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生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一,是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术。生物芯片包括基因芯片、蛋白芯片、组织芯片和PCR、毛细管电泳及介电电泳等芯片。其中基因芯片技术是最早出现,发展最为成熟的技术。基因芯片也称DNA芯片、DNA微阵列(DNA microarray),是通过高密度点样或原位合成的方式,将一定序列的DNA片段以一定的顺序排列在固相支持物表面,形成二维DNA阵列,然后与荧光标记的DNA或RNA样品进行杂交,通过检测杂交信号,对基因表达的量及序列特征进行分析。基因芯片发展多年,取得了长足进步,在临床诊断方面的应用也引起了人们的重视。但还有一些问题尚待解决,如常规的荧光标记方法的灵敏度有待提高、检测需要昂贵的荧光扫描仪等,因而在一般临床实验室难以推广。
本论文在阐述基因芯片基本原理的基础上,结合酶显色技术研制了丙型肝炎病毒基因分型检测芯片,经过大量的临床验证,证实了该丙型肝炎病毒基因分型检测芯片可用于临床检测;另外,利用纳米金探针的标记技术,建立了高灵敏度的纳米探针诊断芯片的制作方法,并探索了在检测丙型肝炎病毒基因中的应用。
围绕基因芯片原理和临床应用研究,本论文主要开展了以下几个方面的研究:
1.总结了基因芯片的原理、特点、应用前景及研究进展,提出了本论文的研究思路;
2.设计了基于碱性磷酸酶底物显色技术的寡核苷酸芯片,并且对探针设计、筛选以及芯片制备进行了研究,研究表明酶显色的寡核苷酸芯片检测方法灵敏度高,特异性强,易于判断,操作简单,可以分辨单个碱基的差异;
3.结合临床疾病诊断的需求,研制了丙型肝炎病毒基因分型检测芯片,在此基础上研发了一套用于临床丙型肝炎病毒基因分型的诊断试剂盒,该试剂盒通过临床考核实验并获得了国家一类新药证书,具有较好临床应用前景;
4.对于基因芯片在临床诊断上的应用,内参照是决定检测系统是否可靠和稳定的关键因素,本论文建立了一种丙型肝炎病毒基因分型检测芯片内参照的制备方法,该内参照可有效地检测芯片制备的整个过程;
5.利用纳米金颗粒具有高电子密度,并且通过银颗粒沉积而被扩增放大的特性,设计了纳米探针芯片,初步探索了其在丙型肝炎病毒基因检测中的应用。与传统的基于荧光信号检测的方法相比,该方法大大提高了检测的灵敏度和特异性,为早期检测丙型肝炎病毒基因提高方法学基础。
本论文的研究表明,我们研制的丙型肝炎病毒基因分型检测芯片具有高通量、分析速度快、检测灵敏度高等优点,在临床快速诊断方面具有广泛的应用前景。