高精准和自动化的微液滴数字PCR系统研究

发布时间：2024-04-07 19:45

　　液滴微流控技术能够以高通量的方式生成尺寸均一的微液滴。微液滴数字PCR(dd PCR)能够实现核酸的绝对定量分析,近年来在临床检验领域开始出现广泛而重要的应用。准确性和客观性是dd PCR用于临床检验的两大需求。目前,用于核酸绝对定量的高精准和自动化的dd PCR系统仍未见报道。本文构建了一套创新的高精准和自动化的dd PCR系统,从微液滴生成过程和检测过了两方面进行了高精准和自动化的定量研究。主要的研究内容包括:(1)微液滴生成过程的高精准和自动化分析。本文设计并搭建了微液滴生成装置,并使用高速相机对微液滴的生成过程进行了实时观察。在此基础上,本文提出了一种创新的微液滴生成过程的自动化监测方法——余弦相似度算法。该算法利用微液滴生成过程的周期性,只需使用高速相机采集的视频就能高精准和自动化地计算微液滴生成频率的均值和变异系数,前者用于精准确定生成微液滴数,后者用于精准确定微液滴生成过程的均一性。本文使用了四种微液滴生成过程对余弦相似度算法进行测试,测试结果证明余弦相似度算法能够高精准和自动化地确定生成微液滴数和微液滴生成过程的均一性。(2)微液滴检测过程的高精准和自动化分析。本文设计...

【文章页数】：290 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.3基于微孔板的

谝淮鶳CR技术一般使用凝胶电泳作为定性检测手段。1992年，Higuchi等开发了第二代PCR技术——实时定量PCR（quantitativePCR,qPCR）技术，使用与核酸特异性结合后荧光增强的染料实现被扩增核酸的相对定量[36]。第二代PCR技术一般使用荧光染料或Taqma....

图1.4BEAMing技术的原理[39]

第1章引言6反应体系滴加到矿物油（含4.5%Span80，0.40%Tween80和0.05%TritonX-100作为表面活性剂）中形成约3×109个微液滴（直径为5.4±2.7μm），作为微孔板的“孔”进行数字PCR，PCR产物被富集到磁珠上进行纯化，最后通过流式细胞术对磁珠....

图1.5商业化的微

第1章引言7产品RainDrop（图1.5b）[41]。该产品能够将20–50μLPCR反应体系分装成5×106–1×107个均一的微液滴[46]，在PCR反应完成后，将带有微液滴的试管装载到微液滴检测芯片上，用连续相驱动微液滴进入检测芯片的微流道中，以流式细胞术的方式对微液滴进....

图1.6使用琼脂糖微凝胶的ddPCR技术[51]

第1章引言8糖微凝胶的ddPCR技术，该技术使用低温可固化的琼脂糖微凝胶作为数字PCR中常用的的微液滴，有效提高了微液滴在PCR温度循环过程中的稳定性，且琼脂糖微凝胶能直接使用商业化的流式细胞仪或荧光显微镜进行检测（图1.6）[51]。2013年，Abate研究组的Eastbur....

本文编号：3947877