[发明专利]基于微流控液滴打印系统的数字PCR检测方法及应用

说明书

本发明提供一种基于微流控液滴打印系统的数字PCR检测方法及应用。该方法包括：在非封闭环境中利用微流控打印系统控制将待检测样本溶液通过气压方式从微流控打印芯片喷口打印到基底上并在该基底上形成预设的液滴阵列；将承载液滴阵列的基底放置在PCR仪加热板上进行热循环；拍摄基底上液滴阵列的荧光照片，分析识别明暗液滴并统计阳性液滴占比。本发明的方法能够在非封闭空间内产生液滴，并且液滴互不接触，互不干扰，通过自动化地控制液滴打印进程、打印效果和PCR检测，有利于数字PCR检测的产业化。

技术领域

本发明涉及PCR技术领域，尤其涉及一种基于微流控液滴打印系统的数字PCR检测方法及应用。

背景技术

数字PCR(聚合酶链式反应)技术是一种基于泊松分布原理的核酸分子绝对定量技术，在核酸分子的绝对计数/定量领域具有广阔的应用前景。核酸样品的分散是数字PCR的最重要的一步。理想情况下，DNA模板应该完全分散在单独的反应体系中，如微孔或液滴。这些微小的反应系统互不干扰，仪器检测每个微系统的荧光变化，以确定其中是否存在PCR反应。目前，主要有两种样品分散方式，一种是微流控芯片法，如Thermo Quant Studio^TM3d数字PCR系统，其是将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。这种方式工作流程繁琐，芯片制作过程复杂，对制作工艺要求较高，存在液滴大小不一、液滴间有重叠的问题，从而增加了检测成本。另一种是液滴法，如BIO-RAD QX200^TM数字PCR系统，这种系统采用两相流技术将样品分散在大量的液滴中，液滴数量和大小可控，但在这种液滴式数字PCR系统中，样品划分、扩增和检测三个功能独立，集成化和自动化程度不高，移液过程中易造成液滴融合、破碎以及交叉污染等问题，并且液滴产生速度不是恒定不变，不能精确的把握液滴产生时间。

此外，上述两种方法都是在封闭的离心管中进行的，目前没有在敞开环境中直接将模板溶液分离成小液滴的报道。并且，目前生成的液滴个数1000-6000左右，还有待提高，在液滴生成过程存在气溶胶污染问题，生物安全性较低。

因此，需要对现有技术进行改进，以提供液滴精确可控、互不干扰、检测成本低的数字PCR检测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于微流控液滴打印系统的数字PCR检测方法及应用，利用微流控打印系统自动化地控制液滴打印、数字PCR检测等过程。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于微流控液滴打印系统的数字PCR检测方法，该方法包括：

步骤S1：在非封闭环境中利用微流控打印系统控制将待检测样本溶液通过气压方式从微流控打印芯片喷口打印到基底上并在该基底上形成预设的液滴阵列；

步骤S2：将承载液滴阵列的基底放置在PCR仪加热板上进行热循环；

步骤S3：拍摄基底上液滴阵列的荧光照片，分析识别明暗液滴并统计阳性液滴占比。

在一个实施例中，所述微流控打印芯片上设有用于接收气体的气压通道和用于接收待检测样本溶液的流体通道，气压将待检验样品溶液剪切为液滴，通过所述微流控打印芯片上设置的喷口打印到位于所述微流控打芯片下方的基底上。

在一个实施例中，所述微流控打印系统预先设置液滴打印相关参数，并基于所设置的打印相关参数来控制所述微流控打印芯片相对于所述基底的相对移动，从而在所述基底上形成预设的液滴阵列。

在一个实施例中，所述微流控液滴打印系统包括驱动控制模块、电动平移台、气阀装置、摄像显微镜系统和数据分析处理模块，其中，所述气阀装置用于向所述微流控打印芯片提供气压；所述电动平移台用于放置所述微流控打印芯片；所述摄像显微镜系统用于拍摄液滴的荧光照片，所述数据分析处理模块用于识别明暗液滴并统计阳性液滴占比，所述驱动控制模块用于基于所设置的打印相关参数控制所述电动平移台、所述气阀装置和所述摄像显微镜系统。