论文部分内容阅读
当下全球传染性疾病的频繁突发再次加强了人们对即时检测（Point Of Care，POC）的需求，以便于早期诊断和干预治疗。基于聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)的分子生物学手段在缩短检测时间、提高检测精度方面对POC有重大贡献，但昂贵的反应试剂和附带检测器材限制了此方法只能在实验室或专门的研究机构进行，大大阻碍了其临床和日常适用性。采用MEMS工艺加工微流控芯片使得PCR过程微小型化成为可能，附加成熟的实时荧光检测技术进而在一块生物芯片上完成微型全分析（μTAS）也是目前学术研究热点。本文研究的目的是通过优化结构设计、改进加工工艺制造出高效低廉、操作简单的实用型PCR芯片，结合集成式外围温度测控系统和实时荧光检测设备，实现便携一体化的PCR诊断平台。本文的主要研究内容和成果如下：1.优化已有的PCR芯片设计思路，其中包括材料的选择、总体布局和各部分结构参数的设置；改进PCR芯片的制作工艺，包含掩膜版、PDMS盖片、玻璃基底和封合成型；制成12×12mm2的正方形三层结构静态腔室PCR芯片，结构紧凑、进样方便。2.设计温度测控系统，结合制备的PCR芯片搭建PCR反应平台。其中温度测控系统包括硬件控制电路和软件采集控温程序，硬件控制电路由电源及信号放大模块、温度采集模块、芯片升温降温模块构成，并制作成为PCB；软件部分用LabVIEW编写成项目，包含温度转换、温度预设、PID控制等子程序；连接芯片并注水后测试控温效果，满足PCR对温度的要求。3.基于实验观察研究了PCR失败原因和气泡产生机理，在此基础上摸索出连续进样、低压除泡、封合等一系列PCR前处理工序，经验证很好的抑制了气泡的产生。择优选择了注射器连续进样方式，而后在静态腔室PCR芯片上成功地扩增了水母GFP基因，与传统PCR仪对比分析电泳结果。4.分析目前分离式终点检测扩增产物的缺陷与实时荧光检测的需求，提出与静态腔室PCR芯片相匹配的实时荧光检测具体方案。