用于磁珠法核酸提取的微流控芯片及自动化平台

基于磁珠法核酸提取原理,设计并制作出旋转驱动式核酸提取微流控芯片及自动化平台。微流控芯片包括裂解腔、清洗腔以及洗脱腔等结构,步进电机带动微流控芯片旋转,通过电磁铁吸附微流控芯片内的磁珠,实现磁珠在各腔室转移,完成核酸提取和纯化。对芯片表面疏水性、磁力大小、磁珠分散程度以及核酸洗脱时间进行优化。结果表明,当磁力大小为250 N时,可实现磁珠转移;磁铁放置于芯片上方1 mm时,腔室内磁珠分散程度最好。洗脱时间为20 min时,芯片上提取大肠杆菌的核酸浓度较高。微流控芯片与磁珠核酸提取技术相结合提取的核酸样本,可直接应用于后续聚合酶链式反应扩增环节,有利于实现核酸自动提取及扩增的一体化。     

集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统

集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统将核酸提取、PCR扩增与实时荧光检测进行整合,在同一块微流控芯片上实现了核酸分析过程的全自动和全封闭,具有试剂用量少、分析速度快、操作简便等优点。本研究采用微机械加工技术制作集成核酸提取微流控芯片的阳极模,使用组合模具法和注塑法制作具有3D通道的PDMS基片,与玻璃基底通过等离子体键合封装成集成核酸提取芯片。构建了由微流体速度可调节(0~10 mL/min)的驱动控制装置、温控精度可达0.1℃的TEC温控平台、CCD检测功能模块等组成的微全分析系统。以人类血液裂解液为样品,采用硅胶膜进行芯片上核酸提取。系统根据设置好的时序自动执行,以2 mL/min的流体驱动速度完成20μL裂解液上样、清洗;以1 mL/min的流体驱动速度完成DNA洗脱,抽取PCR试剂与之混合注入到反应腔。提取的基因组DNA以链上内参基因GAPDH为检测对象,并以传统手工提取为对照,在该系统平台上进行PCR扩增和熔解曲线分析实验。片上PCR扩增结果显示,扩增曲线明显,Ct值分别为25.3和26.9。扩增产物进行熔解曲线分析得到的熔解温度一致,均为89.9℃。结果表明,此系统能够自动化、全封闭的在微流控芯片上完成核酸提取、PCR扩增与实时定量分析。     

基于微流控芯片的核酸提取技术研究进展

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的大肆传播对世界各国公共卫生防护能力与医学检测能力发起了严峻的挑战。快速、准确、灵敏的核酸扩增检测成为了当前的研究热点,而如何从复杂的生物样品中提取高纯度的核酸对保证核酸分析检测的灵敏度和准确性起着至关重要的作用。然而传统的核酸提取方法耗时长且通常需要复杂的设备,利用微流控芯片的集成化、微型化等特点可以解决上述问题。本文在介绍传统的核酸提取技术的基础上,综述了近年来基于微流控芯片的核酸提取技术,最后讨论了其在即时检测领域的应用潜力。     

框架核酸高通量检测芯片

构建了一种基于框架核酸的高通量生物检测芯片.利用超微量移液自动化平台,将包含框架核酸探针的液滴按照预设命令固定至生物芯片微阵列上,在探针捕获核酸靶标后利用集成的基因芯片扫描仪对芯片进行成像,通过分析荧光强度定量化分析靶标浓度.结果表明,此框架核酸芯片能够实现框架核酸探针的高通量制备, 24 h即可制备具有15万个点的微阵列,且点间距离的相对偏差W≤10%、荧光强度的变异系数CV=3.30%,具有较高的稳定性,远高于国家标准.此外,该芯片具备高灵敏度、可寻址的高通量生物分析能力,对核酸靶标的检测限可达100 pmol/L.随着多种探针技术的发展,生物检测微阵列技术在高通量生物分析领域展示出巨大的潜力.     

水杨酸荧光增强法测定酵母核糖核酸

核酸是生物体内重要的生物大分子,定量测定核酸是研究核酸的基础,由于核酸内源荧光很弱,直接利用荧光技术来研究核酸的结构和性质受到限制.     

盐碱法提取酵母核酸的工艺研究

对盐碱法提取酵母核酸进行了研究。结果表明,最佳提取条件为提取温度85℃,提取pH为7.5,NaCl的含量为6.5%,提取时间180 min,对酵母核酸的平均提取率达到5.70%。     

纳米孔测序技术在核酸修饰检测中的应用

DNA和RNA上广泛存在着多种化学修饰.这些核酸修饰参与基因表达的调控,影响生长发育等生理过程,并可能会引发癌症等疾病.对核酸修饰的精准识别与定位有助于理解其功能机制,帮助相关疾病的诊断与治疗.纳米孔测序是一种新兴的单分子测序技术,可以根据修饰碱基与天然碱基之间阻孔信号的差异实现核酸序列中多种修饰的同时检测,是目前检测核酸修饰最直接的方法.本文简要介绍了纳米孔测序技术的发展和原理以及识别核酸修饰的算法工具,总结了纳米孔测序技术在核酸修饰检测中的应用,并对其发展前景进行了展望.     

一种可绝对定量核酸的数字PCR微流控芯片

构建了一种新型的可进行核酸单分子扩增和核酸绝对定量的数字聚合酶链式反应(数字PCR)微流控芯片. 应用多层软光刻技术, 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为芯片材料, 盖玻片作为基底制作了具有3层结构以及微阀控制功能的微流控芯片. 芯片的大小与载玻片相当, 可同时检测4个样品, 每个样品通入芯片后平均分配到640个反应小室, 每个小室的体积为6 nL. 以从肺癌细胞A549中提取的18sRNA为样品检测了该芯片的可行性. 将样品稀释数倍后通入芯片, 核酸分子随机分布在640个小室中并扩增. 核酸分子在芯片中的分布符合泊松分布原理, 当样品中待测核酸分子平均拷贝数低于0.5个/小室时, 则每个反应小室包含0个或1个分子. 经过PCR扩增后, 有模板分子的小室检测结果为阳性反应, 而无模板分子的小室为阴性反应, 最后通过计数阳性反应室的个数, 可绝对定量原始待测样品中的目标DNA分子拷贝数. 实验结果表明, 该数字 PCR芯片可实现DNA单分子反应和核酸绝对定量, 具有成本低、 灵敏度高、 节省时间和试剂以及操作简单等优点, 为数字PCR方法在普通实验室的应用提供了一种新途径, 可用于癌症及感染性疾病的早期诊断、 单细胞分析、 产前诊断以及各种细菌病毒的核酸检验等研究.     

固相纳米孔对核酸组装的“免标记、均相”表征和应用探索

随着核酸自组装领域的飞速发展,除了作为遗传信息的载体外,核酸成为了一种具有高操作自由度和无限可能性的功能材料.基于核酸自组装原理的DNA纳米技术凭借其强大的可编辑性已经广泛应用于生物传感、纳米材料工程、医学诊疗以及分子计算机等领域.纳米孔作为一种新兴的单分子分析技术具有高分辨、高通量、免标记等特点,近年来在基因测序、分子物理化学性质分析等领域展示出了极大的应用潜力.作为一种新型高分辨表征技术,纳米孔已经在DNA纳米技术研究中崭露头角,被用于原位追踪和分析核酸分子的自组装行为.另一方面,DNA纳米技术也为纳米孔传感所面临的技术瓶颈提供了更多样化的解决思路,如借助功能核酸(Aptamer或DNAzyme)和无酶扩增核酸分子线路实现纳米孔对待测物的特异性增敏检测.本专论旨在通过对近期纳米孔技术与核酸自组装的跨领域研究成果进行系统性回顾,总结并展望纳米孔传感领域内核酸自组装的研究进展,以期为单分子生物分析、信息检索、基因分型和临床诊断等领域提供新思路和新方法.     

玻璃微流控通道中水凝胶固定寡核苷酸探针的方法及应用

核酸杂交是分子生物学研究中最常用和最基本的分析方法之一．杂交技术有多种,主要区别在于探针的固定．目前常用的是将探针直接固定在载体表面（尼龙膜或硅烷化的玻片）或用磁珠法和水凝胶法固定,其中水凝胶法兼有三维立体和简单实用的优势,其发展颇为引人注意．微流控芯片技术具有集成化和自动化的优势．将水凝胶和微流控技术相结合,将使核酸分析中的杂交、变性以及重新杂交等操作更为简单、快速、易行．     

质谱技术在核酸研究领域的应用

质谱技术具有快速、准确、灵敏度高等优点,近年来在生物分析方面得到了广泛的应用.核酸作为生命的基本物质,一直是生命领域的研究热点,进展日新月异.而质谱方法也成为了科学家研究核酸的强有力工具,具有广阔的发展前景.本文介绍了核酸检测的质谱技术,并简要综述了质谱在核酸的高级结构研究、与小分子相互作用、DNA损伤与修饰等领域的应用,重点介绍了中国学者的研究成果.     

金纳米颗粒介导不对称PCR:制备单链核酸的新方法

单链核酸杂交技术是现代医学生物学等领域诊断与检测的重要手段.传统不对称PCR制备单链核酸的方法,需要严格控制引物和模板数量及反复摸索退火温度,操作复杂.发展了一种利用金纳米颗粒介导的不对称PCR快速制备单链核酸的新方法.浓度为0.1～0.5nmol/L金纳米颗粒可显著改善PCR扩增特异性,提高扩增效率.在不对称PCR扩增中,加入合适浓度的金纳米颗粒方便快捷得到单链核酸产物,不需要进行复杂的条件优化等操作步骤.通过快速制备地中海遗传病两个点突变CD17(A→T)和IVS-2-654(C→T)位点的单链DNA靶序列,证实该方法是一种简便、有效的获得单链核酸的方法,有望在单链核酸技术领域发挥重要作用.     

自动化磁珠提取纯化仪器快速检测禽流感

不久前,赛默飞世尔科技推出产品King Fisher系列自动化磁珠提取纯化仪器。据悉,此产品是联合Invitrogen公司Ambion病毒RNA提取试剂盒,将传统方法的禽流感检测由21天缩短至4h左右。此技术经过美国国家兽医服务实验室验证,是美国农业部认可的禽流感检测的分子生物学方法。禽流感快速高通量检测新技术是基于分子生物学的方法,在病毒感染的初期即可快速确诊病毒的存在。该方法包括两大主要步骤:(1)联合使用赛默飞世尔公司的King Fish-er自动化磁珠提取纯化仪器,及Invitrogen公司的Ambion病毒RNA提取试剂盒,进行自动化的病毒RNA提取,该步骤需时约30min;(2)实时定量RT-PCR检测病毒RNA,该步骤需时约3h。整体方法经过优化,并经过超过200000禽类咽喉拭子样品的检测验证。这项技术可以用于从生物体液和无细胞样品中(如血清、血浆、口腔拭子和细胞培养液)提取病毒RNA。从无细胞样品中分离纯化RNA比从组织和培养细胞中分离纯化RNA更具挑战性。自动化磁珠提取纯化仪器快速检测禽流感@林     

高效毛细管电泳在核酸、蛋白质分析中的新进展

高效毛细管电泳以其分离效率高，分析速度快，样品和试剂用量少，易于实现自动化等优点，在核酸、蛋白质等生物样品的分析方面发挥着重要的作用并具有巨大的潜力。本文介绍了近两年来高效毛细管电泳技术的进展，特别是PCR／CE、CE／MS以及电泳芯片技术等方面的新发展，并综述了高效毛细管电泳在核酸、蛋白质分析方面的应用，同时对其前景进行了展望。     

核酸检测的校正在二氧化硅吸附等温线中的应用

利用在高盐环境下氧化硅微球表面对核酸的选择性吸附分离纯化核酸已成为一种较为普遍的核酸固相提取方法,简单准确地测量高盐溶液中的核酸浓度,是研究DNA吸附性能的关键.通过制作标准曲线的方法, 校正含高浓度盐溶液中的DNA浓度,计算得到校正系数k,提出了一种检测SiO2对DNA单位吸附量的简便方法--参比法.与传统方法相比,此方法不须脱盐纯化即可方便地绘制出了SiO2微球对鲑鱼精DNA的吸附等温线,为DNA吸附载体的研究奠定了方法学基础.     

广东检验检疫局攻克食品分子生物学国际检测难题

不久前,广东检验检疫局技术中心科研人员经过近3年的刻苦攻关,一举攻克食品分子生物学检测国际难题,圆满完成食用植物油脂基因检测ISO国际标准研制的全部实验研究工作,其主要科研成果食用植物油脂中核酸提取纯化技术,在食用植物油脂中转基因成分检测和成分物种鉴别等方面已通过多家验证单位的实验验证。     

丝组二肽所含基团在其切割DNA反应中的作用

近 2 0年来 ,人工核酸切割试剂的研究一直是化学、生物化学和分子生物学中最为活跃的前沿领域之一[1,2 ] .人工核酸切割试剂可以在足迹技术和核酸高级结构的研究中用作高分辨率的化学探针 ,还可以用于合成定点切割试剂[3] .后者又被称为人工工具酶 ,是一种非常重要的分子生物学工具 ,在疾病的基因治疗、反义 PCR技术等领域中都具有重要的应用 .人工核酸切割试剂的切割机理主要有自由基机理和磷酸酯水解机理两大类 .相对于自由基机理 ,水解机理具有许多优点 ,使得水解型切割试剂具有更为广泛的应用 .对于 DNA,目前文献报道的水解型人工切…     

核酸适体偶联药物的生物偶联构建技术与应用

核酸适体被称为“化学抗体”, 具有与抗体类似或更加优异的特异性和亲和力, 可以精准地靶向靶蛋白, 与靶蛋白特异性结合. 此外, 核酸适体还具有获取简单、 合成简便、 易于进行化学修饰、 不易变性、 靶标范围广、 免疫原性低及细胞内化快等优点, 已被广泛应用于众多研究领域. 在癌症治疗领域, 核酸适体作为一种优异的靶向识别工具和药物递送载体, 可实现抗肿瘤药物的精准递送. 将核酸适体与药物分子偶联, 可通过核酸适体的靶向作用使药物分子随核酸适体共同进入靶细胞, 实现药物分子在靶细胞内的富集, 进而促进靶细胞的死亡. 近年来, 核酸适体偶联药物已成为癌症靶向治疗的前沿新兴领域, 希望通过该领域的深入研究为癌症靶向治疗领域提供新思路. 本文综合评述了以生物偶联技术构建的核酸适体偶联药物及其应用研究.     

基于核酸外切酶Ⅲ诱导的双重信号放大与MoS2纳米片荧光碎灭性质的核酸检测方法

将核酸外切酶Ⅲ诱导的双重信号放大技术与MoS2纳米片的荧光猝灭性质结合,构建了一种高灵敏高选择性的DNA检测方法.首先设计两条末端修饰荧光基团的探针核酸(HP1和HP2).由于两条探针核酸具有3'粘性末端,使其不会被核酸外切酶Ⅲ降解,因而被吸附于MoS2纳米片而猝灭其荧光.当目标DNA存在时,会促使核酸外切酶Ⅲ启动双重信号放大反应,并将探针核酸降解成大量的不能吸附于MoS2纳米片表面的荧光碎片.在优化条件下,目标DNA浓度在0.5~6.0 pmol/L范围内与荧光信号变化呈良好的线性关系,检出限为0.28 pmol/L.与单重信号放大技术相比,本方法极大改善了分析灵敏度和检出限,且具有良好的单碱基错配区分能力.     

颜色编码液滴阵列的机器学习解码及其在多重数字化核酸分析中的应用

为了解决数字化核酸分析的通量限制问题,在三原色组合液滴编码技术基础上,本研究发展了一种基于机器学习的颜色编码液滴阵列自动化解码方法。此方法借助机器学习赋予计算机程序自动获取液滴颜色-位置-数量信息的能力,通过关联核酸扩增前后液滴颜色-位置-数量信息,快速确定每种检测靶标对应的阳性液滴比例。将这种液滴解码策略用于多重数字化核酸分析,实验结果表明,本方法快速、准确,其解码流程可在2 min内完成,液滴识别准确率> 99%。基于此液滴解码方法获得的核酸定量分析结果与商品化数字PCR仪的定量分析结果具有良好的相关性（R2> 0.99）。