美科学家研究出一种超速光电PCR技术能加速反应

医疗器械 2015-08-04 10:42 来源：生物探索

2015

08/04

10:42

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PCR（聚合酶链式反应）是分子生物学实验室常见技术，也是DNA测序的必须步骤。然而，相比于其他分子技术，PCR技术发展缓慢，是高通量测序的一个限制因素。

虽然不少研究成果加快了PCR系统的扩增速度，但是还没有能够开发出一个明显快于现有的DNA变性、退火速度的新热循环过程。多年来，科学家们一直致力于研发具备低消耗、操作简易，体积小等优势的超快速PCR仪。它的超快速度将对即时诊断产生重大影响。

超速PCR——光能转换成电能生成热能最近，加州大学伯克利分校的生物工程教授Luke Lee 博士和他的团队研发出一种超速光电PCR技术——能显著加快PCR反应中DNA变性、退火的速度。设计原理：当暴露于光照下，自由电子活跃震荡产生热量。一旦光线关闭，电子停止震荡，不再产生热能。

基于上述物理学原理，为加快温度循环的速度，研究人员采用了一种具备高效吸收光能、在光谱分析中常用的材料——黄金，选取厚约120nm的薄片黄金包裹包含微流体的塑料芯片，其上可放置混有PCR反应液和DNA样本的溶液管。

研究人员选取峰值波长在450nm左右的LED灯，用光激活黄金薄膜表面的电子，达到每秒13℃的速度加热DNA溶液。同样，冷却时，温度以每秒6.6℃的速度下降。

55℃升温至95℃且循环30次的PCR过程可控制在5分钟内，而目前的PCR仪器约要花费一个小时才能完成。

为了证明他们新开发的系统具有实际应用价值，研究人员运用光子PCR仪器扩增DNA样品，结果正常。光电PCR仪速度快、灵敏度高、成本低。科研人员还正在研发超速基因诊断芯片。这个技术能够提供即时结果，应用前景广阔。

相关研究成果于7月31日在线发表于《 Light: Science & Application》。

来源：生物探索

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