基于ITO玻璃的芯片PCR方法研究.pdf

1、生物芯片是生命科學(xué)和信息科學(xué)相互交叉滲透和綜合而成的前沿科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。陣列和微流控芯片是芯片實(shí)驗(yàn)室的兩種重要平臺(tái)技術(shù)。DNA陣列芯片技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的實(shí)用化水平。然而在推廣應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，雖然陣列DNA芯片分析通量大，但可靠性和重復(fù)性一直是困擾其大范圍推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，PCR)技術(shù)是一種基因片斷體外擴(kuò)增技術(shù)，由變性、退火和延

2、伸三個(gè)過(guò)程構(gòu)成，通常進(jìn)行30～45次循環(huán)，目標(biāo)產(chǎn)物量可增加上百萬(wàn)倍。PCR的高選擇性和擴(kuò)增放大特點(diǎn)有可能是改善DNA芯片可靠性的重要途徑。在芯片上完成PCR擴(kuò)增還可大大縮短反應(yīng)時(shí)間，減少試劑消耗。 本文研究了一種芯片PCR 系統(tǒng)，以氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)玻璃為基材，直接將塑料管粘接其上即構(gòu)成PCR反應(yīng)池，從而成功實(shí)現(xiàn)了溫度時(shí)間程序變化的靜態(tài)芯片擴(kuò)增。這種透明導(dǎo)電玻璃的ITO導(dǎo)電層用作加熱單元，溫

3、度傳感通過(guò)加熱層的溫阻效應(yīng)或微型鉑電阻進(jìn)行，基于比例積分微分(Proportional Integral Derivative，PID)算法和脈沖寬度調(diào)制(Pulse WidthModulation，PWM)技術(shù)對(duì)芯片溫度進(jìn)行時(shí)間程序控制。整個(gè)芯片溫度變化速度快，升溫速率最快可達(dá)到37℃/s，降溫速率最快可達(dá)到10℃/s。 利用如上溫度控制方法，通過(guò)對(duì)236 bp lambda DNA擴(kuò)增，實(shí)現(xiàn)了三溫區(qū)、兩溫區(qū)、降落式芯片P