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微流控芯片分析作为微全分析系统领域中的一项重要内容,现已逐渐发展成为当今科学研究领域的热点之一。微流控芯片分析的目标是在一块几平方厘米的芯片上集成常规生物化学分析实验室中所进行的操作单元,如试剂引入、样品前处理、样品分离、反应、检测等。基于“样品进—结果出”的目标,本论文的研究内容主要针对于样品的前处理过程,实现微流控芯片上核酸的自动提取。 本文发展了一种集成PDMS气动微阀和微真空泵的核酸提取微流控芯片。核酸提取采用硅胶膜固相萃取的方法,基于硅胶膜核酸提取方法的特点和提取过程,设计了具有4层PDMS结构的微流控芯片。PDMS基片通过模塑法制作,基片的键合涉及到了多层PDMS材料的键合问题,通过对PDMS材料特性的研究,采用氧等离子体处理的方法对PDMS芯片进行表面处理,使PDMS表面改性,并实现PDMS基片间的永久键合。芯片上的微流体控制和微流体驱动分别采用了气动微阀和微真空泵,气动微阀是多层PDMS微流控芯片常采用的流体控制方式,其制作简单、易于集成、易于实现自动化。外置的微真空泵简化了芯片的复杂程度,而且能够有效的实现流体驱动。气动微阀和微真空泵通过外部控制系统进行控制,时序的开关微阀和微真空泵控制芯片上流体运动,实现核酸的自动化提取。 通过实验考察了核酸提取微流控芯片的性能,以人体的血液为样本,提取血液中基因组DNA,并以内参基因GAPDH为检测对象进行了PCR扩增实验。使用同一浓度的样本对芯片核酸提取的重复性能进行了考察,另外还利用不同浓度的血液样本进行了芯片上的核酸提取实验,并与常规的离心机核酸提取方法提取的结果进行了对比。结果显示,微流控芯片进行核酸提取具有良好的重复性,能够很好地重现核酸提取效果。对不同浓度的核酸样本,微流控芯片能够很好地区分开,并与常规核酸提取方法所得到的结果基本一致。