恒溫PCR雙通道熒光讀數儀的系統設計

單秋霞,李建杰,吳　曉,杜與沖,袁旭軍

(1.上海理工大學 光電信息與計算機工程學院,上海　200093;2.上海科源電子科技有限公司,上海　201101)

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恒溫PCR雙通道熒光讀數儀的系統設計

單秋霞1,李建杰1,吳曉2,杜與沖2,袁旭軍2

(1.上海理工大學 光電信息與計算機工程學院,上海200093;2.上海科源電子科技有限公司,上海201101)

摘要針對傳統PCR檢測儀在檢測速度和精度上存在的問題,文中設計了恒溫PCR雙通道熒光讀數儀系統,系統采用實時熒光核酸恒溫擴增檢測技術(SAT),大幅提高了擴增反應時間。然而考慮到SAT技術仍無法避免假陰性,文中在此基礎上提出了雙通道的光學系統設計,在檢測樣品陰陽性的同時對陰性樣品進行實時監控。結果表明,該系統最快可在30 min內完成檢測,可有效指示假陰性現象的出現,并具有檢測速度快、精確度高、且穩定性好等優點。

關鍵詞PCR儀;恒溫擴增;雙通道熒光檢測

System Design of Constant Temperature Dual-channel PCR Fluorescent Reader

SHAN Qiuxia1,LI Jianjie1,WU Xiao2,DU Yuchong2,YUAN Xujun2

(1.School of Optical-Electrical and Computer Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China;2.Shanghai Cohere Electronics Technology Co.,Ltd,Shanghai 201101,China)

AbstractA system of constant temperature dual-channel fluorescent reader is designed to improve the detection speed and accuracy of traditional ones.The system is based on the technology of real-time simultaneous amplification and testing (SAT),with which the time of amplification reaction can be greatly reduced.Since the technology of simultaneous amplification and testing still cannot avoid the false negative results,a dual-channel optical system is designed based on the technology to offer accurate detection of the characteristics of sample.Real-time monitoring of negative ones is also achieved.Experiments demonstrate that the system can indicate false negative results effectively within 30 minutes with high accuracy and good stability.

KeywordsPCR instrument;isothermal amplification;dual-channel fluorescence detection

聚合酶鏈反應(Polymerize Chain Reaction,PCR),是一種基于特定的DNA片段在體外進行快速擴增的方法,其是生物醫學領域中的一次重大革命,使生物醫學研究從宏觀水平和細胞水平發展到分子水平,廣泛應用于病原體測定、免疫分析、基因表達、多態性研究以及評價臨床治療效果等各個方面[1-3]。然而,PCR技術主要由高溫變性(約95 ℃)、低溫退火(通常50~60 ℃)和適溫延伸(72 ℃)3個步驟反復的熱循環構成。這給PCR儀的溫控系統帶來了一個難題,目前國內常規PCR儀還難以達到快速升溫、快速降溫的要求,導致基因擴增速度沒有預計的時間快,一般需要5~6小時的反應時間,且控制溫度的精確度較低,以至于擴增反應體系易受檢測樣品中DNA、肝素、血紅蛋白、EDTA、脂質等污染因子的影響,降低了檢測的穩定性和結果的精確性。……