自传感温控芯片静态荧光定量PCR方法研究

论文摘要

芯片聚合酶链反应(PCR)与传统的台式PCR相比具有如下优点：热容量小,升温降温速度快；比表面积增大,热传导效率大大提高；样品及试剂消耗少。PCR芯片的温度控制是决定系统性能、尺寸、集成化的重要因素。本文在静态氧化铟锡(ITO)玻璃基材的温控芯片研究的基础上对基于自传感温控PCR的荧光定量方法进行了研究。论文第一章首先对生物芯片进行了综述,特别是其中的PCR芯片,对PCR芯片的加热、降温以及测温方式,实时荧光定量PCR技术的原理、特点及应用进行了详细的介绍。第二章对PCR芯片的自传感测温及控温性能进行了表征。研究表明,自温度传感温控不仅可使芯片结构简化,而且温度控制的稳定性优于依赖于外部微型传感器传感的程序温度控制方式。第三章基于芯片自传感温控的方法进行了PCR芯片应用研究,包括PCR阵列反应,在25 mm×20 mm尺寸的芯片上在5μL体积下实现了9个样品的并行扩增；还成功实现了实时荧光定量PCR反应,与商品化台式荧光定量PCR仪的扩增结果进行了比较,取得了相近的检出能力(105拷贝数)。用血浆中添加的λDNA的定量对其可用性进行了初步展示。研究表明,基于自温度传感控制的温控芯片以其价廉,简单,通量高,可靠性强等特点在便携式一次性阵列荧光定量PCR系统的开发中将有很好的发展前景。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 生物芯片
• 1.1.1 基因芯片
• 1.1.2 蛋白芯片
• 1.1.3 芯片实验室
• 1.2 芯片上的聚合酶链反应
• 1.2.1 聚合酶链反应
• 1.2.2 环介导恒温扩增技术
• 1.2.3 芯片PCR
• 1.2.4 PCR芯片的温度控制
• 1.3 定量PCR
• 1.3.1 实时荧光定量PCR定量原理
• 1.3.2 定量技术
• 1.3.3 定量方法
• 1.3.4 荧光定量PCR的特点
• 1.3.5 荧光定量PCR的应用
• 1.4 本论文的设计思想
• 第2章 自传感芯片温度控制
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和材料
• 2.2.2 仪器和装置
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 热电偶的校正和检验
• 2.3.2 ITO芯片温度测定的原理
• 2.3.3 电阻温度系数的测定及重复性检测
• 2.3.4 自传感温度的校正
• 2.3.5 不同温度控制模式的表征
• 2.4 本章小结
• 第3章 自传感温控芯片上的荧光定量PCR
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和材料
• 3.2.2 仪器和装置
• 3.2.3 自温度控制程序
• 3.2.4 实验操作
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 芯片上的PCR反应
• 3.3.2 荧光定量PCR反应体系的优化
• 3.3.3 水介质中的实时荧光定量PCR反应
• 3.3.4 血浆介质中的实时荧光定量PCR反应
• 3.4 本章小结
• 第4章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况