基于ITO玻璃的芯片PCR方法研究.pdf

1、生物芯片是生命科學(xué)和信息科學(xué)相互交叉滲透和綜合而成的前沿科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，對生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展起了重要的推動作用。陣列和微流控芯片是芯片實驗室的兩種重要平臺技術(shù)。DNA陣列芯片技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的實用化水平。然而在推廣應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，雖然陣列DNA芯片分析通量大，但可靠性和重復(fù)性一直是困擾其大范圍推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，PCR)技術(shù)是一種基因片斷體外擴增技術(shù)，由變性、退火和延

2、伸三個過程構(gòu)成，通常進行30～45次循環(huán)，目標(biāo)產(chǎn)物量可增加上百萬倍。PCR的高選擇性和擴增放大特點有可能是改善DNA芯片可靠性的重要途徑。在芯片上完成PCR擴增還可大大縮短反應(yīng)時間，減少試劑消耗。 本文研究了一種芯片PCR 系統(tǒng)，以氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)玻璃為基材，直接將塑料管粘接其上即構(gòu)成PCR反應(yīng)池，從而成功實現(xiàn)了溫度時間程序變化的靜態(tài)芯片擴增。這種透明導(dǎo)電玻璃的ITO導(dǎo)電層用作加熱單元，溫

3、度傳感通過加熱層的溫阻效應(yīng)或微型鉑電阻進行，基于比例積分微分(Proportional Integral Derivative，PID)算法和脈沖寬度調(diào)制(Pulse WidthModulation，PWM)技術(shù)對芯片溫度進行時間程序控制。整個芯片溫度變化速度快，升溫速率最快可達(dá)到37℃/s，降溫速率最快可達(dá)到10℃/s。 利用如上溫度控制方法，通過對236 bp lambda DNA擴增，實現(xiàn)了三溫區(qū)、兩溫區(qū)、降落式芯片P