流動QCM全自動DNA分析系統(tǒng)的研制.pdf

1、QCM傳感器利用石英晶體的壓電效應(yīng),將樣品的質(zhì)量信號轉(zhuǎn)化為頻率信號,具有靈敏度高、可實時監(jiān)測等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、環(huán)境檢測等領(lǐng)域。QCM生物傳感器涉及生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、計算機、電子學(xué)等相關(guān)技術(shù),是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。本論文在改進常規(guī)靜態(tài)檢測QCM傳感器的基礎(chǔ)上,研制了一種具有流動檢測和恒溫功能,并可實現(xiàn)生物檢測全過程自動控制的“流動QCM全自動DNA分析系統(tǒng)”。該系統(tǒng)由蠕動泵驅(qū)動的多通道流動系統(tǒng)、反應(yīng)池恒溫控制系統(tǒng)以

2、及DNA檢測過程自動控制系統(tǒng)組成,其主要內(nèi)容包括:
　　(1)“流動QCM全自動DNA分析系統(tǒng)”的整機研制,包括多通道進樣池、流動反應(yīng)池、流動通路以及箱體的設(shè)計與制作。樣品在蠕動泵和重力差作用下,經(jīng)多通道流動通路進入反應(yīng)池,在石英金電極表面發(fā)生反應(yīng),其頻率變化由QCM檢測儀實時監(jiān)測。反應(yīng)完成后,廢液及清洗液由蠕動泵排出系統(tǒng)。
　　(2)反應(yīng)池溫度控制系統(tǒng)的研制,實現(xiàn)DNA反應(yīng)和檢測的恒溫控制。其核心為單片機,以 DS18B2

3、0為測溫傳感器和PN結(jié)二極管為控溫傳感器;并且利用PN結(jié)二極管溫度~電壓特性,實現(xiàn)溫度控制精度達(dá)到±0.1℃。
　　(3)DNA雜交實驗控制軟件的開發(fā)。針對DNA檢測的進樣、固定、雜交、清洗等實驗步驟編寫了控制軟件和人機操作界面,設(shè)計了QCM串口通信協(xié)議,可實現(xiàn)DNA檢測過程的全自動控制。
　　(4)完成硬件和軟件的整機開發(fā)后,將本系統(tǒng)應(yīng)用于DNA雜交檢測,進行了DNA吸附和雜交實驗,結(jié)果表明本系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。