[发明专利]基于表面活性剂改性PDMS的数字PCR芯片和方法有效

专利信息
申请号: 201611217619.3 申请日: 2016-12-26
公开(公告)号: CN106755420B 公开(公告)日: 2020-11-13
发明(设计)人: 景奉香;符亚云;李刚 申请(专利权)人: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所
主分类号: C12Q1/6851 分类号: C12Q1/6851
代理公司: 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人: 潘振甦
地址: 200050 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 表面活性剂 改性 pdms 数字 pcr 芯片 方法
【说明书】:

发明一种基于表面活性剂改性PDMS的数字PCR芯片、制备方法和应用。其特征在于所述的数字PCR芯片是用一定量表面活性剂掺杂的PDMS材料制备PDMS数字PCR阵列芯片,利用预脱气薄型PDMS芯片自身的高空气溶解特性实现进样和分配过程,并且制成玻璃‑改性PDMS‑玻璃的“三明治”夹心结构抑制水分挥发。该芯片的设计方法,降低了PDMS对生物分子的静电吸附,有效提高了液滴的稳定性和抗挥发性,从而提高了PCR的扩增效率。而且与目前已报道的数字PCR芯片技术相比,成本低,操作简便,应用前景非常广泛。

技术领域

本发明涉及一种用于核酸定量检测的数字PCR芯片和方法,更确切地说涉及基于表面活性剂改性PDMS的数字PCR芯片和方法,有望应用于生物学、医学及环境科学等领域。

背景技术

上世纪90年代后期提出的荧光定量PCR(Fluorescence QuantitativePolymerase Chain Reaction,FQ-PCR,qPCR)已发展成为分子生物学领域的一项关键技术和常规技术,极大地推动了生命科学各个领域的发展。但是,影响PCR扩增效率的因素很多,很难保证实际样品与标准样品以及不同样品之间的扩增效率是否相同,由此导致其定量分析所依赖的基础—循环阈值(Cycling Threshold Value,Ct)不是恒定不变的。因此qPCR的定量只是“相对定量”,其准确度和重现性依然不能够满足分子生物学定量分析的要求。另外,由于PCR扩增产物对酶催化反应的抑制作用,目前基于PCR技术的基因变异检测方法对体细胞中低丰度的基因变异的检测常常无能为力。

20世纪末提出的数字PCR(Digital PCR,dPCR)是一种基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量方法,是一种绝对定量的方法。主要采用当前分析化学热门研究领域的微液滴或微阵列方法,将大量稀释后的核酸溶液分散至芯片的微液滴或微反应腔中,每个反应器的核酸模板数少于或者等于1个。这样经过PCR循环之后,有一个核酸分子模板的反应器就会给出荧光信号,没有模板的反应器就没有荧光信号。根据相对比例和反应器的体积,就可以推算出原始溶液的核酸浓度。与传统定量PCR不同,数字PCR通过直接计数的方法,可以实现起始DNA模板的绝对定量。此外,数字PCR还可以在大量的野生型DNA背景中鉴定出微量突变体的方法。由于数字PCR技术可以将模板DNA分子事先分隔开来单独进行扩增,就避免了高丰度等位基因核酸对变异核酸的扩增抑制,因此其在检测和定量稀有突变方面其灵敏度和准确度是普通PCR和qPCR所无法匹及的。

数字PCR提出至今,因其绝对定量的独特优势,其相关技术和产业化发展都非常迅速。迄今,已有报道的数字PCR平台主要有两大类:液滴式和阵列式。

最早的液滴式数字PCR采用油相液相高速混合的方式制备微液滴,制备的液滴尺寸均一性差,后来随着微流控技术的发展,利用T型、十字型等微通道水油两相切割实现了更小体积,更高通量的单分散微液滴数字PCR平台。例如已经商品化的BioRad公司的QX100TM微滴式dPCR系统等,但是这些平台一般都需要液滴产生、收集、转移、反应、快速读出分析等步骤,相关仪器操作繁琐,成本过高,不利于产品和研究的普及。另外液滴易受环境因素的影响,相互融合,稳定性较差。

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