【摘 要】
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核酸检测是诊断是否感染疾病的重要手段之一。目前核酸检测大多采用现场提取患者的咽拭子等样本,之后再送去实验室或医院进行检测的方法,这种方法具有检测周期长、所需仪器数量和种类多等缺点,在需要现场即时检测的场合有诸多不便。微流控芯片由于具有集成化、便携化、检测效率高、污染少等优点,可以有效解决上述问题。本文研究了离心驱动式微流控芯片上液体流动理论、微流控阀工作原理以及核酸检测过程分析,设计并制作了用于核
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2020YFB2008502）； 国家自然科学基金（51875083）； 大连市科技创新基金项目（2020JJ25CY018）；
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核酸检测是诊断是否感染疾病的重要手段之一。目前核酸检测大多采用现场提取患者的咽拭子等样本,之后再送去实验室或医院进行检测的方法,这种方法具有检测周期长、所需仪器数量和种类多等缺点,在需要现场即时检测的场合有诸多不便。微流控芯片由于具有集成化、便携化、检测效率高、污染少等优点,可以有效解决上述问题。本文研究了离心驱动式微流控芯片上液体流动理论、微流控阀工作原理以及核酸检测过程分析,设计并制作了用于核酸检测的离心驱动式微流控芯片,并在微流控芯片上进行液体操控测试和相关的生物实验。通过分析液体在离心驱动式微流控芯片中的受力情况和核酸检测过程中核酸提取、扩增方式,对用于核酸检测的离心驱动式微流控芯片进行设计,设计内容包括微流控芯片上核酸检测功能的实现以及液体存储腔室、毛细阀、虹吸阀、离心气动阀等结构的设计。芯片制作材料为聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）,通过PC基片及PC盖片的制作、PC基片上虹吸阀的表面改性及试剂预埋、芯片的封装完成了用于核酸检测的离心驱动式微流控芯片的制作。对微流控芯片进行液体操纵测试,发现该芯片液体填充效果好,磁珠可以在通道内正常移动,毛细阀、虹吸阀、离心气动阀可以正常工作。其中针对虹吸阀的表面改性设计了表面改性时效性实验,实验发现,对PC表面进行涂覆表面活性剂Tween-20和氧等离子体处理时,去离子水在PC表面的接触角由最初的87.90°分别减小到了9.02°和28.28°,氧等离子体处理在改性后的第15天接触角已恢复到了81.14°,而涂覆Tween-20在改性后的第15天PC表面接触角为13.62°。因此选择涂覆表面活性剂Tween-20作为虹吸阀的表面改性方式。对用于核酸检测的离心驱动式微流控芯片进行了相关生物实验。设计了交叉污染实验,实验结果说明各个反应室间无交叉感染现象,保证了核酸检测过程中的准确性和稳定性;设计了结构优化实验,实验结果说明可以去除清洗液1室减少芯片尺寸和待检测核酸的检测限要求不高时,可以去除MIX室将LAMP 2X Master Mix试剂以干粉形式存储在混合室中,为后续微流控芯片的设计提供了经验。
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