单分子DNA的微流控分离技术初步研究

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定点单分子DNA芯片可以使单位面积数据量最大化,在单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms,SNPs)、基因拷贝数变异(Copy number variations,CNV)检测、比较基因组杂交(Comparative genomic hybridization,CGH)和基因测序等方面有重要用途。但这种芯片制备难度较大,用光镊和磁镊等方法可以实现单分子DNA的分离与转移,但这些平台分离效率太低,难以满足要求。为此,我们开发了一种新方法,即利用微流控芯片技术,在芯片层流基础上电泳分离并富集“单粒微米珠-单根DNA”的目的复合物,从而分离出单分子 DNA。实验过程包括两部分内容。第一部分是制作微流控芯片,采用软光刻技术制备微流控芯片模具,将聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)倒在模具上,固化后脱模得到微流控芯片基片,在基片上4个微通道末端打穿4个小孔,分别用做进样口和出样口;接着是基片的密封,用水虎鱼溶液清洗盖玻片,去除表面污物;再将 PDMS基片与盖玻片在氧等离子体清洗机中键合,即得到微流控芯片。本部分内容关键技术难点在于芯片的键合,键合强度会直接影响之后实验的观察结果。第二部分是样品制备与分离富集,以 Possion分布理论为基础,通过调配3’端修饰12碱基生物素的λDNA与链霉亲和素包被的磁珠之间的摩尔比,使磁珠只连接1条或不连接DNA分子,但没有连接1条以上DNA分子的机会。以此制备的样品溶液包含两类成分,即“单粒微米珠-单根DNA”的目的复合物和空微米珠,无自由DNA分子;再借助微量注射泵设备分别将样品溶液和缓冲溶液经细塑料管注入微流控芯片的入口,利用微流控芯片特有的层流现象结合外加电压,分离和富集单粒微米珠-单根DNA的复合物,为基于微米孔阵列承载这种复合物的定点单分子DNA芯片的制备提供样本。本部分实验难点在于需要探索出分离单粒微米珠-单根DNA复合物的电压以及芯片尺寸参数。此技术的完善将为单分子DNA芯片制作开辟新的途径。
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