核酸在细胞的生长、发育及分化过程中起着关键的作用。长期以来,核酸微阵列芯片技术作为核酸检测的重要手段,在高通量核酸分析领域发挥着巨大的作用。微阵列芯片利用经过特殊化学修饰的寡核苷酸探针,可以在一次反应中同时进行数百个基因位点的检测。但是,核酸微阵列芯片的灵敏度低,无法满足低含量核酸的检测需求。PCR技术,作为一种在体外对核酸分子进行扩增的技术,具有灵敏度高、准确率好以及反应高效等特点,成为应用最为广泛的一种低含量核酸检测手段。多重PCR是一种特殊形式的PCR,可在单次反应中进行多个目的核酸片段同步扩增,在基础科研和临床研究方面已经有着广泛的应用。传统的多重PCR是在单个反应管中加入多对引物进行多个目的基因的并行扩增。这种方法具有一些局限性,主要表现在不同引物对之间的干扰和竞争使得各个目的基因较难均衡、有效地扩增,使得一次反应最多只能对10多重目的基因进行检测。近些年来,微液滴操控技术得到快速的发展,并且已经出现了多种形式的微液滴技术平台。相比于传统的试管反应体系,微液滴反应体系具有许多独特的优势。首先,液滴的体积可小至纳升级或皮升级,反应的试剂消耗量可降低3个数量级以上,大幅度减少实验成本。其次,液滴之间被与之不互溶的另一相所间隔,每个液滴皆可作为独立的微反应器,可以同时对多个样品进行高通量平行分析。第三,微反应器内液体混合速度快,热传递效率高,能够实现快速的生化反应,大幅减少反应时间,提高反应效率。第四,微反应器的尺寸与细胞体积相当,适合进行单细胞捕获及操控,可实现单细胞的检测分析。第五,微型化反应器有助于将样品纯化、混合、扩增、检测等一系列操作整合到一起,使系统更易实现自动化、便携化。目前,微液滴技术已经广泛应用于蛋白质检测、酶动力学反应、PCR反应、单细胞研究等生物学检测技术中,在生命科学研究领域展现出强大的应用潜力。本论文研究的内容包括：1、基于亲疏水模式的微液滴阵列芯片的制备本论文发展了一种极其简单的方法来制作基于亲疏水模式的微液滴阵列芯片。首先通过点样的方式将含有亲水性物质的溶液点样至疏水性平整表面以形成微小的液滴阵列,而后将液滴干燥以除去微小液滴中的水分,使液滴中的亲水性物质与疏水性平整表面相结合,形成亲水性样点阵列。之后将含有反应物的溶液点样至亲水性样点处,并在其上覆盖一层与水不互溶的油相物质,从而在各亲水结合点处形成独立的微小反应液滴。最后在设定的反应条件下,各微小反应液滴中的物质发生特定的生化反应。该方法克服了现有的微液滴芯片制作成本高、操作复杂、设备昂贵等问题,使多重并行反应处理系统能在普通实验条件下实施,极大地扩展了其应用范围。2、基于微液滴阵列芯片的多重PCR系统本论文将基于亲疏水模式的微液滴阵列芯片与PCR技术相结合,在不同的亲水样点处预置特异的引物,建立了一种中等通量的多重核酸检测系统。通过对PCR过程中的荧光信号进行实时监测,实现了多重基因的并行定量分析。利用该系统,在单张标准载玻片上,可以同时发生至少96个PCR反应。该系统的试剂消耗量极低,每个液滴的体积为500nl,仅相当于常规PCR实验的四十分之一。PCR扩增的检测线性范围超过5个数量级。单个液滴的PCR扩增灵敏度低至1个分子,可进行数字PCR系统的开发研究。采用该系统进行多重PCR检测,结果准确,且具有高度特异性。此外,该系统作为一种通用化的实时定量PCR平台,不仅可用于多重DNA的分析,还可用于RNA的定量检测,在定量生物学中具有广泛的应用前景。3、基于恒温扩增的多重核酸检测技术本论文将亲疏水模式的微液滴阵列芯片与滚环扩增技术相结合,建立了一种恒温条件下的多重核酸检测系统,并且通过对滚环扩增过程中所产生的荧光信号进行实时监测,可以实现对多个基因的定量分析。利用该技术平台可进行SNP检测,分辨率超过0.1%。该方法采用恒温扩增的策略,不需要复杂的温控装置,更加节省能量并且具有更好的便携性。整个系统的设计可以变得非常简单,有利于进行系统的小型化开发,在临床诊断及现场检测领域能够发挥出巨大的潜力。