具有单一热源的对流双温PCR微流控装置的研究.pdf

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1、2011年第30卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)69具有单一热源的对流双温PCR微流控装置的研究章春笋(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，广东广州510631)摘要：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PC

2、R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45min内扩增112bp的大肠杆菌DNA片段。关键词：微流控；对流；聚合酶链式反应；DNA扩增；单一热源中图分类号：TK323；0351；Q819文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)04--0069-03Studyofaconvectivetwo-temperaturePCRmicrofluidicsdevicewithasingleheatsourceZHANGChun．sun．fMOEKeyLa

3、boratoryofLaserLifeScience&InstituteofLaserLifeScience。SouthChinaNormalUniversity，Guangzhou510631，China)Abstract：Toovercomeshortcomingsoftheconventionalcontinuous—flowPCRmicrosystemsusuallyneedmultipleheatsourcestoprovidetemperaturesforPCR，andtheintegratedornonint

4、egratedpumpingsystemsarealsorequiredtodrivethePCRsolutiontoflowcontinuously．andthusthePCRiSrealized．Aconvectivetwo—temperaturePCRmicrofluidicswithasingleheatsourceisstudied．ThetemperaturesforthisPCRmicrosystemareformedonthegroovedcopperflakebythecombinedfintechnol

5、ogy．And，thelargetemperaturedifferencesneededforPCRinducethediffefencesintheflowdensity．whichundercertainconditionscanbeusedtotransportthePCRsolutionwithinaclosed—loopchanne1．TheexperimentdemonstratesthatthedevelopedmicrofluidicPCRcanamplifythe112bpEscherichiacoliD

6、NAfragmentin45min．Keywords：microfluidics；convective；polymerasechainreaction(PCR)；DNAamplification；singleheatsource0引言连续流动PCR。前者是传统PCR装置的微型化，反应聚合酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA的技术，溶液固定在微反应池中，其温度不断地反复循环，这种方法已经在分子生物学、遗传以及法医学等领域得到广泛的应常常需要对系统热容进行相当程度的优化，以便缩短反应用。传统PCR装置通常具有较大体积和热容

7、，所需反应溶时间和减少能量消耗。在连续流动PCR中，反应溶液在微液体积较大，因此，扩增速度受到很大限制，20—40热循环通道中连续流动经过不同温度带，从而实现DNA快速扩增。通常需要l-2h，这不能满足快速扩增检测的要求。另外，目前，最快的微流控DNA循环扩增是通过连续流动PCR传统PCR装置集成化程度低，除了实时定量荧光检测外也获得的，500bp或者700bp的A—DNA片段分别在1．7min常常采用离线的琼脂糖凝胶电泳检测，这不仅增加交叉污和3．2min内完成扩增。然而，大部分连续流动PCR仍染的可能性，而且也增长了检

8、测时间。为了克服这些缺点，需要集成或者非集成的泵来驱动反应溶液在微通道中连续基于微流控技术的PCR微系统已经引起研究者们的关注，流动，如恒流泵(注射泵和蠕动泵)驱动、压力差驱动、旋转并在微生物检测等领域具有一定程度的应用。泵驱动以及磁流体动力学驱动等。这些泵驱动方式的缺点目前，微流控PCR主要有2种结构