高頻壓電微振動控制在數(shù)字PCR技術(shù)中的應(yīng)用
20世紀(jì)末，Vogelstein等提出數(shù)字PCR(digital PCR,dPCR)的概念,通過將一個(gè)樣本分成幾十到幾萬份,分配到不同的反應(yīng)單元,每個(gè)單元至少包含一個(gè)拷貝的目標(biāo)分子(DNA模板),在每個(gè)反應(yīng)單元中分別對目標(biāo)分子進(jìn)行PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增結(jié)束后對各個(gè)反應(yīng)單元的熒光信號進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
數(shù)字PCR是一種核酸分子絕對定量技術(shù),主要采用當(dāng)前分析化學(xué)熱門研究領(lǐng)域的微流控或微滴化方法。數(shù)字PCR一般包括兩部分內(nèi)容,即PCR擴(kuò)增和熒光定量分析。在PCR擴(kuò)增階段,與傳統(tǒng)技術(shù)不同,dPCR一般需要將樣品稀釋到單分子水平,并平均分配到幾萬個(gè)反應(yīng)腔室里反應(yīng)。這樣子相當(dāng)于變相的對靶基因進(jìn)行富集。與此同時(shí),由于對原樣品的大幅度的稀釋,使得PCR抑制劑濃度顯著降低,這樣dPCR對初始PCR反應(yīng)物里抑制劑的要求顯著低于qPCR(Quantitative Real-time PCR)。不同于qPCR對每個(gè)循環(huán)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光測定的方法,dPCR技術(shù)是在擴(kuò)增結(jié)束后對每個(gè)反應(yīng)單元的熒光信號進(jìn)行采集,有熒光信號的微滴判讀為1,沒有熒光信號的微滴判讀為0,最后根據(jù)泊松分布原理及陽性微滴的個(gè)數(shù)與比例得出靶分子的起始拷貝數(shù)或濃度。
數(shù)字PCR基本原理
基于分液方式的不同,數(shù)字PCR主要分為3種：微流體數(shù)字PCR (Microfluidic digital PCR,mdPCR)、微滴數(shù)PCR(Droplet digital PCR,ddPCR)、芯片數(shù)字PCR(Chip digital PCR,cdPCR),分別通過微流體通道、微液滴或微流體芯片實(shí)現(xiàn)分液,分隔開的每個(gè)微小區(qū)域都可進(jìn)行單獨(dú)的PCR反應(yīng),其中mdPCR基于微流控技術(shù),對DNA模板進(jìn)行分液,微流控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)樣品納升級或更小液滴的生成,但液滴需要特殊吸附方式再與PCR反應(yīng)體系結(jié)合,mdPCR已逐漸被其他方式取代;ddPCR技術(shù),是相對成熟的數(shù)字PCR平臺,利用油包水微滴生成技術(shù)將含有核酸分子的反應(yīng)體系生成20000個(gè)納升級微滴,經(jīng)PCR擴(kuò)增后,微滴分析儀逐個(gè)對每個(gè)微滴進(jìn)行檢測;cdPCR利用微流控芯片技術(shù)將樣品的制備、反應(yīng)、分離和檢測等集成到一塊芯片上。利用集成流體通路技術(shù)在硅片或石英玻璃上刻上許多微管和微腔體,通過不同的控制閥門控制溶液在其中的流動來實(shí)現(xiàn)生物樣品的分液、混合、PCR擴(kuò)增,實(shí)現(xiàn)絕對定量。
芯明天壓電陶瓷促動器以其優(yōu)異的性能和方便的操作適用于各類微操作、微控制應(yīng)用。芯明天壓電陶瓷促動器采用壓電震動技術(shù),可產(chǎn)生高精度、高頻率且可控的微振動,非常適于PCR設(shè)備中的微流體控制或物質(zhì)的打散。
芯明天壓電陶瓷促動器
芯明天壓電陶瓷促動器具有非常多的種類,如小體積型、高頻型、大出力型、低溫真空型等等,具體的選擇取決于用戶設(shè)備的工作參數(shù)以及結(jié)構(gòu)。
壓電陶瓷疊堆
芯明天具有上百種壓電陶瓷疊堆的型號,具有多樣化的尺寸及參數(shù),產(chǎn)生的形變位移由1‰至2‰不等,且空載諧振頻率非常高,可達(dá)近500kHz。此外,壓電陶瓷疊堆的尺寸非常小巧,常見的截面尺寸有2×2mm、3.5×3.5mm、5×5mm、7×7mm、10×10mm等,并且如此小的截面,卻可達(dá)上千牛頓的出力。
壓電陶瓷疊堆一般通過膠粘接的方式來固定安裝。
壓電陶瓷促動器
壓電陶瓷促動器非常適用于作為振動激勵源,工作頻率可達(dá)千赫茲。
芯明天壓電陶瓷促動器與壓電陶瓷疊堆相比,外部具有金屬保護(hù)外殼,具有更高的可靠性,并且可承受一定的拉力。此外,抗扭力型壓電陶瓷促動器具有一定的抗扭力功能,可防止安裝過程中扭力造成內(nèi)部壓電陶瓷的損壞。
壓電陶瓷促動器的移動端具有多種安裝選擇,可選平頭、球頭、外螺紋、內(nèi)螺紋或定制接口,安裝方式非常靈活,且很便捷。
壓電陶瓷促動器的長度越長,它的位移范圍將越大;直徑越大,出力也將越大。具有環(huán)形與柱形兩種外形。使用中,可采用正立、倒置或橫向安裝,但需要提供具體負(fù)載等參數(shù),由我們的技術(shù)人員分析可行性及安全性。
壓電納米定位臺
芯明天壓電納米定位臺與壓電陶瓷促動器相比,可進(jìn)行多方向(多維)的運(yùn)動控制,可在1至6維自由選擇運(yùn)動方向及行程范圍。
壓電納米定位臺一般采用機(jī)械放大結(jié)構(gòu),它的行程可長達(dá)1mm,可定制設(shè)計(jì)外形結(jié)構(gòu)。可選擇中心通孔設(shè)計(jì),更適于樣品的安裝。
壓電納米定位臺的帶載后工作頻率一般約在幾十赫茲。
壓電物鏡定位器
芯明天壓電物鏡定位器是專為驅(qū)動物鏡頭而設(shè)計(jì),可帶載物鏡進(jìn)行單軸的聚焦定位,精度可達(dá)2.5nm,非常適于高精度顯微成像等應(yīng)用。
壓電物鏡定位器與物鏡之間通過適配器連接,可將物鏡快速鎖定在預(yù)期位置。多種螺紋牙可選,如M27×0.75、M26×0.75、M26×1/36"、M25×0.75、W0.8×1/36"等,也可定制,便于與顯微鏡集成安裝。
壓電偏擺臺
芯明天壓電偏擺臺是可進(jìn)行角度運(yùn)動的壓電平臺,一般為θx、θy二維偏轉(zhuǎn),也可選擇θx、θy、θz及XYZ六軸運(yùn)動,運(yùn)動調(diào)節(jié)更靈活。
壓電偏擺臺適用于顯微成像中的樣品調(diào)平,也適于成像中的光路徑調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)速度可達(dá)毫秒量級,偏轉(zhuǎn)精度可達(dá)納弧度。
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