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长春光机所科研团队在光电一体化芯片PCR领域取

科技日报记者 杨仑

作为基因检测的金标准,聚合酶链式反映(PCR)技巧是一种紧张的疾病检测对象。今朝,浩繁疾病的临床检测均采纳实时荧光PCR(RT-PCR)技巧作为核心手段。然则,RT-PCR技巧在灵敏度、检测限、阐发资源以及基层诊断疾控遍及等方面也存在着诸多不够。 

利用光学国家重点实验室吴文明钻研员在长春景春色机所率先开展了聚合酶链式反映技巧钻研。近期,团队将光机电一体化技巧与芯片实验室技巧结合,就传统RT-PCR技巧的毛病进行了系统攻关,取得了一系列冲破性进展。

鉴于传统RT-PCR技巧核酸检测灵敏度低和传统数字PCR技巧存在集成自动化程度较低等弊端,团队成功研发出采纳实时荧光检测模式的继续流动式、全自动、一体化集成数字PCR系统,办理了传统数字PCR系统因终点检测难以区分假阳性的毛病。该系统基于单恒温热源,只必要一次进样就可同步实现微液滴天生、热轮回扩增以及核酸绝对定量阐发的全部数字PCR检测流程。事情流程实现自动化节制,无需工资操作,办理了传统数字PCR系统必要依附人工操作在不合仪器上反复移动样品的弊端。同时,该系统自带太阳能电池,可实现能源自给,为现场检测奠定了根基,并且实验室整机资源仅万元以内;在试验耗材方面,因其不依附国外系统采纳的价格高昂的数字PCR芯片,从而大年夜大年夜低落数字PCR检测耗材资源。相关成果接踵颁发于多个SCI刊物(Analytica Chimica Acta,2020,ACA-20-374R2; Sensors 2020, 20,2492)。

团队成功研发出的低资源RT-PCR系统,实现了对包括乙肝、禽流感、甲状腺因子、麻疹、杆菌等多种靶向基因的实时荧光定量阐发。结合芯片光学优化以及温度轮回优化,系统还可实现高效的病原菌原位阐发。针对帕尔贴半导体存在的升降温速率慢这一弊端,研发出了一种基于机器位移式的新型RT-PCR定量系统,此系统可实现扩增曲线检测以溶化曲线绘制等一系列功能,不仅前进了温度轮回速率,相对付TEC还大年夜大年夜提升了硬件轮回温控重复应用寿命,并且低落了全部系统的体积功耗以及重量,同时为快速热轮回PCR技巧奠定了根基。

为办理PCR芯片流体节制依附昂贵外部驱动系统的弊端,团队系统开展了“免外部能源与繁杂驱动系统”的多相流体自发节制的钻研,并从措施学层面拓展出多种衍生道理,还结合多种自发式流体节制手段与新型芯片设计实现了芯片实验室不合下流利用,而且基于继续流动式技巧在国际上提出了能耗重量体积最小的“手持式基因指纹阐发仪”以及“手持式实时荧光定量PCR系统”,为实现现场检测奠定根基。

核酸检测PCR作为一种在疾病检测领域具有广泛利用的技巧,今朝仍存在着高昂的检测资源,这会给检测的遍及和国夷易近经济带来伟大年夜的压力。是以,低落PCR检测资源对付种种熏染病防控事情具有紧张意义,而要实现上述目标仍必要从阐发仪器和检测试剂两个方面进行深入的系统性冲破钻研,这也将会成为团队下一步的事情重点。

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