基于非接触电导检测的PCR液滴检测芯片的研究

数字PCR是继实时定量PCR之后新兴发展起来的一种绝对定量分析技术,广泛应用于疾病早期检测诊断和微生物检测分析等领域。然而,在数字PCR的微反应器检测环节,常规的光学检测方法需要复杂的光学设备,应用环境有限,成本高。因此研究了一种基于非接触电导检测的PCR液滴检测芯片,用电导检测取代传统的光学检测,有效降低了数字PCR结果读出系统的成本。通过优化电极结构与排布,采用三电极平行3D电极结构,减小了相对误差,提高了灵敏度,实现了无标记的PCR反应液滴阴性阳性比例检测。在DNA模板浓度为0.5×10^4~3×10^4 copies/μL内实现了良好的相关性(r^2=0.998),检测通量可达100个/秒。

用于细菌快速高灵敏检测的离心式高通量液滴微流控芯片

细菌是许多疾病的病原体,对它的快速检测在医学领域具有重要意义。液滴作为稳定的微反应器,被越来越多地应用于绝对定量检测的研究中。研制了一种用于细菌快速检测的离心力液滴式微流控芯片,该芯片能够实现液滴的高均一性、高通量生成,提高检测灵敏度。液滴直径的均一性由稳定的驱动源来保证;液滴通量通过流阻与转速的优化以及分叉结构来提高;实现了大于300个/秒的液滴通量,直径的变异系数值为2.90%。使用芯片快速定量检测大肠杆菌O157∶H7的浓度,在细菌浓度为10~3~10~7cfu/mL内呈现良好的相关度(R^2=0.998)。液滴生成、生物反应、荧光信号统计全部可以采用该芯片实现,表明该芯片在生物医学检测领域具有潜在的应用价值。

一种用于核酸绝对定量检测的高鲁棒性液滴式数字PCR芯片

为满足液滴式数字聚合酶链式反应(PCR)技术对扩增反应过程中稳定保存液滴以及反应后高效检测的核心需求,构建了一种具有过滤气泡和增强荧光信号功能的液滴式数字聚合酶链式反应芯片.该芯片可在10 min内产生20多万个半径约为21μm的液滴.利用"玻璃天花板"的方式构建了独立于芯片主体材料的液滴收集腔,为液滴提供稳定的保存与反应环境;还构建了过滤结构,可有效过滤混入液相中的空气,提高芯片鲁棒性.同时,在液滴收集腔中引入反射层,增强荧光信号,使单个视野荧光成像时间缩短约40%,提高了检测效率.利用该芯片定量检测EGFR基因第21号外显子,检测信号与DNA浓度在10~1~10~5copies/μL范围内呈现良好的线性关系(R^2=0.998).该方案在载玻片大小的芯片上实现了液滴产生、PCR扩增和荧光信号读取,并具有较高的鲁棒性与检测效率,在核酸检测等方面具有应用潜力.