微流控热循环扩增技术简述

KaryMullis发明的PCR技术包括变性(95℃)、退火(55~70℃)和延展(72℃)三步反应，通常PCR过程中不少于40℃，通过一次循环，DNA分子的数量就增加一倍。Kopp等将PCR技术成功地应用于微流控芯片，为微流控制技术开辟了一个全新的诊断领域，实现了实时PCR、数字PCR等技术。以PCR技术为基础的微流控芯片主要是在时域、空域上进行加热或冷却，也可分为室内固定PCR和连续流动PCR。瞬时域PCR微流动控制芯片，是一种在微流控芯片内对反应室进行刻蚀，通过反应室内温度的变化实现热循环放大。与FAM探针或染料相结合，单用一个荧光通道就能检测多个qPCR。

持续流式PCR系统，即空间域PCR微流控芯片，是在芯片所在的环境中设置三个恒温区域，流体流经不同温度区时，体验不同温度从而实现热循环，在微流体控制芯片装置上，通过改变混合液的流速来调节其持续时间，它是通过流变、退火、延伸等过程实现PCR扩增。持续流式PCR微流控芯片中最常用的是带有蛇形通道的微流控芯片，在泵的作用下，在不同温度范围内实现对目标基因的扩增；建立连续流式PCR微流控芯片，在流体流经管道时环绕加热器进行旋转加热；随着系统中压力的改变，液体塞子在一定温度范围内运动。利用铁磁流体塞作为阀门和执行机构，构造了带铁磁塞的连续流PCR微流体芯片，通过磁铁对其位置进行控制，使微流体流经固定温度区，从而进行PCR反应，防止样品的蒸发。

Matsuda等通过一个旋转仪器，将液滴在反应管内转动，使液滴在管内运动。连续流PCR芯片周期比时域PCR芯片具有更低的功耗和更快的响应速度，但其延展时间和变性时间依赖于系统设计，缺乏灵活性。另外，在连续流PCR芯片中，往往很难实现实时检测，而没有小尺寸的驱动流体流动所需的元件，就会导致整个操作系统过于庞大而无法携带(SUNetal.,2007)。所以，尽管基于PCR技术的微流控芯片有很大的优越性，它能大大简化操作步骤，提高效率，缩短检测时间，减少试剂消耗，能迅速传热，可移植性好，但需要热循环，对加热装置等仪器设备有较高要求。