值（35.16±5.14）岁，细胞学检验结果提示高度上皮内鳞状病变、不典型鳞状细胞病变以及低度上皮内鳞状病变比例为23：47：30。
分子医学检测方法的研究进展
分子医学检测方法的研究进展摘要：分子医学是一门快速发展的新兴领域，在疾病的早期诊断和治疗中起到了重要作用。
本文将重点介绍分子医学检测方法的研究进展，包括PCR技术、基因芯片技术和单细胞测序技术等。
引言：分子医学是通过研究和应用细胞和分子水平的生物学原理和技术来诊断、治疗和预防疾病的一门学科。
近年来，随着基因组学和生物技术的迅速发展，分子医学检测方法逐渐成为疾病诊断和治疗的重要手段。
本文将对分子医学检测方法的研究进展进行综述。
一、PCR技术的研究进展PCR（聚合酶链式反应）技术是一种基于DNA复制的技术，通过复制和扩增DNA片段，使其达到可检测的水平。
近年来，PCR技术在分子医学中的应用得到了广泛开展。
例如，在病原体检测方面，PCR技术可以快速、准确地检测出微生物感染，如病毒、细菌或寄生虫。
此外，PCR技术还可以应用于肿瘤诊断，通过检测肿瘤细胞中特定基因的突变情况，实现早期肿瘤的诊断和治疗。
二、基因芯片技术的研究进展基因芯片技术是一种基于DNA序列的高通量分析技术，可以快速检测上万个基因的表达水平。
目前，基因芯片技术在分子医学领域有广泛的应用。
例如，在肿瘤研究中，基因芯片技术可以帮助鉴定肿瘤的亚型、分析预后预测因子以及筛选靶向治疗的药物。
此外，基因芯片技术还可以用于个体化医学和药物研发等方面的研究。
三、单细胞测序技术的研究进展单细胞测序技术是一种能够在单个细胞水平上进行基因组学和转录组学分析的技术。
随着技术的不断发展，单细胞测序技术越来越成为分子医学检测的研究热点。
通过单细胞测序技术，研究者可以深入了解单个细胞的功能状态、基因表达以及细胞类型和组织结构等信息，进而揭示疾病的发生机制和治疗靶点。
特别是在癌症研究中，单细胞测序技术有助于发现肿瘤内部的异质性，为个体化治疗提供依据。
结论：分子医学检测方法的研究进展为疾病的诊断和治疗提供了重要的工具和理论基础。
PCR技术、基因芯片技术和单细胞测序技术等新兴技术的应用，不仅提高了疾病的早期诊断率和准确性，还为个体化医学和精准治疗奠定了基础。
生物芯片研究现状及其在生物医学领域中的应用
生物芯片研究现状及其在生物医学领域中的应用摘要：当前的生物芯片技术与很多学科的领域都有关，它能够将DNA 、RNA 以及蛋白质等一些生物分子，使其不连续的、离散的分析整个过程结合在一起来即兴样品的预处理以亲和结合反应还有信号监测的一些过程，能够进行对多种生物分子的高通量检测分析。
关键词：生物芯片；研究现状；生物医学；应用引言：生物芯片技术在很多领域的应用前景都非常广阔，比如：蛋白质组学；基因组学科研等。
本文主要对生物芯片研究现状及其在生物医学领域当中的应用进行分析和探讨。
一、生物芯片的分类对于生物芯片从其种类上进行了划分, 我们可以将其细胞膜划分成两类, 一类被称为固态生物芯片, 另一类则被称为液态生物芯片。
如果继续被划分一段时间下去, 根据等待检测物质的组成与种类来对其进行划分区别, 还是可以把等待检测到的固态生物芯片再细分成两类, 一类为蛋白质芯片, 另一类则被划分为基因芯片。
另外, 液态生物芯片的技术, 它主要目的就是将一个微球的表面作为其支撑体, 最初, 微球的液态生物芯片是由美国相关科研公司而自主研发出来的。
对其根据各个芯片的结构及它的主要制造特征, 能够把它们划分为微点阵生物芯片, 微点阵生物芯片还有另外一种称呼叫做阵列生物芯片，还可以分成微流路生物芯片与芯片实验室。
除此之外，如果根据生物芯片的编码的原理来分类，还可以分成固态平面坐标编码生物芯片、微球颜色编码液态生物芯片与微球阻抗编码液态生物芯片。
二、生物芯片的研究现状在生物芯片的领域当中，其中固态生物芯片的原理比较简单一些，而且其研究的技术也比较先进和成熟，国内外对其的研究更注重在其应用领域的新产品开发，而且对其的研究还获得了很高的效益。
我国的相关有限研究公司研发出了多重等位基因特异性PCR 通用芯片，利用这种芯片能够在5 个小时之内来进行和遗传性耳聋有关的4 个种类的基因检查。
最早的液态生物芯片把流式技术、数字信号处理以及传统的化学技术结合在了一起，因此而获得了奖项。
分子生物学中的PCR技术发展历程
分子生物学中的PCR技术发展历程PCR技术（聚合酶链式反应）是分子生物学中的一项重要技术，它可以在极短的时间内复制一小段DNA序列，从而实现对DNA的分析和诊断。
PCR技术的发展历程大约可以分为三个时期：早期，中期和现代。
早期PCR技术最初由美国生物学家克里·穆利斯（Kary Mullis）在1983年首次提出。
他最初的研究目的是通过利用校正DNA序列来解决荧光中的误差。
然而，在1985年，他突然想到了一种新的DNA复制方法，这种方法可以使DNA复制得更快、更准确。
穆利斯最初的PCR反应仅仅包括三个步骤：加热、退火、增温。
这种方法虽然具有一定的实用价值，但是还远远无法满足实际需求。
近年来，其他研究人员则着手进行了大量的改进。
中期在PCR技术的中期，研究人员开始尝试改善PCR反应的速度和效率，从而进一步提高其应用价值。
这期间，一些关键性的技术革新发生了，包括模板DNA、试剂组合以及温度控制等方面。
模板DNA是PCR反应必不可少的一个组成部分，它为DNA 的复制提供了必要的信息。
有一些研究人员相信，通过改变模板DNA的性质，可以大大改善PCR反应的效率和精度。
例如，一些研究人员开始使用精选的单链DNA（ssDNA）作为PCR反应的模板，这种方法可以显著提高PCR反应的速度和精度。
试剂组合也是PCR反应的重要组成部分。
它包含了各种不同的酶、缓冲液和核苷酸，这些试剂可以协同作用，使PCR反应得到更好地推进。
在中期，研究人员不断改进试剂组合，以确保每个缺陷得到充分利用。
温度控制也是PCR反应的另一个关键因素。
在PCR中，必须在多个温度范围内控制反应体系。
这需要一种可靠的温度控制和反应环境控制机制。
由于这种需要，中期研究人员开始采用先进的技术来控制反应体系中的温度和密度。
现代现代PCR技术已经形成了一种较为成熟的技术体系，它主要包括自动PCR仪、PCR芯片、实时荧光PCR反应仪等。
这些技术具有经济实用、高通量、快速便捷等特点，大大拓展了PCR技术的应用领域。
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PCR生物芯片研究进展
文章介绍了PCR的反应机理与PCR生物芯片的优点,主要介绍了PCR生物芯片微装置的一般原理和设计研究进展。
标签：聚合酶链式反应设计进展微流控芯片
自从1991年福多尔(S.P.A.Fodor)等人提出DNA芯片至今,以DNA芯片为代表的生物芯片技术已经得到了快速的发展。
目前生物芯片技术除了DNA芯片技术外,还包括免疫芯片分析技术、芯片核酸扩增技术、细胞芯片分析技术和以芯片为平台的高通量药物筛选技术等。
这些新兴技术的出现将为生命科学研究、疾病诊断与治疗、新药开发、国防、司法鉴定、食品卫生检验、航空航天等领域带来一场革命。
正是由于生物芯片技术的飞速发展,美国科学促进协会将其评为1998年科技十大突破之一。
聚合酶链式反应(PCR)的反应机理及其优点
聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reacion,PCR)是一种对核酸分子进行提外扩正的方法,已经广泛应用于生物科学各个领域,PCR的引入给分子生物学带来了革命性的变化。
反应的主要操作过程在三个温度区间重复循环,经过酶促反应扩增特定的DNA片段。
扩增后的反应产物可用于诊断疾病、检验组织或血样中的特殊细菌或病毒。
常规的PCR方法存在着耗时长,操作繁琐,试剂消耗量大等缺点。
寻求更快速、更简便的方法一直是人们追求的目标。
微流控芯片为PCR微型化操作提供了一条可行的途径,和通常的PCR设备相比,微型化的好处是显著改善了热能传输,极大地提高了热循环速度,降低了昂贵试剂的消耗,是系统具有灵活、多功能、集成化的特点。
但也有可能因PCR反应体积减小致使表面/体积比增加而产生一些与表面吸附有关的不利影响。
为了克服这种影响,人们研究了一些具备生物适应性的各种表面处理方法,通过化学修饰和/或物理吸附方式对硅、石英、玻璃或塑料等材料进行表面涂层或钝化。
微流控芯片PCR的另一问题是如何将小体积的试样处理、扩增与芯片分离分析系统联用,开发真正自动化的高通量产品。
一些研究者使用单晶硅微反应室进行实时快速PCR。
DNA扩增以和专门设计的微流控元件耦合,在PCR之前完成组织、细胞、全血、土壤、食品等各种样品中DNA的提取。
微型装置的一般原理
这种微流控芯片是通过技术在基底材料(如玻璃、硅以及聚合物等)上刻蚀出微流道通道作为反应池,样品流体连续地通过解链、退火以及延伸3个不同的温度带。
它的结构设计能很好地控制解链、退火、延伸时间以及扩增的速度,而且反应混合物在3个温度带滞留时间仅仅表现为通道长度、横截面以及反应通道中
样品流速的函数。
如果在反应通道旁边沿顺流方向添加反应物,这样的通用系统有可能沿着液体流动轨道实现几个不同的反应。
微流控芯片/微装置的设计除了要考虑总的设计要求:样品流速要均匀;样品在反应和储存时,不能挥发掉和随意流动;使用材料要具有生物相容性;防止样品流动对采集信号干扰之外,还必须注意以下几个方面:过程的循环数目;通道横截面的参数变量;通道经过每个温度带的长度;流体的驱动形式;加热器/传感器的几何机构以及布置位置,最后还必须考虑3个温度的热绝缘问题。
芯片热循环仪如何设计也直接影响其辅助设备,包括芯片衬底、封装、检测元件、电动控制以及流体控制等。
目前,连续流动式热循环装置的设计形式可以分为基于单直通道毛细管式、芯片上矩形通道式以及三个温度带呈圆形(或圆柱)布置式等3种形式。
研究进展
将PCR扩增和电泳分离集成在同一微芯片上已有多篇报道。
这些装置一般都包括进行热循环的微反应池,与微通道网络连接,完成注射、分离、检测、等步骤。
Khandurina等人报到了一个集成PCR-CGE的玻璃微流控芯片系统。
采用双帕耳贴元件作为加热制冷源,在一个芯片上将局部热循环快速DNA扩增和预浓集技术结合,这种方法可减少PCR循环次数,提高速度,仅10次循环扩增即足以进行分离检测。
接着进行微芯片电泳分离,DNA片段预浓集技术后通过在芯片上加工的一个多孔膜结构进样。
包括细胞溶胞、PCR扩增、产物电泳分离的整个分析过程在20min内即可完成。
Woolley等人将一微芯片装置与能快速加温和冷却的微反应室结合,完成了DNA扩增。
同一研究小组还提出一个包括采样、分离、检测在内的单片集成化芯片系统,将PCR微反应器和CE分离系统加工在同一玻璃芯片上。
玻璃微流控芯片上集成8个操作单元,每个单元包括阀、疏水孔、PCR微反应室(280nL)、CE 分离系统。
芯片背面集成有薄膜电阻加热器和“T”形热电偶。
使用外部阀控制压力,用真空驱动和操纵液流,施加一定的真空,疏水孔和阀即开启,在气压的作用下,试样从试样池进入PCR微反应室后封闭阀和疏水孔,开始加热,进行PCR循环。
由于被加热的体积很小,又使用了薄膜加热器,10min完成20次循环扩增,每一循环时间仅为30s。
扩增后的产物被直接注入填充有筛分介质的微通道,经分离后进行激光诱导荧光检测。
在Kopp等人设计的连续流动PCR系统中,PCR反应混合液被连续地泵入蜿蜒状的玻璃通道,流经三个不同温区完成变性、退火、延伸步骤。
虽然总反应时间较长(20个循环需要50min),但可以进行多道同时反应,在各自通道中循环地引入不同试样以增大通量。
Rodriguez等人也报道了一种将和毛细管电泳集成在一起的芯片。
微反应池和电泳芯片的制作材料分别是硅和玻璃, 两个单元用PCMS衬垫组装起来。
芯片可在13mins内完成30个循环,产物通过压力驱动转移到电泳芯片的样品池中。
毛细管电泳通道选用的筛分介质为经丙甲基纤维素,使两个只有个碱基差别的基因片段实现分离。
此芯片成功分析了鸡和鸽子的基因片段。
结论与展望
PCR生物芯片是把生化分析中许多不连续的过程(样品制备、化学反应和分离检测),通过采用典型的集成电路制作工艺(光刻,淀积,溅射,刻蚀等)和日趋成熟的MEMS工艺技术体硅技术(表面微机械技术,键合技术等),移植到厘米见方的以硅、玻璃、石英等为衬底的芯片上,是整个生化反应过程微型化、集成化和连续化。
传统的生物芯片是将样品制备、化学反应和检测的各个生化分析过程独立进行,而生物芯片发展的最终目标是将整个生化分析过程集成化,以获得微型全分析系统(micro-total-analytical-stem,简称μTAS)或称缩微芯片实验室(laboratory on a chip)。
但也必须看到,生化反应在微流控分析芯片上的集成还处在快速发展阶段,尚不成熟。
芯片操作的重复性较差,芯片上生化反应的可控性不强,集成能力还不够高,这是微流控芯片发展亟待解决的问题。
随着PCR检测方法的发展,集成检测系统的芯片的报道也越来越多,但目前能够真正实现完整的分析检测过程微缩芯片还很少。
基于Soft lithography技术,在硅酮上制作用电阻加热的PCR反应池微流体芯片,并将CE芯片和紫外光检测仪器等在一个PCB板上的集成,而实现一个具备完整功能小型DNA检测实验室方面的研究还尚属空白。
而且更高的通量应对日益提高的分析要求,较低(合适)的通道数目匹配有良好的重复性(定量、定性)适合更多领域的要求(测序、药物筛选)和市场化都有待进一步的研究。
参考文献
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