用于自动化Cell-SELEX核酸适配体筛选的PCR温度控制系统之设计与开发.pdf

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1、学校代码：10286分类号：Q811.4密级：公开UDC：601学号：153813用于自动化Cell-SELEX核酸适配体筛选的PCR温度控制系统之设计与开发研究生姓名：周鑫导师姓名：姜晖何农跃申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称生物医学工程论文答辩日期2018年06月06日二级学科名称学位授予日期2018年06月日答辩委员会主席卢青评阅人卢卢卢青青青曾新2018年06月06日硕士学位论文用于自动化Cell-SELEX核酸适配体筛选的PCR温度控制系统之设计与开发专业名称：生物医学工程研究生姓名：周鑫导师姓名：姜晖何农跃本论文获国

2、家重点研发计划课题(2016YFC0100901，2017YFA0205301)、国家自然科学基金委项目(61527806)资助。DESIGNANDDEVELOPMENTOFTHEPCRTEMPERATURECONTROLSYSTEMFORAUTOMATEDCELL-SELEXAPTAMERSCREENINGAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHOUXinSupervisedbyProf.JIANGHuiandProf.H

3、ENong-yueDepartmentofBiologicalScienceandMedicalEngineeringSoutheastUniversityJun.2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权

4、声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要论文题目：用于自动化Cell-SELEX核酸适配体筛选的PCR

5、温度控制系统之设计与开发硕士研究生：周鑫导师姓名：姜晖何农跃学校名称：东南大学核酸适配体是一种可以形成具有茎-环特殊二级结构的单链寡核苷酸分子探针，可以与不同类型的目标分子（如小分子、DNA、蛋白质等）进行高灵敏、高特异性的结合，最近逐渐被用于探测病变细胞不同阶段的分子水平变化信息。这些变化若能及早发现，对于理解疾病发生的分子机理，准确地诊断疾病状态和监测治疗模式都至关重要。为此，近年来发展出一种cell-SELEX技术，将整个细胞作为靶标，通过多轮复杂筛选和聚合酶链式反应(Polymerasechainreaction，PCR)，能有效筛选出能

6、够与病变细胞表面特征分子高特异性结合的核酸适配体探针。该技术在生物标志物发现、癌症诊断与治疗中已经显示出广泛应用前景，但因整个cell-SELEX过程涉及一系列复杂的操作和步骤，手工筛选实验往往需要耗费大量的时间，效率不高，无法满足适配体筛选的应用需求。因此，实现cell-SELEX适配体筛选过程自动化对于提高筛选效率和应用具有重要应用价值和实用意义。为此，我们课题组在前期研发的卡盒式核酸分析仪的基础上，正在研发一款基于全封闭卡盒的cell-SELEX适配体自动筛选仪。本文针对该自动化筛选仪的研制，围绕cell-SELEX筛选过程中多步聚合酶链式

7、反应热循环温控问题，设计并开发了一款500-μL的大体积PCR反应室，并为之专门设计和实现了一个基于PID（比例-积分-微分控制器）的PCR温度控制系统。为了减小大体积PCR反应体系中大温度延迟对PID温控的影响，论文采用模糊PID控制器和PI控制器分别控制PCR反应室和金属加热模块的温度，并将两个温度控制器串联在一起，对整个PCR热循环进行串级温度控制。为了进一步展示和验证系统的实际温控性能和效果，我们在自主研制的大体积温控模块上分别应用串级PID控制法与常规PID控制方法进行了温控对比实验。实验结果表明，论文构建的串级控制法具有更优的温控性能

8、，可以更快、更准确地获得想要的PCR温控效果，能够更好地满足cell-SELEX核酸适配体自动筛选仪对PCR温控的设计要求。关键词：Ce