實(shí)現1小時(shí)完成自動(dòng)基因檢測的芯片方案

松下與比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)共同開(kāi)發(fā)出了1小時(shí)即可完成檢測的全自動(dòng)小型基因檢測芯片。該芯片可利用數μL血液來(lái)檢測SNP(Single Nucleotide Polymorphism，單核苷酸多性態(tài))等基因信息。SNP是指不同個(gè)體的基因組存在不同種類(lèi)的堿基，通過(guò)檢測SNP，可診斷有無(wú)遺傳病及將來(lái)患遺傳病的危險率，并可確定與疾病相關(guān)的基因。

以前的全自動(dòng)基因檢測裝置大都是大型裝置，大多采取將檢體送到專(zhuān)門(mén)的檢測機構進(jìn)行分析的方法。因此，檢測結果要等待數天到1周左右的時(shí)間才能得知。而此次開(kāi)發(fā)的芯片則不同，包括前處理工序在內只需1個(gè)小時(shí)即可完成檢測，因此在臨床現場(chǎng)，醫生可當場(chǎng)對患者用藥及發(fā)病風(fēng)險做出判斷。

此次開(kāi)發(fā)的芯片集成了從微量血液中提取并放大DNA，進(jìn)行SNP判斷的功能。具體而言，在約9cm2的芯片上集成了輸送血液及藥液的超小型泵、DNA提取及放大部分、高精度濾膜以及高靈敏度傳感器等。

為實(shí)現該芯片而新開(kāi)發(fā)的必要技術(shù)大致有以下三項：

1、高速PCR技術(shù)

進(jìn)行基因診斷時(shí)，需要從DNA上取出含SNP的區域，并使其增至一定數量，一般使用名為PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式反應)的方法來(lái)放大DNA，但是，原來(lái)的PCR法放大DNA需要2個(gè)小時(shí)。因此，研究人員使用導熱性好的硅基板，優(yōu)化了隔離 周?chē)鸁崃康氖侄?，提高了升降溫的溫度追隨性，同時(shí)還實(shí)現了通過(guò)小液量來(lái)引起PCR反應的構造。通過(guò)這些措施將放大DNA所需要的時(shí)間縮短到了15分鐘以 內。

2、高精度、高靈敏度的電化學(xué)傳感器

以電氣方式識別SNP時(shí)，需要使用在電極上固定有識別用人造DNA的昂貴的特殊電極。此次憑借新開(kāi)發(fā)的傳感器，無(wú)需在電極上固定識別用人造DNA，能夠以溶解在微量(約0.5μL)藥液中的狀態(tài)，電氣性地識別SNP。

3、使用導電性聚合物致動(dòng)器的超小型高壓泵

通過(guò)在硅基板上層積聚合物薄膜，開(kāi)發(fā)出了可在層積方向大幅伸縮的聚合物致動(dòng)器，實(shí)現了通過(guò)移動(dòng)隔膜來(lái)輸送液體的隔膜泵。該聚合物致動(dòng)器可產(chǎn) 生最大超過(guò)300個(gè)大氣壓的壓力，能夠在微流路中輕松實(shí)現包括向篩選DNA的高精度濾膜注入液體在內的溶液移動(dòng)。此外還實(shí)現了可用電池驅動(dòng)的低電壓 (1.5V)工作。-原文地址：http://www.52solution.com/medical-art/80014263