NO1

Phản ứng chuỗi polymerase (PCR)

Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) là quá trình khuếch đại hóa học của một mẫu DNA nồng độ thấp, có thể khuếch đại một số chuỗi mẫu hoặc thậm chí một phân tử DNA trong vài giờ.7~108Nhân đôi, dễ vận hành, hiện đã được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực nghiên cứu sinh học phân tử, cốt lõi của nó là sao chép bán bảo tồn DNA.

Công nghệ PCR chủ yếu được chia thành ba giai đoạn:

（1）Biến tính DNA. Các mẫu DNA của cấu trúc sợi kép được làm nóng ở 92~97 ℃, để phá vỡ liên kết hydro giữa các sợi, phân hủy thành các phân tử của hai sợi đơn.

（2）ủ. Nhanh chóng giảm nhiệt độ đến 55~65 ℃, khi DNA sợi đơn và mồi được kết hợp bổ sung theo nguyên tắc ghép cặp cơ sở.

（3）mở rộngTăng nhiệt độ lên khoảng 72 độ C để thực hiện phản ứng kéo dài DNA.

Mỗi chu kỳ được biến tính, ủ và kéo dài, hàm lượng DNA tăng gấp đôi. Trong phản ứng PCR, sự thay đổi nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến hiệu quả sao chép DNA: quá trình nóng lên, làm mát càng nhanh, thời gian phản ứng càng ngắn.

Số 2

Phân tử POCTsản phẩm

Chắc hẳn mọi người vẫn còn nhớ.Kiểm tra y tế Visby，Hộp thẻ tự kiểm tra tại nhà này,hiệuCân nặngThử nghiệm PCR không cần thiết bịthuốc nhét hậu môn suppositoires (Thật ra là đặt thiết bị vào trong hộp.）Nó có nhiều ưu điểm:Nhỏ nhắn, tiện lợi, dễ thao tác, nhưng hơi đắt.

Thời gian.03:27

Bạn có thể thấy cấu trúc bên trong của sản phẩm từ biểu đồ và mũi tên màu đỏ đề cập đến chủ đề được chia sẻ ngày hôm nay.

vùng VisbyMô - đun mở rộng của hộp kiểm tra gia đình là......máy tínhChip điều khiển vi dòng RChính xác hơn nên gọi làLiên tục PCR Micro Flow ChipBằng cách "chuyển đổi không gian và thời gian", quá trình phản ứng được thực hiện bằng cách thúc đẩy các mẫu hỗn hợp thông qua các vùng nhiệt độ khác nhau.

“vùng VisbyThành công của hộp thẻ tự kiểm tra gia đình đều được lợi từ việc sử dụng công nghệ điều khiển vi lưu. ”

Dòng MicroKiểm soátDung tích nhiệt của chip nhỏ, diện tích bề mặt lớn hơn, hiệu quả truyền nhiệt cao hơn nhiều so với thiết bị PCR vĩ mô, do đó, quá trình làm mát nhanh có thể được sử dụng để đạt được sự khuếch đại nhanh chóng của DNA, lợi thế của nó không chỉ có thể tiết kiệm tiêu thụ mẫu, mà còn có lợi cho việc cải thiện hiệu quả phát hiện và độ nhạy của phát hiện, để thực hiện phát hiện di động.

Tất cả các phản ứng cần phải được thực hiện trong môi trường lỏng và liên quan đến việc kiểm soát chính xác nhiệt độ, vì vậy các vấn đề về dòng chảy và truyền nhiệt ở quy mô vi mô đặc biệt quan trọng trong hệ thống PCR.Điều quan trọng cần lưu ý là ngoài phản ứng PCR ba bước, còn có phản ứng hai bước, có thể kết hợp ủ và kéo dài thành một bước,VisbHộp kiểm tra gia đình là một phản ứng hai bước.）。

Chip điều khiển vi dòng PCR theo cấu trúc khác nhau có thể được chia thành微室 PCR (Micro-chamber PCR)vàDòng liên tục PCR (Continuous-PCR)Hai mô hình cơ bản.Sự khác biệt giữa hai là:

(1) Sự thay đổi nhiệt độ PCR vi buồng xảy ra trong thể tích cố định, sự thay đổi nhiệt độ được điều khiển động thông qua bên ngoài;

(2) Dòng chảy liên tục PCR cho phép chuyển đổi nhiệt độ thụ động bằng cách chảy chất lỏng qua các vị trí có phân bố nhiệt độ khác nhau.

NO1

Micro phòng PCRChip điều khiển Micro-Flux

Ưu điểm: Với khối lượng nhỏ hơn, dễ dàng thực hiện tích hợp đa chức năng.

Nhược điểm: phải chịu công suất nhiệt của chính chip về tốc độ làm mát, đồng thờiMicro-buồng PCR microfluidic chip trong cấu trúc có "khối lượng chết" lớn, microfluidic chip làm sạch là khó khăn, thường chỉ có thể được sử dụng một lần, không thích hợp cho tính liên tục để thực hiện phản ứng khuếch đại của nhiều tác nhân.

Số 2

liên tụcDòng PCR Micro Flow Coremảnh

Ưu điểm: Dòng liên tục PCR Micro Flux Chip với sự trợ giúpTheo cách "chuyển đổi không gian và thời gian", quá trình phản ứng được thực hiện bằng cách thúc đẩy mẫu hỗn hợp thông qua các vùng nhiệt độ khác nhau. bởi vìPCR liên tụcChip điều khiển Micro-FluxChủ yếu dựa vào microchannel để đạt được phản ứng, có một "khối lượng chết" chất lỏng tương đối nhỏ, sử dụng bộ đệm phương tiện thích hợp để khoảng thời gian và xả, có thể tránh ô nhiễm chéo giữa các mẫu khác nhau, do đó liên tục PCR vi mạch chip có thể đạt được nhiều mẫu thử liên tục tiến bộ và xử lý hàng loạt, do đó có chức năng "trên trang web (on-site) hóa học khuếch đại".

Nhược điểm: PCR liên tụcChip điều khiển Micro-FluxChỗ không đủ ở chỗ, số lần mở rộng phụ thuộc vào số lần thông ba khu nhiệt độ, một khi phương án thiết kế lưu đạo xác định, vòng tuần hoàn này không thể thay đổi nữa.

Một số công nghệ mới nổi có thể khắc phục những thiếu sót của cả hai hệ thống trên, ví dụ, nghiên cứu đã xác nhận rằng có thểViệtPhòng PCRChip điều khiển Micro-FluxCác hạt nano kim loại được thêm vào môi trường chất lỏng, lò vi sóng đẳng cấu để làm nóng các hạt kim loại, do đó làm nóng toàn bộ môi trường chất lỏng, với các đặc tính của hiệu quả sưởi ấm cao và chế độ điều khiển linh hoạt.

Các phương pháp kiểm soát nhiệt độ cho các thiết bị PCR điều khiển vi lưu rất đa dạng. Krishnan và những người khác đã thiết kế các lò phản ứng PCR quy mô nhỏ sử dụng hiệu ứng đối lưu Rayleigh-Bernard, có cấu trúc như hình dưới đây.

Lò phản ứng PCR microscale dựa trên hiệu ứng đối lưu Rayleigh-Bernard

Thiết bị này được làm nóng đến 97 ° C với một tấm nhiệt ở dưới cùng của microreactor, với một tấm làm mát bằng nước duy trì 61 ° C ở trên cùng, do sự khác biệt về nhiệt độ trong microreactor sẽ tạo ra đối lưu nổi, trong điều kiện cụ thể có thể hình thành đối lưu Rayleigh-Bernard ổn định, các phân tử DNA và các thành phần phản ứng khác trong dung dịch lưu thông với dòng chảy giữa 97 ° C và 61 ° C nhiệt độ, do đó hoàn thành hai bước khuếch đại PCR của DNA. Thiết bị này có thể thay đổi mô hình dòng chảy bằng cách thay đổi kích thước hình học của bình phản ứng trung gian.

Hu, v.v., sử dụng tính chất dẫn điện cao của dung dịch khuếch đại PCR để tạo ra nhiệt Joule khác nhau thông qua các điện trường cường độ khác nhau, đạt được kiểm soát nhiệt độ trong các kênh vi mô, do đó hoàn thành khuếch đại PCR của DNA.

PCRThiết bịThay đổi giới tính,Lùi lại!Bước lửa/ExtensionĐột nhiênPhân phối nhiệt độ

Tài liệu tham khảo:

[1]Guoqing Hu, Qing Xiang, Rachel Fu, Bo Xu, Roberto Venditti, Dongqing Li. (2006). Phản ứng chuỗi polymerase thời gian thực được kiểm soát bằng điện động học trong vi kênh sử dụng hiệu ứng sưởi ấm Joule. Analytica Chimica Acta, 557, 146-151.

Madhavi Krishnan, Victor M. Ugaz, Mark A. Burns. (2002).PCR trong một Rayleigh-Benard tế bào đối lưuKhoa học, 298, 793.