在便携式温控仪上,采用软刻技术制作了连续流动PCR微流控装置,实现了DNA扩增平台的小型化

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:33
文章英文标题
Miniaturized DNA amplification platform with soft-lithographically fabricated continuous-flow PCR microfluidic device on a portable temperature controller
正文
聚合酶链式反应( PCR )常用于扩增和定量核酸片段,通常采用台式热循环仪。为了使PCR过程自动化、集成化和微型化,在微流控环境中研究了几种策略。其中,基于连续流的微流控PCR允许使用零排放体积的快速热循环,以最少的反应时间与复用。目的:研制一种可在独立设计的便携式、易用、低成本、自动化、小型化的温控平台( TCP )上进行DNA扩增的微流控装置。方法:采用直接激光写入器( DLW ),利用干膜光刻胶( DFR )在玻璃上制作主控器;进一步,研制了基于PDMS的微流控装置,其尺寸为30 ( L ) ×0.32 mm2 ( W ) ×35 µ m ( H ),采用氧等离子体键合在玻璃上。便携式设备展示了使用物联网平台进行实时数据流的关键特性,可方便地对智能手机进行数据访问、监测和存储。该装置的温度灵敏度为±0.5℃,最高可达温度为300℃,微流控装置置于TCP上。采用自动注射器泵,在各种流量下引入反应体积20µL。作为概念的证明,本实验在该平台上成功扩增了594碱基对的大鼠GAPDH基因,并通过凝胶电泳方法进行了验证。最后,将本文装置得到的结果与结果与常规热循环器进行了比较,该装置具有良好的装置效率和低功耗,显著缩短了所需的放大时间,具有良好的性能和新颖性。
文章内容(英文)
Polymerase chain reaction (PCR) is commonly used to amplify and quantify the nucleic acid segments typically using a benchtop thermocycler. To automate, integrate, and miniaturize the PCR process, several strategies have been studied in a microfluidic environment. Among them, continuous-flow-based microfluidic PCR allows fast thermal cycling using minuscule volume, in a minimal reaction time with multiplexing. The objective was to develop a microfluidic device with a soft-lithographically fabricated continuous-flow serpentine microchannel for DNA amplification executed on a separately designed portable, easy-to-use, low-cost, automated, and miniaturized temperature controller platform (TCP). Direct laser writer (DLW) was used for developing a master on glass using a dry-film photoresist (DFR). Further, a PDMS-based microfluidic device, with dimensions 30 (L) × 0.32 mm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e (W) × 35 µm (H), was developed which was bonded on glass using oxygen plasma. The portable device exhibits key features of live data streaming using an IoT platform enabling easy data accessing, monitoring and storage onto the smartphone. The temperature sensitivity of the device was ± 0.5 °C and the maximum achievable temperature was 300 °C. The microfluidic device was placed on TCP. A 20 µL of reaction volume was introduced using an automated syringe pump at various flow rates. As a proof-of-concept, the rat GAPDH gene of the 594-base pair was successfully amplified on the proposed platform which was validated using the gel electrophoresis method. Finally, the results obtained from the proposed device were compared with the conventional thermocycler which showed promising performance and novelty exists in the significant reduction of required amplification time with good device efficiency and low-power consumption.
来源出处
Journal|[J]Microfluidics and NanofluidicsVolume 25, Issue 8. 2021.
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DOI
https://doi.org/10.1007/S10404-021-02473-4

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