發(fā)布時(shí)間：2021-02-03 03:12

　　數(shù)字PCR由于其無(wú)需建立標(biāo)準(zhǔn)曲線即可實(shí)現(xiàn)核酸精確定量的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為生物研究領(lǐng)域越來(lái)越受歡迎的核酸檢測(cè)技術(shù)。然而,現(xiàn)有的商業(yè)化數(shù)字PCR儀器體積龐大、集成度低、價(jià)格昂貴,需要專業(yè)技術(shù)人員操作和維護(hù),因而并不適用于資源有限地區(qū)以及需要即時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的場(chǎng)合。為了實(shí)現(xiàn)上述場(chǎng)景的核酸精準(zhǔn)定量分析,本課題開發(fā)了一臺(tái)基于智能手機(jī)的手持式數(shù)字PCR裝置并對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。此外,為了提高對(duì)數(shù)字PCR熒光圖片的處理效果,本文提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的圖像處理方法。本文的具體研究工作和成果主要包括以下幾個(gè)方面:（1）開發(fā)了適合于手持式數(shù)字PCR儀的微型溫控?zé)嵫h(huán)系統(tǒng),分別從硬件和溫度控制算法上進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并驗(yàn)證了其性能。（2）基于所采用的Taqman探針的熒光檢測(cè)原理,搭建了適合于手持式數(shù)字PCR儀的熒光檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了良好的熒光成像效果,開發(fā)了運(yùn)行于智能手機(jī)的圖像處理軟件對(duì)熒光圖像進(jìn)行處理。（3）結(jié)合微型溫控循環(huán)系統(tǒng)、熒光檢測(cè)系統(tǒng)和微流控芯片,成功搭建了一臺(tái)手持式數(shù)字PCR儀,所有功能單元均采用自主開發(fā)的Android軟件自動(dòng)控制。儀器的三維尺寸僅為90 mm×90 mm × 100 mm,重約5... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＰＣＲ原理示意圖（來(lái)源：維基百科）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ?Ｃｈａｉｎ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ．?（Ｆｒｏｍ?Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）??

Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｌ－ｌｉｍｅ?ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ?ＰＣＲ．?（Ｆｒｏｍ?Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）??數(shù)字ＰＣＲ是近幾年所發(fā)展起來(lái)的第三代ＰＣＲ技術(shù)［２４，２５］，其發(fā)展得益于微加??工技術(shù)的興起。其原理如圖１．３所示，樣本被連續(xù)稀釋到一定倍數(shù)后，分散成彼??此獨(dú)立的微型反應(yīng)單元，每個(gè)單元理論上有零個(gè)或者一個(gè)目標(biāo)核酸分子，隨后同??時(shí)進(jìn)行ＰＣＲ擴(kuò)增。擴(kuò)增后的反應(yīng)單元中若含有目標(biāo)分子，則其可以用熒光標(biāo)記??法被檢測(cè)到，稱為陽(yáng)性腔室，不含目標(biāo)分子的反應(yīng)單元不會(huì)產(chǎn)生特定熒光信號(hào)，??稱為陰性腔室。只需要通過(guò)對(duì)陽(yáng)性和陰性腔室逬行統(tǒng)計(jì)，并利用泊松分布對(duì)結(jié)果??進(jìn)行矯正，就可以得出所測(cè)樣本的濃度、突變等重要信息，能實(shí)現(xiàn)單個(gè)核酸分子??的檢測(cè)。這種方法無(wú)需繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，能夠?qū)δ繕?biāo)分子進(jìn)行絕對(duì)定量，避免了建??立標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)參曲線所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)間的誤差［２６，２７］。此外，在數(shù)字ＰＣＲ中，核酸樣本??被分散到大量獨(dú)立的反應(yīng)單元中

從而產(chǎn)生成千上萬(wàn)個(gè)均勻的微液滴，作為獨(dú)立的ＰＣＲ反應(yīng)單元。在ＰＣＲ??擴(kuò)增后用流式細(xì)胞法或者ＣＣＤ成像法獲取定量信息。２０１２年伯樂(lè)公司相繼推出??了微滴式數(shù)字ＰＣＲ系統(tǒng)ＱＸ１００和ＱＸ２００?（圖１．４?Ａ）。其中ＱＸ１００售價(jià)８９，０００??美元，（＾２００售價(jià)約１５０，０００？２９０，０００美元，每個(gè)樣品檢測(cè)費(fèi)用３美元。如圖１．４??Ｂ所示，微滴發(fā)生器（ｄｒｏｐｌｅｔｇｅｎｅｒａｔｏｒ）產(chǎn)生成千上萬(wàn)個(gè)納升級(jí)的微滴，每個(gè)微??滴都作為一個(gè)獨(dú)立的ＰＣＲ反應(yīng)器，經(jīng)ＰＣＲ擴(kuò)增后，采用微滴分析儀（ｄｒｏｐｌｅｔｒｅａｄｅｒ）??逐個(gè)對(duì)每個(gè)微滴進(jìn)行檢測(cè)，最終分析軟件可計(jì)算給出目標(biāo)分子的濃度或拷貝數(shù)。??同年，美國(guó)ＲａｉｎＤａｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司推出了?ＲａｉｎＤｒｏｐ數(shù)字ＰＣＲ系統(tǒng)（圖１．４??Ｃ），該儀器基于ＲａｍＳｔｏｒｍ微液滴技術(shù)，在每個(gè)液滴生成通道能產(chǎn)生１００￣１０００??萬(wàn)個(gè)皮升級(jí)（ｐｉｃｏｌｉｔｅｒ）的液滴，提高了動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍（圖１．４Ｄ）。該系統(tǒng)售價(jià)約??２６０

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)字核酸擴(kuò)增檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 丁雄,牟穎.  分析化學(xué). 2016(04)
[2]入射角度對(duì)高反膜及干涉濾光片的影響[J]. 方靖岳.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2013(01)
[3]半導(dǎo)體制冷技術(shù)原理與應(yīng)用[J]. 李洪斌,楊先.  現(xiàn)代物理知識(shí). 2007(05)

碩士論文
[1]自吸自離散式數(shù)字核酸擴(kuò)增微流控芯片的研究[D]. 高一博.浙江大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3015809