微流控PCR荧光检测技术研究

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1、．Fluorescencedetectionsystemformicrofluidicreal-time．PCRByQianHonghuADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofcontrolengineeringHefeiInstitutesofPhysicalScience,ChineseAcademyofS

2、ciencesApril,2013声明学位论文原创性声明郑重声明：本人呈交的学位论文《微流控PCR荧光检测技术研究》，是在导师的指导下，进行研究工作取得的成果。论文中所有数据、图片资料均真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位沦文的研究成果不包含他人享有的著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位，本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。本人签名：参单搏日期：上翌丛珥致谢三年硕士研究生的学习和研究生涯即将

3、结束，在此特向所有帮助和指导过我的老师、同学、同事、朋友及关心支持我的家人表示诚挚的谢意。衷心感谢我的导师刘勇研究员和王安研究员，感谢他们在我研究生三年期间对我的学业和生活卜的关心、支持和帮助。他们敏锐的洞察力、渊博的知识、丰富的科研经验、严谨的科研作风、勤奋的工作精神以及真诚坦率的待人态度，给我留下了深刻的印象，是我学习的榜样。从两位导师身上不仅学到了科学的研究方法，提高了科研工作的能力，更学到了宝贵的做人道理，这些都将使我受益终生。特别感谢朱灵师兄两年来对我学习工作的悉心指导，他具有丰富的理论知识和

4、科研经验，待人真诚、工作严谨，同时还会将自己的人生体验分享于我，使我受益匪浅。感谢王贻坤师兄帮助我初识科研工作的方法及对我研究过程中的答疑解惑，感谢李飞师兄在科研技能上给我的帮助，感谢计敏博士的指导，感谢夏营威师兄、马新建师兄、高娜师姐、赵树弥同学、潘洪涛同学、张元志同学、李阳师弟、侯华毅师弟在我攻读硕士学位期间给予我的支持和帮助。感谢朱灿灿、张悦龙对我实验过程中的帮助，感谢光电子技术研究室的全体成员，感谢他们在我的课题研究期间给予的大力支持和帮助。感谢研究生部的吴海信老师、邵娴老师在学习、生活上给予的

5、细致关怀和照顾，他们在研究生管理中的辛勤工作是我JJl醑lJ完成学业的可靠保障。感谢研究院艺术团的各位老师和全体同学，他们丰富了我硕士研究阶段的生活，使之多姿多彩，充满欢声笑语。感谢我的父母，他们是我学业上坚强的后盾，为我的学业作出了无私奉献。感谢所有关心和爱护我的亲人朋友，是他们的爱和奉献帮助我顺利完成学、Ik。摘要微流控芯片技术是把生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离与检测等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上，并对其产物进行分析的一种技术。聚合酶链式反应(Polymerase

6、ChainReaction，PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，使目的DNA得以迅速扩增。微流控实时荧光PCR将微流控芯片技术与实时荧光PCR技术相结合，具有耗样少、速度快、扩增效率高和可集成等优势。荧光检测是微流控实时PCR的重要组成部分，其检测准确度直接影响整个分析系统的性能。因此，论文的重点是研究微流控实时PCR的荧光检测技术，研制集成化的荧光检测系统。本文首先阐述了PCR荧光检测的原理及其特点，在此基础上结合实际应用设计了一套斜入射式微流控实时PCR荧光检测系统。采用大功率LED灯作

7、为激发光源，CCD作为光电探测器，通过对LED进行二次光学设计提高了激发光的光能利用率和光照均匀性，使用斜入射激发的方式，激发光不直接进入荧光收集物镜，提高了检测系统的信噪比和灵敏度，系统检测限达到10Jomol／L(荧光素钠)。提出一种“多目标像素区定标线性校正”算法，实验结果表明荧光成像均匀度由70．73％显著提高到90．64％，有效提高了PCR荧光检测结果的准确性。最后采用PUCl8人工质粒DNA作为模板，对微流控实时荧光PCR系统的性能进行了测试，实验结果表明PCR扩增效率达到97．28％，决定

8、系数R2为O．984，达到了商业化实时荧光PCR仪的性能水平。关键词：微流控芯片；聚合酶链式反应；荧光检测：图像处理；非均匀校正II——．．垒!!!翌墨AbstractMicrofluidicsdealswiththebehavior,precisecontrolandmanipulationoffluidsthataregeometricallyconstrainedtoasmall，typicallysub—millimeterscal