电极优化的PCR芯片及其扩增实验.pdf

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1、2016左E仪表技术与传感器2016第8期InstrumentTechniqueandSensor0．8电极优化的PCR芯片及其扩增实验陈伟，崔峰，郭兆鑫，陈文元，吴校生，刘武，张卫平(微米纳米／j~'r技术国家级重点实验室，上海市北斗导航与位置服务重点实验室，上海交通大学微纳电子学系，上海200240)摘要：对传统的蛇形加热电板结构进行了优化，提升PCR芯片反应的温度分布均匀性。设计了一种电极片可重复使用且和反应腔室片可分离的PCR芯片。利用红外热像测温仪对优化前后的电极片进行了温度场分布测量，结果表明优化后的加热电极在反应腔室范围内的温度均匀性小于l℃。与大型PCR仪的扩

2、增实验结果对比表明，该PCR芯片实现了239bp的DNA片段的高效扩增。关键词：MEMS；PCR芯片；PDMS；温度场；扩增中图分类号：TP274文章标识码：A文章编号：1002—1841(2016)08—0075—02PCRChipwithOptimizedElectrodesandAmplificationExperimentCHENWei，CUIFeng，GUOZhao-xin，CHENWen—yuan，WUXiao-sheng，LIUWu，ZHANGWei—ping(NationMKeyLabofScienceandTechnologyonMicro／NanoFab~

3、cation，ShanghmKeyLabofNavigationandLocation-basedServices，DepartmentofMicro／NanoElectronics，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai20O24O，China)Abstract：Thetraditionalserpentineheatingelectrodestructurewasoptimized，anduniformityoftemperaturedistributionofPCRchipreactionwasimproved．AseparablePCR

4、chipfromchamberwithreusableelectrodespartwasdesigned．Theinfraredthermometerwasusedtomeasuretemperaturedistributionofthefabricatedelectrode-chip．ThetestresultsshowthatthiskindofPCRchipwithoptimizedelectrodepatterncanprovideuniformtemperaturedistribtioninthescopeofthereactionchamberwheretempe

5、raturefluctuationisin1℃．ComparedwithlargePCRamplificationexperimentalresults．thePCRchipachievetheefficientamplificationof239bpDNAfragment．Keywords：MEMS；PCRchip；PDMS；temperaturefield；amplification0引言得均匀温度区的范围显著增加。PCR生物芯片由于弥补了大型PCR仪设备笨重此外本文采用加热、传感电极和反应腔室可分离昂贵，样品消耗大，反应时间长等缺点，得到了广泛关的PCR芯片结构．对使用

6、贵重金属Pt作为材料的加注和快速发展。热、传感电极进行重复利用，这使得PCR芯片的制造1993年，M．A．Northrup等在硅片上加工出了静成本显著降低。本文利用Pt薄膜电阻作为加热和传态腔式PCR芯片，采用的是在多晶硅底部加热的方感电极和一次性可替换的Glass—PDMS芯片作为反应式⋯。之后基于芯片结构和材料、加热方式、扩增结腔，设计了该PCR芯片。相比一些研究中热板加热的果检测等方面出现了不同的PCR芯片。程京等在芯方式l5]，薄膜电阻加热升温更快，体积更小，可以有效片材料上采用硅和玻璃键合，制作微腔室PCR芯降低总反应时间。为了验证优化前后电极的加热效片[2]：Ch

7、u1．HoCho等设计了一款PDMS—Glass静态蛇果，利用红外测温仪进行了电极芯片表面实际温度场形反应腔的PCR芯片，使用蛇形Au电极作为加热器的测量验证，并且用制作出的PCR芯片进行了DNA传感器[。；何文波等设计了一种硅反应腔室背面集成模板的PCR扩增实验。蛇形Pt加热电极的PCR芯片_4J。1电极优化及PCR芯片的设计上述采用蛇形电极结构的PCR芯片无法在较大图1(a)和图1(b)分别是微加工的传统蛇形电极反应区域提供均匀的温度场，最后导致PCR扩增效果和优化后的蛇形电极。优化的加热电极在原蛇