【摘要】：熒光定量PCR是分子診斷市場占有率最高的檢測項(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檢測存在采用手工加樣,樣本前處理時(shí)間長,儀器升降溫速率慢等缺點(diǎn),且國產(chǎn)儀器性能不如國外品牌,在高端市場占有率少。因此,本課題針對免提取法試劑,提出基于磁動力切換恒溫區(qū)進(jìn)行核酸擴(kuò)增循環(huán)的新思路,搭建全自動切換恒溫區(qū)傳熱、微弱熒光檢測一體化硬件測試平臺,并通過熒光定量PCR試劑實(shí)驗(yàn)對本系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證和測試,對提高檢測周期、改進(jìn)國產(chǎn)儀器性能、打破國外高端PCR檢測技術(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PCR過程溫度需求、變溫控制和熒光檢測關(guān)鍵件的優(yōu)缺點(diǎn)對比分析。本文創(chuàng)新性地提出了基于磁動力切換恒溫區(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)原理對反應(yīng)液進(jìn)行傳熱分析,使用COMSOL Multiphysics軟件對反應(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)檢測系統(tǒng),將激發(fā)光路和檢測光路集成聚集于檢測點(diǎn),采用515nm激光器激發(fā)和光電二極管檢測580nm峰值波長。本課題使用SOLIDWORKS進(jìn)行機(jī)械平臺設(shè)計(jì),搭建了高精度溫控、運(yùn)動控制平臺和熒光共聚焦光學(xué)檢測硬件系統(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)動控制,連續(xù)動態(tài)采集了八通道的微弱熒光信號,并使用Visual Studio編寫了人機(jī)交互界面。完成平臺搭建后,本文針對溫控、運(yùn)動控制、光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,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)測試,成功測出陽性質(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，CCD 檢測LED( 單 通 道 ，470nm±10) 激 發(fā) 、PMT 檢測6 色 LED 激發(fā)、光電二極管檢測石英鹵鎢燈通道、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，國產(chǎn)品牌在功能實(shí)現(xiàn)上可以達(dá)到與國外品牌相近，，但其核心技術(shù)研究還落后與國外廠商，儀器的控溫精確度、熒光檢測靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)還與國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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R440

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2691354