miRNA是一类非编码小RNA,在癌症细胞中表达异常,常作为癌症的标志物。miRNAs常见的检测方法有微阵列法,miRNA测序法,PCR。其中PCR是分子生物学研究的一种极其重要的工具,经过多年研究,PCR从定性分析发展为定量分析。为了适用于复杂的实验场景,PCR仪的一个发展方向是设备的便携化,PCR仪便携化的关键是PCR微流控技术。PCR微流控技术分为空间域PCR和时间域PCR,空间域PCR技术反应时间短、和上下游模块易组合的优势,吸引了研究者的兴趣。PCR微流控芯片传统制备技术以软光刻为主,操作复杂、制备时需要大型仪器、技术要求高等缺点制约了它的进一步发展。近年来,一种新的微流控制备技术3D打印技术开始应用于微流控芯片的制备,它的制备过程基本上不需要人工操作,操作简单,并且成本比较低。但是,使用3D打印技术制备PCR微流控芯片的研究较少。本文基于以上研究现状,采用3D打印技术制备液滴PCR微流控芯片,并制备便携式液滴PCR仪,检测癌症细胞中的miRNA。首先,本文设计了四种空间域PCR芯片,探究微流控通道的形状和尺寸设计,初步实验表明电热蛇型PCR芯片具有加热快、加热元件形状易加工、可设置多个循环等优势,所以选用该芯片进行后续研究。进一步计算PCR实验时微流控芯片通道流量,探究持续相和分散相不同流量下液滴的生成性能,实现小的液滴生成。为了在较短时间内完成PCR实验,选定持续相23μL/min,分散相1μL/min为后续实验的流量设置。然后,本文构建了PI加热膜控温系统、加热陶瓷控温系统、筒式加热器控温系统,探究3D打印的PCR微流控芯片在同一流量设置时,三种控温系统下芯片的温度分布情况。对三种控温系统下芯片的温度分布进行红外图像处理,温度值分析后,筒式加热器较快的加热速度,良好的均一性和稳定性的特点,有利于PCR实验成功。因此选用筒式加热器控温系统进行下一步液滴PCR实验。最后,在3D打印制备的便携式液滴PCR仪上进行PCR实验。实现对细菌Lacz基因中100 bp片段的扩增,进一步实验得出3D打印技术制备的便携式液滴PCR仪灵敏度为1 ng/μL。对MCF-7乳腺癌细胞的miRNA-21进行扩增,验证miRNA-21在便携式液滴PCR仪上的扩增,并且筒式加热器高温区域温度设置为105℃,低温区域温度设置为60℃时有最佳实验结果。扩增MCF-10A正常细胞和MDA-MB-231乳腺癌细胞的miRNA-21,凝胶电泳分析扩增产物,通过miRNA-21表达量的不同检测出MDA-MB-231乳腺癌细胞。综上所述,3D打印技术制备的便携式液滴PCR仪成功实现了液滴PCR,并且检测出癌症细胞中的miRNA。不仅证明了3D打印技术制备PCR微流控芯片的可行性,并且实现了PCR仪的微型化。采用3D打印制备便携式液滴PCR仪,还体现了3D打印技术的个性化制作、一体成型等优势。在下一步的研究中,我们将对实验进一步的优化,增加荧光检测模块实现实时检测和分析实验结果。同时,拓展PCR仪的应用场景,发挥它的巨大优势。相信在未来,3D打印技术制备的便携式液滴PCR仪在生物医学领域有广泛的应用。