基于新型微型PCR芯片的電化學(xué)檢測方法研究.pdf

1、由于生物芯片擁有微型化、便攜式、靈敏度高、成本低等優(yōu)勢,從而吸引了科研工作者的廣泛關(guān)注。微型聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)芯片作為生物芯片的一種,它將傳統(tǒng)PCR溫度擴(kuò)增和PCR產(chǎn)物檢測集成到一個功能齊備的芯片上,來實現(xiàn)芯片實驗室(Lab-On-a-Chip),加之PCR技術(shù)在生物化學(xué)檢測領(lǐng)域中有著不可撼動的地位,因此對PCR儀器微型化、便攜式、市場化的要求越來越高,而微型PCR芯片是實現(xiàn)該需求很有前景的一種形式。本文采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)

2、工藝制備微電極陣列芯片和靜態(tài)實時定量PCR陣列芯片,對三模塊微型智能定量PCR系統(tǒng)和靜態(tài)實時定量微型PCR系統(tǒng)分別進(jìn)行組裝,之后對微型PCR芯片的生物化學(xué)環(huán)境適應(yīng)性、表面清洗以及60nl微反應(yīng)倉的密封問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并針對微型PCR芯片中的微電極在電化學(xué)檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用,特別是PCR產(chǎn)物檢測,提出了一種新型的無標(biāo)記PCR產(chǎn)物電化學(xué)檢測方法。本論文的主要內(nèi)容包括如下幾個方面:
　　 在第二章,以微型PCR芯片設(shè)計為基礎(chǔ),采用M

3、EMS工藝,通過不同工藝流水過程分別實現(xiàn)了形貌標(biāo)準(zhǔn)的微電極陣列芯片和靜態(tài)實時定量微型PCR功能單元陣列芯片,并對其進(jìn)行了較為深入的生物化學(xué)環(huán)境適應(yīng)性研究,為利用MEMS技術(shù)制備生物芯片提供了新的依據(jù)與建議。同時實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)的集成組裝,包括溫度控制模塊、生物化學(xué)檢測模塊與數(shù)據(jù)顯示模塊的集成。
　　 在第三章,對第二章中實現(xiàn)的靜態(tài)實時定量PCR芯片的單個功能單元微反應(yīng)倉材料和倉蓋材料的選擇進(jìn)行研究,最終選用疏水性的聚二甲基硅氧烷(

4、PDMS)透明膜作為倉蓋,并通過亞甲基藍(lán)指示劑對體積為60nl的微反應(yīng)倉密封性進(jìn)行效果量化研究,結(jié)果顯示,在57℃以下,微反應(yīng)倉密封效果佳。此實驗結(jié)果為后續(xù)實驗的進(jìn)行提供了保證,并為后續(xù)實驗結(jié)果的可靠性提供了重要依據(jù)。
　　 在第四章,用第二章中實現(xiàn)的微電極陣列芯片對甲醛、甲醇、乙醇三種常見有機(jī)物的水溶液進(jìn)行電化學(xué)特異性檢測,結(jié)果顯示,三者在不同電壓出現(xiàn)特異性峰,并在混合液中也呈現(xiàn)出特異性現(xiàn)象。針對第二章中實現(xiàn)的靜態(tài)實時定量PC

5、R芯片提出了一種利用微電極的無標(biāo)記電化學(xué)沉積脫氧核糖核酸(DNA)的PCR產(chǎn)物檢測方法,該方法基于微電極本身的高靈敏度以及PCR在20循環(huán)以內(nèi)錯配率可以忽略,而20循環(huán)以上可以量化的原理,利用雙鏈DNA的電負(fù)性,采用正負(fù)電荷吸引的原理,將雙鏈DNA沉積到工作電極表面,然后通過電化學(xué)工作站進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,該方法應(yīng)用于PCR產(chǎn)物檢測具有可行性。
　　 在第五章,在第二章實現(xiàn)的靜態(tài)實時定量PCR芯片基礎(chǔ)上,探索PCR基因擴(kuò)增三溫度