[发明专利]一种PCR检测微流控纸芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种PCR检测微流控纸芯片及其制备方法和应用，属于微生物检测技术领域，所述PCR检测微流控纸芯片包括纸芯片和PCR反应体系；所述纸芯片包括若干个亲水区和疏水区；所述亲水区按照矩阵排列，所述亲水区为检测区域；在所述亲水区包被PCR反应体系；所述PCR检测微流控纸芯片用于空间站微生物检测。本发明提供的PCR检测微流控纸芯片稳定性好，在常温至少可以保存6周；4℃、‑20℃的条件下至少能够保存半年；所述PCR检测微流控纸芯片可以稳定在空间保存并用于检测。

技术领域

本发明属于基因检测技术领域，尤其涉及一种PCR检测微流控纸芯片及其制备方法和应用。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。由1983年美国Mullis首先提出设想，1985年由其发明了聚合酶链反应，意味着PCR技术的真正诞生。到如今已发展到有30多种不同种类的PCR技术。它以敏感度高、特异型性强、重复性好以及快速简便等，广泛应用于微生物学、考古学、法医学、农业科学、食品科学、临床检测等。

但这些技术主要面对地面实验室应用而设计，从体积、功耗、可靠性、自动化程度等方面均不适合空间环境需求。因此要发展空间微生物检测技术，必须重新研制和设计PCR反应装置，以满足空间生命科学实验仪器的特殊要求。

空间站长期在轨运行为人类科学研究和太空探索提供了便利条件，也为空间站内微生物的滋生提供了良好的生长环境。而微生物的滋生会严重破坏空间站设备和污染舱内空气、食物和水源，影响飞行安全并危害宇航员健康。因此，对空间站中致病微生物进行在轨检测，对于保证人机系统的安全性，保障宇航员健康具有重要意义。目前空间站微生物检测主要是在轨擦拭和空间培养和地面返回培养相结合。另外还使用一种手持式微生物检测设备，通过显色试剂的颜色变化检测特征生物分子获取微生物信息。这些方法灵敏度低、特异性差，无法满足空间站的微生物防控的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速PCR检测微流控纸芯片，及其制备方法和应用；利用所述PCR检测微流控纸芯片进行空间站内微生物的检测，检测过程简单、成本低廉、敏感度高、特异型性强、重复性好，仅需两步在60min内即可完成检测。与已有研究比较，本发明提供的微流控纸芯片降低了成本、减少了操作步骤、实现了真正的一次性和便携性检测，可以作为一种非常有潜力的工具在空间站进行微生物的检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种PCR检测微流控纸芯片，包括纸芯片和PCR反应体系；所述纸芯片包括若干个亲水区和疏水区；所述亲水区按照矩阵排列，所述亲水区为检测区域；在所述亲水区包被PCR反应体系；所述PCR检测微流控纸芯片用于空间站微生物检测。

优选的，所述纸芯片的材料为WhatmanTM1号层析纸。

优选的，所述亲水区为10～100个；两两相邻亲水区中心之间的距离为15～20mm。

优选的，每一个亲水区的面积为70～90mm²。

优选的，所述疏水区由蜡打印融化后形成。

优选的，所述PCR反应体系包括特异性引物对、PCR缓冲液和镁离子。

本发明提供了所述的PCR检测微流控纸芯片的制备方法，包括以下步骤：1)纸芯片的制备、预处理获得预处理后的纸芯片；2)在所述预处理后的纸芯片的亲水区包被PCR扩增体系获得PCR检测微流控纸芯片。

优选的，步骤1)中所述预处理包括将所述纸芯片在35～40℃干燥40～60min。