疊層玻璃結(jié)構(gòu)微型PCR芯片的微制造、溫控及其生物實驗研究.pdf

1、生物芯片（biochip或bioarray）是根據(jù)生物分子間特異相互作用的原理，將生化分析過程集成于芯片表面，從而實現(xiàn)對DNA、RNA、多肽、蛋白質(zhì)以及其他生物成分的高通量快速檢測。PCR生物芯片是用于根據(jù)PCR原理快速擴(kuò)增DNA的一種生物芯片應(yīng)用，目前其發(fā)展迅速，使用較多。
　　微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System），也可以稱為微電子機(jī)械系統(tǒng)等，是在半導(dǎo)體制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一

2、門新興技術(shù)，它融合播薄膜、光刻、LIGA、腐蝕、硅及非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)來加工制造電子元器件和傳感器。而將MEMS加工技術(shù)與生物芯片相相結(jié)合，可以將傳統(tǒng)的大型PCR儀器微型化，將其縮小在很小的基體上實現(xiàn)功能。
　　本文將通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局、降低加工工藝復(fù)雜程度來制造高效低廉、且操作簡單的新型PCR芯片，同時結(jié)合集成式外圍溫度控制電路實現(xiàn)微型化的PCR反應(yīng)平臺。
　　本文主要內(nèi)容以及最后的成果如下：
　　1.優(yōu)化

3、現(xiàn)有PCR芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括重新選擇材料、優(yōu)化整體布局；修改PCR芯片的加工過程，包含重設(shè)掩膜版、去除聚合物上頂蓋、優(yōu)化玻璃基底和設(shè)計新的組合封裝技術(shù)；最終加工制造出一塊18x12 mm2長方體形微流體靜態(tài)微流體芯片，該芯片結(jié)構(gòu)大為簡化，且溫度更為均勻，并具有更為優(yōu)良的密封性。
　　2.搭建溫度控制模塊，并與設(shè)計出的PCR微流體靜態(tài)芯片相結(jié)合，最終完成整個PCR反應(yīng)過程微型化平臺的構(gòu)建。本論文中使用labVIEW控制數(shù)據(jù)采集卡的信

4、號輸入輸出，并與與PCR芯片直接耦合的外部電路相結(jié)合，驅(qū)動整個反應(yīng)過程中溫度的變化，最終實現(xiàn)反應(yīng)。其中外圍控制電路PCB板包括電源及信號放大、電壓采集、升降溫等模塊，滿足PCR對溫度的要求。
　　3.實驗中分析研究了PCR失敗的原因，最終將各部分信息匯總，形成一個可靠而穩(wěn)定的模塊結(jié)合、注樣、封裝等過程，最終消除了常規(guī)靜態(tài)腔室PCR芯片中非常容易出現(xiàn)的氣泡，提高了反應(yīng)中的溫度穩(wěn)定性和均勻性。最后，使用五種不同的模板及對應(yīng)的引物進(jìn)行實