PCR 微流控芯片 一． PCR 技术简介 聚合酶链反应(PCR polymerase chain reaction)技术是一种完美的体外无限扩增核酸的技术。首先将DNA 模板、引物(primer)、Taq 酶、缓冲液、dNTP(A、T、C、G 四种碱基)等混合均匀，加热至一定温度（94℃)使模板失去活性，双链解离，形成单链DNA，这个过程称之为DNA 的变性(melting or denaturation) ；然后降温至一定温度(55℃)，使引物和DNA 模板复性，两者发生特异性结合，此阶段称之为退火(annealing)；最后再加热到一定的温度(72℃)，使Taq 酶活性达到最大，在Tap 多聚酶的作用下,以dNTP 为原料,以引物为复制的起点,合成新链，此过程称之为延伸(extension)。 这三个阶段可概括为：高温变性——低温退火——中温延伸。如此重复改变反应温度,即高温变性、低温退火和中温延伸三个阶段为一个循环，每一次循环使特异区段的基因拷贝数放大一倍，一般样品是经过30 次循环，最终使基因放大了数百万倍。将扩增产物进行电泳,经溴化乙锭染色,在紫外灯照射 下肉 眼 能 见到扩增特异区段的DNA带 。扩增产物量 由 公 式 Y=A(1+R)n决 定。其 中A为模板拷贝数,R为扩增效 率 ,n为循环次数,一般循环次数为20~45 次。 二 ． PCR 微流控芯片(PCR microflu idics) 第 一代PCR 是PE-Cetus 公 司 的热循环仪 。第 二 代 是静 态 的微反应槽 PCR芯片(micro chamber PCR chip)。第 三代 PCR 技术是PCR 微流控芯片。 下面 我 们 从 反应体积 大小 ,循环时 间 的长 短 等几 个方 面 对 这三类PCR 技术做 个比 较 。 通过表1 的对比,我们可以看出PCR 微流控芯片较前两种技术的优势是:在保证一定扩增效率的前提下,反应体积可变,样品的输入和输出是连续的,反应从静态变为动态;反应时间缩短。 PCR微流控装置主要可分为反应池内固定扩增式PCR(Chamber stationary PCR microfluidics),连续流动式PCR(Continuous-flow PCR microfluidics)和热对流驱动PCR(Thermal convection-driven PCR microfluidics)三种形式。 1. 反应池内固定扩增式PCR 是传统PCR 扩增的微型化,其反应速度仍然受PCR 反应体系的热容、反应池衬底材料的热容、加热器以及传感器的热容等因素制约,因此需要对PCR 系统的热容优化以便缩短反应时间和减少能量消耗。 一种反应池内固定扩增式PCR 示意图 2. 连续流动式PCR 剂连续流动经过三个不同的恒温带,从而达到 DNA 片段...
