纳米材料在聚合酶链式反应体系中的应用研究进展

聚合酶链式反应(PCR)技术是现代分子生物学核心技术之一,研究提高PCR扩增效率的方法具有重要意义。传统提高PCR扩增效率的方法具有较多局限性,使得PCR扩增仍不能达到理想的效果。随着纳米技术的发展,纳米材料具有特殊的表面效应和尺寸效应,表面能进行多种修饰,易与生物大分子蛋白质、核酸等相互作用,对生物分子的结构和功能产生特别的影响。研究利用纳米材料来提高PCR扩增效率的技术和方法,具有非常重要的理论意义和应用价值。本文引用文献41篇,综述了近年来纳米材料在PCR体系中应用的现状,并展望了今后纳米材料在PCR体系中应用的发展方向及其前景。     

智能数字聚合酶链式反应系统的开发与应用验证

数字聚合酶链式反应(digital polymerase chain reaction,dPCR)技术可以针对低浓度的目标核酸分子实现精确的绝对定量检测,在各类疾病的检测与治疗方面有着极大应用价值. 针对目前商业数字PCR仪造价昂贵、体积庞大等缺点,基于智能手机与微流控芯片,设计开发了一种低成本、高集成的智能数字PCR设备. 介绍了硬件系统的制作以及整机的整合搭建过程. 采用PID算法,结合温控电路与半导体制冷片等硬件,进行了PCR温度循环的精准控制. 最后,采用自适应阈值分割法对采集到的荧光图像进行了处理,并依据泊松分布的规律对统计结果进行了校正,完成了对PCR反应后采集到荧光图像的结果分析与检测.     

荧光分析法在聚合酶链式反应产物检测中的应用

对荧光法在聚合酶链式反应（ＰＣＲ）产物检测中的应用作了评述。内容包括原理、方法和仪器,并对今后找作进行了展望。     

全血改进线性指数聚合酶链式反应用于焦磷酸测序检测基因多态性

焦磷酸测序是目前基因多态性检测的主要方法之一,但是其前期的样本制备工作较为繁琐,限制了其在临床检测中的应用。为了简化焦磷酸测序的流程,本研究根据不对称PCR原理,改进了线性指数聚合酶链式反应(LATE-PCR)的引物设计方法,增加过量引物的长度和浓度,并结合全血直接扩增技术,建立了基于普通r Taq聚合酶和高p H缓冲液(Hp H Buffer)的全血改进LATE-PCR(Improved LATE-PCR,im LATE-PCR)方法。考察了方法的最优扩增体系、血液抗凝剂对其影响以及全血模板量。采用单管、一步法直接扩增出单链测序模板,成功地对24例临床血样的乙醇脱氢酶基因多态性进行了检测,检测结果可用于指导临床个体化用药。24例样本的基因型分别为ADH1B位点AA纯合6例、AG杂合14例、GG纯合4例;ADH1C位点GG纯合20例、AG杂合4例、AA纯合0例。     

数字聚合酶链式反应技术及其在疾病检测中的研究进展

数字聚合酶链式反应（Digital polymerase chain reaction, d PCR）技术是通过将反应体系均分到数万个独立的PCR反应单元进行单分子级扩增,并结合泊松分布实现单拷贝核酸分子精确定量分析的PCR技术。dPCR技术具有灵敏度高、无需标准曲线等优势,被广泛应用于疾病检测领域。随着阶梯乳化和三维成像等技术的引入,dPCR技术在检测精度、多重检测和检测速度等方面得到极大改进,显著提升了其临床疾病诊断性能。本文追溯了dPCR技术的发展历程,对其在肿瘤和感染等疾病检测中的应用进行了综述,分析了dPCR技术发展存在的挑战与机遇,以期为dPCR技术未来的开发利用提供参考,推动临床检验分子技术高质量发展。     

定量聚合酶链式反应研究新疆小河古代样本的DNA

利用定量聚合酶链式反应来检测PCR起始阶段的古DNA模板数是鉴定古DNA保存状况以及确保其真实性的有效方法之一。采用SYBRgreenI法对距今3800年左右的新疆小河墓地出土的5例样本线粒体DNA的3个不同长度片段(138bp、209bp和363bp)及核DNA(AMG基因)进行定量。线粒体DNA定量结果显示:小河样本古DNA扩增效率与扩增序列长度成负相关性,只有138bp的结果高于每微升150拷贝。虽然大部分小河样本的AMG基因定量结果都在30拷贝以内,仍然可以进行核DNA的STR或SNP分析。本实验首次通过定量PCR的方法,证明在同一个体中的牙齿中的DNA拷贝数要高于骨骼中的。     

激光技术在聚合酶链式反应微流控芯片中的应用

评述了激光技术在聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)微流控芯片领域中的应用进展,包括激光技术在PCR微流控芯片微加工、微流体物理参数测量、温度循环控制以及芯片上在线产物检测(包括荧光实时定量/终点和毛细管电泳检测)中的应用。最后,展望了激光技术在未来基于PCR的微全分析系统(micro-total analysis system,μTAS)中的新应用。     

连续流动式聚合酶链式反应芯片的设计进展

介绍了PCR的概念以及微型PCR芯片的优点，着重介绍连续流动式PCR(continuous-flow PCR)芯片／微装置的一般原理、串行流动及其设计进展。     

聚合酶链式反应微芯片系统用于微量生物样品的快速扩增检测

基于MEMS微加工技术设计和制作了一种集成微加热器和温度传感器的聚合酶链式反应（PCR）微芯片。PCR微芯片结构通过有限元模拟验证分析。该芯片在PCR扩增过程中具有良好的制热效率和热传递均匀性。在微型温度控制电路装置下进行热循环反应,芯片的温度起伏小于1℃／s,升降温速度分别达到5℃／s和3℃／s,30个热循环耗时30min。此系统已经用于GUS基因的扩增检测,获得了良好的结果,极大的缩短了热循环的时间,可用于微量生物样品的快速扩增检测。     

连续流动式聚合酶链式反应微流控装置的实验研究

连续流动式聚合酶链式反应(PCR)微流控装置是以低热容量的软薄膜加热器为基础构建3个恒温带,以聚四氟乙烯毛细管微通道为PCR反应体系组建而成。报道了在毛细管微通道中小牛血清蛋白(BSA)动力学表面钝化对PCR扩增的影响,讨论了PCR混合物在毛细管微通道中的流动速度对PCR扩增的影响,在15 m in甚至10 m in内成功扩增了长度为249 bp的人类β-肌动蛋白片断,扩增时间仅10~15 m in,而传统PCR仪则需1~2 h。     

液滴微流控系统在数字聚合酶链式反应中的应用研究进展

数字聚合酶链式反应( PCR)技术近年来发展迅速。与以实时荧光定量PCR为代表的传统PCR技术相比,数字PCR技术显著提高了定量分析的精确度和灵敏度。数字PCR的快速发展与近年来微流控技术在数字PCR技术中的广泛应用有着密切的联系。早期的研究和商业化产品使用的是大规模集成流路微流控芯片,加工过程复杂且价格高昂。近年来,液滴微流控芯片被应用到数字PCR技术中,它可以在短时间内产生102~107个微液滴,每一个微液滴都是最多只含有一个目的基因片段的PCR反应器。 PCR扩增后,通过对单个微液滴的观察计数,就可以获得绝对定量的分析数据。本文综述了不同种类的液滴微流控系统在数字PCR技术中的应用,以及液滴数字PCR微流控芯片在生物、医药、环境等领域的应用。     

微流控振荡流反转录聚合酶链式反应快速检测烟草花叶病毒

建立了一种基于毛细管的振荡流反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)的微流控装置检测烟草花叶病毒(TMV)的新方法.根据TMV移动蛋白基因设计一对PCR引物,对粗提纯TMV颗粒直接进行RT-PCR.用0.025%小牛血清蛋白(BSA)对反应毛细管内壁进行静力学和动力学钝化,提高了PCR效率.在此微流控装置上进行RT-PCR,流速为70 μL/min时, 检出限为0.01 μg cDNA;可以在17 min内成功扩增出179 bp的目的DNA片段.     

聚乙二醇沉淀富集和预扩增反转录实时定量聚合酶链式反应高灵敏检测小浆果中低浓度甲型肝炎病毒

基于聚乙二醇沉淀富集和改进的预扩增反转录实时定量聚合酶链式反应(RT-qPCR),建立了高灵敏检测小浆果中低剂量感染甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus, HAV)的方法。优化了聚乙二醇沉淀富集草莓中HAV的处理时间,探索设置预扩增步骤以加速样本核酸裂解和富集模板,建立了一种高灵敏的预扩增RT-qPCR检测新方法。回收率为15.51%, HAV减毒疫苗检测灵敏度可低至滴度4.49 CCID₅₀/mL,检测HAV质粒的灵敏度低至3.5 copies/μL。与ISO/TS15216-2:2019标准方法相比,本方法具有更高的检测效率,适于对小浆果中微量污染HAV的检测。对78批市售小浆果样品中HAV的阳性检出率为5.13%,高于采用ISO/TS 15216-2:2019标准方法的检出率(1.28%)。本方法对低剂量HAV病毒污染小浆果的检测具有很好的适用性和推广应用前景。     

电化学发光-聚合酶链式反应方法检测胰腺癌中K-ras基因点突变

发展了一种可用于快速检测胰腺癌中K-ras癌基因点突变的电化学发光-聚合酶链式反应(ECL-PCR)分析方法。该法采用三联吡啶钌标记的上游引物和生物素标记的下游引物对目的片段进行PCR扩增;再采用限制性内切酶MvaI对扩增产物进行酶切。由于野生型样品和突变型样品间存在酶切位点的变化,其中只有野生型样品能被切断;通过生物素与链霉亲和素包被的磁珠连接,将生物素标记的DNA片段收集到检测池中,进行电化学发光检测。采用该法对13例胰腺癌组织中的K-ras癌基因第12位密码子进行点突变分析,只需要10μL样品、20min孵育时间和30s采集时间,就可得出其中有12例存在点突变,点突变率为92.3%。本方法操作简便、安全、快速、灵敏,可用于检测任何一种导致限制性内切酶位点改变的基因点突变。     

一种用于核酸高灵敏检测的液滴式数字聚合酶链式反应芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,构建了一种新型的液滴式数字聚合酶链式反应(dd PCR)芯片.该芯片由产生液滴的聚二甲基硅氧烷(PDMS)模块和储存液滴的玻璃腔室构成.实验结果表明,该芯片可以在25 min内产生2×106个直径为20μm的微液滴(体积4.187 p L).利用该芯片定量检测了表皮生长因子受体(EGFR)基因第19号外显子,在DNA浓度为106~101copies/μL范围内呈现良好的线性关系(R2=0.9998);在浓度为106copies/μL的19号外显子野生型DNA中检测105~100copies/μL的突变型DNA,其检测敏感度可达到0.0001%.该方法在同一芯片上实现了液滴产生、核酸扩增和荧光信号读取的功能,在核酸绝对定量及痕量突变基因的检测中具有潜在应用前景.     

聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性和芯片生物分析技术用于渤海地区鱼种鉴定

以渤海湾具有重要商业价值的9种海鱼(小黄鱼、花鲈、蓝点马鲛、鲐、钝吻黄盖鲽、棘头梅童鱼、许氏平鲉、高眼鲽和长蛇鲻)为研究对象,利用聚合酶链式反应(PCR)-限制性片段长度多态性(RFLP)和芯片生物分析技术对其进行鱼种鉴定。首先提取其基因组脱氧核糖核酸(DNA),对其细胞色素b的特定片段(464 bp)进行扩增,然后选择DdeI、HaeIII和NlaIII3种限制性内切酶进行酶切,并利用芯片生物分析技术得到酶切产物的特异图谱和确切的片段大小,从而有效区分了9种海鱼。研究结果表明,PCR-RFLP和芯片生物分析技术在鱼种鉴定上具有精确、鉴别和快速三大优势,可为鱼类食品检测提供科学依据。     

变性无胶毛细管筛分电泳分析聚合酶链式反应产物

在分离Ｙ染色体性别决定区,人１１号染色体短β－珠蛋白基因部分序列扩增产物和ＰＢＲ３２２／ＨａｅⅢ标准片段的混合样品时,ＳＲＹ和１０８／Ｂ的迁移时间均产生较大的偏差,在尿素变性存在的无胶筛分体系中迁移时,这种迁移时间的偏差得以消除,这意味着尿素性剂的存在消除了ＤＮＡ空间结构对迁移的影响,ＤＮＡ在此筛分介质中的迁移只与其片段长度有关。     

聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性和芯片生物分析技术用于台湾海峡常见石斑鱼和鲷鱼的品种鉴定

应用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性分析(PCR-RFLP)和芯片生物分析系统建立了台湾海峡常见石斑鱼和鲷鱼的分子生物学品种鉴定新方法。首先提取鱼的基因组脱氧核糖核酸(DNA)进行细胞色素b基因特定片段的PCR扩增,然后用DdeI、HaeIII和NlaIII 3种限制性内切酶进行酶切,在Agilent DNA 1000芯片上对酶切片段进行分离。该方法成功鉴定了台湾海峡常见的8种石斑鱼品种和5种鲷鱼品种,是一种快速、简便、有效的鱼类品种鉴定分析手段。