[發(fā)明專利]一種基于DNA擴(kuò)增的熱傳遞檢測(cè)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006323.2
• 申請(qǐng)日: 2012-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN102517399A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q1/68
• 分類號(hào): C12Q1/68;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DNA擴(kuò)增的熱傳遞檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

將DNA聚合酶引入PCR的步驟是：DNA反應(yīng)液放在試管中，裝有反應(yīng)液的試管放在反應(yīng)室的PCR模塊各孔中，基因擴(kuò)增過程由控制程序自動(dòng)完成。到目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在控制程序上主要利用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)PCR模塊的溫度變化進(jìn)行控制，Stephanie?J.Culler課題組利用PCR設(shè)備分析了基因的內(nèi)在結(jié)構(gòu)表達(dá)，但多數(shù)研究成果集中在改進(jìn)PCR技術(shù)和提高PCR設(shè)備的某些指標(biāo)。E.T.Lagally早在2001年采用提高升降溫速率的方法對(duì)DNA擴(kuò)增過程進(jìn)行了研究，Grover?J.和Juncosa?R.D于2008年對(duì)常規(guī)PCR設(shè)備的升降速率進(jìn)行了研究，T.M.H.Lee等采用數(shù)字化控制方式提高了PCR的反應(yīng)控制精度。在PCR的臨床應(yīng)用中，一個(gè)普遍存在的問題是：位于模塊各孔試管中的DNA反應(yīng)液的狀態(tài)隨反應(yīng)階段的不同而發(fā)生變化，在這個(gè)過程中，DNA的化學(xué)鍵不斷斷裂或生成，伴隨著的吸、放熱狀態(tài)也不同，如何分析這些狀態(tài)變化規(guī)律，對(duì)提高DNA擴(kuò)增質(zhì)量和對(duì)放在模塊各孔中試管反應(yīng)液的溫度變化進(jìn)行精確控制有直接影響，現(xiàn)有技術(shù)裝置操作復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性低，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)檢測(cè)效果不理想，應(yīng)用在實(shí)際工程中有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于DNA擴(kuò)增的熱傳遞檢測(cè)方法，所述方法利用光纖布拉格光柵傳感器及其分布特性模型，利用此特性對(duì)DNA反應(yīng)液的數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行采集和分析，分析DNA擴(kuò)增的熱傳遞規(guī)律。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于DNA擴(kuò)增的熱傳遞檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法利用光纖布拉格光柵傳感器、常規(guī)的鉑電阻傳感器和流程檢測(cè)模塊在DNA擴(kuò)增模塊上建立檢測(cè)系統(tǒng)，所述DNA擴(kuò)增模塊呈平面形狀，位于一個(gè)密閉的反應(yīng)空間里，其上部設(shè)置有反應(yīng)孔，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括光纖布拉格光柵檢測(cè)子系統(tǒng)和鉑電阻傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)，所述光纖布拉格光柵檢測(cè)子系統(tǒng)包含光纖布拉格光柵傳感器和信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，所述光纖布拉格光柵傳感器包括傳感探頭，所述信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)與所述傳感探頭相連接，把所述傳感探頭插入所述反應(yīng)孔中，鉑電阻傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)包括控制單元和鉑電阻傳感器，所述控制單元與鉑電阻傳感器相連接，把所述鉑電阻傳感器緊密設(shè)置在DNA擴(kuò)增模塊的下部，所述流程檢測(cè)模塊通過接口模塊與所述光纖布拉格光柵檢測(cè)子系統(tǒng)和鉑電阻傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)相連接，測(cè)試步驟如下：

1)啟動(dòng)鉑電阻傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)，利用控制單元接收鉑電阻傳感器傳送來的溫度值，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)變成溫度控制數(shù)據(jù)，傳給流程檢測(cè)模塊；

2)啟動(dòng)光纖布拉格光柵檢測(cè)子系統(tǒng)，把布拉格光柵傳感器傳來的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)變成反應(yīng)室數(shù)據(jù)，傳給流程檢測(cè)模塊；

3)流程檢測(cè)模塊把溫度控制數(shù)據(jù)和反應(yīng)室數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化處理后，建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型；

4)依據(jù)已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)模型，流程檢測(cè)模塊確定DNA反應(yīng)階段及相關(guān)邊界條件，綜合計(jì)算，并根據(jù)布拉格傳感器的數(shù)據(jù)判定是吸熱還是放熱過程并進(jìn)行修正，計(jì)算采集在化學(xué)鍵的斷裂或生成過程中反應(yīng)液的熱流變化，轉(zhuǎn)換的熱焓值分析溫度變化和熱流密度。

5)依據(jù)第4步的數(shù)據(jù)構(gòu)建DNA反應(yīng)數(shù)據(jù)模擬模型。

所述鉑電阻傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)包含三路檢測(cè)信號(hào)，每路包含一個(gè)鉑電阻傳感器。

所述DNA擴(kuò)增模塊上設(shè)有96個(gè)反應(yīng)孔。

本發(fā)明具有如下有益效果

1)本發(fā)明采用依據(jù)數(shù)據(jù)模擬模型構(gòu)建數(shù)據(jù)控制模型，模擬DNA整個(gè)擴(kuò)增過程，揭示對(duì)DNA樣本的影響因素，為揭示DNA內(nèi)部反應(yīng)的客觀規(guī)律提供依據(jù)。

2)本發(fā)明建立光纖布拉格光柵隨溫度變化的分布特性，揭示DNA擴(kuò)增階段的吸放熱規(guī)律，揭示DNA內(nèi)部反應(yīng)的客觀規(guī)律，提供一整套光纖布拉格光柵隨溫度變化的理論技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3)本發(fā)明建立了建立DNA擴(kuò)增過程切實(shí)可行的數(shù)據(jù)采集方式。

4)本發(fā)明揭示了DNA的反應(yīng)規(guī)律，將有利于PCR設(shè)備的開發(fā)，市場(chǎng)前景和社會(huì)效益巨大。

具體實(shí)施方式