發(fā)布時(shí)間：2020-06-01 10:34

【摘要】：熒光定量PCR是分子診斷市場(chǎng)占有率最高的檢測(cè)項(xiàng)目,廣泛應(yīng)用于急診、遺傳、基因篩查、腫瘤癌癥等領(lǐng)域。目前熒光定量PCR檢測(cè)存在采用手工加樣,樣本前處理時(shí)間長(zhǎng),儀器升降溫速率慢等缺點(diǎn),且國(guó)產(chǎn)儀器性能不如國(guó)外品牌,在高端市場(chǎng)占有率少。因此,本課題針對(duì)免提取法試劑,提出基于磁動(dòng)力切換恒溫區(qū)進(jìn)行核酸擴(kuò)增循環(huán)的新思路,搭建全自動(dòng)切換恒溫區(qū)傳熱、微弱熒光檢測(cè)一體化硬件測(cè)試平臺(tái),并通過熒光定量PCR試劑實(shí)驗(yàn)對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試,對(duì)提高檢測(cè)周期、改進(jìn)國(guó)產(chǎn)儀器性能、打破國(guó)外高端PCR檢測(cè)技術(shù)的壟斷有著重要研究意義。本文分析了熒光定量PCR儀的數(shù)學(xué)定量法和化學(xué)熒光探針法、化學(xué)熒光染料法原理,并對(duì)熒光定量PCR儀溫控系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)等關(guān)鍵系統(tǒng)組成進(jìn)行深入研究,分別對(duì)PCR過程溫度需求、變溫控制和熒光檢測(cè)關(guān)鍵件的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析。本文創(chuàng)新性地提出了基于磁動(dòng)力切換恒溫區(qū)的溫控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高精度的恒溫控制,溫控精度達(dá)±0.13℃,并應(yīng)用熱力學(xué)原理對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行傳熱分析,使用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)反應(yīng)液傳熱模型進(jìn)行有限元仿真,得到反應(yīng)液實(shí)際升降溫信息。本文搭建了熒光共聚焦光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng),將激發(fā)光路和檢測(cè)光路集成聚集于檢測(cè)點(diǎn),采用515nm激光器激發(fā)和光電二極管檢測(cè)580nm峰值波長(zhǎng)。本課題使用SOLIDWORKS進(jìn)行機(jī)械平臺(tái)設(shè)計(jì),搭建了高精度溫控、運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)和熒光共聚焦光學(xué)檢測(cè)硬件系統(tǒng),分別采用專家型PID算法和狀態(tài)機(jī)判別算法實(shí)現(xiàn)高精度恒溫和精確定位運(yùn)動(dòng)控制,連續(xù)動(dòng)態(tài)采集了八通道的微弱熒光信號(hào),并使用Visual Studio編寫了人機(jī)交互界面。完成平臺(tái)搭建后,本文針對(duì)溫控、運(yùn)動(dòng)控制、光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)現(xiàn)±0.13℃精度的恒溫溫控、光學(xué)線性擬合度R2=0.992、精密度2%,并使用臨床PCR試劑進(jìn)行整機(jī)測(cè)試,成功測(cè)出陽性質(zhì)控品和得到實(shí)時(shí)熒光標(biāo)準(zhǔn)S型曲線圖。
【圖文】：

圖 1.1-c Cepheid Smart Cycler 圖 1.1-d Roche Light Cycler表 1-1 國(guó)外熒光定量 PCR 儀性能指標(biāo)ABI 7500fast Roche LC 2.0 Bio-Rad CFX96 Strategen統(tǒng) Peltier 半導(dǎo)體 空氣加熱制冷 Peltier 半導(dǎo)體 Peltier 半率 3.5℃/s 15℃/s 3.3℃/s 2.5℃/s度 ±0.25℃ ± 0.4℃ ± 0.4℃ ±0.25℃鹵鎢燈，5 色激發(fā)，5色檢測(cè)，CCD 檢測(cè)LED( 單 通 道 ，470nm±10) 激 發(fā) 、PMT 檢測(cè)6 色 LED 激發(fā)、光電二極管檢測(cè)石英鹵鎢燈通道、PMT 500-660nm 530，560，610，640 ，670，705nm515-730 nm 350-700 96×（20～100uL） 32 ×(20ul，100ul) 96×（1～50uL） 96×（10～Fast-mode ：30~40min35 個(gè)循環(huán) 20ul 要30min ， 100ul 要55min 完成 40 個(gè)循環(huán)快速：50m

廈門安普利：Anadas9850/ Genelight9800，廣州達(dá)安基因：DA7600，杭州安杰思：AFD4800/9600（圖1.2-d）等�？偟膩碚f，國(guó)產(chǎn)品牌在功能實(shí)現(xiàn)上可以達(dá)到與國(guó)外品牌相近，，但其核心技術(shù)研究還落后與國(guó)外廠商，儀器的控溫精確度、熒光檢測(cè)靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)還與國(guó)外廠商存在不小的差距[8]，其性能指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)如下表 1-2 所示：
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R440

【參考文獻(xiàn)】

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1 鮑鑫;劉向國(guó);劉茜;;實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)研究及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J];醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐;2013年12期

2 陳雪初;葉劍榮;蔡俊平;;HBV DNA免提取核酸熒光定量PCR檢測(cè)法應(yīng)用評(píng)價(jià)[J];中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志;2012年11期

3 鐘江華;張光萍;柳小英;;實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J];氨基酸和生物資源;2011年02期

4 楊秋蘭;;專家PID控制在微型精密恒溫槽中的應(yīng)用研究[J];價(jià)值工程;2010年17期

5 莫曉山;陳憲;;PCR分析儀器關(guān)鍵技術(shù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定初探[J];中國(guó)計(jì)量;2009年11期

6 董曉麗;王加啟;卜登攀;張春林;李珊珊;趙國(guó)琦;;內(nèi)參基因在實(shí)時(shí)定量PCR中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];中國(guó)畜牧獸醫(yī);2009年09期

7 唐永凱;賈永義;;熒光定量PCR數(shù)據(jù)處理方法的探討[J];生物技術(shù);2008年03期

8 趙煥英;包金風(fēng);;實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的原理及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];中國(guó)組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志;2007年04期

9 曹雪雁;張曉東;樊春海;胡鈞;;聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù)研究新進(jìn)展[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2007年05期

10 張金波;羅佳濱;張春斌;朱金玲;呂冬霞;;熒光定量PCR技術(shù)原理及在分子診斷中的應(yīng)用進(jìn)展[J];中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志;2006年12期

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2 黃靖;定量聚合酶鏈反應(yīng)熱循環(huán)系統(tǒng)及熒光檢測(cè)技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2012年

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2 谷鵬陽;應(yīng)用于自動(dòng)化核酸分析檢測(cè)工作站的熒光檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2015年

3 李開祥;實(shí)時(shí)PCR儀應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

4 鐘珂珂;光纖型定量PCR儀熒光檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 劉浩;定量PCR儀控制與檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2691354