微流控PCR芯片的研究进展
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摘 要 基因是人类的遗传密码，人类个体之间只有万分之一的基因不相同，却导致了人与人之间丰富的差异。了解这种差异对于科学研究具有巨大的应用价值。PCR是基因研究中常用的手段之一，但传统PCR仪存在反应时间长、能量消耗大、不便于集成与携带等缺陷，微流控技术与PCR结合可以有效缩小反应体系，提高反应效率，且易于集成化与微型化。本文按照微流控PCR芯片的结构分类， 详细介绍了微池型、连续流动型PCR芯片，以及电泳、荧光、电化学和DNA杂交阵列等检测方法，并在最后进行了总结与展望。
关键词 微流控； 聚合酶链式反应； 芯片； 综述
1 引 言
2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等国科学家和美国赛莱拉公司公布了人类基因组图谱和初步分析结果[1]。这是人类对自身奥秘的探索史上一个重要的里程碑。研究结果显示，人类99.99%的基因是相同的，仅万分之一的不同基因造就了个体间丰富的差异。了解这种差异对于基础生物学和医学等方面研究都具有巨大的应用价值。
在基因研究中，聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction，PCR）是一种常用手段。PCR技术最先由Mullis等在1985年发明[2]，并获得了1993年的诺贝尔化学奖[3]。PCR的过程包括3个步骤：变性、退火、延伸，需要在高低中3个不同的温度（高温变性：90℃～95℃，低温退火：55℃～60℃；中温延伸：70℃～72℃）下进行。除了反应区域温度的调节，实验中还涉及到反应物、酶、DNA模板溶液体积的精准测量，反应体系的混合，溶液的驱动和控制等。传统的PCR仪器中的反应是通过样品槽反应管样品之间的热传递实现的，存在反应时间长、反应体积大、能量消耗多、易产生副产物、不便于集成与携带等缺陷。
微流控（Microfluidics）是一门在μm～mm尺度下研究流体的处理与操控的技术[4]，集成化的微流控芯片还可以将采样、稀释、反应、分离、检测、分析等多个步骤融为一体，已广泛用于化学、生物等各领域。本实验室对于微流控芯片在化合物分离检测[5]、药物筛选[6]等方面的应用均有研究。利用微流控芯片，传统PCR仪存在的各种问题都有了解决的可能。例如：微小的反应体系可以使热传递更迅速，显著提高扩增速度，同时避免非特异性扩增，提高反应效率；全封...
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