聚合酶链式反应生物芯片/微装置技术在疾病诊断中的应用

聚合酶链式反应(Po lym erase cha im reaction,PCR)技术已经在分子生物学、疾病诊断等领域得到广泛应用。PCR生物芯片/微装置由于具有所需样品和反应混合物体积小、反应时间短、轻便等优点倍受人们关注。本文综述了PCR生物芯片/微装置在疾病诊断领域中的应用,并对其应用和发展作出了展望。

微滴式数字聚合酶链式反应在血流感染快速诊断中的性能评价及应用

目的使用临床菌株和标准菌株验证微滴式数字聚合酶链式反应(ddPCR)试剂检测性能,并评估ddPCR技术临床应用的有效性和实用性。方法使用临床菌株和标准菌株验证ddPCR试剂盒符合率、特异度、精密度、最低检出限等。收集74例疑似血流感染患者的血液样本,同时采用ddPCR和血培养2种方法测定患者血液标本的病原体。结果ddPCR血流感染病原体检测的平均检测时间为3.5 h,能够同时检测十几种常见病原体,ddPCR血流感染病原体检测试剂盒的符合率、特异度、精密度、最低检测限均满足临床要求。疑似血流感染的74例患者中,采用ddPCR方法检测的阳性率为64.86%,采用血培养检测的阳性率为40.54%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论ddPCR可快速﹑批量﹑高效地检测血流感染常见病原体,检测性能可以满足临床需要,血培养联合ddPCR技术检测血流感染有利于临床血流感染患者的早期快速诊断。

聚合酶键式反应生物芯片/微装置的实时定量荧光检测

以微电子机械系统技术而发展起来的聚合酶链式反应(Polymerase Chain Re-action,PCR)生物芯片/微装置,由于具有所需样品和反应混合物体积少,反应速度快以及集成化程度高等优点而日益引起人们的重视。实时定量PCR是利用能特异标记PCR产物的荧光染料来动态显示PCR产物的累积,从而得到PCR扩增曲线的技术。本文介绍了实时定量检测技术及其在PCR生物芯片/微装置中的应用。

聚合酶链式反应微芯片系统用于微量生物样品的快速扩增检测

基于MEMS微加工技术设计和制作了一种集成微加热器和温度传感器的聚合酶链式反应(PCR)微芯片。PCR微芯片结构通过有限元模拟验证分析。该芯片在PCR扩增过程中具有良好的制热效率和热传递均匀性。在微型温度控制电路装置下进行热循环反应,芯片的温度起伏小于1℃/s,升降温速度分别达到5℃/s和3℃/s,30个热循环耗时30min。此系统已经用于GUS基因的扩增检测,获得了良好的结果,极大的缩短了热循环的时间,可用于微量生物样品的快速扩增检测。

硅-玻璃聚合酶链式反应微芯片对β-葡糖苷酸酶基因的扩增

聚合酶链式反应 (PCR)微芯片是基于微机电系统 (MEMS)制作 ,在微芯片上进行PCR反应 ,实现生物样品扩增的一项新技术 .介绍了硅 玻璃PCR微芯片的设计和制作、微反应腔的清洗和表面处理、借助外置温度控制系统进行PCR扩增反应以及扩增产物在琼脂糖凝胶电泳下的检测分析 ,实现了对 β 葡糖苷酸酶 (GUS)基因的有效扩增 ,扩增时间由原来的 90min缩短到现在的 37min .

连续流动式聚合酶链式反应微流控装置的实验研究

连续流动式聚合酶链式反应（PCR）微流控装置是以低热容量的软薄膜加热器为基础构建3个恒温带，以聚四氟乙烯毛细管微通道为PCR反应体系组建而成。报道了在毛细管微通道中小牛血清蛋白（BSA）动力学表面钝化对PCR扩增的影响，讨论了PCR混合物在毛细管微通道中的流动速度对PCR扩增的影响，在15min甚至10min内成功扩增了长度为249bp的人类β-肌动蛋白片断，扩增时间仅10—15min，而传统PCR仪则需1～2h。

激光技术在聚合酶链式反应微流控芯片中的应用

评述了激光技术在聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)微流控芯片领域中的应用进展,包括激光技术在PCR微流控芯片微加工、微流体物理参数测量、温度循环控制以及芯片上在线产物检测(包括荧光实时定量/终点和毛细管电泳检测)中的应用。最后,展望了激光技术在未来基于PCR的微全分析系统(micro-total analysis system,μTAS)中的新应用。

冬虫夏草微滴式数字聚合酶链式反应定量检测方法的建立及应用

目的建立一种定量检测冬虫夏草菌的微滴式数字聚合酶链式反应(ddPCR)检测方法,探讨其定量检测冬虫夏草的可行性。方法使用冬虫夏草菌特异性引物和探针建立ddPCR检测方法,对冬虫夏草及其常见伪品进行鉴别,对其特异性和自制混伪品进行检测和评估,并采用该方法对市场流通的冬虫夏草产品中的冬虫夏草菌成分进行检测。结果ddPCR检测方法对冬虫夏草菌具有良好的检测特异性,且在掺伪0%~70%范围内定量检测的准确性高;此外,对冬虫夏草及其制剂市售样品的检测结果显示,该方法可用于冬虫夏草的定量检测。结论ddPCR检测方法可成功检测市售冬虫夏草产品中的冬虫夏草菌成分,具有市场应用价值,可为含冬虫夏草成分的保健食品和药品提供定量和鉴伪检测依据。

PCR生物芯片/微装置在微生物检测中应用研究

聚合酶链式反应(PCR)技术已经在分子生物学、生物化学、临床医学、遗传以及法医等领域得到广泛的应用。基于微电子机械系统技术开发而成的PCR生物芯片由于具有所需样品和反应混合物体积小、反应时间短、轻便等优点而日益受到人们的重视。介绍PCR生物芯片/微装置(包括反应池内固定扩增式和连续流动式)在微生物埃希氏大肠杆菌(E.coli)和微生物战剂检测中的应用。

基于数字聚合酶链式反应的生物芯片分析仪的审评要点

数字聚合酶链式反应(dPCR)已被广泛用于分子诊断的各个方面。基于dPCR技术的生物芯片分析仪通过采集微滴荧光信号,对载有处理后核酸样本的生物芯片进行数据处理和分析,从而实现对核酸的精准绝对定量。现针对医疗器械注册申报材料提出技术审评关注点,以评价生物芯片分析仪安全有效性,以期对该类产品注册申报和技术审评提供参考。

微滴式数字聚合酶链式反应精准定量检测羊肉中掺杂猪肉

以羊和猪的单拷贝持家基因DNA复制蛋白A1为靶基因设计合成了适用于微滴式数字聚合酶链式反应的特异性引物和探针,通过理论推导获得了单位质量两种肉基因拷贝数之比的固定值,并进行了验证,据此将样品中羊肉和猪肉的拷贝数转换为相对质量分数,从而建立了羊肉中掺杂猪肉的精准定量检测方法。该方法可以很好地应用于羊肉中掺杂猪肉的含量检测,猪肉的最低定量限为1%,在5%~80%范围内绝对误差小于±1.30%,相对误差小于±10%,定量结果准确、重复性高,可以为肉类掺假的监管工作提供有力的技术参考。

液滴微流控系统在数字聚合酶链式反应中的应用研究进展

数字聚合酶链式反应（ PCR）技术近年来发展迅速。与以实时荧光定量PCR为代表的传统PCR技术相比，数字PCR技术显著提高了定量分析的精确度和灵敏度。数字PCR的快速发展与近年来微流控技术在数字PCR技术中的广泛应用有着密切的联系。早期的研究和商业化产品使用的是大规模集成流路微流控芯片，加工过程复杂且价格高昂。近年来，液滴微流控芯片被应用到数字PCR技术中，它可以在短时间内产生10^2-10^7个微液滴，每一个微液滴都是最多只含有一个目的基因片段的PCR反应器。 PCR扩增后，通过对单个微液滴的观察计数，就可以获得绝对定量的分析数据。本文综述了不同种类的液滴微流控系统在数字PCR技术中的应用，以及液滴数字PCR微流控芯片在生物、医药、环境等领域的应用。

一种用于核酸高灵敏检测的液滴式数字聚合酶链式反应芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,构建了一种新型的液滴式数字聚合酶链式反应(dd PCR)芯片.该芯片由产生液滴的聚二甲基硅氧烷(PDMS)模块和储存液滴的玻璃腔室构成.实验结果表明,该芯片可以在25 min内产生2×106个直径为20μm的微液滴(体积4.187 p L).利用该芯片定量检测了表皮生长因子受体(EGFR)基因第19号外显子,在DNA浓度为106~101copies/μL范围内呈现良好的线性关系(R2=0.9998);在浓度为106copies/μL的19号外显子野生型DNA中检测105~100copies/μL的突变型DNA,其检测敏感度可达到0.0001%.该方法在同一芯片上实现了液滴产生、核酸扩增和荧光信号读取的功能,在核酸绝对定量及痕量突变基因的检测中具有潜在应用前景.

土壤固碳微生物的绝对定量检测实验设计

为了定量检测土壤中的固碳微生物,设计以功能基因cbbL为靶标的固碳微生物微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)检测方法。选择合适的引物探针,从退火温度、探针浓度以及引物浓度进行反应条件的优化,分析ddPCR检测方法的线性范围、敏感性、重复性和特异性。结果显示,当退火温度为55.8℃、探针与引物浓度分别为350、750 nmol/L时,建立的cbbL-ddPCR扩增反应效率最高,阴阳性微滴分布界限最明显,平均拷贝数较高;检测的线性范围为2.3×10^(0)~2.3×10^(5)copies/μL-DNA,曲线方程y=0.1077x-95.562,相关系数R^(2)为0.9997,检出限为0.5 copy/μL-DNA,21个重复的变异系数仅为3.92%,与其他4种非固碳微生物DNA未发生交叉反应。所建立的cbbL-ddPCR方法可用于土壤微生物固碳潜能测定。

应用微滴式数字聚合酶链式反应定量检测牛肉制品中的猪源性成分

参照GB/T 25165—2010《明胶中牛、羊、猪源性成分的定性检测方法实时荧光聚合酶链式反应法》,以牛的生长激素(growth hormone,GH)基因和猪的朊蛋白(prion protein,PRNP)基因2种核基因为靶基因合成特异性引物和探针。理论推导单位质量牛肉的GH基因与猪肉PRNP基因拷贝数之比为一固定值,通过微滴式数字聚合酶链式反应(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)方法对该固定值进行检测和验证,并以该固定值对牛肉/猪肉人工混合样本和市售牛肉制品中的猪肉成分进行定量检测。结果表明:该方法具有良好的准确性及可重复性;牛肉中掺杂猪肉质量分数在5%～99%范围内时,检测结果绝对误差小于1.28%,变异系数小于6.5%,猪肉成分的回收率为99.09%～102.80%;20份牛肉制品中,4份检出猪肉成分,其中3份的相对含量为29.19%～98.15%,1份为0.12%(低于本方法检出限5%)。因此,dd PCR方法可以较好地应用于牛肉制品中掺杂猪肉成分的定量检测。

微滴式数字聚合酶链式反应在食品安全检测领域的应用

微滴式数字聚合酶链式反应(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)是一种新型核酸扩增技术,可对DNA或RNA分子采用绝对定量的方式进行分析。其结果具有更高的精准度、准确性和灵敏度,大大提升了数字PCR技术的可扩展性与实用性,促进了现代分子生物学在精准定量检测方面的发展和应用。本文重点论述了ddPCR法的技术原理、优势以及在食源性致病微生物定量检测、转基因成分分析、食品源性成分检测等食品安全检测领域的应用研究进展情况。

微滴式数字聚合酶链式反应对香肠制品中鸡、猪、牛源性成分的定量分析

为实现肉制品中动物源性成分的定量检测,基于微滴式数字聚合酶链式反应(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR),以鸡的转化生长因子β-3基因、猪的朊蛋白基因和牛的生长激素基因为靶基因,建立香肠制品中鸡、猪、牛源性成分的定量检测方法。结果表明:所建立ddPCR方法特异性强,能特异性检测相应的鸡、猪、牛源性成分;根据肉粉质量(mg)与DNA质量浓度(ng/μL)、DNA质量浓度(ng/μL)与基因拷贝数浓度(copies/μL)之间的线性关系,得到鸡肉粉、猪肉粉和牛肉粉质量(x1)与基因拷贝数浓度(y 2)之间的关系式为:鸡:x1=n×y2/273.946-n/886.557+0.216;猪:x1=n×y2/64.950+n/60.644+0.215;牛:x1=n×y2/62.839+n/12.646+1.218(n为稀释倍数);基于建立的ddPCR方法对64份市售不同种类香肠样品进行检测,在1份原料标识仅为“猪肉”的香肠中检出鸡源性成分含量为18.68%。本研究建立的ddPCR方法能够实现香肠中鸡、猪、牛源性成分的准确定量检测,并可以此判断“蓄意掺假”或“无意带入”。

基于微滴式数字聚合酶链式反应技术的肉制品中鸭源性成分的定量检测

为实现肉制品中鸭源性成分的定量检测,基于微滴式数字聚合酶链式反应(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)技术,以鸭生长激素(growth hormone,GH)基因为靶基因,建立肉制品中鸭源性成分的定量检测方法。结果表明:所建立的ddPCR方法能特异性检测鸭源性成分,灵敏性为11.1 copies/μL;根据鸭肉粉质量(mg)与DNA质量浓度(ng/μL)、DNA质量浓度(ng/μL)与鸭GH基因拷贝数浓度(copies/μL)之间的线性关系,建立鸭肉粉质量(x)与鸭GH基因拷贝数浓度(y)之间的关系式为x=(n×y)/725.046-n/1317.06+0.153;模拟混合样本中鸭肉粉质量分数5%-100%时,鸭源性成分检测的绝对误差均小于±1.52%,变异系数均小于10.38%,回收率为98.35%~125.32%;在88份商品化肉制品中,11份肉制品中检出鸭源性成分,检出率为12.5%,且鸭源性成分含量为18.6%~87.4%。本研究所建立的鸭源性成分ddPCR方法有较好的准确性和较强的适用性,能够应用于肉制品中鸭源性成分的定量检测。

聚合酶链式反应分析仪（PCR仪）校准装置的研究与设计

聚合酶链式反应分析仪(Polymerase Chain Reaction Analyzer,简称PCR仪)可提供制定的温度场,在该环境下DNA聚合酶发生复制进行扩增。文中介绍了PCR仪校准技术的发展,包括国内校准方法的改变以及国外校准装置的优缺点,并针对发展方向提出PCR仪校准装置的设计方案。

PMMA基PCR微流控生物芯片准分子激光加工

采用准分子激光在PMMA基片上刻蚀加工出PCR微流控生物芯片,分析了准分子激光能量密度和工作台移动速度对微通道加工质量(深度及粗糙度)的影响,加工过程中选择较低的激光能量密度和较高的工作台移动速度,都有利于获得底面更加光滑的微通道。通过热键合的方法制备出完整的密闭式PCR微流控生物芯片。