[实用新型]一种两阶段操作核酸反应检测管

说明书

技术领域

本实用新型与生物学领域有关，特别是关于一种免移转液体的先后进行核酸聚合酶连锁反应及检测核酸反应结果的两阶段操作检测管。

背景技术

聚合酶锁链反应(Polymerase Chain Reaction,以下简称PCR)为一种快速放大DNA信号的技术，其原理及主要操作步骤为(a)变性(denature)：利用高温(90℃～95℃)将双股DNA解离成单股DNA，再以单股DNA作为复制的模板；(b)引子黏合(primer annealing)：温度降低到适当温度时，引子会粘附到正确的目标基因位置；(c)引子延长(primer extension)：反应温度调整到72℃，并利用镁离子作为酵素辅因子，使得DNA聚合酶依照模板上的核苷酸组合将脱氧核糖核苷三磷酸(deoxy-ribonucleotide triphosphate,以下简称dNTPs)逐次粘附于引子之后，进而合成另一股新DNA片段。通过此三个步骤不断重复的升降温变化进行目的核酸信号放大，每重复一次三个步骤的操作，目的核酸的数目就可扩增一倍，若设定三个步骤操作共进行40次循环，目的核酸的数量就可以放大近109倍，目的核酸的信号也随之放大，因此PCR技术为目前临床诊断大量使用来作为分子诊断的技术，可应用于包含遗传疾病诊断、病原菌诊断、肿瘤癌症的诊断预后评估等。由PCR技术衍生而来的RT-PCR也具有相类似的应用原理，因此同样作为目前被临床诊断大量运用的技术。

目前常被使用来进行PCR或RT-PCR反应的装置多以耐热塑料作为置放反应试剂的试管，通过温控金属对试管进行反复升温降温的操作，以达到三个步骤的反应温度，来达成目的核酸信号放大的效果。以现行系统而言，因为利用温控金属作为反应系统，其反应体积较大，使得整个温控系统必须具有较大的体积及热容比；又依目前实际上的操作，一般试验所需的循环次数约为30次-35次左右，所需反应时间约介于二至三个小时之间，其中多数时间用于等待温控金属的升降温，因此反应时间较难缩减。

再者，前述PCR或RT-PCR通常利用胶体电泳(gel electrophoresis)方式来确认目标基因的信号是否有被成功放大，因此在完成PCR或RT-PCR后，尚须将含目标基因放大信号的产物(以下简称PCR或RT-PCR产物)从反应试管中取出一特定体积，注入预先制备完成的胶体井(well)中，通过核酸分子在中性或碱性溶液中带负电的特性，使得核酸分子在电场作用下会往正极方向移动，且移动的速度与其分子量大小成反比。通过此方法的操作，即可检测出目标基因核酸是否有成功放大，利用胶体电泳进行检测的正确率虽高，但从进行PCR或RT-PCR至完成胶体电泳，需要多个小时的反应时间，对于一些需要即时或在短时间内得知检测结果的测试项目来说，由于进行PCR或RT-PCR再加上电泳确认测试结果的时间太长，因此通常无法利用PCR或RT-PCR的方式来进行辅助诊断或检验。此外，利用胶体电泳的方式来进行结果判读时，因需将PCR或RT-PCR产物从反应管中移转至胶体井中，此过程容易被外部物质污染PCR或RT-PCR产物，从而造成误判。

为了能够缩短反应时间，一种利用热对流反应原理进行PCR的技术问世(以下简称热对流式PCR)。此技术最早是由Krishnan等人设计了Rayleigh-Benard cell的圆柱形管，配合上下两个不同加热源作为温度控制，一般而言，液面顶端温度约维持在60℃左右，而底部温度则约为95℃左右，通过该圆柱形腔体上下端温度不同产生的温差，驱动腔体内液体的流动，PCR反应亦随之进行，此方式同样可进行RT-PCR。其后陆续有应用相同原理的衍生技术开发并作为商业使用，如利用单点加热方式的隔绝式恒温反应(insulated isothermal polymerase chain reaction,iiPCR)，其为一种在封闭毛细管内进行的聚合酶连锁反应，或利用三点加热源形式的封闭回路式流道的设计；抑或利用非接触式辐射的方式，其加热点位于圆柱管中央的封闭回路设计，来达到进行PCR或RT-PCR的效果等诸多不同设计。通过此种利用热对流反应原理进行PCR或RT-PCR的方法，将不再需要通过温控金属对试管进行反复升温降温的操作以达到三个步骤的反应温度，可节省许多反复升降温的时间，亦可以减少温控金属的使用量。