[发明专利]用于光热PCR的基底及制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了用于光热PCR的基底及制备方法和使用方法。基底包括多孔纳米材料薄膜和包被于其表面的金属涂层，金属涂层为连续金属薄膜或纳米金属粒子构成的致密或稀疏涂层。多孔纳米材料薄膜表面镀上金属涂层后，多孔纳米材料薄膜的孔隙为PCR反应提供空间，当被光源照射时，通过光热效应将光能转化为热能提供给PCR，控制光照强度和时间调节溶液温度实现PCR的热循环。该基底具有反应速率快、稳定性高、兼容性好、体积小、成本低等特性。

技术领域

本发明涉及PCR基底，特别涉及用于光热PCR的基底及制备方法和使用方法。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。PCR利用DNA的半保留复制，通过高温变性、低温退火、最适反应温度延伸三个阶段的不断循环实现DNA片段的扩增。传统的PCR仪器通过多次温度循环加热和冷却DNA溶液实现DNA样品量多次加倍的过程，因而通常体积较大、价格昂贵、热循环时间长、操作要求高。缩短PCR热循环时间、提高PCR热循环效率和降低PCR成本是应用领域一直关注的问题，提高热转换效率、降低溶液质量或比热容都是有效的提高PCR效率的方法。随着材料科学的发展，许多具有光热效应的纳米材料为PCR研究领域带来了新突破，新兴的光热PCR模式彻底打破了传统PCR仪器的模式，在扩增效率上实现了质的飞跃。目前光热PCR的研究主要有两个发展方向，一是将具有光热效应的纳米材料分散至PCR溶液中，在调制光源的调控下实现多个热源多处同时加热提高加热效率；二是将纳米材料做成小尺寸、高热转换效率的基底，替代传统热源实现溶液加热与体积分割，建立快速精确的加热与冷却过程。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供用于光热PCR的基底。

本发明另一目的是提供所述用于光热PCR的基底的制备方法。

本发明最后一目的是提供所述用于光热PCR的基底的使用方法。

技术方案：本发明提供一种用于光热PCR的基底，包括多孔纳米材料薄膜和包被于其表面的金属涂层，金属涂层为连续金属薄膜或纳米金属粒子构成的致密或稀疏涂层。

进一步地，多孔纳米材料为多孔氧化铝、多孔二氧化硅。

进一步地，金属为具有光热效应的金属。

进一步地，所述金属为金、银、铝、镍、钛、锆、铬。

所述的用于光热PCR的基底的制备方法，包括如下步骤：

(1)取金属用有机溶液清洗除油，惰性气体保护下退火，碱洗，阳极氧化，制得多孔纳米材料薄膜；

(2)多孔纳米材料薄膜表面镀上金属涂层。

进一步地，所述金属涂层通过物理沉积法、化学电镀法、原位合成法包被在多孔纳米材料薄膜表面。

所述的用于光热PCR的基底的使用方法，多孔纳米材料薄膜的孔隙为PCR反应提供空间，当被光源照射时，通过光热效应将光能转化为热能提供给PCR，控制光照强度和时间调节溶液温度实现PCR的热循环。

进一步地，所述光源为单色激光光源。

进一步地，所述光单色激光光源为脉冲激光、连续波激光、发光二极管或者光谱光源中的任意一种或多种组合。

上述技术方案中：

多孔纳米材料为多孔氧化铝、多孔二氧化硅等富含有序孔隙的纳米材料，具有高导热系数、低热容，具有快热快冷的特性。多孔纳米材料的尺寸包括材料尺寸与孔径尺寸，材料尺寸与孔径尺寸都可根据PCR扩增的模板、DNA聚合酶差异而调节；本发明多孔纳米材料的厚度优选20μm-70μm，孔径尺寸优选在50nm-500nm。