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。

具有单一热源的对流双温PCR微流控装置的研究

为了克服传统连续流动聚合酶链式反应(PCR)微系统经常需要多个加热源来获取PCR所需要的温度,且集成或者非集成的泵系统也需要用来驱动PCR溶液连续流动,从而实现PCR扩增的缺点,研究了一种具有单一热源的对流双温PCR微系统。通过复合肋片技术在沟槽铜片上形成对流双温PCR所需要的温度,由流体密度差形成的自然对流来驱动闭环通道中连续流动PCR。实验表明:开发的微流控PCR能在45 min内扩增112 bp的大肠杆菌DNA片段。

荧光共振能量转移技术对肺腺癌活细胞中消癌平诱导半胱氨酸天冬氨酸酶3活化过程的实时监测(英文)

背景:将生物学技术和光学技术结合起来研究细胞增殖和凋亡的分子机制已成为生物工程学领域的研究热点。目的:应用共聚焦荧光显微成像技术和荧光共振能量转移技术在活细胞中观察消癌平诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制。设计:观察对比实验。单位:华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室暨激光生命科学研究所。材料:实验于2006-10/2007-03在华南师范大学激光生命科学重点实验室暨激光生命科学研究所进行。人类肺腺癌细胞为本实验室培养。消癌平注射液为通化神源药业有限公司生产(国药准字Z20025869),G418购自华美生物公司。质粒SCAT3由Miura教授提供,酶标仪(infinite M200,Tecan,Austria),线粒体定位荧光探针购于Molecular Probe公司。方法:①利用细胞计数试剂盒技术检测不同剂量的消癌平对人类肺腺癌细胞活性的抑制作用。②利用共聚焦荧光显微成像技术和荧光共振能量转移技术在大半个活细胞中实时检测消癌平诱导半胱氨酸天冬氨酸酶3活化的动态过程。③利用荧光检测技术在活细胞中检测消癌平作用后不同时间点的SCAT3的荧光发射谱。主要观察指标:①消癌平作用细胞后检测细胞的活性。②消癌平作用后实时检测SCAT3荧光共振能量转移效率的动态变化。③消癌平作用后线粒体形态的动态变化。结果:①消癌平剂量依赖性抑制肿瘤细胞的活性。②消癌平诱导细胞内半胱氨酸天冬氨酸酶3的活化。③消癌平诱导细胞中线粒体变圆和破裂。结论:消癌平可以诱导人类肺腺癌细胞的凋亡,半胱氨酸天冬氨酸酶3参与了其调控过程。

微流控振荡流反转录聚合酶链式反应快速检测烟草花叶病毒

建立了一种基于毛细管的振荡流反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)的微流控装置检测烟草花叶病毒(TMV)的新方法。根据TMV移动蛋白基因设计一对PCR引物,对粗提纯TMV颗粒直接进行RT-PCR。用0.025%小牛血清蛋白(BSA)对反应毛细管内壁进行静力学和动力学钝化,提高了PCR效率。在此微流控装置上进行RT-PCR,流速为70μL/min时,检出限为0.01μg cDNA;可以在17min内成功扩增出179bp的目的DNA片段。

集在线荧光分析的连续流动反转录-聚合酶链式反应快速扩增检测食源致病性轮状病毒

采用含RNA反转录(Reverse transcription,RT)和在线荧光分析的连续流动聚合酶链式反应(Poly-merase chain reaction,PCR)微流控技术检测食源致病性轮状病毒。此RT-PCR微流控装置以加热铜块组成恒温带,以聚四氟乙烯毛细管微通道为反应体系构建而成。采用循环水冷却退火区,此装置能获得低至31℃的退火温度,而且温度控制及其稳定性良好,因而能满足不同PCR的要求。为了充分体现PCR微流控技术的优越性,在线荧光分析被用于检测PCR产物。当流速为7.5 mm/s时,轮状病毒RNA的cDNA扩增和在线荧光分析能在约12 min完成(扩增约10 min,在线分析约2 min)。在此集成化的RT-PCR微流控装置上,1 h可完成轮状病毒RNA的RT-PCR以及其扩增产物的在线荧光分析,样品检出限达到6.4×104 copies/μL。

纳米金对PCR扩增效率影响的机制探讨

近年来,纳米金粒子对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的增效作用倍受关注,但是其具体的机制仍未明确提出。研究发现在PCR反应中,纳米粒子的增效作用是存在最佳浓度的,增加DNA聚合酶或者小牛血清蛋白(BSA)可以消除纳米金粒子导致的抑制。我们认为,纳米金粒子可能起到了类似于聚合酶β亚基的作用,提高了DNA聚合酶的延伸能力;而过量纳米金对PCR的抑制作用可能与纳米金结合单链DNA产生的位阻效应有关。

微流控振荡流PCR快速检测单增李斯特氏菌

一种高通量振荡流PCR微流控技术已被成功开发,借此来快速检测食品致病菌-单增李斯特氏菌(L.monocytogenes)。该PCR微流控装置主要由基于LabView的温度控制与采集系统、三个铜加热块以及聚四氟乙烯(PTFE)毛细管等构成。在该微流控装置上,三个铜块维持PCR反应所需要的三个温度,而包埋在铜块沟槽中的PTFE毛细管作为PCR的反应通道。毛细管通道中的PCR溶液通过精密注射泵驱动实现往复振荡,从而实现基于振荡流PCR的DNA快速扩增。当流速为300μL/min时,135 bp DNA基因片段能在14min内成功扩增,L.monocytogenes检测极限为10 cfu/mL。目前开发的高通量振荡流PCR系统能同时检测水、牛奶、香蕉以及香肠中的L.monocytogenes。