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Réaction en chaîne par polymérase (PCR)

La technique de réaction en chaîne par polymérase (PCR), qui permet d'amplifier chimiquement des échantillons d'ADN à faible concentration, permet d'amplifier plusieurs copies de la séquence modèle ou même une molécule d'ADN en quelques heures.7~ 108Double, facile à utiliser, il est maintenant largement utilisé dans tous les domaines de la recherche en biologie moléculaire, dont le cœur est la réplication semi - conservée de l'ADN.

La technologie PCR est principalement divisée en trois étapes:

（1）Dénaturation de l'ADNChauffer l'échantillon d'ADN de la structure double brin à 92 ~ 97 ℃, de sorte que les liaisons hydrogène entre les chaînes se brisent et se décomposent en deux molécules simples brins.

（2）RecuitRéduire rapidement la température à 55 ~ 65 ℃, lorsque l'ADN simple brin et les amorces se lient de manière complémentaire selon le principe de l'appariement des bases.

（3）ExtensionsAugmenter la température à environ 72 ° C pour la réaction d'extension de l'ADN.

Chaque cycle étant dénaturé, recuit et étendu, le contenu en ADN est doublé. Dans une réaction de PCR, le changement de température joue un rôle décisif dans l'efficacité de la réplication de l'ADN: plus le processus de réchauffement, de refroidissement est rapide, plus le temps de réaction est court.

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POCT moléculaireproduit

Tout le monde doit se souvenirTest médical Visby，Cette maison auto - test carte boîte,numéroAppeléEssai PCR sans équipement requisAgent (En fait, a fait l'équipement dans la cassette) etIl présente de nombreux avantages:Petit, portable, facile à utiliser, etc., mais un peu cher.

La durée03: 27 heures

La structure interne du produit est visible sur l'image et les flèches rouges font référence au thème partagé aujourd'hui.

de VisbyLe module d'amplification de la boîte à cartes d'auto - test domestique est "PCPuce Microfluidique rPlus précisément, il faut appelerPuce microfluidique PCR à flux continuLe processus réactionnel est réalisé en faisant passer l'échantillon mélangé à travers différentes zones de température à l'aide d'une "conversion espace - temps".

« lede VisbyLe succès de la boîte de carte d'auto - test à domicile ne bénéficie pas de l'utilisation de la technologie microfluidique. « et

MicroflowContrôleLa capacité thermique de la puce est petite, la surface spécifique est grande, l'efficacité de transfert de chaleur est beaucoup plus élevée que le dispositif de PCR macroscopique, de sorte que vous pouvez utiliser le processus de refroidissement rapide de la température, réaliser l'amplification rapide de l'ADN, ses avantages peuvent non seulement économiser la consommation d'échantillon, mais également améliorer l'efficacité de la détection et la sensibilité de la détection, réaliser la détection portable.

Toutes les réactions doivent être effectuées dans un environnement liquide et impliquent un contrôle précis de la température, de sorte que les problèmes d'écoulement et de transfert de chaleur à micro - échelle sont particulièrement importants dans les systèmes PCR.Il est à noter qu'en plus de la réaction PCR en trois étapes, il existe également une réaction en deux étapes, c'est - à - dire combinant le recuit et l'extension en une seule étape,VisbHome auto - test Card Box est une réaction en deux étapes).

Puce microfluidique PCR selon la structure différente peut être divisée en微室 PCR (PCR à micro-chambre)etPCR à flux continu (Continuous - PCR)Deux modes de base.La différence entre les deux est que:

(1) Le changement de température de PCR de microchambre se produit dans le volume fixe, le changement de température est le contrôle dynamique par l'extérieur;

(2) La PCR à flux continu permet une commutation passive de la température en faisant circuler le liquide à travers des endroits avec des profils de température différents.

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Microchambre PCRPuce Microfluidique

Avantages: avec un petit volume, facile à réaliser une intégration polyvalente.

Inconvénients: soumis à la capacité thermique de la puce elle - même en termes de vitesse de refroidissement, tout enLes puces microfluidiques PCR à microchambre ont un "volume mort" structurellement important, les puces microfluidiques sont difficiles à nettoyer et ne peuvent généralement être utilisées qu'une seule fois, ce qui ne convient pas pour une réaction d'amplification continue avec plusieurs réactifs.

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continuFlux PCR Microfluidic Corepièce

Avantages: puce microfluidique PCR à flux continu à l'aide deDe manière « Espace - temps », le processus réactionnel est réalisé en conduisant des échantillons mélangés à travers différentes zones de température. En raison dePCR à flux continuPuce MicrofluidiquePrincipalement en s'appuyant sur les microcanaux pour réaliser la réaction, il y a un « volume mort» relativement petit de fluide, l'utilisation d'un tampon de milieu approprié pour l'espacement et le rinçage, peut éviter la contamination croisée entre les différents échantillons, de sorte que la puce microfluidique PCR à flux continu peut réaliser plusieurs échantillons en continu et le traitement par lots, de sorte qu'il a la fonction d '« amplificateur chimique en ligne (sur site) ».

Inconvénients: PCR à flux continuPuce MicrofluidiqueL'inconvénient réside dans le fait que le nombre d'amplifications dépend du nombre de passages dans les trois zones de température, ce cycle ne pouvant plus être modifié une fois le schéma de conception du canal déterminé.

Certaines technologies émergentes peuvent surmonter les lacunes des deux systèmes mentionnés ci - dessus, par exemple, des études confirment que lesMicroChambre PCRPuce MicrofluidiqueLe milieu liquide contient des nanoparticules métalliques, les micro - ondes isomorphes chauffent les particules métalliques, de sorte que l'ensemble du milieu fluide est chauffé, avec une efficacité de chauffage élevée et un mode de contrôle flexible.

Les méthodes de contrôle de la température des dispositifs PCR microfluidiques sont diverses. Krishnan et al. ont conçu des réacteurs PCR à micro - échelle utilisant l'effet de convection Rayleigh - Bernard, dont la structure est illustrée ci - dessous.

Réacteur PCR à micro - échelle basé sur l'effet de convection Rayleigh - Bernard

L'appareil est chauffé à 97 ° C avec une plaque chaude dans le fond du microréacteur et maintenu à 61 ° C avec une plaque refroidie à l'eau sur le dessus, ce qui permet la formation d'une Convection Rayleigh - Bernard stable dans des conditions spécifiques en raison de la différence de température dans le microréacteur va créer une convection flottante, les molécules d'ADN et les autres composants réactifs en solution se déplacent cycliquement avec l'écoulement entre les températures de 97 ° C et 61 ° C, complétant ainsi l'amplification PCR en deux étapes de l'ADN. Ce dispositif permet de modifier le mode d'écoulement en faisant varier les dimensions géométriques du réacteur intermédiaire.

Hu et al. utilisent la propriété de la conductivité électrique élevée de la solution d'amplification PCR pour produire différentes chaleurs Joule à travers différents champs électriques d'intensité, permettant un contrôle de la température dans les microcanaux, complétant ainsi l'amplification PCR de l'ADN.

la PCRLe dispositifDans la transsubstantiation,RetourFeu / Étape d'extensionAu milieuDistribution de la température

Références:

[1]Guoqing Hu, Qing Xiang, Rachel Fu, Bo Xu, Roberto Venditti, Dongqing Li. (2006). Réaction en chaîne de polymérase en temps réel contrôlée électrocinétiquement en microcanal en utilisant l'effet de chauffage Joule. Analytica Chimica Acta, 557, 146 à 151.

[2] Madhavi Krishnan, Victor M. Ugaz, Mark A. Burns. (2002).PCR dans un Rayleigh-Benard Cellule de convectionScience, 298, 793.